CN109786788A - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

在燃料电池系统中，控制器被配置成进行以下操作以停止燃料电池系统：(a)通过在供应侧开关阀和排出侧开关阀被关闭以密封阴极中剩余的氧化气体的情况下向阳极供应燃料气体并且扫描来自燃料电池的电流来执行氧化气体消耗处理，以及(b)在响应于对电流的扫描而减小的阴极的压力与通过响应于对电流的扫描消耗阴极中剩余的氧化气体而减小的阴极的估计压力值之间的差变得大于预定的判定阈值的时间点处停止扫描电流以结束氧化气体消耗处理。

Description

燃料电池系统
技术领域
本发明涉及燃料电池系统。
相关技术
在停止燃料电池系统时，执行消耗燃料电池的留在阴极中的氧气的处理(氧气消耗处理)。如例如在日本未审查专利申请公布第2016-012461号(JP 2016-012461 A)中所描述的，氧气消耗处理是如下处理：在该处理中，以减小燃料电池的输出电压来控制输出电压直到输出电压降低至预定电压值的方式扫描电流。
发明内容
在氧气消耗处理中，可以被消耗的氧气量随着预定电压值减小即随着处理时间(电流扫描时间)增加而增加。然而，在该处理在即使阴极的氧气浓度已经达到低水平之后仍然继续的情况下，在阴极中发生由于氢离子与从阳极传导的电子的重新结合而引起的氢气生成(在下文中称为“抽取氢气”)。抽取氢气可能导致在下一次开始处燃料消耗减少以及排出氢气浓度的增加。另一方面，在处理时间太短的情况下，未被消耗并且留在阴极中的氧气的量可能增加，并且因此可能不能实现氧气消耗处理的目的。因此，期望在停止燃料电池系统时的氧气消耗处理中实现对抽取氢气生成的抑制和充足的氧气消耗。
本发明提供了一种可以被实现为以下实施方式的燃料电池系统。
本发明的一个方面涉及燃料电池系统。燃料电池系统包括燃料电池、阳极气体供应单元、阴极气体供应单元、供应侧开关阀、排出侧开关阀和控制器。燃料电池利用被供应给阳极的燃料气体与被供应给阴极的氧化气体之间的反应来生成电力。阳极气体供应单元被配置成向阳极供应燃料气体。阴极气体供应单元被配置成向阴极供应氧化气体。供应侧开关阀被配置成停止通过阴极气体供应单元向阴极供应氧化气体。排出侧开关阀被配置成切断从阴极排出的阴极尾气。控制器被配置成控制阳极气体供应单元、阴极气体供应单元、供应侧开关阀和排出侧开关阀以控制燃料电池的电力生成。控制器被配置成进行以下操作来停止燃料电池系统：(a)通过在供应侧开关阀和排出侧开关阀被关闭以密封阴极中的剩余氧化气体的情况下向阳极供应燃料气体并且扫描来自燃料电池的电流来执行氧化气体消耗处理，以及(b)在响应于电流的扫描而减小的阴极的压力与响应于电流的扫描通过阴极中剩余的氧化气体的消耗而减小的阴极的估计压力值之间的差变得大于预定判定阈值的时间点处停止扫描电流以结束氧化气体消耗处理。在本实施方式的燃料电池系统中，响应于从燃料电池的电流扫描而减小的阴极的压力与响应于电流扫描通过阴极中剩余的氧化气体(氧气)的消耗而减小的阴极的估计压力值之间的差变得大于预定的判定阈值的时间点对应于阴极中的氧气浓度达到低水平并且在阴极中开始生成抽取氢气的时间点。因此，通过在可以被称为“氧气浓度达到低水平的时间点”或“开始生成抽取氢气的时间点”的该时间点处停止电流扫描以结束氧气消耗处理，还可以实现对抽取氢气生成的抑制和阴极中的充足的氧气消耗。
在根据本发明的方面的燃料电池系统中，控制器可以被配置成预先存储与响应于对电流的扫描而减小的阴极的压力与阴极的估计压力值之间的差变得大于预定的判定阈值的时间点对应的燃料电池的输出电压作为电压阈值，以及通过检测燃料电池的输出电压变得小于电压阈值的时间点来检测阴极的压力与阴极的估计压力值之间的差变得大于预定判定阈值的时间点以停止扫描电流。在本实施方式的燃料电池系统中，控制器检测燃料电池的输出电压变得小于阈值的时间点以检测阴极的压力与阴极的估计压力值之间的差变得大于判定阈值的时间点并随后停止扫描电流。该配置使得容易地在氧气浓度达到低水平的时间点(开始生成抽取氢气的时间点)处停止电流扫描而不需要对阴极压力的检测。
可以以各种形式实现本发明。例如，可以以用于控制燃料电池系统的方法、用于停止燃料电池系统的方法以及在停止燃料电池系统时的氧气消耗方法的形式来实现本发明。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的元件，并且在附图中：
图1是示出根据本发明的第一实施方式的燃料电池系统的示意性配置的说明图；
图2是示出在停止燃料电池系统时执行的氧气消耗处理的过程的流程图；
图3是示出在氧气消耗处理中FC电压和阴极压力如何变化的曲线图；
图4是示出根据第二实施方式的燃料电池系统的示意性配置的说明图；
图5是示出在停止燃料电池系统时执行的氧气消耗处理的过程的流程图；以及
图6是示出在氧气消耗处理中阴极压力和FC电压如何变化的曲线图。
具体实施方式
A.第一实施方式
图1是示出根据本发明的第一实施方式的燃料电池系统10的示意性配置的说明图。燃料电池系统10安装在例如车辆(燃料电池车辆)上，并且响应于来自驾驶员的请求输出电力以作为车辆的动力源。燃料电池系统10包括燃料电池(FC)100、阴极气体供应单元200、阳极气体供应单元300、FC冷却单元400、DC/DC转换器500、电力控制单元600、SYS控制器710、FC控制器720、DC控制器730、LD控制器740、FC电流传感器512和FC电压传感器514。电力控制单元600在下文中也被称为“PCU600”。
燃料电池100具有其中多个单元电池(未示出)被堆叠为电力生成元件的堆叠结构。单元电池由膜电极组件和从相反侧将膜电极组件的阳极和阴极夹在中间的两个隔板构成。阳极和阴极包括碳材料作为电极催化剂载体。燃料电池100利用作为被供应给阳极的燃料气体的氢气与作为被供应给阴极的氧化气体的氧气之间的电化学反应来生成电力。
阳极气体供应单元300将氢气(燃料气体)作为阳极气体供应给燃料电池100的阳极。阳极气体供应单元300包括阳极气体罐310、阳极气体供应管320、阳极气体回流管330、主停止阀340、压力调节阀350、注入器360、阳极气体泵370、气液分离器380、排气排水阀385以及排气排水管390。
例如，阳极气体罐310存储高压氢气。阳极气体罐310通过阳极气体供应管320连接至燃料电池100的阳极。主停止阀340、压力调节阀350和注入器360从阳极气体罐310侧依次设置在阳极气体供应管320上。主停止阀340接通和关断来自阳极气体罐310的阳极气体供应。压力调节阀350调节被供应至注入器360的阳极气体的压力。注入器360通过阳极气体供应管320朝燃料电池100的阳极注入从压力调节阀350供应的阳极气体。
阳极气体回流管330连接至燃料电池100和阳极气体供应管320，并且从燃料电池100排出的阳极尾气回流至阳极气体供应管320作为阳极气体(燃料气体)。气液分离器380和阳极气体泵370被设置在阳极气体回流管330上。气液分离器380从燃料电池100所排出的具有液态水的阳极尾气分离液态水。也将包含在阳极尾气中的杂质气体例如氮气与液态水一起分离。通过从阳极尾气中分离杂质气体获得的气体(未使用的氢气)由阳极气体泵370驱动，并且通过阳极气体回流管330回流到阳极气体供应管320作为阳极气体。分离的液态水和氮气通过连接至气液分离器380的排气排水阀385和排气排水管390被排出到系统外部。通过FC控制器720控制主停止阀340、压力调节阀350、注入器360和阳极气体泵370。
阴极气体供应单元200向燃料电池100供应阴极气体并排出阴极尾气。在图1的示例中，采用包含作为氧化气体的氧气的空气作为阴极气体。阴极气体供应单元200包括阴极气体供应管210、阴极气体排出管220、旁通管230、空气压缩器240、分流阀250、供应侧开关阀260、压力调节阀270、排出侧开关阀290、供应侧压力传感器280a和排出侧压力传感器280b。
阴极气体供应管210的一端连接至燃料电池100的阴极的供应入口，并且外部空气被引导至燃料电池100的阴极。在阴极气体供应管210中，空气压缩器240、分流阀250、供应侧开关阀260和供应侧压力传感器280a从获取空气的侧依次设置。空气压缩器240压缩并输出进入的空气。分流阀250连接至旁通管230，并且调节至燃料电池100和旁通管230的阴极气体的流量。供应侧开关阀260切断阴极气体至燃料电池100的供应。供应侧压力传感器280a检测燃料电池100的阴极的供应入口中的气体的压力。旁通管230连接至阴极气体排出管220。另外，在阴极气体供应管210的空气压缩器240的上游侧，设置用于检测进入的空气的温度的温度传感器、用于检测进入的空气的量的空气流量计等(未示出)。
阴极气体排出管220的上游侧的端部连接至燃料电池100的阴极的出口，并且阴极气体排出管220具有连接至旁通管230的中间部分。阴极气体排出管220将从燃料电池100排出的阴极尾气和被分流并流入到旁通管230中的阴极气体(空气)排出到外部。在阴极气体排出管220中，排出侧压力传感器280b、排出侧开关阀290和压力调节阀270从燃料电池100侧依次设置。压力调节阀270被定位成比阴极气体排出管220与旁通管230之间的连接部分更靠近燃料电池100。压力调节阀270调节被供应到燃料电池100中的阴极气体的压力。排出侧开关阀290切断来自燃料电池100的阴极尾气。排出侧压力传感器280b检测燃料电池100的阴极的出口处的气体压力。尽管在附图中未示出，但是在下游侧的阴极气体排出管220连接至阳极气体供应单元300的排气排水管390的下游部分，并且将从排气排水管390排出的剩余气体和液态水排出到外部。
阴极气体供应单元200使用空气压缩器240将空气(阴极气体)引入到系统内部，将空气供应给燃料电池100，并且然后将未使用的空气(阴极尾气)排出到系统的外部。如稍后将描述的，在停止燃料电池系统10时，阴极气体供应单元200通过关闭供应侧开关阀260和排出侧开关阀290来停止从阴极气体供应单元200至燃料电池100的阴极的阴极气体供应，并且切断来自燃料电池100的阴极的阴极尾气。这种配置使得在燃料电池系统10被停止时燃料电池100的阴极被密封。通过FC控制器720控制空气压缩器240、分流阀250、供应侧开关阀260、压力调节阀270和排出侧开关阀290。
FC冷却单元400冷却燃料电池100。FC冷却单元400包括冷却介质供应管410、冷却介质排出管420、散热器430、旁通管440、三通阀450和冷却介质泵460。要使用的冷却介质的示例包括水、防冻剂例如乙二醇以及空气。本实施方式采用防冻液。例如，散热器430被布置在车辆的容纳燃料电池系统10的前隔室的前端，并且使用从前侧获取的冷却空气冷却被燃料电池100的废热加热并通过冷却介质排出管420排出的冷却介质。冷却介质泵460被设置在冷却介质供应管410上，并且将通过散热器430冷却的冷却介质供应给燃料电池100。三通阀450调节至散热器430和旁通管440的冷却介质的流量。通过FC控制器720控制散热器430、三通阀450和冷却介质泵460。
DC/DC转换器500在DC控制器730的控制下对从燃料电池100输出的电压进行升压，并且将升压后的电压供应给PCU 600。PCU 600内部具有逆变器并且在LD控制器740的控制下将电力供应至负载(未示出)。
FC电压传感器514检测燃料电池100的输出电压(在下文中也被称为“FC电压”)Vfc。FC电流传感器512检测燃料电池100的输出电流(在下文中也被称为“FC电流”)Ifc。检测到的FC电压Vfc的值和检测到的FC电流Ifc的值通过FC控制器720来获取，并且用于控制FC控制器720和DC控制器730。
SYS控制器710是通常用于控制FC控制器720、DC控制器730和LD控制器740以控制燃料电池系统10中的单元的操作的总控制器。
FC控制器720根据来自SYS控制器710的指令控制阴极气体供应单元200、阳极气体供应单元300和FC冷却单元400以控制燃料电池100的操作(电力生成)和停止。特别地，FC控制器720在停止燃料电池系统10中停止燃料电池100的电力生成时执行稍后将描述的氧气消耗处理。
DC控制器730根据来自SYS控制器710和FC控制器720的指令控制DC/DC转换器500。LD控制器740根据来自SYS控制器710的指令控制PCU 600。
SYS控制器710、FC控制器720、DC控制器730和LD控制器740每个均被配置为可以被指定为电子控制单元(ECU)的包括CPU、RAM和非易失性存储器的计算机。控制器通过执行存储在其存储器中的软件来执行上述各个功能。
图2是示出在停止燃料电池系统10时执行的氧气消耗处理的过程的流程图。通过FC控制器720执行氧气消耗处理。
FC控制器720待机直到停止指令开启(步骤S110)。FC控制器720例如如下的确定停止指令是否开启。在SYS控制器710接收到通过用户激活用于停止系统的开关生成的停止信号的情况下，SYS控制器710向FC控制器720发布停止指令。FC控制器720通过接收停止指令确定停止指令开启。
在停止指令开启的情况下(步骤S110：是)，FC控制器720关闭供应侧开关阀260(步骤S120)并且关闭排出侧开关阀290(步骤S130)以密封燃料电池100的阴极。在这种情况下，空气压缩器240的操作也停止。在关闭供应侧开关阀260时，期望FC控制器720被设置成预先将分流阀250完全打开至旁通管230侧，使得阴极气体不会从分流阀250流入到供应侧开关阀260中。
FC控制器720通过经由DC控制器730控制DC/DC转换器500来从燃料电池100扫描处于FC电流Ifc＝a1的电流以开始氧气消耗处理(步骤S140)。此时，在阳极气体供应单元300中设置阳极气体泵370、注入器360和压力调节阀350的操作条件使得阳极气体供应单元300供应从燃料电池100扫描处于FC电流Ifc＝a1的电流所需要的阳极气体。表达“电流扫描”意味着使从燃料电池100扫描预定量的电流。
然后，FC控制器720测量阴极压力Pca并且确定阴极压力Pca是否已经变得比估计压力值Pox大了大于判定阈值Pth(步骤S150)。具体地，FC控制器720确定阴极压力Pca与估计压力值Pox之间的差是否已经变得大于判定阈值Pth。通过对由供应侧压力传感器280a测量的压力值P1和由排出侧压力传感器280b测量的压力值P2进行平均来获得阴极压力Pca。由供应侧压力传感器280a测量的压力值P1和由排出侧压力传感器280b测量的压力值P2基本相同。然而，由于在氧气消耗反应的过程中可能发生一些偏差和测量误差，因此对各个值进行平均可以提高测量精度。
只要阴极压力Pca与估计压力值Pox之间的差等于或小于判定阈值Pth(步骤S150：否)，则FC控制器720继续在步骤S140中扫描电流。另一方面，在阴极压力Pca与估计压力值Pox之间的差变得大于判定阈值Pth的时间点处，换言之，在阴极压力Pca变得比估计压力值Pox大了大于判定阈值Pth的时间点处(步骤S150：是)，FC控制器720停止扫描FC电流(步骤S160)并且结束氧气消耗处理。
图3是示出在氧气消耗处理中FC电压Vfc和阴极压力Pca如何变化的曲线图。图3示出了FC电压Vfc(图3中的粗虚线)和阴极压力(Ca压力)Pca(图3中的粗实线)，该FC电压Vfc和阴极压力(Ca压力)Pca是在阴极被密封的情况下开始扫描处于FC电流Ifc＝a1的电流并且电流被连续扫描直到相应降低的FC电压Vfc收敛到可以被安全地视为0V的接近于0V的值(例如，0.1V或更小的值)的条件下测量的。以预定的测量间隔重复FC电压Vfc和阴极压力Pca的测量。
在密封在阴极中的氧气响应于电流扫描被消耗时的反应式如下式(1)中所示，并且针对4摩尔电荷消耗1摩尔氧气。
O2+4H++4e-→2H2O...(1)
在通过阴极处的反应生成抽取氢气时的反应式如下式(2)中所示，并且针对2摩尔电荷生成1摩尔氢气。
2H++2e-→H2...(2)
可以根据扫描电流的FC电流＝Ifc以及反应式(1)和(2)估计通过电流扫描引起的氧气消耗量和氢气生成量。由于密封的阴极的体积和初始阴极压力是已知的，因此氧气消耗量和氢气生成量可以被转换成压力。假设所有电荷都被用于氧气的消耗，由于氧气消耗而引起的阴极的估计压力值(在下文中也被称为“氧气消耗压力”)Pox如图3中的点划线所示的那样变化。假设所有电荷都被用于生成氢气，由于氢气生成而引起的阴极的估计压力值(在下文中也称为“氢气生成压力”)Phg如图3中双点划线所示的那样变化。
测量的阴极压力Pca在曲线图中显示凸的右下降趋势。阴极压力Pca的状态可以被分成三种状态：在处理的第一阶段处的压力下降状态，在处理的中间阶段处的压力平衡状态，以及在处理的最后阶段处的压力增加状态。压力下降状态是如下状态：压力随着氧分子的数量由于氧气消耗反应减少而减小，并且阴极压力Pca与氧气消耗压力Pox基本匹配。在压力平衡状态下，抽取氢气的生成量增加，而氧气消耗反应速率随氧气浓度减小而减小。这引起压力以平缓的梯度减小。压力增加状态是如下状态：抽取氢气的生成变成使压力增加的主导，并且阴极压力Pca与氢气生成压力Phg基本匹配。
因此，通过检测压力下降状态与压力平衡状态之间的边界，可以检测阴极的氧气浓度达到低水平并且开始生成抽取氢气的时间点。在执行氧气消耗处理直到该时间点的情况下，可以有效地执行氧气消耗处理同时抑制抽取氢气的生成。例如，可以通过检测阴极压力Pca与氧气消耗压力(估计压力值)Pox之间的差变得大于判定阈值Pth的时间点来执行对压力下降状态与压力平衡状态之间的边界的检测。
在氧气消耗处理(步骤S150)中，通过检测阴极压力Pca与估计压力值(氧气消耗压力)Pox之间的差变得大于预定的判定阈值Pth的时间点(图3中的时间点tn)来检测压力下降状态与压力平衡状态之间的边界(作为氧气浓度达到低水平并且开始生成抽取氢气的时间点)。判定阈值Pth可以被设置为大于被用于测量阴极压力Pca的压力传感器即本实施方式中的供应侧压力传感器280a和排出侧压力传感器280b的测量误差ε的值，并且考虑到安全系数Sp可以被设置为Pth＝ε·Sp。期望安全系数Sp在1<Sp≤2的范围内，更期望地在1<Sp≤1.5的范围内，并且还更期望地在1<Sp≤1.2的范围内。判定阈值Pth可以被存储在FC控制器720的非易失性存储器中。
如上所述，根据第一实施方式，执行在停止燃料电池系统10时的氧气消耗处理，直到在密封的阴极处的阴极压力Pca变得比估计压力值Pox大了大于判定阈值Pth。该配置使得充分执行氧气消耗处理直到在密封的阴极中剩余的氧气浓度达到低水平，并且通过在由于低氧气浓度而生成抽取氢气的时间点(生成的初始阶段)处结束氧气消耗处理来进一步抑制抽取氢气的生成。
B.第二实施方式
图4是示出第二实施方式中的燃料电池系统10B的示意性配置的说明图。在燃料电池系统10B中，用不具有供应侧压力传感器280a和排出侧压力传感器280b的阴极气体供应单元200B代替燃料电池系统10的阴极气体供应单元200(图1)，并且如稍后将描述的，以不同的方式执行通过FC控制器720进行的氧气消耗处理。燃料电池系统10B的其他配置与第一实施方式的燃料电池系统10的配置相同。
图5是示出在停止燃料电池系统10B时执行的氧气消耗处理的过程的流程图。通过FC控制器720执行该处理。
与第一实施方式的氧气消耗处理(图2)类似，在停止指令开启的情况下(步骤S110：是)，FC控制器720关闭供应侧开关阀260和排出侧开关阀290(步骤S120、S130)、密封燃料电池100的阴极，并且通过使得从燃料电池100扫描处于FC电流Ifc＝a1的电流来开始氧气消耗处理(步骤S140)。
然后，FC控制器720测量FC电压Vfc，并且确定FC电压Vfc是否已经变得小于预定电压阈值Vth(步骤S150b)。FC电压Vfc由FC电压传感器514(图4)测量。只要FC电压Vfc等于或小于电压阈值Vth(步骤S150b：否)，则FC控制器720在步骤S140中继续电流扫描。另一方面，在FC电压Vfc变得大于电压阈值Vth的时间点处(步骤S150b：是)，FC控制器720停止扫描FC电流(步骤S160)，并且结束氧气消耗处理。
图6是示出在氧气消耗处理中阴极压力Pca和FC电压Vfc如何变化的曲线图。在图6中，除了稍后描述的FC电压Vfcv之外，FC电压Vfc、阴极压力Pca、氧气消耗压力Pox和氢气生成压力Phg与图3中的那些相同。
如图4中所示，第二实施方式的燃料电池系统10B未设置有用于测量阴极压力Pca的供应侧压力传感器280a和排出侧压力传感器280b。因此，与第一实施方式不同，第二实施方式的燃料电池系统10B不能检测通过测量阴极压力Pca获得的压力下降状态与压力平衡状态之间的边界即密封的阴极的氧气达到低水平并且开始生成抽取氢气的时间点。
关注FC电压Vfc，如图中6所示，FC电压Vfc与由于氧气消耗引起的阴极压力Pca的减小相应地单调减小。在图5的步骤S150b中，如图6中所示，FC电压Vfc在阴极压力Pca与估计压力值Pox之间的差变得等于或大于判定阈值Pth的时间点tn处的电压值Vfc1被设置为电压阈值Vth，并且FC控制器720检测FC电压Vfc变得小于电压阈值Vth的时间点。该配置使得FC控制器720间接地检测阴极压力Pca与估计压力值Pox之间的差变得大于判定阈值Pth的时间点。
可以如下所述预先获取电压阈值Vth并且将其存储在FC控制器720的非易失性存储器中。首先，与第一实施方式的燃料电池系统10中的供应侧压力传感器280a和排出侧压力传感器280b相同的供应侧压力传感器280a和排出侧压力传感器280b中的至少一个被布置在第二实施方式的燃料电池系统10B中(图1)。然后，类似于第一实施方式中的氧气消耗处理(图2)，在供应侧开关阀260和排出侧开关阀290被关闭以密封阴极的情况下，FC控制器720执行氧气消耗处理以测量FC电压Vfc和阴极压力Pca的变化并且获得相应的氧气消耗压力Pox(参见图6)。然后，FC控制器720在阴极压力Pca与估计压力值Pox之间的差变得等于或大于判定阈值Pth的时间点处获取FC电压Vfc的值Vfc1(参见图6)，并且将该值设置为电压阈值Vth。该配置使得FC控制器720预先获得电压阈值Vth。
如上所述，在第二实施方式中，执行在停止燃料电池系统10B时的氧气消耗处理直到FC电压Vfc变得小于电压阈值Vth的时间点。该配置使得FC控制器720间接地检测在密封的阴极中阴极压力Pca与估计压力值Pox之间的差变得大于判定阈值Pth的时间点，并且因此执行氧气消耗处理直到该时间点。结果是，与第一实施方式的情况一样，使得FC控制器720充分地执行氧气消耗处理直到在密封的阴极中剩余的氧气浓度达到低水平，并且在由于达到低氧气浓度而开始生成抽取氢气的时间点(生成的初始阶段)处结束氧气消耗处理，从而实现对抽取氢气的生成的进一步抑制。
存在由构成燃料电池100的多个单元电池的特性变化引起单元电池的电压变化因此引起FC电压Vfc变化的情况。例如，在燃料电池100的电压减小得比FC电压Vfc快的情况下，如图6中的FC电压Vfcv(长虚线)所示，FC电压Vfcv变成电压值Vfc2，电压值Vfc2小于与阴极压力Pca与估计压力值Pox之间的差变得等于或大于判定阈值Pth的时间点tn对应的电压值Vfc1。在这种情况下，在根据被设置成电压值Vfc1的电压阈值Vth执行图5的步骤S150b中的确定的情况下，氧气消耗处理可能在比原始时间点tn早的时间点处结束并且减少了处理时间，这因此可以降低氧气消耗量。相反，尽管在附图中未示出，但是在电压减小的梯度变得平缓的情况下，处理时间可能被延长，并且因此增加要生成的抽取氢气的量。
如上所述，在第二实施方式的氧气消耗处理中，可能发生处理时间的波动，并且因此与第一实施方式的氧气消耗处理相比，从充分的氧气消耗处理和对抽取氢气的生成的抑制的角度获得的氧气消耗处理的效果可能被削弱。然而，与第一实施方式不同，第二实施方式的氧气消耗处理使得能够检测结束氧气消耗处理的定时并且通过监测FC电压来结束氧气消耗处理，而不需要测量阴极压力以获得氧气消耗压力(由于氧气消耗引起的估计压力值)。因此，即使在如第二实施方式中的不具有供应侧压力传感器280a和排出侧压力传感器280b的燃料电池系统中，也容易实现对结束氧气消耗处理的时间点的检测。
在以上描述中，FC电压Vfc在阴极压力Pca与估计压力值Pox之间的差变得等于或大于判定阈值Pth的时间点处的值Vfc1被设置为电压阈值Vth。考虑到FC电压Vfc的变化，可以使用安全系数Sv将电压阈值Vth设置为Vth＝Vfc1·Sv。考虑到氧气消耗量与抽取氢气生成量之间的平衡，期望将安全系数Sv设置在0<Sv≤1的范围内。
C.其他实施方式
本发明不限于上述实施方式，并且可以在不脱离其主旨的情况下以各种模式实施，并且例如可以以下面的形式实施。
(1)在上述实施方式中，在阴极气体供应管210中，在分流阀250可以切断从分流阀250至燃料电池100的阴极侧的阴极气体流的情况下，分流阀250可以被用作供应侧开关阀，并且可以省略供应侧开关阀260。类似地，在阴极气体排出管220中，在压力调节阀270可以切断至压力调节阀270的下游侧的阴极尾气流的情况下，压力调节阀270也可以被用作排出侧开关阀，并且可以省略排出侧开关阀290。
(2)已经描述的以上实施方式具有分别设置有用于控制燃料电池100的操作的FC控制器720、用于控制DC/DC转换器500的操作的DC控制器730、用于控制PCU 600的操作的LD控制器740以及用于总控制上述控制器720、730、740的SYS控制器710的配置。然而，本发明还可以采用SYS控制器包括控制器720、730、740的配置。
(3)在第一实施方式中，已经描述了可以通过对由供应侧压力传感器280a测量的压力值P1和由排出侧压力传感器280b测量的压力值P2进行平均来获得阴极压力Pca。如上所述，由供应侧压力传感器280a测量的压力值P1和由排出侧压力传感器280b测量的压力值P2基本相同。由排出侧压力传感器280b测量的压力值P2或由供应侧压力传感器280a测量的压力值P1可以被设置为阴极压力Pca。可以省略不用于阴极压力Pca的测量的传感器。
(4)在上述实施方式中，已经描述了安装在车辆上的燃料电池系统作为示例，但是本发明不限于此，并且还可以应用于被安装在使用电力作为动力生成装置(驱动马达)的动力源的各种移动物体例如船和飞机上的燃料电池系统。本发明可以应用于被安装在移动物体上的燃料电池系统，并且还可以应用于静止的燃料电池系统。
本发明不限于上述实施方式、示例和修改示例，并且可以在不脱离其主旨的情况下以各种配置实现。例如，可以适当进行替换、组合等以解决上述问题中的一些或全部或者实现实施方式、示例和修改示例中的与在本发明的发明内容中描述的每个实施方式中的技术特征对应的上述效果、技术特征中的一些或全部。除非其技术特征在描述中被描述为必不可少，否则适当时可以删除它。

Claims (2)

1.一种燃料电池系统，其特征在于包括：
燃料电池，其利用被供应给阳极的燃料气体与被供应给阴极的氧化气体之间的反应来生成电力；
阳极气体供应单元，其被配置成向所述阳极供应所述燃料气体；
阴极气体供应单元，其被配置成向所述阴极供应所述氧化气体；
供应侧开关阀，其被配置成停止通过所述阴极气体供应单元向所述阴极供应所述氧化气体；
排出侧开关阀，其被配置成切断从所述阴极排出的阴极尾气；以及
控制器，其被配置成控制所述阳极气体供应单元、所述阴极气体供应单元、所述供应侧开关阀和所述排出侧开关阀以控制所述燃料电池的电力生成，
其中，所述控制器被配置成进行以下操作以停止所述燃料电池系统，
(a)通过在所述供应侧开关阀和所述排出侧开关阀被关闭以密封所述阴极中剩余的氧化气体的情况下向所述阳极供应所述燃料气体并且扫描来自所述燃料电池的电流来执行氧化气体消耗处理，以及
(b)在响应于所述电流的扫描而减小的所述阴极的压力与响应于所述电流的扫描通过所述阴极中剩余的氧化气体的消耗而减小的所述阴极的估计压力值之间的差变得大于预定判定阈值的时间点处停止扫描所述电流，以结束氧化气体消耗处理。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述控制器被配置成：
预先存储与响应于所述电流的扫描而减小的所述阴极的压力与所述阴极的所述估计压力值之间的差变得大于所述预定判定阈值的时间点对应的所述燃料电池的输出电压作为电压阈值，以及
通过检测所述燃料电池的输出电压变得小于所述电压阈值的时间点来检测所述阴极的压力与所述阴极的所述估计压力值之间的差变得大于所述预定判定阈值的时间点，以停止扫描所述电流。
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