固体氧化物型燃料电池系统、固体氧化物型燃料电池系统的控制方法技术方案

本发明专利技术的固体氧化物型燃料电池系统具备：固体氧化物型的燃料电池；燃烧器，其配置于燃料电池的阴极气体供给线路；燃料供给部，其向燃烧器供给燃料；以及阴极气体供给部，其向阴极气体供给线路供给阴极气体。具备停止控制部，该停止控制部进行以下控制来作为燃料电池的停止控制：使来自阴极气体供给部的阴极气体供给量为规定量；以及从燃料供给部供给与阴极气体供给量对应的供给量的燃料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体氧化物型燃料电池系统、固体氧化物型燃料电池系统的控制方法
本专利技术涉及一种固体氧化物型燃料电池系统以及固体氧化物型燃料电池系统的控制方法。
技术介绍
日本特开2014-68490号公报公开了一种在将车辆用蓄电池与马达连接的电力供给线路上连接有燃料电池的燃料电池系统。另外，作为车载用的燃料电池，提出了使用与以往的固体高分子型燃料电池相比变换效率高的固体氧化物型的燃料电池。但是，在使该燃料电池的系统停止时，需要使燃料电池的输出电压(开路电压)下降至即使接触人体也安全的电压(目标电压)。因此，以往对燃料电池安装放电电路，在系统停止时停止阴极气体的供给，驱动放电电路来强制性地使开路电压下降。
技术实现思路
另外，当使用放电电路来使燃料电池放电时，随着该放电，阴极的氧被消耗，阴极电极的周围的氧分压下降。但是，在整个向燃料电池供给阴极气体的通路中为以下形式：除了阴极电极的周围以外，氧以高分压残留。因此，即使在对燃料电池放电后，通路内的氧也会扩散到阴极电极的周围，开路电压会再次上升。因而，需要重复放电直到开路电压收敛为目标电压为止。另外，当阴极电极的周围的氧分压变为规定值以下时，阴极电极会发生缺气(starvation)而劣化(构造变化)。因此，需要以使阴极电极的周围的氧分压不会变为用于避免阴极电极劣化的规定分压以下的方式重复放电。因而，结果是使燃料电池的开路电压收敛为目标电压需要大量的时间。本专利技术的目的在于提供一种在固体氧化物型的燃料电池的停止控制中在避免阴极电极劣化的同时使燃料电池的开路电压在短时间内收敛至目标电压的固体氧化物型燃料电池系统以及固体氧化物型燃料电池系统的控制方法。本专利技术的一个方式中的固体氧化物型燃料电池系统具备：固体氧化物型的燃料电池；燃烧器，其配置于燃料电池的阴极气体供给线路；燃料供给部，其向燃烧器供给燃料；以及阴极气体供给部，其向阴极气体供给线路供给阴极气体。具备停止控制部，该停止控制部进行以下控制来作为燃料电池的停止控制：使来自阴极气体供给部的阴极气体供给量为规定量；以及从燃料供给部供给与阴极气体供给量对应的供给量的燃料。附图说明图1是表示第一实施方式的燃料电池系统的主要结构的框图。图2是表示第一实施方式的燃料电池系统的暖机控制的过程的流程图。图3是表示第一实施方式的燃料电池系统的停止控制的过程的流程图。图4是表示利用放电电路使燃料电池堆的开路电压下降时的变化的图。图5是表示利用燃烧气体使燃料电池堆的开路电压下降时的变化的图。图6是表示第二实施方式的燃料电池系统的停止控制的过程的流程图。图7是表示第三实施方式的燃料电池系统的停止控制的过程的流程图。图8是表示第四实施方式的燃料电池系统的停止控制的过程的流程图。具体实施方式下面，参照附图来说明本专利技术的实施方式。[燃料电池系统的结构]图1是表示第一实施方式中的燃料电池系统的主要结构的框图。本实施方式的燃料电池系统10(固体氧化物型燃料电池系统)包括：燃料供给系统，其向燃料电池堆12供给阳极气体(燃料气体)；暖机系统，其使燃料电池堆12暖机；空气供给系统，其向暖机系统供给阴极气体，向燃料供给系统供给对重整用燃料进行重整所需的空气(重整用空气)；排气系统，其排出从燃料电池堆12排出的阳极排气和阴极排气；以及驱动系统，其从燃料电池堆12取出电力来获得动力。燃料供给系统包括燃料罐20、过滤器22、泵24、蒸发器32、热交换器34、重整器36等。暖机系统包括启动燃烧器52等。空气供给系统包括过滤器38、压缩机40、热交换器50等。排气系统包括排气燃烧器58等。驱动系统包括DC-DC转换器68、蓄电池70、驱动马达72等。另外，燃料电池系统10具备对系统整体的动作进行控制的控制部78。上述结构要素中的燃料电池堆12、蒸发器32、热交换器34、重整器36、热交换器50、启动燃烧器52、排气燃烧器58收容于绝热构件30，减少向外部的热的放出，来抑制发电控制时的各自的温度下降。燃料电池堆12是固体氧化物型燃料电池(SOFC：SolidOxideFuelCell)，是层叠用阳极电极(燃料极)和阴极电极(空气极)将由陶瓷等固体氧化物形成的电解质层夹在中间所得到的单电池而成的。另外，燃料电池堆12的阳极被供给阳极气体，阴极被供给阴极气体。在此，设阳极不仅包括构成燃料电池堆12的阳极电极，还包括燃料电池堆12内的向阳极电极供给阳极气体的通路(歧管)以及燃料电池堆12内的使在阳极电极处反应后的阳极排气排出的通路(歧管)。同样地，设阴极不仅包括构成燃料电池堆12的阴极电极，还包括燃料电池堆12内的向阴极电极供给阴极气体的通路(歧管以及燃料电池堆12内的使在阴极电极处反应后的阴极排气排出的通路(歧管)。在燃料电池堆12中，使阳极气体中包含的氢与阴极气体中的氧发生反应来进行发电，并且排出在反应后生成的阳极排气和阴极排气。另外，在燃料电池堆12中安装有对燃料电池堆12内的温度进行测定的温度传感器76A。温度传感器76B对燃料电池堆12的周围温度进行测定或估计。温度传感器76B安装于燃料电池堆12的外部、例如绝热构件30的内侧等。在燃料电池堆12上连接有向燃料电池堆12的阳极供给阳极气体的通路26A、在暖机时向燃料电池堆12的阴极供给燃烧气体并在发电控制时向该阴极供给阴极气体的通路42A、将从燃料电池堆12的阳极排出的阳极排气(燃料排气)导入到排气燃烧器58的通路26D、将从燃料电池堆12的阴极排出的阴极排气(氧化排气)导入到排气燃烧器58的通路42D。另外，在通路26D上安装有流路切断阀62B。流路切断阀62B在燃料电池堆12的发电控制时开放通路26D，在后述的燃料电池系统10的暖机控制和停止控制中封闭通路26D。燃料罐20储存由例如使乙醇与水混合而得到的液体形成的重整用燃料(燃料)，泵24吸引重整用燃料来以规定的压力向燃料供给系统供给重整用燃料，向暖机系统供给燃烧用燃料(与重整用燃料相同的燃料)。过滤器22配置于燃料罐20与泵24之间，去除被泵24吸引的重整用燃料内的杂质。从燃料罐20供给重整用燃料的通路26分支成向蒸发器32供给重整用燃料的通路26A、向启动燃烧器52供给燃烧用燃料的通路26B、向排气燃烧器58供给燃烧用燃料的通路26C。在通路26A上安装有能够开放/封闭通路26A的流路并且能够调整重整用燃料的供给量的节气门28A(重整用燃料供给部)。同样地，在通路26B上安装有节气门28B(燃料供给部)，在通路26C上安装有节气门28C。节气门28A在燃料电池系统10的暖机控制时封闭通路26A，在暖机控制结束时以规定开度开放通路26A来借助喷射器29A使重整用燃料流通。节气门28B在燃料电池系统10的暖机控制时以规定开度开放通路26B来借助喷射器29B使燃烧用燃料流通，在暖机控制结束时封闭通路26B。节气门28C在燃料电池系统10的暖机控制时以规定开度开放通路26C来借助喷射器29C使燃烧用燃料流通，在暖机控制结束时或在暖机控制的中途封闭通路26C。蒸发器32利用从排气燃烧器58排出的排气气体的热来使重整用燃料汽化。热交换器34从排气燃烧器58被供给热，进一步进行加热以在重整器36中对汽化后的重整用燃料进行重整。重整器36通过催化剂反应将重整用燃料重整为包含氢的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固体氧化物型燃料电池系统，具备：固体氧化物型的燃料电池；燃烧器，其配置于所述燃料电池的阴极气体供给线路；燃料供给部，其向所述燃烧器供给燃料；以及阴极气体供给部，其向所述阴极气体供给线路供给阴极气体，所述固体氧化物型燃料电池系统还具备停止控制部，该停止控制部进行以下控制来作为所述燃料电池的停止控制：使来自所述阴极气体供给部的阴极气体供给量为规定量的控制；以及从所述燃料供给部供给与所述阴极气体供给量对应的供给量的所述燃料的控制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.25 JP 2015-2541881.一种固体氧化物型燃料电池系统，具备：固体氧化物型的燃料电池；燃烧器，其配置于所述燃料电池的阴极气体供给线路；燃料供给部，其向所述燃烧器供给燃料；以及阴极气体供给部，其向所述阴极气体供给线路供给阴极气体，所述固体氧化物型燃料电池系统还具备停止控制部，该停止控制部进行以下控制来作为所述燃料电池的停止控制：使来自所述阴极气体供给部的阴极气体供给量为规定量的控制；以及从所述燃料供给部供给与所述阴极气体供给量对应的供给量的所述燃料的控制。2.根据权利要求1所述的固体氧化物型燃料电池系统，其特征在于，还具备对所述燃料电池的电压进行检测的电压检测部，在所述燃料电池的电压为放电要求电压以上的情况下，所述停止控制部进行所述停止控制。3.根据权利要求2所述的固体氧化物型燃料电池系统，其特征在于，还具备：给气切断阀，其安装于所述阴极气体供给线路；以及排气切断阀，其安装于排出来自所述燃料电池的排气气体的排气线路，在所述燃料电池的电压下降至比所述放电要求电压低的规定的目标电压时，所述停止控制部进行所述燃料供给部的停止、所述阴极气体供给部的停止、以及所述给气切断阀和所述排气切断阀的封闭。4.根据权利要求1～3中的任一项所述的固体氧化物型燃料电池系统，其特征在于，还具备对所述燃料电池的温度进行估计或检测的温度检测部，在所述燃料电池的温度上升至规定温度以上时，所述停止控制部使所述阴极气体和所述燃料的供给量减少。5.根据权利要求4所述的固体氧化物型燃料电池系统，其特征在于，所述规定温度被设定为所述燃料电池的耐热温度。6.根据权利要求1所述的固体氧化物型燃料电池系统，其特征在于，还具备：温度检测部，其对所述燃料电池的温度进行估计或检测；以及周围温度检测部，其对所述燃料电池的周围温度进行检测，所述停止控制部基于根据所述燃料电池的温度和所述周围温度运算出的所述燃料电池的散热量来控制所述燃料的供给量。7.根据权利要求1所述的固体氧化物型燃料电池系统，其特征在于，所述停止控制部使来自所述阴极气体供给部的所述阴极气体供给量最大。8.根据权利要求7所述的固体氧化物型燃料电池系统，其特征在于，还具备对所述燃料电池的温度进行估计或检测的温度检测部，所述停止控制部基于与所述燃料电池的温度对应的空气过剩率λ1来控制所述燃料的供给量。9.根据权利要求8所述的固体氧化物型燃料电池系统，其特征在于，以使在所述燃烧器中生成并向所述燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎哲史，矢口竜也，盐见岳史，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP