(57)【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と、前記燃料電池から電流を取り出す電流取り出し部と、前記燃料電池にアノードガスを供給するアノードガス供給部と、を備えた燃料電池システムで実行される燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池システムの停止要求の後に前記電流取り出し部により前記燃料電池から電流を取り出させ、
前記電流の取り出しによって前記燃料電池の電圧が所定値に低下するまでの間に、前記アノードガス供給部にアノードガスの供給を実行させる、
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であって、
前記アノードガス供給部による前記アノードガスの供給量を、前記電流取り出し部からの取り出し電流に基づいて調節する、
制御方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の温度に基づいて、前記アノードガス供給部によるアノードガスの供給量を補正する、
制御方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記電流取り出し部による前記燃料電池からの取り出し電流を、前記燃料電池の電圧の低下が開始されてからの経過時間に応じて減少させる、
制御方法。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか１項に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記停止要求の時の前記燃料電池の状態に応じて、前記アノードガス供給部によるアノードガスの供給を制御する、
制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の電圧が所定値に低下するまでの間における該燃料電池の電圧を監視し、
前記燃料電池の電圧の低下速度が所定低下速度よりも大きい場合に、前記アノードガスの供給量を増加させる、
制御方法。
【請求項７】
請求項１〜３の何れか１項に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記電流取り出し部による前記燃料電池からの取り出し電流を、前記燃料電池システムの電力収支に応じて調節する、
制御方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の電圧が所定値に低下した以降に、前記燃料電池のアノードオフガス排出通路に設けられた遮断弁を閉塞する、
制御方法。
【請求項９】
請求項８に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の温度が所定値以下となると、前記遮断弁を開放してパージ処理を行う、
制御方法。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか１項に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の電圧が所定値に低下した以降に、前記燃料電池に前記カソードガスを供給して前記燃料電池を所定温度まで低下させる燃料電池冷却処理を行い、
前記燃料電池冷却処理では、前記燃料電池の温度低下速度に基づいて前記カソードガスの供給量を調節する処理を行う、
制御方法。
【請求項１１】
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と、
前記燃料電池から電流を取り出す電流取り出し部と、
前記燃料電池にアノードガスを供給するアノードガス供給部と、
前記燃料電池の電圧を取得する電圧情報取得部と、
前記電圧に基づいて前記電流取り出し部による電流の取り出し及び前記アノードガス供給部によるアノードガスの供給を制御する制御部と、
を備える燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記燃料電池システムの停止要求の後において前記電流取り出し部に所定値の電流を取り出させ、
前記電流の取り出しによって前記燃料電池の電圧が所定値に低下するまでの間、前記アノードガス供給部にアノードガスの供給を実行させる、
燃料電池システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記アノードガス供給部による前記アノードガスの供給量を、前記電流取り出し部からの取り出し電流に基づいて調節する、
燃料電池システム。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記燃料電池の温度に基づいて、前記アノードガス供給部によるアノードガスの供給量を補正する、
燃料電池システム。
【請求項１４】
請求項１１〜１３の何れか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記電流取り出し部による前記燃料電池からの取り出し電流を、前記燃料電池の電圧の低下が開始されてからの経過時間に応じて減少させる、
燃料電池システム。
【請求項１５】
請求項１１〜１３の何れか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記電流取り出し部による前記燃料電池からの取り出し電流を、前記停止要求の時の前記燃料電池の状態に応じて決定する、
燃料電池システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記燃料電池の電圧が所定値に低下するまでの間における該燃料電池の電圧を監視し、
前記燃料電池の電圧が所定値に低下するまでの間における該電圧の低下速度が所定低下速度よりも大きい場合に、前記アノードガスの供給量を増加させる、
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、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燃料電池を備える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】
従来より、水素や炭化水素等を含むアノードガス（燃料ガス）と酸素を含むカソードガス（空気）との電気化学的反応により発電を行う固体酸化物型燃料電池を備えた燃料電池システムが知られている。このような燃料電池システムにおいては、運転者等によりキースイッチをオフにするなどのシステム停止操作からシステムが完全に停止に至るまでの間に種々の処理が行われる。例えば、特許文献１には、燃料電池のアノード極の劣化を防止する観点から、システム停止時に燃料電池スタックに逆バイアス電圧を印加する等の手段を施した燃料電池システムが開示されている。
【０００３】
一方で、このような燃料電池システムにおいて、上述のシステム停止操作がなされた後のシステム停止処理の一環として、燃料電池からの取り出し電流を所定値に設定して電圧を急速に低下させるＶＬＣ（Voltage Limit Control）処理が行われる。このＶＬＣ処理中は、システムが完全に停止した後に燃料電池内にガスが残留することを防止するために、燃料電池スタックへの燃料ガスの供給が停止されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６６２０５３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記ＶＬＣ処理では、燃料ガスの供給を停止した状態であるにもかかわらず燃料電池の電圧を急速に低下させるように取り出し電流が設定されるので、燃料ガスや空気量が不足した状態で発電が行われることがあり、システムの性能に影響を及ぼすことがある。
【０００６】
特に、燃料ガスが不足する状態（アノードスタベーション）では、アノード極を構成する触媒層において不可逆的なＮｉの酸化が生じて劣化し、燃料電池の性能低下の大きな要因となる。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、ＶＬＣ処理中におけるアノード極の酸化劣化を抑制することのできる燃料電池システムの制御方法及び燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様によれば、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と、燃料電池から電流を取り出す電流取り出し部と、燃料電池にアノードガスを供給するアノードガス供給部と、を備えた燃料電池システムで実行される燃料電池システムの制御方法が提供される。この燃料電池システムの制御方法では、燃料電池システムの停止要求の後に電流取り出し部により燃料電池から電流を取り出させ、電流の取り出しによって燃料電池の電圧が所定値に低下するまでの間に、アノードガス供給部にアノードガスの供給を実行させる。
【０００９】
また、本発明の別の態様によれば、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と、燃料電池から電流を取り出す電流取り出し部と、燃料電池にアノードガスを供給するアノードガス供給部と、燃料電池の電圧を取得する電圧値情報取得部と、電圧に基づいて電流取り出し部による電流の取り出し及びアノードガス供給部によるアノードガスの供給を制御する制御部と、を備えた燃料電池システムが提供される。そして、この燃料電池システムでは、制御部は、燃料電池システムの停止要求の後において電流取り出し部に所定値の電流を取り出させ、電流の取り出しによって燃料電池の電圧が所定値に低下するまでの間、アノードガス供給部にアノードガスの供給を実行させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、燃料電池システムの停止要求後に、燃料電池から所定値の電流を取り出して電圧を所定値まで低下させつつ、この電圧の低下過程において、燃料電池に燃料が供給されることとなる。すなわち、停止要求後の電圧を低下させる処理の間においても燃料電池への燃料供給が行われてアノード極の還元雰囲気が保たれるので、上記電圧の低下過程における燃料電池内の燃料ガスの不足によるアノード極の酸化劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態による固体酸化物型燃料電池システムの概略構成図である。
【図２】図２は、第１実施形態による固体酸化物型燃料電池システムのシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３は、システム停止処理の進行の概要を示すタイムチャートである。
【図４】図４は、停止要求時のスタック温度と補正係数の関係を示すマップである。
【図５】図５は、補正後ＶＬＣ用電流目標値Ｉ１´と燃料噴射量の関係を示すマップである。
【図６】図６は、第２実施形態による固体酸化物型燃料電池システムのシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図７は、システム停止処理の進行の概要を示すタイムチャートである。
【図８】図８は、第３実施形態による固体酸化物型燃料電池システムのシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】図９は、システム停止処理の進行の概要を示すタイムチャートである。
【図１０】図１０は、一つの燃料電池セルにおけるアノード極の面の態様を模式的に示した図である。
【図１１】図１１は、第４実施形態によるＶＬＣ処理中の電流目標値の変化の概要を示すグラフである。
【図１２】図１２は、第５実施形態によるＶＬＣ処理の進行の概要を示すタイムチャートである。
【図１３】図１３は、第６実施形態によるＶＬＣ処理の進行の概要を示すタイムチャートである。
【図１４】図１４は、第７実施形態によるシステム停止要求に応じて実行されるシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、システム停止処理の進行の概要を示すタイムチャートである。
【図１６】図１６は、第８実施形態によるシステム停止要求に応じて実行されるシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による固体酸化物型燃料電池システム１００の主要構成を示す概略構成図である。
【００１４】
図１に示すように、燃料電池システム１００は、アノードガスとしての燃料ガス及びカソードガスとして空気の供給を受けて発電する固体酸化物型の燃料電池スタック１０を備える固体酸化物型燃料電池システムであり、車両等に搭載される。
【００１５】
燃料電池スタック１０は、複数の固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）を積層した積層電池である。一の固体酸化物型燃料電池（燃料電池セル）は、セラミック等の固体酸化物で形成された電解質層を、燃料ガスが供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極により挟み込むことにより構成されている。例えば、燃料ガスは水素及び炭化水素等を含むガスである。
【００１６】
燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１０に燃料ガスを供給する燃料供給機構２０と、システム起動時に利用されるシステム起動機構３０と、燃料電池スタック１０に空気を供給する空気供給機構４０と、燃料電池スタック１０から排出されたアノードオフガス及びカソードオフガスを排気する排気機構５０と、燃料電池スタック１０との間で電力の入出力を行う電力機構６０から構成される。さらに、燃料電池システム１００は、システム全体の動作を統括的に制御する制御部８０を備えている。
【００１７】
燃料供給機構２０は、燃料供給通路２１と、燃料タンク２２と、フィルタ２３と、ポンプ２４と、インジェクタ２５と、蒸発器２６と、熱交換器２７と、改質器２８等を備えており、アノードガス供給部を構成する。
【００１８】
燃料供給通路２１は、燃料タンク２２と、燃料電池スタック１０内に形成されたアノード流路とを接続する通路である。
【００１９】
燃料タンク２２は、例えばエタノールと水を混合させた改質用の液体燃料を蓄える容器である。ポンプ２４は、燃料タンク２２よりも下流側の燃料供給通路２１に設けられる。ポンプ２４は、燃料タンク２２内に蓄えられた改質用燃料を吸引し、当該燃料を一定の圧力でインジェクタ２５等に供給する。
【００２０】
フィルタ２３は、燃料タンク２２とポンプ２４との間の燃料供給通路２１に配置される。フィルタ２３は、ポンプ２４に吸引される前の改質用燃料に含まれる異物等を除去する。
【００２１】
インジェクタ２５は、ポンプ２４と蒸発器２６との間の燃料供給通路２１に配置される。インジェクタ２５は、ポンプ２４から供給された燃料を蒸発器２６内に噴射供給する。
【００２２】
蒸発器２６は、インジェクタ２５よりも下流側の燃料供給通路２１に設けられる。蒸発器２６は、インジェクタ２５から供給された燃料を気化させ、熱交換器２７に供給する。蒸発器２６は、後述する排気燃焼器５３から排出される排気の熱を利用して燃料を気化させる。
【００２３】
熱交換器２７は、蒸発器２６よりも下流側の燃料供給通路２１に設けられ、排気燃焼器５３に隣接するように配置される。熱交換器２７は、排気燃焼器５３から伝達してくる熱を利用し、蒸発器２６において気化した燃料をさらに加熱する。蒸発器２６と熱交換器２７との間の燃料供給通路２１には、熱交換器２７に供給される気化燃料の圧力を調整する調圧弁２９が設けられる。調圧弁２９の開度は制御部８０によって制御される。
【００２４】
改質器２８は、熱交換器２７と燃料電池スタック１０との間の燃料供給通路２１に設けられる。改質器２８は、当該改質器２８内に設けられた触媒を用いて燃料を改質する。改質用燃料は、改質器２８での触媒反応により、水素や炭化水素、一酸化炭素等を含む燃料ガスに改質される。このように改質された燃料ガスは、高温状態のまま燃料電池スタック１０の燃料流路に供給される。
【００２５】
なお、燃料供給通路２１は、当該燃料供給通路２１から分岐する分岐路７１，７２を備える。分岐路７１は、ポンプ２４とインジェクタ２５との間の燃料供給通路２１から分岐し、拡散燃焼器３１に燃料を供給するインジェクタ７１Ａに接続する。分岐路７１には、当該分岐路７１を開閉する開閉弁７１Ｂが設けられている。分岐路７２は、ポンプ２４とインジェクタ２５との燃料供給通路２１から分岐し、触媒燃焼器３２に燃料を供給するインジェクタ７２Ａに接続する。分岐路７２には、当該分岐路７２を開閉する開閉弁７２Ｂが設けられている。インジェクタ７１Ａのそれぞれには、液体燃料を気化させるための加熱装置として電気ヒータ７１Ｃが設置されている。
【００２６】
上述した開閉弁７１Ｂ，７２Ｂの開度は制御部８０によって制御される。開閉弁７１Ｂ，７２Ｂは、例えば、燃料電池システム１００の起動時に開弁され起動終了後に閉弁される。
【００２７】
次に、空気供給機構４０及びシステム起動機構３０について説明する。
【００２８】
空気供給機構４０は、空気供給通路４１と、フィルタ４２と、空気ブロア４３と、熱交換器４４等を備えている。システム起動機構３０は、拡散燃焼器３１及び触媒燃焼器３２等を備えている。
【００２９】
空気供給通路４１は、空気ブロア４３と、燃料電池スタック１０内に形成されたカソード流路とを接続する通路である。
【００３０】
空気ブロア４３は、フィルタ４２を通じて外気（空気）を取り入れ、取り入れた空気をカソードガスとして燃料電池スタック１０等に供給する空気供給装置である。フィルタ４２は、空気ブロア４３に取り込まれる前の空気に含まれる異物を除去する。
【００３１】
熱交換器４４は、空気ブロア４３よりも下流側の空気供給通路４１に設けられる。熱交換器４４は、排気燃焼器５３から排出された排気の熱を利用して、空気を加熱する装置である。熱交換器４４で加熱された空気は、システム起動機構３０の一部を構成する拡散燃焼器３１に供給される。
【００３２】
空気ブロア４３と熱交換器４４との間の空気供給通路４１にはスロットル４５が設けられており、スロットル４５の開度に応じて空気流量が調整される。スロットル４５の開度は制御部８０によって制御される。
【００３３】
なお、空気供給通路４１は、当該空気供給通路４１から分岐する分岐路４６を備える。分岐路４６は、空気ブロア４３とスロットル４５との間の空気供給通路４１から分岐し、後述する触媒燃焼器３２に接続する。分岐路４６にはスロットル４６Ａが取り付けられ、スロットル４６Ａの開度に応じて空気流量が調整される。スロットル４６Ａの開度は制御部８０によって制御される。スロットル４６Ａは、燃料電池システム１００の起動時に一定量の空気を触媒燃焼器３２に供給させるように開弁され、起動終了後は閉弁される。
【００３４】
システム起動機構３０を構成する拡散燃焼器３１及び触媒燃焼器３２は、基本的にシステム起動中に使用される装置である。
【００３５】
拡散燃焼器３１は、熱交換器４４よりも下流側の空気供給通路４１に配置される。システム起動時には、空気ブロア４３からの空気と、インジェクタ７１Ａから噴射された燃料が拡散燃焼器３１内に供給される。インジェクタ７１Ａから噴射される燃料は電気ヒータ７１Ｃで加熱され、気化した状態で拡散燃焼器３１に供給される。そして、拡散燃焼器３１に付属する着火装置により混合気が着火され、触媒燃焼器３２を加熱するための予熱バーナが形成される。
【００３６】
起動終了後には、燃料の供給及び着火装置の作動が停止され、空気ブロア４３から供給された空気は拡散燃焼器３１を通過して触媒燃焼器３２に供給される。
【００３７】
触媒燃焼器３２は、拡散燃焼器３１と燃料電池スタック１０との間の空気供給通路４１に設けられる。触媒燃焼器３２は内部に触媒を備えており、当該触媒を用いて高温の燃焼ガスを生成する装置である。システム起動時には、分岐路４６からの空気と、インジェクタ７２Ａから噴射された燃料が触媒燃焼器３２内に供給される。触媒燃焼器３２の触媒は予熱バーナにより加熱されており、加熱された触媒上で空気と燃料が燃焼して燃焼ガスが生成される。燃焼ガスは、酸素をほとんど含まない高温の不活性ガスであって、燃料電池スタック１０に供給され、当該燃料電池スタック１０等を加熱する。
【００３８】
起動終了後は分岐路７２，７２から燃料の供給が停止され、空気ブロア４３からの空気は拡散燃焼器３１及び触媒燃焼器３２を通過して燃料電池スタック１０に供給される。
【００３９】
次に、排気機構５０について説明する。排気機構５０は、アノードオフガス排出通路５１と、カソードオフガス排出通路５２と、排気燃焼器５３と、合流排気通路５４等を備えている。
【００４０】
アノードオフガス排出通路５１は、燃料電池スタック１０内のアノードガス流路と排気燃焼器５３のアノード側入口部とを接続する。アノードオフガス排出通路５１は、燃料電池スタック１０の燃料流路から排出される燃料ガスを含む排出ガス（アノードオフガス）を流す通路である。また、アノードオフガス排出通路５１には、燃料電池スタック１０のアノードガス流路付近に遮断弁５５が設けられている。遮断弁５５は、非制御状態において閉塞しており制御部８０からの制御信号に基づいて開放されるいわゆるノーマルクローズタイプの弁である。
【００４１】
カソードオフガス排出通路５２は、燃料電池スタック１０内のカソード流路と排気燃焼器５３のカソード側入口部とを接続する。カソードオフガス排出通路５２は、燃料電池スタック１０内のカソード流路から排出される空気を含む排出ガス（カソードオフガス）を流す通路である。
【００４２】
排気燃焼器５３は、各排出通路５１，５２から供給されて合流したアノードオフガスとカソードオフ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を生成する。なお、システム起動時には、排気燃焼器５３に燃料及び空気を供給して排気燃焼器５３内での触媒燃焼を促進させることで、触媒温度の昇温効率を高めてもよい。
【００４３】
排気燃焼器５３は熱交換器２７と隣接するように配置されているため、排気燃焼器５３の触媒燃焼による熱は熱交換器２７に伝達される。このように熱交換器２７に伝達された熱は、燃料を加熱するために使用される。
【００４４】
排気燃焼器５３のガス出口部（下流端）には、合流排気通路５４が接続されている。排気燃焼器５３から排出された排気は、合流排気通路５４を通じて、燃料電池システム１００の外部に排出される。合流排気通路５４は蒸発器２６及び熱交換器４４を通過するように構成されており、蒸発器２６及び熱交換器４４は合流排気通路５４を通過する排気により加熱される。
【００４５】
次に、電力機構６０について説明する。電力機構６０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６１と、バッテリ６２と、駆動モータ６３と、インバータと、を備えている。
【００４６】
ＤＣ−ＤＣコンバータ６１は、燃料電池スタック１０に電気的に接続され、燃料電池スタック１０の出力電圧を昇圧してバッテリ６２又は駆動モータ６３に電力を供給する。バッテリ６２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６１から供給された電力を充電したり、駆動モータ６３に電力を供給したりするよう構成されている。したがって、ＤＣ−ＤＣコンバータ６１により燃料電池スタック１０の出力電圧が適宜昇降されることで出力電流（取り出し電流）が調整される。すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ６１は電流取り出し部として機能する。
【００４７】
さらに、バッテリ６２には、ＳＯＣセンサ６４が設けられている。ＳＯＣセンサ６４は、図示しない電圧センサ及び電流センサにより検出されるバッテリ電圧及び電流に基づいて、バッテリ６２のＳＯＣを推定する。
【００４８】
駆動モータ６３は、三相交流モータであって、車両の動力源として機能する。駆動モータ６３は、図示しないインバータを介してバッテリ６２及びＤＣ−ＤＣコンバータ６１に接続されている。制動時には駆動モータ６３は回生電力を発生させ、この回生電力は例えばバッテリ６２の充電に利用される。
【００４９】
制御部８０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。制御部８０は、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１００を制御するための処理を実行する。
【００５０】
制御部８０には、ＳＯＣセンサ６４、電流センサ８１、電圧センサ８２、スタック温度センサ８３、燃料ガス圧力センサ９０、及び空気圧力センサ９２等の各種センサからの信号の他、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルストロークセンサ８６等の車両状態を検出するセンサからの信号が入力される。また、制御部８０はこれら信号に基づいてスロットル４５や遮断弁５５等の各種弁の開閉制御やポンプ２４等のアクチュエータの出力制御を行う。
【００５１】
電流センサ８１は、燃料電池スタック１０から取り出される取り出し電流としての出力電流（以下では「スタック電流」とも記載する）を検出する。電圧センサ８２は、燃料電池スタック１０の出力電圧（以下では「スタック電圧」とも記載する）、つまりアノード電極側端子とカソード電極側端子の間の端子間電圧を検出する。
【００５２】
スタック温度センサ８３は、燃料電池スタック１０に設けられ、当該燃料電池スタック１０の温度（以下では「スタック温度」とも記載する）を検出する。
【００５３】
燃料ガス圧力センサ９０は、改質器２８と燃料電池スタック１０の間に設けられ、燃料電池スタック１０に供給される燃料ガスの圧力を検出する。
【００５４】
空気圧力センサ９２は、触媒燃焼器３２と燃料電池スタック１０の間に設けられ、燃料電池スタック１０に供給される空気の圧力を検出する。
【００５５】
さらに、本実施形態において、制御部８０は、バッテリ６２や駆動モータ６３等の負荷装置からの要求電力に基づいて、燃料電池スタック１０の電流目標値を演算する。そして、制御部８０は、スタック電流がこの電流目標値に近づくように、ＤＣ−ＤＣコンバータ６１を制御する。
【００５６】
さらに、制御部８０は、燃料ガス圧力センサ９０の燃料ガスの圧力検出値から、予め作成される圧力−流量マップに基づいて、燃料電池スタック１０へ供給される燃料ガス供給流量を算出する。そして、制御部８０は、算出された燃料ガス供給流量が所定の燃料ガス流量目標値に近づくようにポンプ２４の出力を調節する。すなわち、インジェクタ２５による燃料噴射量が調節される。
【００５７】
また、制御部８０は、空気圧力センサ９２のカソードガスの圧力検出値から、予め作成される圧力−流量マップに基づいて、燃料電池スタック１０へ供給される空気流量を算出する。そして、制御部８０は、算出された空気流量が上記燃料ガス流量目標値に応じた所定の空気流量目標値に近づくように、スロットル４５の開度を調節する。
【００５８】
なお、本実施形態では、燃料電池スタック１０の温度を所定の目標温度まで低下させるスタック冷却処理（発電停止後）においては、制御部８０は、スタック温度センサ８３によるスタック温度の検出値に基づいて、燃料電池スタック１０へ供給する空気流量を調節する。
【００５９】
以上説明した構成を有する固体酸化物型燃料電池システム１００では、車両の運転者のキーオフ操作やバッテリ６２の満充電時におけるアイドルストップ指令等によるシステム停止要求に応じてモータ６３への電力供給が絶たれ、システム停止処理が実行される。
【００６０】
そして、燃料電池システム１００のシステム停止処理の前半段階では、停止時の安全性の観点などの理由でスタック電圧を所定の制限電圧に急速に低下させるために、ＶＬＣ（Voltage Limit Control）処理が行われる。このＶＬＣ処理中は、スタック電圧を低下させるために、燃料電池スタック１０から取り出す電流の目標値を所定の電流目標値（以下では「ＶＬＣ用電流目標値Ｉ１」とも記載する）が定められる。なお、ＶＬＣ処理中は、モータ６３等の補機への電力供給が絶たれるので、ＶＬＣ用電流目標値Ｉ１は、ＶＬＣ処理前の電流目標値と比較して小さい値に設定される。
【００６１】
図２は、本実施形態によるシステム停止要求に応じて実行されるシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。また、図３は、本実施形態によるシステム停止処理の進行の概要を示すタイムチャートである。
【００６２】
ステップＳ１１０において、制御部８０は、ＶＬＣ処理を開始する。このＶＬＣ処理では、システム停止要求が発せられた時刻ｔ１において、スタック電流の目標値がＶＬＣ用電流目標値Ｉ１に設定される。そして、本実施形態では、燃料電池スタック１０への燃料ガス供給流量（すなわち、インジェクタ２５による燃料噴射量）及び空気供給流量が、それぞれＡ１及びＣ１に設定される（図３（ｃ）及び図３（ｄ））。
【００６３】
具体的に、本実施形態では、燃料噴射量Ａ１は、ＶＬＣ用電流目標値Ｉ１に所定の補正係数α（０＜α＜１）を乗じて得られた補正後ＶＬＣ用電流目標値Ｉ１´（Ｉ１´＜Ｉ１）に基づいて決定される。
【００６４】
図４は、停止要求時のスタック温度と補正係数αの関係を示すマップである。図示のように、補正係数αは、停止要求時のスタック温度が高くなるほど小さくなる。すなわち、補正後ＶＬＣ用電流目標値Ｉ１´は、スタック温度が高くなるほど小さく設定される。
【００６５】
図５は、補正後ＶＬＣ用電流目標値Ｉ１´と燃料噴射量の関係を示すマップである。図示のように、燃料噴射量Ａ１は、ＶＬＣ用電流目標値Ｉ１が高く設定されるほど大きく設定される。
【００６６】
したがって、停止要求時のスタック温度が高いほど燃料噴射量Ａ１は小さく設定されることとなる。これは、スタック温度が高い場合には燃料電池スタック１０の発電効率が高いので、燃料噴射量Ａ１を少なくしても所望の電圧降下速度を実現できるためである。
【００６７】
一方、空気供給流量Ｃ１は、上述の燃料噴射量Ａ１に対してストイキ比１以上に設定される。特に、燃料電池セルの面内におけるカソードガスの酸素濃度分布の偏りを考慮して、セル面内において酸素濃度が発電に適さない程度に低くなる部分が発生しないように、空気供給流量Ｃ１の燃料噴射量Ａ１に対するストイキ比が１を超えることが好ましい。そして、この燃料噴射量Ａ１及び空気供給流量Ｃ１は、補正後ＶＬＣ用電流目標値Ｉ１´に応じてスタック電圧を維持するために必要な燃料噴射量及び空気供給流量よりも少ない。
【００６８】
したがって、時刻ｔ１〜時刻ｔ２のＶＬＣ処理中においては、燃料噴射量Ａ１及び空気供給流量Ｃ１は、補正後ＶＬＣ用電流目標値Ｉ１´に対してスタック電圧を維持するために必要な流量より少ないので、スタック電圧が低下する（図３（ｂ）参照）。
【００６９】
図２に戻り、ステップＳ１２０において、制御部８０は、スタック電圧が、ＶＬＣ処理の制限目標電圧である制限目標電圧Ｖ１以下であるかどうかが判定される。スタック電圧が制限目標電圧Ｖ１以下ではないと判定されると、ステップＳ１１０に戻り、引き続き燃料供給及び空気供給を継続し発電を続ける。
【００７０】
一方で、スタック電圧が制限目標電圧Ｖ１以下であると判定されると、ステップＳ１３０において制御部８０はＶＬＣ処理を終了する（図３の時刻ｔ２）。具体的には、電流目標値をゼロに設定し（図３（ｅ）参照）、発電を停止する。
【００７１】
発電が停止した時刻ｔ２後において、燃料噴射は停止される（図３（ｃ）参照）。一方、スタック冷却処理を行うため、空気供給は継続される（図３（ｄ）参照）。また、発電停止後における空気供給のための空気供給機構４０への電力供給は、バッテリ６２の余剰電力等で空気ブロア４３を稼動させることが好ましい。なお、本実施形態では、スタック冷却処理の空気流量もＶＬＣ処理中と同じＣ１に設定されている。しかしながら、スタック冷却処理中は、ＶＬＣ処理中と異なる流量で燃料電池スタック１０に空気を供給するようにしても良い。
【００７２】
図２に戻り、ステップＳ１４０において、制御部８０は、スタック温度が、システム停止処理を終了すべき降温目標値Ｔ１以下であるかどうかが判定される。スタック温度が降温目標値Ｔ１以下ではないと判定されると、スタック温度が降温目標値Ｔ１以下となるまで空気供給が継続される。これにより、燃料電池スタック１０が空気により冷却される。
【００７３】
一方で、スタック温度が降温目標値Ｔ１以下であると判定されると、ステップＳ１５０において制御部８０は空気供給を停止する（図３（ｄ）の時刻ｔ３）。これにより、システム停止処理が終了する。
【００７４】
上述の燃料電池システム１００の制御方法によれば、以下の効果を奏することができる。
【００７５】
本実施形態に係る制御方法は、アノードガスとしての燃料ガス及びカソードガスとしての空気の供給を受けて発電する固体酸化物型の燃料電池である燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０から電流を取り出す電流取り出し部としてのＤＣ−ＤＣコンバータ６１と、燃料電池スタック１０に燃料を供給するアノードガス供給部としての燃料供給機構２０と、を備えた燃料電池システム１００で実行される。そして、この制御方法では、制御部８０が、燃料電池システム１００の停止要求（キースイッチの操作等）後にＤＣ−ＤＣコンバータ６１により燃料電池スタック１０から所定値Ｉ１の電流を取り出させ、電流の取り出しによって燃料電池スタック１０の電圧が所定の制限目標電圧Ｖ１に低下するまでの間に、燃料供給機構２０に燃料ガスの供給を実行させる。
【００７６】
すなわち、本実施形態によれば、燃料ガス及び空気の供給を受けて発電する固体酸化物型の燃料電池スタック１０と、燃料電池スタック１０から電流を取り出すＤＣ−ＤＣコンバータ６１と、燃料電池スタック１０に燃料を供給する燃料供給機構２０と、燃料電池スタック１０の電圧（スタック電圧）を取得する電圧情報取得部としての電圧センサ８２と、スタック電圧に基づいて電流取り出し部による電流の取り出し（ＶＬＣ用電流目標値）及び燃料ガス供給流量を制御する制御部８０と、を備えた燃料電池システムが提供される。そして、この燃料電池システムでは、制御部８０は、燃料電池システムの停止要求の後において電流取り出し部に所定値の電流としてのＶＬＣ用電流目標値Ｉ１を取り出させ、電流の取り出しによってスタック電圧が制限目標電圧Ｖ１に低下するまでの間に、燃料供給機構２０に燃料ガスの供給を実行させる。
【００７７】
これにより、燃料電池システム１００の停止要求後に、燃料電池スタック１０から所定値Ｉ１の電流を取り出して電圧を制限目標電圧Ｖ１まで低下させつつ、この電圧の低下過程において、燃料電池スタック１０に燃料が供給されることとなる。すなわち、停止要求後の電圧を低下させる処理（ＶＬＣ処理）の間においても燃料電池スタック１０への燃料供給が行われてアノード極の還元雰囲気が保たれるので、ＶＬＣ処理中における燃料電池スタック１０内の燃料ガスの不足によるアノード極の酸化劣化を抑制することができる。
【００７８】
特に、本実施形態において制御部８０は、燃料供給機構２０による燃料噴射量を、補正後ＶＬＣ用電流目標値Ｉ１´に基づいて調節する。これにより、ＶＬＣ処理中に取り出す電流の大きさに応じて燃料供給機構２０による燃料噴射量が好適に定められる。特に、燃料噴射量を、補正後ＶＬＣ用電流目標値Ｉ１´に応じてスタック電圧を維持するために必要な燃料噴射量よりも少なくすることで、ＶＬＣ処理におけるスタック電圧の低下を好適に実行することができる。
【００７９】
また、本実施形態に係る制御方法では、制御部８０は、燃料電池スタック１０の温度であるスタック温度に基づいて、燃料供給機構２０による燃料ガスの供給流量を補正する（図４、５）。
【００８０】
これにより、ＶＬＣ処理中において、燃料電池スタック１０の発電効率に応じて好適に、燃料電池スタック１０への燃料ガス供給流量を調節することができる。
【００８１】
なお、本実施形態において、ステップＳ１４０のスタック冷却処理が終了した後に、アノードオフガス排出通路５１内に残留する燃料をパージする処理を行うようにしても良い。
【００８２】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態で説明した要素と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、ＶＬＣ処理の終了時に遮断弁５５（図１参照）を閉塞する。
【００８３】
図６は、本実施形態によるシステム停止要求に応じて実行されるシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。また、図７は、本実施形態によるシステム停止処理の進行の概要を示すタイムチャートである。なお、目標電流値の変化は、第１実施形態と同様であるので、図７のタイムチャートにおいては省略している。
【００８４】
図６に示すように、第１実施形態と同様に、ステップＳ１１０の処理が実行される。
【００８５】
そして、ステップＳ１２０において、制御部８０によりスタック電圧が、ＶＬＣ処理の制限目標電圧Ｖ１以下であると判定されると、ステップＳ２１０において遮断弁５５が閉塞される（図７（ｆ）の時刻ｔ２参照）。これにより、ＶＬＣ処理終了後におけるアノードオフガス排出通路５１から燃料電池スタック１０へのアノードオフガスの逆流が防止され、燃料電池スタック１０のアノード極内の還元雰囲気が保たれる。
【００８６】
特に、本実施形態による燃料電池システム１００では、システム停止要求後のＶＬＣ処理及びスタック冷却処理において空気供給が継続されているので、図１の空気供給通路４１、燃料電池スタック１０内のカソード通路、及びカソード流路からなるカソード系の圧力が一定以上に保たれる。
【００８７】
一方で、燃料の供給はＶＬＣ処理の終了時以降に停止されるので（図７（ｃ）の時刻ｔ２）、スタック冷却処理の過程においては、図１の燃料供給通路２１及び燃料電池スタック１０の圧力がアノードオフガス排出通路５１内の圧力と比べて低くなるので、アノードオフガス排出通路５１から燃料電池スタック１０のアノード通路内へのアノードオフガスの逆流が生じやすくなる。
【００８８】
したがって、逆流したアノードオフガスに含まれる空気が、燃料電池スタック１０のアノード極における触媒層等の構成部材と反応する酸化反応が生じる恐れがある。
【００８９】
このような事態に対して、本実施形態では、上記ステップＳ２１０のように、ＶＬＣ処理終了後に遮断弁５５を閉塞することで、アノードオフガスの逆流が防止され、ＶＬＣ処理後のスタック冷却処理の過程でもアノード極の還元雰囲気を維持し、その酸化劣化をより効果的に抑制することができる。
【００９０】
図６に戻り、以降は、第１実施形態と同様にステップＳ１３０、ステップＳ１４０、及びステップＳ１５０の処理が行われる。
【００９１】
上述の燃料電池システム１００の制御方法によれば、以下の効果を奏することができる。
【００９２】
本実施形態に係る制御方法では、燃料電池の電圧としてのスタック電圧が制限目標電圧Ｖ１に低下した以降に、燃料電池スタック１０のアノードオフガス排出通路５１に設けられた遮断弁５５を閉塞する。
【００９３】
これにより、ＶＬＣ処理終了以降におけるアノードオフガス排出通路５１から燃料電池スタック１０へのオフガスの逆流が防止され、燃料電池スタック１０のアノード極内の還元雰囲気を保つことができる。したがって、ＶＬＣ処理以降においてもアノード極の還元雰囲気を維持し、アノード極の酸化劣化をより好適に防止することができる。
【００９４】
なお、遮断弁５５は、上記アノードオフガス排出通路５１から燃料電池スタック１０内にアノードオフガスが逆流することを抑制することができるならば、停止要求時（ＶＬＣ処理開始時）〜ＶＬＣ処理終了時から所定時間経過後までの任意の時点で閉塞しても良い。
【００９５】
（第３実施形態）
以下、第３実施形態について説明する。なお、第２実施形態で説明した要素と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、第２実施形態においてＶＬＣ処理の終了時に閉塞された遮断弁５５を、スタック冷却処理が終了した後に開放して、アノードオフガス排出通路５１のパージを行う。
【００９６】
図８は、本実施形態によるシステム停止要求に応じて実行されるシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。また、図９は、本実施形態によるシステム停止処理の進行の概要を示すタイムチャートである。
【００９７】
図８に示すように、第２実施形態と同様に、ステップＳ１１０〜ステップＳ１２０、ステップＳ２１０、及びステップＳ１３０が実行される。
【００９８】
そして、ステップＳ１４０でスタック温度が降温目標値Ｔ１以下となったと判定されると、ステップＳ３１０において、制御部８０は、遮断弁５５を開放する（図９（ａ）及び図９（ｆ）の時刻ｔ３）。
【００９９】
次に、ステップＳ３２０において、パージ処理を行う。具体的には、遮断弁５５が開放された状態のまま、空気ブロア４３による燃料電池スタック１０への空気供給を継続する（図９（ｄ）の時刻ｔ３〜時刻ｔ４）。これにより、スタック内のアノード通路から燃料供給通路２１及びアノードオフガス排出通路５１にカソードガスが送られ、これら通路内の残留ガスがパージされる。
【０１００】
そして、ステップＳ３２０のパージ処理が終了すると、ステップＳ３３０において、制御部８０は遮断弁５５を再び閉塞する（図９（ｆ）の時刻ｔ４）。これにより、システムの完全停止後に、合流排気通路５４及びアノードオフガス排出通路５１を介して燃料電池スタック１０内へ逆流などによるアノード極への不純物の侵入を防止し、システムの次回起動を円滑化することができる。
【０１０１】
そして、ステップＳ１５０において、制御部８０は、ステップＳ３２０の遮断弁５５の閉塞時に空気供給を停止する（図９（ｄ）の時刻ｔ４）。
【０１０２】
上述の燃料電池システム１００の制御方法によれば、以下の効果を奏することができる。
【０１０３】
本実施形態に係る制御方法では、燃料電池の温度であるスタック温度が降温目標値Ｔ１以下となると、遮断弁５５を開放してパージ処理としての燃料電池スタック１０への空気供給の継続を実行する。特に、本実施形態では、スタック温度が、スタック冷却処理における冷却目標温度であるＴ１以下となったときに、遮断弁５５を開放して空気供給を継続している。これにより、システム停止処理の過程でアノード供給系等の残留ガスをパージして、燃料電池システム１００の次回起動時に残留ガスが排出されることを抑制することができる。
【０１０４】
なお、本実施形態では、パージ処理が終了すると、遮断弁５５を閉塞してシステム停止処理を終了するようにしているが、パージ処理の終了後、遮断弁５５を開放したままシステム停止処理を終了するようにしても良い。
【０１０５】
また、本実施形態では、パージ処理として、スタック冷却処理から引き続き、同じ空気供給流量で燃料電池スタック１０に空気を供給しているが、例えば、スタック冷却処理時と比べて空気供給流量を増減させるようにしても良い。特に、スタック冷却処理時と比べて空気供給流量を増加させることで、アノード系内の洗浄効果をより向上させることができる。また、燃料電池スタック１０への空気の供給に代えて、任意の不活性ガスを用いてパージ処理を行うようにしても良い。
【０１０６】
（第４実施形態）
以下、第４実施形態について説明する。なお、第１実施形態で説明した要素と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０７】
本実施形態では、基本的に第１実施形態と同様の処理が行われるが、ＶＬＣ処理中におけるスタック電流を時間に応じて減少させる点で第１実施形態と異なる。本実施形態では、燃料電池セルの面内の各場所における発電電力の分布（配流性）の相違により生じ得る局所的なガス不足（面内スタベーション）を防止する観点から、上述のＶＬＣ処理中の電流の調整が行われる。
【０１０８】
以下では、面内スタベーションの詳細について説明する。
【０１０９】
図１０は、本実施形態に係る一つの燃料電池セルのアノード極の面を模式的に示した図である。なお、破線の円はカソードガスとしての空気が通過する孔部を現している。
【０１１０】
図１０に示す燃料電池セルのアノード極の面（以下、アノード面１１とも記載する）には、発電に使用される前の燃料ガスを通過させる燃料導入口１２０と、発電に使用された燃料を通過させる燃料排出口１２２と、が設けられている。燃料導入口１２０は、燃料供給通路２１から送られて来る燃料ガスを、セルの積層方向の一方向（図の紙面奥側）に流す。そして、燃料導入口１２０を流れる燃料ガスの一部は、アノード面１１上に供給されてアノード面１１の発電エリア１２４で発電に使用される。
【０１１１】
また、燃料排出口１２２は、発電エリア１２４で発電に使用された後の燃焼ガスの残りを、セルの積層方向の他方側（図の紙面手前側）に流す通路である。なお、図においてはアノード面１１内における燃料ガスの流れを矢印Ｆとして模式的に示している。
【０１１２】
ここで、図に示すアノード面１１においては、上述のように、燃料導入口１２０からの燃料ガスが燃料排出口１２２に至るまでに発電エリア１２４で空気と反応して発電を行う。
【０１１３】
ここで、図の矢印Ｆで示すように、燃料ガスは燃料導入口１２０から燃料排出口１２２に流れ、この過程の発電エリア１２４で発電される。したがって、主として、発電エリア１２４における燃料導入口１２０の寄り位置においては比較的濃度の高い燃料ガスが分布しているため発電電力量が高くなる。一方で、燃料排出口１２２に近づくほど燃料ガス濃度が低下するため発電電力量が高くなる。すなわち、アノード面１１内における燃料ガスの分布にばらつきが生じ、発電電力の分布に偏りが生じることとなる。
【０１１４】
このような燃料ガスの分布のばらつきによって、特に燃料ガスが不足する燃料排出口１２２の近傍においては還元雰囲気が保たれず、酸化反応が進行することが考えられ、既に説明したアノード極の触媒層Ｎｉの酸化が生じ劣化が進行する恐れがある。特に、ＶＬＣ処理のように急激に電圧を低下させる場合には、上記燃料ガス分布のばらつきが大きくなり、酸化反応の進行が進みやすくなる。
【０１１５】
したがって、本実施形態では、このような面内スタベーションにともなうアノードの酸化劣化を抑制するように、ＶＬＣ処理中に電流の調整を行う。
【０１１６】
図１１は、本実施形態によるＶＬＣ処理中の電流目標値の変化の概要を示すグラフである。当グラフでは、本実施形態に係るＶＬＣ処理中の電流目標値を実線で示すとともに、対比のため、第１実施形態におけるＶＬＣ処理中の電流目標値を一点鎖線で示している。
【０１１７】
図示のように、本実施形態では、ＶＬＣ処理中に目標電流値を経過時間に応じて変化させている。具体的には、時刻ｔ１のＶＬＣ処理の開始時から本実施形態におけるＶＬＣ処理の終了時である時刻ｔ２´に近づくにつれて、目標電流値が徐々に減少するように設定されている。
【０１１８】
これにより、ＶＬＣ処理中におけるスタック電圧の低下速度が緩やかとなるので、急激なスタック電圧の低下に起因して発生する面内スタベーションにともなうアノードの酸化劣化が抑制される。
【０１１９】
なお、目標電流値は、図１１で示した曲線的な減少に限られず、直線的に減少させるようにしても良い。しかしながら、目標電流値を大きく減少させるとＶＬＣ処理の時間が長くなり、ひいてはシステム停止処理時間の延長の要因となるので、過度なシステム停止処理時間を招かない程度に目標電流値の減少量や減少速度を調節することが好ましい。
【０１２０】
上述の燃料電池システム１００の制御方法によれば、以下の効果を奏することができる。
【０１２１】
本実施形態に係る制御方法では、電流取り出し部としてのＤＣ−ＤＣコンバータ６１による燃料電池の取り出し電流であるスタック電流を、燃料電池の電圧であるスタック電圧の低下が開始（時刻ｔ１）されてからの経過時間に応じて減少させる。より具体的には、ＶＬＣ処理が開始されてから、目標電流値を経過時間に応じて減少するように変化させる。
【０１２２】
これにより、ＶＬＣ処理中におけるスタック電圧の低下速度を緩やかにすることができ、急激なスタック電圧の低下による面内スタベーションが抑制される。
【０１２３】
（第５実施形態）
以下、第５実施形態について説明する。なお、第１実施形態で説明した要素と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２４】
本実施形態では、基本的に第１実施形態と同様の処理が行われるが、停止要求時の燃料電池スタック１０の状態である停止要求時のスタック電圧に応じて、燃料噴射量を制御する点で第１実施形態と異なる。
【０１２５】
図１２は、本実施形態によるＶＬＣ処理の進行の概要を示すタイムチャートである。なお、図１２のタイムチャートでは、図面の簡略化のため、ＶＬＣ処理以外のスタック冷却処理などについては省略している。
【０１２６】
図１２（ｃ）に示すように、本実施形態では、システムの停止要求時、すなわちＶＬＣ処理が開始される時刻ｔ１において、燃料電池スタック１０への燃料噴射及び空気供給を停止する。そして、時刻ｔ１から所定時間経過後の時刻ｔ１´において、微量の燃料噴射を行う。また、図１２（ｄ）に示すように、この燃料噴射量に対して１以上のストイキ比で燃料電池スタック１０への空気供給を行う。ここで、時刻ｔ１´は、スタック電圧が時刻ｔ１から低下して所定値Ｖ２に至る時刻である。
【０１２７】
このように、本実施形態においては、スタック電圧が停止ＶＬＣ処理の開始から所定値Ｖ２に低下した段階（時刻ｔ１´）で微量の燃料噴射及び空気供給を行うことで、燃料電池スタック１０内の燃料及び空気をセルのアノード面やカソード面内で混合して好適に分布させることができるので、ＶＬＣ処理における急激なスタック電圧の低下に起因する面内スタベーションの発生を緩和することができる。
【０１２８】
上述の燃料電池システム１００の制御方法によれば、以下の効果を奏することができる。
【０１２９】
本実施形態に係る制御方法では、制御部８０は、停止要求の時の燃料電池スタック１０の状態であるスタック電圧に応じて、燃料供給機構２０による燃料の供給を制御する。特に、本実施形態では、スタック電圧がＶＬＣ処理の開始から所定値Ｖ２に低下した段階で微量の燃料噴射及び空気供給を行う（図１２（ｃ）及び図１２（ｄ）の時刻ｔ１´参照）。
【０１３０】
これにより、ＶＬＣ処理中において、燃料電池スタック１０内の燃料及び空気をセルのアノード面やカソード面内で混合して好適に分布させることができるので、ＶＬＣ処理における急激なスタック電圧の低下に起因する面内スタベーションの発生を緩和することができる。結果として、ＶＬＣ処理によるアノード酸化劣化をより効果的に抑制することができる。
【０１３１】
なお、本実施形態では、スタック電圧が所定値Ｖ２まで低下したときに燃料噴射を行うようにしたが、例えば、燃料電池スタック１０の内部インピーダンス等のスタック電圧以外の燃料電池スタック１０の状態に基づいて、燃料噴射量や燃料噴射タイミングを制御しても良い。さらに、燃料噴射量を、スタック電圧の低下速度等の燃料電池スタック１０の種々の状態に応じて適宜調節しても良い。
【０１３２】
（第６実施形態）
以下、第６実施形態について説明する。なお、第５実施形態で説明した要素と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３３】
本実施形態では、第５実施形態の構成を基本として、制御部８０が、ＶＬＣ処理開始時のスタック電圧を監視し、スタック電圧の低下速度が所定速度よりも大きい場合に、燃料噴射量を増加する。
【０１３４】
図１３は、本実施形態によるＶＬＣ処理の進行の概要を示すタイムチャートである。なお、図１３のタイムチャートでは、図面の簡略化のため、ＶＬＣ処理以外のスタック冷却処理などについては省略している。また、参考のため、第５実施形態におけるＶＬＣ処理中のスタック電圧、燃料供給量、及び空気供給量を点線で示している。
【０１３５】
図１３（ｂ）及び図１３（ｅ）における時刻ｔ１〜時刻ｔ１´の区間に示すように、本実施形態では、スタック電圧が、第５実施形態と同じ電流目標値Ｉ１が設定されているにもかかわらず、スタック電圧の低下速度が第５実施形態における低下速度と比べて大きい。
【０１３６】
したがって、本実施形態では、このスタック電圧の低下速度の増加に応じて時刻ｔ１´で第５実施形態と比較してより多くの燃料噴射量を行う（図１３（ｃ）参照）。これに併せて、空気供給流量も第５実施形態と比較して増加させる（図１３（ｄ）の時刻ｔ１´）。
【０１３７】
これにより、図１３（ｂ）の時刻ｔ１´〜時刻ｔ２の区間で示したようにスタック電圧の低下速度の増加が緩和されるので、スタック電圧の急激な低下に起因する面内スタベーションの発生をより緩和して、ＶＬＣ処理によるアノード酸化劣化をより効果的に抑制することができる。
【０１３８】
上述の燃料電池システム１００の制御方法によれば、以下の効果を奏することができる。
【０１３９】
本実施形態に係る制御方法では、制御部８０は、スタック電圧が所定値に低下するまでの間における該スタック電圧を監視し、スタック電圧の低下速度が所定低下速度である電流目標値に応じた低下速度よりも大きい場合に、燃料供給機構２０による燃料ガスの供給量を増加させる。
【０１４０】
これにより、スタック電圧の低下速度の増加を緩和し、スタック電圧の急激な低下に起因する燃料電池セル面内における発電分布の偏りを緩和して、ＶＬＣ処理中のアノードスタベーションを抑制することができる。
【０１４１】
なお、本実施形態では、燃料ガス供給量を増加させる基準となるスタック電圧の所定低下速度として、目標電流値Ｉ１に応じたスタック電圧の低下速度を設定しているが、目標電流値Ｉ１に応じたスタック電圧の低下速度よりも大きい低下速度又は若干小さい低下速度を設定しても良い。
【０１４２】
（第７実施形態）
以下、第７実施形態について説明する。なお、第１実施形態で説明した要素と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、ＶＬＣ処理が終了した後のスタック冷却処理において、スタック温度の低下速度に応じて空気供給流量を調節する。すなわち、空気供給流量の増減を調節して、スタック温度の冷却速度を調節する。
【０１４３】
図１４は、本実施形態によるシステム停止要求に応じて実行されるシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。また、図１５は、本実施形態によるシステム停止処理の進行の概要を示すタイムチャートである。なお、図１５のタイムチャートでは、図面の簡略化のため、スタック温度、燃料噴射量、及び空気流量の変化のみを示している。また、参考のため、図１５（ａ）の点線により第１実施形態におけるスタック温度変化を示している。
【０１４４】
すなわち、本実施形態では、スタック冷却処理中にスタック温度の低下が低い場合を想定している。
【０１４５】
図示のように、本実施形態では、第１実施形態と同様にステップＳ１１０〜ステップＳ１３０の処理が行われる。そして、ステップＳ１４０においてスタック温度が、スタック冷却処理の降温目標値以下ではないと判定されるとステップＳ７１０に進む。
【０１４６】
そして、ステップＳ７１０では、制御部８０は、スタック温度低下速度が所定値以下であるか否かを判定する。具体的に、制御部８０は、スタック温度センサ８３によるスタック温度検出値を所定時間毎に取得し、当該所定時間におけるスタック温度検出値の変化を、スタック温度低下速度として取得する。
【０１４７】
ステップＳ７１０において、制御部８０は、スタック温度低下速度が所定値以下であるか否かを判定する。スタック温度低下速度が所定値以下であると判定されると、ステップＳ７２０において、制御部８０は空気供給流量を増加させる（図１５（ａ）及び図１５（ｄ）の時刻ｔ２´参照）。その後、制御部８０は、再びステップＳ１４０の判断を行う。一方、ステップＳ７１０においてスタック温度低下速度が所定値以下ではないと判定されると、制御部８０はカソードガス供給量を増加させることなく、再びステップＳ１４０の判断を行う。
【０１４８】
上述の燃料電池システム１００の制御方法によれば、以下の効果を奏することができる。
【０１４９】
本実施形態に係る制御方法では、制御部８０は、スタック電圧が所定値に低下した以降に、燃料電池スタック１０に空気を供給して燃料電池スタック１０を所定温度まで低下させる燃料電池冷却処理としてのスタック冷却処理を行い、スタック冷却処理では、燃料電池スタック１０の温度低下速度に基づいて空気供給流量を調節する処理を行う。
【０１５０】
これにより、スタック冷却処理中における燃料電池スタック１０の温度低下速度（冷却速度）に応じて好適に、空気供給流量を調節することができる。特に、本実施形態のように、スタック冷却処理中においてスタック温度の低下が遅い場合においては、空気供給量を増加させることで、スタック温度の低下速度を向上させ、スタック冷却処理の延長が防止され、ひいてはシステム停止処理の長期化が防止される。
【０１５１】
一方で、スタック温度低下速度が比較的速い場合に、燃料電池スタック１０への空気供給量を減量して冷却速度を緩やかにしてもよい。これにより、燃料電池スタック１０の急激な温度変化によって、スタック構成部品の線膨張係数の違いに起因して熱変形が生じることによるスタックの損傷を防ぐことができる。特に、本実施形態のように、固体酸化物型燃料電池である燃料電池スタック１０の場合は、冷却によってその温度が動作温度（例えば約８００℃）から降温目標温度（例えば約３００℃）まで大きく低下するため、上述のように冷却速度を緩やかにすることによるスタック構成部品の保護効果はより顕著になる。
【０１５２】
（第８実施形態）
以下、第８実施形態について説明する。なお、第１実施形態で説明した要素と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、特に、燃料電池スタック１０からの取り出し電流を、燃料電池システム１００の電力収支に応じて調節する。
【０１５３】
図１６は、本実施形態によるシステム停止要求に応じて実行されるシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。
【０１５４】
図示のように、本実施形態では、第１実施形態と同様に、制御部８０がステップＳ１１０及びステップＳ１２０を実行して、当該ステップＳ１２０においてスタック電圧が制限目標電圧Ｖ１以下ではないと判定すると、ステップＳ８１０に進む。
【０１５５】
ステップＳ８１０においては、制御部８０は、バッテリ６２のＳＯＣが最大（例えば、８０％）であるか否かを判定する。制御部８０は、バッテリ６２のＳＯＣが最大ではないと判定すると、ステップＳ１２０に戻り、再びスタック電圧と制限目標値との大小を判定する。すなわち、この場合、発電（ＶＬＣ処理）が継続される。したがって、この場合、制御部８０は、空気ブロア４３等の負荷とバッテリ６２の要求電力を考慮して目標電流値Ｉ１を決定する。
【０１５６】
一方で、制御部８０は、バッテリ６２のＳＯＣが最大であると判定すると、ステップＳ８２０に進み、バッテリ６２以外の負荷へ電力（電流）を供給する。すなわち、バッテリ６２以外の負荷の要求電力を考慮して目標電流値Ｉ１を決定する。
【０１５７】
上述の燃料電池システム１００の制御方法によれば、以下の効果を奏することができる。
【０１５８】
本実施形態に係る制御方法では、電流取り出し部としての制御部８０が、燃料電池スタック１０からの取り出し電流を、燃料電池システム１００の電力収支に応じて調節する。具体的に、バッテリ６２のＳＯＣが最大ならば、負荷の要求電力に合せてスタック電流を調節し、バッテリ６２のＳＯＣが最大ではないならば負荷及びバッテリ６２の要求電力に合せてスタック電流を調節する。
【０１５９】
これにより、燃料電池システム１００において、ＶＬＣ処理におけるアノード極の酸化劣化を防止しつつも、電力収支バランスを好適に調節することができる。
【０１６０】
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。
【０１６１】
また、上記各実施形態は、任意に組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【０１６２】
１０    燃料電池スタック
２０    アノードガス供給機構
２１    燃料供給通路
４０    空気供給機構
４１    空気供給通路
５１    アノードオフガス排出通路
５２    カソードオフガス排出通路
６０    電力機構
６１    ＤＣＤＣコンバータ
６２    バッテリ
６３    駆動モータ
８０    制御部
８１    電流センサ
８２    電圧センサ
８３    スタック温度センサ
９０    燃料ガス圧力センサ
９２    空気圧力センサ
１００    燃料電池システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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