燃料电池系统和燃料电池系统的暖机方法
阅读：624发布：2020-05-08
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1.一种燃料电池系统，具备：
燃料电池，其接受燃料和空气的供给来进行发电；
重整器，其对向所述燃料电池供给的燃料进行重整；
热源装置，其对从所述燃料电池排出的排气进行加热来生成加热气体，并且对所述重整器进行加热；
燃料电池加热装置，其利用所述加热气体来加热向所述燃料电池供给的空气；
燃料电池温度获取部，其获取所述燃料电池的温度；
重整器温度获取部，其获取所述重整器的温度；以及
控制器，其在执行所述重整器的暖机和所述燃料电池的暖机的暖机运转中，基于所述重整器的温度和所述燃料电池的温度，来控制所述热源装置和所述燃料电池加热装置中的至少任一方，从而调节所述排气的加热量和所述加热气体对空气的加热量中的至少任一方。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述燃料电池加热装置具有：
空气热交换器，其设置于向所述燃料电池供给空气的空气供给通路，使所述空气供给通路内的空气与所述加热气体进行热交换；旁路通路，其以绕过所述空气热交换器的方式设置于所述空气供给通路；以及旁路阀，其设置于所述旁路通路，
所述控制器控制所述旁路阀的开度来调节向所述空气热交换器供给的空气流量。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述热源装置具有：排气燃烧器，其使所述排气燃烧来生成作为所述加热气体的燃烧气体；以及燃料供给量调节部，其调节向所述排气燃烧器供给的燃料的量，所述控制器控制所述燃料供给量调节部来调节向所述排气燃烧器的燃料供给量。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，还具有：
原燃料罐，其贮存原燃料；
燃烧器燃料供给通路，其从所述原燃料罐向所述排气燃烧器供给燃料；以及燃烧气体供给通路，其将在所述排气燃烧器中生成的所述燃烧气体供给到所述燃料电池加热装置，
所述热源装置具有设置于所述燃烧器燃料供给通路的喷射器，
所述控制器控制所述喷射器来调节向所述排气燃烧器的燃料供给量。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，
在基于所述燃料电池的温度的暖机程度大于基于所述重整器的温度的暖机程度的情况下，所述控制器使所述加热气体对空气的加热量减少。
6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其特征在于，
当与所述加热气体进行热交换的空气的量达到规定的下限值时，所述控制器限制所述排气的加热量的增加。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，
在基于所述重整器的温度的暖机程度大于基于所述燃料电池的温度的暖机程度的情况下，所述控制器使所述排气的加热量增加。
8.根据权利要求5～7中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述燃料电池的暖机程度是所获取的所述燃料电池的温度相对于该燃料电池的暖机目标温度的比例，
所述重整器的暖机程度是所获取的所述重整器的温度相对于该重整器的暖机目标温度的比例。
9.一种燃料电池系统的暖机方法，对从接受燃料和空气的供给来进行发电的燃料电池排出的排气进行加热来生成加热气体，并且加热对向所述燃料电池供给的燃料进行重整的重整器，
使用所述加热气体来加热所述燃料电池，
在所述燃料电池系统的暖机方法中，
基于所述燃料电池的温度和所述重整器的温度来调节所述排气的加热量和所述加热气体对空气的加热量中的至少任一方。
燃料电池系统和燃料电池系统的暖机方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种燃料电池系统和燃料电池系统的暖机方法。
背景技术
[0002] 在JP2016-154067A中，公开了如下一种燃料电池系统：具备启动用燃烧器和重整器，在系统启动时，将原燃料的供给目的地在启动用燃烧器与重整器之间进行切换。具体地说，在重整器的温度不满足可重整温度的期间，通过第一燃料供给流路来向启动用燃烧器供给原燃料，另一方面，在重整器的温度达到可重整温度之后，通过第二燃料供给流路来向重整器供给原燃料。
[0003] 即，在JP2016-154067A的燃料电池系统中，在重整器达到可重整温度之前(在重整器的暖机结束之前)，利用启动用燃烧器来加热重整器以外的部件以促进它们的暖机，如果重整器的暖机完成，则向重整器供给原燃料来进行重整处理。
发明内容
[0004] 在JP2016-154067A中，由于即使在重整器暖机之前启动用燃烧器也工作，因此燃料电池堆等其它系统结构要素的暖机取得进展。然而，当尽管重整器的暖机未完成但是燃料电池的暖机取得进展时，担心燃料电池的阳极催化剂发生氧化劣化、对燃料电池的耐热性造成不良影响等。
[0005] 本发明的目的在于提供一种能够解决上述问题的燃料电池系统和燃料电池系统的暖机方法。
[0006] 根据本发明的某个方式，提供一种燃料电池系统，其具备：燃料电池，其接受燃料和空气的供给来进行发电；重整器，其对向燃料电池供给的燃料进行重整；热源装置，其对从燃料电池排出的排气进行加热来生成加热气体，并且对重整器进行加热；燃料电池加热装置，其利用加热气体来加热向燃料电池供给的空气；燃料电池温度获取部，其获取燃料电池的温度；以及重整器温度获取部，其获取重整器的温度。而且，该燃料电池系统具备控制器，该控制器在重整器和燃料电池的暖机运转中，基于重整器的温度和燃料电池的温度，来控制热源装置和燃料电池加热装置中的至少任一方，从而调节排气的加热量和加热气体对空气的加热量中的至少任一方。附图说明
[0007] 图1是说明第一实施方式的燃料电池系统的结构的图。
[0008] 图2是说明第一实施方式的燃料电池系统的暖机运转的框图。
[0009] 图3是说明第一实施方式的燃料电池系统的暖机运转的一个方式的流程图。
[0010] 图4是说明第一变形例的燃料电池系统的暖机运转的框图。
[0011] 图5是说明第二变形例的燃料电池系统的暖机运转的框图。
[0012] 图6是说明第二实施方式的燃料电池系统的暖机运转的框图。
[0013] 图7是说明第二实施方式的反馈控制部中的控制的详情的框图。
[0014] 图8是示出第二实施方式的暖机运转的随时间进行的流程的一例的时序图。
[0015] 图9是说明第二实施方式的反馈控制部的其它方式的框图。
具体实施方式
[0016] 下面，参照附图来说明本发明的实施方式。
[0017] (第一实施方式)
[0018] 图1示出了本发明的第一实施方式所涉及的燃料电池系统S的结构。
[0019] 如图所示，本实施方式所涉及的燃料电池系统S搭载于车辆等，具备燃料电池堆10、构成热源装置的排气燃烧器12、构成燃料电池加热装置的空气热交换器14、旁路通路15及旁路阀15a、重整器16、以及控制器80。
[0020] 燃料电池堆10是层叠多个燃料电池或燃料电池单元电池而构成的，作为发电源的各个燃料电池例如是固体氧化物型燃料电池(SOFF：Solid Oxide Fuel Cell)。
[0021] 燃料电池堆10在阳极系统中具备：主燃料供给通路20，其用于向燃料电池堆10的阳极供给作为还原剂气体的燃料(例如氢)；以及阳极排气通路22，其用于使从阳极排出的发电反应后的阳极排气流过。
[0022] 另外，燃料电池堆10在阴极系统中具备：主空气供给通路24，其用于向燃料电池堆10的阴极供给作为氧化剂气体的空气；以及阴极排气通路26，其用于使从阴极排出的发电反应后的阴极排气流过。即，本实施方式的上述阳极排气和上述阴极排气相当于从燃料电池堆10排出的排气。
[0024] 另外，在主燃料供给通路20上，设置有在原燃料罐28与第一喷射器30之间分支出来并且连接到排气燃烧器12的燃烧器燃料供给通路36。另外，在燃烧器燃料供给通路36上设置有第二喷射器37。
[0025] 原燃料罐28贮存由含氧燃料(例如，乙醇)与水的混合物构成的液体燃料来作为重整前的原燃料。原燃料罐28中贮存的液体燃料被主燃料供给通路20的第一喷射器30和燃烧器燃料供给通路36的第二喷射器37分别调节为规定喷射量来被供给到蒸发器32和排气燃烧器12。
[0027] 另外，第二喷射器37构成为能够调节开度，以调节向排气燃烧器12供给的液体燃料的量。因而，在本实施方式中，通过控制第二喷射器37的开度，能够调节后述的与排气燃烧器12中生成的燃烧气体的热量相当的排气燃烧器12的燃料供给量(下面也记载为“燃料喷射量Fcomb”)。
[0028] 蒸发器32对从原燃料罐28经由第一喷射器30供给的液体燃料进行加热，来生成由乙醇气体和水蒸气构成的重整前燃料气体。
[0029] 重整器用热交换器34通过使来自排气燃烧器12的燃烧气体与重整前燃料气体进行热交换来加热重整前燃料气体。
[0030] 重整器16对重整前燃料气体进行重整以使该重整前燃料气体成为适于向燃料电池堆10供给的状态。例如，重整器16利用未图示的重整用催化剂来对上述重整前燃料气体进行水蒸气重整，生成以氢为主成分的燃料气体。
[0031] 重整燃料温度传感器101检测被重整器16重整后且被供给到燃料电池堆10之前的燃料气体的温度。此外，在本实施方式中，将被重整器16重整后且被供给到燃料电池堆10之前的燃料气体的温度视作重整器16的温度。即，重整燃料温度传感器101作为将被供给到燃料电池堆10之前的燃料气体的温度检测为“重整器温度Tr”的重整器温度获取部来发挥功能。
[0032] 接着，阳极排气通路22将燃料电池堆10的阳极出口与排气燃烧器12连接。由此，如上所述，从阳极排出的发电反应后的阳极排气经由阳极排气通路22被供给到排气燃烧器12。
[0033] 另一方面，在主空气供给通路24的入口设置有向该主空气供给通路24加压输送空气的空气泵38。另外，在主空气供给通路24上，从上游起依次设置有旁路通路15、空气热交换器14以及堆空气极入口温度传感器102，主空气供给通路24的另一端与燃料电池堆10的空气极入口连接。
[0034] 旁路通路15以将空气热交换器14的上游位置与空气热交换器14的下游位置连结的方式连接在主空气供给通路24上。因而，通过该旁路通路15，能够使来自空气泵38的空气的一部分绕过空气热交换器14地供给到燃料电池堆10。
[0035] 另外，在旁路通路15设置有旁路阀15a。旁路阀15a构成为能够连续地或者阶段性地调节其开度(下面也记载为“旁路阀开度Oby”)。因而，通过适当调节旁路阀15a的旁路阀开度Oby，能够调节在旁路通路15中流通的空气的流量、即绕过空气热交换器14的空气流量(下面也记载为“旁路空气流量qby”)。作为结果，能够调节通过空气热交换器14的空气流量(下面也记载为“通过热交换器空气流量qex”)。
[0036] 空气热交换器14是使通过空气泵38供给的空气的至少一部分与后述的排气燃烧器12中生成的燃烧气体进行热交换来加热该空气的至少一部分的装置。像这样被空气热交换器14加热后的空气被供给到燃料电池堆10。此外，下面，也将被供给到燃料电池堆10的空气的流量记载为“堆供给空气流量qst”。
[0037] 堆空气极入口温度传感器102设置于主空气供给通路24上的、燃料电池堆10的阴极的入口附近，检测向燃料电池堆10的阴极供给的空气的温度。即，由堆空气极入口温度传感器102检测出的空气的温度是被空气热交换器14加热后的空气以及经由旁路通路15供给的空气进行混合而成的燃料电池堆10的阴极入口附近的空气的温度的检测值。此外，在本实施方式中，将由堆空气极入口温度传感器102检测出的空气的温度视作燃料电池的温度(下面也记载为“堆温度Ts”)。
[0038] 另一方面，阴极排气通路26将燃料电池堆10的阴极出口与排气燃烧器12连接。由此，如上所述，从阴极排出的发电反应后的阴极排气经由阴极排气通路26被供给到排气燃烧器12。
[0039] 另外，在阴极排气通路26上，在燃料电池堆10的阴极的入口附近设置有堆空气极出口温度传感器103。堆空气极出口温度传感器103检测作为从燃料电池堆10的阴极排出的阴极排气的温度的“堆空气极出口温度Tsc_o”。
[0040] 然后，排气燃烧器12经由燃烧器燃料供给通路36的第二喷射器37从原燃料罐28接受液体燃料的供给，并且经由阳极排气通路22和阴极排气通路26从燃料电池堆10接受阳极排气和空气极排气的供给。
[0041] 排气燃烧器12利用未图示的燃烧用催化剂来使这些液体燃料、阳极排气以及阴极排气混合而成的混合物进行催化剂燃烧，由此生成燃烧气体(加热气体)。此外，在对生成的燃烧气体要求的热量低等情况下，排气燃烧器12也能够不从原燃料罐28接受液体燃料的供给，而是使阳极排气和空气极排气混合而成的混合物进行催化剂燃烧来生成燃烧气体。
[0042] 并且，在排气燃烧器12中，在下游连接燃烧气体通路40。在该燃烧气体通路40上，从上游起依次设置有上述的空气热交换器14和蒸发器32，该燃烧气体通路40的另一端连通外部空气。在本实施方式中，燃烧气体通路40将在排气燃烧器12中生成的燃烧气体供给到上述的空气热交换器14和蒸发器32。
[0043] 此外，在本实施方式中，构成为：重整器用热交换器34和重整器16收容于与排气燃烧器12共用的外壳(通过双点划线来表示)，燃烧气体的热量在该共用外壳L的内部传播到重整器用热交换器34和重整器16。即，在本实施方式中，排气燃烧器12作为对重整器16进行加热的热源装置来发挥功能。
[0044] 在具有以上的结构的燃料电池系统S中，当使旁路通路15中的旁路阀15a的旁路阀开度Oby变大来使旁路空气流量qby增加时，通过热交换器空气流量qex会减少。因而，在空气热交换器14中与燃烧气体进行热交换的空气相对减少，另一方面，通过旁路通路15的不被加热的空气相对增加。由此，它们合流后供给到燃料电池堆10的空气的热量会减少。即，因该空气引起的燃料电池堆10的升温速度下降。
[0045] 此外，从燃烧气体通路40内的燃烧气体来看，由于在空气热交换器14中与空气之间的热交换而被夺走的热量会减少。因而，在空气热交换器14的热交换后供给到蒸发器32的燃烧气体的热量相对变大，因此蒸发器32的升温速度提高。并且，当反之使旁路通路15中的旁路阀15a的旁路阀开度Oby变小来使旁路空气流量qby减少时，燃料电池堆10的升温速度提高，另一方面，蒸发器32的升温速度下降。因而，通过调节旁路阀15a的旁路阀开度Oby，还能够对燃料电池堆10的升温速度与蒸发器32的升温速度的平衡进行调节。
[0046] 控制器80由具备中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)的计算机、特别是微型计算机构成。而且，控制器80被编程为至少能够执行本实施方式、后述的各变形例1、2或者第二实施方式所涉及的各处理的执行所需的处理。
[0047] 此外，控制器80既可以构成为一个装置，也可以构成为分为多个装置、由该多个装置对本实施方式的各控制进行分散处理。
[0048] 而且，控制器80对燃料电池系统S的运转所需的各种装置或部件的动作进行控制。特别是，本实施方式的控制器80至少接收重整燃料温度传感器101和堆空气极入口温度传感器102中的检测值的信号、优选的是还接收堆空气极出口温度传感器103中的检测值的信号，基于这些信号来控制旁路阀15a和第二喷射器37等。
[0049] 而且，在本实施方式中，控制器80例如当接收到通过规定的SOFC启动开关的操作等而生成的燃料电池系统S的启动要求信号时，执行将燃料电池堆10的暖机和重整器16的暖机并行地执行的暖机运转(暖机控制)。
[0050] 在此，燃料电池堆10的暖机是指以下处理：对于处于运转停止状态等低温状态(例如，常温的状态)的燃料电池堆10，使燃料电池堆10的温度上升(加热)至例如500℃以上的暖机目标温度(下面也记载为“堆暖机目标温度Ts_t”)。特别是，该堆暖机目标温度Ts_t被设定为氧化劣化点(例如400℃～500℃之间的规定温度)的周边的温度、优选为超过氧化劣化点的温度，该氧化劣化点是燃料电池堆10的阳极催化剂(主要是镍)发生氧化劣化的温度。
[0051] 重整器16的暖机是指以下处理：使运转停止状态等低温状态的重整器16上升(加热)至能够进行上述的重整前燃料气体的水蒸气重整的例如600℃～700℃左右的暖机目标温度(下面也记载为“重整器暖机目标温度Tr_t”)。
[0052] 而且，控制器80在上述暖机运转中，基于堆温度Ts和重整器温度Tr来控制第二喷射器37，从而调节作为向排气燃烧器12的燃料供给量的燃料喷射量Fcomb。
[0053] 并且，控制器80在上述暖机运转中，基于堆温度Ts和重整器温度Tr来至少控制旁路阀15a(旁路阀开度Oby)，从而调节旁路空气流量qby(通过热交换器空气流量qex)。
[0055] 如图所示，本实施方式的控制器80具有旁路阀开度控制部B100和喷射器控制部B110。
[0056] 由重整燃料温度传感器101检测出的重整器温度Tr以及由堆空气极入口温度传感器102检测出的堆温度Ts被输入到旁路阀开度控制部B100。
[0057] 旁路阀开度控制部B100基于重整器温度Tr和堆温度Ts来调节旁路阀15a的旁路阀开度Oby。
[0058] 具体地说，旁路阀开度控制部B100以使重整器温度Tr和堆温度Ts分别成为期望的值的方式运算作为旁路阀15a的目标开度的目标旁路阀开度Oby_t，以使旁路阀开度Oby接近目标旁路阀开度Oby_t的方式操作旁路阀15a。
[0059] 特别是，在本实施方式中，旁路阀开度控制部B100基于燃料电池堆10的暖机程度和重整器16的暖机程度来运算目标旁路阀开度Oby_t。
[0060] 在此，燃料电池堆10的暖机程度是表示燃料电池堆10的暖机相对于该暖机的完成而言进展到什么程度的指标(参数)。因而，能够从当前的堆温度Ts相对于应该结束燃料电池堆10的暖机的温度(堆暖机目标温度Ts_t)而言接近到什么程度的观点出发运算燃料电池堆10的暖机程度。
[0061] 例如，旁路阀开度控制部B100运算堆温度Ts相对于堆暖机目标温度Ts_t的比例，来作为燃料电池堆10的暖机程度。关于堆温度Ts相对于堆暖机目标温度Ts_t的比例，例如能够运算为它们之间的偏差或它们的商(＝Ts/Ts_t)。此外，下面，也将燃料电池堆10的暖机程度记载为“堆暖机程度Wst_e”。
[0062] 另外，重整器16的暖机程度也同样被定义为表示重整器16的暖机相对于该暖机的完成而言进展到什么程度的参数。因而，也能够从当前的重整器温度Tr相对于应该结束重整器16的暖机的温度(重整器暖机目标温度Tr_t)而言接近到什么程度的观点出发运算重整器16的暖机程度。
[0063] 例如，旁路阀开度控制部B100运算重整器温度Tr相对于重整器暖机目标温度Tr_t的比例，来作为重整器16的暖机程度。关于重整器温度Tr相对于重整器暖机目标温度Tr_t的比例，例如能够运算为它们之间的偏差或它们的商(＝Tr/Tr_t)。此外，下面，也将重整器16的暖机程度记载为“重整器暖机程度Wr_e”。
[0064] 然后，旁路阀开度控制部B100以使重整器温度Tr(重整器暖机程度Wr_e)和堆温度Ts(堆暖机程度Wst_e)分别成为期望的值的方式运算作为旁路空气流量qby的目标值的目标旁路空气流量qby_t。然后，旁路阀开度控制部B100以使旁路阀开度Oby接近与目标旁路空气流量qby_t相当的目标旁路阀开度Oby_t的方式操作旁路阀15a。
[0065] 例如，随着堆暖机程度Wst_e变大，旁路阀开度控制部B100将目标旁路阀开度Oby_t运算得高以使旁路空气流量qby增加(以使通过热交换器空气流量qex减少)。即，在该情况下，旁路阀开度控制部B100使旁路阀开度Oby与堆暖机程度Wst_e的增加相应地增加。
[0066] 接着，由重整燃料温度传感器101检测出的重整器温度Tr、由堆空气极入口温度传感器102检测出的堆温度Ts以及由旁路阀开度控制部B100运算出的目标旁路阀开度Oby_t被输入到喷射器控制部B110。
[0067] 喷射器控制部B110基于重整器温度Tr(重整器暖机程度Wr_e)和堆温度Ts(堆暖机程度Wst_e)，参照目标旁路阀开度Oby_t来控制第二喷射器37的开度，从而调节作为向排气燃烧器12的燃料的喷射量的燃料喷射量Fcomb。
[0068] 具体地说，喷射器控制部B110参照目标旁路阀开度Oby_t，以使重整器温度Tr(重整器暖机程度Wr_e)和堆温度Ts(堆暖机程度Wst_e)取期望的值的方式运算作为燃料喷射量Fcomb的目标值的目标燃料喷射量Fcomb_t。然后，喷射器控制部B110以使燃料喷射量Fcomb接近目标燃料喷射量Fcomb_t的方式操作第二喷射器37来调节其开度。
[0069] 例如，随着重整器暖机程度Wr_e变大，喷射器控制部B110将目标燃料喷射量Fcomb_t运算得低以使燃料喷射量Fcomb减少。另外，例如，随着堆暖机程度Wst_e变大，喷射器控制部B110将目标燃料喷射量Fcomb_t运算得低以使燃料喷射量Fcomb减少。
[0070] 接着，说明上述的旁路阀开度控制部B100和喷射器控制部B110对旁路阀开度Oby和燃料喷射量Fcomb的更具体的控制方式的例子。
[0071] 图3是说明本实施方式的基于堆暖机程度Wst_e和重整器暖机程度Wr_e的旁路阀开度Oby和燃料喷射量Fcomb的控制的一个方式的流程图。
[0072] 如图所示，在步骤S110中，控制器80判定堆暖机程度Wst_e与重整器暖机程度Wr_e的大小。然后，控制器60当判断为堆暖机程度Wst_e大于重整器暖机程度Wr_e时，执行步骤S120的处理。
[0073] 在此，堆暖机程度Wst_e大于重整器暖机程度Wr_e的情况是指相对于燃料电池堆10的暖机的进展状况而言重整器16的暖机的进展状况慢的情况。
[0074] 在这种情况下，例如有时尽管无法适当地执行重整器16中的燃料的重整处理但是燃料电池堆10的堆温度Ts上升为一定温度以上。其结果，在燃料电池堆10的阳极内，尽管没有充分地供给燃料气体，但是堆温度Ts变高，由此变为易于进行氧化反应的氧化环境。当阳极内成为氧化环境时，容易发生除通常的发电所涉及的氧化反应以外的不期望的氧化反应，如构成阳极的催化剂等材料与氧发生反应。
[0075] 特别是，存在以下担忧：当在燃料电池堆10的暖机进展到堆温度Ts超过上述的氧化劣化点的程度的状态下阳极内成为氧化环境时，构成阳极催化剂的镍与氧发生不可逆的反应，从而使阳极催化剂劣化。
[0076] 另外，在该情况下，当尽管燃料电池堆10的暖机进展到某种程度、但是伴随重整器16的暖机来继续进行对燃料电池堆10的暖机而不是抑制对燃料电池堆10的暖机时，从燃料电池堆10的耐热性的观点来看是不理想的。与此相对，在本实施方式中，通过步骤S120的处理来抑制这种事态的发生。
[0077] 即，在步骤S120中，控制器80使旁路阀开度Oby增加。由此，在主空气供给通路24中绕过空气热交换器14的空气的比例会增加(参照图1)。因而，通过热交换器空气流量qex减少，空气热交换器14对向燃料电池堆10供给的空气的实质加热量会减少。作为结果，对燃料电池堆10的加热量下降，该燃料电池堆10的升温得到抑制。
[0078] 因而，通过执行上述步骤S120的处理，能够抑制燃料电池堆10的暖机速度，因此能够抑制燃料电池堆10的阳极内的氧化反应的发生，从而抑制阳极内陷入氧化环境的情况。另外，燃料电池堆10的升温得到抑制，由此能够从耐热性的观点出发来更可靠地保护燃料电池堆10的结构部件。
[0079] 另一方面，在上述步骤S110中判断为堆暖机程度Wst_e不大于重整器暖机程度Wr_e的情况下，即，当判断为重整器暖机程度Wr_e大于堆暖机程度Wst_e时，控制器80执行步骤S130的处理。
[0080] 在此，重整器暖机程度Wr_e大于堆暖机程度Wst_e的情况是指相对于重整器16的暖机的进展而言燃料电池堆10的暖机的进展状况慢的情况。
[0081] 该情况是重整器温度Tr易于在堆温度Ts达到可能发生阳极催化剂的氧化劣化的温度之前达到重整器16的工作温度(能够进行原燃料的重整的温度)的状况。因而，从迅速地完成暖机运转的观点出发，控制第二喷射器37来使燃料喷射量Fcomb增加。
[0082] 因而，在步骤S130中，控制器80从迅速地完成暖机运转的观点出发，控制第二喷射器37来使燃料喷射量Fcomb增加。由此，促进燃料电池堆10和重整器16这两方的升温(暖机)。
[0083] 根据以上说明的本实施方式的燃料电池系统S，起到以下的作用效果。
[0084] 本实施方式的燃料电池系统S具备：作为燃料电池的燃料电池堆10，其接受燃料和空气的供给来进行发电；重整器16，其对向燃料电池堆10供给的燃料进行重整；热源装置(12、37)，其对从燃料电池堆10排出的排气(阴极排气和阳极排气)进行加热来生成加热气体(燃烧气体)，并且对重整器16进行加热；燃料电池加热装置(14、15、15a)，其通过与燃烧气体之间的热交换来加热向燃料电池堆10供给的空气；作为燃料电池温度获取部的堆空气极入口温度传感器102，其获取燃料电池堆10的温度；以及作为重整器温度获取部的重整燃料温度传感器101，其获取重整器16的温度。
[0085] 而且，燃料电池系统S具有控制器80(图2的“旁路阀开度控制部B100”和“喷射器控制部B110”)，该控制器80在执行燃料电池堆10的暖机和重整器16的暖机的暖机运转中，基于作为重整器16的温度的重整器温度Tr和作为燃料电池堆10的温度的堆温度Ts，来控制热源装置(12、37)和燃料电池加热装置(14、15、15a)，从而调节排气的加热量(燃料喷射量Fcomb)和加热气体对空气的加热量(通过热交换器空气流量qex)。
[0086] 由此，能够根据基于堆温度Ts和重整器温度Tr的、燃料电池堆10和重整器16各自的暖机的进展状况，来适当地控制各暖机的进展平衡。因而，能够抑制因燃料电池堆10的暖机和重整器16的暖机的进展程度的平衡崩溃而引起的不良状况、例如燃料电池堆10和重整器16的耐热性受损和阳极内的氧化劣化反应的发生等不良状况。
[0087] 特别是，在本实施方式中，燃料电池加热装置(14、15、15a)具有：空气热交换器14，其设置于作为向燃料电池堆10供给空气的空气供给通路的主空气供给通路24，使主空气供给通路24内的空气与上述加热气体进行热交换；旁路通路15，其以绕过空气热交换器14的方式设置于主空气供给通路24；以及旁路阀15a，其设置于旁路通路15。而且，控制器80控制作为所述旁路阀15a的开度的旁路阀开度Oby来调节作为向空气热交换器14供给的空气流量的通过热交换器空气流量qex(图2的旁路阀开度控制部B100)。
[0088] 根据该结构，能够通过操作旁路阀15a以调节旁路阀开度Oby这样的简易的方法来调节通过热交换器空气流量qex。作为结果，能够通过旁路阀开度Oby的调节来调节向燃料电池堆10供给的空气的热量、即燃料电池堆10的加热量，从而能够适当地控制堆暖机程度Wst_e。
[0089] 例如，当使旁路阀开度Oby变大来使旁路空气流量qby增加时，通过热交换器空气流量qex会减少。因而，在空气热交换器14中与燃烧气体进行热交换的空气相对减少。由此，在热交换后向燃料电池堆10供给的空气的热量会减少。即，利用该空气进行的燃料电池堆10的升温的速度下降，能够抑制该燃料电池堆10的暖机速度。反之，当使旁路空气流量qby减少时，通过热交换器空气流量qex增加，燃料电池堆10的暖机速度能够变快。
[0090] 另外，在本实施方式的燃料电池系统S中，热源装置(12、37)具有：排气燃烧器12，其使排气燃烧来生成作为加热气体的燃烧气体；以及燃料供给量调节部(37)，其调节作为向排气燃烧器12供给的燃料的量的燃料喷射量Fcomb。而且，控制器80控制燃料供给量调节部(37)来调节燃料喷射量Fcomb。
[0091] 由此，热源装置(12、37)能够通过现有的排气燃烧器12来实现对燃料电池堆10的排气进行加热的功能。即，能够不招致燃料电池系统S的结构的繁杂化地实现加热重整器16的功能以及生成作为在燃料电池堆10的加热中使用的加热气体的燃烧气体的功能。
[0092] 并且，本实施方式的燃料电池系统S还具有：原燃料罐28，其贮存作为原燃料的液体燃料；燃烧器燃料供给通路36，其从原燃料罐28向排气燃烧器12供给燃料；以及作为燃烧气体供给通路的燃烧气体通路40，其向空气热交换器14供给在排气燃烧器12中生成的燃烧气体。另外，热源装置(12、37)具有第二喷射器37。而且，控制器80控制第二喷射器37来调节燃料喷射量Fcomb(喷射器控制部B110)。
[0093] 由此，提供了用于执行本实施方式所涉及的燃料电池系统S中的暖机运转的具体的系统结构。
[0094] 并且，在本实施方式的暖机运转中，在基于堆温度Ts的堆暖机程度Wst_e大于基于重整器温度Tr的重整器暖机程度Wr_e的情况下，控制器80使与燃烧气体进行热交换的空气的量减少。更具体地说，在堆暖机程度Wst_e大于重整器暖机程度Wr_e的情况下，使旁路阀开度Oby增加来使通过热交换器空气流量qex减少(图3的步骤S110和步骤S120)。
[0095] 由此，在燃料电池堆10的暖机的进展相对于重整器16的暖机的进展而言快的情况下，能够使对燃料电池堆10的加热量减少来抑制其暖机速度。因而，例如，在燃料电池堆10的暖机相对于重整器16的暖机而言进展快、从而堆温度Ts可能变为担心会在阳极内发生不期望的氧化反应的温度的状况下，能够使燃料电池堆10的暖机的进展变慢。因而，能够抑制燃料电池堆10的加热(升温)，直到重整器16的暖机进展到某种程度而能够进行燃料的重整从而能够向燃料电池堆10供给燃料气体为止。即，能够在暖机运转中抑制阳极内的不期望的氧化反应的发生。另外，像这样燃料电池堆10的加热得到抑制，由此从耐热性的观点出发，也能够更适当地保护燃料电池堆10的结构部件。
[0096] 另外，在本实施方式的暖机运转中，在重整器暖机程度Wr_e大于堆暖机程度Wst_e的情况下，控制器80使排气的加热量(燃料喷射量Fcomb)增加。
[0097] 重整器暖机程度Wr_e大于堆暖机程度Wst_e的情况是重整器温度Tr易于在堆温度Ts达到可能发生阳极催化剂的氧化劣化的温度之前达到重整器的工作温度(能够进行燃料重整的温度)的状况。因而，在该情况下，能够控制第二喷射器37来使燃料喷射量Fcomb增加，由此使暖机运转迅速地完成。
[0098] 此外，在本实施方式中，优选的是，堆暖机程度Wst_e是所获取的堆温度Ts相对于燃料电池堆10的暖机目标温度即堆暖机目标温度Ts_t的比例，重整器暖机程度Wr_e是所获取的重整器温度Tr相对于重整器16的暖机目标温度即重整器暖机目标温度Tr_t的比例。
[0099] 通过利用这种参数来定义堆暖机程度Wst_e和重整器暖机程度Wr_e，能够适当地掌握暖机运转中的燃料电池堆10的暖机的进展状况和重整器16的暖机的进展状况。
[0100] 并且，在本实施方式中，提供了由上述的燃料电池系统S执行的暖机方法的一个方式。
[0101] 具体地说，在本实施方式中，提供如下一种燃料电池系统S的暖机方法：对从接受燃料和空气的供给来进行发电的作为燃料电池的燃料电池堆10排出的排气进行加热来生成加热气体，并且加热对向燃料电池堆10供给的燃料进行重整的重整器16(排气燃烧器12)，使用上述加热气体来加热燃料电池堆10。
[0102] 而且，在该暖机方法中，基于作为燃料电池堆10的温度的堆温度Ts和作为重整器16的温度的重整器温度Tr来调节排气的加热量(燃料喷射量Fcomb)和加热气体对空气的加热量(通过热交换器空气流量qex)。
[0103] 由此，能够根据基于堆温度Ts和重整器温度Tr的、燃料电池堆10和重整器16各自的暖机的进展状况，来适当地控制各暖机的进展平衡。因而，能够抑制因燃料电池堆10的暖机和重整器16的暖机的进展程度的平衡崩溃而引起的、燃料电池堆10和重整器16的耐热性受损和阳极内的氧化劣化反应的发生等不良状况。
[0104] (第一变形例)
[0105] 接着，说明上述实施方式的第一变形例。此外，对与上述实施方式相同的要素标注相同的标记，省略其说明。
[0106] 图4是说明第一变形例中的燃料电池系统S的暖机运转的框图。
[0107] 如图所示，本变形例不同于上述实施方式之处在于，控制器80的喷射器控制部B110基于堆温度Ts(堆暖机程度Wst_e)和重整器温度Tr(重整器暖机程度Wr_e)来进行第二喷射器37的控制。即，在喷射器控制部B110的控制中不参照目标旁路阀开度Oby_t。
[0108] 在本变形例的情况下，也与第一实施方式同样地，旁路阀开度控制部B100基于堆暖机程度Wst_e和重整器暖机程度Wr_e来操作旁路阀15a。
[0109] 另一方面，喷射器控制部B110以使重整器温度Tr(重整器暖机程度Wr_e)和堆温度Ts(堆暖机程度Wst_e)分别成为期望的值的方式运算目标燃料喷射量Fcomb_t，基于该目标燃料喷射量Fcomb_t来操作第二喷射器37的开度。
[0110] 因而，即使是本变形例的结构，也与第一实施方式同样地，能够考虑燃料电池堆10的暖机与重整器16的暖机相互间的进展平衡来适当地执行暖机运转。
[0111] (第二变形例)
[0112] 接着，说明上述实施方式的第二变形例。此外，对与上述实施方式相同的要素标注相同的标记，省略其说明。
[0113] 图5是说明第二变形例中的燃料电池系统S的暖机运转的框图。
[0114] 如图所示，在本变形例中，喷射器控制部B110以使重整器温度Tr(重整器暖机程度Wr_e)和堆温度Ts(堆暖机程度Wst_e)分别成为期望的值的方式运算目标燃料喷射量Fcomb_t，基于该目标燃料喷射量Fcomb_t来操作第二喷射器37的开度。
[0115] 另一方面，旁路阀开度控制部B100参照由喷射器控制部B110以使重整器温度Tr(重整器暖机程度Wr_e)和堆温度Ts(堆暖机程度Wst_e)分别成为期望的值的方式运算出的目标燃料喷射量Fcomb_t，运算出避免堆暖机程度Wst_e大幅偏离于重整器暖机程度Wr_e的目标旁路空气流量qby_t，基于该目标旁路空气流量qby_t来操作旁路阀15a。
[0116] 因而，即使是本变形例的结构，也与第一实施方式同样地，能够考虑燃料电池堆10的暖机与重整器16的暖机相互间的进展平衡来适当地执行暖机运转。
[0117] 此外，上述实施方式、第一变形例以及第二变形例不过是本发明的方式的例子，能够在本发明的范围内进行各种变更。
[0118] 例如，图1所示的燃料电池系统S的各结构是一个例子，其宗旨并不在于将本发明的结构限定于此。具体地说，上述热源装置的结构(排气燃烧器12、燃烧器燃料供给通路36以及第二喷射器37)能够由能够调节输出的加热器、能够调节燃料的供给量的其它燃烧器等能够调节所生成的热量的任意的装置来适当代替。
[0119] 另外，上述燃料电池加热装置的结构(空气热交换器14、旁路通路15以及旁路阀15a)能够由利用来自热源装置的加热气体来加热向燃料电池堆10供给的空气、并能够调节该加热量的任意的装置来适当代替。例如，也可以是，通过适当变更图1的空气泵38的输出来调节向空气热交换器14供给的空气流量(燃料电池堆10的加热量)，以代替上述的设置旁路通路15和旁路阀15a的结构。并且，也可以是，设置向空气热交换器14供给空气的另外的泵等空气供给装置，控制该空气供给装置的输出来调节向空气热交换器14供给的空气流量。
[0120] 并且，也可以取代如上所述那样将燃料电池堆10的空气极入口温度设为“堆温度Ts”，而是将作为燃料电池堆10的空气极出口温度的堆空气极出口温度Tsc_o或空气极入口温度与空气极出口温度的平均值设为“堆温度Ts”。特别是，在燃料电池堆10的暖机进展到某种程度而燃料电池堆10中的空气的热损耗变低等场景下，通过除了空气极入口温度以外还考虑空气极出口温度来设为“堆温度Ts”，能够实现使用该“堆温度Ts”进行的暖机运转中的控制的精度的提高。
[0121] 另外，关于表示“堆暖机程度Wst_e”和“重整器暖机程度Wr_e”的参数，也未必限定于上述的实施方式和各变形例的参数，能够采用能够表示燃料电池堆10的暖机的进展程度和重整器16的暖机的进展程度的其它任意的参数。
[0122] (第二实施方式)
[0123] 图6是说明本实施方式中的燃料电池系统S的暖机运转的框图。此外，本框图所示的各运算部的功能由构成控制器80的上述各硬件和软件(程序)来实现。
[0124] 如图所示，本实施方式的控制器80具有堆温度偏差运算部B200、重整器温度偏差运算部B210以及反馈控制部B220。
[0125] 堆温度偏差运算部B200从堆暖机目标温度Ts_t减去堆温度Ts来运算堆温度偏差e_s。即，e_s＝Ts_t-Ts。此外，该堆温度偏差e_s是表示堆温度Ts相对于堆暖机目标温度Ts_t的比例的参数的一个方式，因此为本实施方式中的“堆暖机程度Wst_e”。
[0126] 另外，在本实施方式中，控制器80在暖机运转中使堆暖机目标温度Ts_t与燃料电池系统S的状态相应地变化。特别是，在本实施方式中，控制器80使堆暖机目标温度Ts_t与所获取的重整器温度Tr的大小相应地变化。
[0127] 具体地说，控制器80具有重整器温度判定部B201和目标温度切换部B202来作为改变上述堆暖机目标温度Ts_t的结构。
[0128] 重整器温度判定部B201判定所获取的重整器温度Tr是否大于规定的切换温度Tsw。在此，切换温度Tsw是表示重整器16的暖机进展到一定程度的温度(例如，500℃)。即，切换温度Tsw是从堆暖机程度Wst_e是否相对于重整器暖机程度Wr_e低一定以上的观点出发来决定的。
[0129] 特别是，在本实施方式中，切换温度Tsw被设定为能够在重整器16中进行燃料的重整的温度、即能够开始通过图1的第一喷射器30向燃料电池堆10供给燃料的温度。
[0130] 然后，重整器温度判定部B201将重整器温度Tr是否大于切换温度Tsw的判定结果所涉及的信号输出到目标温度切换部B202。
[0131] 目标温度切换部B202从重整器温度判定部B201接收上述判定结果所涉及的信号。
[0132] 然后，在重整器温度Tr小于切换温度Tsw的情况下(或者为切换温度Tsw以下的情况下)，目标温度切换部B202将燃料供给前堆目标温度Ts_lim_bef作为堆暖机目标温度Ts_t输出到堆温度偏差运算部B200。
[0133] 另一方面，在重整器温度Tr大于切换温度Tsw的情况下(或者为切换温度Tsw以上的情况下)，目标温度切换部B202将燃料供给后堆目标温度Ts_lim_aft作为堆暖机目标温度Ts_t输出到堆温度偏差运算部B200。
[0134] 此外，燃料供给前堆目标温度Ts_lim_bef是以未开始向燃料电池堆10(重整器16)供给燃料为前提来决定的目标值。在开始向燃料电池堆10供给燃料之前，从燃料电池堆10的耐热保护的观点出发，优选将燃料电池堆10的空气极入口温度(在本实施方式中为堆温度Ts)与空气极出口温度(堆空气极出口温度Tsc_o)之差限制为规定值以内(例如300℃以内)。因而，能够从燃料电池堆10的耐热保护的观点等出发适当地设定燃料供给前堆目标温度Ts_lim_bef。
[0135] 另一方面，燃料供给后堆目标温度Ts_lim_aft是以已开始向燃料电池堆10(重整器16)供给燃料为前提来决定的目标值。在开始向燃料电池堆10供给燃料之后，如上所述那样重整器16的暖机进展到某种程度，因此从使暖机运转尽可能迅速地完成的观点出发，优选加快燃料电池堆10的暖机速度。另外，在该状况下能够在重整器16中进行燃料的重整来向燃料电池堆10的阳极内供给燃料气体，因此阳极内被保持为还原环境。因而，即使使燃料电池堆10的温度上升，也能够抑制在阳极内发生不期望的氧化反应(镍催化剂的氧化反应等)。鉴于这种状况，燃料供给后堆目标温度Ts_lim_aft被设定为比燃料供给前堆目标温度Ts_lim_bef高的值、特别是应该完成燃料电池堆10的暖机的温度。
[0136] 另一方面，重整器温度偏差运算部B210从重整器暖机目标温度Tr_t减去重整器温度Tr来运算重整器温度偏差e_r。即，e_r＝Tr_t-Tr。此外，本实施方式的重整器温度偏差e_r是表示所获取的重整器温度Tr相对于重整器暖机目标温度Tr_t的比例的参数的一个方式，因此为本实施方式中的“重整器暖机程度Wr_e”。
[0137] 然后，反馈控制部B220从堆温度偏差运算部B200接收堆温度偏差e_s，从重整器温度偏差运算部B210接收重整器温度偏差e_r。反馈控制部B220基于堆温度偏差e_s和重整器温度偏差e_r来控制旁路阀15a和第二喷射器37。
[0138] 图7是说明反馈控制部B220的控制的详情的框图。
[0139] 如图所示，反馈控制部B220具有第一临时目标燃料喷射量运算部B221、基本控制参数运算部B222、旁路阀操作部B223、最大值选择部B224以及最小值选择部B225。
[0140] 第一临时目标燃料喷射量运算部B221接收由上述的重整器温度偏差运算部B210运算出的重整器温度偏差e_r。第一临时目标燃料喷射量运算部B221基于重整器温度偏差e_r，从重整器16的暖机的观点出发来运算作为燃料喷射量Fcomb(相当于第二喷射器37的开度)的预备的目标值的第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t。
[0141] 具体地说，第一临时目标燃料喷射量运算部B221以重整器温度偏差e_r越接近零则向燃料喷射量Fcomb越小的方向进行控制的方式运算第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t。然后，第一临时目标燃料喷射量运算部B221将运算出的第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t输出到最大值选择部B224。
[0142] 另一方面，基本控制参数运算部B222具有旁路阀开度运算部B2221、第二临时目标燃料喷射量运算部B2222以及第三临时目标燃料喷射量运算部B2223。
[0143] 旁路阀开度运算部B2221接收由上述的堆温度偏差运算部B200运算出的堆温度偏差e_s。旁路阀开度运算部B2221基于堆温度偏差e_s来运算旁路阀15a的目标旁路阀开度Oby_t。
[0144] 具体地说，旁路阀开度运算部B2221基于附图所示的图表来根据堆温度偏差e_s运算目标旁路阀开度Oby_t。在此，在附图的图表中，在堆温度偏差e_s≥0(Ts_t-Ts≥0)的情况下，由于燃料电池堆10的暖机未达到目标，因此旁路阀开度运算部B2221使图1所示的主空气供给通路24内的空气不绕路而是全部通过空气热交换器14。即，使旁路阀15a的开度为0(完全闭合)，尽可能利用空气热交换器14加热向燃料电池堆10供给的空气来促进燃料电池堆10的暖机。
[0145] 另外，在附图的图表中，在堆温度偏差e_s<0(Ts_t-Ts<0)的情况下，处于燃料电池堆10的暖机达到目标的状态。因而，在该情况下，随着堆温度偏差e_s变低，使绕过空气热交换器14的空气流量增加(使通过热交换器空气流量qex减少)，以抑制对燃料电池堆10的加热量。即，以随着堆温度偏差e_s变低而增大旁路阀15a的开度的方式运算目标旁路阀开度Oby_t。
[0146] 此外，在附图的图表中，当堆温度偏差e_s变为规定值α以下的区域时，旁路阀15a的开度为完全打开。即，无法使旁路阀15a的开度进一步增加，因此在该状态下抑制燃料电池堆10的升温速度的情况下，需要适当地进行使燃料喷射量Fcomb减少的控制。关于这一点在后面叙述。
[0147] 并且，旁路阀开度运算部B2221将运算出的目标旁路阀开度Oby_t输出到旁路阀操作部B223。
[0148] 接着，第二临时目标燃料喷射量运算部B2222接收由上述的堆温度偏差运算部B200运算出的堆温度偏差e_s。第二临时目标燃料喷射量运算部B2222基于堆温度偏差e_s，从与堆暖机程度Wst_e相应地将对燃料电池堆10的加热量维持为一定以上的观点出发，运算作为燃料喷射量Fcomb的预备的目标值的第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t。
[0149] 具体地说，第二临时目标燃料喷射量运算部B2222基于附图所示的图表，根据堆温度偏差e_s来运算第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t。在此，在附图的图表中，在燃料电池堆10的暖机未达到目标的堆温度偏差e_s≥0的情况下，第二临时目标燃料喷射量运算部B2222以随着堆温度偏差e_s变小而使燃料喷射量Fcomb减少的方式运算第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t。由此，能够与堆温度Ts的上升相应地调节在排气燃烧器12中生成的燃烧气体的热量，使得燃料电池堆10的暖机速度为一定以上。
[0150] 另外，在附图的图表中，在堆温度Ts达到目标的堆温度偏差e_s<0(Ts_t-Ts<0)的情况下，使第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t为0。
[0151] 并且，第二临时目标燃料喷射量运算部B2222将运算出的第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t输出到最大值选择部B224。
[0152] 接着，第三临时目标燃料喷射量运算部B2223接收由上述的堆温度偏差运算部B200运算出的堆温度偏差e_s。第三临时目标燃料喷射量运算部B2223基于堆温度偏差e_s，从使燃料电池堆10的暖机和重整器16的暖机迅速地完成的观点出发，运算作为燃料喷射量Fcomb的预备的目标值的第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t。
[0153] 具体地说，第三临时目标燃料喷射量运算部B2223基于附图所示的图表，根据堆温度偏差e_s来运算第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t。在此，在附图的图表中，第三临时目标燃料喷射量运算部B2223以调节第二喷射器37的开度来使燃料喷射量Fcomb为期望的值的方式运算第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t，直到成为使旁路阀15a的开度变为完全打开的堆温度偏差e_s＝α为止，即直到堆温度Ts变得比堆暖机目标温度Ts_t大规定值α以上为止。
[0154] 因而，作为第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t，如附图的图表那样，基本来说，设定与从以适当的速度执行燃料电池堆10的暖机和重整器16的暖机的观点出发决定的第二喷射器37的适当的开度对应的燃料喷射量Fcomb。
[0155] 另一方面，如上述的旁路阀开度运算部B2221的控制那样，当堆温度偏差e_s变为规定值α以下时，无法使旁路阀15a的开度增加，从而无法使绕过空气热交换器14的空气流量增加。
[0156] 因而，在本实施方式中，第三临时目标燃料喷射量运算部B2223在堆温度偏差e_s为规定值α以下的区域，以随着堆温度偏差e_s变小而使燃料喷射量Fcomb下降的方式运算第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t。即，在无法利用旁路阀15a的开度的变更来调节燃料电池堆10的升温速度的场景下，以与堆温度Ts的上升相应地限制燃料喷射量Fcomb的方式运算第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t。
[0157] 并且，第三临时目标燃料喷射量运算部B2223将运算出的第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t输出到最小值选择部B225。
[0158] 接着，旁路阀操作部B223接收由旁路阀开度运算部B2221运算出的目标旁路阀开度Oby_t。然后，旁路阀操作部B223基于目标旁路阀开度Oby_t，根据附图所示的对应图来运算旁路阀15a的未图示的步进马达的目标旋转角，以使步进马达的旋转角接近该目标旋转角的方式操作旁路阀15a。
[0159] 接着，最大值选择部B224从第一临时目标燃料喷射量运算部B221接收第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t，并且从第二临时目标燃料喷射量运算部B2222接收第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t。
[0160] 最大值选择部B224将第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t和第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t中的较大一方、即Max(pre1，pre2)输出到最小值选择部B225。
[0161] 即，最大值选择部B224留下从使重整器16的暖机速度为一定以上的观点出发决定的第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t以及从将燃料电池堆10的暖机速度维持为一定以上的观点出发决定的第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t中的较大一方的值。因而，在该Max(pre1，pre2)被设定为目标燃料喷射量Fcomb_t的情况下，能够将燃料电池堆10和重整器16这两方的暖机速度维持为一定以上。
[0162] 接着，最小值选择部B225从最大值选择部B224接收Max(pre1，pre2)，从第三临时目标燃料喷射量运算部B2223接收第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t。
[0163] 最小值选择部B225将Max(pre1，pre2)和第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t中的较小一方选择为最终的目标燃料喷射量Fcomb_t。
[0164] 即，最小值选择部B225使将燃料电池堆10和重整器16这两方的暖机速度维持为一定以上的观点的Max(pre1，pre2)、以及从旁路阀15a的开度完全打开时(堆温度偏差e_s＝α)以后的燃料电池堆10的升温速度的调节的观点出发决定的第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t中的较小一方的值成为最终的目标燃料喷射量Fcomb_t。
[0165] 因而，在旁路阀15a变为完全打开之前，从维持燃料电池堆10和重整器16这两方的暖机速度的观点出发来控制燃料喷射量Fcomb。另一方面，在堆温度Ts超过堆暖机目标温度Ts_t且旁路阀15a变为完全打开以后(堆温度偏差e_s≤α的区域)，限制燃料喷射量Fcomb以抑制堆温度Ts的上升。
[0166] 下面，说明图6和图7中说明的燃料电池系统S的暖机运转中的随时间进行的流程的一个方式。
[0167] 图8是示出本实施方式的暖机运转的随时间进行的流程的一例的时序图。此外，图8的(a)示出了暖机运转中的排气燃烧器12的温度(排气燃烧器温度Tcomb)、重整器温度Tr、堆温度Ts以及堆空气极出口温度Tsc_o的经时变化。在此，图8的(a)中的“Tcomb_t”是排气燃烧器12的排气燃烧器温度Tcomb的目标值。此外，该目标排气燃烧器温度Tcomb_t例如是基于堆暖机目标温度Ts_t和重整器暖机目标温度Tr_t等来适当地决定的。
[0168] 另外，关于排气燃烧器温度Tcomb，例如使用在燃烧气体通路40的蒸发器32的下游等设置的未图示的温度传感器的检测值、或者对该检测值进行适当校正所得到的值。
[0169] 并且，图8的(b)示出了暖机运转中的燃料喷射量Fcomb的经时变化。图8的(c)示出了暖机运转中的旁路阀开度Oby的经时变化。图8的(d)示出了暖机运转中的堆供给空气流量qst的经时变化。
[0170] 如图所示，在时刻t0，控制器80接受规定的SOFC启动开关的操作等而开始暖机运转。
[0171] 具体地说，控制器80遵循图6的重整器温度判定部B201和目标温度切换部B202的控制逻辑，将堆暖机目标温度Ts_t设定为燃料供给前堆目标温度Ts_lim_bef。然后，将基于该燃料供给前堆目标温度Ts_lim_bef的堆温度偏差e_s(Ts_lim_bef-Ts)应用于图7所示的控制逻辑来执行各控制。
[0172] 当在时刻t1堆温度Ts达到作为燃料供给前的目标值的燃料供给前堆目标温度Ts_lim_bef时(参照图8的(a))，控制器80遵循图7的旁路阀开度运算部B2221的控制逻辑，开始旁路阀15a的控制(参照图8的(c))。即，随着暖机进展而堆温度偏差e_s变小，控制器80使旁路阀开度Oby变大。由此，燃料电池堆10的升温得到抑制。
[0173] 当在时刻t2旁路阀15a变为完全打开时(参照图8的(c))，控制器80遵循图7的第三临时目标燃料喷射量运算部B2223和最小值选择部B225的控制逻辑，将燃料喷射量Fcomb的目标值限制为第三临时目标燃料喷射量Fcomb_pre3_t。即，无法通过使旁路阀开度Oby进一步变高来抑制燃料电池堆10的加热，因此限制燃料喷射量Fcomb来抑制燃料电池堆10的升温速度。
[0174] 当在时刻t3重整器温度Tr达到上述切换温度Tsw时，控制器80遵循图6的目标温度切换部B202的控制逻辑，将堆暖机目标温度Ts_t从燃料供给前堆目标温度Ts_lim_bef切换为燃料供给后堆目标温度Ts_lim_aft(参照图8的(a))。
[0175] 由此，遵循第一临时目标燃料喷射量运算部B221和第二临时目标燃料喷射量运算部B2222的控制逻辑，堆温度Ts的上升速度提高(参照图8的(a))。并且，遵循第二临时目标燃料喷射量运算部B2222的控制逻辑，燃料喷射量Fcomb增加(参照图8的(b))，并且，遵循旁路阀开度运算部B2221的控制逻辑，旁路阀开度Oby减少(参照图8的(c))。
[0176] 以后，如图8的(a)所示，重整器温度Tr和堆温度Ts逐渐接近各自的目标值即重整器暖机目标温度Tr_t和堆暖机目标温度Ts_t。
[0177] 根据以上说明的本实施方式的燃料电池系统S，除了第一实施方式中说明的作用效果以外还起到以下的作用效果。
[0178] 在本实施方式的燃料电池系统S中，当与作为加热气体的燃烧气体进行热交换的空气的量达到规定的下限值时，控制器80限制加热气体的热量的增加。即，当堆温度偏差e_s为规定值α以下时，限制燃料喷射量Fcomb(参照图7的第三临时目标燃料喷射量运算部B2223)。
[0179] 据此，在使旁路阀15a的开度变为完全打开的堆温度偏差e_s为规定值α以下的区域、即在旁路阀15a的控制无法进一步抑制燃料电池堆10的升温速度的场景下，能够通过限制燃料喷射量Fcomb来抑制燃料电池堆10的升温速度。
[0180] 因而，例如，能够在重整器暖机程度Wr_e低、重整器16中的燃料的重整准备未完成从而无法充分地进行向燃料电池堆10的燃料气体的供给的状况下抑制燃料电池堆10的暖机速度。即，在这种状况下，能够抑制燃料电池堆10的升温来抑制上述的阳极内的氧化劣化反应。
[0181] 以上说明了本发明的实施方式，但是上述实施方式不过示出了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不在于将本发明的保护范围限定为上述实施方式的具体结构。能够针对上述实施方式在权利要求书所记载的事项的范围内进行各种变更和修改。
[0182] 例如，在上述各实施方式和变形例中，在进行燃料电池堆10的暖机和重整器16的暖机的暖机运转中，基于重整器温度Tr和堆温度Ts来调节重整器暖机程度Wr_e和堆暖机程度Wst_e的平衡。
[0183] 然而，也可以是，在除了燃料电池堆10的暖机和重整器16的暖机以外还进行蒸发器32的暖机的暖机运转中，基于堆温度Ts、重整器温度Tr以及蒸发器32的温度(下面记载为“蒸发器温度Tv”。)来控制它们相互间的暖机的平衡。
[0184] 例如，也可以是，采用基于图9所示的框图的控制逻辑，来代替基于第二实施方式中说明的图7的框图的控制逻辑。具体地说，在图9中，除了图7的框图的结构以外，将基于暖机运转中的蒸发器温度Tv、在暖机运转中与蒸发器32的暖机程度相应地决定的作为燃料喷射量的蒸发器要求燃料喷射量Fcomb_v输入到最大值选择部B224。
[0185] 由此，最大值选择部B224将从上述的重整器16的暖机的观点出发决定的第一临时目标燃料喷射量Fcomb_pre1_t、从燃料电池堆10的暖机的观点出发决定的第二临时目标燃料喷射量Fcomb_pre2_t以及蒸发器要求燃料喷射量Fcomb_v中的最大的值使用于通过最小值选择部B225以后的处理进行的燃料喷射量Fcomb的调节。即，能够基于燃料电池堆10的暖机程度、重整器16的暖机程度以及蒸发器32的暖机程度来调节燃料喷射量Fcomb。
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