CN1918735A - 燃料电池系统以及残留燃料气体的去除方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种即使在对消耗剩余电力的装置施加有限制时，也可以迅速去除残留的氢气的燃料电池系统。它是在运转停止时通过燃料电池(10)使剩余的燃料气体发电以向二次电池(41)充电、并通过消耗装置(22、33、13)消耗不能充电的剩余电力的燃料电池系统，其中，在由消耗装置消耗由燃料电池的发电所产生的剩余电力时，检测系统的限制状态，并基于检测出的该限制状态而改变由燃料电池所发出的电力。

Description

燃料电池系统以及残留燃料气体的去除方法
技术领域
本发明涉及燃料电池系统，特别涉及通过发电而将运转停止时的残留在燃料电池内以及气体配管内的剩余的燃料气体消耗掉的燃料电池系统的改进。
背景技术
以往，开发出了由燃料电池发电而使运转停止时残留在配管内的氢气消耗掉的燃料电池系统。例如在特开2001-229951号公报中，公开了移动体用燃料电池系统：其根据蓄电池的充电状态，可对使由残留氢气发电的电力向蓄电池的充电和向放电电阻电路的放电进行切换。
具体地说，在剩余电力为可以向蓄电池充电的程度的电压而且蓄电池没有达到过充电的条件下，将剩余电力充入蓄电池；在蓄电池充满电时或剩余电力没有达到可以充电的程度的电压的条件下，使剩余电力在放电电阻电路中放电。
根据该公开技术，通过在系统停止时切换蓄电池的充电状态和向放电电阻电路的放电，可以改善能量效率并迅速降低残留氢气浓度。
但是，在上述以往的技术中，由于由燃料电池发电的剩余电力的值保持为一定值，因此根据消耗剩余电力的构成要素的状态不同有时会产生问题。例如，在消耗电力的装置为电动机类时，由于电动机类具有NV要求等的制约，因此会有无法消耗不能向蓄电池充电的残余的电力的可能性。在这样的情况下，可向蓄电池充电以及由电动机类消耗的电力的合计不是一定值，结果所发电的电力下降，无法短时间内处理残留的氢气。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种即使在消耗剩余电力的装置被限制的情况也可以迅速去除残留的氢气的燃料电池系统。
为解决上述课题，本发明是使运转停止时残留的燃料气体减少的燃料电池系统，该燃料电池系统将所述残留的燃料气体供给燃料电池，并使消耗装置消耗由该燃料电池的发电所产生的剩余电力的至少一部分，其中，燃料电池系统被构成为能够基于系统的运转状态而改变燃料电池的发电状态。
另外，本发明包括：将运转停止时残留的燃料气体供给燃料电池的装置；消耗由该燃料电池的发电所发生的剩余电力的至少一部分的消耗装置；检测该系统的运转状态的装置；和基于所检测到的该运转状态来改变燃料电池的发电状态的装置。
进而，本发明是使运转停止时残留的燃料气体减少的去除燃料电池系统中的残留燃料气体的方法，包括：将运转停止时残留的燃料气体供给燃料电池的步骤；通过消耗装置消耗由该燃料电池的发电所发生的剩余电力的至少一部分的步骤；检测该系统中的运转状态的步骤；和基于所检测到的运转状态来改变燃料电池的发电状态的步骤。
根据上述的结构，可以通过消耗装置将燃料电池利用残留的燃料气体发电的剩余电力的至少一部分消耗掉。另外，由于相应于系统的运转状态而改变燃料电池的发电状态，因此可以不选择消耗装置或其状态地消耗残留的燃料气体，可以扩大消耗控制区域。
这里，所谓“运转停止时”，指的是燃料电池的发电(运转)停止的情况，但也包括在燃料电池的运转中有运转停止要求而暂时停止的情况。
所谓“燃料气体”狭义上意味着氢气，但在下面也包括作为氧源的氧化气体，例如空气。
另外，所谓“残留的燃料气体”，指的是在上述运转停止时在燃料气体的供给被停止时以及之后，在燃料电池内部(例如电池组的流路等)或与燃料电池相连接的燃料气体供给配管(管道)内的燃料气体。
另外所谓“燃料电池系统”或“系统”，是用于使燃料电池运转的构成装置，包括例如：燃料电池(例如燃料电池组)，向燃料电池提供燃料气体的燃料气体供给配管及其辅机(泵等)，向燃料电池提供氧化气体的氧化气体供给配管及其辅机(压缩机等)，冷却燃料电池的冷却装置(例如冷却液泵、冷却风扇)，对来自燃料电池的电能进行储存放电的电力系统装置(二次电池、电容器、电压转换装置(转换器/变压器、变频器))等。
所谓“至少一部分”，包括除了由消耗装置所消耗以外的残余的电力由例如二次电池所蓄积的情况。
另外，作为上述“消耗装置”，可以考虑各种装置，即使有时在使用上会产生限制，但由于根据本发明可以实施燃料气体的消耗控制，因此可以使用各种消耗装置。例如，除了电阻电路，可以使用压缩机或泵、牵引电机、辅助电动机等电动机类。也可以将二次电池考虑为一种消耗装置。
另外，所谓“系统的运转状态”，包括构成该系统的如上所述的构成装置中的各种物理量(如果是气体则为气体的温度、流量、压力等，如果是辅机类则为转速、消耗功率等，如果是冷却装置则为泵转速、冷却液温度等，如果是电力系统装置则为电力、电流、电压、温度等)。
另外，作为“燃料电池的发电状态”，在作为输出侧而理解时包括发电电力(发电输出功率)、发电电流、发电电压等要素，另外在作为输入侧而理解时也包括通过改变燃料气体或氧化气体的供给量、与该供给量具有相关关系的辅机或阀类的动作状态而结果对发电产生影响的要素。
例如，要改变燃料电池的发电状态，作为系统的运转状态，优选为上述系统中的限制状态。根据这样的结构，发电电力仅在有限制状态时受到抑制，因此可以确保作为整体的最大限度的发电容量，可以缩短残留的燃料气体的消耗时间。
例如，优选地，上述消耗装置，是向燃料电池供给燃料气体的驱动装置；基于由驱动装置供给的燃料气体的供给量的变化和由该驱动装置消耗的电力，来改变由燃料电池发电的电力。该驱动装置与其特性相对应地具有最大电流等限制，但根据本发明可以检测出该限制，从而与可以由驱动装置消耗的电力量相应地使发电电力改变。
另外“电力的改变”并不一定意味着电力值改变。在电力值本身没有变化而是电流值和电压值产生变化时也可以认为是本发明的电力的改变。
另外优选基于改变后的发电电力值来改变向燃料电池供给燃料气体的驱动装置的驱动量。在由燃料电池发电的电力量改变时，需要以在燃料电池中以改变后的发电电力进行发电的方式进行控制，而根据本发明，由于驱动装置的驱动量得到调整，因此可以进行发电电力的调整。
这里由消耗装置消耗的电力优选为，在由燃料电池发电的剩余电力中，能够向蓄电装置充电的电力以外的电力。这是由于如果可以使残留的燃料气体向蓄电装置充电，则预先充电，这在有效利用燃料气体的方面是优选的。在不能向蓄电装置充电时，优选由消耗装置消耗，实施本发明的电力限制处理。
另外本发明，通过由燃料电池进行发电，在残留的燃料气体的压力变为规定值或以下时，进行正常结束处理。所谓残留的燃料气体的压力变为规定值或以下，意思是残留的燃料气体被充分消耗掉。因此在燃料气体被充分消耗掉时便达到了预期的目的，因此使系统正常地结束。例如，使由燃料电池进行的发电停止，并停止由消耗装置进行的电力消耗。
另外本发明，在残留的燃料气体的压力经过规定时间后也没有变为规定值或以下时进行异常结束处理。由于在残留的燃料气体的压力长时间没有下降时，可以考虑产生了某种系统异常，因此进行异常结束。例如可以考虑进行使燃料电池停止的控制，并将为异常的情况报告给用户。
作为本发明的限制状态的具体例子，在具备蓄电装置时，可以考虑将限制状态设为向蓄电装置的充电电流的限制状态。根据该系统，由于作为限制状态，考虑朝向蓄电装置的充电限制，因此可以保护蓄电装置不会过充电，或保护向蓄电装置提供电力(电流)的电压转换装置。
另外，所谓蓄电装置的限制状态，意思是可充电残余量、蓄电装置的温度、劣化状态等与阻碍蓄电功能的主要原因有关的物理量。
另外作为其他的限制状态的具体例子，在具备电压转换装置时，可以考虑将限制状态设为基于电压转换装置的温度的限制状态。根据该系统，由于作为限制状态，考虑电压转换装置的温度，因此可以限制电压转换装置的通过电力过多而过量地发热的情况，因此可以保护构成电压转换装置的元件。
作为又一其他的限制状态的具体例子，可以考虑将限制状态设为基于燃料电池的内部温度的限制状态。根据该系统，由于作为限制状态，考虑燃料电池的内部温度，因此可以保护燃料电池内的电解膜不会过量的发热。
作为又一其他的限制状态的具体例子，可以考虑将限制状态设为基于燃料电池的发电电压的限制状态。根据该系统，由于作为限制状态，考虑燃料电池的发电电压，因此在构成燃料电池的单格电池的发电电压降低时，可以避免过量的发电，保护单格电池(单体电池)的电解质膜。
作为又一其他的限制状态的具体例子，在具备向燃料电池提供氧化气体的压缩机时，可以考虑将限制状态设为对由压缩机所提供的氧化气体的量的限制状态。根据该系统，由于作为限制状态，考虑压缩机所提供的氧化气体的量，因此可以避免由过量的氧化气体的供给造成的燃料电池内的单格电池的过度干燥，以维持单格电池的耐久性。
附图说明
图1是根据本实施方式的燃料电池系统的框图；
图2是说明根据本实施方式的燃料电池系统的电流消耗方法的流程图；
图3是燃料电池的I-V特性与发电电力的关系图；
图4是转换器的输出特性图；
图5是本发明的功能框图。
具体实施方式
接下来参照附图对用于实施本发明的最佳实施方式进行说明。
本发明的实施方式，在电动汽车等移动体上所安装的燃料电池系统中使用了本发明的电力限制处理方法。另外，下面的实施方式只不过是本发明的一个方式，本发明并不局限于此。
图5表示本发明的功能框图。如图5所示，本发明，是通过燃料电池6使运转停止时残留的燃料气体发电的燃料电池系统1，它是使由燃料电池6的发电所产生的剩余电力的至少一部分由消耗装置3消耗掉的燃料电池系统，其中，在由消耗装置3进行消耗时，检测该系统1的限制状态，并基于检测出的限制状态而通过燃料电池6的发电状态来改变所发电的电力。
如果更一般地讲，本发明的燃料电池系统1包括：将运转停止时残留的燃料气体提供给至燃料电池6的装置2，消耗由燃料电池6的发电所产生的剩余电力的至少一部分的消耗装置3，检测系统1的运转状态的装置4，和基于所检测到的运转状态来改变燃料电池的发电状态的装置5。这些功能块在例如下面的燃料电池系统中实现。
在图1中表示本燃料电池系统的系统整体图。如图1所示，包括气体流通系统和电气系统。气体流通系统构成为包括：用于向燃料电池组10提供氢气的系统，用于提供作为氧源的空气的系统，和用于冷却燃料电池组10的系统。
燃料电池组10具备将单格电池层叠多层而成的组构造，所述单格电池包括具有氢气、空气、冷却水的流路的隔离件(隔板)，和被一对隔离件所夹着的MEA(Membrane Electrode Assembly，膜电极组件)。MEA制成将高分子电解质膜夹在燃料极和空气极这2个电极之间的构造。燃料极将燃料极用催化剂层设置在多孔支撑层上，空气极将空气极用催化剂层设置在多孔支撑层上。燃料电池为了进行水的电解的逆反应，而在作为阴极(cathode)的燃料极侧从氢气供给路径提供氢气，在作为阳极(anode)的空气极侧提供包含氧气的气体(空气)。在燃料极侧进行式(1)那样的反应，在空气极侧进行式(2)那样的反应，从而使电子循环而产生电流流动。
             …(1)
    …(2)
从上述(1)、(2)式可知，不但氢气，空气也是发电所必须的燃料气体。
作为氢气供给系统，在从氢燃料箱11到燃料电池组10的氢气供给路径上，具备：初级阀(元弁)SV1，相当于本发明的压力调整装置的调压阀RG，以及燃料电池入口截止阀SV2。另外，在从燃料电池组10出口开始的循环路径上，具备：燃料电池出口截止阀SV3，气液分离机12和截止阀SV4，氢气泵13，以及单向阀RV。在氢气泵13的下游侧连接有氢气废气的排出路径，在排出路径上设置有放气截止阀SV5。
另外，在该实施方式中氢气供给系统具备循环路径，但也可以不具备循环路径。另外循环路径也可以连接在调压阀RG的上游侧。进而还可以具备储存燃料电池组10所消耗不了的氢气的回收槽。
在氢燃料箱11中充满高压的氢气。作为氢燃料箱()除了高压氢燃料箱，还可以应用使用了氢吸留合金的氢燃料箱、由改性气体实现的氢气供给机构、液态氢燃料箱、液化燃料箱等各种氢燃料箱(槽，タンク)。初级阀SV1通过控制部20的控制信号来控制开闭，选择是否使氢气向供给路径流出。
调压阀RG将循环路径的氢气供给压力维持在所希望的压力。燃料电池入口截止阀SV2，在通过本发明的动作将在燃料电池的发电停止时等情况下残留在循环路径内的氢气消耗掉后，基于控制部20的控制信号而被关闭。气液分离器12，将在通常运转时由燃料电池组10的电化学反应产生的水分及其它杂质从氢气废气中去除，并通过截止阀SV4而放出到外部。氢气泵13，基于控制部20的控制信号而使循环路径中的氢气强制循环。该氢气泵13是该燃料电池系统的消耗装置的一部分，并以在本发明的氢气消耗控制时使氢气循环而加速氢气的消耗的方式工作。排气截止阀SV5，连接在循环路径上并在排气时开放，除此之外，在发电停止时使无法提供给燃料电池10的发电的氢气的一部分排出。从排气截止阀SV5排出的氢气废气提供给图未示的稀释器，由空气废气进行稀释。
温度传感器ts检测燃料电池组10的运转温度，压力传感器ps检测燃料电池组10的内的氢气供给压力，并分别将检测信号输出给控制部20。
作为空气供给系统，包括空气滤清器21、压缩机22和加湿器23。空气滤清器21将大气净化并引入燃料电池系统。压缩机22，是本发明的燃料电池系统的消耗装置的一部分，基于控制部20的控制信号而对引入的空气进行压缩，由此改变提供给燃料电池组10的空气量和空气压力。加湿器23在被压缩的空气和空气废气之间进行水分的交换从而加上适当的湿度。
燃料电池组10的冷却系统包括散热器31、风扇32以及冷却泵33，冷却水被循环供给到燃料电池组10内部。包括图未示的电机的风扇32以及冷却泵33也是本发明的消耗装置的一部分。
接下来说明电气系统。在燃料电池组10中单格电池串联或并联连接，由此在其阳极A和阴极C之间产生规定的高压电压(例如大约500V)。高压转换器(变压器)40在其与电压不同的二次电池(蓄电池，battery)41之间进行电压变换，进行将二次电池41的电力利用作燃料电池组10的辅助电源、或者使来自燃料电池组10的剩余电力向二次电池41充电时的电压变换。电池计算机42定期或根据要求监测二次电池41的充电状态并将该充电状态输出给控制部20。牵引逆变器(トラクシヨンインバ一タ)43将直流电流转换为三相交流电，并提供给牵引电机44。牵引电机44也是本发明的消耗装置的一部分。高压辅机(燃料电池用辅机)45，为压缩机22、氢气泵13、风扇32、冷却水泵33等电机类。
控制部20为ECU(电子控制单元，Electric Control Unit)等公知的计算机系统，图未示的CPU(中央处理器)顺序执行储存在图未示的ROM等中的实施本发明的软件程序，由此可以执行本发明的残留燃料气体的削减方法。即，根据后面说明的顺序(图2)，控制部20以下述方式动作：在运转停止时使高压辅机45消耗剩余电力，此时检测系统中的限制状态，并基于检测出的限制状态而通过由燃料电池组10改变发电的电力量。
下面参照图2的流程图说明本实施方式的动作。在该燃料电池系统为运转状态时，该流程图在电源被打开(接通)时以适当的时间间隔反复执行。
本燃料电池系统被构成为实施本发明的残留燃料气体削减处理。即，将运转停止时残留在循环路径内的氢气提供给燃料电池组10而由发电消耗，将由发电产生的剩余电力向二次电池41充电，而将无法充电的剩余电力的一部分通过作为消耗装置的牵引电机44、压缩机22、风扇32、冷却水泵33、氢气泵13的驱动来消耗掉。此时，设定基于系统的运转状态而确定的最大电力量，检测在系统中是否有电流限制等限制状态，在限制状态存在时基于此而通过燃料电池组10来改变发电的电力量。
首先控制部20检查对于该燃料电池系统有没有指示运转停止(S1)。只要不是运转停止(S1：否)，便继续进行用于运转的其他的控制。
在要求运转停止时(S1：是)，控制部20开始该系统的运转停止程序。首先输出用于将氢燃料箱11的初级阀SV1关闭的控制信号(S2)以停止新的氢气的供给，然后为了消耗循环路径中残留的氢气，开始本发明有关的氢气消耗控制(S3)。
首先基于来自电池计算机42的信息确定可向二次电池41充电的电力容量(充电容量，電力容量)(S4)。由该电力容量判定由该发明的氢气消耗控制发电的剩余电力的分配方向。
接下来控制部确定燃料电池组10的发电电流Ifc(S5)。该发电电流Ifc可以按照下述方式确定。在将燃料电池组10的发电电力设为Pfc、将可向二次电池41充电的电力容量设为Pb、将由高压辅机54消耗的消耗电力设为Pc时，有式(3)的关系。
Pfc＝Pb+Pc    …(3)高压辅机45的消耗电力Pc可根据控制部20的输出控制信号而唯一地确定，因此可以合计计算出与各辅机的转速相对应的消耗电力。可向二次电池41充电的电力容量Pb由步骤S4检测出来，因此可将电力容量Pb与辅机的消耗电力Pc加起来确定应该由燃料电池组10发电的发电电力Pfc。
接下来控制部20在没有特别地像电流限制那样的限制状态的情况下将设定尽可能大的发电电力Pfc。这是因为发电电力越大越能快速地将残留的氢气消耗掉。这里应该考虑的是：在使压缩机22或氢气泵13的转速上升时由辅机消耗的电力增加，但由燃料电池组10发电的发电电力也上升。因此，暂时确定妥当的压缩机22或氢气泵13的转速，将在该转速时发电的电力设为发电电力Pfc，在式(3)的右边比左边小时减少对二次电池41的充电电力，在式(3)的右边比左边大时，在牵引电机44、冷却泵33或风扇22等不会对发电电力量产生影响的辅机中消耗电力的情况下确定它们的转速。
图3是表示作为燃料电池的发电特性的压电电流和发电电压的关系的I-V特性。控制部20将这样的用于该燃料电池组10的I-V特性储存为数据表。控制部20基于由暂时确定的发电电力Pfc确定的曲线和燃料电池组10的I-V特性来确定发电电流Ifc。即，求出发电电力Pfc的曲线和I-V特性曲线的交点，将该(交点处的)电流确定为最初发电电流Ifc。控制部20可以使得以上述暂时确定的发电电力Pfc发电并且确定消耗电力为发电电力Pfc的范围内的压缩机22的转速(S6)。
当对发电电力没有限制事项时将燃料电池组10两端的电压设定为用于以该发电电流Ifc发电的发电电压Vfc，由此执行残留的氢气消耗。但是在本发明中，根据在高压辅机45中是否存在电流限制事项来确定用于进行发电电力的变更、即发电电流的变更的消耗电流限制因素(S8)。
作为该消耗电流限制因素，首先可以考虑对二次电池41的充电电流施加有限制的情况。通常电流越大越能尽快地完成充电，但当电池计算机42根据高压转换器40的通过功率过大时以及劣化和其他等状况而要求限制充电电流时，必须将发电电流抑制为该受限制的电流。因此控制部20确定是否没有从电池计算机42施加充电电流的限制。
另外如图4所示，高压转换器40，如果温度升高到某种程度(Tc)则由于开关元件的动作特性和由电抗产生的损失，可通过的电力值下降。控制高压转换器40的动作的组件(模块)检测转换器内的温度，在该温度比规定的阈值Tc高时，在控制部20中要求对通过电力(功率)的限制。因此即使在可向二次电池41中充电的电力容量充分、可以由大电流进行充电的情况下，当高压转换器40的温度较高时，从保护元件的观点出发，有时必须限制所通过的电流。因此控制部20确定是否没有由高压转换器40要求进行通过电力控制。
进而如果燃料电池组10内的温度过高，则从电解膜保护的观点出发，有时必须限制发电电力。因此控制部20由来自温度传感器ts的检测信号检测出燃料电池组10内的温度，确定是否处于可适当地发电的温度范围内。
此外，在燃料电池组10内的任一单格电池发生劣化的情况下该单格电池的发电电压降低。若在这种状态下进行大电力发电，则存在加速单格电池的电解质膜的劣化的情况。因此控制部20基于检测信号Scv监测燃料电池组10内的1个或以上的单格电池的电压，在观察到单格电池的电压下降时，将最大发电电力限制在规定的值或以下。
进而，虽然不是直接流过的电流量(电力量)的限制，但是也存在必须使发电电力减少的情况。这是由提供空气的压缩机22的动作造成的。如果压缩机22的转速增大、空气量过多，则燃料电池组10内的单格电池便会变得干燥，单格电池的耐久性下降。另外与NV要求相反，有时会产生噪音和振动。特别是在运转停止后的氢气消耗用的发电中，由于负载量变小，因此有时空气极侧水分的发生变少。因此，在空气量变为过剩的情况下，必须减少压缩机22的转速，由此改变发电电力。
在通过上面的验证处理也没有任何电流(电力)限制状态时(S10：否)，由于可以通过在步骤S5中设定的发电电力Pfc以及发电电流Ifc发电，因此控制部20将高压转换器40的次级侧端子电压改变为发电电压Vfc，以发电电流Ifc在燃料电池组10中发电(S11)。
另一方面，在存在任何电流(电力)限制状态(S10：是)，而且是影响上述压缩机22的转速的限制时(S12：是)，控制部20输出根据该限制而使压缩机22的转速降低的控制信号(S13)，修正压缩机22的转速。然后将通过该新的压缩机22的转速发电的电力设为修正后的发电电力Pfc*(S14)。
另外，在存在任何电流(电力)限制状态(S10：是)，而且是压缩机22的转速以外的限制时(S12：否)，控制部20根据这些系统的各部分的电流(电力)限制来修正发电电流Ifc并设定新的发电电流Ifc*(S15)。
如图3所示，新的发电电流Ifc*在根据限制状态直接确定最大电流时设为该电流，将在I-V特性中与该电流值相对应的电压设为修正后的发电电压Vfc*。另外在发电电力本身改变时重新求出表示修正后的发电电力Pfc*的曲线与I-V特性曲线的交点，以求出修正后的发电电流Ifc*以及发电电压Vfc*。控制部20，向高压转换器40输出控制信号以使得该发电电压Vfc*成为次级侧端子电压，并以修正后的发电电流Ifc*开始发电(S11)。
那么，通过上述的处理，残留在循环路径内的氢气被消耗，配管内的压力应该逐渐下降。在压力没有下降时，可以考虑传感器的故障或氢气消耗处理不完全，为异常的状态。
因此控制部参照来自压力传感器ps的检测信号检查配管内的氢气压力是否为规定的阈值Pth或以下(S16)。在氢气压力像所期待的那样变为阈值Pth或以下时(是)，显示进行了正常的氢气消耗，因此进行正常结束处理(S17)。即停止所有的辅机动作并输出关闭截止阀的控制信号，控制部20使系统的动作停止。
在配管内的氢气压力仍然比阈值Pth高(S16：否)，但没有经过经过时间Tth时(S18：否)，为应该继续氢气消耗处理的状态，因此再次返回到步骤S4以后的氢气消耗处理。
另一方面，当配管内的氢气压力在经过了规定的经过时间Tth后仍没有结束时(S18：是)，意味着配管内的氢气压力没有充分下降，为传感器的异常或系统的异常。在这种情况下，可以考虑例如从氢燃料箱11的初级阀SV1发生气体泄漏。因此控制部20进行使警告灯点亮等报告处理，如果可能，打开排气截止阀SV5将循环路径内的氢气排出。同时也驱动压缩机22而增加用于稀释氢气废气的空气量。等待一定时间，在配管内的压力下降或经过了一定时间后，控制部20关闭所有的截止阀，并停止辅机动作而使系统停止。
上面，根据本实施方式，虽然可向二次电池41充电的电力以外的电力由高压辅机45所消耗，但判断此时在系统各部是否发生电流(电力)限制状态，并据此改变由燃料电池组10发电(发生)的发电电力，因此能够以不选择剩余电力的消耗对象的方式使残留的燃料气体提前消耗，可以扩大消耗控制区域。另外，由于仅在具有限制状态时抑制发电电力，因此整体上可以确保最大限度的发电容量，可以缩短残留的燃料气体的消耗时间。
即，预先将最初的发电电力设定得较大并将发电电流设定得较大，当在氢气消耗处理的过程中发生限制事项时改变电流(电力)即可，在这样的限制消失时再返回到原来的电流(电力)即可，这是因为可以进行与各种时刻的状态相对应的最大限度的氢气消耗。因此可以极其迅速地消耗残留的氢气。
另外本发明可以改变为上述实施方式所限定的各种方式而执行。例如可以利用上述氢气消耗处理来进行氢气从配管的泄漏检测或从氢燃料箱的初级阀SV1的泄漏检测。
即，如果燃料电池组10的发电电流Ifc*确定，便可以推定出氢气的消耗量。另一方面，如果能定期地监测由压力传感器ps所监测的氢气的压力下降，则可以求出实际的氢气消耗量。如果比较这两者的消耗量，则可以进行气体泄漏检测。即在从配管产生气体泄漏时，由压力传感器ps实际检测出的氢气消耗量比从发电电流Ifc推定出的氢气消耗量大。另外在产生从氢燃料箱11的初级阀SV1的气体泄漏时，由于配管内的压力表面(表观)上难以下降，因此推定出的氢气消耗量比实际检测压力的降低而得到的氢气消耗量大。也可以在上述氢气消耗处理的最后来实施这些处理，由此判定是正常结束还是异常结束。
(工业应用前景)
根据本发明，因为在消耗装置中存在限制状态而使得在由该消耗装置所消耗的电力量不足时，与其相应地改变由燃料电池发电的发电电力，因此可以不用选择消耗装置或其状态地消耗残留燃料气体，可以扩大消耗控制区域。另外，发电电力仅在有限制状态时被抑制，因此作为整体可以确保最大限度的发电容量，可以缩短残留的燃料气体的消耗时间。

Claims (15)

1.一种燃料电池系统，它是使运转停止时残留的燃料气体减少的燃料电池系统，该燃料电池系统将所述残留的燃料气体供给燃料电池，并使消耗装置消耗由该燃料电池的发电所产生的剩余电力的至少一部分，
其中，所述燃料电池系统被构成为能够基于该系统的运转状态而改变所述燃料电池的发电状态。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述系统的运转状态是所述系统中的限制状态。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其中，所述消耗装置是向所述燃料电池供给燃料气体的驱动装置；
基于由所述驱动装置供给的所述燃料气体的供给量的变化和由该驱动装置消耗的电力，来改变由所述燃料电池发电的电力。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池系统，其中，基于所述已被改变的发电电力值，来改变向所述燃料电池供给燃料气体的驱动装置的驱动量。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的燃料电池系统，其中，由所述消耗装置消耗的电力为，在由所述燃料电池发电的所述剩余电力中，能够向蓄电装置充电的电力以外的电力。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的燃料电池系统，其中，当所述残留的燃料气体的压力通过由所述燃料电池发电而变为等于或小于规定值时执行正常结束处理。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的燃料电池系统，其中，在所述残留的燃料气体的压力经过规定时间后也没有变为等于或小于所述规定值时执行异常结束处理。
8.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，具备蓄电装置；所述系统中的限制状态是朝向该蓄电装置的充电电流的限制状态。
9.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，具备电压转换装置；所述系统中的限制状态为根据该电压转换装置的温度的限制状态。
10.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，所述系统中的限制状态为根据所述燃料电池的内部温度的限制状态。
11.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，所述系统中的限制状态为根据所述燃料电池的发电电压的限制状态。
12.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，具备向所述燃料电池供给氧化气体的压缩机；所述系统中的限制状态为对由该压缩机所供给的所述氧化气体的量的限制状态。
13.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述燃料电池的发电状态的改变，是改变从该燃料电池输出的电流。
14.一种燃料电池系统，它包括：
将运转停止时残留的燃料气体供给燃料电池的装置；
消耗由该燃料电池的发电所发生的剩余电力的至少一部分的消耗装置；
检测该系统中的运转状态的装置；和
基于所检测到的该运转状态来改变所述燃料电池的发电状态的装置。
15.一种去除燃料电池系统中的残留燃料气体的方法，它是使运转停止时残留的燃料气体减少的去除燃料电池系统中的残留燃料气体的方法，包括：
将运转停止时残留的燃料气体供给燃料电池的步骤；
通过消耗装置消耗由该燃料电池的发电所发生的剩余电力的至少一部分的步骤；
检测该系统中的运转状态的步骤；和
基于所检测到的该运转状态来改变所述燃料电池的发电状态的步骤。
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