燃料电池系统和飞行器的制作方法

1.本公开涉及燃料电池系统和飞行器。


背景技术：

2.燃料电池(fc)是由一个单电池(以下，存在记载为单元的情况)或者将多个单电池层叠而成的燃料电池组(以下，存在仅记载为电池堆的情况)构成并通过氢等燃料气体与氧等氧化剂气体的电化学反应来取出电能量的发电装置。此外，实际上向燃料电池供给的燃料气体和氧化剂气体多数情况下是与无助于氧化
·
还原的气体的混合物。特别是氧化剂气体是包含氧的空气的情况较多。
3.此外，以下，也存在不特别地区别燃料气体、氧化剂气体而简称为“反应气体”或者“气体”的情况。另外，存在将单电池、和层叠单电池而成的燃料电池组都称为燃料电池的情况。
4.对燃料电池进行了各种研究。
5.例如在专利文献1中公开有搭载了燃料电池的飞行器。
6.专利文献1：日本特开2017-081559号公报
7.在将燃料电池搭载于飞行器的情况下，与搭载于车辆的情况比较，容易受到天气的影响。
8.作为飞行器受到天气等的影响的情况下的燃料电池的故障安全防护技术，要求作为燃料电池的电源的可靠性的提高和输出的提高。
9.另外，为了相对于风等从外部的输入的影响、方向变换时等取得航空器等飞行器的平衡，存在反复使燃料电池的输出变化的情况。
10.燃料电池相对于输出具有燃料消耗效率较好的动作范围，因此根据燃料电池的使用方式，存在发电效率较低，燃料效率恶化的问题。


技术实现要素：

11.本公开是鉴于上述实际情况而完成的，其主要目的在于提供一种能够在保证燃料电池和蓄电池的作为电源的独立性和冗余性的同时，进行向蓄电池的充电的燃料电池系统。
12.本公开的燃料电池系统是飞行器用的燃料电池系统，其特征在于，上述燃料电池系统具有：燃料电池；蓄电池；马达；以及控制部，上述燃料电池与上述蓄电池作为独立的电源通过电路连接上述马达，上述马达具有使用了双逆变器的双重3相绕组，上述控制部在收到来自上述马达的通常输出要求时，以来自上述燃料电池的规定的第1输出驱动上述马达，并且借助由上述马达产生的扭矩对上述蓄电池进行充电。
13.也可以构成为：在本公开的燃料电池系统的基础上，上述控制部在收到来自上述马达的高输出要求时以上述第1输出使上述燃料电池发电，并且以规定的第2输出使上述蓄电池发电，并通过上述燃料电池和上述蓄电池的输出来驱动上述马达。
14.也可以构成为：在本公开的燃料电池系统的基础上，上述第2输出的范围是与上述通常输出要求时的上述马达的旋转方向相同的范围。
15.也可以构成为：在本公开的燃料电池系统的基础上，上述燃料电池是作为将两个以上的单电池层叠而成的层叠体的燃料电池组，上述燃料电池组在两端具有与上述电路连接的末端接头，并且在两端以外的任意的位置具有能够与上述电路连接的至少一个预备接头，上述电路具有开关，上述开关通过该开关的切换而能够进行上述末端接头与上述预备接头的电路切换，上述燃料电池系统具有测量上述燃料电池组的各单电池的电压的单元电压传感器，上述控制部监控上述单元电压传感器测量出的各单电池的电压，在探测到至少一个上述单电池的电压的降低时，以从上述电路中排除电压降低的该单电池的方式切换上述开关。
16.本公开的飞行器具备上述燃料电池系统。
17.根据本公开的燃料电池系统，能够在保证燃料电池和蓄电池的作为电源的独立性和冗余性的同时，进行对蓄电池的充电。
附图说明
18.图1是表示基于在本公开中使用的双逆变器的双重3相马达的驱动系统的一例的电路示意图。
19.图2是表示在本公开中使用的电路的燃料电池附近的一例的示意图，(1)是表示燃料电池的通常运转时的例子的图，(2)是表示单电池(a)的故障时的例子的图，(3)是表示单电池(b)的故障时的例子的图。
20.图3是表示本公开的燃料电池系统的控制的一例的流程图。
21.图4是表示本公开的燃料电池系统的控制的另一例的流程图。
22.附图标记说明
23.10
…
燃料电池(燃料电池组)；11
…
第1开关；12
…
第2开关；13
…
第3开关；14
…
第4开关；20
…
蓄电池；30
…
双重3相绕组马达；40
…
第1逆变器；50
…
第2逆变器；60
…
功率元件；70
…
第1末端接头；71
…
第2末端接头；72
…
预备接头。
具体实施方式
24.1.第1实施方式
25.本公开的燃料电池系统是飞行器用的燃料电池系统，其特征在于，上述燃料电池系统具有：燃料电池；蓄电池；马达；以及控制部，上述燃料电池和上述蓄电池作为独立的电源通过电路连接上述马达，上述马达具有使用了双逆变器的双重3相绕组，上述控制部在收到来自上述马达的通常输出要求时，以来自上述燃料电池的规定的第1输出驱动上述马达，并且借助由上述马达产生的扭矩对上述蓄电池进行充电。
26.在本公开中，将燃料气体和氧化剂气体统称为反应气体。向阳极供给的反应气体是燃料气体，向阴极供给的反应气体是氧化剂气体。燃料气体是主要含有氢的气体，也可以是氢。氧化剂气体也可以是氧、空气、干燥空气等。
27.本公开的燃料电池系统搭载于飞行器来使用。
28.另外，本公开的燃料电池系统也可以搭载于即使通过二次电池的电力也能够飞行
的飞行器来使用。
29.本公开的飞行器也可以是航空器。航空器也可以是飞机、垂直起降飞机等。垂直起降飞机也可以是直升机、无人机等。
30.飞行器也可以具备本公开的燃料电池系统。
31.燃料电池系统具备蓄电池。
32.蓄电池(二次电池)只要能够进行充放电即可，例如能够举出镍氢二次电池、和锂离子二次电池等以往公知的二次电池。另外，二次电池也可以是双电层电容器等蓄电元件。二次电池也可以是将多个串联连接的结构。二次电池的充放电也可以由控制部控制。
33.燃料电池系统具备马达。
34.马达可以是飞行器的旋转翼的马达，也可以是空气压缩机的马达。
35.燃料电池和蓄电池作为独立的电源通过电路连接马达，并且马达具有使用了使用双逆变器的双重3相绕组。
36.图1是表示基于在本公开中使用的双逆变器的双重3相马达的驱动系统的一例的电路示意图。如图1所示，是通过第1逆变器40驱动具有两组3相绕组的双重3相绕组马达30的1组3相绕组、并通过第2逆变器50驱动另1组3相绕组的系统。
37.这里，双重3相绕组马达30是将相互电绝缘的两组3相绕组收纳于一个定子的马达，并且是将通过两台逆变器进行驱动作为前提的专用马达。
38.在两台逆变器中的第1逆变器40连接有蓄电池20，在第2逆变器50连接有燃料电池10。
39.各逆变器由6个功率元件60构成，基于控制部的指令向双重3相绕组马达30供给交流电力。
40.也可以在蓄电池20与第1逆变器40之间配置有转换器1。
41.转换器1也可以将蓄电池20的电压升压来向第1逆变器40供给。
42.也可以在燃料电池10与第2逆变器50之间配置有转换器2。
43.转换器2也可以将燃料电池的电压升压来向第2逆变器50供给。
44.双重3相马达驱动系统需要专用马达，但第1逆变器40的输出与第2逆变器50的输出电独立，因此即使两台逆变器中的一方发生了故障，其影响也不会波及到另一方。
45.控制部在物理上例如具有cpu(中央运算处理装置)等运算处理装置、存储由cpu处理的控制程序和控制数据等的rom(只读存储器)、主要作为用于控制处理的各种作业区域来使用的ram(随机存储器)等的存储装置、以及输入输出接口。另外，控制部例如也可以是电子控制单元(ecu：electronic control unit)等的控制装置。
46.控制部也可以与驱动开关电连接，该驱动开关也可以搭载于飞行器。也可以构成为：即使切断驱动开关，控制部也能够通过外部电源来动作。
47.控制部在收到来自马达的通常输出要求时以来自燃料电池的规定的第1输出驱动马达，并且借助由马达产生的扭矩对蓄电池进行充电。
48.规定的第1输出能够考虑通常输出要求时所需的燃料电池的输出和蓄电池的充电所需的输出而适当地设定。
49.通常输出要求时例如假定为飞行器的水平飞行时等的机体正稳定地飞行时等。
50.在来自马达的通常输出要求时等的较小的马达扭矩即可时，从燃料电池的电源以
规定的第1输出产生必要扭矩，通过该扭矩使蓄电池侧的逆变器发电，并对蓄电池进行充电。通过保证电源的独立性并进行非接触充电，即使在燃料电池产生不良的情况下，也能够通过蓄电池的输出驱动马达。
51.在本公开中，在搭载了连接蓄电池和燃料电池作为独立的电源、并且使用了双逆变器的双重3相绕组的马达的燃料电池系统中，在来自马达的通常输出要求时等的无需蓄电池与燃料电池双方的输出、通过燃料电池的输出即可满足的状况下，实施用于使燃料电池的发电效率提高的控制。燃料电池恒定地输出蓄电池能够接受的电力和最低限度飞行所需的电力。由此，能够有效地利用燃料电池与蓄电池的各自的电源的特性，能够在保证电源的独立性和冗余性的同时对蓄电池进行充电。另外，能够有效地利用燃料电池与蓄电池的各自的电源的特性来使燃料电池的燃料效率变得良好。
52.也可以构成为：控制部在收到来自马达的高输出要求时以第1输出使燃料电池发电，并且以规定的第2输出使蓄电池发电，从而以燃料电池和蓄电池的输出来驱动马达。
53.第2输出的范围也可以是与通常输出要求时的马达的旋转方向相同的范围。若第2输出过高，则存在马达反转的情况，燃料效率变差。因此，通过第2输出的范围为与通常输出要求时的马达的旋转方向相同的范围，从而能够使燃料效率变得良好。
54.在本公开中，在搭载了连接蓄电池和燃料电池作为独立的电源、并且具有使用了双逆变器的双重3相绕组的马达的燃料电池系统中，能够有效地利用燃料电池与蓄电池的各自的电源的特性，在保证电源的独立性和冗余性的同时，在需要较大的马达扭矩时从两个电源获得动力。需要较大的马达扭矩时例如假定为风等从外部的输入时、飞行器的方向变换时等。
55.具体而言，对于需要较大的马达扭矩时的飞行器的推进力的调整而言，由蓄电池侧的逆变器进行发电，此时的蓄电池的发电在避免马达的旋转方向反转的范围内进行，燃料电池恒定地输出蓄电池能够接受的电力和最低限度飞行所需的电力。由此，能够有效地利用燃料电池与蓄电池的各自的电源的特性来使燃料电池的燃料效率变得良好。
56.为了判定来自马达的高输出要求的有无，燃料电池系统例如也可以具备角度传感器、重力加速度传感器等。
57.角度传感器测定飞行器的倾斜角。
58.角度传感器与控制部电连接，控制部探测由角度传感器测定出的飞行器的倾斜角。也可以构成为：控制部探测飞行器的倾斜角，在飞行器的倾斜角大于规定的角度的情况下，视为存在来自外部的输入、飞行器的方向变换等。规定的倾斜角也可以根据经验法则而适当地设定。
59.角度传感器能够使用以往公知的角度计等。
60.重力加速度传感器测定施加于飞行器的重力加速度。
61.重力加速度传感器与控制部电连接，控制部探测由重力加速度传感器测定出的施加于飞行器的重力加速度。也可以构成为：控制部探测施加于飞行器的重力加速度，在施加于飞行器的重力加速度大于规定的重力加速度的情况下，视为存在来自外部的输入等。规定的重力加速度也可以根据经验法则而适当地设定。
62.重力加速度传感器能够使用以往公知的重力加速度计等。
63.本公开的燃料电池系统具备燃料电池。
64.燃料电池可以仅具有一个单电池，也可以是作为将多个单电池层叠而成的层叠体的燃料电池组。
65.单电池的层叠数并不特别地限定，例如，可以是2～数百个，也可以是2～600个。
66.燃料电池的单电池至少具备膜电极气体扩散层接合体。
67.膜电极气体扩散层接合体依次具有阳极侧气体扩散层、阳极催化剂层、电解质膜、阴极催化剂层以及阴极侧气体扩散层。
68.阴极(氧化剂极)包括阴极催化剂层和阴极侧气体扩散层。
69.阳极(燃料极)包括阳极催化剂层和阳极侧气体扩散层。
70.将阴极催化剂层和阳极催化剂层统称为催化剂层。另外，作为阳极催化剂和阴极催化剂，例如能够举出pt(铂)、ru(钌)等，作为担载催化剂的母材和导电材料，例如能够举出碳等碳材料等。
71.将阴极侧气体扩散层和阳极侧气体扩散层统称为气体扩散层。
72.气体扩散层也可以是具有透气性的导电性部件等。
73.作为导电性部件，例如能够举出碳布和碳纸等碳多孔体、和金属网及发泡金属等金属多孔体等。
74.电解质膜也可以是固体高分子电解质膜。作为固体高分子电解质膜，例如能够举出包含水分的全氟磺酸的薄膜等氟类电解质膜、和烃类电解质膜等。作为电解质膜，例如，也可以是全氟磺酸膜(杜邦公司制)等。
75.根据需要，单电池也可以具备夹持膜电极气体扩散层接合体的两面的两片隔离件。两片隔离件的一方是阳极侧隔离件，另一方是阴极侧隔离件。在本公开中，将阳极侧隔离件和阴极侧隔离件统称为隔离件。
76.隔离件也可以具有用于使反应气体和制冷剂向单电池的层叠方向流通的供给孔和排出孔。作为制冷剂，为了防止低温时的冻结，例如能够使用乙二醇与水的混合溶液。
77.供给孔能够举出燃料气体供给孔、氧化剂气体供给孔以及制冷剂供给孔等。
78.排出孔能够举出燃料气体排出孔、氧化剂气体排出孔以及制冷剂排出孔等。
79.隔离件可以具有一个以上的燃料气体供给孔，可以具有一个以上的氧化剂气体供给孔，可以具有一个以上的制冷剂供给孔，可以具有一个以上的燃料气体排出孔，可以具有一个以上的氧化剂气体排出孔，也可以具有一个以上的制冷剂排出孔。
80.隔离件也可以在与气体扩散层接触的面具有反应气体流路。另外，隔离件也可以在与和气体扩散层接触的面相反的一侧的面具有用于将燃料电池的温度保持恒定的制冷剂流路。
81.在隔离件是阳极侧隔离件的情况下，可以具有一个以上的燃料气体供给孔，可以具有一个以上的氧化剂气体供给孔，可以具有一个以上的制冷剂供给孔，可以具有一个以上的燃料气体排出孔，可以具有一个以上的氧化剂气体排出孔，也可以具有一个以上的制冷剂排出孔，阳极侧隔离件可以在与阳极侧气体扩散层接触的面具有使燃料气体从燃料气体供给孔向燃料气体排出孔流动的燃料气体流路，也可以在与和阳极侧气体扩散层接触的面相反的一侧的面具有使制冷剂从制冷剂供给孔向制冷剂排出孔流动的制冷剂流路。
82.在隔离件是阴极侧隔离件的情况下，可以具有一个以上的燃料气体供给孔，可以具有一个以上的氧化剂气体供给孔，可以具有一个以上的制冷剂供给孔，可以具有一个以
上的燃料气体排出孔，可以具有一个以上的氧化剂气体排出孔，也可以具有一个以上的制冷剂排出孔，阴极侧隔离件可以在与阴极侧气体扩散层接触的面具有使氧化剂气体从氧化剂气体供给孔向氧化剂气体排出孔流动的氧化剂气体流路，也可以在与和阴极侧气体扩散层接触的面相反的一侧的面具有使制冷剂从制冷剂供给孔向制冷剂排出孔流动的制冷剂流路。
83.隔离件也可以是不透气的导电性部件等。作为导电性部件，例如也可以是将碳压缩而成为不透气的致密质碳、和冲压成型的金属(例如，铁、铝以及不锈钢等)板等。另外，隔离件也可以具备集电功能。
84.燃料电池也可以具有各供给孔连通的入口歧管、和各排出孔连通的出口歧管等歧管。
85.入口歧管能够举出阳极入口歧管、阴极入口歧管以及制冷剂入口歧管等。
86.出口歧管能够举出阳极出口歧管、阴极出口歧管以及制冷剂出口歧管等。
87.在燃料电池是作为将两个以上的单电池层叠而成的层叠体的燃料电池组的情况下，该燃料电池组也可以在两端具有与电路连接的末端接头，并且在两端以外的任意的位置具有能够与电路连接的至少一个预备接头。
88.末端接头也可以与逆变器2或者转换器2的电路连接。
89.预备接头至少具有一个即可，在使单电池的层叠数为n个时，最大具有(n-1)个。
90.电路也可以具有开关。
91.开关能够通过该开关的切换来进行末端接头与预备接头的电路切换。
92.电路可以具有多个开关，也可以与各接头对应地将多个开关配置于电路。也可以构成为：通过与各接头对应的各开关，能够分别独立地进行各接头向电路的连接与非连接的切换。
93.作为开关(开关元件)，也可以是igbt和mosfet等。
94.燃料电池系统也可以具有单元电压传感器。
95.单元电压传感器测量燃料电池组的各单电池的电压。
96.单元电压传感器与控制部电连接，控制部探测由单元电压传感器测定出的燃料电池组的各单电池的电压。
97.单元电压传感器能够使用以往公知的电压计等。
98.也可以构成为：控制部监控单元电压传感器测量出的各单电池的电压，在探测到至少一个单电池的电压的降低时，以从电路中排除电压降低的该单电池的方式切换开关。
99.在燃料电池组中即使有一个单电池发生不正常，燃料电池组整体的输出都会下降。在本公开中，在燃料电池组的中途配置预备接头和能够切换电路的开关，在由单元电压监控器探测到单元电压降低(不正常)的情况下，实施电路切换的控制。由此，能够形成在燃料电池的电压降低时也能够使用的电路结构。
100.图2是表示在本公开中使用的电路的燃料电池附近的一例的示意图，(1)是表示燃料电池的通常运转时的例子，(2)是表示单电池(a)的故障时的图，(3)是表示单电池(b)的故障时的例子的图。
101.图2所示的电路具备燃料电池组10、第1开关11、第2开关12、第3开关13、第4开关14、第1末端接头70、第2末端接头71以及预备接头72。双波浪线表示省略其前端的电路。双
波浪线的前端也可以与第2转换器或者第2逆变器连接。
102.在(1)所示的燃料电池的通常运转时，第1开关11和第4开关14为接通，第2开关12和第3开关13为断开，将第1末端接头70与第2末端接头71连接于电路，能够从燃料电池10的所有的单电池中取出输出。
103.在(2)所示的单电池(a)的故障时，第2开关12和第4开关14为接通，第1开关11和第3开关13为断开，将预备接头72和第2末端接头71连接于电路，能够从除了包括燃料电池10的单电池(a)在内的一部分的单电池之外的剩余的单电池中取出输出。
104.在(3)所示的单电池(b)的故障时，第1开关11和第3开关13为接通，第2开关12和第4开关14为断开，将第1末端接头70和预备接头72连接于电路，能够从除了包括燃料电池10的单电池(b)在内的一部分的单电池之外的剩余的单电池中取出输出。
105.通过在一部分的单电池的故障时如(2)、(3)那样切换电路，能够抑制作为燃料电池组整体的输出的降低。
106.燃料电池系统也可以具备燃料气体系统。
107.燃料气体系统向燃料电池供给燃料气体。
108.燃料气体系统也可以具有燃料气体供给部和排气排水阀。
109.燃料气体系统也可以还具备燃料气体供给流路、推出器、循环流路、气液分离器、燃料废气排出流路等。
110.燃料气体供给部将燃料气体向燃料电池的阳极供给。
111.作为燃料气体供给部，例如能够举出燃料罐等，具体而言能够举出液体氢罐、压缩氢罐等。
112.燃料气体供给部与控制部电连接。燃料气体供给部也可以构成为：根据来自控制部的控制信号，控制燃料气体供给部的主截止阀的开闭，由此控制燃料气体向燃料电池的供给的通断。
113.燃料气体供给流路将燃料气体供给部与燃料电池的燃料气体入口连接。燃料气体供给流路使燃料气体向燃料电池的阳极的供给成为可能。燃料气体入口也可以是燃料气体供给孔、阳极入口歧管等。
114.也可以在燃料气体供给流路配置有推出器。
115.推出器例如也可以配置于燃料气体供给流路上的与循环流路的合流部。推出器将包含燃料气体和循环气体在内的混合气体向燃料电池的阳极供给。作为推出器，能够采用以往公知的推出器。
116.也可以在燃料气体供给流路的燃料气体供给部与推出器之间的区域配置有调压阀和中压氢传感器。
117.调压阀调节从燃料气体供给部向推出器供给的燃料气体的压力。
118.也可以构成为：调压阀与控制部电连接，由控制部控制调压阀的开闭和开度等，由此调整向推出器供给的燃料气体的压力。
119.也可以构成为：中压氢传感器与控制部电连接，控制部探测由中压氢传感器测定出的燃料气体的压力，并根据探测出的压力来控制调压阀的开闭和开度等，由此调整向推出器供给的燃料气体的压力。
120.燃料废气排出流路将燃料电池的燃料气体出口与燃料电池系统的外部连接。
121.也可以在燃料废气排出流路的燃料气体出口与燃料电池系统的外部之间的区域配置有气液分离器。
122.燃料废气排出流路也可以从循环流路经由气液分离器分支。
123.燃料废气排出流路将从燃料电池的燃料气体出口排出的燃料废气向燃料电池系统的外部排出。燃料气体出口也可以是燃料气体排出孔、阳极出口歧管等。
124.排气排水阀(燃料废气排出阀)也可以配置于燃料废气排出流路。排气排水阀配置于燃料废气排出流路的比气液分离器靠下游的位置。
125.排气排水阀能够将燃料废气和水分等向外部(系统外)排出。
126.此外，外部可以是燃料电池系统的外部，也可以是飞行器的外部。
127.也可以构成为：排气排水阀与控制部电连接，由控制部控制排气排水阀的开闭，由此调整燃料废气向外部的排出流量和水分(液体水)的排水流量。另外，也可以通过调整排气排水阀的开度来调整向燃料电池的阳极供给的燃料气体压力(阳极压力)。
128.燃料废气也可以包含未在阳极发生反应而直接通过的燃料气体、和在阴极生成的生成水到达阳极的水分等。燃料废气存在包含在催化剂层和电解质膜等生成的腐蚀物质、和也可以在扫气时向阳极供给的氧化剂气体等的情况。
129.循环流路也可以将燃料电池的燃料气体出口与推出器连接。
130.也可以构成为：循环流路从燃料废气排出流路分支，通过与配置于燃料气体供给流路的推出器连接而与燃料气体供给流路合流。
131.也可以构成为：循环流路从燃料废气排出流路经由气液分离器分支，通过与配置于燃料气体供给流路的推出器连接而与燃料气体供给流路合流。
132.循环流路能够回收作为从燃料电池的燃料气体出口排出的燃料气体的燃料废气，并将其作为循环气体向燃料电池供给。
133.也可以在循环流路配置有气体循环泵。气体循环泵使燃料废气作为循环气体循环。也可以构成为：气体循环泵与控制部电连接，由控制部控制气体循环泵的驱动的开启
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关闭和转速等，由此调整循环气体的流量。
134.也可以在循环流路配置有气液分离器(阳极气液分离器)。
135.气液分离器也可以配置于燃料废气排出流路与循环流路的分支点。因此，从燃料气体出口到气液分离器的流路可以是燃料废气排出流路，也可以是循环流路。
136.气液分离器配置于燃料废气排出流路的比排气排水阀靠上游的位置。
137.气液分离器将作为从燃料气体出口排出的燃料气体的燃料废气与水分(液体水)分离。由此，可以使燃料废气作为循环气体返回至循环流路，也可以将燃料废气排出流路的排气排水阀开阀而将不必要的气体和水分等向外部排出。另外，通过气液分离器，能够抑制多余的水分在循环流路流动，因此能够抑制由该水分引起的循环泵等的冻结的产生。
138.燃料电池系统也可以具备氧化剂气体系统。
139.氧化剂气体系统也可以具备氧化剂气体供给部、氧化剂气体供给流路、氧化剂废气排出流路、氧化剂气体旁通流路、旁通阀以及氧化剂气体流量传感器等。
140.氧化剂气体供给部向燃料电池供给氧化剂气体。具体而言，氧化剂气体供给部向燃料电池的阴极供给氧化剂气体。
141.作为氧化剂气体供给部，例如能够使用空气压缩机等。
142.氧化剂气体供给部与控制部电连接。根据来自控制部的控制信号来驱动氧化剂气体供给部。氧化剂气体供给部也可以被控制部控制从由从氧化剂气体供给部向阴极供给的氧化剂气体的流量和压力构成的群中选出的至少一个。
143.氧化剂气体供给流路将氧化剂气体供给部与燃料电池的氧化剂气体入口连接。
144.氧化剂气体供给流路使氧化剂气体从氧化剂气体供给部向燃料电池的阴极的供给成为可能。氧化剂气体入口也可以是氧化剂气体供给孔、阴极入口歧管等。
145.氧化剂废气排出流路与燃料电池的氧化剂气体出口连接。氧化剂废气排出流路使作为从燃料电池的阴极排出的氧化剂气体的氧化剂废气向外部的排出成为可能。氧化剂气体出口也可以是氧化剂气体排出孔、阴极出口歧管等。
146.也可以在氧化剂废气排出流路设置有氧化剂气体压力调整阀。
147.氧化剂气体压力调整阀与控制部电连接，通过控制部将氧化剂气体压力调整阀开阀，由此将作为反应完毕的氧化剂气体的氧化剂废气从氧化剂废气排出流路向外部排出。另外，也可以通过调整氧化剂气体压力调整阀的开度来调整向阴极供给的氧化剂气体压力(阴极压力)。
148.氧化剂气体旁通流路从氧化剂气体供给流路分支，绕过燃料电池，将氧化剂气体供给流路的分支部与氧化剂废气排出流路的合流部连接。
149.在氧化剂气体旁通流路配置旁通阀。
150.旁通阀与控制部电连接，通过控制部将旁通阀开阀，由此在不需要氧化剂气体向燃料电池的供给的情况下，能够绕过燃料电池而将氧化剂气体从氧化剂废气排出流路向外部排出。
151.氧化剂气体流量传感器配置于氧化剂气体供给流路。
152.氧化剂气体流量传感器检测氧化剂气体系统内的氧化剂气体的流量。氧化剂气体流量传感器与控制部电连接。控制部也可以根据由氧化剂气体流量传感器检测到的氧化剂气体的流量来推断空气压缩机的转速。氧化剂气体流量传感器也可以配置于氧化剂气体供给流路的比氧化剂气体供给部靠上游的位置。
153.氧化剂气体流量传感器能够采用以往公知的流量计等。
154.燃料电池系统也可以具备燃料电池的冷却系统。
155.冷却系统可以具备制冷剂供给部，也可以具备制冷剂循环流路。
156.制冷剂循环流路与设置于燃料电池的制冷剂供给孔和制冷剂排出孔连通，能够使从制冷剂供给部供给的制冷剂在燃料电池内外循环。
157.制冷剂供给部与控制部电连接。根据来自控制部的控制信号来驱动制冷剂供给部。制冷剂供给部被控制部控制从制冷剂供给部向燃料电池供给的制冷剂的流量。由此也可以控制燃料电池的温度。
158.制冷剂供给部例如能够举出冷却水泵等。
159.也可以在制冷剂循环流路设置有将冷却水的热散热的散热器。
160.也可以在制冷剂循环流路设置有储存制冷剂的储存罐。
161.图3是表示本公开的燃料电池系统的控制的一例的流程图。
162.控制部在收到来自马达的通常输出要求时以来自燃料电池的规定的第1输出驱动马达，并且借助由马达产生的扭矩对蓄电池进行充电。
163.控制部判定是否有来自马达的高输出要求。
164.在判定为存在来自马达的高输出要求时，控制部以规定的第1输出使燃料电池发电，并且以规定的第2输出使蓄电池发电，以燃料电池和蓄电池的输出驱动马达，并结束控制。
165.另一方面，在判定为没有来自马达的高输出要求时，控制部维持以来自燃料电池的规定的第1输出驱动马达、并且借助由马达产生的扭矩对蓄电池进行充电的控制。
166.图4是表示本公开的燃料电池系统的控制的另一例的流程图。
167.首先，控制部监控(监视)单元电压传感器测量出的各单电池的电压。
168.而且，控制部判定单元电压传感器测量出的各单电池的电压的降低的有无。
169.而且，在探测到各单电池的内的至少一个单电池的电压的降低时，控制部以从电路中排除电压降低的该单电池的方式切换开关来结束控制。
170.另一方面，在未探测到各单电池的电压的降低时，控制部可以结束控制，也可以继续各单电池的电压的监控。
171.2.第2实施方式
172.本公开的燃料电池系统是飞行器用的燃料电池系统，其特征在于，上述燃料电池系统具有：燃料电池；蓄电池；马达；以及控制部，
173.上述马达通过电路连接上述燃料电池和上述蓄电池作为独立的电源，并且具有使用了双逆变器的双重3相绕组，上述控制部在收到来自上述马达的高输出要求时以规定的第1输出使上述燃料电池发电，并且以规定的第2输出使上述蓄电池发电，通过上述燃料电池和上述蓄电池的输出来驱动上述马达。
174.在本公开的第2实施方式中，能够有效地利用燃料电池与蓄电池的各自的电源的特性，在保证电源的独立性和冗余性的同时，在需要较大的马达扭矩时从两个电源获得动力。
175.在本公开的第2实施方式的燃料电池系统中，上述第2输出的范围也可以是与上述通常输出要求时的上述马达的旋转方向相同的范围。
176.对于需要较大的马达扭矩时的飞行器的推进力的调整而言，由蓄电池侧的逆变器进行发电，此时的蓄电池的发电避免在马达的旋转方向反转的范围内进行，燃料电池恒定地输出蓄电池能够接受的电力和最低限度飞行所需的电力。由此，能够有效地利用燃料电池与蓄电池的各自的电源的特性来使燃料电池的燃料效率变得良好。
177.也可以构成为：在本公开的第2实施方式的燃料电池系统的基础上，上述控制部在收到来自上述马达的通常输出要求时以来自上述燃料电池的规定的上述第1输出驱动上述马达，并且借助由上述马达产生的扭矩对上述蓄电池进行充电。
178.由此，在收到来自马达的通常输出要求时等的不需要蓄电池与燃料电池双方的输出、而通过燃料电池的输出即可满足的状况下，实施用于使燃料电池的发电效率提高的控制。燃料电池恒定地输出蓄电池能够接受的电力和最低限度飞行所需的电力。由此，能够有效地利用燃料电池与蓄电池的各自的电源的特性，在保证电源的独立性和冗余性的同时，能够进行对蓄电池的充电。
179.也可以构成为：在本公开的第2实施方式的燃料电池系统的基础上，上述燃料电池是作为将两个以上的单电池层叠而成的层叠体的燃料电池组，上述燃料电池组在两端具有
与上述电路连接的末端接头，并且在两端以外的任意的位置具有能够与上述电路连接的至少一个预备接头，上述电路具有开关，上述开关通过该开关的切换而能够进行上述末端接头与上述预备接头的电路切换，上述燃料电池系统具有测量上述燃料电池组的各单电池的电压的单元电压传感器，上述控制部监控上述单元电压传感器测量出的各单电池的电压，在探测到至少一个上述单电池的电压的降低时，以从上述电路中排除电压降低的该单电池的方式切换上述开关。
180.由此，能够形成在燃料电池的电压降低时也能够使用的电路结构。
181.第2实施方式中的燃料电池、马达、蓄电池、控制部、电路、单元电压传感器、角度传感器、重力加速度传感器等能够举出与在第1实施方式中例示的部件相同的部件。
182.3.第3实施方式
183.本公开的燃料电池系统是飞行器用的燃料电池系统，其特征在于，上述燃料电池系统具有：燃料电池；蓄电池；马达；以及控制部，上述马达通过电路连接上述燃料电池与上述蓄电池作为独立的电源，并且具有使用了双逆变器的双重3相绕组，上述燃料电池是作为将两个以上的单电池层叠而成的层叠体的燃料电池组，上述燃料电池组在两端具有与上述电路连接的末端接头，并且在两端以外的任意的位置具有能够与上述电路连接的至少一个预备接头，上述电路具有开关，上述开关通过该开关的切换而能够进行上述末端接头与上述预备接头的电路切换，上述燃料电池系统具有测量上述燃料电池组的各单电池的电压的单元电压传感器，上述控制部监控上述单元电压传感器测量出的各单电池的电压，在探测到至少一个上述单电池的电压的降低时，以从上述电路中排除电压降低的该单电池的方式切换上述开关。
184.在本公开的第3实施方式中，在燃料电池组的中途配置预备接头和能够切换电路的开关，在由单元电压监控器探测到单元电压降低(不正常)的情况下，实施电路切换的控制。由此，能够形成在燃料电池的电压降低时也能够使用的电路结构。
185.也可以构成为：在本公开的第3实施方式的燃料电池系统的基础上，上述控制部在收到来自上述马达的通常输出要求时以来自上述燃料电池的规定的第1输出驱动上述马达，并且借助由上述马达产生的扭矩对上述蓄电池进行充电。
186.由此，在收到来自马达的通常输出要求时等的不需要蓄电池与燃料电池双方的输出、而能够通过燃料电池的输出满足的状况下，实施用于使燃料电池的发电效率提高的控制。燃料电池恒定地输出蓄电池能够接受的电力和最低限度飞行所需的电力。由此，能够有效地利用燃料电池与蓄电池的各自的电源的特性，在保证电源的独立性和冗余性的同时，能够进行对蓄电池的充电。
187.另外，能够有效地利用燃料电池与蓄电池的各自的电源的特性来使燃料电池的燃料效率变得良好。
188.也可以构成为：在本公开的第3实施方式的燃料电池系统的基础上，上述控制部在收到来自上述马达的高输出要求时以上述第1输出使上述燃料电池发电，并且以规定的第2输出使上述蓄电池发电，通过上述燃料电池和上述蓄电池的输出来驱动上述马达。
189.由此，能够有效地利用燃料电池与蓄电池的各自的电源的特性，在保证电源的独立性和冗余性的同时，在需要较大的马达扭矩时从两个电源获得动力。
190.也可以构成为：在本公开的第3实施方式的燃料电池系统的基础上，上述第2输出
的范围是与上述通常输出要求时的上述马达的旋转方向相同的范围。
191.对于需要较大的马达扭矩时的飞行器的推进力的调整而言，由蓄电池侧的逆变器进行发电，此时的蓄电池的发电在避免马达的旋转方向反转的范围内进行，燃料电池恒定地输出蓄电池能够接受的电力和最低限度飞行所需的电力。由此，能够有效地利用燃料电池与蓄电池的各自的电源的特性来使燃料电池的燃料效率变得良好。
192.第3实施方式中的燃料电池、马达、蓄电池、控制部、电路、单元电压传感器、角度传感器、重力加速度传感器等能够举出与在第1实施方式中例示的部件相同的部件。