(57)【要約】  本発明の燃料電池システムの制御方法は、アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電する固体酸化物型の燃料電池を備える燃料電池システムの制御方法である。燃料電池の停止制御として、燃料電池に対するカソードガスの供給を継続しつつアノードガスの供給を停止し、かつ燃料電池のアノードガスの排気側を閉止する。停止制御中に、アノードガスを燃料電池に供給する追加制御、及び／または、カソードガスの流量を減少させる追加制御を行う。
2017104255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電する固体酸化物型の燃料電池を備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の停止制御として、前記燃料電池に対する前記カソードガスの供給を継続しつつ前記アノードガスの供給を停止し、かつ前記燃料電池の前記アノードガスの排気側を閉止するとともに、
前記停止制御中に、前記アノードガスを前記燃料電池に供給する追加制御、及び／または、前記カソードガスの流量を減少させる追加制御を行う
燃料電池システムの制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記追加制御を、前記燃料電池内のアノードの圧力、前記燃料電池内のアノードとカソードの差圧、及び前記燃料電池の温度のいずれかに基づいて行う
燃料電池システムの制御方法。
【請求項３】
アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電する固体酸化物型の燃料電池を備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の停止制御として、前記燃料電池に対する前記カソードガスの供給を継続しつつ前記アノードガスの供給を停止し、かつ前記燃料電池の前記アノードガスの排気側を閉止するとともに、
前記停止制御中に、前記燃料電池内のアノードとカソードの差圧に基づいて、前記アノードガスを前記燃料電池に供給する追加制御、及び／または、前記カソードガスの流量を減少させる追加制御を行う
燃料電池システムの制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記追加制御として、前記カソードガスの流量を一定にして前記アノードガスを前記燃料電池に供給する場合において、
前記燃料電池内のアノードとカソードの差圧を測定しながら前記アノードガスを連続的若しくは断続的に供給する
燃料電池システムの制御方法。
【請求項５】
請求項３に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記追加制御として、前記アノードガスの供給を行わずに前記カソードガスの流量を減少させる場合において、
前記燃料電池内のアノードとカソードの差圧を測定しながら前記カソードガスの流量を連続的若しくは断続的に減少させる
燃料電池システムの制御方法。
【請求項６】
請求項３に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記追加制御として、前記アノードガスを前記燃料電池に供給し、かつ前記カソードガスの流量を減少させる場合において、
前記アノードガスを前記燃料電池に所定量供給したのち、前記燃料電池内のアノードとカソードの差圧を測定しながら前記カソードガスの流量を連続的若しくは断続的に減少させる
燃料電池システムの制御方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記燃料電池の温度が所定温度よりも低くなったときに前記燃料電池の前記アノードガスの排気側を開放する
燃料電池システムの制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記所定温度を、前記燃料電池のアノードの劣化が起こる下限の温度に設定する
燃料電池システムの制御方法。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記停止制御の終了後も前記燃料電池の前記アノードガスの排気側を閉止した状態を維持する
燃料電池システムの制御方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記燃料電池の前記アノードガスの排気側に排気燃焼器を取り付ける
燃料電池システムの制御方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記排気燃焼器に加熱装置を取り付け、
前記排気燃焼器の温度が第２の所定温度よりも低い場合に前記加熱装置を駆動させる
燃料電池システムの制御方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記第２の所定温度を、前記排気燃焼器が前記アノードガスを燃焼可能な下限の温度に設定する
燃料電池システムの制御方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記燃料電池のアノードの圧力が所定圧力を超えた場合に前記燃料電池のアノードの排気側を開放する
燃料電池システムの制御方法。
【請求項１４】
アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電する燃料電池を備えた燃料電池システムであって、
前記燃料電池から排気された前記アノードガスが流通する排気通路と、
前記排気通路に取り付けられた遮断弁と、
前記燃料電池に対する前記アノードガス及び前記カソードガスの供給の制御、及び前記遮断弁の開閉制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記カソードガスの供給を継続しつつ前記アノードガスの供給を停止し、かつ前記遮断弁を閉じる停止制御部と、
前記停止制御部の制御中に、前記アノードガスを前記燃料電池に供給する、及び／または、前記カソードガスの流量を減少させる追加制御部と、を備える
燃料電池システム。
【請求項１５】
アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電する燃料電池を備えた燃料電池システムであって、
前記燃料電池から排気された前記アノードガスが流通する排気通路と、
前記排気通路に取り付けられた遮断弁と、
前記燃料電池に対する前記アノードガス及び前記カソードガスの供給の制御、及び前記遮断弁の開閉制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記カソードガスの供給を継続しつつ前記アノードガスの供給を停止し、かつ前記遮断弁を閉じる停止制御部と、
前記停止制御部の制御中に、前記燃料電池内のアノードとカソードの差圧に基づいて、前記燃料電池に供給する前記アノードガスを制御する、及び／または、前記カソードガスを制御する追加制御を行う追加制御部と、を備える
燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムの制御方法、及び燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１０−２７５７９号公報は、固体酸化物型の燃料電池本体で使用後のアノードオフガスとカソードオフガスを混合して燃焼する排気燃焼器を開示している。この排気燃焼器により燃料電池で使用後のガスを無害なガスに変化させて外部に排出している。【０００３】
一方、燃料電池は、システムを停止する際に燃料電池に供給されるカソードガスを冷却ガスとして引き続き供給して燃料電池を冷却する必要がある。その際、酸素を包含する冷却ガスが排気燃焼器を通じてアノードオフガスが流通する排気通路に逆流し、これがアノードを酸化させるおそれがある。そこで、燃料電池を冷却する場合は、当該排気通路を閉止して冷却ガスの逆流を防止している。
【発明の概要】
【０００４】
しかし、当該排気通路を閉止した状態で燃料電池の冷却を進行させると、燃料電池内のアノードの圧力が低下してアノードとカソードとの間の差圧が大きくなり、燃料電池を破損させるおそれがある。
【０００５】
本発明は、アノード酸化を回避しながら冷却する燃料電池の停止制御において、燃料電池の破損を回避する燃料電池システムの制御方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の一態様における燃料電池システムの制御方法は、アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電する固体酸化物型の燃料電池を備える燃料電池システムの制御方法である。この燃料電池システムの制御方法は、燃料電池の停止制御として、燃料電池に対するカソードガスの供給を継続しつつアノードガスの供給を停止し、かつ燃料電池のアノードガスの排気側を閉止する。そして、停止制御中に、アノードガスを燃料電池に供給する追加制御、及び／または、カソードガスの流量を減少させる追加制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本実施形態の燃料電池システムの制御方法を実現する燃料電池システムの主要構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、燃料電池システムの暖機制御の手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、燃料電池システムの停止制御の手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、図３に示すフローチャートの第１変形例である。
【図５】図５は、図３に示すフローチャートの第２変形例である。
【図６】図６は、図３に示すフローチャートの第３変形例である。
【図７】図７は、図３に示すフローチャートの第４変形例である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
［燃料電池システムの構成］
図１は、本実施形態の燃料電池システムの制御方法を実現する燃料電池システム１０の主要構成を示すブロック図である。燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２にアノードガス（燃料ガス）を供給する燃料供給系統と、燃料電池スタック１２を暖機させる暖機系統と、暖機系統と燃料電池スタック１２に空気を供給する空気供給系統と、燃料電池スタック１２から排出されたアノードオフガス（アノードガス）及びカソードオフガス（カソードガス）を排気する排気系統と、燃料電池スタック１２から電力を取り出して動力を得る駆動系統から構成される。
【００１０】
燃料供給系統は、燃料タンク２０、フィルタ２２、ポンプ２４、蒸発器３２、熱交換器３４、改質器３６等からなる。暖機系統は、起動燃焼器５２等からなる。空気供給系統は、フィルタ３８、コンプレッサー４０、熱交換器５０等からなる。排気系統は、排気燃焼器５８等からなる。駆動系統は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６８、バッテリ７０、駆動モータ７２等からなる。また、燃料電池システム１０は、システム全体の動作を制御する制御部７８を備えている。
【００１１】
上記構成要素のうち、燃料電池スタック１２、蒸発器３２、熱交換器３４、改質器３６、熱交換器５０、起動燃焼器５２、排気燃焼器５８、加熱装置６６は、断熱部材３０に収容され、外部への熱の放出を低減して、発電制御時におけるそれぞれの温度低下を抑制している。
【００１２】
燃料電池スタック１２は、固体酸化物型の燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）であり、セラミック等の固体酸化物で形成された電解質層を、改質器３６により改質されたアノードガス（燃料ガス）が供給されるアノード（燃料極）と、カソードガス（酸化ガス）として酸素を含む空気が供給されるカソード（空気極）により挟み込んで得られるセルを積層したものである。燃料電池スタック１２では、アノードガス中に含まれる水素とカソードガス中の酸素とを反応させて発電を行うとともに、反応後に生成されるアノードオフガスとカソードオフガス（酸素を含有する）を排出する。また、燃料電池スタック１２には、燃料電池スタック１２内の温度を測定する温度センサ７６Ｃが取り付けられている。
【００１３】
燃料電池スタック１２（マニホールド）には、燃料電池スタック１２にアノードガスを供給する通路２６Ａ、暖機時に加熱ガス（燃焼ガス）を燃料電池スタック１２に供給し発電制御時にカソードガスを燃料電池スタック１２に供給する通路４２Ａ、燃料電池スタック１２から排出されたアノードオフガス（アノードガス）を排気燃焼器５８に導入する通路２６Ｃ（排気通路）、燃料電池スタック１２から排出されたカソードオフガス（カソードガス）を排気燃焼器５８に導入する通路４２Ｃが接続されている。また、燃料電池スタック１２のアノードオフガス（アノードガス）の排気側、すなわち通路２６Ｃには、遮断弁６２が取り付けられている。遮断弁６２は、制御部７８により開閉制御されるものである。遮断弁２は、燃料電池スタック１２の発電制御時は通路２６Ｃを開放しているが、後述の燃料電池システム１０の暖機制御時及び停止制御時において通路２６Ｃを閉止する。
【００１４】
ここで、アノードとは、燃料電池スタック１２を構成するアノード電極のみならず、アノード電極にアノードガスを供給する燃料電池スタック１２内の通路、及びアノード電極で反応後のアノードオフガスを排出させる燃料電池スタック１２内の通路も含むものとする。同様に、カソードとは、燃料電池スタック１２を構成するカソード電極のみならず、カソード電極にカソードガスを供給する燃料電池スタック１２内の通路、及びカソード電極で反応後のカソードオフガスを排出させる燃料電池スタック１２内の通路も含むものとする。
【００１５】
燃料タンク２０は、例えばエタノールと水を混合させた液体からなる改質用燃料を蓄えるものであり、ポンプ２４は、改質用燃料を吸引して一定の圧力で燃料供給系統に改質用燃料を供給するものである。フィルタ２２は、燃料タンク２０とポンプ２４の間に配置され、ポンプ２４に吸引される改質用燃料内のごみを除去するものである。
【００１６】
燃料タンク２０から改質用燃料を供給する通路２６は、蒸発器３２に改質用燃料を供給する通路２６Ａ、起動燃焼器５２に加熱用燃料（改質用燃料）を供給する通路２６Ｂに分岐する。通路２６Ａには、制御部７８の制御により、通路２６Ａを流通する改質用燃料の流量を調整可能なスロットル２８Ａが取り付けられている。同様に、通路２６Ｂには、スロットル２８Ｂが取り付けられている。
【００１７】
スロットル２８Ｂは、燃料電池システム１０の暖機制御時に通路２６Ｂを一定の開度で開放して加熱用燃料をインジェクタ２９Ｂに流通させ、暖機制御終了時に通路２６Ｂを閉止する。また、スロットル２８Ａは、暖機制御時は通路２６Ａを閉止しているが、暖機制御終了時に通路２６Ａを一定の開度で開放して改質用燃料をインジェクタ２９Ａに流通させる。さらに、スロットル２８Ａは停止制御中に一定の開度で開放して改質用燃料をインジェクタ２９Ａに流通させる。
【００１８】
蒸発器３２は、排気燃焼器５８から排気される排気ガスの熱を利用して、インジェクタ２９Ａから供給された改質用燃料を気化させるものである。熱交換器３４は、排気燃焼器５８から熱が供給され、気化した改質用燃料を改質器３６において改質するためにさらに加熱するものである。
【００１９】
改質器３６は、触媒反応により改質用燃料を、水素を包含するアノードガスに改質して燃料電池スタック１２（アノード）に供給するものである。
【００２０】
コンプレッサー４０は、フィルタ３８を通じて外気を取り入れて空気を燃料電池スタック１２等に供給するものである。コンプレッサー４０が排出された空気を供給する通路４２には、リリーフバルブ４４が取り付けられ、通路４２内の圧力が一定値を超えると通路４２を開放してコンプレッサー４０に一定以上の負荷がかかることを回避している。また、通路４２は、空気を熱交換器５０に供給する通路４２Ａ、熱交換器５０及び起動燃焼器５２を迂回して通路４２Ａに合流する通路４２Ｂに分岐する。
【００２１】
通路４２Ａには、スロットル４６Ａが取り付けられ、通路４２Ｂには、スロットル４６Ｂが取り付けられ、それぞれ制御部７８の制御により空気の流量が調整できるようになっている。さらに各通路の各スロットルよりも空気の下流となる位置には、火炎をせき止める逆火防止装置４８が取り付けられている。なお、スロットル４６Ｂは、燃料電池スタック１２の暖機制御時に空気を通路４２Ａに供給させるが、暖機制御終了後は通路４２Ｂを閉止する。
【００２２】
熱交換器５０は、排気燃焼器５８から排出された排気ガスの熱を利用して、加熱ガス用の空気またはカソードガス用の空気を加熱するものである。
【００２３】
起動燃焼器５２は、燃料電池システム１０の暖機制御時において、熱交換器５０から供給された加熱後の空気と、インジェクタ２９Ｂから供給され電気ヒータ５４で加熱された加熱用燃料とを混合する。そして、起動燃焼器５２に付属する着火装置により空気と加熱用燃料の混合物に着火して高温の燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスは、酸素をほとんど含んでおらず不活性ガスが主成分となっているだけでなく燃料電池スタック１２にダメージを与えるほど高温となっている。しかし、燃焼ガスは、通路４２Ｂからの空気と混合して冷却され、燃料電池スタック１２を暖機するのに適度な温度に抑制されかつ酸素を包含する加熱ガスとなる。なお、暖機制御終了後は、燃焼ガス及び加熱ガスの生成は終了し、熱交換器５０、起動燃焼器５２を通過した空気がカソードガスとして引き続き用いられ燃料電池スタック１２に供給されて発電制御に移行する。
【００２４】
排気燃焼器５８は、発電制御時において、通路２６Ｃから供給されたアノードオフガス（アノードガス）と通路４２Ｃから供給されたカソードオフガス（カソードガス）を混合してその混合ガスを触媒燃焼させ、二酸化炭素や水を主成分とする排気ガスを生成するとともに、触媒燃焼による熱を熱交換器３４等に伝達するものである。また、排気燃焼器５８は、暖機制御時において通路４２Ｃから供給された加熱ガス（酸素を含有する）を燃焼して前述同様の排気ガスを生成する。そして、排気燃焼器５８は、燃焼後の排気ガスを排気する通路６４に接続され、通路６４が蒸発器３２、熱交換器５０を通過し、マフラー（不図示）に接続している。よって、蒸発器３２、熱交換器５０は排気ガスにより加熱される。さらに、排気燃焼器５８は、停止制御時においても通路２６Ｃから排気されたアノードガスと、通路４２Ｃから排気された冷却ガス（カソードガス）を混合して燃焼し排気ガスを生成する。
【００２５】
加熱装置６６は、排気燃焼器５８を加熱するものであり、抵抗加熱や誘導加熱等のさまざまな加熱方法を適用できる。この加熱装置６６は制御部７８により、暖機制御時に駆動し排気燃焼器５８を触媒燃焼が可能となる温度の下限となる燃焼可能温度（第２の所定温度）にまで加熱する。また、加熱装置６６は、停止制御時において排気燃焼器５８が燃焼可能温度以下になった場合にも駆動する。
【００２６】
圧力センサ７４Ａは、通路２６Ａ内の圧力、すなわち燃料電池スタック１２のアノードの圧力を測定するものである。圧力センサ７４Ｂは、通路４２Ａ内の圧力、すなわち燃料電池スタック１２のカソードの圧力を測定するものである。圧力センサ７４Ａ，７４Ｂが測定した圧力の情報は制御部７８に入力される。
【００２７】
温度センサ７６Ａは、通路６４内を流通する排気ガスの温度を測定するものである。このガスの温度を測定することにより排気燃焼器５８の触媒部分の温度を算出することができる。温度センサ７６Ｂは、排気燃焼器５８の特にアノードオフガスまたはカソードオフガスを導入する開口部の温度を測定するものである。これにより、排気燃焼器５８の触媒部分の温度を暖機制御時及び停止制御時に算出することができる。温度センサ７６Ａ，７６Ｂが測定した温度の情報は制御部７８に入力される。
【００２８】
ＤＣ−ＤＣコンバータ６８は、燃料電池スタック１２に接続され、燃料電池スタック１２の出力電圧を昇圧してバッテリ７０または駆動モータ７２に電力を供給するものである。バッテリ７０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６８から供給された電力を充電するとともに、駆動モータ７２に電力を供給するものである。駆動モータ７２は、インバータ（不図示）を介してバッテリ７０及びＤＣ−ＤＣコンバータ６８に接続され、車両の動力源となっている。また、車両のブレーキ時において、駆動モータ７２は回生電力を発生させるが、これをバッテリ７０に充電させることができる。
【００２９】
制御部７８は、マイクロコンピュータ、マイクロプロセッサ、ＣＰＵを含む汎用の電子回路と周辺機器から構成され、特定のプログラムを実行することにより燃料電池システム１０を制御するための処理を実行する。また制御部７８は、燃料電池システム１０を構成する構成要素の駆動・停止制御（ＯＮ・ＯＦＦ制御）を行うことができる。また前述のスロットル２８Ａ，２８Ｂに対しては改質用燃料の流量を調整する制御を行うことができ、スロットル４６Ａ，４６Ｂに対しては、空気（カソードガス等）の流量を調整する制御を行うことができる。後述のように制御部７８が行う燃料電池システム１０の制御としては、燃料電池スタック１２を暖機する暖機制御、通常の発電を行う発電制御、システムを停止させる停止制御がある。なお、図示は省略しているが、外部から燃料電池スタック１２とは極性が逆の起電力を燃料電池スタック１２に印加する回路を接続しておき、停止制御中に制御部７８が当該回路をスイッチ制御して、アノード（アノード電極）の劣化（酸化）を抑制できるようにしてもよい。
【００３０】
［燃料電池システムの暖機制御の手順］
燃料電池システム１０の暖機制御の手順を示すフローチャートを図２に従って説明する。
【００３１】
燃料電池システム１０の暖機制御は、ドライバーのイグニッションＯＮ操作（車両キーをＯＮにする操作）を契機に開始する。図２に示すように、まず、システムが暖機制御を開始すると、ステップＳ１０１において、制御部７８は、コンプレッサー４０をＯＮにし、スロットル４６Ａ，４６ＢをＯＮにする。これにより一定の流量の空気が通路４２Ａ，通路４２Ｂに流通する。
【００３２】
ステップＳ１０２において、制御部７８は、ポンプ２４、スロットル２８Ｂ、起動燃焼器５２、加熱装置６６をＯＮにするとともに、遮断弁６２を閉じる制御を行う。これにより、加熱用燃料が一定の流量で起動燃焼器５２に供給され、また加熱装置６６により排気燃焼器５８が加熱される。そして、起動燃焼器５２において加熱用燃料と空気が混合され、これに起動燃焼器５２が着火することにより高温の燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスと通路４２Ｂから合流した空気が混合して加熱ガスとなって燃料電池スタック１２（カソード）に供給され、燃料電池スタック１２が暖機（加熱）される。またこの燃焼ガス及び加熱ガスからの熱伝達により断熱部材３０内にある熱交換器３４、改質器３６等の構成要素が加熱される。さらに、燃料電池スタック１２を通過した加熱ガスは排気ガスとして排気燃焼器５８、蒸発器３２、熱交換器５０を通過しこれらを加熱する。よって排気燃焼器５８は加熱装置６６及び排気ガスにより加熱される。
【００３３】
ステップＳ１０３において、制御部７８は、温度センサ７６Ａ，または温度センサ７６Ｂが測定する温度に基づいて、排気燃焼器５８が第２の所定温度（燃焼可能温度）に到達しているか否かを判断する。ステップＳ１０３において是（ＹＥＳ）と制御部７８が判断すると、ステップＳ１０４において、制御部７８は加熱装置６６をＯＦＦにする。これにより、排気燃焼器５８は排気ガスにより引き続き加熱される。
【００３４】
ステップＳ１０５において制御部７８は、温度センサ７６Ｃが検知する温度により、燃料電池スタック１２の温度が発電可能な温度の下限となる発電可能温度に到達したか否かを判断する。
【００３５】
ここで、蒸発器３２、熱交換器３４、改質器３６についても、改質用燃料を良好に改質するための適正な温度に到達したか否かの判断が本来必要であるが、これらが適正な温度に到達する時間が、燃料電池スタック１２の温度が発電可能温度に到達する時間よりも早い場合は不要である。
【００３６】
ステップＳ１０５において是（ＹＥＳ）と制御部７８が判断した場合、ステップＳ１０６において、制御部７８は、起動燃焼器５２をＯＦＦにして燃焼ガス及び加熱ガスの生成を停止し、スロットル２８Ｂ及びスロットル４６ＢをＯＦＦにして、通路２６Ｂ及び通路４２Ｂを閉止する。ステップＳ１０６において、制御部７８は、遮断弁６２を開にして通路２６Ｃを開放するとともに、スロットル２８ＡをＯＮにして通路２６Ａを開放する。
【００３７】
これにより、燃料タンク２０から改質用燃料がスロットル２８Ａの開度に従った一定の流量により、インジェクタ２９Ａ、蒸発器３２、熱交換器３４を流通し、改質器３６を経てアノードガス（燃料ガス）となり、このアノードガスが燃料電池スタック１２（アノード）に供給される。一方、通路４２Ａからは引き続き空気が供給されるとともに熱交換器５０で加熱され、カソードガス（酸化ガス）として燃料電池スタック１２に供給される。そして、燃料電池スタック１２においてアノードガスとカソードガスによる電気化学反応が始まることで暖機制御は終了し、発電制御に移行する。なお、燃料電池スタック１２を通過したアノードオフガスは、遮断弁６２が開となっているため、通路２６Ｃを通じて排気燃焼器５８に導入させることができる。
【００３８】
加熱装置６６の駆動に関わらず、ステップＳ１０５において、排気燃焼器５８が加熱ガスによる加熱により燃焼可能温度に達しているのであれば、Ｓ１０２において、加熱装置６６をＯＮにする必要はなく、ステップＳ１０３、ステップＳ１０４を省略することができる。また、燃料電池スタック１２の発電可能温度よりもアノード（アノード電極）の酸化等の劣化が起こる下限の温度である劣化反応温度（所定温度）の方が高い場合には、ステップＳ１０２において遮断弁６２を閉にする必要はなく、ステップＳ１０６において遮断弁６２を開にする制御を省略することができる。
【００３９】
［燃料電池システムの発電制御時における動作］
次に、燃料電池システム１０の発電制御時における動作について説明する。システムの発電制御時には、まず、燃料タンク２０から供給された改質用燃料が蒸発器３２により気化し、気化した改質用燃料が熱交換器３４により加熱され、加熱された改質用燃料が改質器３６においてアノードガスに改質され、このアノードガスが燃料電池スタック１２（アノード）に供給される。一方、カソードガスとしての空気が熱交換器５０により昇温され、起動燃焼器５２を通過して燃料電池スタック１２（カソード）に供給される。アノードガスとカソードガスが供給された燃料電池スタック１２では電気化学反応により電力が発生してＤＣ−ＤＣコンバータ６８に電力を供給するとともに、電気化学反応に使用されたアノードオフガスとカソードオフガスは排気燃焼器５８に導入される。そして、排気燃焼器５８は、アノードオフガス、カソードオフガスを混合した状態で燃焼して排気ガスを生成し、これが蒸発器３２及び熱交換器５０を通過して加熱する。
【００４０】
車両の運転中は、システム（バッテリ７０、駆動モータ７２）が要求する電力にほぼ比例する形でアノードガスの供給量（スロットル２８Ａの開度）、及びカソードガスの供給量（スロットル４６Ａの開度）がほぼ直線的に変化する。しかし、燃料電池スタック１２には、燃料電池スタック１２が発電可能な状態を維持するための電力、すなわちポンプ２４、コンプレッサー４０等の補機類を稼動させるための電力が必要である。よって、燃料電池スタック１２に対する要求電力がゼロであっても、燃料電池スタック１２は、少なくとも前述の補機類を稼動させるための電力を発電している。
【００４１】
［燃料電池システムの停止制御］
燃料電池システム１０の停止制御は、制御部７８（停止制御部）により行われるが、車両停止後のドライバーによるイグニッションＯＦＦ操作（車両キーをＯＦＦにする操作）や、バッテリ７０がフル充電となり燃料電池スタック１２に対する発電要求が停止したことを契機に開始される。燃料電池システム１０の停止制御は、燃料電池スタック１２の発電停止後もカソードガスを冷却ガスとして引き続き供給して燃料電池スタック１２を冷却し、燃料電池スタック１２の温度を劣化反応温度よりも低くさせた後に冷却ガスの供給を停止させることにより終了する。その際、冷却ガスが排気燃焼器５８を通じて通路２６Ｃを逆流してアノードに酸素が流れ込み、アノード（アノード電極）が劣化することを回避するために、遮断弁６２を閉にしている。また、このような停止制御を可能とするため、燃料電池スタック１２の補機類の電力はバッテリ７０等から賄うことができる。
【００４２】
燃料電池スタック１２の停止制御では、カソードのみならずアノードも冷却することになる。このとき、燃料電池スタック１２のカソードの圧力は冷却ガスの圧力に依存した所定の大きさを維持している。一方、アノードは遮断弁６２により閉止されアノードに残留したガスが冷却により収縮するためアノードの圧力は低下する。このため、燃料電池スタック１２を冷却し始めるとアノードとカソードで差圧が発生する。そしてその差圧が所定圧力（耐圧）を超えると燃料電池スタック１２を構成するセルがその差圧により破損するおそれがある。
【００４３】
そこで、本実施形態では、上記差圧により燃料電池スタック１２が破損しないように停止制御において制御部７８（追加制御部）が追加制御を行っている。追加制御としては、前述の差圧が所定圧力（耐圧）を超えた場合に冷却ガスの流量を減少させる追加制御、及びアノードガスを供給する追加制御の少なくとも一方を行う。
【００４４】
アノードガスを燃料電池スタック１２に供給する追加制御としては、（Ａ１）スロットル２８Ａの開度を最大にしてポンプ２４を一定時間駆動させて所定量の改質用燃料を短時間で一度に供給する、（Ａ２）ポンプ２４を駆動させるとともにスロットル２８Ａの開度を一定の開度に絞って連続的に供給する、（Ａ３）ポンプ２４を駆動させるとともにスロットル２８Ａの開度を一定の開度に絞った状態とスロットル２８Ａを閉にした状態を交互に繰り返して断続的に供給する、といった追加制御がある。
【００４５】
冷却ガスの流量を減少させる追加制御としては、（Ｂ１）スロットル４６Ａの開度を所定量小さくすることにより冷却ガスの流量を所定量減少させる、（Ｂ２）時間をかけて連続的に開度を小さくすることにより冷却ガスの流量を連続的に減少させる、（Ｂ３）時間をかけて断続的に開度を小さくすることにより冷却ガスの流量を断続的に減少させる、といった追加制御がある。
【００４６】
また、停止制御においては、燃料電池スタック１２の温度が劣化反応温度よりも低くなるまで遮断弁６２を閉にした状態を維持するので、その後遮断弁６２を開としたときに、アノードに残留したアノードガス、または停止制御中に追加したアノードガスが拡散して排気燃焼器５８に入り込む場合がある。よって、停止制御においては排気燃焼器５８においてアノードガスを確実に燃焼させる制御も行われる。
【００４７】
［燃料電池システムの停止制御の手順］
次に、燃料電池システム１０の停止制御の手順を図３のフローチャートに従って説明する。ここでは、上記（Ａ１）、及び／または、（Ｂ１）の追加制御を行う。図３に示すように、システムが停止制御を開始すると、ステップＳ２０１において、制御部７８（停止制御部）は、ポンプ２４をＯＦＦにし、スロットル２８ＡをＯＦＦにする。さらに制御部７８（停止制御部）は遮断弁６２を閉にして通路２６Ｃを閉止する。これにより、アノードガスの供給が停止するので燃料電池スタック１２の発電が停止する。このとき、カソードガスは冷却ガスとして引き続き供給され燃料電池スタック１２が冷却され始める。そして、上記理由により、燃料電池スタック１２内のアノードの圧力とカソードの圧力との間で差圧が発生する。
【００４８】
ここで、急激な温度低下に伴う燃料電池スタック１２に対する温度歪（応力歪）を防ぐため、冷却の初期段階では、冷却ガスの流量を発電制御時よりも小さくし、すなわちスロットル４６Ａの開度を発電制御時よりも小さくし、時間経過（温度低下）とともにスロットル４６Ａの開度を大きくしていき、冷却ガスの流量を発電制御時と同じか、またはそれ以上の流量になるように制御することが好適である。
【００４９】
ステップ２０２において、制御部７８（停止制御部）は、制御開始時間が経過したか、制御開始温度以下になったか、制御開始圧力以下になったかのいずれかを判断する。ここで、制御開始時間とは、燃料電池スタック１２の冷却が進行して、燃料電池スタック１２内のアノードとカソードとの差圧が燃料電池スタック１２のセルの破損を免れる上限となる所定圧力（耐圧）に到達するまでの時間である。また、制御開始温度とは、温度センサ７６Ｃが測定する燃料電池スタック１２の温度であって、前述の差圧が所定圧力（耐圧）に到達したときの温度である。さらに、制御開始圧力とは、圧力センサ７４Ａが測定する圧力であって、前述の差圧が所定圧力（耐圧）に到達したときのアノードの圧力である。制御開始時間、制御開始温度、及び制御開始圧力は、それぞれ燃料電池スタック１２の大きさや材料、燃料電池スタック１２におけるアノードガスの残留量、カソードガスの流量等に依存する。
【００５０】
ステップＳ２０２において是（ＹＥＳ）と制御部７８が判断すると、ステップＳ２０３において、制御部７８（追加制御部）は、（Ａ１）、及び／または、（Ｂ１）の追加制御を行う。ここで、冷却ガスの流量の減少量（所定量）、アノードガス（改質用燃料）の供給量（所定量）は、燃料電池スタック１２の温度が劣化反応温度にまで下がったとしても再度ステップＳ２０３の追加制御を行う必要のない程度の量に設定される。また、このとき、改質器３６の温度が改質用燃料を改質可能な温度以下であれば、気化した改質用燃料が燃料電池スタック１２に供給されることになる。ステップＳ２０３の制御により、アノードとカソードとの差圧が緩和され、燃料電池スタック１２の温度が劣化反応温度にまで低下しても、前述の差圧が、所定圧力（耐圧）よりも低い状態を維持できる。
【００５１】
ステップＳ２０４において、制御部７８（停止制御部）は、燃料電池スタック１２の温度が所定温度（劣化反応温度）以下になったか否かを判断する。ステップＳ２０４において是（ＹＥＳ）と制御部７８が判断した場合、ステップＳ２０５において、制御部７８（停止制御部）は、温度センサ７６Ａまたは温度センサ７６Ｂが測定する温度に基づいて、排気燃焼器５８の温度が未だ第２の所定温度（燃焼可能温度）以上であるか否かを判断する。ステップＳ２０５において是（ＹＥＳ）と制御部７８（停止制御部）が判断した場合、ステップＳ２０６において、制御部７８（停止制御部）は遮断弁６２を開にして通路２６Ｃを開放する。これにより燃料電池スタック１２のアノードとカソードは、排気燃焼器５８を介して連通するので、両者の差圧はゼロになる。
【００５２】
ステップＳ２０６の制御により、アノードに残留したアノードガス（または改質用燃料）が排気燃焼器５８に入り込む場合があるが、その場合であっても、排気燃焼器５８は当該アノードガスと冷却ガス（カソードガス）との混合ガスを燃焼して排気ガスにすることができる。所定時間経過後、ステップＳ２０７において、制御部７８はコンプレッサー４０をＯＦＦにする。これにより、燃料電池システム１０の停止制御が終了する。
【００５３】
一方、ステップＳ２０５において否（ＮＯ）と制御部７８（停止制御部）が判断した場合、ステップＳ２０８において、制御部７８（停止制御部）は加熱装置６６をＯＮにして排気燃焼器５８を加熱する。ステップＳ２０９において、制御部７８（停止制御部）は、排気燃焼器５８が第２の所定温度（燃焼可能温度）以上になっているか否かを判断する。ステップＳ２０９において是（ＹＥＳ）と制御部７８（停止制御部）が判断すると、ステップＳ２１０において、制御部７８（停止制御部）は、ステップＳ２０６と同様に遮断弁６２を開にして通路２６Ｃを開放する。そして、ステップＳ２１１において制御部７８（停止制御部）は加熱装置６６をＯＦＦにし、その後は前述のステップＳ２０７に移行する。
【００５４】
図４に燃料電池システム１０の停止制御の第１変形例を示す。第１変形例では、前述同様に（Ａ１）の追加制御、及び（Ｂ１）の追加制御の少なくとも一方を行うが、その際に圧力センサ７４Ａ，７４Ｂによりアノードとカソードとの差圧を測定する。
【００５５】
前述のステップＳ２０１の後、ステップＳ３０１において、制御部７８は、圧力センサ７４Ａが測定する圧力と、圧力センサ７４Ｂが測定する圧力との差圧を算出し、当該差圧が前述の所定圧力（耐圧）以下であるか否か判断する。ステップＳ３０１において是（ＹＥＳ）と判断した場合は、次のステップＳ３０２に移行する。ステップＳ３０２において、制御部７８は、ステップＳ２０４と同様の判断を行い、是（ＹＥＳ）と判断すれば前述のステップＳ２０５に移行する。一方、否（ＮＯ）と判断した場合は、前述のステップＳ３０１に戻る。
【００５６】
一方、ステップＳ３０１において否（ＮＯ）、すなわち前述の差圧が所定圧力よりも高いと制御部７８が判断した場合は、ステップＳ３０３においてステップＳ２０３と同様の追加制御を行う。このとき、冷却ガスの流量の減少量（所定量）、アノードガス（改質用燃料）の供給量（所定量）は、ステップＳ２０３の場合と同じにしてもよいし、ステップＳ２０３の場合より少なくしてもよい。ステップＳ３０３の後、前述のステップＳ３０２に移行する。
【００５７】
図３に示す手順では、ステップＳ２０３の追加制御を必ず１回行っていた。一方、図４に示す第１変形例の手順では、ステップＳ３０３の追加制御は複数回行う場合もあるし、一度も行わない場合もある。一度も行わない場合とは、例えば、遮断弁６２を閉にしたときのアノードガスの残留量が多い、冷却ガスの流量がもともと低く設定されている、停止制御開始時の燃料電池スタック１２の温度と劣化反応温度との温度差が少ない等の理由により前述の差圧が大きくならない場合である。一方、複数回行う場合は、冷却ガスの流量の減少量（所定量）、アノードガス（改質用燃料）の供給量（所定量）が、ステップＳ２０３の場合よりも少ない場合である。
【００５８】
図５に燃料電池システム１０の停止制御の第２変形例を示す。第２変形例では、前述の（Ａ２）または（Ａ３）の追加制御を行う。前述のステップＳ３０１において否（ＮＯ）と制御部７８が判断した場合は、ステップＳ４０１において、制御部７８は、（Ａ２）または（Ａ３）の追加制御を行う。その際、ステップＳ４０２において、制御部７８は前述の差圧が所定圧力以下になっているか否かを連続的若しくは断続的に判断し、所定圧力以下になっていない場合にはステップＳ４０１の追加制御を継続する。すなわち、制御部７８は、（Ａ２）の制御により、燃料電池スタック１２内のアノードとカソードの差圧を測定しながらアノードガスを連続的に供給し、（Ａ３）の制御により、燃料電池スタック１２内のアノードとカソードの差圧を測定しながらアノードガスを断続的に供給し、前述の差圧が所定圧力以下になるまでこれらの制御を継続させる。そして、前述の差圧が所定圧力以下になったと制御部７８が判断すると、前述のステップＳ３０２に移行する。
【００５９】
図６に燃料電池システム１０の停止制御の第３変形例を示す。第３変形例では、前述の（Ｂ２）または（Ｂ３）の追加制御を行う。前述のステップＳ３０１において否（ＮＯ）と制御部７８が判断した場合は、ステップＳ５０１において、制御部７８は、（Ｂ２）または（Ｂ３）の追加制御を行う。その際、ステップＳ５０２において、制御部７８は前述の差圧が所定圧力以下になっているか否かを連続的若しくは断続的に判断し、所定圧力以下になっていない場合にはステップＳ５０１の追加制御を継続する。すなわち、制御部７８は、（Ｂ２）の制御により、燃料電池スタック１２内のアノードとカソードの差圧を測定しながらカソードガスの流量を連続的に減少させ、（Ｂ３）の制御により、燃料電池スタック１２内のアノードとカソードの差圧を測定しながらカソードガスの流量を断続的に減少させ、前述の差圧が所定圧力以下になるまでこれらの制御を継続させる。そして、前述の差圧が所定圧力以下になったと制御部７８が判断すると、前述のステップＳ３０２に移行する。
【００６０】
図７に燃料電池システム１０の停止制御の第４変形例を示す。第４変形例では、前述の（Ａ１）の追加制御を行ったのち、必要に応じて（Ｂ２）または（Ｂ３）の追加制御を行う。本実施形態では、上記のように、停止制御においてアノードとカソードの差圧を緩和するために、アノードにアノードガスを所定量供給する場合がある。しかし、所定量供給したにも関わらずアノードとカソードの差圧が所定圧力（耐圧）を超える場合がある。よって、第４変形例は、アノードガスの供給によっても差圧が所定圧力（耐圧）よりも大きくなる場合に有効な停止制御となる。
【００６１】
前述のステップＳ３０１において否（ＮＯ）と制御部７８が判断した場合は、ステップＳ６０１において、制御部７８は、（Ａ１）の制御を行う。ステップＳ６０２において、制御部７８は、前述の差圧が所定圧力以下であるか否か判断する。
【００６２】
ステップＳ６０２において是（ＹＥＳ）と制御部７８が判断した場合は、前述のステップＳ３０２に移行する。一方、ステップＳ６０２において否（ＮＯ）と制御部７８が判断した場合は、ステップＳ６０３において、制御部７８は前述のＳ５０１と同様の追加制御を行う。その際、ステップＳ６０４において、制御部７８は前述の差圧が所定圧力以下になっているか否かを連続的若しくは断続的に判断し、否（ＮＯ）と制御部７８が判断した場合にはステップＳ６０３の追加制御を継続する。すなわち、制御部７８は、（Ｂ２）の制御により、燃料電池スタック１２内のアノードとカソードの差圧を測定しながらカソードガスの流量を連続的に減少させ、（Ｂ３）の制御により、燃料電池スタック１２内のアノードとカソードの差圧を測定しながらカソードガスの流量を断続的に減少させ、前述の差圧が所定圧力以下になるまでこれらの制御を継続させる。そして、ステップＳ６０４において、是（ＹＥＳ）と制御部７８が判断すると、前述のステップＳ３０２に移行する。第２変形例〜第４変形例では、結果的にアノードとカソードの差圧を所定圧力（耐圧）の近傍で推移させる制御をステップＳ３０２に移行するまで実行することになる。
【００６３】
なお、上記いずれの停止制御においても、遮断弁６２が閉となっている間に圧力センサ７４Ａが示すアノードの圧力がセルを破損するほどの圧力以上（耐圧）になった場合には、制御部７８は、制御の段階に関わらず遮断弁６２を開にして通路２６Ｃを開放し、燃料電池スタック１２の破損を回避する。一方、停止制御において燃料電池スタック１２内のアノードとカソードとの差圧が所定圧力（耐圧）を超えない場合は、停止制御終了後も遮断弁６２を閉にしたままでもよい。
【００６４】
［本実施形態の燃料電池システムの制御方法の効果］
燃料電池システム１０は、カソードガスの供給を継続しつつアノードガスの供給を停止し、かつ遮断弁６２を閉じる停止制御部（制御部７８）と、停止制御部の制御中に、燃料電池スタック１２に供給するアノードガスを制御する、及び／または、カソードガスを制御する追加制御を行う追加制御部（制御部７８）と、を備える。すなわち、燃料電池スタック１２の停止制御として、制御部７８は、カソードガス（冷却ガス）の供給を継続しつつアノードガスの供給を停止し、かつ遮断弁６２を閉じて通路２６Ｃを閉止している。そして停止制御中に、制御部７８は、アノードガスを燃料電池スタック１２に供給する追加制御、及びカソードガス（冷却ガス）の流量を減少させる追加制御の少なくとも一方を行っている。これにより、アノードとカソードに差圧が発生しても、上記追加制御により当該差圧が緩和されるので、燃料電池スタック１２の破損を回避することができる。なお、上記追加制御は前述の制御開始時間を経過したのちに行う。
【００６５】
制御部７８は、燃料電池スタック１２内のアノードの圧力（制御開始圧力）、燃料電池スタック１２内のアノードとカソードの差圧、及び燃料電池スタック１２の温度（制御開始温度）のいずれかに基づいて追加制御を行っている。これにより、燃料電池スタック１２内で発生した差圧を直接的にまたは間接的に測定して追加制御を確実に行うことができる。
【００６６】
前述の第１変形例のように、制御部７８は、停止制御中に、燃料電池スタック１２内のアノードとカソードの差圧に基づいて、アノードガスを燃料電池スタック１２に供給する追加制御、及び／または、カソードガスの流量を減少させる追加制御を行っている。これにより、燃料電池スタック１２内で発生した差圧を直接的に測定して追加制御を確実に行うことができる。
【００６７】
前述の第２変形例のように、制御部７８は、追加制御として、カソードガスの流量を一定にしてアノードガスを燃料電池スタック１２に供給する場合において、燃料電池スタック１２内のアノードとカソードの差圧を測定しながらアノードガスを連続的若しくは断続的に供給している。これにより、アノードガスを無駄に供給することを回避することができる。
【００６８】
前述の第３変形例のように、制御部７８は、追加制御として、アノードガスの供給を行わずにカソードガスの流量を減少させる場合において、燃料電池スタック１２内のアノードとカソードの差圧を測定しながらカソードガスの流量を連続的若しくは断続的に減少させている。これにより、カソードガス（冷却ガス）の流量を必要以上に減少させることを回避して燃料電池スタック１２の冷却効率の低下を抑制することができる。
【００６９】
前述の第４変形例のように、制御部７８は、追加制御として、アノードガスを燃料電池スタック１２に供給し、かつカソードガスの流量を減少させる場合において、アノードガスを燃料電池スタック１２に所定量供給したのち、燃料電池スタック１２内のアノードとカソードの差圧を測定しながらカソードガスの流量を連続的若しくは断続的に減少させている。これにより、停止制御中のアノードガスの供給が不十分であっても、カソードガス（冷却ガス）の流量を減少させることにより差圧を確実に所定圧力（耐圧）以下にするとともに、カソードガス（冷却ガス）の流量を必要以上に減少させることを回避して燃料電池スタック１２の冷却効率の低下を抑制することができる。なお、所定圧力は燃料電池スタック１２の破損を回避できる最大の差圧（耐圧）よりも低く設定してもよい。
【００７０】
制御部７８は、燃料電池スタック１２の温度が劣化反応温度（所定温度）以下になったときに遮断弁６２を開ける制御を行う。これにより停止制御中のアノードの劣化を回避することができる。なお、当該所定温度は劣化反応温度よりも低い温度に設定してもよい。
【００７１】
制御部７８は、停止制御の終了後も遮断弁６２を閉じた状態を維持する制御が可能である。停止制御において燃料電池スタック１２内のアノードとカソードの差圧が所定圧力（耐圧）を超えない場合は、遮断弁６２を閉にしたままの方が好適である。これにより、アノードガスの外部への排出を防止することができる。
【００７２】
通路２６Ｃの遮断弁６２よりも下流となる位置には排気燃焼器５８が取り付けられている。これにより、遮断弁６２を開にしてアノードガスが排気燃焼器５８に流れ出ても排気燃焼器５８において燃焼させることができる。
【００７３】
排気燃焼器５８には加熱装置６６が取り付けられ、制御部７８は、排気燃焼器５８の温度が燃焼可能温度（第２の所定温度）よりも低い場合には加熱装置６６を駆動させる制御を行っている。これにより、排気燃焼器５８においてアノードガスを確実に燃焼させることができる。なお、第２の所定温度は、燃焼可能温度よりも高い温度に設定してもよい。
【００７４】
制御部７８は、燃料電池スタック１２のアノードの圧力が所定圧力を超えた場合に遮断弁６２を開く制御を行っている。これにより、停止制御時の燃料電池スタック１２の破損を回避することができる。なお、当該所定圧力は燃料電池スタック１２の破損を回避できる最大の圧力（耐圧）よりも低く設定してもよい。
【００７５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００７６】
本願は、２０１５年１２月１５日に日本国特許庁に出願された特願２０１５−２４３８２０に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】
2017104255.tif 000003
【図２】
2017104255.tif 000004
【図３】
2017104255.tif 000005
【図４】
2017104255.tif 000006
【図５】
2017104255.tif 000007
【図６】
2017104255.tif 000008
【図７】
2017104255.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月14日(2017.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電する固体酸化物型の燃料電池を備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の停止制御として、前記燃料電池に対する前記カソードガスの供給を継続しつつ前記アノードガスの供給および前記燃料電池の発電を停止し、かつ前記燃料電池の前記アノードガスの排気側を閉止するとともに、
前記停止制御中に、前記アノードガスを前記燃料電池に供給する追加制御、及び／または、前記カソードガスの流量を減少させる追加制御を行う
燃料電池システムの制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記追加制御を、前記燃料電池内のアノードの圧力、前記燃料電池内のアノードとカソードの差圧、及び前記燃料電池の温度のいずれかに基づいて行う
燃料電池システムの制御方法。
【請求項３】
アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電する固体酸化物型の燃料電池を備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の停止制御として、前記燃料電池に対する前記カソードガスの供給を継続しつつ前記アノードガスの供給を停止し、かつ前記燃料電池の前記アノードガスの排気側を閉止するとともに、
前記停止制御中に、前記燃料電池内のアノードとカソードの差圧に基づいて、前記アノードガスを前記燃料電池に供給する追加制御、及び／または、前記カソードガスの流量を減少させる追加制御を行う
燃料電池システムの制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記追加制御として、前記カソードガスの流量を一定にして前記アノードガスを前記燃料電池に供給する場合において、
前記燃料電池内のアノードとカソードの差圧を測定しながら前記アノードガスを連続的若しくは断続的に供給する
燃料電池システムの制御方法。
【請求項５】
請求項３に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記追加制御として、前記アノードガスの供給を行わずに前記カソードガスの流量を減少させる場合において、
前記燃料電池内のアノードとカソードの差圧を測定しながら前記カソードガスの流量を連続的若しくは断続的に減少させる
燃料電池システムの制御方法。
【請求項６】
請求項３に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記追加制御として、前記アノードガスを前記燃料電池に供給し、かつ前記カソードガスの流量を減少させる場合において、
前記アノードガスを前記燃料電池に所定量供給したのち、前記燃料電池内のアノードとカソードの差圧を測定しながら前記カソードガスの流量を連続的若しくは断続的に減少させる
燃料電池システムの制御方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記燃料電池の温度が所定温度よりも低くなったときに前記燃料電池の前記アノードガスの排気側を開放する
燃料電池システムの制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記所定温度を、前記燃料電池のアノードの劣化が起こる下限の温度に設定する
燃料電池システムの制御方法。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記停止制御の終了後も前記燃料電池の前記アノードガスの排気側を閉止した状態を維持する
燃料電池システムの制御方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記燃料電池の前記アノードガスの排気側に排気燃焼器を取り付ける
燃料電池システムの制御方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記排気燃焼器に加熱装置を取り付け、
前記排気燃焼器の温度が第２の所定温度よりも低い場合に前記加熱装置を駆動させる
燃料電池システムの制御方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記第２の所定温度を、前記排気燃焼器が前記アノードガスを燃焼可能な下限の温度に設定する
燃料電池システムの制御方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記燃料電池のアノードの圧力が所定圧力を超えた場合に前記燃料電池のアノードの排気側を開放する
燃料電池システムの制御方法。
【請求項１４】
アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電する燃料電池を備えた燃料電池システムであって、
前記燃料電池から排気された前記アノードガスが流通する排気通路と、
前記排気通路に取り付けられた遮断弁と、
前記燃料電池に対する前記アノードガス及び前記カソードガスの供給の制御、及び前記遮断弁の開閉制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記カソードガスの供給を継続しつつ前記アノードガスの供給および前記燃料電池の発電を停止し、かつ前記遮断弁を閉じる停止制御部と、
前記停止制御部の制御中に、前記アノードガスを前記燃料電池に供給する、及び／または、前記カソードガスの流量を減少させる追加制御部と、を備える
燃料電池システム。
【請求項１５】
アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電する燃料電池を備えた燃料電池システムであって、
前記燃料電池から排気された前記アノードガスが流通する排気通路と、
前記排気通路に取り付けられた遮断弁と、
前記燃料電池に対する前記アノードガス及び前記カソードガスの供給の制御、及び前記遮断弁の開閉制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記カソードガスの供給を継続しつつ前記アノードガスの供給を停止し、かつ前記遮断弁を閉じる停止制御部と、
前記停止制御部の制御中に、前記燃料電池内のアノードとカソードの差圧に基づいて、前記燃料電池に供給する前記アノードガスを制御する、及び／または、前記カソードガスを制御する追加制御を行う追加制御部と、を備える
燃料電池システム。
【手続補正書】
【提出日】平成29年8月17日(2017.8.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電する固体酸化物型の燃料電池を備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の停止制御として、前記燃料電池に対する前記カソードガスの供給を継続しつつ前記アノードガスの供給および前記燃料電池の発電を停止し、かつ前記燃料電池の前記アノードガスの排気側を閉止するとともに、
前記停止制御中に、前記アノードガスを前記燃料電池に供給する追加制御、及び／または、前記カソードガスの流量を減少させる追加制御を行う
燃料電池システムの制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記追加制御を、前記燃料電池内のアノードの圧力、前記燃料電池内のアノードとカソードの差圧、及び前記燃料電池の温度のいずれかに基づいて行う
燃料電池システムの制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記停止制御中に、前記燃料電池内のアノードとカソードの差圧に基づいて、前記アノードガスを前記燃料電池に供給する追加制御、及び／または、前記カソードガスの流量を減少させる追加制御を行う
燃料電池システムの制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記追加制御として、前記カソードガスの流量を一定にして前記アノードガスを前記燃料電池に供給する場合において、
前記燃料電池内のアノードとカソードの差圧を測定しながら前記アノードガスを連続的若しくは断続的に供給する
燃料電池システムの制御方法。
【請求項５】
請求項３に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記追加制御として、前記アノードガスの供給を行わずに前記カソードガスの流量を減少させる場合において、
前記燃料電池内のアノードとカソードの差圧を測定しながら前記カソードガスの流量を連続的若しくは断続的に減少させる
燃料電池システムの制御方法。
【請求項６】
請求項３に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記追加制御として、前記アノードガスを前記燃料電池に供給し、かつ前記カソードガスの流量を減少させる場合において、
前記アノードガスを前記燃料電池に所定量供給したのち、前記燃料電池内のアノードとカソードの差圧を測定しながら前記カソードガスの流量を連続的若しくは断続的に減少させる
燃料電池システムの制御方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記燃料電池の温度が所定温度よりも低くなったときに前記燃料電池の前記アノードガスの排気側を開放する
燃料電池システムの制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記所定温度を、前記燃料電池のアノードの劣化が起こる下限の温度に設定する
燃料電池システムの制御方法。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記停止制御の終了後も前記燃料電池の前記アノードガスの排気側を閉止した状態を維持する
燃料電池システムの制御方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記燃料電池の前記アノードガスの排気側に排気燃焼器を取り付ける
燃料電池システムの制御方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記排気燃焼器に加熱装置を取り付け、
前記排気燃焼器の温度が第２の所定温度よりも低い場合に前記加熱装置を駆動させる
燃料電池システムの制御方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記第２の所定温度を、前記排気燃焼器が前記アノードガスを燃焼可能な下限の温度に設定する
燃料電池システムの制御方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記燃料電池のアノードの圧力が所定圧力を超えた場合に前記燃料電池のアノードの排気側を開放する
燃料電池システムの制御方法。
【請求項１４】
アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電する燃料電池を備えた燃料電池システムであって、
前記燃料電池から排気された前記アノードガスが流通する排気通路と、
前記排気通路に取り付けられた遮断弁と、
前記燃料電池に対する前記アノードガス及び前記カソードガスの供給の制御、及び前記遮断弁の開閉制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記カソードガスの供給を継続しつつ前記アノードガスの供給および前記燃料電池の発電を停止し、かつ前記遮断弁を閉じる停止制御部と、
前記停止制御部の制御中に、前記アノードガスを前記燃料電池に供給する、及び／または、前記カソードガスの流量を減少させる追加制御部と、を備える
燃料電池システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の燃料電池システムにおいて、
前記追加制御部は、
前記停止制御部の制御中に、前記燃料電池内のアノードとカソードの差圧に基づいて、前記燃料電池に供給する前記アノードガスを制御する、及び／または、前記カソードガスを制御する追加制御を行う
燃料電池システム。
【国際調査報告】
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