[发明专利]燃料电池系统

说明书

本申请是基于申请号为200680006217.7，申请日为2006年2月24日，申请人为日本电气株式会社、NEC能源元器件株式会社、NEC个人产品有限公司，名称为“燃料电池系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有燃料电池的燃料电池系统。

背景技术

燃料电池作为不需要充电的可搬运型电池有望应用在汽车和便携式设备上。但是，在目前的技术中，燃料电池的内部阻抗高，不能供给瞬间需要的大电力。因此，使用了双电层电容器等援助(assist)电源。另外，还使用了二次电池等辅助电源用于搬运燃料装置的初始动作或在到燃料电池输出稳定之前期间内进行电力供应。因此，需要用于组合燃料电池和援助电源或辅助电源的控制装置，针对它们的控制方法也进行了各种各样的研究。

例如，在使用直接氧化甲醇型的燃料电池的个人计算机中，需要使燃料电池电源小型化，但是有时仅用小型燃料电池不能输出个人计算机需要的峰值电力。作为该问题对策，在日本专利文献特开2002-32154号公报中提出了在燃料电池系统的燃料电池输出级(stage)上设置大容量电容器的方案。

另外，在燃料电池中，在起动时，直到燃料遍及燃料电池整体之前不能供给电力。另外，当燃料电池主体不热时不能输出规定的电力。因此，直接甲醇(direct methanol)型燃料电池需要具有用于搬运燃料的泵或风扇等的电源。针对该问题，在日本专利文献特开平11-176454号公报中提出了在燃料电池系统中配置辅助电源的方案。

在便携式设备的领域中，考虑到可搬运性，应该尽量使电池部小型轻量化。因此，希望将用于峰值电力的援助电源和供给启动时初始电力的辅助电源共用，另外，还要求不必使用户由此而进行复杂的操作。

在日本专利文献特开2004-152741号公报中，提出了控制向在直接甲醇型燃料电池的外部负载供给电力的技术。另外，在日本专利文献特开2004-265787号公报中提出了在直接甲醇型燃料电池中，向负载稳定地供给电力的技术。

图1是表示辅助电源可更换的现有燃料电池系统的构成的框图。如图1所示，现有的燃料电池系统的主要构成要素是燃料电池101、辅助电源组件150、控制电路驱动部105、控制电路110、辅机108、充电电路104、连接器106。连接器6是分割型连接器，使辅助电源组件150可任意装卸。辅助电源组件150包括二次电池102和保护电路107，通过连接器106供给仅通过燃料电池101供给时不足的电力。用作辅助电源的二次电池102由于是有寿命的，所以辅助电源组件150需要为可更换的结构。考虑到异常时刻的安全性，在组件150内配有保护电路107。

如图1所示，在二次电池102只有一条电力供给线时，当由于某些异常使得保护电路107工作、二次电池102的输出被阻断时，会产生如下不良情况。即，在保护电路107工作，并且燃料电池101不能供给电力的情况下，例如，如果是在燃料电池101的启动中途，则控制电路110可能完全停止。

发明内容

因此，本发明的课题在于提供一种燃料电池系统，使得当配置了辅机、需要辅助电源的情况下，能根据燃料电池的状态进行最适当的控制。

另外，本发明的另一课题在于提供一种燃料电池系统，除了燃料电池外，还能始终由辅助电源供给电力，以免控制电路被阻断。

在本发明中，燃料电池系统包括：燃料电池，使用燃料进行发电；第一辅助电源；保护电路，与第一辅助电源连接，并检测第一辅助电源的异常；辅机，用于向燃料电池供给燃料；控制电路，控制燃料电池和辅机的动作；第一电力转换器，由来自第一辅助电源的电力驱动控制电路；第一合成部，合成来自燃料电池的第一电力和来自第一辅助电源的第二电力，并向负载供给。

在这里，第一辅助电源是二次电池，所述燃料电池系统可以还包括充电电路，该充电电路被设置在燃料电池和保护电路之间，根据来自燃料电池的电力对二次电池进行充电。控制电路根据燃料电池的输出控制充电电路。

另外，第一辅助电源可以是一次电池。

另外，燃料电池系统还可以包括：模拟负载电路，与燃料电池的输出连接；第一开关电路，与燃料电池的输出连接；当根据模拟负载判断燃料电池的输出在规定范围时，控制电路接通第一开关电路。

另外，模拟负载电路还包括：加热器，使燃料电池变热；第二开关电路，被连接在燃料电池的输出和加热器之间；控制电路根据燃料电池的温度控制第二开关电路的接通/断开。