CN108370050B - 燃料电池系统的控制方法以及燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的燃料电池系统的控制方法是具备接受阳极气体和阴极气体的供给来进行发电的固体氧化物型的燃料电池的燃料电池系统的控制方法。作为燃料电池的停止控制，持续进行对燃料电池的阴极气体的供给并停止对燃料电池的阳极气体的供给，且封闭燃料电池的阳极气体的排气侧。在停止控制中，进行向燃料电池供给阳极气体的追加控制和/或使阴极气体的流量减少的追加控制。

Description

燃料电池系统的控制方法以及燃料电池系统
技术领域
本发明涉及一种燃料电池系统的控制方法以及燃料电池系统。
背景技术
日本特开2010-27579号公报公开了一种将在固体氧化物型的燃料电池主体中使用后的阳极排气与阴极排气混合后进行燃烧的排气燃烧器。利用该排气燃烧器使在燃料电池中使用后的气体变化为无害的气体后将该气体排出到外部。
另一方面，燃料电池需要在停止系统时将向燃料电池供给的阴极气体作为冷却气体继续供给从而对燃料电池进行冷却。此时，存在以下担忧：包含氧的冷却气体通过排气燃烧器后反流到阳极排气所流通的排气通路，这会使阳极氧化。因此，在对燃料电池进行冷却的情况下，封闭该排气通路来防止冷却气体的反流。
发明内容
但是，当在封闭该排气通路的状态下进行燃料电池的冷却时，存在以下担忧：燃料电池内的阳极的压力下降而阳极与阴极之间的压力差变大，从而使燃料电池损坏。
本发明的目的在于提供一种在避免阳极氧化的同时进行冷却的燃料电池的停止控制中避免燃料电池损坏的燃料电池系统的控制方法。
本发明的一个方式的燃料电池系统的控制方法是具备接受阳极气体和阴极气体的供给来进行发电的固体氧化物型的燃料电池的燃料电池系统的控制方法。在该燃料电池系统的控制方法中，作为燃料电池的停止控制，持续进行对燃料电池的阴极气体的供给并停止对燃料电池的阳极气体的供给，且封闭燃料电池的阳极气体的排气侧。而且，在停止控制中，进行向燃料电池供给阳极气体的追加控制和/或使阴极气体的流量减少的追加控制。
附图说明
图1是表示实现本实施方式的燃料电池系统的控制方法的燃料电池系统的主要结构的框图。
图2是表示燃料电池系统的暖机控制的过程的流程图。
图3是表示燃料电池系统的停止控制的过程的流程图。
图4是图3所示的流程图的第一变形例。
图5是图3所示的流程图的第二变形例。
图6是图3所示的流程图的第三变形例。
图7是图3所示的流程图的第四变形例。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的实施方式。
[燃料电池系统的结构]
图1是表示实现本实施方式的燃料电池系统的控制方法的燃料电池系统10的主要结构的框图。燃料电池系统10包括：燃料供给系统，其向燃料电池堆12供给阳极气体(燃料气体)；暖机系统，其使燃料电池堆12暖机；空气供给系统，其向暖机系统和燃料电池堆12供给空气；排气系统，其对从燃料电池堆12排出的阳极排气(阳极气体)和阴极排气(阴极气体)进行排气；以及驱动系统，其从燃料电池堆12取出电力来得到动力。
燃料供给系统包括燃料罐20、过滤器22、泵24、蒸发器32、热交换器34、重整器36等。暖机系统包括启动燃烧器52等。空气供给系统包括过滤器38、压缩机40、热交换器50等。排气系统包括排气燃烧器58等。驱动系统包括DC-DC转换器68、蓄电池70、驱动马达72等。另外，燃料电池系统10具备对系统整体的动作进行控制的控制部78。
上述结构要素中的燃料电池堆12、蒸发器32、热交换器34、重整器36、热交换器50、启动燃烧器52、排气燃烧器58、加热装置66收容于绝热构件30，减少向外部的热的放出，来抑制发电控制时的各自的温度下降。
燃料电池堆12是固体氧化物型的燃料电池(SOFC：Solid Oxide Fuel Cell)，是层叠用阳极(燃料极)以及阴极(空气极)将由陶瓷等固体氧化物形成的电解质层夹在中间所得到的单电池而成的，阳极(燃料极)被供给由重整器36重整后的阳极气体(燃料气体)，阴极(空气极)被供给作为阴极气体(氧化气体)的含有氧的空气。在燃料电池堆12中，使阳极气体中包含的氢与阴极气体中的氧发生反应来进行发电，并且排出在反应后生成的阳极排气和阴极排气(含有氧)。另外，在燃料电池堆12中安装有测定燃料电池堆12内的温度的温度传感器76C。
在燃料电池堆12(歧管)上连接有向燃料电池堆12供给阳极气体的通路26A、在暖机时向燃料电池堆12供给加热气体(燃烧气体)且在发电控制时向燃料电池堆12供给阴极气体的通路42A、将从燃料电池堆12排出的阳极排气(阳极气体)导入到排气燃烧器58的通路26C(排气通路)、将从燃料电池堆12排出的阴极排气(阴极气体)导入到排气燃烧器58的通路42C。另外，在燃料电池堆12的阳极排气(阳极气体)的排气侧、即通路26C安装有切断阀62。切断阀62由控制部78来控制开闭。切断阀62在燃料电池堆12的发电控制时开放通路26C，在后述的燃料电池系统10的暖机控制时和停止控制时封闭通路26C。
在此，将阳极设为不仅包括构成燃料电池堆12的阳极电极，还包括燃料电池堆12内的向阳极电极供给阳极气体的通路以及燃料电池堆12内的使在阳极电极处反应后的阳极排气排出的通路。同样地，将阴极设为不仅包括构成燃料电池堆12的阴极电极，还包括燃料电池堆12内的向阴极电极供给阴极气体的通路以及燃料电池堆12内的使在阴极电极处反应后的阴极排气排出的通路。
燃料罐20储存例如由使乙醇与水混合而得到的液体形成的重整用燃料，泵24抽吸重整用燃料来以固定的压力向燃料供给系统供给重整用燃料。过滤器22配置于燃料罐20与泵24之间，去除被泵24抽吸的重整用燃料内的杂质。
从燃料罐20供给重整用燃料的通路26分支为向蒸发器32供给重整用燃料的通路26A、向启动燃烧器52供给加热用燃料(重整用燃料)的通路26B。在通路26A上安装有节气门28A，该节气门28A能够根据控制部78的控制来调整在通路26A中流通的重整用燃料的流量。同样地，在通路26B上安装有节气门28B。
节气门28B在燃料电池系统10的暖机控制时以固定的开度开放通路26B来使加热用燃料流通到喷射器29B，在暖机控制结束时封闭通路26B。另外，节气门28A在暖机控制时封闭通路26A，在暖机控制结束时以固定的开度开放通路26A来使重整用燃料流通到喷射器29A。并且，节气门28A在停止控制中以固定的开度开放来使重整用燃料流通到喷射器29A。
蒸发器32利用从排气燃烧器58排出的排气气体的热来使从喷射器29A供给的重整用燃料汽化。热交换器34从排气燃烧器58被供给热，进一步进行加热以在重整器36中重整汽化后的重整用燃料。
重整器36通过催化剂反应将重整用燃料重整为包含氢的阳极气体后将该阳极气体供给到燃料电池堆12(阳极)。
压缩机40通过过滤器38取入外部大气后将空气供给到燃料电池堆12等。在供给压缩机40所排出的空气的通路42上安装有溢流阀44，当通路42内的压力超过固定值时，开放通路42来避免压缩机40承受固定以上的负荷。另外，通路42分支为将空气供给到热交换器50的通路42A、绕过热交换器50和启动燃烧器52后合流到通路42A的通路42B。
在通路42A上安装有节气门46A，在通路42B上安装有节气门46B，它们分别能够根据控制部78的控制来调整空气的流量。并且，在各通路的比各节气门更靠空气的下游的位置安装有拦截火焰的回火防止装置48。此外，节气门46B在燃料电池堆12的暖机控制时使空气供给到通路42A，在暖机控制结束后封闭通路42B。
热交换器50利用从排气燃烧器58排出的排气气体的热来对加热气体用的空气或阴极气体用的空气进行加热。
启动燃烧器52在燃料电池系统10的暖机控制时，将从热交换器50供给的加热后的空气与从喷射器29B供给并被电加热器54加热的加热用燃料进行混合。然后，利用附属于启动燃烧器52的点火装置来点着空气与加热用燃料的混合物，生成高温的燃烧气体。该燃烧气体几乎不包含氧而是以非活性气体为主成分，不仅如此，该燃烧气体还会成为对燃料电池堆12造成损伤的程度的高温。但是，燃烧气体与来自通路42B的空气混合后被冷却，成为被抑制为适于对燃料电池堆12进行暖机的温度且包含氧的加热气体。此外，在暖机控制结束后，燃烧气体和加热气体的生成结束，通过了热交换器50、启动燃烧器52的空气作为阴极气体被继续使用，被供给到燃料电池堆12来转变为发电控制。
排气燃烧器58在发电控制时，将从通路26C供给的阳极排气(阳极气体)与从通路42C供给的阴极排气(阴极气体)进行混合并使该混合气体进行催化剂燃烧，生成以二氧化碳、水为主成分的排气气体，并且将催化剂燃烧所产生的热传递到热交换器34等。另外，排气燃烧器58在暖机控制时使从通路42C供给的加热气体(含有氧)燃烧来生成与前述同样的排气气体。而且，排气燃烧器58与排出燃烧后的排气气体的通路64连接，通路64通过蒸发器32、热交换器50后与消声器(未图示)连接。因此，蒸发器32、热交换器50被排气气体所加热。并且，排气燃烧器58在停止控制时也将从通路26C排出的阳极气体与从通路42C排出的冷却气体(阴极气体)进行混合并燃烧，生成排气气体。
加热装置66对排气燃烧器58进行加热，能够应用电阻加热、感应加热等各种加热方法。通过控制部78在暖机控制时驱动该加热装置66，该加热装置66将排气燃烧器58加热至作为能够进行催化剂燃烧的温度的下限的可燃烧温度(第二规定温度)。另外，当在停止控制时排气燃烧器58变为可燃烧温度以下的情况下也驱动加热装置66。
压力传感器74A对通路26A内的压力、即燃料电池堆12的阳极的压力进行测定。压力传感器74B对通路42A内的压力、即燃料电池堆12的阴极的压力进行测定。压力传感器74A、74B所测定出的压力的信息被输入到控制部78。
温度传感器76A对在通路64内流通的排气气体的温度进行测定。通过对该气体的温度进行测定，能够计算出排气燃烧器58的催化剂部分的温度。温度传感器76B对排气燃烧器58的特别是导入阳极排气或阴极排气的开口部的温度进行测定。由此，能够在暖机控制时和停止控制时计算出排气燃烧器58的催化剂部分的温度。温度传感器76A、76B所测定出的温度的信息被输入到控制部78。
DC-DC转换器68与燃料电池堆12连接，升高燃料电池堆12的输出电压来向蓄电池70或驱动马达72供给电力。对蓄电池70充入从DC-DC转换器68供给的电力，并且向驱动马达72供给电力。驱动马达72经由逆变器(未图示)来与蓄电池70及DC-DC转换器68连接，该驱动马达72为车辆的动力源。另外，在车辆的制动时，驱动马达72产生再生电力，能够使该再生电力充入到蓄电池70。
控制部78由包括微型计算机、微型处理器、CPU的通用的电子电路和周边设备构成，通过执行特定的程序来执行用于控制燃料电池系统10的处理。另外，控制部78能够进行构成燃料电池系统10的结构要素的驱动/停止控制(开启/关闭控制)。另外，能够对前述的节气门28A、28B进行调整重整用燃料的流量的控制，能够对节气门46A、46B进行调整空气(阴极气体等)的流量的控制。作为如后所述那样由控制部78进行的燃料电池系统10的控制，有对燃料电池堆12进行暖机的暖机控制、进行通常的发电的发电控制、使系统停止的停止控制。此外，虽然省略了图示，但是也可以连接有从外部向燃料电池堆12施加与燃料电池堆12之间极性相反的电动势的电路，在停止控制中由控制部78对该电路进行开关控制，使得能够抑制阳极(阳极电极)的劣化(氧化)。
[燃料电池系统的暖机控制的过程]
按照图2来说明表示燃料电池系统10的暖机控制的过程的流程图。
以驾驶员对点火器的开启操作(使车辆钥匙开启的操作)为契机来开始燃料电池系统10的暖机控制。如图2所示，首先，当系统开始暖机控制时，在步骤S101中，控制部78使压缩机40开启，使节气门46A、46B开启。由此，固定的流量的空气向通路42A、通路42B流通。
在步骤S102中，控制部78进行使泵24、节气门28B、启动燃烧器52、加热装置66开启并且闭合切断阀62的控制。由此，加热用燃料以固定的流量被供给到启动燃烧器52，而排气燃烧器58被加热装置66加热。然后，在启动燃烧器52中加热用燃料与空气混合，启动燃烧器52对其点火，由此生成高温的燃烧气体。该燃烧气体与从通路42B合流的空气混合后成为加热气体，被供给到燃料电池堆12(阴极)，燃料电池堆12被暖机(加热)。另外，通过从该燃烧气体和加热气体进行的热传递，位于绝热构件30内的热交换器34、重整器36等结构要素被加热。并且，通过燃料电池堆12后的加热气体作为排气气体来通过排气燃烧器58、蒸发器32、热交换器50，对它们进行加热。因此，排气燃烧器58被加热装置66和排气气体加热。
在步骤S103中，控制部78基于温度传感器76A或温度传感器76B所测定的温度来判断排气燃烧器58是否已达到第二规定温度(可燃烧温度)。当在步骤S103中控制部78判断为“是”时，在步骤S104中，控制部78使加热装置66关闭。由此，排气燃烧器58继续被排气气体加热。
在步骤S105中，控制部78根据温度传感器76C所探测的温度，来判断燃料电池堆12的温度是否已达到作为能够发电的温度的下限的可发电温度。
在此，原本需要对蒸发器32、热交换器34、重整器36也进行是否已达到用于良好地对重整用燃料进行重整的适当温度的判断，但是在它们达到适当温度的时间比燃料电池堆12的温度达到可发电温度的时间早的情况下不需要该判断。
在步骤S105中控制部78判断为“是”的情况下，在步骤S106中，控制部78使启动燃烧器52关闭来停止燃烧气体和加热气体的生成，使节气门28B和节气门46B关闭来封闭通路26B和通路42B。在步骤S106中，控制部78打开切断阀62来开放通路26C，并且使节气门28A开启来开放通路26A。
由此，重整用燃料以与节气门28A的开度相应的固定的流量从燃料罐20流通于喷射器29A、蒸发器32、热交换器34，经过重整器36后成为阳极气体(燃料气体)，该阳极气体被供给到燃料电池堆12(阳极)。另一方面，空气从通路42A继续供给并且被热交换器50加热，作为阴极气体(氧化气体)被供给到燃料电池堆12。然后，在燃料电池堆12中开始阳极气体与阴极气体的电化学反应，由此暖机控制结束，转变为发电控制。此外，由于切断阀62打开，因此能够使通过燃料电池堆12后的阳极排气通过通路26C来导入到排气燃烧器58。
如果无论是否驱动加热装置66、在步骤S105中排气燃烧器58都会通过加热气体的加热而达到可燃烧温度，则不需要在S102中使加热装置66开启，能够省略步骤S103、步骤S104。另外，在作为会引起阳极(阳极电极)的氧化等劣化的下限的温度的劣化反应温度(规定温度)比燃料电池堆12的可发电温度高的情况下，不需要在步骤S102中闭合切断阀62，能够省略在步骤S106中打开切断阀62的控制。
[燃料电池系统的发电控制时的动作]
接着，说明燃料电池系统10的发电控制时的动作。在系统的发电控制时，首先，从燃料罐20供给的重整用燃料被蒸发器32汽化，汽化后的重整用燃料被热交换器34加热，加热后的重整用燃料在重整器36中被重整为阳极气体，该阳极气体被供给到燃料电池堆12(阳极)。另一方面，作为阴极气体的空气被热交换器50升温，通过启动燃烧器52后被供给到燃料电池堆12(阴极)。在被供给阳极气体和阴极气体的燃料电池堆12中通过电化学反应而产生电力，向DC-DC转换器68供给电力，并且，电化学反应中使用后的阳极排气和阴极排气被导入到排气燃烧器58。然后，排气燃烧器58在将阳极排气、阴极排气混合的状态下燃烧阳极排气、阴极排气来生成排气气体，该排气气体通过蒸发器32和热交换器50，从而对蒸发器32和热交换器50进行加热。
在车辆的运转中，阳极气体的供给量(节气门28A的开度)和阴极气体的供给量(节气门46A的开度)以与系统(蓄电池70、驱动马达72)所要求的电力大致成正比的形式大致呈直线地变化。但是，燃料电池堆12需要用于维持燃料电池堆12能够发电的状态的电力、即用于使泵24、压缩机40等辅机类工作的电力。因此，即使对燃料电池堆12的要求电力为零，燃料电池堆12也至少发出用于使前述的辅机类工作的电力。
[燃料电池系统的停止控制]
燃料电池系统10的停止控制由控制部78(停止控制部)来进行，以车辆停止后的驾驶员对点火器的关闭操作(使车辆钥匙关闭的操作)、蓄电池70变为满充电而停止对燃料电池堆12的发电要求为契机，来开始燃料电池系统10的停止控制。在燃料电池堆12的发电停止后也继续供给阴极气体作为冷却气体从而对燃料电池堆12进行冷却，在使燃料电池堆12的温度低于劣化反应温度之后使冷却气体的供给停止，由此燃料电池系统10的停止控制结束。此时，冷却气体通过排气燃烧器58来在通路26C中反流而氧流入阳极，为了避免阳极(阳极电极)劣化，闭合切断阀62。另外，能够从蓄电池70等供应燃料电池堆12的辅机类的电力，以使得能够进行这种停止控制。
在燃料电池堆12的停止控制中，不仅阴极冷却，阳极也会冷却。此时，燃料电池堆12的阴极的压力维持着取决于冷却气体的压力的规定大小。另一方面，阳极被切断阀62封闭，残留于阳极的气体因冷却而收缩，因此阳极的压力下降。因此，当开始冷却燃料电池堆12时，在阳极和阴极产生压力差。然后，存在以下担忧：当该压力差超过规定压力(耐压)时，构成燃料电池堆12的单电池由于该压力差而损坏。
因此，在本实施方式中，为了避免燃料电池堆12由于上述压力差而损坏，在停止控制中控制部78(追加控制部)进行追加控制。作为追加控制，在前述的压力差超过规定压力(耐压)的情况下进行使冷却气体的流量减少的追加控制以及供给阳极气体的追加控制中的至少一方。
作为向燃料电池堆12供给阳极气体的追加控制，存在以下的追加控制：(A1)使节气门28A的开度最大并将泵24驱动固定时间，在短时间内一次性地供给规定量的重整用燃料；(A2)驱动泵24并且将节气门28A的开度缩小为固定的开度来连续地供给；以及(A3)使驱动泵24并将节气门28A的开度缩小为固定的开度的状态以及闭合节气门28A的状态交替地重复进行来断续地供给。
作为使冷却气体的流量减少的追加控制，存在以下的追加控制：(B1)通过将节气门46A的开度减小规定量来使冷却气体的流量减少规定量；(B2)通过花费时间连续地减小开度来使冷却气体的流量连续地减少；以及(B3)通过花费时间断续地减小开度来使冷却气体的流量断续地减少。
另外，在停止控制中，在燃料电池堆12的温度变得低于劣化反应温度之前维持闭合切断阀62的状态，因此在之后打开切断阀62时，存在以下情况：残留于阳极的阳极气体或者在停止控制中追加的阳极气体扩散而进入排气燃烧器58。因此，在停止控制中也进行使阳极气体在排气燃烧器58中可靠地燃烧的控制。
[燃料电池系统的停止控制的过程]
接着，按照图3的流程图来说明燃料电池系统10的停止控制的过程。在此，进行上述(A1)和/或(B1)的追加控制。如图3所示，当系统开始停止控制时，在步骤S201中，控制部78(停止控制部)使泵24关闭，使节气门28A关闭。并且，控制部78(停止控制部)闭合切断阀62来封闭通路26C。由此，阳极气体的供给停止，因此燃料电池堆12的发电停止。此时，继续供给阴极气体来作为冷却气体，开始对燃料电池堆12进行冷却。然后，由于上述原因，在燃料电池堆12内的阳极的压力与阴极的压力之间产生压力差。
在此，为了防止与急剧的温度下降相伴的对于燃料电池堆12的温度失真(应力失真)，在冷却的初始阶段，优选如下那样进行控制：使冷却气体的流量小于发电控制时的流量，即，使节气门46A的开度小于发电控制时的开度，随着时间经过(温度下降)来逐渐增大节气门46A的开度，使冷却气体的流量与发电控制时的流量相同或为其以上的流量。
在步骤202中，控制部78(停止控制部)对以下中的任一个进行判断：是否经过了控制开始时间；是否已变为控制开始温度以下；以及是否已变为控制开始压力以下。在此，控制开始时间是指进行燃料电池堆12的冷却后燃料电池堆12内的阳极与阴极之间的压力差达到作为避免燃料电池堆12的单电池损坏的上限的规定压力(耐压)为止的时间。另外，控制开始温度是指温度传感器76C所测定的燃料电池堆12的温度，是前述的压力差达到规定压力(耐压)时的温度。并且，控制开始压力是指压力传感器74A所测定的压力，是前述的压力差达到规定压力(耐压)时的阳极的压力。控制开始时间、控制开始温度以及控制开始压力分别取决于燃料电池堆12的大小和材料、燃料电池堆12中的阳极气体的残留量、阴极气体的流量等。
当在步骤S202中控制部78判断为“是”时，在步骤S203中，控制部78(追加控制部)进行(A1)和/或(B1)的追加控制。在此，冷却气体的流量的减少量(规定量)、阳极气体(重整用燃料)的供给量(规定量)被设定为即使燃料电池堆12的温度下降至劣化反应温度也不需要再次进行步骤S203的追加控制的程度的量。另外，此时，如果重整器36的温度为能够对重整用燃料进行重整的温度以下，则汽化后的重整用燃料会被供给到燃料电池堆12。通过步骤S203的控制，阳极与阴极之间的压力差得到缓解，即使燃料电池堆12的温度下降至劣化反应温度，也能够维持前述的压力差低于规定压力(耐压)的状态。
在步骤S204中，控制部78(停止控制部)判断燃料电池堆12的温度是否已变为规定温度(劣化反应温度)以下。在步骤S204中控制部78判断为“是”的情况下，在步骤S205中，控制部78(停止控制部)基于温度传感器76A或温度传感器76B所测定的温度，来判断排气燃烧器58的温度是否仍为第二规定温度(可燃烧温度)以上。在步骤S205中控制部78(停止控制部)判断为“是”的情况下，在步骤S206中，控制部78(停止控制部)打开切断阀62来开放通路26C。由此，燃料电池堆12的阳极与阴极经由排气燃烧器58来连通，因此两者的压力差变为零。
通过步骤S206的控制，存在残留于阳极的阳极气体(或重整用燃料)进入排气燃烧器58的情况，但是即使是这种情况，排气燃烧器58也能够使该阳极气体与冷却气体(阴极气体)的混合气体燃烧后成为排气气体。在经过规定时间之后，在步骤S207中，控制部78使压缩机40关闭。由此，燃料电池系统10的停止控制结束。
另一方面，在步骤S205中控制部78(停止控制部)判断为“否”的情况下，在步骤S208中，控制部78(停止控制部)使加热装置66开启来对排气燃烧器58进行加热。在步骤S209中，控制部78(停止控制部)判断排气燃烧器58是否已变为第二规定温度(可燃烧温度)以上。当在步骤S209中控制部78(停止控制部)判断为“是”时，在步骤S210中，控制部78(停止控制部)与步骤S206同样地打开切断阀62来开放通路26C。然后，在步骤S211中控制部78(停止控制部)使加热装置66关闭，之后转变为前述的步骤S207。
图4中示出了燃料电池系统10的停止控制的第一变形例。在第一变形例中，与前述同样地进行(A1)的追加控制和(B1)的追加控制中的至少一方，此时由压力传感器74A、74B测定阳极与阴极之间的压力差。
在前述的步骤S201之后，在步骤S301中，控制部78计算压力传感器74A所测定的压力与压力传感器74B所测定的压力之间的压力差，判断该压力差是否为前述的规定压力(耐压)以下。在步骤S301中判断为“是”的情况下，转变为下一个步骤S302。在步骤S302中，控制部78进行与步骤S204同样的判断，如果判断为“是”则转变为前述的步骤S205。另一方面，在判断为“否”的情况下，返回到前述的步骤S301。
另一方面，在步骤S301中控制部78判断为“否”、即前述的压力差比规定压力高的情况下，在步骤S303中进行与步骤S203同样的追加控制。此时，冷却气体的流量的减少量(规定量)、阳极气体(重整用燃料)的供给量(规定量)既可以与步骤S203的情况相同，也可以比步骤S203的情况少。在步骤S303之后，转变为前述的步骤S302。
在图3所示的过程中，必定进行过一次步骤S203的追加控制。另一方面，在图4所示的第一变形例的过程中，有时多次进行步骤S303的追加控制，有时一次也不进行。一次也不进行的情况例如是指以下情况：由于闭合切断阀62时的阳极气体的残留量多、冷却气体的流量原本被设定得低、停止控制开始时的燃料电池堆12的温度与劣化反应温度之间的温度差少等原因，前述的压力差不大。另一方面，多次进行的情况是指以下情况：冷却气体的流量的减少量(规定量)、阳极气体(重整用燃料)的供给量(规定量)比步骤S203的情况少。
图5中示出了燃料电池系统10的停止控制的第二变形例。在第二变形例中，进行前述的(A2)或(A3)的追加控制。在前述的步骤S301中控制部78判断为“否”的情况下，在步骤S401中，控制部78进行(A2)或(A3)的追加控制。此时，在步骤S402中，控制部78连续地或断续地判断前述的压力差是否变为规定压力以下，在未变为规定压力以下的情况下继续进行步骤S401的追加控制。即，控制部78通过(A2)的控制，一边测定燃料电池堆12内的阳极与阴极之间的压力差一边连续地供给阳极气体，通过(A3)的控制，一边测定燃料电池堆12内的阳极与阴极之间的压力差一边断续地供给阳极气体，继续这些控制直到前述的压力差变为规定压力以下为止。然后，当控制部78判断为前述的压力差已变为规定压力以下时，转变为前述的步骤S302。
图6中示出了燃料电池系统10的停止控制的第三变形例。在第三变形例中，进行前述的(B2)或(B3)的追加控制。在前述的步骤S301中控制部78判断为“否”的情况下，在步骤S501中，控制部78进行(B2)或(B3)的追加控制。此时，在步骤S502中，控制部78连续地或断续地判断前述的压力差是否变为规定压力以下，在未变为规定压力以下的情况下继续进行步骤S501的追加控制。即，控制部78通过(B2)的控制，一边测定燃料电池堆12内的阳极与阴极之间的压力差一边使阴极气体的流量连续地减少，通过(B3)的控制，一边测定燃料电池堆12内的阳极与阴极之间的压力差一边使阴极气体的流量断续地减少，继续这些控制直到前述的压力差变为规定压力以下为止。然后，当控制部78判断为前述的压力差已变为规定压力以下时，转变为前述的步骤S302。
图7中示出了燃料电池系统10的停止控制的第四变形例。在第四变形例中，在进行了前述的(A1)的追加控制之后，根据需要来进行(B2)或(B3)的追加控制。在本实施方式中，如上所述，为了在停止控制中缓解阳极与阴极之间的压力差，有时向阳极供给规定量的阳极气体。但是，存在尽管供给了规定量但是阳极与阴极之间的压力差还是超过规定压力(耐压)的情况。因此，第四变形例为在即使通过供给阳极气体、压力差也大于规定压力(耐压)的情况下有效的停止控制。
在前述的步骤S301中控制部78判断为“否”的情况下，在步骤S601中，控制部78进行(A1)的控制。在步骤S602中，控制部78判断前述的压力差是否为规定压力以下。
在步骤S602中控制部78判断为“是”情况下，转变为前述的步骤S302。另一方面，在步骤S602中控制部78判断为“否”的情况下，在步骤S603中，控制部78进行与前述的S501同样的追加控制。此时，在步骤S604中，控制部78连续地或断续地判断前述的压力差是否变为规定压力以下，在控制部78判断为“否”的情况下继续进行步骤S603的追加控制。即，控制部78通过(B2)的控制，一边测定燃料电池堆12内的阳极与阴极之间的压力差一边使阴极气体的流量连续地减少，通过(B3)的控制，一边测定燃料电池堆12内的阳极与阴极之间的压力差一边使阴极气体的流量断续地减少，继续这些控制直到前述的压力差变为规定压力以下为止。然后，当在步骤S604中控制部78判断为“是”时，转变为前述的步骤S302。在第二变形例～第四变形例中，结果是执行使阳极与阴极之间的压力差变化为规定压力(耐压)附近的控制直到转变为步骤S302为止。
此外，无论在上述哪一个停止控制中都是：在切断阀62闭合的期间压力传感器74A所示的阳极的压力变为损坏单电池的程度的压力以上(耐压)的情况下，无论控制的阶段如何，控制部78都打开切断阀62来开放通路26C，避免燃料电池堆12损坏。另一方面，在停止控制中燃料电池堆12内的阳极与阴极之间的压力差不超过规定压力(耐压)的情况下，也可以在停止控制结束后也保持闭合切断阀62。
[本实施方式的燃料电池系统的控制方法的效果]
燃料电池系统10具备：停止控制部(控制部78)，其持续供给阴极气体并停止供给阳极气体，且闭合切断阀62；以及追加控制部(控制部78)，其在停止控制部的控制中，进行控制向燃料电池堆12供给的阳极气体和/或控制阴极气体的追加控制。即，作为燃料电池堆12的停止控制，控制部78持续供给阴极气体(冷却气体)并停止供给阳极气体，且闭合切断阀62来封闭通路26C。而且，在停止控制中，控制部78进行向燃料电池堆12供给阳极气体的追加控制以及使阴极气体(冷却气体)的流量减少的追加控制中的至少一方。由此，即使阳极与阴极产生压力差，也能够通过上述追加控制来缓解该压力差，因此能够避免燃料电池堆12损坏。此外，上述追加控制在经过前述的控制开始时间之后进行。
控制部78基于燃料电池堆12内的阳极的压力(控制开始压力)、燃料电池堆12内的阳极与阴极之间的压力差以及燃料电池堆12的温度(控制开始温度)中的任一个来进行追加控制。由此，能够直接或间接地测定在燃料电池堆12内产生的压力差来可靠地进行追加控制。
如前述的第一变形例那样，控制部78在停止控制中，基于燃料电池堆12内的阳极与阴极之间的压力差来进行向燃料电池堆12供给阳极气体的追加控制和/或使阴极气体的流量减少的追加控制。由此，能够直接地测定在燃料电池堆12内产生的压力差来可靠地进行追加控制。
如前述的第二变形例那样，控制部78在使阴极气体的流量固定并向燃料电池堆12供给阳极气体作为追加控制的情况下，一边测定燃料电池堆12内的阳极与阴极之间的压力差一边连续地或断续地供给阳极气体。由此，能够避免浪费地供给阳极气体。
如前述的第三变形例那样，控制部78在不进行阳极气体的供给而使阴极气体的流量减少作为追加控制的情况下，一边测定燃料电池堆12内的阳极与阴极之间的压力差一边使阴极气体的流量连续地或断续地减少。由此，能够避免超过必要地使阴极气体(冷却气体)的流量减少，来抑制燃料电池堆12的冷却效率的下降。
如前述的第四变形例那样，控制部78在向燃料电池堆12供给阳极气体且使阴极气体的流量减少作为追加控制的情况下，在向燃料电池堆12供给了规定量的阳极气体之后，一边测定燃料电池堆12内的阳极与阴极之间的压力差一边使阴极气体的流量连续地或断续地减少。由此，即使停止控制中的阳极气体的供给不足，也能够通过使阴极气体(冷却气体)的流量减少来可靠地使压力差为规定压力(耐压)以下，并且避免超过必要地使阴极气体(冷却气体)的流量减少来抑制燃料电池堆12的冷却效率的下降。此外，规定压力也可以被设定为低于能够避免燃料电池堆12损坏的最大的压力差(耐压)。
控制部78在燃料电池堆12的温度变为劣化反应温度(规定温度)以下时进行打开切断阀62的控制。由此能够避免停止控制中的阳极的劣化。此外，该规定温度也可以设定为低于劣化反应温度的温度。
控制部78能够进行在停止控制结束后也维持闭合切断阀62的状态的控制。在停止控制中燃料电池堆12内的阳极与阴极之间的压力差不超过规定压力(耐压)的情况下，优选保持闭合切断阀62。由此，能够防止阳极气体向外部排出。
在通路26C的比切断阀62更靠下游的位置安装有排气燃烧器58。由此，即使打开切断阀62而阳极气体向排气燃烧器58流出，也能够使其在排气燃烧器58中燃烧。
在排气燃烧器58安装有加热装置66，控制部78在排气燃烧器58的温度低于可燃烧温度(第二规定温度)的情况下进行驱动加热装置66的控制。由此，能够使阳极气体可靠地在排气燃烧器58中燃烧。此外，第二规定温度也可以设定为高于可燃烧温度的温度。
控制部78在燃料电池堆12的阳极的压力超过规定压力的情况下进行打开切断阀62的控制。由此，能够避免停止控制时燃料电池堆12损坏。此外，该规定压力也可以设定为低于能够避免燃料电池堆12损坏的最大的压力(耐压)。
以上，说明了本发明的实施方式，但是上述实施方式不过示出了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不是将本发明的保护范围限定于上述实施方式的具体结构。
本申请基于2015年12月15日向日本专利局申请的特愿2015-243820要求优先权，以参照的形式将这些申请的全部内容引入本说明书中。

Claims (13)

1.一种燃料电池系统的控制方法，该燃料电池系统具备接受阳极气体和阴极气体的供给来进行发电的固体氧化物型的燃料电池，
在所述燃料电池系统的控制方法中，
作为所述燃料电池的停止控制，持续进行对所述燃料电池的所述阴极气体的供给并停止对所述燃料电池的所述阳极气体的供给以及所述燃料电池的发电，且封闭所述燃料电池的所述阳极气体的排气侧，并且，
在所述停止控制中，进行向所述燃料电池供给所述阳极气体的追加控制和/或使所述阴极气体的流量减少的追加控制，
其中，基于所述燃料电池内的阳极的压力、所述燃料电池内的阳极与阴极之间的压力差以及所述燃料电池的温度中的任一个来进行所述追加控制。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，
在所述停止控制中，基于所述燃料电池内的阳极与阴极之间的压力差，来进行向所述燃料电池供给所述阳极气体的追加控制和/或使所述阴极气体的流量减少的追加控制。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，
在使所述阴极气体的流量固定并向所述燃料电池供给所述阳极气体来作为所述追加控制的情况下，
一边测定所述燃料电池内的阳极与阴极之间的压力差一边连续地或断续地供给所述阳极气体。
4.根据权利要求2所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，
在不进行所述阳极气体的供给而使所述阴极气体的流量减少来作为所述追加控制的情况下，
一边测定所述燃料电池内的阳极与阴极之间的压力差一边使所述阴极气体的流量连续地或断续地减少。
5.根据权利要求2所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，
在向所述燃料电池供给所述阳极气体且使所述阴极气体的流量减少来作为所述追加控制的情况下，
在向所述燃料电池供给了规定量的所述阳极气体之后，一边测定所述燃料电池内的阳极与阴极之间的压力差一边使所述阴极气体的流量连续地或断续地减少。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，
在所述燃料电池的温度变得比规定温度低时开放所述燃料电池的所述阳极气体的排气侧。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，
将所述规定温度设定为引起所述燃料电池的阳极的劣化的下限温度。
8.根据权利要求1～5中的任一项所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，
在所述停止控制结束后仍维持封闭所述燃料电池的所述阳极气体的排气侧的状态。
9.根据权利要求1～5中的任一项所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，
在所述燃料电池的所述阳极气体的排气侧安装有排气燃烧器。
10.根据权利要求9所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，
在所述排气燃烧器安装有加热装置，
在所述排气燃烧器的温度低于第二规定温度的情况下驱动所述加热装置。
11.根据权利要求10所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，
将所述第二规定温度设定为所述排气燃烧器能够燃烧所述阳极气体的下限温度。
12.根据权利要求1～5中的任一项所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，
在所述燃料电池的阳极气体的压力超过规定压力的情况下开放所述燃料电池的阳极气体的排气侧。
13.一种燃料电池系统，具备接受阳极气体和阴极气体的供给来进行发电的燃料电池，所述燃料电池系统具备：
排气通路，其供从所述燃料电池排出的所述阳极气体流通；
切断阀，其安装于所述排气通路；以及
控制部，其进行对所述燃料电池的所述阳极气体和所述阴极气体的供给的控制以及所述切断阀的开闭控制，
其中，所述控制部具备：
停止控制部，其持续进行所述阴极气体的供给并停止所述阳极气体的供给以及所述燃料电池的发电，且闭合所述切断阀；以及
追加控制部，其在所述停止控制部的控制中，进行向所述燃料电池供给所述阳极气体和/或使所述阴极气体的流量减少的追加控制，
其中，所述追加控制部在所述停止控制部的控制中，基于所述燃料电池内的阳极的压力、所述燃料电池内的阳极与阴极之间的压力差以及所述燃料电池的温度中的任一个来进行所述追加控制。
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