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JP6759573B2 - Fuel cell system control method and fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system control method and fuel cell system Download PDF

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JP6759573B2 JP2015244399A JP2015244399A JP6759573B2 JP 6759573 B2 JP6759573 B2 JP 6759573B2 JP 2015244399 A JP2015244399 A JP 2015244399A JP 2015244399 A JP2015244399 A JP 2015244399A JP 6759573 B2 JP6759573 B2 JP 6759573B2
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Description

本発明は、アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電する固体酸化物型燃料電池を備える燃料電池システムの制御方法及び燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a control method and a fuel cell system of a fuel cell system including a solid oxide fuel cell that generates electricity by receiving supply of an anode gas and a cathode gas.

従来より、水素や炭化水素等を含むアノードガス(燃料ガス)と酸素を含むカソードガス(空気)との電気化学的反応により発電を行う固体酸化物型燃料電池を備えた燃料電池システムが知られている。このような燃料電池システムにおいては、運転者等によりキースイッチをオフにするなどのシステム停止操作からシステムが完全に停止に至るまでの間に種々の処理が行われる。例えば、特許文献1には、燃料電池のアノード極の劣化を防止する観点から、システム停止時に燃料電池スタックに逆バイアス電圧を印加する等の手段を施した燃料電池システムが開示されている。 Conventionally, a fuel cell system including a solid oxide fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between an anode gas (fuel gas) containing hydrogen or hydrocarbons and a cathode gas (air) containing oxygen has been known. ing. In such a fuel cell system, various processes are performed from the system stop operation such as turning off the key switch by the driver or the like until the system is completely stopped. For example, Patent Document 1 discloses a fuel cell system in which a reverse bias voltage is applied to the fuel cell stack when the system is stopped, from the viewpoint of preventing deterioration of the anode electrode of the fuel cell.

一方で、このような燃料電池システムにおいて、上述のシステム停止操作がなされた後のシステム停止処理の一環として、燃料電池からの取り出し電流を所定値に設定して電圧を急速に低下させるVLC(Voltage Limit Control)処理が行われる。このVLC処理中は、システムが完全に停止した後に燃料電池内にガスが残留することを防止するために、燃料電池スタックへの燃料ガスの供給が停止されていた。 On the other hand, in such a fuel cell system, VLC (Voltage) in which the withdrawal current from the fuel cell is set to a predetermined value and the voltage is rapidly lowered as a part of the system stop processing after the above-mentioned system stop operation is performed. Limit Control) processing is performed. During this VLC process, the supply of fuel gas to the fuel cell stack was stopped in order to prevent gas from remaining in the fuel cell after the system was completely shut down.

米国特許第6620535号U.S. Pat. No. 6,620,535

しかしながら、上記VLC処理では、燃料ガスの供給を停止した状態であるにもかかわらず燃料電池の電圧を急速に低下させるように取り出し電流が設定されるので、燃料ガスや空気量が不足した状態で発電が行われることがあり、システムの性能に影響を及ぼすことがある。 However, in the above VLC process, the take-out current is set so as to rapidly reduce the voltage of the fuel cell even though the supply of fuel gas is stopped, so that the fuel gas and the amount of air are insufficient. Power may be generated, which may affect the performance of the system.

特に、燃料ガスが不足する状態(アノードスタベーション)では、アノード極を構成する触媒層において不可逆的なNiの酸化が生じて劣化し、燃料電池の性能低下の大きな要因となる。 In particular, in a state where the fuel gas is insufficient (anode stabilization), irreversible oxidation of Ni occurs in the catalyst layer constituting the anode electrode and deterioration occurs, which is a major factor in deteriorating the performance of the fuel cell.

したがって、本発明の目的は、VLC処理中におけるアノード極の酸化劣化を抑制することのできる燃料電池システムの制御方法及び燃料電池システムを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell system control method and a fuel cell system capable of suppressing oxidative deterioration of the anode electrode during VLC treatment.

本発明のある態様によれば、アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電する固体酸化物型の燃料電池と、燃料電池から電流を取り出す電流取り出し部と、燃料電池にアノードガスを供給するアノードガス供給部と、を備えた燃料電池システムで実行される燃料電池システムの制御方法が提供される。この燃料電池システムの制御方法では、燃料電池システムの停止要求の後に電流取り出し部により燃料電池から電流を取り出させ、電流の取り出しによって燃料電池の電圧が所定値に低下するまでの間に、アノードガス供給部にアノードガスの供給を実行させる。 According to an aspect of the present invention, a solid oxide fuel cell that generates power by receiving supply of an anode gas and a cathode gas, a current extraction unit that draws current from the fuel cell, and an anode that supplies the anode gas to the fuel cell. A method of controlling a fuel cell system executed by a fuel cell system including a gas supply unit is provided. In this fuel cell system control method, after a request to stop the fuel cell system, a current take-out unit draws a current from the fuel cell, and the anode gas is used until the voltage of the fuel cell drops to a predetermined value due to the current take-out. Have the supply unit supply the anode gas.

また、本発明の別の態様によれば、アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電する固体酸化物型の燃料電池と、燃料電池から電流を取り出す電流取り出し部と、燃料電池にアノードガスを供給するアノードガス供給部と、燃料電池の電圧を取得する電圧値情報取得部と、電圧に基づいて電流取り出し部による電流の取り出し及びアノードガス供給部によるアノードガスの供給を制御する制御部と、を備えた燃料電池システムが提供される。そして、この燃料電池システムでは、制御部は、燃料電池システムの停止要求の後において電流取り出し部に所定値の電流を取り出させ、電流の取り出しによって燃料電池の電圧が所定値に低下するまでの間、アノードガス供給部にアノードガスの供給を実行させる。 Further, according to another aspect of the present invention, a solid oxide type fuel cell that generates power by receiving the supply of the anode gas and the cathode gas, a current extraction unit that draws current from the fuel cell, and an anode gas in the fuel cell. An anode gas supply unit to be supplied, a voltage value information acquisition unit that acquires the voltage of the fuel cell, a control unit that controls current extraction by the current extraction unit and supply of anode gas by the anode gas supply unit based on the voltage. A fuel cell system equipped with is provided. Then, in this fuel cell system, the control unit causes the current extraction unit to take out a predetermined value of current after the request to stop the fuel cell system, and until the voltage of the fuel cell drops to a predetermined value by taking out the current. , Make the anode gas supply unit execute the supply of anode gas.

本発明によれば、燃料電池システムの停止要求後に、燃料電池から所定値の電流を取り出して電圧を所定値まで低下させつつ、この電圧の低下過程において、燃料電池に燃料が供給されることとなる。すなわち、停止要求後の電圧を低下させる処理の間においても燃料電池への燃料供給が行われてアノード極の還元雰囲気が保たれるので、上記電圧の低下過程における燃料電池内の燃料ガスの不足によるアノード極の酸化劣化を抑制することができる。 According to the present invention, after a request to stop the fuel cell system, a predetermined value of current is taken out from the fuel cell to reduce the voltage to a predetermined value, and fuel is supplied to the fuel cell in the process of reducing the voltage. Become. That is, since fuel is supplied to the fuel cell and the reducing atmosphere of the anode electrode is maintained even during the process of lowering the voltage after the stop request, the fuel gas in the fuel cell is insufficient in the process of lowering the voltage. It is possible to suppress oxidative deterioration of the anode electrode due to the above.

図1は、本実施形態による固体酸化物型燃料電池システムの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a solid oxide fuel cell system according to the present embodiment. 図2は、第1実施形態による固体酸化物型燃料電池システムのシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing the flow of system shutdown processing of the solid oxide fuel cell system according to the first embodiment. 図3は、システム停止処理の進行の概要を示すタイムチャートである。FIG. 3 is a time chart showing an outline of the progress of the system stop processing. 図4は、停止要求時のスタック温度と補正係数の関係を示すマップである。FIG. 4 is a map showing the relationship between the stack temperature and the correction coefficient at the time of stop request. 図5は、補正後VLC用電流目標値I1´と燃料噴射量の関係を示すマップである。FIG. 5 is a map showing the relationship between the corrected VLC current target value I1'and the fuel injection amount. 図6は、第2実施形態による固体酸化物型燃料電池システムのシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing the flow of system shutdown processing of the solid oxide fuel cell system according to the second embodiment. 図7は、システム停止処理の進行の概要を示すタイムチャートである。FIG. 7 is a time chart showing an outline of the progress of the system stop processing. 図8は、第3実施形態による固体酸化物型燃料電池システムのシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing the flow of system shutdown processing of the solid oxide fuel cell system according to the third embodiment. 図9は、システム停止処理の進行の概要を示すタイムチャートである。FIG. 9 is a time chart showing an outline of the progress of the system stop processing. 図10は、一つの燃料電池セルにおけるアノード極の面の態様を模式的に示した図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing an aspect of the surface of the anode electrode in one fuel cell. 図11は、第4実施形態によるVLC処理中の電流目標値の変化の概要を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing an outline of changes in the current target value during the VLC process according to the fourth embodiment. 図12は、第5実施形態によるVLC処理の進行の概要を示すタイムチャートである。FIG. 12 is a time chart showing an outline of the progress of VLC processing according to the fifth embodiment. 図13は、第6実施形態によるVLC処理の進行の概要を示すタイムチャートである。FIG. 13 is a time chart showing an outline of the progress of VLC processing according to the sixth embodiment. 図14は、第7実施形態によるシステム停止要求に応じて実行されるシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart showing a flow of system stop processing executed in response to the system stop request according to the seventh embodiment. 図15は、システム停止処理の進行の概要を示すタイムチャートである。FIG. 15 is a time chart showing an outline of the progress of the system stop processing. 図16は、第8実施形態によるシステム停止要求に応じて実行されるシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart showing a flow of system stop processing executed in response to the system stop request according to the eighth embodiment.

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態による固体酸化物型燃料電池システム100の主要構成を示す概略構成図である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main configuration of the solid oxide fuel cell system 100 according to the first embodiment.

図1に示すように、燃料電池システム100は、アノードガスとしての燃料ガス及びカソードガスとして空気の供給を受けて発電する固体酸化物型の燃料電池スタック10を備える固体酸化物型燃料電池システムであり、車両等に搭載される。 As shown in FIG. 1, the fuel cell system 100 is a solid oxide fuel cell system including a solid oxide fuel cell stack 10 that receives a fuel gas as an anode gas and air as a cathode gas to generate power. Yes, it will be installed in vehicles.

燃料電池スタック10は、複数の固体酸化物型燃料電池(SOFC:Solid Oxide Fuel Cell)を積層した積層電池である。一の固体酸化物型燃料電池(燃料電池セル)は、セラミック等の固体酸化物で形成された電解質層を、燃料ガスが供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極により挟み込むことにより構成されている。例えば、燃料ガスは水素及び炭化水素等を含むガスである。 The fuel cell stack 10 is a laminated battery in which a plurality of solid oxide fuel cells (SOFCs: Solid Oxide Fuel Cell) are laminated. In one solid oxide fuel cell (fuel cell), an electrolyte layer formed of a solid oxide such as ceramic is sandwiched between an anode electrode to which fuel gas is supplied and a cathode electrode to which air is supplied. It is configured. For example, the fuel gas is a gas containing hydrogen, hydrocarbons, and the like.

燃料電池システム100は、燃料電池スタック10に燃料ガスを供給する燃料供給機構20と、システム起動時に利用されるシステム起動機構30と、燃料電池スタック10に空気を供給する空気供給機構40と、燃料電池スタック10から排出されたアノードオフガス及びカソードオフガスを排気する排気機構50と、燃料電池スタック10との間で電力の入出力を行う電力機構60から構成される。さらに、燃料電池システム100は、システム全体の動作を統括的に制御する制御部80を備えている。 The fuel cell system 100 includes a fuel supply mechanism 20 that supplies fuel gas to the fuel cell stack 10, a system start mechanism 30 that is used when starting the system, an air supply mechanism 40 that supplies air to the fuel cell stack 10, and fuel. It is composed of an exhaust mechanism 50 for exhausting the anode-off gas and the cathode-off gas discharged from the battery stack 10 and a power mechanism 60 for inputting and outputting power between the fuel cell stack 10. Further, the fuel cell system 100 includes a control unit 80 that comprehensively controls the operation of the entire system.

燃料供給機構20は、燃料供給通路21と、燃料タンク22と、フィルタ23と、ポンプ24と、インジェクタ25と、蒸発器26と、熱交換器27と、改質器28等を備えており、アノードガス供給部を構成する。 The fuel supply mechanism 20 includes a fuel supply passage 21, a fuel tank 22, a filter 23, a pump 24, an injector 25, an evaporator 26, a heat exchanger 27, a reformer 28, and the like. It constitutes an anode gas supply unit.

燃料供給通路21は、燃料タンク22と、燃料電池スタック10内に形成されたアノード流路とを接続する通路である。 The fuel supply passage 21 is a passage connecting the fuel tank 22 and the anode flow path formed in the fuel cell stack 10.

燃料タンク22は、例えばエタノールと水を混合させた改質用の液体燃料を蓄える容器である。ポンプ24は、燃料タンク22よりも下流側の燃料供給通路21に設けられる。ポンプ24は、燃料タンク22内に蓄えられた改質用燃料を吸引し、当該燃料を一定の圧力でインジェクタ25等に供給する。 The fuel tank 22 is, for example, a container for storing a liquid fuel for reforming, which is a mixture of ethanol and water. The pump 24 is provided in the fuel supply passage 21 on the downstream side of the fuel tank 22. The pump 24 sucks the reforming fuel stored in the fuel tank 22 and supplies the fuel to the injector 25 and the like at a constant pressure.

フィルタ23は、燃料タンク22とポンプ24との間の燃料供給通路21に配置される。フィルタ23は、ポンプ24に吸引される前の改質用燃料に含まれる異物等を除去する。 The filter 23 is arranged in the fuel supply passage 21 between the fuel tank 22 and the pump 24. The filter 23 removes foreign substances and the like contained in the reforming fuel before being sucked into the pump 24.

インジェクタ25は、ポンプ24と蒸発器26との間の燃料供給通路21に配置される。インジェクタ25は、ポンプ24から供給された燃料を蒸発器26内に噴射供給する。 The injector 25 is arranged in the fuel supply passage 21 between the pump 24 and the evaporator 26. The injector 25 injects and supplies the fuel supplied from the pump 24 into the evaporator 26.

蒸発器26は、インジェクタ25よりも下流側の燃料供給通路21に設けられる。蒸発器26は、インジェクタ25から供給された燃料を気化させ、熱交換器27に供給する。蒸発器26は、後述する排気燃焼器53から排出される排気の熱を利用して燃料を気化させる。 The evaporator 26 is provided in the fuel supply passage 21 on the downstream side of the injector 25. The evaporator 26 vaporizes the fuel supplied from the injector 25 and supplies it to the heat exchanger 27. The evaporator 26 vaporizes the fuel by utilizing the heat of the exhaust gas discharged from the exhaust gas combustor 53 described later.

熱交換器27は、蒸発器26よりも下流側の燃料供給通路21に設けられ、排気燃焼器53に隣接するように配置される。熱交換器27は、排気燃焼器53から伝達してくる熱を利用し、蒸発器26において気化した燃料をさらに加熱する。蒸発器26と熱交換器27との間の燃料供給通路21には、熱交換器27に供給される気化燃料の圧力を調整する調圧弁29が設けられる。調圧弁29の開度は制御部80によって制御される。 The heat exchanger 27 is provided in the fuel supply passage 21 on the downstream side of the evaporator 26, and is arranged so as to be adjacent to the exhaust combustor 53. The heat exchanger 27 utilizes the heat transferred from the exhaust combustor 53 to further heat the fuel vaporized in the evaporator 26. A pressure regulating valve 29 for adjusting the pressure of the vaporized fuel supplied to the heat exchanger 27 is provided in the fuel supply passage 21 between the evaporator 26 and the heat exchanger 27. The opening degree of the pressure regulating valve 29 is controlled by the control unit 80.

改質器28は、熱交換器27と燃料電池スタック10との間の燃料供給通路21に設けられる。改質器28は、当該改質器28内に設けられた触媒を用いて燃料を改質する。改質用燃料は、改質器28での触媒反応により、水素や炭化水素、一酸化炭素等を含む燃料ガスに改質される。このように改質された燃料ガスは、高温状態のまま燃料電池スタック10の燃料流路に供給される。 The reformer 28 is provided in the fuel supply passage 21 between the heat exchanger 27 and the fuel cell stack 10. The reformer 28 reforms the fuel using the catalyst provided in the reformer 28. The reforming fuel is reformed into a fuel gas containing hydrogen, hydrocarbons, carbon monoxide, etc. by a catalytic reaction in the reformer 28. The fuel gas reformed in this way is supplied to the fuel flow path of the fuel cell stack 10 in a high temperature state.

なお、燃料供給通路21は、当該燃料供給通路21から分岐する分岐路71,72を備える。分岐路71は、ポンプ24とインジェクタ25との間の燃料供給通路21から分岐し、拡散燃焼器31に燃料を供給するインジェクタ71Aに接続する。分岐路71には、当該分岐路71を開閉する開閉弁71Bが設けられている。分岐路72は、ポンプ24とインジェクタ25との燃料供給通路21から分岐し、触媒燃焼器32に燃料を供給するインジェクタ72Aに接続する。分岐路72には、当該分岐路72を開閉する開閉弁72Bが設けられている。インジェクタ71Aのそれぞれには、液体燃料を気化させるための加熱装置として電気ヒータ71Cが設置されている。 The fuel supply passage 21 includes branch paths 71 and 72 branching from the fuel supply passage 21. The branch path 71 branches from the fuel supply passage 21 between the pump 24 and the injector 25, and connects to the injector 71A that supplies fuel to the diffusion combustor 31. The branch road 71 is provided with an on-off valve 71B that opens and closes the branch road 71. The branch path 72 branches from the fuel supply passage 21 between the pump 24 and the injector 25, and connects to the injector 72A that supplies fuel to the catalyst combustor 32. The branch road 72 is provided with an on-off valve 72B that opens and closes the branch road 72. An electric heater 71C is installed in each of the injectors 71A as a heating device for vaporizing the liquid fuel.

上述した開閉弁71B,72Bの開度は制御部80によって制御される。開閉弁71B,72Bは、例えば、燃料電池システム100の起動時に開弁され起動終了後に閉弁される。 The opening degree of the on-off valves 71B and 72B described above is controlled by the control unit 80. The on-off valves 71B and 72B are opened, for example, when the fuel cell system 100 is started, and closed after the start is completed.

次に、空気供給機構40及びシステム起動機構30について説明する。 Next, the air supply mechanism 40 and the system activation mechanism 30 will be described.

空気供給機構40は、空気供給通路41と、フィルタ42と、空気ブロア43と、熱交換器44等を備えている。システム起動機構30は、拡散燃焼器31及び触媒燃焼器32等を備えている。 The air supply mechanism 40 includes an air supply passage 41, a filter 42, an air blower 43, a heat exchanger 44, and the like. The system activation mechanism 30 includes a diffusion combustor 31, a catalyst combustor 32, and the like.

空気供給通路41は、空気ブロア43と、燃料電池スタック10内に形成されたカソード流路とを接続する通路である。 The air supply passage 41 is a passage that connects the air blower 43 and the cathode flow path formed in the fuel cell stack 10.

空気ブロア43は、フィルタ42を通じて外気(空気)を取り入れ、取り入れた空気をカソードガスとして燃料電池スタック10等に供給する空気供給装置である。フィルタ42は、空気ブロア43に取り込まれる前の空気に含まれる異物を除去する。 The air blower 43 is an air supply device that takes in outside air (air) through a filter 42 and supplies the taken in air as a cathode gas to the fuel cell stack 10 and the like. The filter 42 removes foreign matter contained in the air before it is taken into the air blower 43.

熱交換器44は、空気ブロア43よりも下流側の空気供給通路41に設けられる。熱交換器44は、排気燃焼器53から排出された排気の熱を利用して、空気を加熱する装置である。熱交換器44で加熱された空気は、システム起動機構30の一部を構成する拡散燃焼器31に供給される。 The heat exchanger 44 is provided in the air supply passage 41 on the downstream side of the air blower 43. The heat exchanger 44 is a device that heats air by utilizing the heat of the exhaust gas discharged from the exhaust combustor 53. The air heated by the heat exchanger 44 is supplied to the diffusion combustor 31 which forms a part of the system activation mechanism 30.

空気ブロア43と熱交換器44との間の空気供給通路41にはスロットル45が設けられており、スロットル45の開度に応じて空気流量が調整される。スロットル45の開度は制御部80によって制御される。 A throttle 45 is provided in the air supply passage 41 between the air blower 43 and the heat exchanger 44, and the air flow rate is adjusted according to the opening degree of the throttle 45. The opening degree of the throttle 45 is controlled by the control unit 80.

なお、空気供給通路41は、当該空気供給通路41から分岐する分岐路46を備える。分岐路46は、空気ブロア43とスロットル45との間の空気供給通路41から分岐し、後述する触媒燃焼器32に接続する。分岐路46にはスロットル46Aが取り付けられ、スロットル46Aの開度に応じて空気流量が調整される。スロットル46Aの開度は制御部80によって制御される。スロットル46Aは、燃料電池システム100の起動時に一定量の空気を触媒燃焼器32に供給させるように開弁され、起動終了後は閉弁される。 The air supply passage 41 includes a branch path 46 that branches from the air supply passage 41. The branch path 46 branches from the air supply passage 41 between the air blower 43 and the throttle 45, and connects to the catalyst combustor 32 described later. A throttle 46A is attached to the branch path 46, and the air flow rate is adjusted according to the opening degree of the throttle 46A. The opening degree of the throttle 46A is controlled by the control unit 80. The throttle 46A is opened so as to supply a constant amount of air to the catalyst combustor 32 when the fuel cell system 100 is started, and is closed after the start is completed.

システム起動機構30を構成する拡散燃焼器31及び触媒燃焼器32は、基本的にシステム起動中に使用される装置である。 The diffusion combustor 31 and the catalyst combustor 32 constituting the system activation mechanism 30 are basically devices used during system activation.

拡散燃焼器31は、熱交換器44よりも下流側の空気供給通路41に配置される。システム起動時には、空気ブロア43からの空気と、インジェクタ71Aから噴射された燃料が拡散燃焼器31内に供給される。インジェクタ71Aから噴射される燃料は電気ヒータ71Cで加熱され、気化した状態で拡散燃焼器31に供給される。そして、拡散燃焼器31に付属する着火装置により混合気が着火され、触媒燃焼器32を加熱するための予熱バーナが形成される。 The diffusion combustor 31 is arranged in the air supply passage 41 on the downstream side of the heat exchanger 44. When the system is started, the air from the air blower 43 and the fuel injected from the injector 71A are supplied into the diffusion combustor 31. The fuel injected from the injector 71A is heated by the electric heater 71C and supplied to the diffusion combustor 31 in a vaporized state. Then, the air-fuel mixture is ignited by the ignition device attached to the diffusion combustor 31, and a preheating burner for heating the catalyst combustor 32 is formed.

起動終了後には、燃料の供給及び着火装置の作動が停止され、空気ブロア43から供給された空気は拡散燃焼器31を通過して触媒燃焼器32に供給される。 After the start-up is completed, the fuel supply and the operation of the ignition device are stopped, and the air supplied from the air blower 43 passes through the diffusion combustor 31 and is supplied to the catalyst combustor 32.

触媒燃焼器32は、拡散燃焼器31と燃料電池スタック10との間の空気供給通路41に設けられる。触媒燃焼器32は内部に触媒を備えており、当該触媒を用いて高温の燃焼ガスを生成する装置である。システム起動時には、分岐路46からの空気と、インジェクタ72Aから噴射された燃料が触媒燃焼器32内に供給される。触媒燃焼器32の触媒は予熱バーナにより加熱されており、加熱された触媒上で空気と燃料が燃焼して燃焼ガスが生成される。燃焼ガスは、酸素をほとんど含まない高温の不活性ガスであって、燃料電池スタック10に供給され、当該燃料電池スタック10等を加熱する。 The catalyst combustor 32 is provided in the air supply passage 41 between the diffusion combustor 31 and the fuel cell stack 10. The catalyst combustor 32 has a catalyst inside, and is a device that generates a high-temperature combustion gas using the catalyst. When the system is started, the air from the branch path 46 and the fuel injected from the injector 72A are supplied into the catalyst combustor 32. The catalyst of the catalyst combustor 32 is heated by a preheating burner, and air and fuel are burned on the heated catalyst to generate combustion gas. The combustion gas is a high-temperature inert gas containing almost no oxygen, and is supplied to the fuel cell stack 10 to heat the fuel cell stack 10 and the like.

起動終了後は分岐路72,72から燃料の供給が停止され、空気ブロア43からの空気は拡散燃焼器31及び触媒燃焼器32を通過して燃料電池スタック10に供給される。 After the start-up is completed, the supply of fuel is stopped from the branch paths 72 and 72, and the air from the air blower 43 passes through the diffusion combustor 31 and the catalyst combustor 32 and is supplied to the fuel cell stack 10.

次に、排気機構50について説明する。排気機構50は、アノードオフガス排出通路51と、カソードオフガス排出通路52と、排気燃焼器53と、合流排気通路54等を備えている。 Next, the exhaust mechanism 50 will be described. The exhaust mechanism 50 includes an anode off-gas discharge passage 51, a cathode-off gas discharge passage 52, an exhaust combustor 53, a confluence exhaust passage 54, and the like.

アノードオフガス排出通路51は、燃料電池スタック10内のアノードガス流路と排気燃焼器53のアノード側入口部とを接続する。アノードオフガス排出通路51は、燃料電池スタック10の燃料流路から排出される燃料ガスを含む排出ガス(アノードオフガス)を流す通路である。また、アノードオフガス排出通路51には、燃料電池スタック10のアノードガス流路付近に遮断弁55が設けられている。遮断弁55は、非制御状態において閉塞しており制御部80からの制御信号に基づいて開放されるいわゆるノーマルクローズタイプの弁である。 The anode off-gas discharge passage 51 connects the anode gas flow path in the fuel cell stack 10 and the anode-side inlet portion of the exhaust combustor 53. The anode off-gas discharge passage 51 is a passage through which an exhaust gas (anode-off gas) including fuel gas discharged from the fuel flow path of the fuel cell stack 10 flows. Further, the anode off-gas discharge passage 51 is provided with a shutoff valve 55 near the anode gas flow path of the fuel cell stack 10. The shutoff valve 55 is a so-called normally closed type valve that is closed in an uncontrolled state and is opened based on a control signal from the control unit 80.

カソードオフガス排出通路52は、燃料電池スタック10内のカソード流路と排気燃焼器53のカソード側入口部とを接続する。カソードオフガス排出通路52は、燃料電池スタック10内のカソード流路から排出される空気を含む排出ガス(カソードオフガス)を流す通路である。 The cathode off gas discharge passage 52 connects the cathode flow path in the fuel cell stack 10 and the cathode side inlet portion of the exhaust combustor 53. The cathode off gas discharge passage 52 is a passage through which an exhaust gas (cathode off gas) including air discharged from the cathode flow path in the fuel cell stack 10 flows.

排気燃焼器53は、各排出通路51,52から供給されて合流したアノードオフガスとカソードオフガスを触媒燃焼させ、二酸化炭素や水を主成分とする排気を生成する。なお、システム起動時には、排気燃焼器53に燃料及び空気を供給して排気燃焼器53内での触媒燃焼を促進させることで、触媒温度の昇温効率を高めてもよい。 The exhaust combustor 53 catalytically burns the anode-off gas and the cathode-off gas supplied from the discharge passages 51 and 52 and merged to generate exhaust gas containing carbon dioxide or water as a main component. At the time of system startup, fuel and air may be supplied to the exhaust combustor 53 to promote catalyst combustion in the exhaust combustor 53, thereby increasing the efficiency of raising the catalyst temperature.

排気燃焼器53は熱交換器27と隣接するように配置されているため、排気燃焼器53の触媒燃焼による熱は熱交換器27に伝達される。このように熱交換器27に伝達された熱は、燃料を加熱するために使用される。 Since the exhaust combustor 53 is arranged adjacent to the heat exchanger 27, the heat generated by the catalytic combustion of the exhaust combustor 53 is transferred to the heat exchanger 27. The heat transferred to the heat exchanger 27 in this way is used to heat the fuel.

排気燃焼器53のガス出口部(下流端)には、合流排気通路54が接続されている。排気燃焼器53から排出された排気は、合流排気通路54を通じて、燃料電池システム100の外部に排出される。合流排気通路54は蒸発器26及び熱交換器44を通過するように構成されており、蒸発器26及び熱交換器44は合流排気通路54を通過する排気により加熱される。 A confluence exhaust passage 54 is connected to the gas outlet portion (downstream end) of the exhaust combustor 53. The exhaust gas discharged from the exhaust gas combustor 53 is discharged to the outside of the fuel cell system 100 through the confluence exhaust passage 54. The confluence exhaust passage 54 is configured to pass through the evaporator 26 and the heat exchanger 44, and the evaporator 26 and the heat exchanger 44 are heated by the exhaust passing through the confluence exhaust passage 54.

次に、電力機構60について説明する。電力機構60は、DC−DCコンバータ61と、バッテリ62と、駆動モータ63と、インバータと、を備えている。 Next, the electric power mechanism 60 will be described. The electric power mechanism 60 includes a DC-DC converter 61, a battery 62, a drive motor 63, and an inverter.

DC−DCコンバータ61は、燃料電池スタック10に電気的に接続され、燃料電池スタック10の出力電圧を昇圧してバッテリ62又は駆動モータ63に電力を供給する。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したり、駆動モータ63に電力を供給したりするよう構成されている。したがって、DC−DCコンバータ61により燃料電池スタック10の出力電圧が適宜昇降されることで出力電流(取り出し電流)が調整される。すなわち、DC−DCコンバータ61は電流取り出し部として機能する。 The DC-DC converter 61 is electrically connected to the fuel cell stack 10 and boosts the output voltage of the fuel cell stack 10 to supply power to the battery 62 or the drive motor 63. The battery 62 is configured to charge the electric power supplied from the DC-DC converter 61 and to supply the electric power to the drive motor 63. Therefore, the output current (take-out current) is adjusted by appropriately raising and lowering the output voltage of the fuel cell stack 10 by the DC-DC converter 61. That is, the DC-DC converter 61 functions as a current extraction unit.

さらに、バッテリ62には、SOCセンサ64が設けられている。SOCセンサ64は、図示しない電圧センサ及び電流センサにより検出されるバッテリ電圧及び電流に基づいて、バッテリ62のSOCを推定する。 Further, the battery 62 is provided with an SOC sensor 64. The SOC sensor 64 estimates the SOC of the battery 62 based on the battery voltage and current detected by a voltage sensor and a current sensor (not shown).

駆動モータ63は、三相交流モータであって、車両の動力源として機能する。駆動モータ63は、図示しないインバータを介してバッテリ62及びDC−DCコンバータ61に接続されている。制動時には駆動モータ63は回生電力を発生させ、この回生電力は例えばバッテリ62の充電に利用される。 The drive motor 63 is a three-phase AC motor and functions as a power source for the vehicle. The drive motor 63 is connected to the battery 62 and the DC-DC converter 61 via an inverter (not shown). During braking, the drive motor 63 generates regenerative power, and this regenerative power is used, for example, to charge the battery 62.

制御部80は、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。制御部80は、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100を制御するための処理を実行する。 The control unit 80 includes a microcomputer including a central processing unit (CPU), a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface). The control unit 80 executes a process for controlling the fuel cell system 100 by executing a specific program.

制御部80には、SOCセンサ64、電流センサ81、電圧センサ82、スタック温度センサ83、燃料ガス圧力センサ90、及び空気圧力センサ92等の各種センサからの信号の他、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルストロークセンサ86等の車両状態を検出するセンサからの信号が入力される。また、制御部80はこれら信号に基づいてスロットル45や遮断弁55等の各種弁の開閉制御やポンプ24等のアクチュエータの出力制御を行う。 The control unit 80 receives signals from various sensors such as the SOC sensor 64, the current sensor 81, the voltage sensor 82, the stack temperature sensor 83, the fuel gas pressure sensor 90, and the air pressure sensor 92, as well as the amount of depression of the accelerator pedal. A signal from a sensor that detects the vehicle state, such as the accelerator stroke sensor 86 to be detected, is input. Further, the control unit 80 controls the opening and closing of various valves such as the throttle 45 and the shutoff valve 55 and the output control of the actuator such as the pump 24 based on these signals.

電流センサ81は、燃料電池スタック10から取り出される取り出し電流としての出力電流(以下では「スタック電流」とも記載する)を検出する。電圧センサ82は、燃料電池スタック10の出力電圧(以下では「スタック電圧」とも記載する)、つまりアノード電極側端子とカソード電極側端子の間の端子間電圧を検出する。 The current sensor 81 detects an output current (hereinafter, also referred to as “stack current”) as a take-out current taken out from the fuel cell stack 10. The voltage sensor 82 detects the output voltage of the fuel cell stack 10 (hereinafter, also referred to as “stack voltage”), that is, the voltage between the terminals between the anode electrode side terminal and the cathode electrode side terminal.

スタック温度センサ83は、燃料電池スタック10に設けられ、当該燃料電池スタック10の温度(以下では「スタック温度」とも記載する)を検出する。 The stack temperature sensor 83 is provided on the fuel cell stack 10 and detects the temperature of the fuel cell stack 10 (hereinafter, also referred to as “stack temperature”).

燃料ガス圧力センサ90は、改質器28と燃料電池スタック10の間に設けられ、燃料電池スタック10に供給される燃料ガスの圧力を検出する。 The fuel gas pressure sensor 90 is provided between the reformer 28 and the fuel cell stack 10 and detects the pressure of the fuel gas supplied to the fuel cell stack 10.

空気圧力センサ92は、触媒燃焼器32と燃料電池スタック10の間に設けられ、燃料電池スタック10に供給される空気の圧力を検出する。 The air pressure sensor 92 is provided between the catalyst combustor 32 and the fuel cell stack 10 and detects the pressure of the air supplied to the fuel cell stack 10.

さらに、本実施形態において、制御部80は、バッテリ62や駆動モータ63等の負荷装置からの要求電力に基づいて、燃料電池スタック10の電流目標値を演算する。そして、制御部80は、スタック電流がこの電流目標値に近づくように、DC−DCコンバータ61を制御する。 Further, in the present embodiment, the control unit 80 calculates the current target value of the fuel cell stack 10 based on the required power from the load device such as the battery 62 and the drive motor 63. Then, the control unit 80 controls the DC-DC converter 61 so that the stack current approaches this current target value.

さらに、制御部80は、燃料ガス圧力センサ90の燃料ガスの圧力検出値から、予め作成される圧力−流量マップに基づいて、燃料電池スタック10へ供給される燃料ガス供給流量を算出する。そして、制御部80は、算出された燃料ガス供給流量が所定の燃料ガス流量目標値に近づくようにポンプ24の出力を調節する。すなわち、インジェクタ25による燃料噴射量が調節される。 Further, the control unit 80 calculates the fuel gas supply flow rate to be supplied to the fuel cell stack 10 from the fuel gas pressure detection value of the fuel gas pressure sensor 90 based on the pressure-flow rate map created in advance. Then, the control unit 80 adjusts the output of the pump 24 so that the calculated fuel gas supply flow rate approaches a predetermined fuel gas flow rate target value. That is, the fuel injection amount by the injector 25 is adjusted.

また、制御部80は、空気圧力センサ92のカソードガスの圧力検出値から、予め作成される圧力−流量マップに基づいて、燃料電池スタック10へ供給される空気流量を算出する。そして、制御部80は、算出された空気流量が上記燃料ガス流量目標値に応じた所定の空気流量目標値に近づくように、スロットル45の開度を調節する。 Further, the control unit 80 calculates the air flow rate supplied to the fuel cell stack 10 from the pressure detection value of the cathode gas of the air pressure sensor 92 based on the pressure-flow rate map created in advance. Then, the control unit 80 adjusts the opening degree of the throttle 45 so that the calculated air flow rate approaches a predetermined air flow rate target value corresponding to the fuel gas flow rate target value.

なお、本実施形態では、燃料電池スタック10の温度を所定の目標温度まで低下させるスタック冷却処理(発電停止後)においては、制御部80は、スタック温度センサ83によるスタック温度の検出値に基づいて、燃料電池スタック10へ供給する空気流量を調節する。 In the present embodiment, in the stack cooling process (after power generation is stopped) in which the temperature of the fuel cell stack 10 is lowered to a predetermined target temperature, the control unit 80 is based on the detection value of the stack temperature by the stack temperature sensor 83. , The air flow rate supplied to the fuel cell stack 10 is adjusted.

以上説明した構成を有する固体酸化物型燃料電池システム100では、車両の運転者のキーオフ操作やバッテリ62の満充電時におけるアイドルストップ指令等によるシステム停止要求に応じてモータ63への電力供給が絶たれ、システム停止処理が実行される。 In the solid oxide fuel cell system 100 having the configuration described above, the power supply to the motor 63 is cut off in response to a system stop request such as a key-off operation of the vehicle driver or an idle stop command when the battery 62 is fully charged. Then, the system stop process is executed.

そして、燃料電池システム100のシステム停止処理の前半段階では、停止時の安全性の観点などの理由でスタック電圧を所定の制限電圧に急速に低下させるために、VLC(Voltage Limit Control)処理が行われる。このVLC処理中は、スタック電圧を低下させるために、燃料電池スタック10から取り出す電流の目標値を所定の電流目標値(以下では「VLC用電流目標値I1」とも記載する)が定められる。なお、VLC処理中は、モータ63等の補機への電力供給が絶たれるので、VLC用電流目標値I1は、VLC処理前の電流目標値と比較して小さい値に設定される。 Then, in the first half of the system stop processing of the fuel cell system 100, VLC (Voltage Limit Control) processing is performed in order to rapidly reduce the stack voltage to a predetermined limit voltage for reasons such as safety at the time of stop. Be told. During this VLC processing, in order to reduce the stack voltage, a predetermined current target value (hereinafter, also referred to as “VLC current target value I1”) is set as the target value of the current taken out from the fuel cell stack 10. Since the power supply to the auxiliary equipment such as the motor 63 is cut off during the VLC processing, the current target value I1 for VLC is set to a value smaller than the current target value before the VLC processing.

図2は、本実施形態によるシステム停止要求に応じて実行されるシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。また、図3は、本実施形態によるシステム停止処理の進行の概要を示すタイムチャートである。 FIG. 2 is a flowchart showing a flow of system stop processing executed in response to the system stop request according to the present embodiment. Further, FIG. 3 is a time chart showing an outline of the progress of the system stop processing according to the present embodiment.

ステップS110において、制御部80は、VLC処理を開始する。このVLC処理では、システム停止要求が発せられた時刻t1において、スタック電流の目標値がVLC用電流目標値I1に設定される。そして、本実施形態では、燃料電池スタック10への燃料ガス供給流量(すなわち、インジェクタ25による燃料噴射量)及び空気供給流量が、それぞれA1及びC1に設定される(図3(c)及び図3(d))。 In step S110, the control unit 80 starts the VLC process. In this VLC process, the target value of the stack current is set to the VLC current target value I1 at the time t1 when the system stop request is issued. Then, in the present embodiment, the fuel gas supply flow rate (that is, the fuel injection amount by the injector 25) and the air supply flow rate to the fuel cell stack 10 are set to A1 and C1, respectively (FIGS. 3 (c) and 3). (D)).

具体的に、本実施形態では、燃料噴射量A1は、VLC用電流目標値I1に所定の補正係数α(0<α<1)を乗じて得られた補正後VLC用電流目標値I1´(I1´<I1)に基づいて決定される。 Specifically, in the present embodiment, the fuel injection amount A1 is the corrected current target value I1'(corrected VLC current target value I1' obtained by multiplying the VLC current target value I1 by a predetermined correction coefficient α (0 <α <1). It is determined based on I1'<I1).

図4は、停止要求時のスタック温度と補正係数αの関係を示すマップである。図示のように、補正係数αは、停止要求時のスタック温度が高くなるほど小さくなる。すなわち、補正後VLC用電流目標値I1´は、スタック温度が高くなるほど小さく設定される。 FIG. 4 is a map showing the relationship between the stack temperature at the time of stop request and the correction coefficient α. As shown in the figure, the correction coefficient α becomes smaller as the stack temperature at the time of requesting stop increases. That is, the corrected VLC current target value I1'is set smaller as the stack temperature increases.

図5は、補正後VLC用電流目標値I1´と燃料噴射量の関係を示すマップである。図示のように、燃料噴射量A1は、VLC用電流目標値I1が高く設定されるほど大きく設定される。 FIG. 5 is a map showing the relationship between the corrected VLC current target value I1'and the fuel injection amount. As shown in the figure, the fuel injection amount A1 is set larger as the VLC current target value I1 is set higher.

したがって、停止要求時のスタック温度が高いほど燃料噴射量A1は小さく設定されることとなる。これは、スタック温度が高い場合には燃料電池スタック10の発電効率が高いので、燃料噴射量A1を少なくしても所望の電圧降下速度を実現できるためである。 Therefore, the higher the stack temperature at the time of requesting stop, the smaller the fuel injection amount A1 is set. This is because when the stack temperature is high, the power generation efficiency of the fuel cell stack 10 is high, so that a desired voltage drop rate can be realized even if the fuel injection amount A1 is reduced.

一方、空気供給流量C1は、上述の燃料噴射量A1に対してストイキ比1以上に設定される。特に、燃料電池セルの面内におけるカソードガスの酸素濃度分布の偏りを考慮して、セル面内において酸素濃度が発電に適さない程度に低くなる部分が発生しないように、空気供給流量C1の燃料噴射量A1に対するストイキ比が1を超えることが好ましい。そして、この燃料噴射量A1及び空気供給流量C1は、補正後VLC用電流目標値I1´に応じてスタック電圧を維持するために必要な燃料噴射量及び空気供給流量よりも少ない。 On the other hand, the air supply flow rate C1 is set to a stoichiometric ratio of 1 or more with respect to the fuel injection amount A1 described above. In particular, in consideration of the bias of the oxygen concentration distribution of the cathode gas in the surface of the fuel cell, the fuel having the air supply flow rate C1 is prevented from being generated in the cell surface so that the oxygen concentration becomes unsuitable for power generation. It is preferable that the stoichiometric ratio with respect to the injection amount A1 exceeds 1. The fuel injection amount A1 and the air supply flow rate C1 are smaller than the fuel injection amount and the air supply flow rate required to maintain the stack voltage according to the corrected VLC current target value I1'.

したがって、時刻t1〜時刻t2のVLC処理中においては、燃料噴射量A1及び空気供給流量C1は、補正後VLC用電流目標値I1´に対してスタック電圧を維持するために必要な流量より少ないので、スタック電圧が低下する(図3(b)参照)。 Therefore, during the VLC processing at time t1 to time t2, the fuel injection amount A1 and the air supply flow rate C1 are smaller than the flow rates required to maintain the stack voltage with respect to the corrected VLC current target value I1'. , The stack voltage drops (see FIG. 3B).

図2に戻り、ステップS120において、制御部80は、スタック電圧が、VLC処理の制限目標電圧である制限目標電圧V1以下であるかどうかが判定される。スタック電圧が制限目標電圧V1以下ではないと判定されると、ステップS110に戻り、引き続き燃料供給及び空気供給を継続し発電を続ける。 Returning to FIG. 2, in step S120, the control unit 80 determines whether or not the stack voltage is equal to or less than the limit target voltage V1 which is the limit target voltage of the VLC process. When it is determined that the stack voltage is not equal to or less than the limit target voltage V1, the process returns to step S110, fuel supply and air supply are continued, and power generation is continued.

一方で、スタック電圧が制限目標電圧V1以下であると判定されると、ステップS130において制御部80はVLC処理を終了する(図3の時刻t2)。具体的には、電流目標値をゼロに設定し(図3(e)参照)、発電を停止する。 On the other hand, when it is determined that the stack voltage is equal to or less than the limit target voltage V1, the control unit 80 ends the VLC process in step S130 (time t2 in FIG. 3). Specifically, the current target value is set to zero (see FIG. 3E), and power generation is stopped.

発電が停止した時刻t2後において、燃料噴射は停止される(図3(c)参照)。一方、スタック冷却処理を行うため、空気供給は継続される(図3(d)参照)。また、発電停止後における空気供給のための空気供給機構40への電力供給は、バッテリ62の余剰電力等で空気ブロア43を稼動させることが好ましい。なお、本実施形態では、スタック冷却処理の空気流量もVLC処理中と同じC1に設定されている。しかしながら、スタック冷却処理中は、VLC処理中と異なる流量で燃料電池スタック10に空気を供給するようにしても良い。 The fuel injection is stopped after the time t2 when the power generation is stopped (see FIG. 3C). On the other hand, since the stack cooling process is performed, the air supply is continued (see FIG. 3D). Further, for power supply to the air supply mechanism 40 for air supply after the power generation is stopped, it is preferable to operate the air blower 43 with surplus power of the battery 62 or the like. In this embodiment, the air flow rate of the stack cooling process is also set to C1 which is the same as that during the VLC process. However, during the stack cooling process, air may be supplied to the fuel cell stack 10 at a flow rate different from that during the VLC process.

図2に戻り、ステップS140において、制御部80は、スタック温度が、システム停止処理を終了すべき降温目標値T1以下であるかどうかが判定される。スタック温度が降温目標値T1以下ではないと判定されると、スタック温度が降温目標値T1以下となるまで空気供給が継続される。これにより、燃料電池スタック10が空気により冷却される。 Returning to FIG. 2, in step S140, the control unit 80 determines whether or not the stack temperature is equal to or less than the temperature reduction target value T1 at which the system stop processing should be completed. If it is determined that the stack temperature is not equal to or less than the temperature reduction target value T1, the air supply is continued until the stack temperature becomes equal to or less than the temperature reduction target value T1. As a result, the fuel cell stack 10 is cooled by air.

一方で、スタック温度が降温目標値T1以下であると判定されると、ステップS150において制御部80は空気供給を停止する(図3(d)の時刻t3)。これにより、システム停止処理が終了する。 On the other hand, when it is determined that the stack temperature is equal to or lower than the temperature reduction target value T1, the control unit 80 stops the air supply in step S150 (time t3 in FIG. 3D). As a result, the system stop process is completed.

上述の燃料電池システム100の制御方法によれば、以下の効果を奏することができる。 According to the control method of the fuel cell system 100 described above, the following effects can be obtained.

本実施形態に係る制御方法は、アノードガスとしての燃料ガス及びカソードガスとしての空気の供給を受けて発電する固体酸化物型の燃料電池である燃料電池スタック10と、燃料電池スタック10から電流を取り出す電流取り出し部としてのDC−DCコンバータ61と、燃料電池スタック10に燃料を供給するアノードガス供給部としての燃料供給機構20と、を備えた燃料電池システム100で実行される。そして、この制御方法では、制御部80が、燃料電池システム100の停止要求(キースイッチの操作等)後にDC−DCコンバータ61により燃料電池スタック10から所定値I1の電流を取り出させ、電流の取り出しによって燃料電池スタック10の電圧が所定の制限目標電圧V1に低下するまでの間に、燃料供給機構20に燃料ガスの供給を実行させる。 The control method according to the present embodiment is a fuel cell stack 10 which is a solid oxide type fuel cell that generates power by receiving a fuel gas as an anode gas and an air as a cathode gas, and a current from the fuel cell stack 10. It is executed by the fuel cell system 100 including a DC-DC converter 61 as a current extraction unit for taking out, and a fuel supply mechanism 20 as an anode gas supply unit for supplying fuel to the fuel cell stack 10. Then, in this control method, the control unit 80 causes the DC-DC converter 61 to take out the current of the predetermined value I1 from the fuel cell stack 10 after the stop request (operation of the key switch, etc.) of the fuel cell system 100, and take out the current. The fuel supply mechanism 20 is made to supply the fuel gas until the voltage of the fuel cell stack 10 drops to the predetermined limit target voltage V1.

すなわち、本実施形態によれば、燃料ガス及び空気の供給を受けて発電する固体酸化物型の燃料電池スタック10と、燃料電池スタック10から電流を取り出すDC−DCコンバータ61と、燃料電池スタック10に燃料を供給する燃料供給機構20と、燃料電池スタック10の電圧(スタック電圧)を取得する電圧情報取得部としての電圧センサ82と、スタック電圧に基づいて電流取り出し部による電流の取り出し(VLC用電流目標値)及び燃料ガス供給流量を制御する制御部80と、を備えた燃料電池システムが提供される。そして、この燃料電池システムでは、制御部80は、燃料電池システムの停止要求の後において電流取り出し部に所定値の電流としてのVLC用電流目標値I1を取り出させ、電流の取り出しによってスタック電圧が制限目標電圧V1に低下するまでの間に、燃料供給機構20に燃料ガスの供給を実行させる。 That is, according to the present embodiment, the solid oxide type fuel cell stack 10 that generates power by receiving the supply of fuel gas and air, the DC-DC converter 61 that draws current from the fuel cell stack 10, and the fuel cell stack 10 A fuel supply mechanism 20 that supplies fuel to the fuel cell stack 10, a voltage sensor 82 as a voltage information acquisition unit that acquires the voltage (stack voltage) of the fuel cell stack 10, and a current extraction unit that extracts current based on the stack voltage (for VLC). A fuel cell system including a control unit 80 for controlling a current target value) and a fuel gas supply flow rate is provided. Then, in this fuel cell system, the control unit 80 causes the current extraction unit to extract the VLC current target value I1 as a predetermined current after the request to stop the fuel cell system, and the stack voltage is limited by the current extraction. The fuel supply mechanism 20 is made to supply the fuel gas until the target voltage V1 is lowered.

これにより、燃料電池システム100の停止要求後に、燃料電池スタック10から所定値I1の電流を取り出して電圧を制限目標電圧V1まで低下させつつ、この電圧の低下過程において、燃料電池スタック10に燃料が供給されることとなる。すなわち、停止要求後の電圧を低下させる処理(VLC処理)の間においても燃料電池スタック10への燃料供給が行われてアノード極の還元雰囲気が保たれるので、VLC処理中における燃料電池スタック10内の燃料ガスの不足によるアノード極の酸化劣化を抑制することができる。 As a result, after the fuel cell system 100 is requested to stop, the current of the predetermined value I1 is taken out from the fuel cell stack 10 and the voltage is lowered to the limit target voltage V1. In the process of lowering the voltage, the fuel is added to the fuel cell stack 10. It will be supplied. That is, since fuel is supplied to the fuel cell stack 10 and the reducing atmosphere of the anode electrode is maintained even during the process of lowering the voltage after the stop request (VLC process), the fuel cell stack 10 during the VLC process is maintained. It is possible to suppress oxidative deterioration of the anode electrode due to a shortage of fuel gas inside.

特に、本実施形態において制御部80は、燃料供給機構20による燃料噴射量を、補正後VLC用電流目標値I1´に基づいて調節する。これにより、VLC処理中に取り出す電流の大きさに応じて燃料供給機構20による燃料噴射量が好適に定められる。特に、燃料噴射量を、補正後VLC用電流目標値I1´に応じてスタック電圧を維持するために必要な燃料噴射量よりも少なくすることで、VLC処理におけるスタック電圧の低下を好適に実行することができる。 In particular, in the present embodiment, the control unit 80 adjusts the fuel injection amount by the fuel supply mechanism 20 based on the corrected current target value I1'for VLC. As a result, the fuel injection amount by the fuel supply mechanism 20 is preferably determined according to the magnitude of the current taken out during the VLC process. In particular, by making the fuel injection amount smaller than the fuel injection amount required to maintain the stack voltage according to the corrected current target value I1'for VLC, the reduction of the stack voltage in the VLC process is preferably executed. be able to.

また、本実施形態に係る制御方法では、制御部80は、燃料電池スタック10の温度であるスタック温度に基づいて、燃料供給機構20による燃料ガスの供給流量を補正する(図4、5)。 Further, in the control method according to the present embodiment, the control unit 80 corrects the supply flow rate of the fuel gas by the fuel supply mechanism 20 based on the stack temperature which is the temperature of the fuel cell stack 10 (FIGS. 4 and 5).

これにより、VLC処理中において、燃料電池スタック10の発電効率に応じて好適に、燃料電池スタック10への燃料ガス供給流量を調節することができる。 Thereby, during the VLC process, the fuel gas supply flow rate to the fuel cell stack 10 can be preferably adjusted according to the power generation efficiency of the fuel cell stack 10.

なお、本実施形態において、ステップS140のスタック冷却処理が終了した後に、アノードオフガス排出通路51内に残留する燃料をパージする処理を行うようにしても良い。 In the present embodiment, after the stack cooling process in step S140 is completed, a process of purging the fuel remaining in the anode off-gas discharge passage 51 may be performed.

(第2実施形態)
以下、第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態で説明した要素と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、VLC処理の終了時に遮断弁55(図1参照)を閉塞する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described. The same elements as those described in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In this embodiment, the shutoff valve 55 (see FIG. 1) is closed at the end of the VLC process.

図6は、本実施形態によるシステム停止要求に応じて実行されるシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。また、図7は、本実施形態によるシステム停止処理の進行の概要を示すタイムチャートである。なお、目標電流値の変化は、第1実施形態と同様であるので、図7のタイムチャートにおいては省略している。 FIG. 6 is a flowchart showing a flow of system stop processing executed in response to the system stop request according to the present embodiment. Further, FIG. 7 is a time chart showing an outline of the progress of the system stop processing according to the present embodiment. Since the change in the target current value is the same as in the first embodiment, it is omitted in the time chart of FIG.

図6に示すように、第1実施形態と同様に、ステップS110の処理が実行される。 As shown in FIG. 6, the process of step S110 is executed as in the first embodiment.

そして、ステップS120において、制御部80によりスタック電圧が、VLC処理の制限目標電圧V1以下であると判定されると、ステップS210において遮断弁55が閉塞される(図7(f)の時刻t2参照)。これにより、VLC処理終了後におけるアノードオフガス排出通路51から燃料電池スタック10へのアノードオフガスの逆流が防止され、燃料電池スタック10のアノード極内の還元雰囲気が保たれる。 Then, in step S120, when the control unit 80 determines that the stack voltage is equal to or less than the limit target voltage V1 for VLC processing, the shutoff valve 55 is closed in step S210 (see time t2 in FIG. 7 (f)). ). As a result, the backflow of the anode off gas from the anode off gas discharge passage 51 to the fuel cell stack 10 after the completion of the VLC treatment is prevented, and the reducing atmosphere in the anode electrode of the fuel cell stack 10 is maintained.

特に、本実施形態による燃料電池システム100では、システム停止要求後のVLC処理及びスタック冷却処理において空気供給が継続されているので、図1の空気供給通路41、燃料電池スタック10内のカソード通路、及びカソード流路からなるカソード系の圧力が一定以上に保たれる。 In particular, in the fuel cell system 100 according to the present embodiment, since the air supply is continued in the VLC process and the stack cooling process after the system stop request, the air supply passage 41 in FIG. 1 and the cathode passage in the fuel cell stack 10 And the pressure of the cathode system including the cathode flow path is maintained above a certain level.

一方で、燃料の供給はVLC処理の終了時以降に停止されるので(図7(c)の時刻t2)、スタック冷却処理の過程においては、図1の燃料供給通路21及び燃料電池スタック10の圧力がアノードオフガス排出通路51内の圧力と比べて低くなるので、アノードオフガス排出通路51から燃料電池スタック10のアノード通路内へのアノードオフガスの逆流が生じやすくなる。 On the other hand, since the fuel supply is stopped after the end of the VLC process (time t2 in FIG. 7C), in the process of the stack cooling process, the fuel supply passage 21 and the fuel cell stack 10 in FIG. 1 Since the pressure is lower than the pressure in the anode off-gas discharge passage 51, the backflow of the anode-off gas from the anode-off gas discharge passage 51 into the anode passage of the fuel cell stack 10 is likely to occur.

したがって、逆流したアノードオフガスに含まれる空気が、燃料電池スタック10のアノード極における触媒層等の構成部材と反応する酸化反応が生じる恐れがある。 Therefore, the air contained in the backflow anode off-gas may cause an oxidation reaction that reacts with constituent members such as a catalyst layer at the anode electrode of the fuel cell stack 10.

このような事態に対して、本実施形態では、上記ステップS210のように、VLC処理終了後に遮断弁55を閉塞することで、アノードオフガスの逆流が防止され、VLC処理後のスタック冷却処理の過程でもアノード極の還元雰囲気を維持し、その酸化劣化をより効果的に抑制することができる。 In response to such a situation, in the present embodiment, as in step S210, by closing the shutoff valve 55 after the completion of the VLC treatment, the backflow of the anode off gas is prevented, and the process of the stack cooling treatment after the VLC treatment is performed. However, the reducing atmosphere of the anode electrode can be maintained, and its oxidative deterioration can be suppressed more effectively.

図6に戻り、以降は、第1実施形態と同様にステップS130、ステップS140、及びステップS150の処理が行われる。 Returning to FIG. 6, after that, the processes of step S130, step S140, and step S150 are performed in the same manner as in the first embodiment.

上述の燃料電池システム100の制御方法によれば、以下の効果を奏することができる。 According to the control method of the fuel cell system 100 described above, the following effects can be obtained.

本実施形態に係る制御方法では、燃料電池の電圧としてのスタック電圧が制限目標電圧V1に低下した以降に、燃料電池スタック10のアノードオフガス排出通路51に設けられた遮断弁55を閉塞する。 In the control method according to the present embodiment, the shutoff valve 55 provided in the anode off-gas discharge passage 51 of the fuel cell stack 10 is closed after the stack voltage as the fuel cell voltage drops to the limit target voltage V1.

これにより、VLC処理終了以降におけるアノードオフガス排出通路51から燃料電池スタック10へのオフガスの逆流が防止され、燃料電池スタック10のアノード極内の還元雰囲気を保つことができる。したがって、VLC処理以降においてもアノード極の還元雰囲気を維持し、アノード極の酸化劣化をより好適に防止することができる。 As a result, the backflow of off-gas from the anode off-gas discharge passage 51 to the fuel cell stack 10 after the end of the VLC treatment is prevented, and the reducing atmosphere in the anode electrode of the fuel cell stack 10 can be maintained. Therefore, the reducing atmosphere of the anode electrode can be maintained even after the VLC treatment, and oxidative deterioration of the anode electrode can be more preferably prevented.

なお、遮断弁55は、上記アノードオフガス排出通路51から燃料電池スタック10内にアノードオフガスが逆流することを抑制することができるならば、停止要求時(VLC処理開始時)〜VLC処理終了時から所定時間経過後までの任意の時点で閉塞しても良い。 If the shutoff valve 55 can prevent the anode off-gas from flowing back into the fuel cell stack 10 from the anode off-gas discharge passage 51, the shutoff valve 55 starts from the stop request (at the start of the VLC process) to the end of the VLC process. It may be blocked at any time until after a predetermined time has elapsed.

(第3実施形態)
以下、第3実施形態について説明する。なお、第2実施形態で説明した要素と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、第2実施形態においてVLC処理の終了時に閉塞された遮断弁55を、スタック冷却処理が終了した後に開放して、アノードオフガス排出通路51のパージを行う。
(Third Embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described. The same elements as those described in the second embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In the present embodiment, the shutoff valve 55 closed at the end of the VLC treatment in the second embodiment is opened after the stack cooling treatment is completed, and the anode off-gas discharge passage 51 is purged.

図8は、本実施形態によるシステム停止要求に応じて実行されるシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。また、図9は、本実施形態によるシステム停止処理の進行の概要を示すタイムチャートである。 FIG. 8 is a flowchart showing a flow of system stop processing executed in response to the system stop request according to the present embodiment. Further, FIG. 9 is a time chart showing an outline of the progress of the system stop processing according to the present embodiment.

図8に示すように、第2実施形態と同様に、ステップS110〜ステップS120、ステップS210、及びステップS130が実行される。 As shown in FIG. 8, steps S110 to S120, steps S210, and step S130 are executed in the same manner as in the second embodiment.

そして、ステップS140でスタック温度が降温目標値T1以下となったと判定されると、ステップS310において、制御部80は、遮断弁55を開放する(図9(a)及び図9(f)の時刻t3)。 Then, when it is determined in step S140 that the stack temperature is equal to or lower than the temperature lowering target value T1, in step S310, the control unit 80 opens the shutoff valve 55 (time in FIGS. 9A and 9F). t3).

次に、ステップS320において、パージ処理を行う。具体的には、遮断弁55が開放された状態のまま、空気ブロア43による燃料電池スタック10への空気供給を継続する(図9(d)の時刻t3〜時刻t4)。これにより、スタック内のアノード通路から燃料供給通路21及びアノードオフガス排出通路51にカソードガスが送られ、これら通路内の残留ガスがパージされる。 Next, in step S320, a purge process is performed. Specifically, while the shutoff valve 55 is open, the air blower 43 continues to supply air to the fuel cell stack 10 (time t3 to time t4 in FIG. 9D). As a result, the cathode gas is sent from the anode passage in the stack to the fuel supply passage 21 and the anode off-gas discharge passage 51, and the residual gas in these passages is purged.

そして、ステップS320のパージ処理が終了すると、ステップS330において、制御部80は遮断弁55を再び閉塞する(図9(f)の時刻t4)。これにより、システムの完全停止後に、合流排気通路54及びアノードオフガス排出通路51を介して燃料電池スタック10内へ逆流などによるアノード極への不純物の侵入を防止し、システムの次回起動を円滑化することができる。 Then, when the purge process in step S320 is completed, in step S330, the control unit 80 closes the shutoff valve 55 again (time t4 in FIG. 9F). As a result, after the system is completely stopped, impurities are prevented from entering the anode electrode due to backflow or the like into the fuel cell stack 10 through the confluence exhaust passage 54 and the anode off gas discharge passage 51, and the next startup of the system is facilitated. be able to.

そして、ステップS150において、制御部80は、ステップS320の遮断弁55の閉塞時に空気供給を停止する(図9(d)の時刻t4)。 Then, in step S150, the control unit 80 stops the air supply when the shutoff valve 55 in step S320 is closed (time t4 in FIG. 9D).

上述の燃料電池システム100の制御方法によれば、以下の効果を奏することができる。 According to the control method of the fuel cell system 100 described above, the following effects can be obtained.

本実施形態に係る制御方法では、燃料電池の温度であるスタック温度が降温目標値T1以下となると、遮断弁55を開放してパージ処理としての燃料電池スタック10への空気供給の継続を実行する。特に、本実施形態では、スタック温度が、スタック冷却処理における冷却目標温度であるT1以下となったときに、遮断弁55を開放して空気供給を継続している。これにより、システム停止処理の過程でアノード供給系等の残留ガスをパージして、燃料電池システム100の次回起動時に残留ガスが排出されることを抑制することができる。 In the control method according to the present embodiment, when the stack temperature, which is the temperature of the fuel cell, becomes the temperature lowering target value T1 or less, the shutoff valve 55 is opened to continue the air supply to the fuel cell stack 10 as a purge process. .. In particular, in the present embodiment, when the stack temperature becomes T1 or less, which is the cooling target temperature in the stack cooling process, the shutoff valve 55 is opened to continue air supply. As a result, the residual gas in the anode supply system and the like can be purged in the process of system stop processing, and the residual gas can be suppressed from being discharged at the next startup of the fuel cell system 100.

なお、本実施形態では、パージ処理が終了すると、遮断弁55を閉塞してシステム停止処理を終了するようにしているが、パージ処理の終了後、遮断弁55を開放したままシステム停止処理を終了するようにしても良い。 In the present embodiment, when the purge process is completed, the shutoff valve 55 is closed to end the system stop process. However, after the purge process is completed, the system stop process is ended with the shutoff valve 55 open. You may try to do it.

また、本実施形態では、パージ処理として、スタック冷却処理から引き続き、同じ空気供給流量で燃料電池スタック10に空気を供給しているが、例えば、スタック冷却処理時と比べて空気供給流量を増減させるようにしても良い。特に、スタック冷却処理時と比べて空気供給流量を増加させることで、アノード系内の洗浄効果をより向上させることができる。また、燃料電池スタック10への空気の供給に代えて、任意の不活性ガスを用いてパージ処理を行うようにしても良い。 Further, in the present embodiment, as the purge process, air is continuously supplied to the fuel cell stack 10 at the same air supply flow rate from the stack cooling process, but for example, the air supply flow rate is increased or decreased as compared with the stack cooling process. You may do so. In particular, by increasing the air supply flow rate as compared with the stack cooling process, the cleaning effect in the anode system can be further improved. Further, instead of supplying air to the fuel cell stack 10, the purging process may be performed using an arbitrary inert gas.

(第4実施形態)
以下、第4実施形態について説明する。なお、第1実施形態で説明した要素と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Fourth Embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described. The same elements as those described in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

本実施形態では、基本的に第1実施形態と同様の処理が行われるが、VLC処理中におけるスタック電流を時間に応じて減少させる点で第1実施形態と異なる。本実施形態では、燃料電池セルの面内の各場所における発電電力の分布(配流性)の相違により生じ得る局所的なガス不足(面内スタベーション)を防止する観点から、上述のVLC処理中の電流の調整が行われる。 In this embodiment, basically the same processing as in the first embodiment is performed, but it differs from the first embodiment in that the stack current during the VLC processing is reduced with time. In the present embodiment, from the viewpoint of preventing a local gas shortage (in-plane starvation) that may occur due to a difference in the distribution (current distribution) of generated power at each location in the surface of the fuel cell, the above-mentioned VLC treatment is in progress. The current is adjusted.

以下では、面内スタベーションの詳細について説明する。 The details of in-plane starvation will be described below.

図10は、本実施形態に係る一つの燃料電池セルのアノード極の面を模式的に示した図である。なお、破線の円はカソードガスとしての空気が通過する孔部を現している。 FIG. 10 is a diagram schematically showing the surface of the anode electrode of one fuel cell according to the present embodiment. The broken line circle represents a hole through which air as a cathode gas passes.

図10に示す燃料電池セルのアノード極の面(以下、アノード面11とも記載する)には、発電に使用される前の燃料ガスを通過させる燃料導入口120と、発電に使用された燃料を通過させる燃料排出口122と、が設けられている。燃料導入口120は、燃料供給通路21から送られて来る燃料ガスを、セルの積層方向の一方向(図の紙面奥側)に流す。そして、燃料導入口120を流れる燃料ガスの一部は、アノード面11上に供給されてアノード面11の発電エリア124で発電に使用される。 On the surface of the anode pole of the fuel cell shown in FIG. 10 (hereinafter, also referred to as the anode surface 11), a fuel inlet 120 for passing fuel gas before being used for power generation and a fuel used for power generation are placed on the surface. A fuel discharge port 122 through which the fuel is passed is provided. The fuel introduction port 120 allows the fuel gas sent from the fuel supply passage 21 to flow in one direction (the back side of the paper in the figure) in the cell stacking direction. Then, a part of the fuel gas flowing through the fuel introduction port 120 is supplied onto the anode surface 11 and used for power generation in the power generation area 124 of the anode surface 11.

また、燃料排出口122は、発電エリア124で発電に使用された後の燃焼ガスの残りを、セルの積層方向の他方側(図の紙面手前側)に流す通路である。なお、図においてはアノード面11内における燃料ガスの流れを矢印Fとして模式的に示している。 Further, the fuel discharge port 122 is a passage through which the rest of the combustion gas used for power generation in the power generation area 124 flows to the other side (the front side of the paper in the figure) in the stacking direction of the cells. In the figure, the flow of fuel gas in the anode surface 11 is schematically shown as an arrow F.

ここで、図に示すアノード面11においては、上述のように、燃料導入口120からの燃料ガスが燃料排出口122に至るまでに発電エリア124で空気と反応して発電を行う。 Here, on the anode surface 11 shown in the figure, as described above, the fuel gas from the fuel introduction port 120 reacts with air in the power generation area 124 until it reaches the fuel discharge port 122 to generate electricity.

ここで、図の矢印Fで示すように、燃料ガスは燃料導入口120から燃料排出口122に流れ、この過程の発電エリア124で発電される。したがって、主として、発電エリア124における燃料導入口120の寄り位置においては比較的濃度の高い燃料ガスが分布しているため発電電力量が高くなる。一方で、燃料排出口122に近づくほど燃料ガス濃度が低下するため発電電力量が高くなる。すなわち、アノード面11内における燃料ガスの分布にばらつきが生じ、発電電力の分布に偏りが生じることとなる。 Here, as shown by the arrow F in the figure, the fuel gas flows from the fuel introduction port 120 to the fuel discharge port 122, and is generated in the power generation area 124 in this process. Therefore, mainly, the fuel gas having a relatively high concentration is distributed at the position near the fuel introduction port 120 in the power generation area 124, so that the amount of power generated is high. On the other hand, the closer to the fuel discharge port 122, the lower the fuel gas concentration, so that the amount of power generated increases. That is, the distribution of the fuel gas in the anode surface 11 varies, and the distribution of the generated power becomes uneven.

このような燃料ガスの分布のばらつきによって、特に燃料ガスが不足する燃料排出口122の近傍においては還元雰囲気が保たれず、酸化反応が進行することが考えられ、既に説明したアノード極の触媒層Niの酸化が生じ劣化が進行する恐れがある。特に、VLC処理のように急激に電圧を低下させる場合には、上記燃料ガス分布のばらつきが大きくなり、酸化反応の進行が進みやすくなる。 Due to such variation in the distribution of fuel gas, it is considered that the reducing atmosphere is not maintained and the oxidation reaction proceeds, especially in the vicinity of the fuel discharge port 122 where the fuel gas is insufficient, and the catalyst layer of the anode electrode already described. Oxidation of Ni may occur and deterioration may progress. In particular, when the voltage is rapidly lowered as in the VLC treatment, the variation in the fuel gas distribution becomes large, and the oxidation reaction easily proceeds.

したがって、本実施形態では、このような面内スタベーションにともなうアノードの酸化劣化を抑制するように、VLC処理中に電流の調整を行う。 Therefore, in the present embodiment, the current is adjusted during the VLC treatment so as to suppress the oxidative deterioration of the anode due to such in-plane starvation.

図11は、本実施形態によるVLC処理中の電流目標値の変化の概要を示すグラフである。当グラフでは、本実施形態に係るVLC処理中の電流目標値を実線で示すとともに、対比のため、第1実施形態におけるVLC処理中の電流目標値を一点鎖線で示している。 FIG. 11 is a graph showing an outline of changes in the current target value during VLC processing according to the present embodiment. In this graph, the current target value during VLC processing according to the present embodiment is shown by a solid line, and for comparison, the current target value during VLC processing according to the first embodiment is shown by a dashed line.

図示のように、本実施形態では、VLC処理中に目標電流値を経過時間に応じて変化させている。具体的には、時刻t1のVLC処理の開始時から本実施形態におけるVLC処理の終了時である時刻t2´に近づくにつれて、目標電流値が徐々に減少するように設定されている。 As shown in the figure, in the present embodiment, the target current value is changed according to the elapsed time during the VLC process. Specifically, the target current value is set to gradually decrease from the start of the VLC process at time t1 to the time t2', which is the end of the VLC process in the present embodiment.

これにより、VLC処理中におけるスタック電圧の低下速度が緩やかとなるので、急激なスタック電圧の低下に起因して発生する面内スタベーションにともなうアノードの酸化劣化が抑制される。 As a result, the rate of decrease of the stack voltage during the VLC process becomes slow, so that the oxidative deterioration of the anode due to the in-plane stabilization caused by the abrupt decrease of the stack voltage is suppressed.

なお、目標電流値は、図11で示した曲線的な減少に限られず、直線的に減少させるようにしても良い。しかしながら、目標電流値を大きく減少させるとVLC処理の時間が長くなり、ひいてはシステム停止処理時間の延長の要因となるので、過度なシステム停止処理時間を招かない程度に目標電流値の減少量や減少速度を調節することが好ましい。 The target current value is not limited to the curvilinear decrease shown in FIG. 11, and may be linearly decreased. However, if the target current value is significantly reduced, the VLC processing time becomes longer, which in turn causes an extension of the system stop processing time. Therefore, the target current value is reduced or decreased to the extent that an excessive system stop processing time is not caused. It is preferable to adjust the speed.

上述の燃料電池システム100の制御方法によれば、以下の効果を奏することができる。 According to the control method of the fuel cell system 100 described above, the following effects can be obtained.

本実施形態に係る制御方法では、電流取り出し部としてのDC−DCコンバータ61による燃料電池の取り出し電流であるスタック電流を、燃料電池の電圧であるスタック電圧の低下が開始(時刻t1)されてからの経過時間に応じて減少させる。より具体的には、VLC処理が開始されてから、目標電流値を経過時間に応じて減少するように変化させる。 In the control method according to the present embodiment, the stack current, which is the fuel cell take-out current by the DC-DC converter 61 as the current take-out unit, is set after the stack voltage, which is the fuel cell voltage, starts to decrease (time t1). Decrease according to the elapsed time of. More specifically, after the VLC process is started, the target current value is changed so as to decrease according to the elapsed time.

これにより、VLC処理中におけるスタック電圧の低下速度を緩やかにすることができ、急激なスタック電圧の低下による面内スタベーションが抑制される。 As a result, the rate of decrease in the stack voltage during the VLC process can be slowed down, and in-plane starvation due to a sudden decrease in the stack voltage can be suppressed.

(第5実施形態)
以下、第5実施形態について説明する。なお、第1実施形態で説明した要素と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Fifth Embodiment)
Hereinafter, the fifth embodiment will be described. The same elements as those described in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

本実施形態では、基本的に第1実施形態と同様の処理が行われるが、停止要求時の燃料電池スタック10の状態である停止要求時のスタック電圧に応じて、燃料噴射量を制御する点で第1実施形態と異なる。 In the present embodiment, basically the same processing as in the first embodiment is performed, but the fuel injection amount is controlled according to the stack voltage at the time of stop request, which is the state of the fuel cell stack 10 at the time of stop request. Is different from the first embodiment.

図12は、本実施形態によるVLC処理の進行の概要を示すタイムチャートである。なお、図12のタイムチャートでは、図面の簡略化のため、VLC処理以外のスタック冷却処理などについては省略している。 FIG. 12 is a time chart showing an outline of the progress of VLC processing according to the present embodiment. In the time chart of FIG. 12, for the sake of simplification of the drawing, the stack cooling process other than the VLC process is omitted.

図12(c)に示すように、本実施形態では、システムの停止要求時、すなわちVLC処理が開始される時刻t1において、燃料電池スタック10への燃料噴射及び空気供給を停止する。そして、時刻t1から所定時間経過後の時刻t1´において、微量の燃料噴射を行う。また、図12(d)に示すように、この燃料噴射量に対して1以上のストイキ比で燃料電池スタック10への空気供給を行う。ここで、時刻t1´は、スタック電圧が時刻t1から低下して所定値V2に至る時刻である。 As shown in FIG. 12 (c), in the present embodiment, the fuel injection and the air supply to the fuel cell stack 10 are stopped when the system is requested to be stopped, that is, at the time t1 when the VLC process is started. Then, a small amount of fuel is injected at the time t1'after the lapse of a predetermined time from the time t1. Further, as shown in FIG. 12D, air is supplied to the fuel cell stack 10 at a stoichiometric ratio of 1 or more with respect to this fuel injection amount. Here, the time t1'is the time when the stack voltage drops from the time t1 and reaches the predetermined value V2.

このように、本実施形態においては、スタック電圧が停止VLC処理の開始から所定値V2に低下した段階(時刻t1´)で微量の燃料噴射及び空気供給を行うことで、燃料電池スタック10内の燃料及び空気をセルのアノード面やカソード面内で混合して好適に分布させることができるので、VLC処理における急激なスタック電圧の低下に起因する面内スタベーションの発生を緩和することができる。 As described above, in the present embodiment, a small amount of fuel is injected and air is supplied at the stage (time t1') when the stack voltage drops to the predetermined value V2 from the start of the stop VLC process, so that the fuel cell stack 10 is charged. Since the fuel and air can be mixed and appropriately distributed in the anode surface and the cathode surface of the cell, it is possible to mitigate the occurrence of in-plane stabilization caused by a sudden drop in stack voltage in the VLC process.

上述の燃料電池システム100の制御方法によれば、以下の効果を奏することができる。 According to the control method of the fuel cell system 100 described above, the following effects can be obtained.

本実施形態に係る制御方法では、制御部80は、停止要求の時の燃料電池スタック10の状態であるスタック電圧に応じて、燃料供給機構20による燃料の供給を制御する。特に、本実施形態では、スタック電圧がVLC処理の開始から所定値V2に低下した段階で微量の燃料噴射及び空気供給を行う(図12(c)及び図12(d)の時刻t1´参照)。 In the control method according to the present embodiment, the control unit 80 controls the supply of fuel by the fuel supply mechanism 20 according to the stack voltage which is the state of the fuel cell stack 10 at the time of the stop request. In particular, in the present embodiment, a small amount of fuel injection and air supply are performed when the stack voltage drops to a predetermined value V2 from the start of the VLC process (see time t1'in FIGS. 12 (c) and 12 (d)). ..

これにより、VLC処理中において、燃料電池スタック10内の燃料及び空気をセルのアノード面やカソード面内で混合して好適に分布させることができるので、VLC処理における急激なスタック電圧の低下に起因する面内スタベーションの発生を緩和することができる。結果として、VLC処理によるアノード酸化劣化をより効果的に抑制することができる。 As a result, during the VLC processing, the fuel and air in the fuel cell stack 10 can be mixed and appropriately distributed in the anode surface and the cathode surface of the cell, which is caused by a sudden drop in the stack voltage in the VLC processing. It is possible to mitigate the occurrence of in-plane stabilization. As a result, deterioration of anodic oxidation due to VLC treatment can be suppressed more effectively.

なお、本実施形態では、スタック電圧が所定値V2まで低下したときに燃料噴射を行うようにしたが、例えば、燃料電池スタック10の内部インピーダンス等のスタック電圧以外の燃料電池スタック10の状態に基づいて、燃料噴射量や燃料噴射タイミングを制御しても良い。さらに、燃料噴射量を、スタック電圧の低下速度等の燃料電池スタック10の種々の状態に応じて適宜調節しても良い。 In the present embodiment, fuel injection is performed when the stack voltage drops to a predetermined value V2, but for example, it is based on the state of the fuel cell stack 10 other than the stack voltage such as the internal impedance of the fuel cell stack 10. Therefore, the fuel injection amount and the fuel injection timing may be controlled. Further, the fuel injection amount may be appropriately adjusted according to various states of the fuel cell stack 10 such as the rate of decrease of the stack voltage.

(第6実施形態)
以下、第6実施形態について説明する。なお、第5実施形態で説明した要素と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Sixth Embodiment)
Hereinafter, the sixth embodiment will be described. The same elements as those described in the fifth embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

本実施形態では、第5実施形態の構成を基本として、制御部80が、VLC処理開始時のスタック電圧を監視し、スタック電圧の低下速度が所定速度よりも大きい場合に、燃料噴射量を増加する。 In the present embodiment, based on the configuration of the fifth embodiment, the control unit 80 monitors the stack voltage at the start of VLC processing, and increases the fuel injection amount when the drop rate of the stack voltage is larger than the predetermined speed. To do.

図13は、本実施形態によるVLC処理の進行の概要を示すタイムチャートである。なお、図13のタイムチャートでは、図面の簡略化のため、VLC処理以外のスタック冷却処理などについては省略している。また、参考のため、第5実施形態におけるVLC処理中のスタック電圧、燃料供給量、及び空気供給量を点線で示している。 FIG. 13 is a time chart showing an outline of the progress of VLC processing according to the present embodiment. In the time chart of FIG. 13, for the sake of simplification of the drawing, the stack cooling process other than the VLC process is omitted. For reference, the stack voltage, fuel supply amount, and air supply amount during VLC processing in the fifth embodiment are shown by dotted lines.

図13(b)及び図13(e)における時刻t1〜時刻t1´の区間に示すように、本実施形態では、スタック電圧が、第5実施形態と同じ電流目標値I1が設定されているにもかかわらず、スタック電圧の低下速度が第5実施形態における低下速度と比べて大きい。 As shown in the sections of time t1 to time t1'in FIGS. 13 (b) and 13 (e), in the present embodiment, the stack voltage is set to the same current target value I1 as in the fifth embodiment. Nevertheless, the rate of decrease of the stack voltage is larger than the rate of decrease in the fifth embodiment.

したがって、本実施形態では、このスタック電圧の低下速度の増加に応じて時刻t1´で第5実施形態と比較してより多くの燃料噴射量を行う(図13(c)参照)。これに併せて、空気供給流量も第5実施形態と比較して増加させる(図13(d)の時刻t1´)。 Therefore, in the present embodiment, a larger fuel injection amount is performed at time t1'as compared with the fifth embodiment according to the increase in the decrease rate of the stack voltage (see FIG. 13C). Along with this, the air supply flow rate is also increased as compared with the fifth embodiment (time t1'in FIG. 13 (d)).

これにより、図13(b)の時刻t1´〜時刻t2の区間で示したようにスタック電圧の低下速度の増加が緩和されるので、スタック電圧の急激な低下に起因する面内スタベーションの発生をより緩和して、VLC処理によるアノード酸化劣化をより効果的に抑制することができる。 As a result, as shown in the section from time t1'to time t2 in FIG. 13B, the increase in the rate of decrease in the stack voltage is alleviated, so that in-plane stabilization caused by the sudden decrease in the stack voltage occurs. Can be more effectively suppressed and the anodic oxidation deterioration due to the VLC treatment can be suppressed more effectively.

上述の燃料電池システム100の制御方法によれば、以下の効果を奏することができる。 According to the control method of the fuel cell system 100 described above, the following effects can be obtained.

本実施形態に係る制御方法では、制御部80は、スタック電圧が所定値に低下するまでの間における該スタック電圧を監視し、スタック電圧の低下速度が所定低下速度である電流目標値に応じた低下速度よりも大きい場合に、燃料供給機構20による燃料ガスの供給量を増加させる。 In the control method according to the present embodiment, the control unit 80 monitors the stack voltage until the stack voltage drops to a predetermined value, and the drop rate of the stack voltage corresponds to the current target value which is the predetermined drop rate. When the rate of decrease is larger than the rate of decrease, the amount of fuel gas supplied by the fuel supply mechanism 20 is increased.

これにより、スタック電圧の低下速度の増加を緩和し、スタック電圧の急激な低下に起因する燃料電池セル面内における発電分布の偏りを緩和して、VLC処理中のアノードスタベーションを抑制することができる。 As a result, it is possible to alleviate the increase in the decrease rate of the stack voltage, alleviate the bias of the power generation distribution in the fuel cell surface due to the sudden decrease in the stack voltage, and suppress the anode stabilization during the VLC process. it can.

なお、本実施形態では、燃料ガス供給量を増加させる基準となるスタック電圧の所定低下速度として、目標電流値I1に応じたスタック電圧の低下速度を設定しているが、目標電流値I1に応じたスタック電圧の低下速度よりも大きい低下速度又は若干小さい低下速度を設定しても良い。 In the present embodiment, the stack voltage decrease rate according to the target current value I1 is set as the predetermined decrease rate of the stack voltage as a reference for increasing the fuel gas supply amount, but the stack voltage decrease rate is set according to the target current value I1. A lowering rate larger than or slightly smaller than the lowering rate of the stack voltage may be set.

(第7実施形態)
以下、第7実施形態について説明する。なお、第1実施形態で説明した要素と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、VLC処理が終了した後のスタック冷却処理において、スタック温度の低下速度に応じて空気供給流量を調節する。すなわち、空気供給流量の増減を調節して、スタック温度の冷却速度を調節する。
(7th Embodiment)
Hereinafter, the seventh embodiment will be described. The same elements as those described in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In the present embodiment, in the stack cooling process after the VLC process is completed, the air supply flow rate is adjusted according to the rate of decrease in the stack temperature. That is, the cooling rate of the stack temperature is adjusted by adjusting the increase / decrease of the air supply flow rate.

図14は、本実施形態によるシステム停止要求に応じて実行されるシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。また、図15は、本実施形態によるシステム停止処理の進行の概要を示すタイムチャートである。なお、図15のタイムチャートでは、図面の簡略化のため、スタック温度、燃料噴射量、及び空気流量の変化のみを示している。また、参考のため、図15(a)の点線により第1実施形態におけるスタック温度変化を示している。 FIG. 14 is a flowchart showing a flow of system stop processing executed in response to the system stop request according to the present embodiment. Further, FIG. 15 is a time chart showing an outline of the progress of the system stop processing according to the present embodiment. Note that the time chart of FIG. 15 shows only changes in the stack temperature, fuel injection amount, and air flow rate for the sake of simplification of the drawings. For reference, the dotted line in FIG. 15A shows the stack temperature change in the first embodiment.

すなわち、本実施形態では、スタック冷却処理中にスタック温度の低下が低い場合を想定している。 That is, in the present embodiment, it is assumed that the drop in the stack temperature is low during the stack cooling process.

図示のように、本実施形態では、第1実施形態と同様にステップS110〜ステップS130の処理が行われる。そして、ステップS140においてスタック温度が、スタック冷却処理の降温目標値以下ではないと判定されるとステップS710に進む。 As shown in the figure, in the present embodiment, the processes of steps S110 to S130 are performed in the same manner as in the first embodiment. Then, if it is determined in step S140 that the stack temperature is not equal to or less than the temperature reduction target value of the stack cooling process, the process proceeds to step S710.

そして、ステップS710では、制御部80は、スタック温度低下速度が所定値以下であるか否かを判定する。具体的に、制御部80は、スタック温度センサ83によるスタック温度検出値を所定時間毎に取得し、当該所定時間におけるスタック温度検出値の変化を、スタック温度低下速度として取得する。 Then, in step S710, the control unit 80 determines whether or not the stack temperature decrease rate is equal to or less than a predetermined value. Specifically, the control unit 80 acquires the stack temperature detection value by the stack temperature sensor 83 at predetermined time intervals, and acquires the change in the stack temperature detection value at the predetermined time as the stack temperature decrease rate.

ステップS710において、制御部80は、スタック温度低下速度が所定値以下であるか否かを判定する。スタック温度低下速度が所定値以下であると判定されると、ステップS720において、制御部80は空気供給流量を増加させる(図15(a)及び図15(d)の時刻t2´参照)。その後、制御部80は、再びステップS140の判断を行う。一方、ステップS710においてスタック温度低下速度が所定値以下ではないと判定されると、制御部80はカソードガス供給量を増加させることなく、再びステップS140の判断を行う。 In step S710, the control unit 80 determines whether or not the stack temperature decrease rate is equal to or less than a predetermined value. When it is determined that the stack temperature decrease rate is equal to or less than a predetermined value, the control unit 80 increases the air supply flow rate in step S720 (see time t2'in FIGS. 15 (a) and 15 (d)). After that, the control unit 80 makes a determination in step S140 again. On the other hand, if it is determined in step S710 that the stack temperature decrease rate is not equal to or less than a predetermined value, the control unit 80 makes the determination in step S140 again without increasing the cathode gas supply amount.

上述の燃料電池システム100の制御方法によれば、以下の効果を奏することができる。 According to the control method of the fuel cell system 100 described above, the following effects can be obtained.

本実施形態に係る制御方法では、制御部80は、スタック電圧が所定値に低下した以降に、燃料電池スタック10に空気を供給して燃料電池スタック10を所定温度まで低下させる燃料電池冷却処理としてのスタック冷却処理を行い、スタック冷却処理では、燃料電池スタック10の温度低下速度に基づいて空気供給流量を調節する処理を行う。 In the control method according to the present embodiment, the control unit 80 supplies air to the fuel cell stack 10 after the stack voltage drops to a predetermined value to lower the fuel cell stack 10 to a predetermined temperature as a fuel cell cooling process. In the stack cooling process, the air supply flow rate is adjusted based on the temperature decrease rate of the fuel cell stack 10.

これにより、スタック冷却処理中における燃料電池スタック10の温度低下速度(冷却速度)に応じて好適に、空気供給流量を調節することができる。特に、本実施形態のように、スタック冷却処理中においてスタック温度の低下が遅い場合においては、空気供給量を増加させることで、スタック温度の低下速度を向上させ、スタック冷却処理の延長が防止され、ひいてはシステム停止処理の長期化が防止される。 As a result, the air supply flow rate can be suitably adjusted according to the temperature decrease rate (cooling rate) of the fuel cell stack 10 during the stack cooling process. In particular, when the stack temperature decreases slowly during the stack cooling process as in the present embodiment, the stack temperature decrease rate is improved by increasing the air supply amount, and the extension of the stack cooling process is prevented. As a result, the system stop process is prevented from being prolonged.

一方で、スタック温度低下速度が比較的速い場合に、燃料電池スタック10への空気供給量を減量して冷却速度を緩やかにしてもよい。これにより、燃料電池スタック10の急激な温度変化によって、スタック構成部品の線膨張係数の違いに起因して熱変形が生じることによるスタックの損傷を防ぐことができる。特に、本実施形態のように、固体酸化物型燃料電池である燃料電池スタック10の場合は、冷却によってその温度が動作温度(例えば約800℃)から降温目標温度(例えば約300℃)まで大きく低下するため、上述のように冷却速度を緩やかにすることによるスタック構成部品の保護効果はより顕著になる。 On the other hand, when the stack temperature decrease rate is relatively fast, the amount of air supplied to the fuel cell stack 10 may be reduced to slow down the cooling rate. As a result, it is possible to prevent damage to the stack due to thermal deformation caused by a difference in the coefficient of linear expansion of the stack components due to a sudden temperature change of the fuel cell stack 10. In particular, in the case of the fuel cell stack 10 which is a solid oxide fuel cell as in the present embodiment, the temperature is increased by cooling from the operating temperature (for example, about 800 ° C.) to the temperature reduction target temperature (for example, about 300 ° C.). As described above, the protective effect of the stack components by slowing the cooling rate becomes more remarkable because of the decrease.

(第8実施形態)
以下、第8実施形態について説明する。なお、第1実施形態で説明した要素と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、特に、燃料電池スタック10からの取り出し電流を、燃料電池システム100の電力収支に応じて調節する。
(8th Embodiment)
Hereinafter, the eighth embodiment will be described. The same elements as those described in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In this embodiment, in particular, the withdrawal current from the fuel cell stack 10 is adjusted according to the power balance of the fuel cell system 100.

図16は、本実施形態によるシステム停止要求に応じて実行されるシステム停止処理の流れを示すフローチャートである。 FIG. 16 is a flowchart showing a flow of system stop processing executed in response to the system stop request according to the present embodiment.

図示のように、本実施形態では、第1実施形態と同様に、制御部80がステップS110及びステップS120を実行して、当該ステップS120においてスタック電圧が制限目標電圧V1以下ではないと判定すると、ステップS810に進む。 As shown in the figure, in the present embodiment, similarly to the first embodiment, when the control unit 80 executes steps S110 and S120 and determines in the step S120 that the stack voltage is not equal to or less than the limit target voltage V1. The process proceeds to step S810.

ステップS810においては、制御部80は、バッテリ62のSOCが最大(例えば、80%)であるか否かを判定する。制御部80は、バッテリ62のSOCが最大ではないと判定すると、ステップS120に戻り、再びスタック電圧と制限目標値との大小を判定する。すなわち、この場合、発電(VLC処理)が継続される。したがって、この場合、制御部80は、空気ブロア43等の負荷とバッテリ62の要求電力を考慮して目標電流値I1を決定する。 In step S810, the control unit 80 determines whether or not the SOC of the battery 62 is the maximum (for example, 80%). When the control unit 80 determines that the SOC of the battery 62 is not the maximum, the control unit 80 returns to step S120 and again determines the magnitude of the stack voltage and the limit target value. That is, in this case, power generation (VLC processing) is continued. Therefore, in this case, the control unit 80 determines the target current value I1 in consideration of the load of the air blower 43 and the like and the required power of the battery 62.

一方で、制御部80は、バッテリ62のSOCが最大であると判定すると、ステップS820に進み、バッテリ62以外の負荷へ電力(電流)を供給する。すなわち、バッテリ62以外の負荷の要求電力を考慮して目標電流値I1を決定する。 On the other hand, when the control unit 80 determines that the SOC of the battery 62 is the maximum, the control unit 80 proceeds to step S820 and supplies electric power (current) to a load other than the battery 62. That is, the target current value I1 is determined in consideration of the required power of the load other than the battery 62.

上述の燃料電池システム100の制御方法によれば、以下の効果を奏することができる。 According to the control method of the fuel cell system 100 described above, the following effects can be obtained.

本実施形態に係る制御方法では、電流取り出し部としての制御部80が、燃料電池スタック10からの取り出し電流を、燃料電池システム100の電力収支に応じて調節する。具体的に、バッテリ62のSOCが最大ならば、負荷の要求電力に合せてスタック電流を調節し、バッテリ62のSOCが最大ではないならば負荷及びバッテリ62の要求電力に合せてスタック電流を調節する。 In the control method according to the present embodiment, the control unit 80 as the current extraction unit adjusts the extraction current from the fuel cell stack 10 according to the power balance of the fuel cell system 100. Specifically, if the SOC of the battery 62 is maximum, the stack current is adjusted according to the required power of the load, and if the SOC of the battery 62 is not the maximum, the stack current is adjusted according to the load and the required power of the battery 62. To do.

これにより、燃料電池システム100において、VLC処理におけるアノード極の酸化劣化を防止しつつも、電力収支バランスを好適に調節することができる。 As a result, in the fuel cell system 100, the power balance can be suitably adjusted while preventing oxidative deterioration of the anode electrode in the VLC treatment.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are only a part of the application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiments. Absent.

また、上記各実施形態は、任意に組み合わせが可能である。 Further, each of the above embodiments can be arbitrarily combined.

10 燃料電池スタック
20 アノードガス供給機構
21 燃料供給通路
40 空気供給機構
41 空気供給通路
51 アノードオフガス排出通路
52 カソードオフガス排出通路
60 電力機構
61 DCDCコンバータ
62 バッテリ
63 駆動モータ
80 制御部
81 電流センサ
82 電圧センサ
83 スタック温度センサ
90 燃料ガス圧力センサ
92 空気圧力センサ
100 燃料電池システム
10 Fuel cell stack 20 Anode gas supply mechanism 21 Fuel supply passage 40 Air supply mechanism 41 Air supply passage 51 Anode off gas discharge passage 52 Cathode off gas discharge passage 60 Power mechanism 61 DCDC converter 62 Battery 63 Drive motor 80 Control unit 81 Current sensor 82 Voltage Sensor 83 Stack temperature sensor 90 Fuel gas pressure sensor 92 Air pressure sensor 100 Fuel cell system

Claims (16)

アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電する固体酸化物型の燃料電池と、前記燃料電池から電流を取り出す電流取り出し部と、前記燃料電池にアノードガスを供給するアノードガス供給部と、を備えた燃料電池システムで実行される燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池システムの停止要求の後に前記電流取り出し部により前記燃料電池から電流を取り出させ、
前記電流の取り出しによって前記燃料電池の電圧が所定値に低下するまでの間に、前記アノードガス供給部にアノードガスの供給を実行させる、
制御方法。
A solid oxide type fuel cell that generates power by receiving an anode gas and a cathode gas, a current extraction unit that draws current from the fuel cell, and an anode gas supply unit that supplies the anode gas to the fuel cell are provided. It is a control method of the fuel cell system executed by the fuel cell system.
After the request to stop the fuel cell system, the current extraction unit draws current from the fuel cell.
The anode gas supply unit is made to supply the anode gas until the voltage of the fuel cell drops to a predetermined value due to the extraction of the current.
Control method.
請求項1に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記アノードガス供給部による前記アノードガスの供給量を、前記電流取り出し部からの取り出し電流に基づいて調節する、
制御方法。
The method for controlling a fuel cell system according to claim 1.
The amount of the anode gas supplied by the anode gas supply unit is adjusted based on the current taken out from the current extraction unit.
Control method.
請求項1又は2に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の温度に基づいて、前記アノードガス供給部によるアノードガスの供給量を補正する、
制御方法。
The method for controlling a fuel cell system according to claim 1 or 2.
The amount of anode gas supplied by the anode gas supply unit is corrected based on the temperature of the fuel cell.
Control method.
請求項1〜3の何れか1項に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記電流取り出し部による前記燃料電池からの取り出し電流を、前記燃料電池の電圧の低下が開始されてからの経過時間に応じて減少させる、
制御方法。
The method for controlling a fuel cell system according to any one of claims 1 to 3.
The current taken out from the fuel cell by the current take-out unit is reduced according to the elapsed time from the start of the voltage drop of the fuel cell.
Control method.
請求項1〜3の何れか1項に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記停止要求の時の前記燃料電池の状態に応じて、前記アノードガス供給部によるアノードガスの供給を制御する、
制御方法。
The method for controlling a fuel cell system according to any one of claims 1 to 3.
The supply of anode gas by the anode gas supply unit is controlled according to the state of the fuel cell at the time of the stop request.
Control method.
請求項5に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の電圧が所定値に低下するまでの間における該燃料電池の電圧を監視し、
前記燃料電池の電圧の低下速度が所定低下速度よりも大きい場合に、前記アノードガスの供給量を増加させる、
制御方法。
The method for controlling a fuel cell system according to claim 5.
The voltage of the fuel cell is monitored until the voltage of the fuel cell drops to a predetermined value.
When the voltage drop rate of the fuel cell is larger than the predetermined voltage drop rate, the supply amount of the anode gas is increased.
Control method.
請求項1〜3の何れか1項に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記電流取り出し部による前記燃料電池からの取り出し電流を、前記燃料電池システムの電力収支に応じて調節する、
制御方法。
The method for controlling a fuel cell system according to any one of claims 1 to 3.
The current taken out from the fuel cell by the current take-out unit is adjusted according to the power balance of the fuel cell system.
Control method.
請求項1〜7の何れか1項に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の電圧が所定値に低下した以降に、前記燃料電池のアノードオフガス排出通路に設けられた遮断弁を閉塞する、
制御方法。
The method for controlling a fuel cell system according to any one of claims 1 to 7.
After the voltage of the fuel cell drops to a predetermined value, the shutoff valve provided in the anode off-gas discharge passage of the fuel cell is closed.
Control method.
請求項8に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の温度が所定値以下となると、前記遮断弁を開放してパージ処理を行う、
制御方法。
The method for controlling a fuel cell system according to claim 8.
When the temperature of the fuel cell becomes equal to or lower than a predetermined value, the shutoff valve is opened to perform a purge process.
Control method.
請求項1〜9の何れか1項に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の電圧が所定値に低下した以降に、前記燃料電池に前記カソードガスを供給して前記燃料電池を所定温度まで低下させる燃料電池冷却処理を行い、
前記燃料電池冷却処理では、前記燃料電池の温度低下速度に基づいて前記カソードガス供給量を調節する処理を行う、
制御方法。
The method for controlling a fuel cell system according to any one of claims 1 to 9.
Wherein after the fuel battery voltage has dropped to a predetermined value, performs a fuel cell cooling treatment for reducing the fuel cell to a predetermined temperature by supplying the cathode gas to the fuel cell,
In the fuel cell cooling process, a process of adjusting the supply amount of the cathode gas is performed based on the temperature decrease rate of the fuel cell.
Control method.
アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電する固体酸化物型の燃料電池と、
前記燃料電池から電流を取り出す電流取り出し部と、
前記燃料電池にアノードガスを供給するアノードガス供給部と、
前記燃料電池の電圧を取得する電圧情報取得部と、
前記電圧に基づいて前記電流取り出し部による電流の取り出し及び前記アノードガス供給部によるアノードガスの供給を制御する制御部と、
を備える燃料電池システムであって
前記制御部は、
前記燃料電池システムの停止要求の後において前記電流取り出し部に所定値の電流を取り出させ、
前記電流の取り出しによって前記燃料電池の電圧が所定値に低下するまでの間、前記アノードガス供給部にアノードガスの供給を実行させる、
燃料電池システム。
A solid oxide fuel cell that generates electricity by receiving the supply of anode gas and cathode gas,
A current take-out unit that draws current from the fuel cell,
An anode gas supply unit that supplies anode gas to the fuel cell,
A voltage information acquisition unit that acquires the voltage of the fuel cell,
A control unit that controls current extraction by the current extraction unit and supply of anode gas by the anode gas supply unit based on the voltage.
A fuel cell system Ru provided with,
The control unit
After the request to stop the fuel cell system, the current take-out unit is made to take out a predetermined value of current.
The anode gas supply unit is made to supply the anode gas until the voltage of the fuel cell drops to a predetermined value due to the extraction of the current.
Fuel cell system.
請求項11に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記アノードガス供給部による前記アノードガスの供給量を、前記電流取り出し部からの取り出し電流に基づいて調節する、
燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 11.
The control unit
The amount of the anode gas supplied by the anode gas supply unit is adjusted based on the current taken out from the current extraction unit.
Fuel cell system.
請求項11又は12に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記燃料電池の温度に基づいて、前記アノードガス供給部によるアノードガスの供給量を補正する、
燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 11 or 12.
The control unit
The amount of anode gas supplied by the anode gas supply unit is corrected based on the temperature of the fuel cell.
Fuel cell system.
請求項11〜13の何れか1項に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記電流取り出し部による前記燃料電池からの取り出し電流を、前記燃料電池の電圧の低下が開始されてからの経過時間に応じて減少させる、
燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 11 to 13.
The control unit
The current taken out from the fuel cell by the current take-out unit is reduced according to the elapsed time from the start of the voltage drop of the fuel cell.
Fuel cell system.
請求項11〜13の何れか1項に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記電流取り出し部による前記燃料電池からの取り出し電流を、前記停止要求の時の前記燃料電池の状態に応じて決定する、
燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 11 to 13.
The control unit
The current taken out from the fuel cell by the current take-out unit is determined according to the state of the fuel cell at the time of the stop request.
Fuel cell system.
請求項15に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記燃料電池の電圧が所定値に低下するまでの間における該燃料電池の電圧を監視し、
前記燃料電池の電圧が所定値に低下するまでの間における該電圧の低下速度が所定低下速度よりも大きい場合に、前記アノードガスの供給量を増加させる、
燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 15.
The control unit
The voltage of the fuel cell is monitored until the voltage of the fuel cell drops to a predetermined value.
When the rate of decrease of the voltage until the voltage of the fuel cell decreases to a predetermined value is larger than the predetermined rate of decrease, the supply amount of the anode gas is increased.
Fuel cell system.
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