WO2021038257A1 - 燃料電池システム、及び燃料電池システムの制御方法 - Google Patents

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川越裕斗
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日産自動車株式会社
ルノー エス． ア． エス．
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell system and a control method for the fuel cell system.
  • JP2016-122507A exchanges heat with a fuel cell that is supplied with reforming gas and an oxidizing agent gas to generate power, a combustor that burns the exhaust gas discharged from the fuel cell to generate combustion gas, and combustion gas.
  • a fuel cell module equipped with a reformer capable of reforming the fuel that is the raw material of the reforming gas the temperature of the fuel cell module is changed to the fuel electrode of the fuel cell module after the power extraction from the fuel cell module is stopped. It discloses a technology that intermittently supplies additional fuel to the fuel cell when the temperature at which backflow starts to the side.
  • the reformed gas stays in the reformer and heat exchange of the reformed gas proceeds, and the reformed gas becomes heat resistant to the fuel cell stack. It becomes a high-temperature reformed gas that exceeds the upper limit temperature.
  • the passage connecting the fuel cell stack and the combustor becomes shorter, so that the time until the oxidant gas flows back to the fuel electrode side becomes shorter. Therefore, when the fuel is additionally supplied as described above, the time from when the system receives the power generation stop command to when the additional fuel is supplied is shortened, so that the high-temperature reformed gas is put on the fuel cell stack without the temperature dropping. May be supplied.
  • the present invention relates to a fuel cell system and a fuel cell system that prevent the reformed gas exceeding the heat resistance upper limit temperature of the fuel cell stack from being supplied to the fuel cell stack when additional fuel is supplied after the system stop command.
  • the purpose is to provide a control method.
  • a solid oxide type fuel cell capable of generating power by supplying a reforming gas and an oxidizing agent gas, an oxidizing agent gas supply device for supplying the oxidizing agent gas to the fuel cell, and reforming.
  • a fuel cell system including a reforming unit that supplies gas to a fuel cell, a fuel supply device that supplies fuel that is a raw material for reforming gas to the reforming unit, and a combustion unit that burns the exhaust gas of the fuel cell.
  • the reforming unit can reform the fuel into a reforming gas by exchanging heat with the combustion gas generated by the combustion unit.
  • the first control unit that controls the fuel supply device to additionally supply fuel to the fuel cell through the reforming unit in order to prevent the oxidant gas from flowing in from the fuel electrode downstream of the fuel cell when the system is stopped.
  • a second control unit for supplying fuel to the reforming unit before additional supply is provided so that the temperature of the reforming gas flowing into the fuel cell does not exceed a predetermined temperature when the system is stopped.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of the fuel cell system of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a time chart showing changes in the outlet temperature (anode gas temperature) of the reformer when the take-out current, the anode gas flow rate, and the cathode gas flow rate are set to zero at the time of the system stop command.
  • FIG. 3 is a time chart showing changes in the outlet temperature (anode gas temperature) of the reformer when the anode gas flow rate and the cathode gas flow rate are gradually reduced to zero at the time of a system stop command.
  • FIG. 2 is a time chart showing changes in the outlet temperature (anode gas temperature) of the reformer when the take-out current, the anode gas flow rate, and the cathode gas flow rate are set to zero at the time of the system stop command.
  • FIG. 3 is a time chart showing changes in the outlet temperature (anode gas temperature) of the reformer when the anode gas flow rate and the cathode gas flow rate
  • FIG. 4 shows a case where a system stop command is issued when the fuel cell stack is in a high load state, the take-out current is set to zero at the time of the system stop command, and the anode gas flow rate and the cathode gas flow rate are gradually reduced to zero.
  • It is a time chart which shows the change of the temperature of the combustor (the temperature of the combustion gas) and the outlet temperature of the reformer (the temperature of the anode gas) in the case of.
  • FIG. 5 is a diagram showing a control logic for calculating the fuel supply amount and the withdrawal current.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a procedure from a system stop command to stopping the fuel supply.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of the fuel cell system of the present embodiment.
  • a fuel supply system that supplies anode gas (reform gas) to the fuel cell stack 1 (fuel cell) and air (cathode gas, oxidant gas) are supplied to the fuel cell stack 1.
  • It consists of an air supply system that burns the anode off gas (anode gas) and cathode off gas (cathode gas) discharged from the fuel cell stack 1, and a drive system that extracts power from the fuel cell stack 1 to obtain power. It is mainly installed in vehicles (electric vehicles).
  • the fuel supply system includes a tank 21, a pump 22 (fuel supply device), injectors 23, 24 (fuel supply device), and a reformer 25 (reformer).
  • the air supply system includes a compressor 31 and a heat exchanger 32.
  • the combustion system includes a combustor 4 (combustion unit).
  • the drive system includes a DC / DC converter 61, a battery 62, and a drive motor 63. Further, the fuel cell system includes a control unit 7 (first control unit, second control unit, third control unit) that controls the operation of the entire system.
  • the fuel cell stack 1 is a solid oxide fuel cell (SOFC: Solid Oxide Fuel Cell), and is an anode gas (SOFC) in which an electrolyte layer formed of a solid oxide such as ceramic is reformed by a reformer 25. It is a stack of cells obtained by sandwiching an anode (fuel electrode) to which a reforming gas) is supplied and a cathode (air electrode) to which air containing oxygen as a cathode gas (oxidizing agent gas) is supplied. In the fuel cell stack 1, hydrogen contained in the anode gas and oxygen in the cathode gas are reacted to generate electricity, and the anode off gas (containing the anode gas) and the cathode off gas (containing oxygen) generated after the reaction are generated. ) Is discharged.
  • SOFC Solid Oxide Fuel Cell
  • the fuel cell stack 1 has a passage 11 for supplying the anode gas to the fuel cell stack 1, a passage 12 for supplying the cathode gas to the fuel cell stack 1, and an anode off gas (anode gas) discharged from the fuel cell stack 1 in a combustor 4. It is connected to a passage 13 for discharging to the side and a passage 14 for discharging the cathode off gas (cathode gas) discharged from the fuel cell stack 1 to the combustor 4 side.
  • the passage 13 and the passage 14 are merged by the merging flow path 15, and the merging flow path 15 is connected to the combustor 4.
  • the anode is not only the anode electrode constituting the fuel cell stack 1, but also the internal passage (connected to the passage 11) of the fuel cell stack 1 that supplies the anode gas to the anode electrode, and the anode electrode after the reaction. It shall also include the internal passage (connected to the passage 13) of the fuel cell stack 1 for discharging the anode off gas.
  • the cathode is not only the cathode electrode constituting the fuel cell stack 1, but also the internal passage (connected to the passage 12) of the fuel cell stack 1 that supplies the cathode gas to the cathode electrode, and the cathode electrode after the reaction. It shall also include an internal passage (connected to the passage 14) of the fuel cell stack 1 for discharging the cathode off gas.
  • the fuel supply system branches from a position between the main passage 26 connecting the tank 21, the pump 22, the injector 23, and the reformer 25 in series in this order, and the pump 22 and the injector 23 in the main passage 26.
  • the tank 21 stores, for example, a reforming fuel composed of a liquid in which ethanol and water are mixed, and the pump 22 sucks the fuel and supplies the fuel to the injectors 23 and 24 at a constant pressure. is there.
  • the injectors 23 and 24 have a nozzle body (not shown) into which fuel is press-fitted by the pump 22, and a plunger rod (not shown) urged in a direction to close a fuel injection hole (not shown) at the tip of the nozzle body. And a solenoid (not shown) that moves the plunger rod in the direction opposite to the direction of the urging.
  • the solenoid drives the plunger rod to move in the opposite direction, whereby the plunger rod opens the fuel injection hole and injects fuel. Further, by stopping the control current, the driving of the solenoid is stopped, and the plunger rod moves by the urging force to close the fuel injection hole and stop the fuel injection.
  • the duty ratio for opening / closing the fuel injection holes depends on the duty ratio for turning on / off the control current. Therefore, the injectors 23 and 24 can adjust the flow rate of the fuel to be injected by adjusting the duty ratio of the control current.
  • the reformer 25 reforms the fuel supplied from the injector 23 into an anode gas containing hydrogen and supplies it to the fuel cell stack 1.
  • the reformer 25 vaporizes the fuel supplied from the injector 23 by exchanging heat with the combustion gas discharged from the combustor 4, and reforms the vaporized fuel into an anode gas by a catalytic reaction while the fuel cell stack 1
  • the anode gas can be supplied to the fuel cell stack 1 by heating to a temperature at which an electrochemical reaction (power generation reaction) is possible.
  • the compressor 31 (oxidizing agent gas supply device) takes in outside air and supplies air (cathode gas) to the heat exchanger 32.
  • the heat exchanger 32 heats air to a temperature at which an electrochemical reaction is possible in the fuel cell stack 1 by exchanging heat with the combustion gas discharged from the combustor 4, and supplies the air to the fuel cell stack 1 as cathode gas. Can be done.
  • the oxidant gas supply device a device capable of directly supplying high-temperature air (cathode gas) to the fuel cell stack 1 without exchanging heat with the combustion gas may be applied.
  • the combustor 4 produces a combustion gas containing carbon dioxide or water as a main component by catalytically burning a mixed gas (exhaust gas) of an anode off gas (exhaust gas) and a cathode off gas (exhaust gas).
  • the combustor 4 is equipped with a heater (not shown) that raises the temperature of the catalyst (not shown) until the fuel reaches a combustible temperature. Further, the combustor 4 is connected to the sub-passage 27, and the fuel supplied from the injector 24 burns in the catalyst, so that the temperature of the catalyst can be raised to a temperature at which the catalyst can be combusted.
  • the combustion gas generated by the combustor 4 is discharged from the passage 41.
  • the passage 41 branches into a passage 42 and a passage 43, the passage 42 is connected to the reformer 25, and the passage 43 is connected to the heat exchanger 32.
  • a passage 44 is connected to the reformer 25, and the combustion gas used for heat exchange with the reformer 25 is discharged from the passage 44.
  • a passage 45 is connected to the heat exchanger 32, and the combustion gas used for heat exchange with the heat exchanger 32 is discharged from the passage 45. Then, the combustion gas discharged into the passage 44 and the passage 45 is released to the outside.
  • the temperature sensor 5 is attached to, for example, the combined flow path 15, and outputs information on the temperature of the mixed gas flowing through the combined flow path 15 to the control unit 7.
  • the control unit 7 can estimate the outlet temperature of the fuel cell stack 1 from the temperature of the mixed gas.
  • the DC / DC converter 61 is connected to the fuel cell stack 1 and boosts the output voltage of the fuel cell stack 1 to supply electric power to the battery 62 or the drive motor 63.
  • the battery 62 can charge the electric power supplied from the DC / DC converter 61 and can supply the electric power to the drive motor 63.
  • the drive motor 63 is connected to the battery 62 and the DC / DC converter 61 via an inverter (not shown) and serves as a power source for the vehicle. Further, when the vehicle is decelerating, the drive motor 63 generates regenerative electric power, which can be charged to the battery 62.
  • the control unit 7 is composed of a general-purpose electronic circuit including a microcomputer, a microprocessor, and a CPU, and peripheral devices, and executes a process for controlling the fuel cell system by executing a specific program. Further, the control unit 7 can perform drive / stop control (on / off control) of the components constituting the fuel cell system.
  • the control of the fuel cell system performed by the control unit 7 includes warm-up control for warming up the fuel cell stack 1, power generation control for performing normal power generation, and stop control for stopping the system.
  • the control unit 7 can output a control current to the injectors 23 and 24 (solenoids) and control the duty ratio thereof. Further, the control unit 7 can output a PWM signal to the DC / DC converter 61 and control the extraction current (power generation amount) from the fuel cell stack 1 by changing the duty ratio thereof. Further, information on SOC (System Of Battery: battery charge rate) is input from the battery 62 to the control unit 7, and it is possible to determine whether or not power generation by the fuel cell stack 1 is necessary based on the value of SOC.
  • SOC System Of Battery: battery charge rate
  • a circuit is connected from the outside to apply a voltage opposite to the fuel cell stack 1 (for example, a voltage having the same absolute value as the open circuit voltage of the fuel cell stack 1) to the fuel cell stack 1.
  • the control unit 7 may switch control the circuit during the stop control so that deterioration (oxidation) of the anode (anode electrode) can be suppressed.
  • the warm-up control of the fuel cell system is started when the user's ignition on operation (operation of turning on the vehicle key) or when the SOC of the battery 62 falls below a predetermined value.
  • the control unit 7 turns on the heater of the combustor 4 and heats the catalyst of the combustor 4 until the fuel reaches a combustible temperature.
  • control unit 7 turns on the compressor 31 and the pump 22, outputs a control current having a predetermined duty ratio to the injector 24, and supplies fuel to the combustor 4.
  • air is supplied to the combustor 4 via the heat exchanger 32 and the fuel cell stack 1, the fuel supplied to the combustor 4 is burned, and the temperature of the catalyst is further raised.
  • the control unit 7 turns off the heater.
  • combustion gas is generated by burning fuel, the combustion gas is supplied to the reformer 25 and the heat exchanger 32, and the reformer 25 and the heat exchanger 32 are heated. By heating the heat exchanger 32, the air passing through the heat exchanger 32 is heated, and the heated air is supplied to the fuel cell stack 1 to heat the fuel cell stack 1.
  • the temperature of the reformer 25 reaches the temperature required for the electrochemical reaction because the fuel can be reformed, and the temperature of the fuel cell stack 1 and the heat exchanger 32 reaches the temperature required for the electrochemical reaction.
  • the control current stops with the injector 24, and the control current is output to the injector 23 with a predetermined duty ratio. As a result, the supply of fuel to the combustor 4 is stopped, and the reformer 25 is supplied with fuel at a predetermined flow rate.
  • the fuel supplied to the reformer 25 is reformed into an anode gas (reform gas) and supplied to the fuel cell stack 1, and the air heated by the heat exchanger 32 is supplied to the fuel cell stack 1 as a cathode gas.
  • anode gas (anode off gas) and cathode gas (cathode off gas) discharged from the fuel cell stack 1 are burned by a catalytic reaction in the combustor 4, and the combustion gas generated by the combustion continues to be the reformer 25 and heat. Heat exchange is performed with the exchanger 32.
  • control unit 7 outputs a PWM (Pulse Width Modulation) signal to the DC / DC converter 61 to change the duty ratio of the PWM signal, thereby controlling the withdrawal current from the fuel cell stack 1 and determining a predetermined electric power. Is supplied to the battery 62 or the drive motor 63.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the amount of anode gas supplied is approximately proportional to the power required by the system (battery 62, drive motor 63, etc.).
  • the number can be changed linearly.
  • the fuel cell stack 1 requires electric power for maintaining the state in which the fuel cell stack 1 can generate electricity, that is, electric power for operating auxiliary machinery such as the pump 22 and the compressor 31. Therefore, even if the required electric power for the fuel cell stack 1 is zero, the fuel cell stack 1 generates at least electric power for operating the above-mentioned accessories.
  • the fuel cell stack 1 During power generation of the fuel cell stack 1, the fuel cell stack 1 maintains a predetermined temperature (for example, 600 ° C.) by heating (and electrochemical reaction) with the anode gas and the cathode gas. Since the anode gas and the cathode gas are supplied to the combustor 4 and burned to generate the combustion gas, the combustor 4 and the combustion gas have a predetermined temperature ( Tcomb , for example, 800 ° C., see FIG. 2). Maintaining. Reformer 25, by the combustion gases and the heat exchanger, the predetermined temperature (exit temperature of the reformer 25: T Fuel _out, for example 600 ° C., see FIG. 2) is supplied to the anode gas.
  • a predetermined temperature for example, 600 ° C.
  • T Fuel _out for example 600 ° C., see FIG. 2
  • the heat exchanger 32 also supplies cathode gas at a predetermined temperature (for example, 600 ° C.) to the fuel cell stack 1 by exchanging heat with the combustion gas.
  • the temperature of the reforming gas flowing into the fuel cell stack 1 can be expressed by, for example, the temperature of the reformer 25 (outlet temperature of the reformer 25: T fuel _out), and the cathode gas flowing into the fuel cell stack 1
  • the temperature of can also be expressed by the temperature of the heat exchanger 32.
  • FIG. 2 is a time chart showing changes in the outlet temperature (anode gas temperature) of the reformer 25 when the take-out current, the anode gas flow rate, and the cathode gas flow rate are set to zero at the time of the system stop command.
  • the stop control of the fuel cell system is performed by the control unit 7, but the ignition off operation (operation of turning off the vehicle key) by the user after the vehicle is stopped and the SOC of the battery 62 become a predetermined charge rate and the fuel cell stack. It is started when the power generation request for 1 is stopped, or when the user performs an operation of stopping the fuel cell stack 1 (particularly the compressor 31) in order to reduce the noise generated from the vehicle.
  • the reformer 25 and the fuel cell stack 1 are cut off from the tank 21 side. Therefore, when the temperature of the fuel cell stack 1 decreases with the passage of time, the pressure of the anode decreases and becomes lower than the pressure of the cathode, so that the cathode gas flows back to the anode through the confluence 15.
  • the anode gas (or unmodified fuel gas) is supplied to the reformer 25 by supplying additional fuel to the reformer 25 at time t2, and the fuel cell stack 1 is supplied via the reformer 25. It is supplied to (anode) to prevent the cathode gas from entering the anode electrode and causing the anode electrode to come into contact with oxygen to deteriorate the electrode.
  • additional fuel is intermittently supplied in response to the temperature drop (anode pressure drop), and the fuel is fueled when the temperature of the fuel cell stack 1 becomes lower than the lower limit temperature (for example, 300 ° C.) at which the anode electrode undergoes a deterioration reaction. It ends by completely stopping the supply of.
  • the reformer 25 when the supply of the anode gas (fuel supply by the injector 23) is stopped, the anode gas stays in the reformer 25, and heat exchange between the staying anode gas and the combustion gas proceeds. Further, as the amount of the reforming reaction, which is a heat absorption reaction, decreases, the temperature of the anode gas may exceed the heat resistance upper limit temperature T max of the fuel cell stack 1.
  • the passage 13 and the passage 14 are shortened, so that the cathode gas flows back to the anode side through the joint flow path 15 and reaches the anode electrode in a shorter time. Therefore, when the above time t2 approaches time t1 and the temperature (temperature T fuel- out) of the anode gas near the outlet of the reformer 25 is still higher than the heat resistant upper limit temperature T max of the fuel cell stack 1.
  • the additional fuel is supplied to the fuel cell stack 1, and the anode gas is extruded by the additional fuel and supplied to the fuel cell stack 1.
  • the fuel cell stack 1 is at a temperature higher than the heat resistance upper limit temperature by gradually reducing the fuel supply amount and stopping the supply, instead of stopping the fuel supply instantaneously at the time of the system stop command. It prevents exposure to the anode gas of.
  • FIG. 3 is a time chart showing changes in the outlet temperature (anode gas temperature) of the reformer 25 when the anode gas flow rate and the cathode gas flow rate are gradually reduced to zero at the time of a system stop command.
  • the supply amounts of the anode gas and the cathode gas supplied from the fuel cell stack 1 gradually decrease, and the amount of the generated combustion gas decreases, so that the combustor 4 (combustion gas) The temperature gradually decreases.
  • the anode gas does not stay in the reformer 25, and the amount of the reforming reaction (endothermic reaction) is also increased by the newly supplied fuel. Since it hardly decreases and the temperature of the combustion gas also decreases as described above, it is possible to suppress or avoid the temperature rise of the anode gas supplied from the reformer 25.
  • the time for the cathode gas to flow back to the anode side can be extended accordingly. Therefore, even if additional fuel is supplied at time t2 (after time tm), the temperature of the anode gas (or unmodified fuel gas) pushed out to the fuel cell stack 1 side is lower than the temperature of the anode gas during power generation. The extruded anode gas does not cause thermal damage to the fuel cell stack 1.
  • the amount of fuel supplied from time t1 to time tm is larger than the supply amount related to the additional supply at time t2. As a result, the temperature rise of the anode gas after the system stop command can be suppressed.
  • the heat exchange amount of the fuel allowed in the reformer 25 is the heat exchange amount at which the temperature of the fuel does not exceed the heat resistance upper limit temperature T max of the fuel cell stack 1 due to the heat exchange, so that the fuel before the heat exchange the temperature T ref (inlet temperature of the reformer 25), the specific heat of the fuel and Cp fuel heat exchange amount (maximum value) Will be.
  • the amount of combustion gas supplied is based on the exhaust gas flow-off ratio ⁇ when the mixture (combustion) of the cathode gas supply amount mail and the anode gas is taken into consideration. Will be.
  • the initial temperature of the combustion gas is the same as the temperature T comb of the combustor 4, but it is considered that this is finally lowered to the temperature of the fuel before heat exchange (the inlet temperature of the reformer 25) due to heat dissipation.
  • the specific heat of the combustion gas can be approximated to the specific heat Cp air of air. Therefore, the amount of heat released from the combustion gas reformer 25 is Will be.
  • the heat exchange amount of the fuel is equal to the value obtained by multiplying the heat dissipation amount of the combustion gas by ⁇ ref (heat exchange amount). From Will be.
  • the amount of heat generated by the combustor 4 is LHV, where the amount of heat per unit mass of fuel (including the endothermic component of the reforming reaction) is LHV. Will be.
  • the air (cathode gas) discharged from the fuel cell stack 1 is used for combustion of fuel in the combustor 4 and is heated to the temperature T comb of the combustor 4, so that the temperature of the cathode gas before combustion (fuel cell stack).
  • T sttk the temperature of the mixed gas before combustion
  • the temperature T comb of the combustion gas can be treated as a constant. Therefore, supply amount m Fuel and lower limit m Fuel1 of fuel to be supplied after the system stop command is to satisfy Equations 4 and 7 at the same time, It can be expressed as.
  • a temperature sensor (not shown) is attached to the passage 41 (FIG. 1) connected to the combustor 4, the temperature T comb of the combustion gas is directly measured, and the T comb is used as a parameter in f 1 (the same applies to f 2 described later). as an embedded, it may be substituted for the value of T comb in the f 1.
  • f 1 is a function of the outlet temperature T stk of the fuel cell stack 1 and the supply amount air of air (cathode gas), and can be formed in advance as a map having T stk and air as parameters. .. Accordingly, the control unit 7 estimates the outlet temperature T stk of the fuel cell stack 1 from the temperature information inputted from the temperature sensor 5, which estimates the supply amount m air of the cathode gas by the rotation speed of the compressor 31 (the output) it is possible to calculate the lower limit m Fuel1 the supply amount of fuel after the system stop, to control the supply amount m fuel fuel on this basis by.
  • T stk is a function whose value decreases with the passage of time in Equation 8
  • f 1 is also a function which decreases monotonically with the passage of time and finally becomes zero. Therefore, the m fuel can be monotonically decreased with the passage of time and finally set to zero.
  • f 1 is a function in which only the outlet temperature T stk of the fuel cell stack 1 is used as a variable, so that the lower limit of the fuel supply amount m fuel can be easily calculated.
  • f 1 is the supply amount m of the cathode gas. Since it is a function that uses only air (the number of revolutions of the compressor 31) as a variable, the lower limit of the fuel supply amount mfuel can be easily calculated in this case as well.
  • the control unit 7 controls the cathode gas supply amount as a major (t) as a function of time (or may be constant), and the outlet temperature of the fuel cell stack 1 as T stk (t).
  • the function f1 becomes a function that depends only on f1 (T stk (t), air (t)) and time, so that the temperature sensor 5 can be omitted.
  • the fuel (anode gas) supply amount m fuel and the air (cathode gas) supply amount m air change continuously before and after the system stop command, but between immediately before and after the system stop command.
  • a step may be formed in.
  • FIG. 4 shows a case where a system stop command is issued when the fuel cell stack 1 is in a high load state, the extraction current is set to zero at the system stop command, and the anode gas flow rate and the cathode gas flow rate are gradually reduced. It is a time chart which shows the change of the temperature of the combustor 4 (the temperature of the combustion gas) and the outlet temperature (the temperature of the anode gas) of the reformer 25 when it is set to zero.
  • the take-out current I power generation amount
  • fuel anode gas
  • air cathode gas
  • the take-out current I was instantly set to zero by the system stop command, and control was performed to gradually reduce the fuel (anode gas) supply amount m fuel and the air (cathode gas) supply amount m air.
  • anode gas and cathode gas are supplied to the fuel cell stack 1 at the time of the system stop command, but since power generation is stopped in the fuel cell stack 1, the anode gas and cathode gas are not consumed and are burned as they are. It is supplied to the vessel 4. Then, in the combustor 4, at the time of the system stop command, the supply amounts of the anode gas (fuel) and the cathode gas (oxygen) are increased by the amount consumed in the power generation until just before.
  • the amount of combustion of the anode gas (fuel) and the cathode gas (oxygen) in the combustor 4 increases, and the temperature of the combustor 4 (combustion gas) exceeds the heat resistance upper limit temperature of the combustor 4, and the combustor 4 becomes There is a risk of causing thermal damage.
  • the combustion gas discharged from the combustor 4 also becomes higher than the temperature before the system stop command, and the temperatures of the anode gas and the cathode gas that exchange heat with the combustion gas exceed the heat resistance upper limit temperature of the fuel cell stack 1, which is the same. By being supplied to the fuel cell stack 1, there is a risk of causing thermal damage to the fuel cell stack 1.
  • the take-out current I (power generation amount) of the fuel cell stack 1 is gradually reduced to provide an anode in the combustor 4. It suppresses the increase in the amount of gas (fuel) and cathode gas (oxygen) burned.
  • the air (cathode gas) discharged from the fuel cell stack 1 is burned by the combustor 4 and can be heated up to the heat resistance upper limit temperature T combmax of the combustor 4, and the temperature of the cathode gas before combustion is the outlet of the fuel cell stack 1. Since the temperature is T stk , the increase in the amount of heat of air before and after combustion is Will be.
  • the temperature T combmax of the combustion gas can be treated as a constant. Therefore, supply amount m Fuel and the upper limit m Fuel2 of fuel supplied after the system stop command is to satisfy Equations 4 and 11 at the same time, It can be expressed as.
  • f 2 is a function of the outlet temperature T stk of the fuel cell stack 1 and the supply amount air of the cathode gas, as in f 1, and is formed in advance as a map having T stk and air as parameters. be able to. Accordingly, the control unit 7, the system by the temperature information inputted from the temperature sensor 5 to estimate the outlet temperature T stk of the fuel cell stack 1 is estimated supply amount m air of the cathode gas by the rotation speed of the compressor 31 calculating an upper limit value m Fuel2 the amount of fuel supplied after stopping, it is possible to control the supply amount m fuel fuel on this basis.
  • the upper limit m Fuel2 is a function that decreases monotonically with similarly time the above lower limit m Fuel1, when always larger m Fuel2 than m Fuel1, i.e. when the fuel cell stack 1 is in a low load condition, the system
  • the fuel supply amount m fuel at the time of the stop order is It can be arbitrarily controlled within the range of (see FIG. 3).
  • mfuel1 may be larger than mfuel2.
  • the supply amount m Fuel fuel when the system stop command to the lower limit m Fuel1 is greater than m fuel2. Therefore, the temperature of the combustor 4 (combustion gas) may exceed the heat-resistant upper limit temperature, causing thermal damage to the combustor 4. Further, since the combustion gas exchanges heat with the reformer 25 and the heat exchanger 32, the temperature of the fuel cell stack 1 eventually exceeds the heat resistance upper limit temperature, and the fuel cell stack 1 is also thermally damaged. There is a risk that it will end up.
  • FIG. 5 is a diagram showing a control logic for calculating the fuel supply amount and the withdrawal current.
  • the control unit 7 estimates the outlet temperature T stk of the fuel cell stack 1 from the temperature information input from the temperature sensor 5 after the system stop command, and calculates the air supply amount mail from the rotation speed of the compressor 31.
  • Control unit 7 calculates the m from the supply amount m air outlet temperature T stk and air Fuel1 (lower limit) and m Fuel2 (upper limit). Control unit 7, for example, sets the m Fuel1 as the supply amount m Fuel of fuel after the system stop command.
  • Control unit 7 calculates a difference between m Fuel1 (moles) and m Fuel2 (moles), when m fuel1 -m fuel2> 0, the current extracted I, Can be calculated by
  • Equation 14 "N cell " is the number of cells in the fuel cell stack 1, "F” is the Faraday constant, and "2" is considered to emit two electrons per hydrogen molecule reaction in the electrochemical reaction. It was done. Further, the mathematical formula 14 can be formed in advance as a map having mfuel1 and mfuel2 as parameters. The take-out current I represented by the equation 14 is the lower limit value, and a current larger than this may be taken out. The extracted current can be supplied to the battery 62 (or drive motor 63) by the DC / DC converter 61.
  • control unit 7 (third control unit) controls the take-out current I to be 0, that is, to stop the power generation when m feel1 ⁇ m feel2 ⁇ 0.
  • the control unit 7 (second control portion), the supply amount m Fuel fuel lower limit m Fuel1 can be zero becomes zero. Further, the relationship of m feel1 ⁇ m feel2 > 0 may continue until just before m feel1 becomes zero. In this case, the control unit 7 continues the power generation of the fuel cell stack 1 until the fuel supply amount mfeel becomes zero (until immediately before it becomes zero).
  • FIG. 6 is a flowchart showing a procedure from a system stop command to stopping the fuel supply.
  • step S1 the control unit 7 calculates m feel 1 and m file 2.
  • step S2 the control unit 7 (second control unit) determines whether or not mfuel1 is zero or less, and if YES (correct), stops the fuel supply based on step S4 or step S5 described later, and NO. If (No), the process proceeds to step S3.
  • step S3 the control unit 7 (third control unit) determines whether or not m feel1 ⁇ m feel2 > 0, and if YES (correct), the process proceeds to step S4, and if NO (no), the process proceeds to step S4. The process proceeds to step S5.
  • step S4 the control unit 7 (second control unit) is supplied, for example, the supply amount m Fuel fuel is set to the lower limit m Fuel1, the fuel cell stack 1 via the reformer 25 fuel (anode gas) Further, the control unit 7 (third control unit) controls the take-out current I so that the value is based on the equation 14 or higher.
  • step S5 the control unit 7 (second control unit) is supplied, for example, the supply amount m Fuel fuel is set to the lower limit m Fuel1, the fuel cell stack 1 via the reformer 25 fuel (anode gas) Then, the control unit 7 (third control unit) sets the take-out current I to zero and stops the power generation.
  • step S4 the control unit 7 (second control unit) adjusts the air supply amount air to satisfy the power generation amount in the fuel cell stack 1, and when the combustor 4 generates the combustion gas, the anode gas ( Control to the optimum mixing ratio with fuel).
  • step S5 the control unit 7 (second control unit) controls the air supply amount air so as to have an optimum mixing ratio with the anode gas (fuel) when the combustion gas is generated in the combustor 4. ..
  • FIG. 7 shows a case where a system stop command is issued when the fuel cell stack 1 is in a high load state, and the take-out current, the anode gas flow rate, and the cathode gas flow rate are gradually reduced to zero at the time of the system stop command. It is a time chart which shows the change of the temperature (combustion gas temperature) of the combustor 4 and the outlet temperature (anode gas temperature) of the reformer 25.
  • FIG. 7 shows the case of supplying the fuel as the lower limit m Fuel1 supply amount m Fuel fuel when the system is stopped.
  • m fuel1 and m Fuel2 monotonically decreases with time, m fuel1 the middle is greater than m Fuel2 at system stop command (time t1): In (time ti t1 ⁇ ti ⁇ tm ⁇ t2 ) It shows the case where the magnitude relations are exchanged.
  • the supply amount m Fuel fuel (anode gas) is decreased gradually such that m fuel1, Correspondingly reduce the supply amount m air of the air (cathode gas) ..
  • the withdrawal current I is gradually reduced while taking a value based on the equation 14 or higher.
  • the supply amount m Fuel to the combustor 4 m Fuel2 or less become the anode gas is supplied.
  • the temperature rise of the combustor 4 (combustion gas) is avoided, and the supply amount m fuel decreases with the passage of time, so that the temperature of the combustor 4 (combustion gas) gradually decreases. Therefore, the temperature of the combustor 4 does not reach the heat resistance upper limit temperature (T combmax ), and the combustor 4 is not thermally damaged. Further, since the temperature rise of the combustion gas is avoided, the temperature of the reformer 25 (anode gas) (and the temperature of the heat exchanger 32) becomes substantially constant.
  • m feel 1 becomes the same as m file 2, and after that, m file 1 becomes lower than m file 2 , so that the take-out current I becomes zero and power generation stops. Since the power generation is stopped at the time ti, after that, the air (cathode gas) supply amount air decreases at a faster rate because the power generation is not performed.
  • a solid oxide type fuel cell capable of generating power by supplying a reforming gas (anode gas) and an oxidizing agent gas (cathode gas), and an oxidizing agent.
  • An oxidizing agent gas supply device compressor 31 that supplies gas (cathode gas) to the fuel cell (fuel cell stack 1), and a reforming unit that supplies reforming gas (anodic gas) to the fuel cell (fuel cell stack 1).
  • Reformer 25 a fuel supply device (pump 22, injector 23) for supplying fuel as a raw material for reforming gas (anodic gas) to the reforming unit (reformer 25), and a fuel cell (fuel cell).
  • the stack 1) includes a combustion unit (combustor 4) for burning the exhaust gas (anode off gas, cathode off gas), and the reforming unit (reformer 25) is a combustion generated by the combustion unit (combustor 4).
  • Fuel can be reformed into reforming gas (anodic gas) by exchanging heat with gas, and when the system is stopped (stop control), the oxidizing agent gas (cathode gas) is the fuel for the fuel cell (fuel cell stack 1).
  • the fuel supply device (injector 23) is controlled to additionally supply fuel to the fuel cell (fuel cell stack 1) through the reforming unit (reformer 25) in order to prevent inflow from the extremely downstream.
  • control unit 7 In a fuel cell system provided with a control unit (control unit 7), the temperature of the reforming gas (anode gas) flowing into the fuel cell (fuel cell stack 1) when the system is stopped (stop control) is set to a predetermined temperature.
  • a second control unit (control unit 7) for supplying fuel to the reformer (reformer 25) is provided before the additional supply so as not to exceed the level.
  • the reformer (reformer 25) is supplied with fuel even after the system stop command, so that the reformer gas (anode gas) does not stay in the reformer (reformer 25). Excessive heat exchange with the reformed gas (anode gas) extruded can be avoided. In addition, the amount of reforming reaction (endothermic reaction) is hardly reduced by the newly supplied fuel. Therefore, the temperature rise of the fuel (anode gas) is suppressed and the heat capacity can be maintained.
  • the predetermined temperature is the heat resistance upper limit temperature of the fuel cell (fuel cell stack 1). As a result, thermal damage to the fuel cell (fuel cell stack 1) can be reliably avoided.
  • the fuel supply amount (supply amount from t1 to tm) by the second control unit (control unit 7) is larger than the fuel supply amount by the first control unit (control unit 7).
  • a solid oxide type fuel cell capable of generating power by supplying a reforming gas (anode gas) and an oxidizing agent gas (cathode gas), and an oxidizing agent.
  • An oxidizing agent gas supply device compressor 31 that supplies gas (cathode gas) to the fuel cell (fuel cell stack 1), and a reforming unit that supplies reforming gas (anodic gas) to the fuel cell (fuel cell stack 1).
  • Reformer 25 a fuel supply device (pump 22, injector 23) for supplying fuel as a raw material for reforming gas (anodic gas) to the reforming unit (reformer 25), and a fuel cell (fuel cell).
  • the stack 1) includes a combustion unit (combustor 4) for burning the exhaust gas (anode off gas, cathode off gas), and the reforming unit (reformer 25) is a combustion generated by the combustion unit (combustor 4).
  • Fuel can be reformed into reforming gas (anodic gas) by exchanging heat with gas, and when the system is stopped (stop control), the oxidizing agent gas (cathode gas) is the fuel for the fuel cell (fuel cell stack 1).
  • the fuel supply device (injector 23) is controlled to additionally supply fuel to the fuel cell (fuel cell stack 1) through the reforming unit (reformer 25) in order to prevent inflow from the extremely downstream.
  • the temperature of the reformer (reformer 25) is the heat resistance upper limit temperature (fuel cell stack 1) of the fuel cell (fuel cell stack 1) when the system is stopped (stop control).
  • a second control unit (control unit 7) for supplying fuel to the reformer (reformer 25) is provided before the additional supply so as not to exceed T max).
  • the reformer (reformer 25) is supplied with fuel even after the system stop command, so that the reformer gas (anode gas) does not stay in the reformer (reformer 25). Excessive heat exchange with the reformed gas (anode gas) extruded can be avoided. In addition, the amount of reforming reaction (endothermic reaction) is hardly reduced by the newly supplied fuel. Therefore, the temperature rise of the fuel (anode gas) is suppressed and the heat capacity can be maintained.
  • the second control unit prevents the temperature of the reformer unit (reformer 25) from exceeding the heat resistance upper limit temperature (T max) of the fuel cell (fuel cell stack 1).
  • T max heat resistance upper limit temperature
  • the lower limit value (m fuel1 ) of the flow rate of the fuel for this purpose is calculated, and the fuel is supplied at the lower limit value (m fuel1).
  • the third control unit is provided with a third control unit (control unit 7) that controls the extraction current amount (I) of the fuel cell (fuel cell stack 1) when the system is stopped (stop control).
  • Control unit 7) calculates the upper limit value (m fuel2 ) of the fuel flow rate for preventing the heat resistance upper limit temperature (T combmax) of the combustion unit (combustor 4) from being exceeded, and calculates the lower limit value (m fuel1 ).
  • the extraction current amount (I) is controlled based on the difference between the upper limit value (m fuel2) and the upper limit value (m fuel2).
  • the amount of fuel consumed when the system is stopped can be reduced, and the flow rate of fuel supplied to the combustor (combustor 4) by power generation can be reduced to the upper limit value ( mfuel2 ) or less. Therefore, it is possible to avoid thermal damage to the fuel cell (fuel cell stack 1) and the combustion unit (combustor 4).
  • the third control unit has at least one of the flow rate (mair ) of the oxidant gas (cathode gas) and the outlet temperature (T stk ) of the fuel cell (fuel cell stack 1).
  • the upper limit value (m fuel2 ) is calculated based on. Thereby, the upper limit value (mfill2 ) can be calculated by a simple method without attaching a sensor for detecting the temperature and the supply amount of the combustion gas.
  • the third control unit sets the take-out current amount (I) to zero when the lower limit value (m feel1 ) becomes equal to or less than the upper limit value (m feel2).
  • the timing (ti) of power generation stop during stop control can be easily determined.
  • the second control unit has a lower limit value ( T stk ) based on the flow rate (mair ) of the oxidant gas (cathode gas) and the outlet temperature (T stk) of the fuel cell (fuel cell stack 1).
  • m fuel1 is calculated.
  • the lower limit value (mfill1 ) can be calculated by a simple method without attaching a sensor for detecting the temperature and the supply amount of the combustion gas.
  • the second control unit stops the supply of fuel when the lower limit value (mfuel1) becomes zero. Thereby, the timing (tm) of the fuel supply stop during the stop control can be easily determined.
  • the second control unit corresponds to the flow rate (mfuel ) of the fuel when the system is stopped, and the oxidant gas (cathode gas) is passed through the oxidant gas supply device (compressor 31). Controls the flow rate ( air ) of. As a result, the power consumption during stop control can be reduced.
  • the reforming gas (anode gas) generated by the reforming unit (reformer 25) and the oxidizing agent gas (cathode gas) are solid oxide type.
  • the reformer (reformer 25) burns the exhaust gas (anode-off gas, cathode-off gas) of the fuel cell (fuel cell stack 1) to generate the fuel.
  • the fuel that is the raw material of the reforming gas (anode gas) is reformed into the reforming gas (anode gas), and the oxidizing agent gas (cathode) is used when the system is stopped (stop control).
  • Fuel is additionally supplied to the fuel cell (fuel cell stack 1) through the reformer (reformer 25) in order to prevent gas) from flowing in from the downstream side of the fuel cell (anode) of the fuel cell (fuel cell stack 1).
  • additional supply is performed so that the temperature of the reforming gas (anode gas) flowing into the fuel cell (fuel cell stack 1) does not exceed a predetermined temperature when the system is stopped (stop control).
  • Fuel is supplied to the reformer (reformer 25) before.
  • the reformer (reformer 25) is supplied with fuel even after the system stop command, so that the reformer gas (anode gas) does not stay in the reformer (reformer 25). Excessive heat exchange with the reformed gas (anode gas) extruded can be avoided. In addition, the amount of reforming reaction (endothermic reaction) is hardly reduced by the newly supplied fuel. Therefore, the temperature rise of the fuel (anode gas) is suppressed and the heat capacity can be maintained. Therefore, while suppressing the temperature rise of the reforming gas (anode gas) extruded from the fuel cell stack 1 from the reforming unit (reformer 25) due to the subsequent additional supply of fuel, the heat capacity of the fuel is maintained and the entire system is maintained. The temperature can be lowered, and the fuel supply can be stopped while avoiding thermal damage to the fuel cell stack 1.

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Abstract

改質ガスと酸化剤ガスが供給されて発電可能な固体酸化物型の燃料電池と、前記酸化剤ガスを前記燃料電池に供給する酸化剤ガス供給装置と、前記改質ガスを前記燃料電池に供給する改質部と、前記改質ガスの原料となる燃料を前記改質部に供給する燃料供給装置と、前記燃料電池の排出ガスを燃焼する燃焼部と、を備え、前記改質部は、前記燃焼部が生成する燃焼ガスと熱交換することで前記燃料を前記改質ガスに改質可能であり、システム停止時に前記酸化剤ガスが前記燃料電池の燃料極下流から流入することを防止するために前記改質部を通じて前記燃料を前記燃料電池に追加供給する制御を前記燃料供給装置に対して行う第1制御部が設けられた燃料電池システムにおいて、前記システム停止時に前記燃料電池に流入する前記改質ガスの温度が所定の温度を超えないように前記追加供給の前に前記改質部に前記燃料を供給する第2制御部を備える。

Description

燃料電池システム、及び燃料電池システムの制御方法
　この発明は、燃料電池システム、及び燃料電池システムの制御方法に関する。
　ＪＰ２０１６−１２２５０７Ａは、改質ガスと酸化剤ガスが供給されて発電する燃料電池と、燃料電池から排出された排出ガスを燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスと熱交換することで改質ガスの原料となる燃料を改質可能な改質器を備える燃料電池モジュールにおいて、燃料電池モジュールからの電力取り出し停止後、燃料電池モジュール温度が、酸化剤ガスが燃料電池モジュールの燃料極側に逆流を開始する温度となると燃料電池に間欠的に燃料を追加供給する技術を開示している。
　しかし、システムが発電停止命令を受けてただちに燃料供給を停止させると、改質器において改質ガスが滞留して当該改質ガスの熱交換が進行し、当該改質ガスが燃料電池スタックの耐熱上限温度を超える高温の改質ガスとなる。またシステムを小型にすると燃料電池スタックと燃焼器とを接続する通路が短くなるため、酸化剤ガスが燃料極側に逆流するまでの時間が短くなる。よって、前記のように燃料を追加供給する場合、システムが発電停止命令を受けてから前記の追加供給を行うまでの時間が短くなるため、高温の改質ガスが温度低下しないまま燃料電池スタックに供給される虞がある。
　そこで、本発明は、システム停止命令後に燃料を追加供給する場合に燃料電池スタックの耐熱上限温度を超える改質ガスが燃料電池スタックに供給されることを回避する燃料電池システム、及び燃料電池システムの制御方法を提供することを目的とする。
　本発明のある態様によれば、改質ガスと酸化剤ガスが供給されて発電可能な固体酸化物型の燃料電池と、酸化剤ガスを燃料電池に供給する酸化剤ガス供給装置と、改質ガスを燃料電池に供給する改質部と、改質ガスの原料となる燃料を改質部に供給する燃料供給装置と、燃料電池の排出ガスを燃焼する燃焼部と、を備える燃料電池システムである。ここで、改質部は、燃焼部が生成する燃焼ガスと熱交換することで燃料を改質ガスに改質可能である。そして、システム停止時に酸化剤ガスが燃料電池の燃料極下流から流入することを防止するために改質部を通じて燃料を燃料電池に追加供給する制御を燃料供給装置に対して行う第１制御部が設けられる。さらに、システム停止時に燃料電池に流入する改質ガスの温度が所定の温度を超えないように追加供給の前に改質部に燃料を供給する第２制御部を備える。
図１は、本実施形態の燃料電池システムの主要構成を示すブロック図である。 図２は、システム停止命令時に取り出し電流、アノードガス流量、カソードガス流量をそれぞれゼロにした場合における改質器の出口温度（アノードガスの温度）の変化を示すタイムチャートである。 図３は、システム停止命令時にアノードガス流量及びカソードガス流量徐々に減少させてゼロにした場合における改質器の出口温度（アノードガスの温度）の変化を示すタイムチャートである。 図４は、燃料電池スタックが高負荷状態のときにシステム停止命令があった場合であって、システム停止命令時に取り出し電流をゼロにし、且つアノードガス流量及びカソードガス流量を徐々に減少させてゼロにした場合の燃焼器の温度（燃焼ガスの温度）及び改質器の出口温度（アノードガスの温度）の変化を示すタイムチャートである。 図５は、燃料供給量及び取り出し電流を算出する制御ロジックを示す図である。 図６は、システム停止命令から燃料供給を停止するまでの手順を示すフローチャートである。 図７は、燃料電池スタックが高負荷状態のときにシステム停止命令があった場合であって、システム停止命令時に取り出し電流、アノードガス流量、カソードガス流量を徐々に減少させてゼロにした場合の燃焼器の温度（燃焼ガスの温度）及び改質器の出口温度（アノードガスの温度）の変化を示すタイムチャートである。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
　［燃料電池システムの構成］
　図１は、本実施形態の燃料電池システムの主要構成を示すブロック図である。本実施系形態の燃料電池システムは、燃料電池スタック１（燃料電池）にアノードガス（改質ガス）を供給する燃料供給系統と、燃料電池スタック１に空気（カソードガス、酸化剤ガス）を供給する空気供給系統と、燃料電池スタック１から排出されたアノードオフガス（アノードガス）及びカソードオフガス（カソードガス）を燃焼する燃焼系統と、燃料電池スタック１から電力を取り出して動力を得る駆動系統から構成され、主に車両（電動車両）に搭載される。
　燃料供給系統は、タンク２１、ポンプ２２（燃料供給装置）、インジェクタ２３，２４（燃料供給装置）、改質器２５（改質部）を含む。空気供給系統は、コンプレッサー３１、熱交換器３２を含む。燃焼系統は燃焼器４（燃焼部）を含む。駆動系統は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１、バッテリ６２、駆動モータ６３を含む。また、燃料電池システムは、システム全体の動作を制御する制御部７（第１制御部、第２制御部、第３制御部）を含む。
　燃料電池スタック１は、固体酸化物型の燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ　Ｏｘｉｄｅ　Ｆｕｅｌ　Ｃｅｌｌ）であり、セラミック等の固体酸化物で形成された電解質層を、改質器２５により改質されたアノードガス（改質ガス）が供給されるアノード（燃料極）と、カソードガス（酸化剤ガス）として酸素を含む空気が供給されるカソード（空気極）により挟み込んで得られるセルを積層したものである。燃料電池スタック１では、アノードガス中に含まれる水素とカソードガス中の酸素とを反応させて発電を行うとともに、反応後に生成されるアノードオフガス（アノードガスを含有する）とカソードオフガス（酸素を含有する）を排出する。
　燃料電池スタック１は、燃料電池スタック１にアノードガスを供給する通路１１、カソードガスを燃料電池スタック１に供給する通路１２、燃料電池スタック１から排出されたアノードオフガス（アノードガス）を燃焼器４側に排出する通路１３、燃料電池スタック１から排出されたカソードオフガス（カソードガス）を燃焼器４側に排出する通路１４に接続されている。ここで、通路１３及び通路１４は合流路１５により合流しており、合流路１５は燃焼器４に接続されている。
　ここで、アノードとは、燃料電池スタック１を構成するアノード電極のみならず、アノード電極にアノードガスを供給する燃料電池スタック１の内部通路（通路１１に接続する）、及びアノード電極で反応後のアノードオフガスを排出させる燃料電池スタック１の内部通路（通路１３に接続する）も含むものとする。同様に、カソードとは、燃料電池スタック１を構成するカソード電極のみならず、カソード電極にカソードガスを供給する燃料電池スタック１の内部通路（通路１２に接続する）、及びカソード電極で反応後のカソードオフガスを排出させる燃料電池スタック１の内部通路（通路１４に接続する）も含むものとする。
　燃料供給系統は、タンク２１、ポンプ２２、インジェクタ２３、改質器２５をこの順で直列に接続するメイン通路２６と、メイン通路２６のポンプ２２とインジェクタ２３との間となる位置から分岐して燃焼器４に接続するサブ通路２７があり、サブ通路２７にはインジェクタ２４が介装されている。
　タンク２１は、例えばエタノールと水を混合させた液体からなる改質用の燃料を蓄えるものであり、ポンプ２２は、燃料を吸引して一定の圧力でインジェクタ２３，２４に燃料を供給するものである。
　インジェクタ２３，２４は、ポンプ２２により燃料が圧入されるノズルボディ（不図示）と、ノズルボディの先端にある燃料噴射孔（不図示）を閉止する方向に付勢されたプランジャロッド（不図示）と、プランジャロッドを当該付勢の方向とは逆方向に移動させるソレノイド（不図示）を備える。インジェクタ２３，２４において、ソレノイドに制御電流を印加することでソレノイドがプランジャロッドを当該逆方向に移動させるように駆動し、これによりプランジャロッドが燃料噴射孔を開放して燃料を噴射する。また、制御電流を停止することでソレノイドの駆動を停止させ、プランジャロッドが付勢力により移動して燃料噴射孔を閉止して燃料の噴射を停止させる。インジェクタ２３，２４において、燃料噴射孔の開放・閉止のデューティー比は、制御電流のオン・オフのデューティー比に依存する。よって、インジェクタ２３，２４は、制御電流のデューティー比を調整することで噴射する燃料の流量を調整することができる。
　改質器２５は、インジェクタ２３から供給された燃料を、水素を包含するアノードガスに改質して燃料電池スタック１に供給するものである。改質器２５は、燃焼器４から排出された燃焼ガスと熱交換することで、インジェクタ２３から供給された燃料を気化させ、気化燃料を触媒反応によりアノードガスに改質しつつ燃料電池スタック１で電気化学反応（発電反応）が可能な温度にまで加熱し、当該アノードガスを燃料電池スタック１に供給することができる。
　コンプレッサー３１（酸化剤ガス供給装置）は、外気を取り入れて空気（カソードガス）を熱交換器３２に供給するものである。熱交換器３２は、燃焼器４から排出された燃焼ガスと熱交換することで空気を燃料電池スタック１で電気化学反応が可能な温度に加熱してカソードガスとして燃料電池スタック１に供給することができる。なお、酸化剤ガス供給装置として、燃焼ガスとの熱交換を行わずに燃料電池スタック１に高温の空気（カソードガス）を直接供給できる装置を適用してもよい。
　燃焼器４は、アノードオフガス（排出ガス）とカソードオフガス（排出ガス）との混合ガス（排出ガス）を触媒燃焼させ二酸化炭素や水を主成分とする燃焼ガスを生成するものである。燃焼器４には、触媒（不図示）において燃料が燃焼可能な温度になるまで昇温するヒータ（不図示）が取り付けられている。また燃焼器４はサブ通路２７に接続され、インジェクタ２４から供給された燃料が触媒において燃焼することで触媒の温度を触媒燃焼可能な温度にまで上昇させることができる。
　燃焼器４で生成された燃焼ガスは通路４１から排出される。通路４１は通路４２及び通路４３に分岐し、通路４２は改質器２５に接続され、通路４３は熱交換器３２に接続される。改質器２５には通路４４が接続され、通路４４からは改質器２５との熱交換に用いられた燃焼ガスが排出される。熱交換器３２には通路４５が接続され、通路４５からは熱交換器３２との熱交換に用いられた燃焼ガスが排出される。そして、通路４４及び通路４５に排出された燃焼ガスは外部に放出される。
　温度センサ５は、例えば合流路１５に取り付けられ、合流路１５を流れる混合ガスの温度の情報を制御部７に出力する。制御部７は、混合ガスの温度により燃料電池スタック１の出口温度を推定することができる。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は、燃料電池スタック１に接続され、燃料電池スタック１の出力電圧を昇圧してバッテリ６２または駆動モータ６３に電力を供給するものである。バッテリ６２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１から供給された電力を充電するとともに、駆動モータ６３に電力を供給することができる。駆動モータ６３は、インバータ（不図示）を介してバッテリ６２及びＤＣ／ＤＣコンバータ６１に接続され、車両の動力源となっている。また、車両の減速時において、駆動モータ６３は回生電力を発生させるが、これをバッテリ６２に充電させることができる。
　制御部７は、マイクロコンピュータ、マイクロプロセッサ、ＣＰＵを含む汎用の電子回路と周辺機器から構成され、特定のプログラムを実行することにより燃料電池システムを制御するための処理を実行する。また制御部７は、燃料電池システムを構成する構成要素の駆動・停止制御（オン・オフ制御）を行うことができる。
　制御部７が行う燃料電池システムの制御としては、燃料電池スタック１を暖機する暖機制御、通常の発電を行う発電制御、システムを停止させる停止制御がある。制御部７は、インジェクタ２３，２４（ソレノイド）に対して制御電流を出力するとともにそのデューティー比を制御することができる。また、制御部７はＤＣ／ＤＣコンバータ６１にＰＷＭ信号を出力し、そのデューティー比を変化させることで燃料電池スタック１からの取り出し電流（発電量）を制御することができる。さらに、制御部７には、バッテリ６２からＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｃａｈｒｇｅ：バッテリ充電率）の情報が入力され、ＳＯＣの値に基づいて燃料電池スタック１による発電の要否を判断することができる。
　なお、図示は省略しているが、外部から燃料電池スタック１とは極性が逆の電圧（例えば燃料電池スタック１の開放電圧と絶対値が同じ電圧）を燃料電池スタック１に印加する回路を接続しておき、停止制御中に制御部７が当該回路をスイッチ制御して、アノード（アノード電極）の劣化（酸化）を抑制できるようにしてもよい。
　［燃料電池システムの暖機制御］
　燃料電池システムの暖機制御は、ユーザーのイグニッション・オン操作（車両キーをオンにする操作）、またはバッテリ６２のＳＯＣが所定の値を下回ったことを契機に開始する。まず、システムが暖機制御を開始すると、制御部７は、燃焼器４のヒータをオンにし燃焼器４の触媒が燃料を燃焼可能な温度になるまで加熱する。
　次に制御部７は、コンプレッサー３１及びポンプ２２をオンにし、インジェクタ２４に所定のデューティー比の制御電流を出力し、燃焼器４に燃料を供給する。これにより、空気が熱交換器３２、燃料電池スタック１を介して燃焼器４に供給され、燃焼器４に供給された燃料が燃焼し、触媒の温度がさらに上昇する。このとき制御部７は、ヒータをオフにする。
　燃焼器４において、燃料が燃焼することで燃焼ガスが生成され、燃焼ガスは改質器２５及び熱交換器３２に供給され、改質器２５及び熱交換器３２が加熱される。熱交換器３２を加熱することで熱交換器３２を通過する空気が加熱され、加熱された空気が燃料電池スタック１に供給されることで燃料電池スタック１が加熱される。
　制御部７は、改質器２５の温度が燃料を改質可能であって電気化学反応に必要な温度に到達し、燃料電池スタック１及び熱交換器３２の温度が電気化学反応に必要な温度に到達し、燃焼器４が触媒燃焼可能な温度に到達した段階で、インジェクタ２４に対する制御電流と停止し、インジェクタ２３に対して所定のデューティー比で制御電流を出力する。これにより、燃焼器４への燃料の供給が停止し、改質器２５に所定の流量で燃料が供給される。改質器２５に供給された燃料はアノードガス（改質ガス）に改質されて燃料電池スタック１に供給され、熱交換器３２により加熱された空気はカソードガスとして燃料電池スタック１に供給されることで燃料電池スタック１において電気化学反応を開始し、暖機制御は終了する。なお、燃料電池スタック１から排出されたアノードガス（アノードオフガス）及びカソードガス（カソードオフガス）は燃焼器４において触媒反応により燃焼され、当該燃焼により生成される燃焼ガスが引き続き改質器２５及び熱交換器３２と熱交換を行う。
　［燃料電池システムの発電制御］
　次に、燃料電池システムの発電制御時における動作について説明する。システムの発電制御は、タンク２１から供給された燃料が改質器２５においてアノードガスに改質され、このアノードガスが燃料電池スタック１（アノード）に供給される。一方、カソードガスとしての空気が熱交換器３２により昇温され燃料電池スタック１（カソード）に供給される。アノードガスとカソードガスが供給された燃料電池スタック１では電気化学反応により電力が発生する。電気化学反応に使用されたアノードオフガスとカソードオフガスは燃焼器４に導入される。そして、燃焼器４は、アノードオフガス、カソードオフガスを混合した状態で燃焼して燃焼ガスを生成し、これが熱交換器３２及び改質器２５を通過して加熱する。
　また、制御部７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１にＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を出力してＰＷＭ信号のデューティー比を変化させることで、燃料電池スタック１からの取り出し電流を制御し、所定の電力をバッテリ６２または駆動モータ６３に供給する。
　車両の運転中は、システム（バッテリ６２、駆動モータ６３等）が要求する電力にほぼ比例する形でアノードガスの供給量（インジェクタ２３の噴射量）、及びカソードガスの供給量（コンプレッサー３１の回転数）を直線的に変化させることができる。しかし、燃料電池スタック１には、燃料電池スタック１が発電可能な状態を維持するための電力、すなわちポンプ２２、コンプレッサー３１等の補機類を稼動させるための電力が必要である。よって、燃料電池スタック１に対する要求電力がゼロであっても、燃料電池スタック１は、少なくとも前述の補機類を稼動させるための電力を発電している。
　燃料電池スタック１の発電中において、燃料電池スタック１は、アノードガス及びカソードガスによる加熱（及び電気化学反応）により所定の温度（例えば６００℃）を維持している。燃焼器４にはアノードガス及びカソードガスが供給されこれを燃焼して燃焼ガスを生成しているので、燃焼器４及び燃焼ガスは所定の温度（Ｔｃｏｍｂ、例えば８００℃、図２参照）を維持している。改質器２５は、当該燃焼ガスと熱交換することで、所定の温度（改質器２５の出口温度：Ｔｆｕｅｌ＿ｏｕｔ、例えば６００℃、図２参照）のアノードガスを供給している。熱交換器３２も前記燃焼ガスと熱交換することで所定の温度（例えば６００℃）のカソードガスを燃料電池スタック１に供給している。なお、燃料電池スタック１に流入する改質ガスの温度は例えば改質器２５の温度（改質器２５の出口温度：Ｔｆｕｅｌ＿ｏｕｔ）で表すことができ、燃料電池スタック１に流入するカソードガスの温度も熱交換器３２の温度で表すことができる。
　［燃料電池システムの停止制御］
　図２は、システム停止命令時に取り出し電流、アノードガス流量、カソードガス流量をそれぞれゼロにした場合における改質器２５の出口温度（アノードガスの温度）の変化を示すタイムチャートである。
　燃料電池システムの停止制御は、制御部７により行われるが、車両停止後のユーザーによるイグニッション・オフ操作（車両キーをオフにする操作）や、バッテリ６２のＳＯＣが所定の充電率となり燃料電池スタック１に対する発電要求が停止したこと、或いは車両から発生する音を小さくするために燃料電池スタック１（特にコンプレッサー３１）を停止させる操作をユーザーが行ったことを契機に開始される。
　図２に示すように、通常の停止制御は、時刻ｔ１にシステム停止命令を受けると発電を停止する（取り出し電流Ｉをゼロにする）とともにアノードガス（供給量：ｍｆｕｅｌ）及びカソードガス（供給量：ｍａｉｒ）の供給を停止する。
　このとき、改質器２５及び燃料電池スタック１（アノード）はタンク２１側と遮断されている。よって、時間経過とともに燃料電池スタック１の温度が低下するとアノードの圧力が低下してカソードの圧力よりも低くなるので、合流路１５を介してカソードガスがアノードに逆流することになる。
　したがって、時刻ｔ１のシステム停止命令の後、時刻ｔ２で追加燃料を改質器２５に供給することでアノードガス（または未改質の燃料ガス）を、改質器２５を介して燃料電池スタック１（アノード）に供給し、アノード電極にカソードガスが入り込んでアノード電極が酸素に接触することで当該電極が劣化することを回避する。その後も温度低下（アノードの圧力低下）に応じて追加燃料を断続的に供給し、燃料電池スタック１の温度がアノード電極が劣化反応をする下限温度（例えば３００℃）よりも低くなったところで燃料の供給を完全停止させることで終了する。
　停止制御を開始すると燃焼器４に供給されるアノードガス及びカソードガスの流量が急激に低下して燃焼ガスの発生量が低下することで燃焼器４及び燃焼ガスの温度（Ｔｃｏｍｂ）が低下するが、しばらくの間は燃料電池スタック１の耐熱上限温度Ｔｍａｘ（例えば６２０℃）よりも高い状態を維持している。
　一方、改質器２５において、アノードガスの供給（インジェクタ２３による燃料の供給）が停止すると改質器２５にアノードガスが滞留し、当該滞留したアノードガスと燃焼ガスとの熱交換が進行し、また吸熱反応である改質反応の量が減少することで、アノードガスの温度が燃料電池スタック１の耐熱上限温度Ｔｍａｘを超える場合が発生する。
　また、燃料電池システム全体を小型化した場合、通路１３及び通路１４が短くなるので、カソードガスが合流路１５を介してアノード側に逆流してアノードの電極に到達する時間が早くなる。このため、上記の時刻ｔ２が時刻ｔ１に近づき、改質器２５の出口付近のアノードガスの温度（温度Ｔｆｕｅｌ−ｏｕｔ）が未だ燃料電池スタック１の耐熱上限温度Ｔｍａｘよりも高い状態のときに追加燃料が供給され、当該アノードガスが追加燃料により押し出されて燃料電池スタック１に供給されることになる。このように追加燃料を供給することでカソードガスの逆流は回避できるが、燃料電池スタック１が耐熱上限温度Ｔｍａｘを超えた温度のアノードガスに晒されてしまうので燃料電池スタック１に熱的ダメージを与えることになる。
　そこで、本実施形態では、システム停止命令時に燃料供給を瞬時に停止するのではなく、燃料の供給量を徐々に低下させて供給を停止することで燃料電池スタック１がその耐熱上限温度より高い温度のアノードガスに晒されることを防止している。
　図３は、システム停止命令時にアノードガス流量及びカソードガス流量徐々に減少させてゼロにした場合における改質器２５の出口温度（アノードガスの温度）の変化を示すタイムチャートである。
　［停止制御時の改質器（アノードガス）の温度変化］
　図３に示すように、本実施形態では、時刻ｔ１でシステム停止命令を受けると、燃料の供給量ｍｆｕｅｌを時刻ｔｍ（ｔ１＜ｔｍ＜ｔ２）においてゼロになるように徐々（例えば直線的）に減少させる。このとき、空気（カソードガス）の供給量ｍａｉｒも燃料の供給量ｍｆｕｅｌに対応して減少させる。空気（カソードガス）の供給量ｍａｉｒは、例えば、アノードガスとカソードガスの混合比が燃焼器４において燃焼効率が最大となる混合比となるように燃料の供給量ｍｆｕｅｌに対応して減少させる。
　このとき、燃焼器４においては、燃料電池スタック１から供給されるアノードガスとカソードガスの供給量が徐々に減少し、生成される燃焼ガスの量が減少するので燃焼器４（燃焼ガス）の温度は徐々に減少する。
　改質器２５においては、システム停止命令後も燃料が供給されるので、アノードガスが改質器２５に滞留することはなく、新たに供給された燃料により改質反応（吸熱反応）の量もほとんど減少せず、さらに前記のように燃焼ガスの温度も減少するので改質器２５から供給されるアノードガスの温度上昇を抑制若しくは回避することができる。
　その後、時刻ｔｍにおいて燃料（アノードガス）の供給及び空気（カソードガス）の供給を停止すると、改質器２５（アノードガス）の温度及び燃焼器４（燃焼ガス）の温度は外部との温度差に基づいて放熱（温度減少）する。
　前記のように、システム停止命令後も燃料が供給されるので、その分カソードガスがアノード側に逆流する時間を延ばすことができる。よって時刻ｔ２（時刻ｔｍよりも後）において燃料を追加供給しても燃料電池スタック１側に押し出されるアノードガス（または未改質の燃料ガス）の温度が発電中のアノードガスの温度よりも低くなっており、押し出されたアノードガスが燃料電池スタック１に熱的なダメージを与えることはない。なお、時刻ｔ１から時刻ｔｍまでに供給する燃料の供給量は、時刻ｔ２における追加供給に係る供給量よりも多くなる。これにより、システム停止命令後のアノードガスの温度上昇を抑制することができる。
　［停止制御時に改質器の供給する燃料の供給量（下限値）］
　次に、システム停止命令後に供給する燃料の供給量ｍｆｕｅｌとその下限値ｍｆｕｅｌ１について検討する。まず、改質器２５において許容される燃料の熱交換量は、当該熱交換により燃料の温度が燃料電池スタック１の耐熱上限温度Ｔｍａｘを超えない熱交換量となるので、熱交換前の燃料の温度（改質器２５の入口温度）をＴｒｅｆ、燃料の比熱をＣｐｆｕｅｌとすると熱交換量（最大値）は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 となる。
　一方、燃焼ガスの供給量は、カソードガスの供給量ｍａｉｒと、アノードガスとの混合（燃焼）を考慮した場合の排気分流比γを用いると、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 となる。
　燃焼ガスの初期温度は、燃焼器４の温度Ｔｃｏｍｂと同じであるが、これが放熱により最終的に熱交換前の燃料の温度（改質器２５の入口温度）にまで低下すると考える。燃焼ガスにおいては、燃料がすでに燃焼しているので、燃焼ガスの比熱は空気の比熱Ｃｐａｉｒに近似できる。よって、燃焼ガスの改質器２５における放熱量は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 となる。
　さらに、改質器２５の熱交換効率をηｒｅｆとすると、燃料の熱交換量は、燃焼ガスの放熱量にηｒｅｆを掛け合わせた値（熱交換量）に等しいから、数式１及び数式３から、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 となる。
　システム停止後は発電が停止しているので、燃料電池スタック１に供給された燃料は全て燃焼器４で燃焼される。よって、燃焼器４によって発生する熱量は、燃料の単位質量当りの熱量（改質反応の吸熱成分を含む）をＬＨＶとすると、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 となる。
　また燃料電池スタック１から排出された空気（カソードガス）は燃焼器４において燃料の燃焼に用いられ燃焼器４の温度Ｔｃｏｍｂまで加熱されるのであるから燃焼前のカソードガスの温度（燃料電池スタック１の出口温度）をＴｓｔｋ（燃焼前の混合ガスの温度）とすると、燃焼前後における空気の熱量の増加分は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 となる。
　そして、燃料が燃焼したときの熱量が全て空気の温度上昇に用いられたと考えると数式５と数式６から、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 が得られる。
　燃焼ガスの温度Ｔｃｏｍｂは定数として扱うことができる。したがって、システム停止命令後に供給すべき燃料の供給量ｍｆｕｅｌ及びその下限値ｍｆｕｅｌ１は、数式４及び数式７を同時に満たすように、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 と表すことができる。なお、燃焼器４に接続する通路４１（図１）に温度センサ（不図示）を取り付け、燃焼ガスの温度Ｔｃｏｍｂを直接計測し、ｆ１（後述のｆ２も同様）においてＴｃｏｍｂをパラメータとして組み込み、当該ｆ１にＴｃｏｍｂの値を代入するようにしてもよい。
　ここで、ｆ１は、燃料電池スタック１の出口温度Ｔｓｔｋと、空気（カソードガス）の供給量ｍａｉｒの関数であり、予めＴｓｔｋとｍａｉｒをパラメータとするマップとして形成することができる。したがって、制御部７は、温度センサ５から入力された温度の情報から燃料電池スタック１の出口温度Ｔｓｔｋを推定し、コンプレッサー３１の回転数（出力）によりカソードガスの供給量ｍａｉｒを推定することでシステム停止後の燃料の供給量の下限値ｍｆｕｅｌ１を算出し、これに基づいて燃料の供給量ｍｆｕｅｌを制御することができる。
　システム停止命令後は発電しないので、数式８においてＴｓｔｋは時間経過とともに値が低くなる関数であり、ｆ１も時間経過とともに単調減少し最後にはゼロになる関数である。よって、ｍｆｕｅｌは時間経過とともに単調減少し、最後にはゼロにすることとができる。
　停止制御においてはコンプレッサー３１の回転数を一定にすることもできる。この場合ｆ１は燃料電池スタック１の出口温度Ｔｓｔｋのみを変数とする関数となるので、容易に燃料の供給量ｍｆｕｅｌの下限値を算出することができる。
　また、システム停止命令後の燃料電池スタック１の出口温度Ｔｓｔｋの温度変化に再現性がある場合、すなわちＴｓｔｋ（ｔ）として時間の関数で近似できる場合、ｆ１はカソードガスの供給量ｍａｉｒ（コンプレッサー３１の回転数）のみを変数とする関数となるので、この場合も容易に燃料の供給量ｍｆｕｅｌの下限値を算出することができる。
　さらに、システム停止命令後においてカソードガスの供給量をｍａｉｒ（ｔ）として時間の関数（若しくは一定でもよい）として制御部７が制御し、燃料電池スタック１の出口温度をＴｓｔｋ（ｔ）として時間の関数で近似できる場合、関数ｆ１は、ｆ１（Ｔｓｔｋ（ｔ）、ｍａｉｒ（ｔ））と時間にのみ依存する関数になるので、温度センサ５を省略することができる。
　なお、図３では、燃料（アノードガス）供給量ｍｆｕｅｌ、空気（カソードガス）供給量ｍａｉｒがシステム停止命令の前後において連続的に変化しているが、システム停止命令直後の直前との間に段差が形成される場合がある。
　［高負荷状態の燃料電池システムの停止制御（発電なし）］
　図４は、燃料電池スタック１が高負荷状態のときにシステム停止命令があった場合であって、システム停止命令時に取り出し電流をゼロにし、且つアノードガス流量及びカソードガス流量を徐々に減少させてゼロにした場合の燃焼器４の温度（燃焼ガスの温度）及び改質器２５の出口温度（アノードガスの温度）の変化を示すタイムチャートである。
　システム停止命令前に、燃料電池スタック１が高負荷状態の場合、すなわち取り出し電流Ｉ（発電量）、燃料（アノードガス）供給量ｍｆｕｅｌ、空気（カソードガス）供給量ｍａｉｒが通常（低負荷状態）よりも大きくなっている場合について検討する。
　そして、図４に示すように、システム停止命令により取り出し電流Ｉを瞬時にゼロにし、燃料（アノードガス）供給量ｍｆｕｅｌ、空気（カソードガス）供給量ｍａｉｒを徐々に低下させる制御を行った場合について検討する。
　すると、システム停止命令時に大量のアノードガス及びカソードガスが燃料電池スタック１に供給されるが、当該燃料電池スタック１では発電が停止するので、アノードガス及びカソードガスは消費されることなく、そのまま燃焼器４に供給される。すると、燃焼器４では、システム停止命令時において、アノードガス（燃料）及びカソードガス（酸素）の供給量が直前まで発電で消費された分だけ増加する。これにより、燃焼器４におけるアノードガス（燃料）及びカソードガス（酸素）の燃焼量が増加して燃焼器４（燃焼ガス）の温度が燃焼器４の耐熱上限温度を超えてしまい燃焼器４に熱的ダメージを与えてしまう虞がある。また、燃焼器４から排出された燃焼ガスもシステム停止命令前の温度よりも高くなり、燃焼ガスと熱交換するアノードガス及びカソードガスの温度が、燃料電池スタック１の耐熱上限温度を超え、これが燃料電池スタック１に供給されることで、燃料電池スタック１に熱的ダメージを与えてしまう虞がある。
　そこで、本実施形態では、燃料電池スタック１が高負荷状態のときにシステム停止命令があった場合に、燃料電池スタック１の取り出し電流Ｉ（発電量）を徐々に低下させて燃焼器４におけるアノードガス（燃料）及びカソードガス（酸素）の燃焼量の増加を抑制している。
　［停止制御時に改質器の供給する燃料の供給量（上限値）］
　前記のように、燃料電池スタック１が高負荷状態のときはシステム停止後も発電を継続している。よって、燃料電池スタック１において消費されずに燃焼器４に供給される燃料の供給量をｍｆｕｅｌ２とすると、燃焼器４によって発生する熱量は、燃料の単位質量当りの熱量をＬＨＶとすると、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 となる。
　また燃料電池スタック１から排出された空気（カソードガス）は燃焼器４により燃焼され燃焼器４の耐熱上限温度Ｔｃｏｍｂｍａｘまで加熱可能であり、燃焼前のカソードガスの温度は燃料電池スタック１の出口温度Ｔｓｔｋとなるので、燃焼前後における空気の熱量の増加分は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 となる。
　そして、燃料が燃焼したときの熱量が全て空気の温度上昇に用いられたと考えると数式９と数式１０から、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 が得られる。
　燃焼ガスの温度Ｔｃｏｍｂｍａｘは定数として扱うことができる。したがって、システム停止命令後に供給する燃料の供給量ｍｆｕｅｌ及びその上限値ｍｆｕｅｌ２は、数式４及び数式１１を同時に満たすように、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 と表すことができる。
　ここで、ｆ２は、ｆ１と同様に、燃料電池スタック１の出口温度Ｔｓｔｋと、カソードガスの供給量ｍａｉｒの関数であり、予めＴｓｔｋとｍａｉｒをパラメータとするマップとして形成することができる。したがって、制御部７は、温度センサ５から入力された温度の情報により燃料電池スタック１の出口温度Ｔｓｔｋを推定し、コンプレッサー３１の回転数によりカソードガスの供給量ｍａｉｒを推定することでシステム停止後の燃料の供給量の上限値ｍｆｕｅｌ２を算出し、これに基づいて燃料の供給量ｍｆｕｅｌを制御することができる。
　上限値ｍｆｕｅｌ２は上記の下限値ｍｆｕｅｌ１と同様に時間経過とともに単調に減少する関数であるが、ｍｆｕｅｌ１よりもｍｆｕｅｌ２が常に大きいとき、すなわち燃料電池スタック１が低負荷状態のとき、システム停止命令時の燃料の供給量ｍｆｕｅｌは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 の範囲で任意に制御することができる（図３参照）。
　一方、燃料電池スタック１が高負荷状態のときにシステム停止命令があると、ｍｆｕｅｌ１がｍｆｕｅｌ２よりも大きくなる場合がある。この場合、システム停止命令時の燃料の供給量ｍｆｕｅｌをその下限値ｍｆｕｅｌ１にしたとしても、この供給量がｍｆｕｅｌ２よりも大きくなる。よって、燃焼器４（燃焼ガス）の温度がその耐熱上限温度を超えてしまい、燃焼器４に対して熱的ダメージを与える虞がある。さらに当該燃焼ガスが改質器２５及び熱交換器３２と熱交換するので、結果的に燃料電池スタック１の温度がその耐熱上限温度を超えてしまい、燃料電池スタック１にも熱的ダメージを与えてしまう虞がある。
　そこで、本実施形態では、燃料電池スタック１において、下限値ｍｆｕｅｌ１と上限値ｍｆｕｅｌ２との差分の燃料について発電消費することで、燃焼器４及び燃料電池スタック１の熱的ダメージを回避することにしている。
　［停止制御時の燃料供給量及び取り出し電流の算出］
　図５は、燃料供給量及び取り出し電流を算出する制御ロジックを示す図である。制御部７は、システム停止命令後に温度センサ５から入力された温度の情報から燃料電池スタック１の出口温度Ｔｓｔｋを推定し、コンプレッサー３１の回転数から空気の供給量ｍａｉｒを算出する。
　制御部７は、出口温度Ｔｓｔｋと空気の供給量ｍａｉｒからｍｆｕｅｌ１（下限値）及びｍｆｕｅｌ２（上限値）を算出する。制御部７は、例えばｍｆｕｅｌ１をシステム停止命令後の燃料の供給量ｍｆｕｅｌとして設定する。
　制御部７（第３制御部）は、ｍｆｕｅｌ１（モル数）とｍｆｕｅｌ２（モル数）との差分を算出し、ｍｆｕｅｌ１−ｍｆｕｅｌ２＞０のとき、取り出し電流Ｉを、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 により算出することができる。
　数式１４において、「Ｎｃｅｌｌ」は燃料電池スタック１のセル数、「Ｆ」はファラデー定数、「２」は電気化学反応において水素分子１個の反応につき２個の電子が放出されることを考慮したものである。また数式１４は、予めｍｆｕｅｌ１とｍｆｕｅｌ２をパラメータとするマップとして形成することもできる。なお、数式１４により表される取り出し電流Ｉは下限値であり、これよりも大きな電流を取り出すようにしてもよい。なお取り出した電流は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１がバッテリ６２（又は駆動モータ６３）に供給することができる。
　一方、制御部７（第３制御部）は、ｍｆｕｅｌ１−ｍｆｕｅｌ２≦０のとき、取り出し電流Ｉを０とする、すなわち発電を停止する制御を行う。
　なお、停止制御において、制御部７（第２制御部）は、燃料の供給量ｍｆｕｅｌを下限値ｍｆｕｅｌ１がゼロになるとゼロにすることができる。また、ｍｆｕｅｌ１−ｍｆｕｅｌ２＞０の関係は、ｍｆｕｅｌ１がゼロになる直前まで継続する場合がある。この場合、制御部７は、燃料の供給量ｍｆｕｅｌがゼロになるまで（ゼロになる直前まで）燃料電池スタック１の発電を継続する。
　［本実施形態の制御フロー］
　図６は、システム停止命令から燃料供給を停止するまでの手順を示すフローチャートである。
　システム停止命令があると、ステップＳ１において、制御部７はｍｆｕｅｌ１及びｍｆｕｅｌ２を算出する。
　ステップＳ２において、制御部７（第２制御部）はｍｆｕｅｌ１がゼロ以下であるか否か判断し、ＹＥＳ（是）であれば後述のステップＳ４またはステップＳ５に基づく燃料供給を停止し、ＮＯ（否）であればステップＳ３に移行する。
　ステップＳ３において、制御部７（第３制御部）はｍｆｕｅｌ１−ｍｆｕｅｌ２＞０であるか否かを判断し、ＹＥＳ（是）であればステップＳ４に移行し、ＮＯ（否）であればステップＳ５に移行する。
　ステップＳ４において、制御部７（第２制御部）は、例えば燃料の供給量ｍｆｕｅｌを下限値ｍｆｕｅｌ１に設定し、改質器２５を介して燃料電池スタック１に燃料（アノードガス）を供給し、さらに制御部７（第３制御部）は取り出し電流Ｉを数式１４に基づく値、若しくはそれ以上の値となるように制御する。
　ステップＳ５において、制御部７（第２制御部）は、例えば燃料の供給量ｍｆｕｅｌを下限値ｍｆｕｅｌ１に設定し、改質器２５を介して燃料電池スタック１に燃料（アノードガス）を供給し、さらに制御部７（第３制御部）は取り出し電流Ｉをゼロにして発電を停止する。
　ステップＳ４において、制御部７（第２制御部）は、空気の供給量ｍａｉｒを、燃料電池スタック１における発電量を満たすように、且つ燃焼器４において燃焼ガスを生成する際にアノードガス（燃料）と最適な混合比となるように制御する。
　ステップＳ５において、制御部７（第２制御部）は、空気の供給量ｍａｉｒを、燃焼器４において燃焼ガスを生成する際にアノードガス（燃料）と最適な混合比となるように制御する。
　［高負荷状態の燃料電池システムの停止制御（発電あり）］
　図７は、燃料電池スタック１が高負荷状態のときにシステム停止命令があった場合であって、システム停止命令時に取り出し電流、アノードガス流量、カソードガス流量を徐々に減少させてゼロにした場合の燃焼器４の温度（燃焼ガスの温度）及び改質器２５の出口温度（アノードガスの温度）の変化を示すタイムチャートである。
　図７では、システム停止時の燃料の供給量ｍｆｕｅｌを下限値ｍｆｕｅｌ１として燃料を供給する場合について示している。また図７では、ｍｆｕｅｌ１及びｍｆｕｅｌ２は時間経過とともに単調減少し、ｍｆｕｅｌ１はシステム停止命令時（時刻ｔ１）にｍｆｕｅｌ２よりも大きいが途中（時刻ｔｉ：ｔ１＜ｔｉ＜ｔｍ＜ｔ２）でその大小関係が入れ替わる場合について示している。
　時刻ｔ１でシステム停止命令を受けると、燃料（アノードガス）の供給量ｍｆｕｅｌをｍｆｕｅｌ１となるように徐々に減少させ、これに対応して空気（カソードガス）の供給量ｍａｉｒを減少させる。取り出し電流Ｉは、数式１４に基づく値、若しくはそれ以上の値をとりつつ徐々に減少させる。これにより、燃料電池スタック１でアノードガスが消費され、燃焼器４には供給量ｍｆｕｅｌがｍｆｕｅｌ２、若しくはそれ以下となるアノードガスが供給される。
　よって、時刻ｔ１以降において、燃焼器４（燃焼ガス）の温度上昇が回避され、供給量ｍｆｕｅｌが時間経過とともに減少するので燃焼器４（燃焼ガス）の温度が徐々に低下する。よって燃焼器４の温度がその耐熱上限温度（Ｔｃｏｍｂｍａｘ）に到達することはなく、燃焼器４に対して熱的ダメージを与えることはない。また、燃焼ガスの温度上昇が回避されるので、改質器２５（アノードガス）の温度（及び熱交換器３２の温度）は、ほぼ一定となる。
　時刻ｔｉにおいて、ｍｆｕｅｌ１がｍｆｕｅｌ２と同じになり、それ以後ｍｆｕｅｌ１がｍｆｕｅｌ２よりも低くなるので、取り出し電流Ｉはゼロになり発電が停止する。時刻ｔｉで発電が停止するので、それ以後、空気（カソードガス）の供給量ｍａｉｒは発電しない分早い割合で低下していく。
　時刻ｔｍにおいて、ｍｆｕｅｌ１がゼロになるので燃料（アノードガス）の供給を停止する。時刻ｔｍにおいて、燃料の供給が停止するので、燃焼ガスの生成も停止し、これにより改質器２５の温度はさらに減少していく。
　時刻ｔ２において制御部７（第１制御部）の制御により追加燃料が供給されるが、アノードガス（又は未改質の燃料ガス）の温度は発電時の温度よりも低くなっているので当該アノードガスが燃料電池スタック１に供給されても熱的ダメージは生じない。
　［本実施形態の効果］
　本実施形態の燃料電池システムによれば、改質ガス（アノードガス）と酸化剤ガス（カソードガス）が供給されて発電可能な固体酸化物型の燃料電池（燃料電池スタック１）と、酸化剤ガス（カソードガス）を燃料電池（燃料電池スタック１）に供給する酸化剤ガス供給装置（コンプレッサー３１）と、改質ガス（アノードガス）を燃料電池（燃料電池スタック１）に供給する改質部（改質器２５）と、改質ガス（アノードガス）の原料となる燃料を改質部（改質器２５）に供給する燃料供給装置（ポンプ２２、インジェクタ２３）と、燃料電池（燃料電池スタック１）の排出ガス（アノードオフガス、カソードオフガス）を燃焼する燃焼部（燃焼器４）と、を備え、改質部（改質器２５）は、燃焼部（燃焼器４）が生成する燃焼ガスと熱交換することで燃料を改質ガス（アノードガス）に改質可能であり、システム停止時（停止制御時）に酸化剤ガス（カソードガス）が燃料電池（燃料電池スタック１）の燃料極下流から流入することを防止するために改質部（改質器２５）を通じて燃料を燃料電池（燃料電池スタック１）に追加供給する制御を燃料供給装置（インジェクタ２３）に対して行う第１制御部（制御部７）が設けられた燃料電池システムにおいて、システム停止時（停止制御時）に燃料電池（燃料電池スタック１）に流入する改質ガス（アノードガス）の温度が所定の温度を超えないように追加供給の前に改質部（改質器２５）に燃料を供給する第２制御部（制御部７）を備える。
　上記構成により、改質部（改質器２５）においては、システム停止命令後も燃料が供給されるので、改質ガス（アノードガス）が改質部（改質器２５）に滞留することなく押し出され改質ガス（アノードガス）に対する過度な熱交換が回避できる。また、新たに供給された燃料により改質反応（吸熱反応）の量もほとんど減少しない。よって、燃料（アノードガス）の温度上昇が抑制されその熱容量を維持することができる。したがって、その後の燃料の追加供給により改質部（改質器２５）から燃料電池スタック１から押し出される改質ガス（アノードガス）の温度上昇を抑制しつつ、燃料の熱容量を保ちながらシステム全体の温度を低下させることができ、燃料電池スタック１への熱的ダメージを回避しつつ燃料の供給を停止させことが可能な燃料電池システムとなる。
　本実施形態において、所定の温度は、燃料電池（燃料電池スタック１）の耐熱上限温度である。これにより、燃料電池（燃料電池スタック１）に対する熱的ダメージを確実に回避することができる。
　本実施形態において、第２制御部（制御部７）による燃料の供給量（ｔ１からｔｍまでの供給量）は、第１制御部（制御部７）による燃料の供給量よりも多い。これにより、システム停止命令後の改質ガス（アノードガス）の温度上昇を抑制することができる。
　本実施形態の燃料電池システムによれば、改質ガス（アノードガス）と酸化剤ガス（カソードガス）が供給されて発電可能な固体酸化物型の燃料電池（燃料電池スタック１）と、酸化剤ガス（カソードガス）を燃料電池（燃料電池スタック１）に供給する酸化剤ガス供給装置（コンプレッサー３１）と、改質ガス（アノードガス）を燃料電池（燃料電池スタック１）に供給する改質部（改質器２５）と、改質ガス（アノードガス）の原料となる燃料を改質部（改質器２５）に供給する燃料供給装置（ポンプ２２、インジェクタ２３）と、燃料電池（燃料電池スタック１）の排出ガス（アノードオフガス、カソードオフガス）を燃焼する燃焼部（燃焼器４）と、を備え、改質部（改質器２５）は、燃焼部（燃焼器４）が生成する燃焼ガスと熱交換することで燃料を改質ガス（アノードガス）に改質可能であり、システム停止時（停止制御時）に酸化剤ガス（カソードガス）が燃料電池（燃料電池スタック１）の燃料極下流から流入することを防止するために改質部（改質器２５）を通じて燃料を燃料電池（燃料電池スタック１）に追加供給する制御を燃料供給装置（インジェクタ２３）に対して行う第１制御部（制御部７）が設けられた燃料電池システムにおいて、システム停止時（停止制御時）に改質部（改質器２５）の温度が燃料電池（燃料電池スタック１）の耐熱上限温度（Ｔｍａｘ）を超えないように追加供給の前に改質部（改質器２５）に燃料を供給する第２制御部（制御部７）を備える。
　上記構成により、改質部（改質器２５）においては、システム停止命令後も燃料が供給されるので、改質ガス（アノードガス）が改質部（改質器２５）に滞留することなく押し出され改質ガス（アノードガス）に対する過度な熱交換が回避できる。また、新たに供給された燃料により改質反応（吸熱反応）の量もほとんど減少しない。よって、燃料（アノードガス）の温度上昇が抑制されその熱容量を維持することができる。したがって、その後の燃料の追加供給により改質部（改質器２５）から燃料電池スタック１から押し出される改質ガス（アノードガス）の温度上昇を抑制しつつ、燃料の熱容量を保ちながらシステム全体の温度を低下させることができ、燃料電池スタック１への熱的ダメージを回避しつつ燃料の供給を停止させことが可能な燃料電池システムとなる。
　本実施形態において、第２制御部（制御部７）は、改質部（改質器２５）の温度が燃料電池（燃料電池スタック１）の耐熱上限温度（Ｔｍａｘ）を超えないようにするための燃料の流量の下限値（ｍｆｕｅｌ１）を算出し下限値（ｍｆｕｅｌ１）で燃料を供給する。
　これにより、システム停止時（停止制御時）の燃料の消費量を削減しつつシステム全体の温度を低下させることができる。
　本実施形態において、システム停止時（停止制御時）において燃料電池（燃料電池スタック１）の取り出し電流量（Ｉ）を制御する第３制御部（制御部７）と、を備え、第３制御部（制御部７）は、燃焼部（燃焼器４）の耐熱上限温度（Ｔｃｏｍｂｍａｘ）を超えないようにするための燃料の流量の上限値（ｍｆｕｅｌ２）を算出し、下限値（ｍｆｕｅｌ１）と上限値（ｍｆｕｅｌ２）との差分に基づいて取り出し電流量（Ｉ）を制御する。
　これにより、システム停止時（停止制御時）の燃料の消費量を削減するとともに、発電により燃焼部（燃焼器４）に供給される燃料の流量を上限値（ｍｆｕｅｌ２）以下にすることができるので、燃料電池（燃料電池スタック１）及び燃焼部（燃焼器４）に対する熱的ダメージを回避可能となる。
　本実施形態において、第３制御部（制御部７）は、酸化剤ガス（カソードガス）の流量（ｍａｉｒ）と燃料電池（燃料電池スタック１）の出口温度（Ｔｓｔｋ）の少なくともいずれか一方に基づいて上限値（ｍｆｕｅｌ２）を算出する。これにより、燃焼ガスの温度及び供給量を検知するセンサを取り付けることなく、簡易な方法で上限値（ｍｆｕｅｌ２）を算出することができる。
　本実施形態において、第３制御部（制御部７）は、下限値（ｍｆｕｅｌ１）が上限値（ｍｆｕｅｌ２）以下になると取り出し電流量（Ｉ）をゼロにする。これにより、停止制御時の発電停止のタイミング（ｔｉ）を容易に判断することができる。
　本実施形態において第２制御部（制御部７）は、酸化剤ガス（カソードガス）の流量（ｍａｉｒ）と燃料電池（燃料電池スタック１）の出口温度（Ｔｓｔｋ）に基づいて下限値（ｍｆｕｅｌ１）を算出する。これにより、燃焼ガスの温度及び供給量を検知するセンサを取り付けることなく、簡易な方法で下限値（ｍｆｕｅｌ１）を算出することができる。
　本実施形態において、第２制御部（制御部７）は、下限値（ｍｆｕｅｌ１）がゼロになると燃料の供給を停止する。これにより、停止制御時の燃料供給停止のタイミング（ｔｍ）を容易に判断することができる。
　本実施形態において、第２制御部（制御部７）は、システム停止時に燃料の流量（ｍｆｕｅｌ）に対応して、酸化剤ガス供給装置（コンプレッサー３１）を介して酸化剤ガス（カソードガス）の流量（ｍａｉｒ）を制御する。これにより、停止制御時の消費電力を削減することができる。
　本実施形態の燃料電池システムの制御方法によれば、改質部（改質器２５）が生成した改質ガス（アノードガス）と、酸化剤ガス（カソードガス）と、を固体酸化物型の燃料電池（燃料電池スタック１）に供給して発電する場合において、改質部（改質器２５）が燃料電池（燃料電池スタック１）の排出ガス（アノードオフガス、カソードオフガス）を燃焼して生成した燃焼ガスと熱交換することで改質ガス（アノードガス）の原料となる燃料を改質ガス（アノードガス）に改質するものとし、システム停止時（停止制御時）に酸化剤ガス（カソードガス）が燃料電池（燃料電池スタック１）の燃料極（アノード）下流から流入することを防止するために改質部（改質器２５）を通じて燃料を燃料電池（燃料電池スタック１）に追加供給する燃料電池システムの制御方法において、システム停止時（停止制御時）に燃料電池（燃料電池スタック１）に流入する改質ガス（アノードガス）の温度が所定の温度を超えないように追加供給の前に改質部（改質器２５）に燃料を供給する。
　上記方法により、改質部（改質器２５）においては、システム停止命令後も燃料が供給されるので、改質ガス（アノードガス）が改質部（改質器２５）に滞留することなく押し出され改質ガス（アノードガス）に対する過度な熱交換が回避できる。また、新たに供給された燃料により改質反応（吸熱反応）の量もほとんど減少しない。よって、燃料（アノードガス）の温度上昇が抑制されその熱容量を維持することができる。したがって、その後の燃料の追加供給により改質部（改質器２５）から燃料電池スタック１から押し出される改質ガス（アノードガス）の温度上昇を抑制しつつ、燃料の熱容量を保ちながらシステム全体の温度を低下させることができ、燃料電池スタック１への熱的ダメージを回避しつつ燃料の供給を停止させことが可能となる。

Claims (12)

  1. 　改質ガスと酸化剤ガスが供給されて発電可能な固体酸化物型の燃料電池と、
    　前記酸化剤ガスを前記燃料電池に供給する酸化剤ガス供給装置と、
    　前記改質ガスを前記燃料電池に供給する改質部と、
    　前記改質ガスの原料となる燃料を前記改質部に供給する燃料供給装置と、
    　前記燃料電池の排出ガスを燃焼する燃焼部と、を備え、
    　前記改質部は、前記燃焼部が生成する燃焼ガスと熱交換することで前記燃料を前記改質ガスに改質可能であり、
    　システム停止時に前記酸化剤ガスが前記燃料電池の燃料極下流から流入することを防止するために前記改質部を通じて前記燃料を前記燃料電池に追加供給する制御を前記燃料供給装置に対して行う第１制御部が設けられた燃料電池システムにおいて、
    　前記システム停止時に前記燃料電池に流入する前記改質ガスの温度が所定の温度を超えないように前記追加供給の前に前記改質部に前記燃料を供給する第２制御部を備える燃料電池システム。
  2. 　前記所定の温度は、前記燃料電池の耐熱上限温度である請求項１に記載の燃料電池システム。
  3. 　前記第２制御部による前記燃料の供給量は、前記第１制御部による前記燃料の供給量よりも多い請求項１または２に記載の燃料電池システム。
  4. 　改質ガスと酸化剤ガスが供給されて発電可能な固体酸化物型の燃料電池と、
    　前記酸化剤ガスを前記燃料電池に供給する酸化剤ガス供給装置と、
    　前記改質ガスを前記燃料電池に供給する改質部と、
    　前記改質ガスの原料となる燃料を前記改質部に供給する燃料供給装置と、
    　前記燃料電池の排出ガスを燃焼する燃焼部と、を備え、
    　前記改質部は、前記燃焼部が生成する燃焼ガスと熱交換することで前記燃料を前記改質ガスに改質可能であり、
    　システム停止時に前記酸化剤ガスが前記燃料電池の燃料極下流から流入することを防止するために前記改質部を通じて前記燃料を前記燃料電池に追加供給する制御を前記燃料供給装置に対して行う第１制御部が設けられた燃料電池システムにおいて、
    　前記システム停止時に前記改質部の温度が前記燃料電池の耐熱上限温度を超えないように前記追加供給の前に前記改質部に前記燃料を供給する第２制御部を備える燃料電池システム。
  5. 　前記第２制御部は、
    　前記改質部の温度が前記燃料電池の耐熱上限温度を超えないようにするための前記燃料の流量の下限値を算出し前記下限値で前記燃料を供給する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  6. 　前記システム停止時において前記燃料電池の取り出し電流量を制御する第３制御部と、を備え、
    　前記第３制御部は、
    　前記燃焼部の耐熱上限温度を超えないようにするための前記燃料の流量の上限値を算出し、
    　前記下限値と前記上限値との差分に基づいて前記取り出し電流量を制御する請求項５に記載の燃料電池システム。
  7. 　前記第３制御部は、
    　前記酸化剤ガスの流量と前記燃料電池の出口温度の少なくともいずれか一方に基づいて前記上限値を算出する請求項６に記載の燃料電池システム。
  8. 　前記第３制御部は、
    　前記下限値が前記上限値以下になると前記取り出し電流量をゼロにする請求項７に記載の燃料電池システム。
  9. 　前記第２制御部は、
    　前記酸化剤ガスの流量と前記燃料電池の出口温度に基づいて前記下限値を算出する請求項５乃至８のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  10. 　前記第２制御部は、
    　前記下限値がゼロになると前記燃料の供給を停止する請求項５乃至９のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  11. 　前記第２制御部は、
    　前記システム停止時に前記燃料の流量に対応して、前記酸化剤ガス供給装置を介して前記酸化剤ガスの流量を制御する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  12. 　改質部が生成した改質ガスと、酸化剤ガスと、を固体酸化物型の燃料電池に供給して発電する場合において、前記改質部が前記燃料電池の排出ガスを燃焼して生成した燃焼ガスと熱交換することで前記改質ガスの原料となる燃料を前記改質ガスに改質するものとし、
    　システム停止時に前記酸化剤ガスが前記燃料電池の燃料極下流から流入することを防止するために前記改質部を通じて前記燃料を前記燃料電池に追加供給する燃料電池システムの制御方法において、
    　前記システム停止時に前記燃料電池に流入する前記改質ガスの温度が所定の温度を超えないように前記追加供給の前に前記改質部に前記燃料を供給する燃料電池システムの制御方法。
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