CN110998942B - 燃料电池系统和燃料电池系统的暖机方法 - Google Patents

Abstract

一种燃料电池系统，具备：燃料电池，其接受燃料和空气的供给来进行发电；蒸发器，其使向燃料电池供给的燃料汽化；排气加热装置，其对从燃料电池排出的排气进行加热来生成加热气体；燃料电池加热装置，其利用加热气体来加热向燃料电池供给的空气；蒸发器加热装置，其利用加热气体来加热蒸发器；燃料电池温度获取部，其获取燃料电池的温度；蒸发器温度获取部，其获取蒸发器的温度；以及控制器，其在执行蒸发器的暖机和燃料电池的暖机的暖机运转中，基于蒸发器的温度和所述燃料电池的温度，来调节蒸发器的加热量和所述加热气体对空气的加热量中的至少任一方。

Description

燃料电池系统和燃料电池系统的暖机方法

技术领域

本发明涉及一种燃料电池系统和燃料电池系统的暖机方法。

背景技术

在JP2016-154067A中，公开了如下一种燃料电池系统：具备重整器以及对燃料电池堆和蒸发器进行暖机的启动用燃烧器，在系统启动时，将原燃料的供给目的地在启动用燃烧器与重整器之间进行切换。

在JP2016-154067A的燃料电池系统中，在重整器达到可重整温度之前(在重整器的暖机结束之前)，利用启动用燃烧器来加热重整器以外的部件以促进它们的暖机，如果重整器的暖机完成，则向重整器供给原燃料来进行重整处理。

发明内容

在JP2016-154067A中，由于即使在重整器暖机之前启动用燃烧器也工作，因此燃料电池堆的暖机和蒸发器的暖机取得进展。然而，没有考虑到燃料电池堆的暖机进展与蒸发器的暖机进展的平衡。因而，例如想到以下情况：由于这些暖机的进展度不同而产生不理想的影响，如由尽管蒸发器的暖机未完成但是燃料电池的暖机取得进展导致阳极催化剂发生氧化劣化或者对耐热性造成不良影响等。

本发明的目的在于提供一种能够解决上述问题的燃料电池系统和燃料电池系统的暖机方法。

根据本发明的某个方式，提供一种燃料电池系统，其具备：燃料电池，其接受燃料和空气的供给来进行发电；蒸发器，其使向燃料电池供给的燃料汽化；排气加热装置，其对从燃料电池排出的排气进行加热来生成加热气体；蒸发器加热装置，其利用加热气体来加热蒸发器；燃料电池加热装置，其利用加热气体来加热向燃料电池供给的空气；燃料电池温度获取部，其获取燃料电池的温度；以及蒸发器温度获取部，其获取蒸发器的温度。而且，该燃料电池系统具备控制器，该控制器在执行蒸发器的暖机和燃料电池的暖机的暖机运转中，基于蒸发器的温度和燃料电池的温度，来控制蒸发器加热装置和燃料电池加热装置中的至少任一方，从而调节蒸发器的加热量和加热气体对空气的加热量中的至少任一方。

附图说明

图1是说明第一实施方式的燃料电池系统的结构的图。

图2是说明第一实施方式的燃料电池系统的暖机运转的框图。

图3是说明第一实施方式的燃料电池系统的暖机运转的一个方式的流程图。

图4是说明第一变形例的燃料电池系统的暖机运转的框图。

图5是说明第二变形例的燃料电池系统的暖机运转的框图。

图6是说明第二实施方式的燃料电池系统的暖机运转的框图。

图7示出了运算第三临时目标堆温度的表的一例。

图8是说明第二实施方式的反馈控制部中的控制的详情的框图。

图9是示出第二实施方式的暖机运转的随时间进行的流程的一例的时序图。

图10是示出第三实施方式的暖机运转的随时间进行的流程的一例的时序图。

图11是说明反馈控制部的其它方式的框图。

图12是说明重整器要求燃料喷射量的运算方式的一例的框图。

图13是说明背景技术的图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。

(第一实施方式)

图1示出了本发明的第一实施方式所涉及的燃料电池系统S的结构。

如图所示，本实施方式所涉及的燃料电池系统S搭载于车辆等，具备燃料电池堆10、构成排气加热装置的排气燃烧器12、构成燃料电池加热装置的空气热交换器14、旁路通路15及旁路阀15a、重整器16、以及控制器80。

燃料电池堆10是层叠多个燃料电池或燃料电池单元电池而构成的，作为发电源的各个燃料电池例如是固体氧化物型燃料电池(SOFF：Solid Oxide Fuel Cell)。

燃料电池堆10在阳极系统中具备：主燃料供给通路20，其用于向燃料电池堆10的阳极供给作为还原剂气体的燃料(例如氢)；以及阳极排气通路22，其用于使从阳极排出的发电反应后的阳极排气流过。

另外，燃料电池堆10在阴极系统中具备：主空气供给通路24，其用于向燃料电池堆10的阴极供给作为氧化剂气体的空气；以及阴极排气通路26，其用于使从阴极排出的发电反应后的阴极排气流过。即，本实施方式的上述阳极排气和上述阴极排气相当于从燃料电池堆10排出的排气。

在主燃料供给通路20上，从上游起依次设置有原燃料罐28、第一喷射器30、蒸发器32、蒸发器温度传感器101、重整器用热交换器34以及重整器16。

另外，在主燃料供给通路20上，设置有在原燃料罐28与第一喷射器30之间分支出来并且连接到排气燃烧器12的燃烧器燃料供给通路36。另外，在燃烧器燃料供给通路36上设置有第二喷射器37。

原燃料罐28贮存由含氧燃料(例如，乙醇)与水的混合物构成的液体燃料来作为重整前的原燃料。原燃料罐28中贮存的液体燃料被主燃料供给通路20的第一喷射器30和燃烧器燃料供给通路36的第二喷射器37分别调节为规定喷射量来被供给到蒸发器32和排气燃烧器12。

即，在本实施方式中，第一喷射器30构成为能够调节开度，以调节通过蒸发器32所进行的汽化和重整器16所进行的重整后向燃料电池堆10供给的燃料气体的流量。

另外，第二喷射器37构成为能够调节开度，以调节向排气燃烧器12供给的液体燃料的量。因而，在本实施方式中，通过控制第二喷射器37的开度，能够调节后述的与排气燃烧器12中生成的燃烧气体的热量相当的排气燃烧器12的燃料供给量(下面也记载为“燃料喷射量Fcomb”)。

蒸发器32对从原燃料罐28经由第一喷射器30供给的液体燃料进行加热，来生成由乙醇气体和水蒸气构成的重整前燃料气体。

蒸发器温度传感器101检测被蒸发器32汽化后且被供给到重整器用热交换器34之前的燃料气体的温度。此外，在本实施方式中，将该燃料气体的温度视作蒸发器32的温度。即，蒸发器温度传感器101作为将被供给到重整器用热交换器34之前的燃料气体的温度检测为“蒸发器温度Tv”的蒸发器温度获取部来发挥功能。

重整器用热交换器34通过使来自排气燃烧器12的燃烧气体与重整前燃料气体进行热交换来加热重整前燃料气体。

重整器16对重整前燃料气体进行重整以使该重整前燃料气体成为适于向燃料电池堆10供给的状态。例如，重整器16利用未图示的重整用催化剂来对上述重整前燃料气体进行水蒸气重整，生成以氢为主成分的燃料气体。

接着，阳极排气通路22将燃料电池堆10的阳极出口与排气燃烧器12连接。由此，如上所述，从阳极排出的发电反应后的阳极排气经由阳极排气通路22被供给到排气燃烧器12。

另一方面，在主空气供给通路24的入口设置有向该主空气供给通路24加压输送空气的空气泵38。另外，在主空气供给通路24上，从上游起依次设置有旁路通路15、空气热交换器14以及堆空气极入口温度传感器102，主空气供给通路24的另一端与燃料电池堆10的空气极入口连接。

旁路通路15以将空气热交换器14的上游位置与空气热交换器14的下游位置连结的方式连接在主空气供给通路24上。因而，通过该旁路通路15，能够使来自空气泵38的空气的一部分绕过空气热交换器14地供给到燃料电池堆10。

另外，在旁路通路15设置有旁路阀15a。旁路阀15a构成为能够连续地或者阶段性地调节其开度(下面也记载为“旁路阀开度Oby”)。因而，通过适当调节旁路阀15a的旁路阀开度Oby，能够调节在旁路通路15中流通的空气的流量、即绕过空气热交换器14的空气流量(下面也记载为“旁路空气流量qby”)。作为结果，能够调节通过空气热交换器14的空气流量(下面也记载为“通过热交换器空气流量qex”)。

空气热交换器14是使通过空气泵38供给的空气的至少一部分与后述的排气燃烧器12中生成的燃烧气体进行热交换来加热该空气的至少一部分的装置。像这样被空气热交换器14加热后的空气被供给到燃料电池堆10。此外，下面，也将被供给到燃料电池堆10的空气的流量记载为“堆供给空气流量qst”。

堆空气极入口温度传感器102设置于主空气供给通路24上的、燃料电池堆10的阴极的入口附近，检测向燃料电池堆10的阴极供给的空气的温度。即，由堆空气极入口温度传感器102检测出的空气的温度是被空气热交换器14加热后的空气以及经由旁路通路15供给的空气进行混合而成的燃料电池堆10的阴极入口附近的空气的温度的检测值。此外，在本实施方式中，将由堆空气极入口温度传感器102检测出的空气的温度视作燃料电池的温度(下面也记载为“堆温度Ts”)。

另一方面，阴极排气通路26将燃料电池堆10的阴极出口与排气燃烧器12连接。由此，如上所述，从阴极排出的发电反应后的阴极排气经由阴极排气通路26被供给到排气燃烧器12。

另外，在阴极排气通路26上，在燃料电池堆10的阴极的入口附近设置有堆空气极出口温度传感器103。堆空气极出口温度传感器103检测作为从燃料电池堆10的阴极排出的阴极排气的温度的“堆出口温度Ts_out”。

然后，排气燃烧器12经由燃烧器燃料供给通路36的第二喷射器37从原燃料罐28接受液体燃料的供给，并且经由阳极排气通路22和阴极排气通路26从燃料电池堆10接受阳极排气和空气极排气的供给。

排气燃烧器12利用未图示的燃烧用催化剂来使这些液体燃料、阳极排气以及阴极排气混合而成的混合物进行催化剂燃烧，由此生成燃烧气体(加热气体)。此外，在对生成的燃烧气体要求的热量低等情况下，排气燃烧器12也能够不从原燃料罐28接受液体燃料的供给，而是使阳极排气和空气极排气混合而成的混合物进行催化剂燃烧来生成燃烧气体。

并且，在排气燃烧器12中，在下游连接燃烧气体通路40。在该燃烧气体通路40上，从上游起依次设置有燃料气体通路温度传感器104、上述的空气热交换器14以及蒸发器32，该燃烧气体通路40的另一端连通外部空气。在本实施方式中，燃烧气体通路40将在排气燃烧器12中生成的燃烧气体供给到上述的空气热交换器14和蒸发器32。

燃料气体通路温度传感器104检测在排气燃烧器12中生成并通过燃烧气体通路40的燃烧气体的温度。此外，下面，也将该燃烧气体的温度检测值记载为“排气燃烧器温度Tcomb”。

另外，在本实施方式中，构成为：重整器用热交换器34和重整器16收容于与排气燃烧器12共用的外壳(通过双点划线来表示)，燃烧气体的热量在该共用外壳L的内部传播到重整器用热交换器34和重整器16。

在具有以上的结构的燃料电池系统S中，当使旁路通路15中的旁路阀15a的旁路阀开度Oby变大来使旁路空气流量qby增加时，通过热交换器空气流量qex会减少。因而，在空气热交换器14中与燃烧气体进行热交换的空气相对减少，另一方面，通过旁路通路15的不被加热的空气相对增加。

由此，它们合流后供给到燃料电池堆10的空气的热量会减少。即，因该空气引起的燃料电池堆10的升温速度下降。另一方面，当如上所述那样通过热交换器空气流量qex减少时，燃烧气体通路40的燃烧气体由于与空气之间的热交换而被夺走的热量下降。即，经由燃烧气体通路40向蒸发器32供给的排气的热量增加。由此，因该排气引起的蒸发器32的升温速度增加。

此外，从燃烧气体通路40内的燃烧气体来看，由于在空气热交换器14中与空气之间的热交换而被夺走的热量会减少。因而，在空气热交换器14的热交换后供给到蒸发器32的燃烧气体的热量相对变大，因此蒸发器32的升温速度提高。并且，当反之使旁路通路15中的旁路阀15a的旁路阀开度Oby变小来使旁路空气流量qby减少时，燃料电池堆10的升温速度提高，另一方面，蒸发器32的升温速度下降。因而，通过调节旁路阀15a的旁路阀开度Oby，还能够对燃料电池堆10的升温速度与蒸发器32的升温速度的平衡进行调节。

另外，在本实施方式中，旁路阀15a构成为：形成即使该旁路阀15a处于完全打开状态(即使旁路阀开度Oby最大)也使蒸发器温度Tv不超过规定的上限温度的旁路空气流量qby。即，为以下结构：将通过热交换器空气流量qex保证为一定量以上，使得即使旁路阀15a完全打开也使蒸发器温度Tv为上述上限温度以下。即，通过像这样以避免蒸发器温度Tv超过规定的上限温度的方式进行限制，在空气热交换器14中的热交换后向蒸发器32供给的堆加热后燃烧气体的热量会被限制。作为结果，能够将该堆加热后燃烧气体在对蒸发器32进行加热之后排出到外部时的温度限制为一定温度以下。

控制器80由具备中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)的计算机、特别是微型计算机构成。而且，控制器80被编程为至少能够执行本实施方式、后述的各变形例1、2或者第二实施方式所涉及的各处理的执行所需的处理。

此外，控制器80既可以构成为一个装置，也可以构成为分为多个装置、由该多个装置对本实施方式的各控制进行分散处理。

而且，控制器80对燃料电池系统S的运转所需的各种装置或部件的动作进行控制。特别是，本实施方式的控制器80至少接收蒸发器温度传感器101和堆空气极入口温度传感器102中的检测值的信号、优选的是还接收堆空气极出口温度传感器103和燃料气体通路温度传感器104中的检测值的信号，基于这些信号来控制旁路阀15a和第二喷射器37等。

而且，在本实施方式中，控制器80例如当接收到通过规定的SOFC启动开关的操作等而生成的燃料电池系统S的启动要求信号时，执行将燃料电池堆10的暖机和蒸发器32的暖机并行地执行的暖机运转(暖机控制)。

在此，燃料电池堆10的暖机是指以下处理：对于处于运转停止状态等低温状态(例如，常温的状态)的燃料电池堆10，使燃料电池堆10的温度上升(加热)至例如500℃以上的暖机目标温度(下面也记载为“堆暖机目标温度Ts_t”)。特别是，该堆暖机目标温度Ts_t被设定为氧化劣化点To_deg(例如400℃～500℃之间的规定温度)的周边的温度、优选为超过氧化劣化点To_deg的温度，该氧化劣化点To_deg是燃料电池堆10的阳极催化剂(主要是镍)发生氧化劣化的温度。

蒸发器32的暖机是指以下处理：使运转停止状态等低温状态的蒸发器32上升(加热)至能够进行上述的原燃料的汽化的例如几百℃左右的暖机目标温度(下面也记载为“蒸发器暖机目标温度Tv_t”)。特别是，蒸发器暖机目标温度Tv_t被设定为能够通过蒸发器32汽化到能够抑制向重整器16供给液体的状态的燃料的程度的温度(蒸发器运转下限温度)以上。

而且，控制器80在上述暖机运转中，基于堆温度Ts和蒸发器温度Tv来控制第二喷射器37，从而调节作为向排气燃烧器12的燃料供给量的燃料喷射量Fcomb。

并且，控制器80在上述暖机运转中，基于堆温度Ts和蒸发器温度Tv来控制旁路阀15a(旁路阀开度Oby)，从而调节旁路空气流量qby(通过热交换器空气流量qex)。

接着，说明本实施方式所涉及的控制器80进行控制的背景。

图13是示出背景技术所涉及的暖机运转中的经时变化的概要的图表。

如图所示，当开始暖机运转时，随着在排气燃烧器12中生成的燃烧气体的热量(排气燃烧器温度Tcomb)的增加，利用该燃烧气体的热，燃料电池堆10的暖机和蒸发器32的暖机取得进展。即，堆温度Ts和蒸发器温度Tv分别上升。

然而，在由于各种因素而如图所示那样燃料电池堆10的暖机的进展比蒸发器32的暖机的进展快的情况下，存在以下担忧：堆温度Ts先达到有可能成为氧化环境而引起催化剂劣化的氧化环境上限温度(例如，氧化劣化点To_deg)(图的时刻t1)。

在该情况下，优选的是，开始向燃料电池堆10供给燃料气体来使阳极内成为还原环境，以抑制燃料电池堆10的阳极催化剂的氧化劣化。然而，如图所示，蒸发器32的暖机的进展相对慢，蒸发器温度Tv未达到蒸发器运转下限温度，因此无法充分地执行通过蒸发器32进行的原燃料的汽化。即，想到了以下情况：即使在该状态下开始向蒸发器32供给原燃料，燃料的汽化也不充分，从而无法通过重整器16进行重整，作为结果，成为无法向燃料电池堆10供给燃料气体的状况。因而，存在无法解除上述氧化环境、阳极催化剂的氧化劣化加剧的担忧。

特别是，在采取图1所示的系统结构的燃料电池系统S中的暖机运转的情况下，使用在空气热交换器14中由排气燃烧器12生成的燃烧气体被使用于与主空气供给通路24内的空气之间的热交换(即，燃料电池堆10的加热)之后的燃料电池加热后气体来对蒸发器32进行暖机。因而，暖机运转中的蒸发器32的升温速度变得比燃料电池堆10的升温速度低。因此，蒸发器32的暖机的进展容易比燃料电池堆10的暖机的进展慢，因此上述的无法解除氧化环境的问题变得更显著。

在本实施方式所涉及的燃料电池系统S中，为了解决这种问题，执行下面说明的由控制器80进行的暖机运转。

图2是说明本实施方式中的燃料电池系统S的暖机运转的框图。此外，本框图所示的各运算部的功能由构成控制器80的上述各硬件和软件(程序)来实现。

如图所示，本实施方式的控制器80具有旁路阀开度控制部B100和喷射器控制部B110。

由蒸发器温度传感器101检测出的蒸发器温度Tv以及由堆空气极入口温度传感器102检测出的堆温度Ts被输入到旁路阀开度控制部B100。

旁路阀开度控制部B100基于蒸发器温度Tv和堆温度Ts来调节旁路阀15a的旁路阀开度Oby。

具体地说，旁路阀开度控制部B100以使蒸发器温度Tv和堆温度Ts分别成为期望的值的方式运算作为旁路阀15a的目标开度的目标旁路阀开度Oby_t，以使旁路阀开度Oby接近目标旁路阀开度Oby_t的方式操作旁路阀15a。

特别是，在本实施方式中，旁路阀开度控制部B100基于燃料电池堆10的暖机程度和蒸发器32的暖机程度来运算目标旁路阀开度Oby_t。

在此，燃料电池堆10的暖机程度是表示燃料电池堆10的暖机相对于该暖机的完成而言进展到什么程度的指标(参数)。因而，能够从当前的堆温度Ts相对于应该结束燃料电池堆10的暖机的温度(堆暖机目标温度Ts_t)而言接近到什么程度的观点出发运算燃料电池堆10的暖机程度。

例如，旁路阀开度控制部B100运算堆温度Ts相对于堆暖机目标温度Ts_t的比例，来作为燃料电池堆10的暖机程度。关于堆温度Ts相对于堆暖机目标温度Ts_t的比例，例如能够运算为它们之间的偏差或它们的商(＝Ts/Ts_t)。此外，下面，也将燃料电池堆10的暖机程度记载为“堆暖机程度Wst_e”。

另外，蒸发器32的暖机程度也同样被定义为表示蒸发器32的暖机相对于该暖机的完成而言进展到什么程度的参数。因而，也能够从当前的蒸发器温度Tv相对于应该结束蒸发器32的暖机的温度(蒸发器暖机目标温度Tv_t)而言接近到什么程度的观点出发运算蒸发器32的暖机程度。

例如，旁路阀开度控制部B100运算蒸发器温度Tv相对于蒸发器暖机目标温度Tv_t的比例，来作为蒸发器32的暖机程度。关于蒸发器温度Tv相对于蒸发器暖机目标温度Tv_t的比例，例如能够运算为它们之间的偏差或它们的商(＝Tv/Tv_t)。此外，下面，也将蒸发器32的暖机程度记载为“蒸发器暖机程度Wv_e”。

然后，旁路阀开度控制部B100以使蒸发器温度Tv(蒸发器暖机程度Wv_e)和堆温度Ts(堆暖机程度Wst_e)分别成为期望的值的方式运算作为旁路空气流量qby的目标值的目标旁路空气流量qby_t。然后，旁路阀开度控制部B100以使旁路阀开度Oby接近与目标旁路空气流量qby_t相当的目标旁路阀开度Oby_t的方式操作旁路阀15a。

例如，随着堆暖机程度Wst_e变大，旁路阀开度控制部B100将目标旁路阀开度Oby_t运算得高以使旁路空气流量qby增加(以使通过热交换器空气流量qex减少)。即，在该情况下，旁路阀开度控制部B100使旁路阀开度Oby与堆暖机程度Wst_e的增加相应地增加。由此，堆暖机程度Wst_e的增加被抑制。

另外，随着蒸发器暖机程度Wv_e变大，旁路阀开度控制部B100将目标旁路阀开度Oby_t运算得高以使旁路空气流量qby减少(以使通过热交换器空气流量qex增加)。即，在该情况下，旁路阀开度控制部B100使旁路阀开度Oby与蒸发器暖机程度Wv_e的增加相应地增加。由此，蒸发器暖机程度Wv_e的增加被抑制。

接着，由蒸发器温度传感器101检测出的蒸发器温度Tv、由堆空气极入口温度传感器102检测出的堆温度Ts以及由旁路阀开度控制部B100运算出的目标旁路阀开度Oby_t被输入到喷射器控制部B110。

喷射器控制部B110基于蒸发器温度Tv(蒸发器暖机程度Wv_e)和堆温度Ts(堆暖机程度Wst_e)，参照目标旁路阀开度Oby_t来控制第二喷射器37的开度，从而调节作为向排气燃烧器12的燃料的喷射量的燃料喷射量Fcomb。

具体地说，喷射器控制部B110参照目标旁路阀开度Oby_t，以使蒸发器温度Tv(蒸发器暖机程度Wv_e)和堆温度Ts(堆暖机程度Wst_e)取期望的值的方式运算作为燃料喷射量Fcomb的目标值的目标燃料喷射量Fcomb_t。然后，喷射器控制部B110以使燃料喷射量Fcomb接近目标燃料喷射量Fcomb_t的方式操作第二喷射器37来调节其开度。

例如，随着蒸发器暖机程度Wv_e变大，喷射器控制部B110将目标燃料喷射量Fcomb_t运算得低以使燃料喷射量Fcomb减少。另外，例如，随着堆暖机程度Wst_e变大，喷射器控制部B110将目标燃料喷射量Fcomb_t运算得低以使燃料喷射量Fcomb减少。

接着，说明上述的旁路阀开度控制部B100和喷射器控制部B110对旁路阀开度Oby和燃料喷射量Fcomb的更具体的控制方式的例子。

图3是说明本实施方式的基于堆暖机程度Wst_e和蒸发器暖机程度Wv_e的旁路阀开度Oby和燃料喷射量Fcomb的控制的一个方式的流程图。

如图所示，在步骤S110中，控制器80判定堆暖机程度Wst_e与蒸发器暖机程度Wv_e的大小。然后，控制器80当判断为堆暖机程度Wst_e大于蒸发器暖机程度Wv_e时，执行步骤S120的处理。

在此，堆暖机程度Wst_e大于蒸发器暖机程度Wv_e的情况是指相对于燃料电池堆10的暖机的进展状况而言蒸发器32的暖机的进展状况慢的情况。

在这种情况下，例如有时尽管无法适当地执行蒸发器32中的原燃料的汽化但是燃料电池堆10的堆温度Ts上升为一定温度以上。其结果，在燃料电池堆10的阳极内，尽管没有充分地供给燃料气体，但是堆温度Ts变高，由此变为易于进行氧化反应的氧化环境。当阳极内成为氧化环境时，容易发生除通常的发电所涉及的氧化反应以外的不期望的氧化反应，如构成阳极的催化剂等材料与氧发生反应。

特别是，存在以下担忧：当在燃料电池堆10的暖机进展到堆温度Ts超过上述的氧化劣化点的程度的状态下阳极内成为氧化环境时，构成阳极催化剂的镍与氧发生不可逆的反应，从而使阳极催化剂劣化。

另外，在该情况下，当尽管燃料电池堆10的暖机进展到某种程度、但是伴随蒸发器32的暖机来继续进行对燃料电池堆10的暖机而不是抑制对燃料电池堆10的暖机时，从燃料电池堆10的耐热性的观点来看是不理想的。与此相对，在本实施方式中，通过步骤S120的处理来抑制这种事态的发生。

即，在步骤S120中，控制器80使旁路阀开度Oby增加。由此，在主空气供给通路24中绕过空气热交换器14的空气的比例会增加(参照图1)。因而，通过热交换器空气流量qex减少，空气热交换器14对向燃料电池堆10供给的空气的实质加热量会减少。作为结果，对燃料电池堆10的加热量下降，该燃料电池堆10的升温得到抑制。

另一方面，当通过热交换器空气流量qex减少时，由于空气热交换器14中的热交换而从在排气燃烧器12中生成的燃烧气体转移到空气的热量减少。因而，在热交换后供给到蒸发器32的(堆加热后燃烧气体)燃料电池加热后燃烧气体的热量会增加，因此蒸发器32的加热量增加，蒸发器32的暖机速度上升。

即，通过使旁路阀开度Oby增加，能够使燃料电池堆10的暖机速度下降、并使蒸发器32的暖机速度上升。

因而，通过执行上述步骤S120的处理，能够抑制燃料电池堆10的暖机速度，因此能够抑制燃料电池堆10的阳极内的氧化反应的发生，从而抑制阳极内陷入氧化环境的情况。另外，燃料电池堆10的升温得到抑制，由此能够从耐热性的观点出发来更可靠地保护燃料电池堆10的结构部件

另一方面，蒸发器32的暖机速度上升，因此能够使蒸发器温度Tv更快速地接近蒸发器暖机目标温度Tv_t。因而，能够更可靠地使蒸发器温度Tv在堆温度Ts达到可能引起上述的阳极催化剂的氧化劣化的温度之前成为能够通过蒸发器32进行原燃料的汽化的温度。

另一方面，在上述步骤S110中判断为堆暖机程度Wst_e不大于蒸发器暖机程度Wv_e的情况下，即，当判断为蒸发器暖机程度Wv_e大于堆暖机程度Wst_e时，控制器80执行步骤S130的处理。

在此，蒸发器暖机程度Wv_e大于堆暖机程度Wst_e的情况是指相对于蒸发器32的暖机的进展而言燃料电池堆10的暖机的进展状况慢的情况。

该情况是蒸发器温度Tv易于在堆温度Ts达到可能发生阳极催化剂的氧化劣化的温度之前达到蒸发器32的工作温度(能够进行原燃料的汽化的温度)的状况。因而，从迅速地完成暖机运转的观点出发，控制第二喷射器37来使燃料喷射量Fcomb增加。

因而，在步骤S130中，控制器80从迅速地完成暖机运转的观点出发，控制第二喷射器37来使燃料喷射量Fcomb增加。由此，促进燃料电池堆10和蒸发器32这两方的升温(暖机)。

根据以上说明的本实施方式的燃料电池系统S，起到以下的作用效果。

本实施方式的燃料电池系统S具备：作为燃料电池的燃料电池堆10，其接受燃料和空气的供给来进行发电；蒸发器32，其使向燃料电池堆10供给的燃料汽化；排气加热装置(排气燃烧器)12，其对从燃料电池堆10排出的排气(阴极排气和阳极排气)进行加热来生成加热气体(燃烧气体)；燃料电池加热装置(14、15、15a)，其利用燃烧气体来加热向燃料电池堆10供给的空气；蒸发器加热装置(14、15a、40)，其利用燃烧气体来加热蒸发器32；作为燃料电池温度获取部的堆空气极入口温度传感器102，其获取燃料电池堆10的温度；以及作为蒸发器温度获取部的蒸发器温度传感器101，其获取蒸发器32的温度。

而且，燃料电池系统S具有控制器80(图2的“旁路阀开度控制部B100”和“喷射器控制部B110”)，该控制器80在执行燃料电池堆10的暖机和蒸发器32的暖机的暖机运转中，基于作为蒸发器32的温度的蒸发器温度Tv和作为燃料电池堆10的温度的堆温度Ts，来控制蒸发器加热装置(14、15a、40)和燃料电池加热装置(14、15、15a)，从而调节排气的加热量(燃料喷射量Fcomb)和加热气体对空气的加热量(通过热交换器空气流量qex)。

由此，能够根据基于堆温度Ts和蒸发器温度Tv的、燃料电池堆10和蒸发器32各自的暖机的进展状况，来适当地控制各暖机的进展平衡。因而，能够抑制因燃料电池堆10的暖机和蒸发器32的暖机的进展程度的平衡崩溃而引起的不良状况、例如燃料电池堆10和蒸发器32的耐热性受损和阳极内的氧化劣化反应的发生等不良状况。

特别是，在本实施方式中，燃料电池加热装置(14、15、15a)包括：空气热交换器14，其设置于作为向燃料电池堆10供给空气的空气供给通路的主空气供给通路24，使主空气供给通路24内的空气与上述加热气体进行热交换；旁路通路15，其以绕过空气热交换器14的方式设置于主空气供给通路24；以及旁路阀15a，其设置于旁路通路15。另外，蒸发器加热装置(14、15a、40)包括：旁路阀15a；以及作为燃料电池加热后气体供给系统的蒸发器气体供给通路40a，其向蒸发器32供给燃料电池加热后气体，该燃料电池加热后气体是被使用于空气热交换器14中的热交换之后的加热气体。

而且，控制器80控制作为旁路阀15a的开度的旁路阀开度Oby来调节作为向空气热交换器14供给的空气流量的通过热交换器空气流量qex(图2的旁路阀开度控制部B100)。

根据该结构，能够操作旁路阀15a来调节旁路阀开度Oby，由此调节通过热交换器空气流量qex。由此，通过调节在空气热交换器14中与加热气体进行热交换的空气流量，能够控制向燃料电池堆10供给的空气的热量即对燃料电池堆10的加热量、以及热交换后的燃料电池加热后气体的热量即对蒸发器32的加热量。

即，在暖机运转中，能够通过旁路阀15a的操作来适当地控制对燃料电池堆10的加热量以及对蒸发器32的加热量这两方。因而，能够通过作为一个执行元件的旁路阀15a的操作来执行堆暖机程度Wst_e与蒸发器暖机程度Wv_e的平衡。

例如，当使旁路阀开度Oby变大来使旁路空气流量qby增加时，通过热交换器空气流量qex会减少。因而，在空气热交换器14中与加热气体进行热交换的空气相对减少。由此，在热交换后向燃料电池堆10供给的空气的热量会减少。即，利用该空气进行的燃料电池堆10的升温的速度下降，能够抑制该燃料电池堆10的暖机速度。

另一方面，在该通过热交换器空气流量qex减少的情况下，加热气体由于在空气热交换器14中与空气之间的热交换而被夺走的热量会减少，因此热交换后的燃料电池加热后气体的热量增加。因而，燃料电池加热后气体对蒸发器32的加热量会增加，因此蒸发器32的暖机速度提高。

即，通过使旁路阀开度Oby变大，能够使燃料电池堆10的暖机速度下降、并使蒸发器32的暖机速度提高。

并且，反之在使旁路阀开度Oby变小来使旁路空气流量qby减少的情况下，通过热交换器空气流量qex增加，因此能够使蒸发器32的暖机速度下降，并使燃料电池堆10的暖机速度提高。

特别是，在本实施方式的燃料电池系统S中，旁路阀15a构成为形成即使该旁路阀15a处于完全打开状态(即使旁路阀开度Oby最大)也使蒸发器温度Tv不超过规定的上限温度的旁路空气流量qby。

由此，在空气热交换器14中的热交换后向蒸发器32供给的堆加热后燃烧气体的热量会被限制。作为结果，能够将该堆加热后燃烧气体对蒸发器32进行加热之后排出到外部时的温度限制为一定温度以下。因而，能够更可靠地使搭载有燃料电池系统S的车辆的排气温度下降。

此外，如上所述，为了避免蒸发器温度Tv超过规定的上限温度，对旁路阀15a的结构进行调节(设计)，但是也可以取而代之地或者除此以外地对旁路通路15的配管直径、长度等结构进行调节(设计)。

例如，也可以将旁路通路15构成为形成即使旁路阀15a处于完全打开状态也使蒸发器温度Tv不超过上述上限温度的旁路空气流量qby的直径。并且，也可以是，为了避免蒸发器温度Tv超过上述上限温度，对旁路阀15a的结构和旁路通路15的结构这两方适当地进行调节。

另外，在本实施方式的燃料电池系统S中，排气加热装置(12、37)具有：排气燃烧器12，其使排气燃烧来生成作为加热气体的燃烧气体；以及燃料供给量调节部(37)，其调节作为向排气燃烧器12供给的燃料的量的燃料喷射量Fcomb。而且，控制器80控制燃料供给量调节部(37)来调节燃料喷射量Fcomb。

由此，排气加热装置(12、37)能够通过现有的排气燃烧器12来实现对燃料电池堆10的排气进行加热的功能。即，能够不招致燃料电池系统S的结构的繁杂化地实现生成作为在燃料电池堆10的加热和蒸发器32的加热中使用的加热气体的燃烧气体的功能。

并且，本实施方式的燃料电池系统S还具有：原燃料罐28，其贮存作为原燃料的液体燃料；燃烧器燃料供给通路36，其从原燃料罐28向排气燃烧器12供给燃料；作为燃烧气体供给通路的燃烧气体通路40，其将在排气燃烧器12中生成的燃烧气体供给到空气热交换器14；以及作为蒸发器气体供给通路的蒸发器气体供给通路40a，其向蒸发器加热装置(14、15a、40)供给燃料电池加热后燃烧气体，该燃料电池加热后燃烧气体是在燃料电池加热装置(14、15、15a)中被使用于燃料电池堆10的加热之后的燃烧气体。另外，排气加热装置(12、37)具有第二喷射器37。而且，控制器80控制第二喷射器37来调节燃料喷射量Fcomb(喷射器控制部B110)。

由此，提供了用于执行本实施方式所涉及的燃料电池系统S中的暖机运转的具体的系统结构。特别是，根据该系统结构，能够通过调节燃料喷射量Fcomb来调节在排气燃烧器12中生成的燃烧气体的热量，因此能够适当地控制利用该燃烧气体得到的燃料电池堆10的暖机速度和蒸发器32的暖机速度这两方。

并且，在本实施方式的暖机运转中，在基于堆温度Ts的堆暖机程度Wst_e大于基于蒸发器温度Tv的蒸发器暖机程度Wv_e的情况下，控制器80使与燃烧气体进行热交换的空气的量(空气的加热量)减少。更具体地说，在堆暖机程度Wst_e大于蒸发器暖机程度Wv_e的情况下，使旁路阀开度Oby增加来使通过热交换器空气流量qex减少(图3的步骤S110和步骤S120)。

由此，在燃料电池堆10的暖机的进展相对于蒸发器32的暖机的进展而言快的情况下，能够使对燃料电池堆10的加热量减少来抑制其暖机速度。因而，例如，在燃料电池堆10的暖机相对于蒸发器32的暖机而言进展快、从而堆温度Ts可能变为担心会在阳极内发生不期望的氧化反应的温度的状况下，能够使燃料电池堆10的暖机的进展变慢。即，能够抑制燃料电池堆10的加热(升温)，直到蒸发器32的暖机进展到某种程度而能够进行燃料的汽化从而能够向燃料电池堆10供给燃料气体为止。作为结果，能够在暖机运转中抑制阳极内的不期望的氧化反应的发生。另外，像这样燃料电池堆10的加热得到抑制，由此从耐热性的观点出发，也能够更适当地保护燃料电池堆10的结构部件。

另外，在本实施方式中，在蒸发器暖机程度Wv_e大于堆暖机程度Wst_e的情况下，控制器80使上述排气的加热量增加(图3的步骤S130)。

蒸发器暖机程度Wv_e大于堆暖机程度Wst_e的情况是蒸发器温度Tv易于在堆温度Ts达到可能发生阳极催化剂的氧化劣化的温度之前达到蒸发器32的工作温度(能够进行原燃料的汽化的温度)的状况。因而，在该情况下，能够控制第二喷射器37来使燃料喷射量Fcomb增加，由此使暖机运转迅速地完成。

此外，在本实施方式中，优选的是，堆暖机程度Wst_e是所获取的堆温度Ts相对于燃料电池堆10的暖机目标温度即堆暖机目标温度Ts_t的比例，蒸发器暖机程度Wv_e是所获取的蒸发器温度Tv相对于蒸发器32的暖机目标温度即蒸发器暖机目标温度Tv_t的比例。

通过利用这种参数来定义堆暖机程度Wst_e和蒸发器暖机程度Wv_e，能够适当地掌握暖机运转中的燃料电池堆10的暖机的进展状况和蒸发器32的暖机的进展状况。

此外，在本实施方式中，燃料电池温度获取部构成为检测向燃料电池堆10供给的空气的温度的堆空气极入口温度传感器102。由此，能够适当地检测燃料电池堆10的温度。

另一方面，也可以取代将燃料电池堆10的空气极入口温度设为“堆温度Ts”，而是将作为燃料电池堆10的空气极出口温度的堆出口温度Ts_out或者空气极入口温度与空气极出口温度的平均值设为“堆温度Ts”。特别是，在燃料电池堆10的暖机进展到某种程度而燃料电池堆10中的空气的热损耗变低等场景下，通过除了空气极入口温度以外还考虑空气极出口温度来设为“堆温度Ts”，能够实现使用该“堆温度Ts”进行的暖机运转中的控制的精度的提高。

另外，在本实施方式中，蒸发器温度获取部构成为获取在被使用于蒸发器32的加热之后的加热气体的温度的蒸发器温度传感器101。由此，能够适当地检测蒸发器32的温度。然而，也可以例如基于设置于其它场所的温度传感器来估计蒸发器32的温度。

并且，在本实施方式中，提供了由上述的燃料电池系统S执行的暖机方法的一个方式。

具体地说，在本实施方式中，提供如下一种燃料电池系统S的暖机方法：对从接受燃料和空气的供给来进行发电的作为燃料电池的燃料电池堆10排出的排气进行加热来生成加热气体，并且，使用加热气体来进行向燃料电池堆10供给的空气的加热以及使向燃料电池堆10供给的作为燃料的原燃料汽化的蒸发器32的加热。

而且，在该暖机方法中，基于作为燃料电池堆10的温度的堆温度Ts和作为蒸发器32的温度的蒸发器温度Tv来调节排气的加热量(燃料喷射量Fcomb)和加热气体对空气的加热量(通过热交换器空气流量qex)。

由此，能够根据基于堆温度Ts和蒸发器温度Tv的、燃料电池堆10和蒸发器32各自的暖机的进展状况，来适当地控制各暖机的进展平衡。因而，能够抑制因燃料电池堆10的暖机和蒸发器32的暖机的进展程度的平衡崩溃而引起的、燃料电池堆10和蒸发器32的耐热性受损和阳极内的氧化劣化反应的发生等不良状况。

(第一变形例)

接着，说明上述实施方式的第一变形例。此外，对与上述实施方式相同的要素标注相同的标记，省略其说明。

图4是说明第一变形例中的燃料电池系统S的暖机运转的框图。

如图所示，本变形例不同于上述实施方式之处在于，控制器80的喷射器控制部B110基于堆温度Ts(堆暖机程度Wst_e)和蒸发器温度Tv(蒸发器暖机程度Wv_e)来进行第二喷射器37的控制。即，在喷射器控制部B110的控制中不参照目标旁路阀开度Oby_t。

在本变形例的情况下，也与第一实施方式同样地，旁路阀开度控制部B100基于堆暖机程度Wst_e和蒸发器暖机程度Wv_e来操作旁路阀15a。

另一方面，喷射器控制部B110以使蒸发器温度Tv(蒸发器暖机程度Wv_e)和堆温度Ts(堆暖机程度Wst_e)分别成为期望的值的方式运算目标燃料喷射量Fcomb_t，基于该目标燃料喷射量Fcomb_t来操作第二喷射器37的开度。

因而，即使是本变形例的结构，也与第一实施方式同样地，能够考虑燃料电池堆10的暖机与蒸发器32的暖机相互间的进展平衡来适当地执行暖机运转。

(第二变形例)

接着，说明上述实施方式的第二变形例。此外，对与上述实施方式相同的要素标注相同的标记，省略其说明。

图5是说明第二变形例中的燃料电池系统S的暖机运转的框图。

如图所示，在本变形例中，喷射器控制部B110以使蒸发器温度Tv(蒸发器暖机程度Wv_e)和堆温度Ts(堆暖机程度Wst_e)分别成为期望的值的方式运算目标燃料喷射量Fcomb_t，基于该目标燃料喷射量Fcomb_t来操作第二喷射器37的开度。

另一方面，旁路阀开度控制部B100参照由喷射器控制部B110以使蒸发器温度Tv(蒸发器暖机程度Wv_e)和堆温度Ts(堆暖机程度Wst_e)分别成为期望的值的方式运算出的目标燃料喷射量Fcomb_t，运算出避免堆暖机程度Wst_e大幅偏离于蒸发器暖机程度Wv_e的目标旁路空气流量qby_t，基于该目标旁路空气流量qby_t来操作旁路阀15a。

因而，即使是本变形例的结构，也与第一实施方式同样地，能够考虑燃料电池堆10的暖机与蒸发器32的暖机相互间的进展平衡来适当地执行暖机运转。

此外，上述实施方式、第一变形例以及第二变形例不过是本发明的方式的例子，能够在本发明的范围内进行各种变更。

例如，图1所示的燃料电池系统S的各结构是一个例子，其宗旨并不在于将本发明的结构限定于此。具体地说，上述排气加热装置的结构(排气燃烧器12、燃烧器燃料供给通路36以及第二喷射器37)能够由能够调节输出的加热器、能够调节燃料的供给量的其它燃烧器等能够调节所生成的热量的任意的装置来适当代替。

另外，上述燃料电池加热装置的结构(空气热交换器14、旁路通路15以及旁路阀15a)能够由利用来自排气加热装置的加热气体来加热向燃料电池堆10供给的空气、并能够调节该加热量的任意的装置来适当代替。例如，也可以是，通过适当变更图1的空气泵38的输出来调节向空气热交换器14供给的空气流量(燃料电池堆10的加热量)，以代替上述的设置旁路通路15和旁路阀15a的结构。并且，也可以是，设置向空气热交换器14供给空气的另外的泵等空气供给装置，控制该空气供给装置的输出来调节向空气热交换器14供给的空气流量。

同样地，蒸发器加热装置(14、15a、40)的结构也是，除了上述实施方式和各变形例中说明的结构以外，也可以由用于调节加热气体从排气加热装置向蒸发器32的供给流量(加热量)的其它流路以及设置于该流路的阀构成。

另外，关于表示“堆暖机程度Wst_e”和“蒸发器暖机程度Wv_e”的参数，也未必限定于上述的实施方式和各变形例的参数，能够采用能够表示燃料电池堆10的暖机的进展程度和蒸发器32的暖机的进展程度的其它任意的参数。

(第二实施方式)

下面，说明第二实施方式。此外，对与第一实施方式或上述各变形例相同的要素标注相同的标记，省略其说明。

图6是说明本实施方式中的燃料电池系统S的暖机运转的框图。此外，本框图所示的各运算部的功能由构成控制器80的上述各硬件和软件(程序)来实现。

如图所示，本实施方式的控制器80具有堆温度偏差运算部B200、蒸发器温度偏差运算部B210以及反馈控制部B220。

堆温度偏差运算部B200从堆暖机目标温度Ts_t减去堆温度Ts来运算堆温度偏差e_s。即，e_s＝Ts_t-Ts。此外，该堆温度偏差e_s是表示堆温度Ts相对于堆暖机目标温度Ts_t的比例的参数的一个方式，因此为本实施方式中的“堆暖机程度Wst_e”。

另外，在本实施方式中，控制器80在暖机运转中使堆暖机目标温度Ts_t与燃料电池系统S的状态相应地变化。特别是，在本实施方式中，控制器80根据所获取的蒸发器温度Tv的大小、燃料电池堆10的空气极入口的温度与空气极出口的温度之差(下面也记载为“堆入口-出口温度差ΔTs”)来设定堆暖机目标温度Ts_t。

具体地说，控制器80具有第一临时堆目标温度运算部B201、第二临时堆目标温度运算部B202、第三临时堆暖机目标温度运算部B203以及最小值选择部B204，来作为上述的设定堆暖机目标温度Ts_t的结构。

作为堆入口-出口温度差ΔTs的下限值的温度差下限值ΔTs_lLim以及作为堆出口温度Ts_out的目标值的目标堆出口温度Ts_out_t被输入到第一临时堆目标温度运算部B201。

第一临时堆目标温度运算部B201通过从目标堆出口温度Ts_out_t减去温度差下限值ΔTs_lLim来求出第一临时目标堆温度Ts_pre1，将其发送到最小值选择部B204。

在此，目标堆出口温度Ts_out_t是在暖机运转的比较初始的阶段等中堆出口温度Ts_out应该达到的温度。然后，温度差下限值ΔTs_lLim是从抑制由于因急速地加热向燃料电池堆10供给的空气而堆入口-出口温度差ΔTs变大引起的耐热性的问题的观点出发来决定的。

即，根据本实施方式的燃料电池系统S的结构，是通过向燃料电池堆10的入口供给由空气热交换器14加热后的空气来进行该燃料电池堆10的暖机的结构，因此与空气极出口附近相比，空气极入口附近的温度上升的速度大。因而，例如能够设想到以下情况：在快速进行燃料电池堆10的暖机等情况下，空气极出口附近的温度上升追不上空气极入口附近的温度上升，燃料电池堆10的温度分布变大，从而对耐热性造成影响。

针对这种状况，在本实施方式中，以避免由于在到堆出口温度Ts_out达到目标堆出口温度Ts_out_t为止的期间内的燃料电池堆10的暖机而使堆入口温度过度地上升的方式设定上述温度差下限值ΔTs_lLim。即，利用从目标堆出口温度Ts_out_t减去温度差下限值ΔTs_lLim而得到的第一临时目标堆温度Ts_pre1，来对堆温度Ts的上升施加限制，从而抑制在燃料电池堆10的暖机中堆入口-出口温度差ΔTs过度地变大。

此外，关于温度差下限值ΔTs_lLim，能够适当地设定各种值，例如也能够设定为300℃左右。

接着，来自堆空气极出口温度传感器103的堆出口温度Ts_out以及作为堆入口-出口温度差ΔTs的上限值的容许温度差上限值ΔTs_uLim被输入到第二临时堆目标温度运算部B202。

第二临时堆目标温度运算部B202通过从容许温度差上限值ΔTs_uLim减去堆出口温度Ts_out来求出第二临时目标堆温度Ts_pre2，将其发送到最小值选择部B204。

在此，容许温度差上限值ΔTs_uLim是在暖机运转的中期～后期的阶段等中从抑制对燃料电池堆10的耐热性的不良影响的观点出发所能够容许的堆入口-出口温度差ΔTs的上限值。因而，从容许温度差上限值ΔTs_uLim减去堆出口温度Ts_out而得到的第二临时目标堆温度Ts_pre2是以避免堆入口-出口温度差ΔTs超过上述容许的上限值的方式、从限制堆温度Ts的观点出发决定的暂定的堆温度Ts的目标值。

接着，蒸发器温度Tv被输入到第三临时堆暖机目标温度运算部B203。第三临时堆暖机目标温度运算部B203基于蒸发器温度Tv来运算第三临时目标堆温度Ts_pre3。

图7示出了用于根据蒸发器温度Tv来运算第三临时目标堆温度Ts_pre3的表的一例。

第三临时堆暖机目标温度运算部B203基于附图所示的关系来根据蒸发器温度Tv求出第三临时目标堆温度Ts_pre3。在本实施方式中，如图所示，以蒸发器温度Tv变为规定值α1、α2的时机为边界，来设定不同的第三临时目标堆温度Ts_pre3的运算方式。

具体地说，在蒸发器温度Tv为规定值α1以下的情况下，将第三临时目标堆温度Ts_pre3设定为比较小的值，并且无论蒸发器温度Tv的大小如何，都几乎不使第三临时目标堆温度Ts_pre3的值变化。

在此，蒸发器温度Tv为规定值α1以下的情况例如是指以下状况：蒸发器32的暖机处于初始阶段，在通过该蒸发器32来进行原燃料的汽化之前需要执行一定以上的对蒸发器32的加热。

在该情况下，当燃料电池堆10的暖机以通常以上的速度取得进展时，存在以下可能性：尽管蒸发器32未达到能够充分地执行原燃料的汽化的温度，但是堆温度Ts超过上述氧化劣化点而成为担心阳极催化剂的氧化劣化的状态。因而，在这种蒸发器32的暖机处于初始状态的情况下，为了限制堆温度Ts的上升以抑制燃料电池堆10的暖机的进展，使第三临时目标堆温度Ts_pre3比较小且几乎不使其变化。

接着，在蒸发器温度Tv超过规定值α1、且为规定值α2以下的情况下，以使第三临时目标堆温度Ts_pre3随着蒸发器温度Tv增加而增加的方式运算该第三临时目标堆温度Ts_pre3。

在该情况下，蒸发器32的暖机的进展至少脱离了初始阶段，因此以将上述规定值α1以下的堆温度Ts的上升的限制解除的方式运算第三临时目标堆温度Ts_pre3。即，从使暖机运转迅速地结束的观点出发，使第三临时目标堆温度Ts_pre3随着蒸发器温度Tv增加而增加，以与蒸发器32的暖机的进展相应地使燃料电池堆10的暖机也取得进展。

接着，在蒸发器温度Tv超过规定值α2以后，将第三临时目标堆温度Ts_pre3设定为固定值。在此，在蒸发器温度Tv达到规定值α2的状态下，堆温度Ts达到最终的堆暖机目标温度Ts_t。因而，不需要对堆温度Ts的目标值施加限制，因此将第三临时目标堆温度Ts_pre3设定为与该最终的堆暖机目标温度Ts_t相同的值。

返回到图6，最小值选择部B204将从第一临时堆目标温度运算部B201接收到的第一临时目标堆温度Ts_pre1、从第二临时堆目标温度运算部B202接收到的第二临时目标堆温度Ts_pre2以及从第三临时堆暖机目标温度运算部B203接收到的第三临时目标堆温度Ts_pre3中的最小的值运算为堆暖机目标温度Ts_t，输出到堆温度偏差运算部B200。

由此，能够求出利用考虑到暖机运转的比较初始的阶段中的燃料电池堆10的耐热性的温度差下限值ΔTs_lLim以及考虑到暖机运转的中期～后期的阶段中的燃料电池堆10的耐热性的容许温度差上限值ΔTs_uLim来对从与蒸发器32之间取得暖机进展的平衡的观点出发决定的第三临时目标堆温度Ts_pre3进行适当限制所得到的堆暖机目标温度Ts_t。即，堆暖机目标温度Ts_t为考虑到暖机运转中的燃料电池堆10的耐热性以及与蒸发器暖机程度Wv_e之间的平衡的值。

接着，来自蒸发器温度传感器101的蒸发器温度Tv和蒸发器暖机目标温度Tv_t被输入到蒸发器温度偏差运算部B210。

蒸发器温度偏差运算部B210从蒸发器暖机目标温度Tv_t减去蒸发器温度Tv来运算蒸发器温度偏差e_v。即，e_v＝Tv_t-Tv。此外，本实施方式的蒸发器温度偏差e_v是表示所获取的蒸发器温度Tv相对于蒸发器暖机目标温度Tv_t的比例的参数的一个方式，因此相当于本实施方式中的“蒸发器暖机程度Wv_e”。

然后，反馈控制部B220从堆温度偏差运算部B200接收堆温度偏差e_s，从蒸发器温度偏差运算部B210接收蒸发器温度偏差e_v。反馈控制部B220基于堆温度偏差e_s和蒸发器温度偏差e_v来控制旁路阀15a和第二喷射器37。

图8是说明反馈控制部B220的控制的详情的框图。

如图所示，反馈控制部B220具有第一临时目标燃料喷射量运算部B221、基本控制参数运算部B222、最大值选择部B224以及最小值选择部B225。

第一临时目标燃料喷射量运算部B221接收由上述的蒸发器温度偏差运算部B210运算出的蒸发器温度偏差e_v。第一临时目标燃料喷射量运算部B221基于蒸发器温度偏差e_v，从重整器16的暖机的观点出发来运算作为燃料喷射量Fcomb(相当于第二喷射器37的开度)的预备的目标值的第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t。

具体地说，第一临时目标燃料喷射量运算部B221遵循至少包括积分动作的反馈控制逻辑，以蒸发器温度偏差e_v越接近零则向燃料喷射量Fcomb越小的方向进行控制的方式运算第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t。然后，第一临时目标燃料喷射量运算部B221将运算出的第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t输出到最大值选择部B224。

另一方面，基本控制参数运算部B222具有旁路阀开度运算部B2221、第二临时目标燃料喷射量运算部B2222以及第三临时目标燃料喷射量运算部B2223。

旁路阀开度运算部B2221接收由上述的堆温度偏差运算部B200运算出的堆温度偏差e_s。旁路阀开度运算部B2221基于堆温度偏差e_s来运算旁路阀15a的目标旁路阀开度Oby_t。

具体地说，旁路阀开度运算部B2221基于附图所示的图表来根据堆温度偏差e_s运算目标旁路阀开度Oby_t。在此，在附图的图表中，在堆温度偏差e_s≥0(Ts_t-Ts≥0)的情况下，由于燃料电池堆10的暖机未达到目标，因此旁路阀开度运算部B2221使图1所示的主空气供给通路24内的空气不绕路而是全部通过空气热交换器14。即，使旁路阀15a的开度为0(完全闭合)，尽可能利用空气热交换器14加热向燃料电池堆10供给的空气来促进燃料电池堆10的暖机。

另外，在附图的图表中，在堆温度偏差e_s<0(Ts_t-Ts<0)的情况下，处于燃料电池堆10的暖机达到目标的状态。因而，在该情况下，随着堆温度偏差e_s变低，使绕过空气热交换器14的空气流量增加(使通过热交换器空气流量qex减少)，以抑制对燃料电池堆10的加热量。即，以随着堆温度偏差e_s变低而增大旁路阀15a的开度的方式运算目标旁路阀开度Oby_t。

此外，在附图的图表中，当堆温度偏差e_s变为规定值α以下的区域时，旁路阀15a的开度为完全打开。即，无法使旁路阀15a的开度进一步增加，因此在该状态下抑制燃料电池堆10的升温速度的情况下，需要适当地进行使燃料喷射量Fcomb减少的控制。关于这一点在后面叙述。

接着，第二临时目标燃料喷射量运算部B2222接收由上述的堆温度偏差运算部B200运算出的堆温度偏差e_s。第二临时目标燃料喷射量运算部B2222基于堆温度偏差e_s，从与堆暖机程度Wst_e相应地将对燃料电池堆10的加热量维持为一定以上的观点出发，运算作为燃料喷射量Fcomb的预备的目标值的第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t。

具体地说，第二临时目标燃料喷射量运算部B2222遵循至少包括积分动作的反馈控制逻辑，基于附图所示的图表，根据堆温度偏差e_s来运算第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t。在此，在附图的图表中，在燃料电池堆10的暖机未达到目标的堆温度偏差e_s≥0的情况下，第二临时目标燃料喷射量运算部B2222以随着堆温度偏差e_s变小而使燃料喷射量Fcomb减少的方式运算第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t。由此，能够与堆温度Ts的上升相应地调节在排气燃烧器12中生成的燃烧气体的热量，使得燃料电池堆10的暖机速度为一定以上。

另外，在附图的图表中，在堆温度Ts达到目标的堆温度偏差e_s<0(Ts_t-Ts<0)的情况下，使第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t为0。

并且，第二临时目标燃料喷射量运算部B2222将运算出的第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t输出到最大值选择部B224。

接着，第三临时目标燃料喷射量运算部B2223接收由上述的堆温度偏差运算部B200运算出的堆温度偏差e_s。第三临时目标燃料喷射量运算部B2223基于堆温度偏差e_s，从以适当的速度执行燃料电池堆10的暖机和蒸发器32的暖机的观点出发，运算作为燃料喷射量Fcomb的预备的目标值的第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t。

具体地说，第三临时目标燃料喷射量运算部B2223基于附图所示的图表，根据堆温度偏差e_s来运算第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t。在此，在附图的图表中，第三临时目标燃料喷射量运算部B2223以调节第二喷射器37的开度来使燃料喷射量Fcomb为期望的值的方式运算第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t，直到成为使旁路阀15a的开度变为完全打开的堆温度偏差e_s＝α为止，即直到堆温度Ts变得比堆暖机目标温度Ts_t大规定值α以上为止。

因而，作为第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t，如附图的图表那样，基本来说，设定与从以适当的速度执行燃料电池堆10的暖机和蒸发器32的暖机的观点出发决定的第二喷射器37的适当的开度对应的燃料喷射量Fcomb。

另一方面，如上述的旁路阀开度运算部B2221的控制那样，当堆温度偏差e_s变为规定值α以下时，无法使旁路阀15a的开度增加，从而无法使绕过空气热交换器14的空气流量增加。

因而，在本实施方式中，第三临时目标燃料喷射量运算部B2223在堆温度偏差e_s为规定值α以下的区域，以随着堆温度偏差e_s变小而使燃料喷射量Fcomb下降的方式运算第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t。即，在无法利用旁路阀15a的开度的变更来调节燃料电池堆10的升温速度的场景下，以与堆温度Ts的上升相应地限制燃料喷射量Fcomb的方式运算第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t。

并且，第三临时目标燃料喷射量运算部B2223将运算出的第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t输出到最小值选择部B225。

接着，最大值选择部B224从第一临时目标燃料喷射量运算部B221接收第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t，并且从第二临时目标燃料喷射量运算部B2222接收第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t。

最大值选择部B224将第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t和第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t中的较大一方、即Max(pre1，pre2)输出到最小值选择部B225。

即，最大值选择部B224留下从使蒸发器32的暖机速度为一定以上的观点出发决定的第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t以及从将燃料电池堆10的暖机速度维持为一定以上的观点出发决定的第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t中的较大一方的值。因而，在该Max(pre1，pre2)被设定为目标燃料喷射量Fcomb_t的情况下，能够将燃料电池堆10和蒸发器32这两方的暖机速度维持为一定以上。

接着，最小值选择部B225从最大值选择部B224接收Max(pre1，pre2)，从第三临时目标燃料喷射量运算部B2223接收第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t。

最小值选择部B225将Max(pre1，pre2)和第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t中的较小一方选择为最终的目标燃料喷射量Fcomb_t。

即，最小值选择部B225使将燃料电池堆10和蒸发器32这两方的暖机速度维持为一定以上的观点的Max(pre1，pre2)、以及从旁路阀15a的开度完全打开时(堆温度偏差e_s＝α)以后的燃料电池堆10的升温速度的调节的观点出发决定的第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t中的较小一方的值成为最终的目标燃料喷射量Fcomb_t。

因而，在旁路阀15a变为完全打开之前，从维持燃料电池堆10和蒸发器32这两方的暖机速度的观点出发来控制燃料喷射量Fcomb。另一方面，在堆温度Ts超过堆暖机目标温度Ts_t且旁路阀15a变为完全打开以后(堆温度偏差e_s≤α的区域)，限制燃料喷射量Fcomb以抑制堆温度Ts的上升。

说明以上说明的本实施方式的控制器80的控制逻辑的一个作用。

图9示出了按照图6～图8中说明的控制逻辑的本实施方式的暖机运转的经时变化的一个方式。特别是，图9的(a)示出了暖机运转中的堆温度Ts和蒸发器温度Tv的经时变化，图9的(b)示出了暖机运转中的经时变化。

如图所示，在堆温度Ts达到堆暖机目标温度Ts_t的时刻t1之前，控制器80遵循图8的第一临时目标燃料喷射量运算部B221、第二临时目标燃料喷射量运算部B2222、第三临时目标燃料喷射量运算部B2223以及最小值选择部B225等的控制逻辑，适当地控制燃料喷射量Fcomb，从而执行燃料电池堆10的暖机和蒸发器32的暖机。

然后，当在时刻t1堆温度Ts达到堆暖机目标温度Ts_t时，控制器80遵循旁路阀开度运算部B2221等的控制逻辑，操作旁路阀15a，使旁路阀开度Oby增加。

即，时刻t1是虽然堆温度Ts达到堆暖机目标温度Ts_t、但蒸发器32的暖机尚未完成的状态。在该情况下，从耐热保护等观点出发抑制对燃料电池堆10的加热量，另一方面，需要继续进行蒸发器32的暖机。对此，在本实施方式中，通过使旁路阀开度Oby增加，能够如图所示那样在抑制对燃料电池堆10的加热量(升温)的同时促进对蒸发器32的加热量(升温)。

此外，虽然在图中省略，但是在时刻t2以后，尽可能地使旁路阀开度Oby增加，来在抑制堆温度Ts的上升的同时促进蒸发器温度Tv的上升，但是，在尽管旁路阀开度Oby已达到最大开度、但是堆温度偏差e_s为一定以上(旁路阀开度运算部B2221中的α以上)的情况下，遵循第三临时目标燃料喷射量运算部B2223的控制逻辑，限制燃料喷射量Fcomb。即，在变得无法通过对旁路阀15a的操作来限制燃料电池堆10的加热量时，使在排气燃烧器12中生成的燃烧气体的热量本身下降，来抑制燃料电池堆10的过度的升温。

并且，在本实施方式中，如上所述，第一临时目标燃料喷射量运算部B221和第二临时目标燃料喷射量运算部B2222遵循包括积分动作的反馈控制逻辑，运算出第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t和第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t。

另一方面，如图8所示，关于第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t和第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t，在最大值选择部B224中选择它们中的某一方，因此未被选择的另一方的值不再被使用于燃料喷射量Fcomb的控制。在该情况下，在运算未被选择的另一方的值的反馈控制逻辑中，设想到以下情况：偏差不接近零的状态持续。其结果，会反复进行该反馈控制逻辑中的积分动作，积分动作的项变大。作为结果，有可能将未被选择的另一方的值运算为大到超过设想的值。

然后，当在该状态下堆温度Ts、蒸发器温度Tv等暖机运转状态发生变化、从而在最大值选择部B224中变为选择上述未被选择的另一方的值的情况下，会基于该大到超过设想的值来操作第二喷射器37，因此引起过冲、振荡。

对此，在本实施方式中，在运算在最大值选择部B224中未被选择的另一方的值的运算部中，使积分动作停止。具体地说，在第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t大于第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t的情况下，停止第二临时目标燃料喷射量运算部B2222的积分动作。另一方面，在第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t大于第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t的情况下，停止第一临时目标燃料喷射量运算部B221的积分动作。由此，能够抑制因反复进行上述积分动作导致的过冲、振荡等所引起的控制精度的下降。

根据以上说明的本实施方式的燃料电池系统S，除了第一实施方式中说明的作用效果以外还起到以下的作用效果。

在本实施方式的燃料电池系统S中，在燃料电池堆10的暖机比蒸发器32的暖机先完成的情况下，控制器80执行加热气体对空气的加热量的减少。具体地说，在本实施方式中使旁路阀开度Oby增加(参照图9的时刻t1以后)。

由此，在燃料电池堆10的暖机已完成而蒸发器32的暖机未完成的状况下，能够在抑制堆温度Ts的上升的同时继续进行蒸发器温度Tv的暖机。因而，能够抑制尽管燃料电池堆10的暖机已完成但是伴随蒸发器32的暖机来继续加热燃料电池堆10的情况对耐热性的影响。

特别是，本实施方式的燃料电池系统S如通过图1等说明的那样使旁路阀开度Oby增加，由此对燃料电池堆10的加热量减少，并且蒸发器32的加热量增加。

因而，根据本实施方式的结构，仅操作作为一个执行元件的旁路阀15a，就可以在抑制暖机运转中的燃料电池堆10的过度的升温来使该燃料电池堆10的耐热保护更可靠的同时，促进暖机尚未完成的蒸发器32的暖机从而也有助于更快速地完成暖机运转。

并且，在本实施方式的燃料电池系统S中，当与作为加热气体的燃烧气体进行热交换的空气的量达到规定的下限值时，控制器80限制加热气体的热量的增加。即，当旁路阀15a的开度变为完全打开的堆温度偏差e_s为规定值α以下时，限制燃料喷射量Fcomb(参照图7的第三临时目标燃料喷射量运算部B2223)。

据此，在打开旁路阀15a的控制无法进一步抑制燃料电池堆10的升温速度的场景下，能够通过限制燃料喷射量Fcomb来抑制燃料电池堆10的升温速度。

因而，例如，能够在尽管旁路阀15a完全打开但是蒸发器暖机程度Wv_e相对于堆暖机程度Wst_e而言低、因此蒸发器32的燃料汽化准备未完成从而无法充分地进行向燃料电池堆10的燃料气体的供给的状况下，抑制燃料电池堆10的暖机速度。即，在这种状况下，能够抑制燃料电池堆10的升温来抑制上述的阳极内的氧化劣化反应。

作为更进一步详细的本实施方式的燃料电池系统S的结构，控制器80将从蒸发器暖机目标温度Tv_t减去蒸发器温度Tv而得到的蒸发器温度偏差e_v(图6的蒸发器温度偏差运算部B210)设定为所获取的蒸发器的温度(蒸发器温度Tv)相对于蒸发器32的暖机目标温度(蒸发器暖机目标温度Tv_t)的比例，将从堆暖机目标温度Ts_t减去堆温度Ts而得到的作为燃料电池温度偏差的堆温度偏差e_s(堆温度偏差运算部B200)设定为所获取的燃料电池的温度(堆温度Ts)相对于燃料电池的暖机目标温度(堆暖机目标温度Ts_t)的比例。

然后，控制器80基于蒸发器温度偏差e_v来运算与蒸发器32所要求的排气的加热量即蒸发器要求排气加热量相当的第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t(图8的第一临时目标燃料喷射量运算部B221)，基于堆温度偏差e_s来运算与燃料电池堆10所要求的所述排气的加热量即燃料电池要求排气加热量相当的第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t(第二临时目标燃料喷射量运算部B2222)。

并且，控制器80基于第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t和第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t来设定与排气的加热量的目标值即排气加热量目标值相当的目标燃料喷射量Fcomb_t(最大值选择部B224和最小值选择部B225)，基于目标燃料喷射量Fcomb_t来控制第二喷射器37。

由此，提供了能够在暖机运转中基于蒸发器温度Tv和堆温度Ts来适当地调节蒸发器暖机程度Wv_e与堆暖机程度Wst_e的平衡的燃料电池系统S的具体的一个方式。

特别是，在本实施方式中，控制器80选择第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t和第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t中的较大一方，来设定目标燃料喷射量Fcomb_t(图8的最大值选择部B224)。

由此，能够将从蒸发器暖机程度Wv_e的观点出发决定的第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t以及从堆暖机程度Wst_e的观点出发决定的第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t中的较大一方作为目标燃料喷射量Fcomb_t的候选。因而，基于该目标燃料喷射量Fcomb_t来控制第二喷射器37，由此能够将燃料电池堆10和蒸发器32这两方的暖机速度维持为一定以上。

并且，在本实施方式中，控制器80通过包括积分动作的反馈控制来执行第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t的运算和第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t的运算。然后，在正在通过包括积分动作的反馈控制来执行在目标燃料喷射量Fcomb_t的设定中未被选择的一方的值的运算的情况下，使该积分动作停止。

由此，能够抑制在最大值选择部B224中未被选择的值的运算中因反复进行积分动作而导致的过冲、振荡等所引起的控制精度的下降。

作为更进一步详细的本实施方式的燃料电池系统S的结构，控制器80基于作为燃料电池温度偏差的堆温度偏差e_s来运算与燃料电池堆10所要求的加热气体对空气的加热量的目标值即空气加热量目标值相当的目标旁路阀开度Oby_t，基于目标旁路阀开度Oby_t来控制旁路阀15a(参照图8的旁路阀开度运算部B2221)。

由此，能够通过操作旁路阀15a这样的简易的控制来适当地进行暖机运转中的堆温度Ts的调节。特别是，如已经说明过的那样，本实施方式的燃料电池系统S为以下结构：通过调节旁路阀开度Oby，不仅能够调节燃料电池堆10的加热量而且还能够调节蒸发器32的加热量。因而，例如，在堆温度偏差e_s小的情况下，能够通过使目标旁路阀开度Oby_t大，来适当地执行在抑制燃料电池堆10的加热量从而抑制该燃料电池堆10的暖机的同时使蒸发器32的加热量增加来促进蒸发器32的暖机等的暖机速度的平衡调节。

此外，在本实施方式中构成为：第一临时目标燃料喷射量运算部B221和第二临时目标燃料喷射量运算部B2222这两方遵循包括积分动作的反馈控制逻辑，分别运算出第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t和第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t。然而，也可以基于不包括积分动作的反馈控制逻辑来执行第一临时目标燃料喷射量运算部B221和第二临时目标燃料喷射量运算部B2222中的运算。

另外，也可以是，第一临时目标燃料喷射量运算部B221和第二临时目标燃料喷射量运算部B2222中的某一方执行包括积分动作的反馈控制，另一方执行不包括积分动作的反馈控制。在该情况下能够构成为：在运算在最大值选择部B224中未被选择的值的运算部是执行包括积分动作的反馈控制的运算部的情况下，停止该运算部的积分动作。

(第三实施方式)

下面，说明第三实施方式。此外，对与第二实施方式相同的要素标注相同的标记，省略其说明。

在本实施方式中，图8所示的旁路阀开度运算部B2221中的目标旁路阀开度Oby_t的运算方式相对于第二实施方式中的目标旁路阀开度Oby_t的运算方式而言发生变更。

具体地说，在图8所示的图表中的堆温度偏差e_s为0以上的区域、即堆温度Ts未达到堆暖机目标温度Ts_t的状态下，旁路阀开度运算部B2221预测燃料电池堆10的暖机完成时机和蒸发器32的暖机完成时机。然后，将蒸发器32的暖机完成时机与燃料电池堆10的暖机完成时机之间的时间差调节为期望的范围内。

特别是，在本实施方式中，在推测为蒸发器32的暖机完成时机比燃料电池堆10的暖机完成时机晚的情况下，通过调节旁路阀开度Oby来调节对它们的加热量的平衡，将蒸发器32的暖机完成时机与燃料电池堆10的暖机完成时机调节为大致同时。

图10是示出本实施方式所涉及的暖机运转中的堆暖机程度Wst_e和蒸发器暖机程度Wv_e的经时变化的一例的时序图。特别是图10的(a)示出了堆暖机程度Wst_e和蒸发器暖机程度Wv_e的经时变化，图10的(b)示出了旁路阀开度Oby的经时变化。

在此，附图所示的(Ts/Ts_t)是当前的堆温度Ts相对于堆暖机目标温度Ts_t的比例，如第一实施方式中说明的那样，是燃料电池堆10的暖机的进展度的指标。即，相当于堆暖机程度Wst_e。因而，以后也将其称为“堆暖机进展度(Ts/Ts_t)”。同样地，(Tv/Tv_t)是当前的蒸发器温度Tv相对于蒸发器暖机目标温度Tv_t的比例，相当于蒸发器暖机程度Wv_e。因而，以后也将其称为“蒸发器暖机进展度(Tv/Tv_t)”。

在本实施方式中，旁路阀开度运算部B2221以规定的运算周期来运算该堆暖机进展度(Ts/Ts_t)和该蒸发器暖机进展度(Ts/Ts_t)，并记录到未图示的存储器等。

并且，旁路阀开度运算部B2221在燃料电池堆10的暖机和蒸发器32的暖机均未完成的某个时刻tx，运算燃料电池堆10的暖机完成的预测时间即堆暖机完成预测时间ts_ex以及蒸发器32的暖机完成的预测时间即蒸发器暖机完成预测时间tv_ex。

具体地说，旁路阀开度运算部B2221读出时刻tx以前的规定时间的期间内的堆暖机进展度(Ts/Ts_t)，运算该规定时间的期间内的堆暖机进展度(Ts/Ts_t)的变化量(斜率)。

然后，旁路阀开度运算部B2221假定燃料电池堆10的暖机以保持运算出的堆暖机进展度(Ts/Ts_t)的变化量的方式取得进展，来设定作为时刻tx以后的堆暖机进展度(Ts/Ts_t)的预测值的预测堆暖机进展度(Ts/Ts_t)ex(参照图10的一点划线)。并且，旁路阀开度运算部B2221运算该预测堆暖机进展度(Ts/Ts_t)ex变为1的时刻、即被预测为堆温度Ts达到堆暖机目标温度Ts_t的时刻，来作为堆暖机完成预测时间ts_ex。

同样地，旁路阀开度运算部B2221假定蒸发器32的暖机以保持运算出的蒸发器暖机进展度(Tv/Tv_t)的变化量的方式取得进展，来设定作为时刻tx以后的蒸发器暖机进展度(Tv/Tv_t)的预测值的预测蒸发器暖机进展度(Tv/Tv_t)ex(参照图10的双点划线)。然后，旁路阀开度运算部B2221运算该预测蒸发器暖机进展度(Tv/Tv_t)ex变为1的时刻、即被预测为蒸发器温度Tv达到蒸发器暖机目标温度Tv_t的时刻，来作为蒸发器暖机完成预测时间tv_ex。

然后，如图10的(a)所示，在本实施方式中，在时刻tx的阶段，蒸发器暖机完成预测时间tv_ex超过堆暖机完成预测时间ts_ex。因而，旁路阀开度运算部B2221使旁路阀开度Oby增加到规定值，以使燃料电池堆10的暖机完成时机与蒸发器32的暖机完成时机一致(参照图10的(b))。

由此，如已经说明的那样，燃料电池堆10的升温速度得到抑制，另一方面，蒸发器32的升温速度增加。因而，如图10的(a)的时刻tx以后的实线所示，堆暖机进展度(Ts/Ts_t)的变化量(斜率)变小，另一方面，蒸发器暖机进展度(Tv/Tv_t)的变化量(斜率)变大。作为结果，实际的堆暖机完成时间ts与蒸发器暖机完成时间tv会变得大致一致。即，燃料电池堆10的暖机完成时机与蒸发器32的暖机完成时机大致为同时。

根据以上说明的本实施方式的燃料电池系统S，除了第一实施方式和第二实施方式中说明的作用效果以外还起到以下的作用效果。

在本实施方式的燃料电池系统S中，作为旁路阀开度运算部B2221来发挥功能的控制器80在蒸发器32的暖机完成的预测时间即蒸发器暖机完成预测时间tv_ex超过燃料电池堆10的暖机完成的预测时间即作为燃料电池暖机完成预测时间的堆暖机完成预测时间ts_ex时，判断为蒸发器32的暖机比燃料电池堆10的暖机先完成，执行使燃烧气体对堆供给空气的加热量减少的处理，即，使旁路阀开度Oby增加到规定值的处理(参照图10的(b))。

由此，在燃料电池堆10和蒸发器32这两方的暖机未完成的状态下，能够事先判断出蒸发器32的暖机完成时机相对于燃料电池堆10的暖机完成时机而言晚，能够在该情况下抑制对燃料电池堆10的加热量来使燃料电池堆10的暖机完成时机变晚。因而，能够使燃料电池堆10的暖机完成时机更接近蒸发器32的暖机完成时机。

特别是，在本实施方式中，通过采取如图1那样的燃料电池系统S的结构，执行使旁路阀开度Oby增加到规定值的处理来作为使燃烧气体对堆供给空气的加热量减少的处理。

而且，如已经说明的那样，使旁路阀开度Oby增加到规定值的处理不仅能够抑制燃料电池堆10的加热量，还能够使蒸发器32的加热量增加。因而，通过像这样使旁路阀开度Oby增加，能够使燃料电池堆10的暖机完成时机变晚，并使蒸发器32的暖机完成时机变早，因此能够使燃料电池堆10的暖机完成时机与蒸发器32的暖机完成时机更好地一致。

此外，在本实施方式中，说明了使燃料电池堆10的暖机完成时机与蒸发器32的暖机完成时机大致同时的例子，但是例如在考虑与其它控制参数之间的关系来看使这些暖机完成时机大致同时未必适当的情况下，也可以是，以至少使燃料电池堆10的暖机完成时机接近蒸发器32的暖机完成时机、优选使燃料电池堆10的暖机完成时机比蒸发器32的暖机完成时机早的方式调节旁路阀开度Oby。

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，其宗旨并不在于将本发明的保护范围限定为上述实施方式的具体结构。能够针对上述实施方式在权利要求书所记载的事项的范围内进行各种变更和修改。

例如，在上述各实施方式和变形例中，在进行燃料电池堆10的暖机和蒸发器32的暖机的暖机运转中，基于蒸发器温度Tv和堆温度Ts来调节蒸发器暖机程度Wv_e与堆暖机程度Wst_e的平衡。

然而，也可以是，在除了燃料电池堆10的暖机和蒸发器32的暖机以外还进行重整器16的暖机的暖机运转中，基于堆温度Ts、蒸发器温度Tv以及重整器16的温度(下面记载为“重整器温度Tr”。)来控制它们相互间的暖机的平衡。

例如，也可以是，采用基于图11所示的框图的控制逻辑，来代替基于第二实施方式和第三实施方式所涉及的图8的框图的控制逻辑。具体地说，在图11中，除了图8的框图的结构以外，将基于作为暖机运转中的重整器16(参照图1)的温度的重整器温度Tr、在暖机运转中与重整器16的暖机程度相应地决定的重整器16所要求的燃料喷射量即重整器要求燃料喷射量Fcomb_r输入到最大值选择部B224。

由此，最大值选择部B224将从上述的蒸发器32的暖机的观点出发决定的第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t、从燃料电池堆10的暖机的观点出发决定的第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t以及重整器要求燃料喷射量Fcomb_r中的最大的值使用于通过最小值选择部B225以后的处理进行的燃料喷射量Fcomb的调节。即，能够基于燃料电池堆10的暖机程度、重整器16的暖机程度以及蒸发器32的暖机程度来调节燃料喷射量Fcomb。

并且，例如，也可以基于如图12所示的控制逻辑，基于重整器温度偏差e_r(＝重整器暖机目标温度Tr_t-重整器温度Tr)来运算重整器要求燃料喷射量Fcomb_r。

在图12中，第一临时重整器要求燃料喷射量运算部B221′基于重整器温度偏差e_r(以使重整器温度偏差e_r接近0的方式)来运算第一临时重整器要求燃料喷射量Fcomb_r_pre1_t。另外，第二临时重整器要求燃料喷射量运算部B2222′遵循附图所示的预先决定的对应图，基于重整器温度偏差e_r来运算第二临时重整器要求燃料喷射量Fcomb_r_pre2_t。并且，第三临时重整器要求燃料喷射量运算部B2223′遵循附图所示的预先决定的对应图，基于重整器温度偏差e_r来运算第三临时重整器要求燃料喷射量Fcomb_r_pre3_t。

在最大值选择部B224′中选择第一临时重整器要求燃料喷射量Fcomb_r_pre1_t和第二临时重整器要求燃料喷射量Fcomb_r_pre2_t中的较大一方。然后，在最小值选择部B225′中将该选择的值与第三临时重整器要求燃料喷射量Fcomb_r_pre3_t中的较小一方的值设定为重整器要求燃料喷射量Fcomb_r。这样决定的重整器要求燃料喷射量Fcomb_r被输入到图11所示的最大值选择部B224，由此能够适当地调节暖机运转中的燃料电池堆10、重整器16以及蒸发器32相互间的暖机的进展的平衡。

此外，在该情况下，在第一临时重整器要求燃料喷射量运算部B221′和第二临时重整器要求燃料喷射量运算部B2222′中的至少任一方正在进行基于包括积分动作的反馈控制的运算的情况下，与第二实施方式中说明的情况同样地，想到以下情况：由于反复进行在最大值选择部B224′中未被选择的值的运算而导致积分项变大，成为过冲、振荡等控制误差的主要原因。因而，优选的是，为了对其进行抑制，与第二实施方式同样地，停止未被选择的值的运算中的积分动作。

Claims (18)

1.一种燃料电池系统，具备：

燃料电池，其接受燃料和空气的供给来进行发电；

蒸发器，其使向所述燃料电池供给的燃料汽化；

排气加热装置，其对从所述燃料电池排出的排气进行加热来生成加热气体；

燃料电池加热装置，其利用所述加热气体来加热向所述燃料电池供给的空气；

蒸发器加热装置，其利用所述加热气体来加热所述蒸发器；

燃料电池温度获取部，其获取所述燃料电池的温度；

蒸发器温度获取部，其获取所述蒸发器的温度；以及

控制器，其在执行所述蒸发器的暖机和所述燃料电池的暖机的暖机运转中，基于所述蒸发器的温度和所述燃料电池的温度，来控制所述蒸发器加热装置和所述燃料电池加热装置中的至少任一方，从而调节所述蒸发器的加热量和所述加热气体对空气的加热量中的至少任一方，

其中，在基于所述燃料电池的温度的暖机程度大于基于所述蒸发器的温度的暖机程度的情况下，所述控制器使所述加热气体对空气的加热量减少。

2.一种燃料电池系统，具备：

燃料电池，其接受燃料和空气的供给来进行发电；

蒸发器，其使向所述燃料电池供给的燃料汽化；

排气加热装置，其对从所述燃料电池排出的排气进行加热来生成加热气体；

燃料电池加热装置，其利用所述加热气体来加热向所述燃料电池供给的空气；

蒸发器加热装置，其利用所述加热气体来加热所述蒸发器；

燃料电池温度获取部，其获取所述燃料电池的温度；

蒸发器温度获取部，其获取所述蒸发器的温度；以及

控制器，其在执行所述蒸发器的暖机和所述燃料电池的暖机的暖机运转中，基于所述蒸发器的温度和所述燃料电池的温度，来控制所述蒸发器加热装置和所述燃料电池加热装置中的至少任一方，从而调节所述蒸发器的加热量和所述加热气体对空气的加热量中的至少任一方，

其中，在基于所述蒸发器的温度的暖机程度大于基于所述燃料电池的温度的暖机程度的情况下，所述控制器使所述排气的加热量增加。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述燃料电池加热装置包括：

空气热交换器，其设置于向所述燃料电池供给空气的空气供给通路，使所述空气供给通路内的空气与所述加热气体进行热交换；旁路通路，其以绕过所述空气热交换器的方式设置于所述空气供给通路；以及旁路阀，其设置于所述旁路通路，

所述蒸发器加热装置包括：所述旁路阀；以及燃料电池加热后气体供给系统，其向所述蒸发器供给燃料电池加热后气体，该燃料电池加热后气体是被使用于所述空气热交换器中的热交换之后的所述加热气体，

所述控制器控制所述旁路阀的开度来调节向所述空气热交换器供给的空气流量。

4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述旁路阀和所述旁路通路中的至少任一方构成为：形成即使该旁路阀处于完全打开状态也使所述蒸发器的温度不超过规定的上限温度的旁路空气流量。

5.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述排气加热装置具有：排气燃烧器，其使所述排气燃烧来生成作为所述加热气体的燃烧气体；以及燃料供给量调节部，其调节向所述排气燃烧器供给的燃料的量，

所述控制器控制所述燃料供给量调节部来调节向所述排气燃烧器的燃料供给量。

6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其特征在于，还具有：

原燃料罐，其贮存原燃料；

燃烧器燃料供给通路，其从所述原燃料罐向所述排气燃烧器供给燃料；

燃烧气体供给通路，其将在所述排气燃烧器中生成的所述燃烧气体供给到所述燃料电池加热装置；以及

蒸发器气体供给通路，其向所述蒸发器加热装置供给燃料电池加热后燃烧气体，该燃料电池加热后燃烧气体是在所述燃料电池加热装置中被使用于所述燃料电池的加热之后的所述燃烧气体，

所述燃料供给量调节部具有设置于所述燃烧器燃料供给通路的喷射器，

所述控制器控制所述喷射器来调节向所述排气燃烧器的燃料供给量。

7.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，

在所述燃料电池的暖机比所述蒸发器的暖机先完成的情况下，所述控制器执行所述加热气体对空气的加热量的减少。

8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其特征在于，

在蒸发器暖机完成预测时间超过燃料电池暖机完成预测时间时，所述控制器执行所述加热气体对空气的加热量的减少，所述蒸发器暖机完成预测时间是所述蒸发器的暖机完成的预测时间，所述燃料电池暖机完成预测时间是所述燃料电池的暖机完成的预测时间。

9.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，

当与所述加热气体进行热交换的空气的量达到规定的下限值时，所述控制器限制所述排气的加热量的增加。

10.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述燃料电池的暖机程度是所获取的所述燃料电池的温度相对于该燃料电池的暖机目标温度的比例，

所述蒸发器的暖机程度是所获取的所述蒸发器的温度相对于该蒸发器的暖机目标温度的比例。

11.根据权利要求10所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述控制器进行以下动作：

将从所述蒸发器的暖机目标温度减去所述蒸发器的温度而得到的蒸发器温度偏差设定为所获取的所述蒸发器的温度相对于所述蒸发器的暖机目标温度的比例，

将从所述燃料电池的暖机目标温度减去所述燃料电池的温度而得到的燃料电池温度偏差设定为所获取的所述燃料电池的温度相对于所述燃料电池的暖机目标温度的比例，

基于所述蒸发器温度偏差来运算蒸发器要求排气加热量，所述蒸发器要求排气加热量是所述蒸发器所要求的所述排气的加热量，

基于所述燃料电池温度偏差来运算燃料电池要求排气加热量，所述燃料电池要求排气加热量是所述燃料电池所要求的所述排气的加热量，

基于所述蒸发器要求排气加热量和所述燃料电池要求排气加热量来设定排气加热量目标值，所述排气加热量目标值是所述排气的加热量的目标值，

基于所述排气加热量目标值来控制所述排气加热装置。

12.根据权利要求11所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述控制器选择所述蒸发器要求排气加热量和所述燃料电池要求排气加热量中的较大一方并设定为所述排气加热量目标值。

13.根据权利要求12所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述控制器进行以下动作：

通过包括积分动作的反馈控制来执行所述蒸发器要求排气加热量的运算和所述燃料电池要求排气加热量的运算中的至少任一方，

在正在通过包括积分动作的反馈控制来执行在所述排气加热量目标值的设定中未被选择的一方的值的运算的情况下，使该积分动作停止。

14.根据权利要求11所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述控制器进行以下动作：

基于所述燃料电池温度偏差来设定空气加热量目标值，该空气加热量目标值是所述燃料电池所要求的所述加热气体对空气的加热量的目标值，

基于所述空气加热量目标值来控制所述燃料电池加热装置。

15.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述燃料电池温度获取部获取向所述燃料电池供给的空气的温度、从所述燃料电池排出的所述排气的温度以及这些温度的平均值中的至少任一个。

16.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述蒸发器温度获取部获取被使用于所述蒸发器的加热之后的所述加热气体的温度。

17.一种燃料电池系统的暖机方法，对从接受燃料和空气的供给来进行发电的燃料电池排出的排气进行加热来生成加热气体，并且，使用所生成的所述加热气体来进行向所述燃料电池供给的空气的加热以及使向所述燃料电池供给的燃料汽化的蒸发器的加热，在所述燃料电池系统的暖机方法中，

基于所述燃料电池的温度和所述蒸发器的温度来调节所述排气的加热量和所述加热气体对空气的加热量中的至少任一方，

在基于所述燃料电池的温度的暖机程度大于基于所述蒸发器的温度的暖机程度的情况下，使所述加热气体对空气的加热量减少。

18.一种燃料电池系统的暖机方法，对从接受燃料和空气的供给来进行发电的燃料电池排出的排气进行加热来生成加热气体，并且，使用所生成的所述加热气体来进行向所述燃料电池供给的空气的加热以及使向所述燃料电池供给的燃料汽化的蒸发器的加热，在所述燃料电池系统的暖机方法中，

基于所述燃料电池的温度和所述蒸发器的温度来调节所述排气的加热量和所述加热气体对空气的加热量中的至少任一方，

在基于所述蒸发器的温度的暖机程度大于基于所述燃料电池的温度的暖机程度的情况下，使所述排气的加热量增加。

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