CN102195050B - 燃料电池系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃料电池系统，其包括：燃料电池；使从燃料电池排出的燃料排出气体循环并供给到燃料电池的循环系统；泵送循环系统中的流体的泵；循环系统中的流体通过其被排出到外部的排出阀；以及控制所述泵和排出阀的控制装置。如果燃料电池的运转在低温环境中起动，则控制装置执行在致动所述泵之前开始燃料电池中的发电长达第一期间(P1)的控制，并且执行在排出阀关闭的状态下驱动所述泵长达第二期间(P2)的控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种装备有燃料气体循环系统的燃料电池系统。
背景技术
传统的燃料电池系统通常包括产生电力的燃料电池和防止在低温环境中冻结的装置，燃料电池被供给以包含氢的燃料气体和包含氧的氧化气体。例如，在日本专利申请2003-203665号公报(JP-A-2003-203665)中，当燃料电池停止时，干燥空气被送入设在氧化气体供给系统内的流量控制阀中以吹掉其上的水滴。
传统的燃料电池系统也可在用于以循环泵使燃料排出气体(fuel offgas)循环并供给到燃料电池的循环系统中设置排出阀。通过在燃料电池系统运转时按需要打开排出阀，包含在燃料排出气体中的杂质(氮气等)可与燃料排出气体一起从循环系统中排出，并由此防止循环系统中的氢浓度降低。另外，通过燃料电池中的电化学反应所生成的水(蒸汽)与燃料排出气体一起被循环泵主动地排出到循环系统中，然后经排出阀排出到循环系统之外。
在低于0℃的低温环境中，如果从燃料电池排出到循环系统中的水附着在排出阀上或从燃料电池到排出阀的流路的内表面上，则水会冻结并引起排出阀的打开故障。特别地，由所排出的水的冻结引起的排出阀的打开故障往往在燃料电池的起动期间发生，这是因为所生成的水中的热量小。设置用于使冻结部位融化的加热器作为应对这种冻结的措施导致整个燃料电池系统的设备和成本的增加。在JP-A-2003-203665中记载的措施并非一定有效，因为其与最可能发生冻结的燃料电池的起动时期不相关。
发明内容
本发明提供了一种能防止在燃料电池的低温起动(冷起动)期间排出阀被冻结关闭的燃料电池系统。
按照本发明的一个方面的燃料电池系统是这样一种燃料电池系统，其包括：燃料电池；循环系统，所述循环系统使从所述燃料电池排出的燃料排出气体循环并供给到所述燃料电池；泵，所述泵泵送所述循环系统中的流体；排出阀，所述循环系统中的所述流体通过所述排出阀被排出到外部；和控制装置，所述控制装置控制所述泵和所述排出阀，其中，当所述燃料电池在低温环境中起动时，所述控制装置执行在致动所述泵之前开始所述燃料电池中的发电长达第一期间的控制，并且执行在所述排出阀关闭的状态下驱动所述泵长达第二期间的控制。
按照上述方面，在第一期间，在燃料电池中生成水并且水的温度由于燃料电池中的发电而升高，在第二期间，通过驱动所述泵将所生成的温度升高的水从燃料电池排出到循环系统中。由于从燃料电池到排出阀的流路的温度可因被排出的所生成的水而升高，所以可防止在低温起动期间排出的所生成的水被冻结。结果，可防止排出阀的打开故障而不必设置另外的加热器等。
在按照上述方面的燃料电池系统中，在所述第二期间之后，所述控制装置可执行在保持所述排出阀关闭的状态下停止所述泵长达第三期间的控制。因此，能确保有充足的时间来升高从燃料电池到排出阀的流路的温度并防止所生成的水被吸入所述泵中。例如，在假定设置有储存来自燃料电池的所生成的水的气-液分离器并且通过打开排出阀而将被储存的所生成的水排出到循环系统之外的情况时，如果在所生成的水的量超过气-液分离器的容量时仍继续泵的驱动，则所生成的水会被吸入所述泵中。相反，按照该方面，可防止如上所述的那样所生成的水被吸入所述泵中。
在按照上述方面的燃料电池系统中，所述循环系统可包括从所述燃料电池到所述排出阀的流路，并且当所述流路和所述排出阀两者的温度都达到规定的温度时，所述第三期间可结束。
在按照上述方面的燃料电池系统中，在所述第三期间之后，所述控制装置可在打开所述排出阀之后重新开始所述泵的驱动。利用该布置，由于可在循环系统中的所生成的水被排出到外部之后重新开始所述泵的驱动，所以能更可靠地防止所生成的水被吸入所述泵中。
在按照上述方面的燃料电池系统中，在所述第二期间所述泵被驱动的转速可低于在所述第三期间之后所述泵的驱动被重新开始的转速。利用该布置，可减小第二期间的NV(噪音)。
在按照上述方面的燃料电池系统中，所述第三期间可比所述第一期间或所述第二期间短。
在按照上述方面的燃料电池系统中，所述第二期间可比所述第一期间短。
在按照上述方面的燃料电池系统中，所述控制装置可在所述燃料电池的温度和发电时间达到规定的值之后提供从所述第一期间到所述第二期间的转换。
在按照上述方面的燃料电池系统中，所述规定的值可被设定成使得所生成的水中的热量足以将从所述燃料电池到所述排出阀的流路的温度升高到防止所述所生成的水在其通过所述流路时冻结的温度。
在上述方面中，由于可从燃料电池的温度和发电时间获知所生成的水中的热量，所以如果预先获得与可防止从燃料电池到排出阀的流路中的冻结的热量对应的燃料电池的温度和发电时间的值(规定的值)，则在达到所述规定的值时可实现向第二期间的快速转换。利用该布置，可使第一期间的长度适当，并且可尽量缩短升高从燃料电池到排出阀的流路的温度所需的时间。
在按照上述方面的燃料电池系统中，所述控制装置可在所述第一期间打开和关闭所述排出阀。利用该布置，能通过排出阀将循环系统中的杂质排出到循环系统之外并防止循环系统中的燃料浓度降低。
在按照上述方面的燃料电池系统中，所述循环系统可具有将水与所述燃料排出气体分离并储存所述水的气-液分离器，并且所述排出阀可在被打开时将储存在所述气-液分离器中的所述水与所述燃料排出气体一起排出。
在按照上述方面的燃料电池系统中，在储存在所述气-液分离器中的水量超过所述气-液分离器的水储存容量之前，所述第二期间可结束并且所述泵可停止。
附图说明
从下面参照附图对示例性实施例的描述将更清楚地看到本发明的上述和/或其它目的、特征及优点，在附图中相似的附图标记用于表示相似的要素并且其中：
图1是示出按照本发明一实施例的燃料电池系统的主要部分的构型图；
图2是按照本发明一实施例的排出阀的剖视图；
图3是示出在按照本发明一实施例的燃料电池系统的低温起动期间执行的控制操作的流程图；
图4是示出在按照本发明一实施例的燃料电池系统的低温起动期间燃料电池的温度和时间之间的关系的曲线图，以及示出在低温起动期间泵驱动正时和排出阀的打开/关闭正时的时间图。
具体实施方式
下面将参照附图描述按照本发明一个实施例的燃料电池系统。
如图1所示，燃料电池系统1包括燃料电池2、氧气配管系统3、燃料气体配管系统4和控制装置6。可安装在车辆上以向牵引电机供给电力的燃料电池系统1可应用于任何移物体，例如除车辆之外的船、飞机、火车和行走机器人。燃料电池系统1也可应用于被用作建筑结构(住宅、建筑物等)的发电设备的固定不动的发电系统。
燃料电池2可以例如为聚合物电解质型，并且具有其中多个单电池彼此堆叠的组堆结构。聚合物电解质型的单电池包括位于由离子交换膜构成的电解质的一侧的阴极，位于电解质的另一侧的阳极，和从两侧将阴极和阳极夹在中间的一对隔板。氧化气体被供给到隔板之一的氧化气体通路2a，燃料气体被供给到另一个隔板的燃料气体通路2b。通过被供给的燃料气体和氧化气体之间的电化学反应，燃料电池2产生电力并发热。对于聚合物电解质型的情况，在约60至80℃范围内的燃料电池2的温度(在下文中称作“组堆温度”)适合于适当的运转并由温度传感器7检测。燃料电池2中的电化学反应在燃料电池2中的阴极侧生成水。水的一部分也穿过单电池的电解质膜向阳极侧移动。
氧气和燃料气体被统称为反应气体。特别地，从燃料电池2排出的氧气和燃料气体分别被称作氧排出气体和燃料排出气体，它们被统称为反应排出气体。燃料气体是包含氢的气体。在下面的描述中，空气被示出为氧气的例子，氢气被示出为燃料气体的例子。另外，燃料排出气体被称作“氢排出气体”。
氧气配管系统3包括加湿器30、供给通路31、排出通路32、排气通路33和压缩机34。压缩机34设置在供给通路31的上游端。由压缩机34吸入的大气中的空气(氧气)经供给通路31被泵送到加湿器30并在其中加湿，然后供给到燃料电池2。从燃料电池2排出的氧排出气体经排出通路32被导入加湿器30中，然后经排气通路33被排出到外部。
燃料气体配管系统4包括氢箱40、供给通路41和循环通路42。氢箱40是在高压(例如，35MPa或70MPa)下储存氢气的氢供给源。或者，代替氢箱40，可采用由碳氢燃料产生富氢重整产品的重整器和将由重整器产生的重整产品加压到高压并储存加压重整产品的高压气体箱作为氢供给源。或者，可采用包含储氢合金的箱来代替氢箱40。
供给通路41用于将氢箱40中的氢气供给到燃料电池2，并且由在接合处A接合的主流通路41a和混合通路41b构成。主流通路41a设置有关断阀43、调节器44和喷射器45。关断阀43用作氢箱40的根阀并关断或允许氢气从氢箱40向燃料电池2侧的供给。调节器44例如为机械减压阀，并将氢气的气压降低至预定的二次压力。喷射器45是电磁驱动的开关阀，并以高的精度调节供给到混合通路41b侧的氢气的流量和气压。
循环通路42是用于使从燃料电池2的氢气出口排出的氢排出气体返回到供给通路41的回流管。循环通路42包括对循环通路42中的氢排出气体加压并将氢排出气体泵送到接合处A的氢泵46。在接合处A，来自氢箱40的新的氢气被混合到来自氢泵46的氢排出气体，然后被混合的氢气经混合通路41b供给到燃料电池2。因此，氢排出气体中的残余氢被再循环以在燃料电池2中发电。氢泵46是包括鼓风机等的泵类型。
循环通路42经设置在氢泵46上游的气-液分离器47和排出阀48连接到排出通路49。流过循环通路42的流体除了氢排出气体之外还包含已穿过电解质膜到达阳极侧的所生成的水的一部分和氮气。但是，水和氮气的量与氢排出气体的量相比很小。气-液分离器47将流过循环通路42的流体分成液体和气体，并将分离出的液体(所生成的水)储存在贮液部47a中。贮液部47a经可供流体流动的连接通路47b连接到排出阀48，并且贮液部47a中的液体经连接通路47b被引导到排出通路49中，然后在排出阀48打开时被排出到外部。当排出阀48打开时，氢排出气体的一部分也被引导到排出通路49中，然后被排出到外部。排出阀48的下游端可直接向大气敞开，或者可连接到稀释器(未示出)或排气通路33。
如上所述，排出阀48不仅用作将循环系统50中的所生成的水排出到外部的排水阀，还用作将循环系统50中的氢排出气体与氮气(杂质)一起排出到外部的排气阀。这样，贮液部47a和连接通路47b中的所生成的水可被排出，并且通过打开排出阀48可增大氢排出气体中的氢浓度。循环系统50是包括循环通路42和混合通路41b的系统，并且用于使氢排出气体再循环到燃料电池2的燃料气体通路2b。
如图2所示，排出阀48例如是具有角阀结构的电磁驱动的开关阀，并且具有阀体61、阀座61d、阀元件62和柱塞64。在阀体61中，形成有流入通道61a、流出通道61b、和连接流入通道61a与流出通道61b的阀室61c。流入通道61a经连接通路47b与贮液部47a连通，流出通道61b经排出通路49与外部连通。阀座61d形成在阀室61c的底表面上，并且具有与流出通道61b连通的开口。阀元件62沿轴线X-X的方向移动成与阀座61d接触和离开阀座61d以打开和关闭阀座61d的开口，由此排出阀48被致动。
阀元件62被固定在柱塞64的一端，柱塞64沿套筒67的内周表面在轴线X-X的方向上滑动。柱塞64由弹簧64a推向离开中央芯68的方向。柱塞64、线圈65和铁芯66构成使阀元件62沿轴线X-X的方向往复运动通过规定行程的螺线管型致动器的驱动部。通过以二进制方式控制向驱动部的线圈65的电力供给，排出阀48基本上被用在两个位置，亦即“打开”和“关闭”位置。电力供给的接通和关断由控制装置6控制。作为排出阀48，可使用不同类型的电气阀如具有步进电机作为驱动部的电机操作阀来代替电磁阀。
控制装置6包括微型计算机，该微型计算机包括CPU、ROM和RAM。CPU执行各种处理和控制功能，例如根据控制程序执行期望的计算，以在低温起动期间控制氢泵46和排出阀48，这在后面描述。ROM存储由CPU使用的控制程序和控制数据。RAM主要被用作控制处理的各种工作区域。
除了由温度传感器7检测的温度之外，由传感器检测的流过配管系统3和4的流体的压力、温度和流量，由环境温度传感器8检测的燃料电池系统1的环境温度等也被输入到控制装置6中。控制装置6基于由传感器检测出的信息控制压缩机34、关断阀43、喷射器45、氢泵46、排出阀48等。通过这些控制操作，在燃料电池系统1的正常运转期间，具有与所要求的发电量对应的流量和压力的反应气体被供给到燃料电池2，并且排出阀48被致动以清洁循环系统50的内部。
可直接检测燃料电池2的内部或组成部件的温度的温度传感器7由检测在燃料电池2中循环的冷却剂(例如冷却水)的温度的传感器构成。具体地，燃料电池系统1包括使冷却剂通过燃料电池2循环的冷却剂配管系统(未示出)，并且温度传感器7在致冷剂配管系统中设置在燃料电池2的冷却剂出口侧。由温度传感器7检测出的冷却剂温度基本上反映燃料电池2的温度(组堆温度)。因此，控制装置6将由温度传感器7检测出的冷却剂温度认定为组堆温度。
接下来参照图3和4，对在燃料电池系统1的低温起动期间执行的控制操作进行描述。如果在燃料电池2开始发电时、也就是在燃料电池2被致动时燃料电池系统1周围的环境处在规定的低温下，则执行在燃料电池系统1的低温起动期间执行的控制操作。环境是否处在规定的低温下由控制装置6基于由温度传感器7或环境温度传感器8检测出的温度信息来确定。例如，当检测出比基准值如水开始冻结的0℃、位于更安全侧的一温度(例如2℃)或一低于0℃的温度低的温度时，判定为环境处在规定的低温下。这里，对“规定的温度”被设定为一低于0℃的温度的例子进行描述。
如图4所示，在燃料电池2起动时(t＝0)组堆温度T1低于0℃的低温环境中，控制装置6读出在图3中示出的流程图。当在图3中示出的流程图被读出时，燃料电池系统1的低温起动开始(步骤S1)。然后，氧气和氢气向燃料电池2的供给开始，并且燃料电池2开始发电(步骤S2)。
如上所述，由于燃料电池2中的发电，在燃料电池2的阴极侧形成水，并且水的一部分移动到阳极侧。所生成的水的已移动到阳极侧的一部分作为燃料气体通路2b中的水滴存在。
当燃料电池2自上一次运转已放置长时间之后起动时，由环境温度传感器8检测出的温度等于由温度传感器7检测出的温度，并且等于组堆温度T1。
对在图4中示出的第一期间P1(0＜t＜t1)进行说明。如图4所示，当发电开始后经过时间t0时，升高的组堆温度已上升到0℃。组堆温度升高的原因是如前所述燃料电池2中的发电涉及放热反应。此后，随着发电进行，组堆温度将继续升高。在组堆温度达到温度T2(T2＞0)及发电时间达到时间t1之前的期间P1，氢泵46未被驱动。另外，在该期间P1，排出阀48按照需要被致动，并且在图4所示的例子中，排出阀48被打开总共四次。每次排出阀48被打开，循环系统50中的氮气与氢排出气体一起被排出到外部。被执行为图3中的控制操作的步骤S3和S4与期间P1对应。
在期间P1，燃料气体通路2b中的水滴(所生成的水)不会被主动地排出到循环通路42中而是留存在燃料气体通路2b中，因为氢泵46未被驱动。另外，在期间P1，燃料气体通路2b中所生成的水的量和温度增加，因为燃料电池2处在发电过程中。换句话说，燃料气体通路2b中所生成的水的热量随着时间的经过而增加。
对在图4中示出的第二期间P2(t1≤t＜t2)进行说明。如图4所示，在第二期间P2开始的时间t1，氢泵46的驱动开始。在开始后经过给定的时间(即，期间P2)时，氢泵46的驱动停止。在氢泵46被驱动时，排出阀48保持关闭。
这样，作为图3中的与期间P2对应的控制操作，排出阀48首先被控制成保持关闭状态(步骤S5)。然后，关于转速的指令被提供给氢泵46以开始氢泵46的驱动(步骤S6)，并且氢泵46被持续地驱动直到给定的期间P2已过去(步骤S7)。这些控制操作由控制装置6执行。
这里，在期间P2，已积聚在燃料气体通路2b中的所生成的水与氢排出气体一起被主动地或强制地排出到循环通路42中，因为氢泵46被驱动。在这之后，所生成的水与氢排出气体一起被泵送到气-液分离器47，并在气-液分离器47中与气体分离。在分离之后，水被保持在贮液部47a、连接通路47b和阀室61c中。由于如上所述所生成的水中的热量在期间P1已增加，所以在期间P2从燃料电池2到排出阀48的流路(包括循环通路42的一部分和连接通路47b)的温度由所生成的水升高。处于关闭状态的排出阀48的阀元件62的温度也由所生成的水升高。
这样，希望基于这样的事实来确定氢泵46的驱动开始的正时，即从燃料电池2排出的所生成的水具有充足的热量以使从燃料电池2到排出阀48的流路的温度充分地升高到防止其冻结。从另一个观点来看，希望作为从期间P1到期间P2的转换基准的规定值、亦即温度T2和时间t1被设定为使由组堆温度和所生成的水的量得到的所生成的水中的热量大到足以将从燃料电池2到排出阀48的流路的温度从低于零的温度升高到防止所生成的水冻结的温度(例如，0℃)的值。这些设定可通过预先的评估或模拟来完成。
对于从燃料电池2到排出阀48的流路的通路设计，与上面的相比而言，希望通路被设计成使得其温度由从燃料电池2排出的所生成的水的热量从低于零的温度升高到不冻结的温度。例如，如果采用管子，则希望使用管子的热容量(归结于长度和材料)和表面积作为参数。
通过执行上述控制操作，能防止在低温起动期间从燃料电池2排出的所生成的水冻结。另外，由于在开始驱动氢泵46的正时被优化时可实现向期间P2的快速转换，所以可尽量缩短升高从燃料电池2到排出阀48的流路的温度所需的时间。
对在图4中示出的第三期间P3(t2≤t＜t3)进行说明。如图4所示，在第三期间P3开始的时间t2，氢泵46的驱动停止。在该第三期间P3，氢泵46不被驱动，并且排出阀48保持关闭。图3所示的步骤S8和S9是在第三期间P3执行的控制操作。
在第三期间P3，从燃料电池2到排出阀48的流路的温度和排出阀48的温度由所生成的水升高。特别地，在第三期间P3，连接通路47b和阀室61c的温度由已经到达连接通路47b和阀室61c的所生成的水升高。此外，即使氢泵46未工作，在期间P3连接通路47b和阀室61c的温度也可由被循环系统50中的残余压力或重力输送到连接通路47b和阀室61c中的所生成的水升高。通过提供如上所述的期间P3，能更可靠地确保有充足的时间来升高从燃料电池2到排出阀48的流路和排出阀48(特别地，阀元件62)的温度。
这里，在确定停止氢泵46的驱动的正时(即，时间t2)时，希望考虑所生成的水向氢泵46中的吸入，以及能将具有必要热量的所生成的水从燃料电池2排出的氢泵46的驱动量(转速和转动时间)。具体地，如果在气-液分离器47中的所生成的水的量超过贮液部47a的容量时氢泵46继续被驱动，则过量的水会被吸入氢泵46中。如果发生该情况，则氢泵46可能被锁止，或者燃料电池2中的单电池可能被水阻碍。这样，有鉴于此，希望将停止氢泵46的驱动的正时设定成使得氢泵46至少在已从燃料电池2排出的所生成的水不超过贮液部47a的容量时停止。该设定可通过预先的评估或模拟来完成。
在这之后，如图4所示，排出阀48在第三期间P3结束的时间t3打开。结果，贮液部47a中的所生成的水与连接通路47b和排出阀48中的所生成的水一起被排出到排出通路49中。在该时点，氢泵46仍停止。此后，作为正常运转，排出阀48反复地打开和关闭，并且氢泵46重新起动。
这样，如图3所示，在时间t3之后首先进行排出阀48的正常致动(反复的打开和关闭)(步骤S10)。然后，在燃料电池系统1中，正常运转开始(步骤S11)。在正常运转期间，具有与要求的发电量对应的流量和压力的反应气体被供给到燃料电池2，氢泵46被驱动，并且排出阀48按照需要打开和关闭。
这里，希望将排出阀48的正常致动的正时(即，时间t3)设定成使得排出阀48在从燃料电池2到排出阀48的流路和排出阀48的温度已达到规定的温度(例如，0℃)时被致动。该设定也可通过预先的评估或模拟来完成。
还希望将氢泵46在正常运转开始时或正常运转期间的转速调节为比氢泵46在第二期间P2的转速高的转速。其原因是，如果与上面的相比，氢泵46在第二期间P2的转速基于正常运转期间的转速被调节，则无法减小氢泵46在第二期间P2的运转噪音(NV)。
对于期间P1至P3的长度，期间P3比期间P1和期间P2都短，期间P2比期间P1短。燃料电池2中的发电也在期间P1之后继续。
如上所述，根据该实施例的燃料电池系统1，在低温起动期间可利用燃料电池2中所生成的水来升高从燃料电池2到排出阀48的流路和排出阀48的温度。因此，能防止由于在低温起动期间排出的所生成的水的冻结而引起的排出阀48的打开故障而不必设置另外的装置如加热器。
特别地，如果氢泵46的驱动与开始发电同时开始，则仅具有小热量的所生成的水会流入从燃料电池2到排出阀48的流路中，并且如果温度低于零便会冻结。相比之下，根据该实施例，由于氢泵46在所生成的水具有规定的热量之前不被驱动，所以可防止冻结。
如果排出阀48在第二期间P2打开，则排出阀48的温度可能不能被所生成的水充分地升高。相比之下，根据该实施例，由于排出阀48在第二期间P2保持关闭，所以所生成的水更有效地升高排出阀48的温度。
如果不满足执行如图3和图4所示的低温起动期间的控制操作的条件，也就是说，如果在燃料电池2被致动时燃料电池系统1周围的环境温度超过一门限温度，则执行正常运转(图3：步骤S11)。
在另一个实施例中，排出阀48可仅用作排气阀而不主要用作排水阀，只要所生成的水可被送入从燃料电池2到排出阀48的流路中即可。
已参照仅用于例述目的的示例性实施例描述了本发明。应当理解，所作描述并非是穷举性的或限制本发明的形式，本发明也可适用于其它系统和应用场合。本发明的范围包含可由本领域技术人员想到的各种变型和等同布置。
Claims (12)
1.一种燃料电池系统，其特征在于包括：
燃料电池(2)；
循环系统(50)，所述循环系统使从所述燃料电池(2)排出的燃料排出气体循环并供给到所述燃料电池(2)；
泵(46)，所述泵泵送所述循环系统(50)中的流体；
排出阀(48)，所述循环系统(50)中的所述流体通过所述排出阀被排出到外部；和
控制装置(6)，所述控制装置控制所述泵(46)和所述排出阀(48)，
其中，当所述燃料电池(2)在低温环境中起动时，所述控制装置(6)执行在致动所述泵(46)之前开始所述燃料电池(2)中的发电长达第一期间(P1)的控制，并且执行在所述排出阀(48)关闭的状态下驱动所述泵(46)长达第二期间(P2)的控制。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，在所述第二期间(P2)之后，所述控制装置(6)执行在保持所述排出阀(48)关闭的状态下停止所述泵(46)长达第三期间(P3)的控制。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，
其中，所述循环系统(50)包括从所述燃料电池(2)到所述排出阀(48)的流路，并且
当所述流路和所述排出阀(48)两者的温度都达到规定的温度时，所述第三期间(P3)结束。
4.根据权利要求2或3所述的燃料电池系统，其中，在所述第三期间(P3)之后，所述控制装置(6)在打开所述排出阀(48)之后重新开始所述泵(46)的驱动。
5.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其中，在所述第二期间(P2)所述泵(46)被驱动的转速低于在所述第三期间(P3)之后所述泵(46)的驱动被重新开始的转速。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的燃料电池系统，其中，所述第三期间(P3)比所述第一期间(P1)或所述第二期间(P2)短。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃料电池系统，其中，所述第二期间(P2)比所述第一期间(P1)短。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的燃料电池系统，其中，所述控制装置(6)在所述燃料电池(2)的温度和发电时间达到规定的值之后提供从所述第一期间(P1)到所述第二期间(P2)的转换。
9.根据权利要求8所述的燃料电池系统，其中，所述规定的值被设定成使得所生成的水中的热量足以将从所述燃料电池(2)到所述排出阀(48)的流路的温度升高到防止所述所生成的水在其通过所述流路时冻结的温度。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的燃料电池系统，其中，所述控制装置(6)在所述第一期间(P1)打开和关闭所述排出阀(48)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的燃料电池系统，
其中，所述循环系统(50)还包括将水与所述燃料排出气体分离并储存所述水的气-液分离器(47)，并且
所述排出阀(48)在被打开时将储存在所述气-液分离器(47)中的所述水与所述燃料排出气体一起排出。
12.根据权利要求11所述的燃料电池系统，其中，在储存在所述气-液分离器(47)中的水量超过所述气-液分离器的水储存容量之前，所述第二期间(P2)结束并且所述泵(46)停止。
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