JP2003229157A - 改質型燃料電池システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 未反応ガスを燃料電池へ供給して燃料電池の
性能を劣化させることなく、停止させることができる改
質型燃料電池システムの制御装置を提供する。 【解決手段】 改質器５が生成した改質ガスを用いて発
電する燃料電池６の制御装置（ＥＣＵ２）は、システム
停止要求の有無を判定し、システムに対する要求負荷を
検知し、システム停止判定を受けて、改質器５への原燃
料及び水の供給を停止するとともに、原燃料及び水の供
給を停止するまでに供給された原燃料及び水から改質さ
れた改質ガスが燃料電池に到達するまでの遅れ時間を推
定し、この遅れ時間が経過するまで、改質器と燃料電池
のカソード極に空気供給を継続し、燃料電池に発電を継
続させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、改質器により原燃
料及び水を改質して燃料電池へ供給する改質型燃料電池
システムの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】改質型燃料電池システムは、改質器で生
成した水素リッチガスと空気とを燃料電池に供給し、水
素と空気中の酸素による電気化学反応を電解質膜を介し
て生じさせ、起電力を発生する。改質器の中でも改質効
率がよいオートサーマル方式では、炭化水素系の原燃料
及び水を含む混合蒸気と空気と改質器に供給し、発熱反
応である部分酸化反応と、吸熱反応である水蒸気改質反
応とを同時進行させている。改質器で部分酸化反応及び
水蒸気改質反応を支障無く進めるためには、改質触媒の
温度管理が重要である。特にシステム停止時は、触媒が
高温であり、原燃料及び水を含む混合蒸気と空気の供給
バランスが崩れやすく、緻密な制御を行うことが肝要で
ある。

【０００３】システム停止時に空気量が過剰な場合は、
発熱反応である酸化反応が促進され、触媒が過剰加熱す
るおそれを生じる。逆に原燃料及び水の混合蒸気が過剰
の場合は、吸熱反応により触媒温度は急速に低下する
が、原燃料及び水の混合蒸気が改質器内に残留し、発生
した未反応改質ガスが燃料電池の性能を劣化させたり、
次回の起動時に混合比のバランスが崩れ、再起動に長時
間を要するという問題がある。

【０００４】特開２００１−１５８６０２号公報及び、
特開２００１−１５８６０３号公報においては、停止時
に改質触媒の過剰温度上昇を防ぐ為、まず始めに空気導
入を停止し、発熱反応である部分酸化反応を抑制しつ
つ、吸熱反応である水蒸気改質反応を進行させることに
より改質器の温度を低下させ、次いで原燃料のメタノー
ル及び水の供給を停止している。

【０００５】その後、改質器のメタノール濃度が反応領
域から外れた後、再度空気を導入して触媒酸化熱を利用
して残留したメタノール及び水を蒸発除去させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の装置では、改質器が反応領域を外れているので、残留
した原燃料及び水の混合蒸気が充分な改質反応が行われ
ず、未反応ガスとして燃料電池に供給され、燃料電池の
性能を劣化させてしまうという問題点があった。

【０００７】また燃料電池の性能劣化を防止する為に、
この未反応ガスを燃料電池に流入させず、大気に放出す
ると、環境に悪影響を及ぼすという問題点があった。

【０００８】しかも改質器に供給した原燃料及び水を改
質することなく、発電に利用せずに無駄にしてしまうの
は、燃費悪化、効率悪化という問題点もある。

【０００９】以上の問題点に鑑み本発明の目的は、未反
応ガスを燃料電池へ供給して燃料電池の性能を劣化させ
ることなく、停止させることができる改質型燃料電池シ
ステムの制御装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、改質ガス中の水素と空気中
の酸素との電気化学反応によって発電する燃料電池と、
原燃料及び水から水素リッチな改質ガスを生成して前記
燃料電池へ供給する改質器と、前記燃料電池及び前記改
質器に空気を供給する空気供給装置と、を備えた改質型
燃料電池システムにおいて、システム停止要求の有無を
判定する停止要求判定手段と、システムに対する要求負
荷を検知する要求負荷検知手段と、前記停止要求判定手
段のシステム停止判定を受けて、前記改質器への原燃料
及び水の供給を停止する原料供給停止手段と、該原料供
給停止手段が原燃料及び水の供給を停止するまでに供給
された原燃料及び水から改質された改質ガスが燃料電池
に到達するまでの遅れ時間を推定する遅れ時間推定手段
と、システム停止要求時から前記遅れ時間推定手段が推
定した遅れ時間が経過するまで、改質器と燃料電池のカ
ソード極に空気供給を継続し、燃料電池に発電を継続さ
せる発電継続手段と、を備えたことを要旨とする改質型
燃料電池システムの制御装置である。

【００１１】上記目的を達成するため、請求項２記載の
発明は、請求項１記載の改質型燃料電池システムの制御
装置において、前記遅れ時間推定手段は、前記停止要求
判定手段がシステム停止要求が有ると判定した際に前記
要求負荷検出手段が検出した要求負荷に基づいて、前記
遅れ時間を推定することを要旨とする。

【００１２】上記目的を達成するため、請求項３記載の
発明は、請求項１記載の改質型燃料電池システムの制御
装置において、前記遅れ時間推定手段は、前記停止要求
判定手段がシステム停止要求が有ると判定するまでに、
前記改質器へ供給した空気又は原燃料又は水の量に基づ
いて、前記遅れ時間を推定することを要旨とする。

【００１３】上記目的を達成するため、請求項４記載の
発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の改質
型燃料電池システムの制御装置において、前記遅れ時間
経過後に、前記空気供給装置を停止させることを要旨と
する。

【００１４】上記目的を達成するため、請求項５記載の
発明は、請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の改質
型燃料電池システムの制御装置において、前記改質器に
はそれぞれ空気導入部を持つ複数の反応器が直列に配置
され、システム停止要求前に供給した原燃料及び水の改
質手順において反応が終了した反応器から順次空気の供
給を停止することを要旨とする。

【００１５】上記目的を達成するため、請求項６記載の
発明は、請求項１乃至請求項５の何れか１項記載の改質
型燃料電池システムの制御装置において、前記燃料電池
システムは、燃料電池から充電可能な２次電池を備え、
前記遅れ時間中に燃料電池が発電した電力を前記２次電
池に充電するように制御することを要旨とする。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、改質器の停止時に改質
触媒の過剰温度上昇なく、かつ改質器に残留する原燃料
及び水や、残留ガスがほとんどなく、既に供給済みの原
燃料及び水から改質ガスを生成し燃料電池に供給して発
電させ、そのエネルギーを有効に活用することができる
という効果がある。

【００１７】請求項１記載の発明によれば、原燃料及び
水の供給を停止するまでに供給済みの原燃料及び水から
改質された改質ガスを用いて燃料電池に発電を継続させ
ることができ、原燃料及び水や未反応ガスを改質器内に
残留することなく燃料電池システムを停止することがで
きるという効果がある。

【００１８】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて、システム停止要求直前の要求
負荷に基づいて前記遅れ時間を推定することができるの
で、運転状態に応じた遅れ時間を正確に推定することが
できるという効果がある。

【００１９】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて、システム停止要求を判定する
までに改質器へ供給した空気又は原燃料又は水の量に基
づいて前記遅れ時間を推定することができるので、運転
状態に応じた遅れ時間を正確に推定することができると
いう効果がある。

【００２０】請求項４記載の発明によれば、システム停
止判断以前に供給した原燃料及び水から改質された改質
ガスが燃料電池へ到達後に空気の供給を止めるので、最
適なタイミングで停止することができ、不必要にブロア
を作動続けることがなく、エネルギーの無駄を防ぐこと
ができるという効果がある。

【００２１】請求項５記載の発明によれば、停止直前に
供給した原燃料及び水が遅れ時間中に改質器で反応し、
反応が終了した上流の反応器から空気を停止することに
より、空気供給量を低減させることができるという効果
がある。

【００２２】請求項６記載の発明によれば、停止直前に
供給した原燃料及び水を改質した改質ガスを用いて発電
した電力は無駄に消費するのではなく、２次電池に充電
することにより、エネルギーを有効に利用できるという
効果がある。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に図面を参照して、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る改質
型燃料電池システムの制御装置が適用される改質型燃料
電池システムの構成を示す構成図であり、燃料電池車両
に適用したものを示している。

【００２４】図１において、システムの作動／非作動を
操作するシステム作動ＳＷ１は、システム非作動時ＯＦ
Ｆ、システム作動時ＯＮに切り換えられ、任意のタイミ
ングで操作可能なＳＷである。ＳＷの状態はＥＣＵ２入
力される。

【００２５】ＥＣＵ２はシステム全体をコントロールす
るマイクロコンピューターを搭載した電子制御コントロ
ーラであり、ドライバの任意の操作が行われるアクセル
ペダルの操作量を検出するトルク要求センサ３の信号や
環境条件他、各種の条件に応じて変化するトルク要求を
受け、燃料電池６の要求発電量を演算し、燃料電池シス
テムを総合的にコントロールしている。

【００２６】またＥＣＵ２は、その内蔵するマイクロコ
ンピュータのプログラムにより、システム停止要求の有
無を判定する停止要求判定手段と、システムに対する要
求負荷を検知する要求負荷検知手段と、停止要求判定手
段のシステム停止判定を受けて、改質器への原燃料及び
水の供給を停止する原料供給停止手段と、原料供給停止
手段が原燃料及び水の供給を停止するまでに供給された
原燃料及び水から改質された改質ガスが燃料電池に到達
するまでの遅れ時間を推定する遅れ時間推定手段と、シ
ステム停止要求時から遅れ時間推定手段が推定した遅れ
時間が経過するまで、改質器と燃料電池のカソード極に
空気供給を継続し、燃料電池に発電を継続させる発電継
続手段と、を実現している（請求項１）。

【００２７】ブロア４は空気の供給を行う空気供給装置
であり、電気モーターで駆動されている。ブロア４はモ
ーターの回転数に応じて供給空気量を増減することがで
き、ＥＣＵ２からの信号に応じて、回転数が制御され、
供給空気量制御が行われる。本システムでは、改質器５
へ供給する空気と燃料電池６へ供給する空気を１つのブ
ロア４で賄っている。

【００２８】すなわち、ブロア４は、改質器５に供給す
る空気量、燃料電池６に供給する空気量をあわせた空気
量を供給する。

【００２９】ブロア４の上流には、空気量を測定する流
量計７が備えられており、その信号はＥＣＵ２へ入力さ
れ、より正確な空気量計測値をＥＣＵの演算で使用する
ことができる。

【００３０】燃料電池６は、プロトン透過性のある高分
子膜を電解質とし、アノード極に水素を含む改質ガス、
カソード極に酸素を含む空気を供給することで起電力を
発生する。高分子膜を電解質としたプレート状のセル
を、本システムでは２００枚直列にスタッキングして３
００Ｖの電圧を得ている。

【００３１】改質器５は、燃料電池６に供給する水素リ
ッチの改質ガスを生成するもので、水８及びアルコール
等炭化水素系の原燃料９を加熱蒸発させて両者の混合蒸
気を生じる蒸発器５ａ、水及び原燃料の混合蒸気を触媒
により改質して水素リッチな改質ガスを生成する改質反
応器５ｂ、改質ガス中の一酸化炭素を選択酸化により低
減除去するＣＯ選択反応器５ｃを備えている。

【００３２】水８及び原燃料９はそれぞれ水タンク１
０、原燃料タンク１１に蓄えられ、それぞれ水ポンプ１
２、原燃料ポンプ１３によって水噴射ノズル１４、原燃
料噴射ノズル１５に供給され、蒸発器５ａの内部へ微粒
化して噴射される。

【００３３】改質反応器５ｂは、酸化ガスとして空気が
供給され、空気中の酸素と水及び原燃料の混合蒸気とを
触媒反応させ、水素リッチの改質ガスを生成する触媒反
応器である。改質反応器５ｂには空気導入口が設けら
れ、ブロア４からの空気が一部供給される。質のよい改
質ガスを生成するために改質反応器５ｂへ供給空気量は
最適に供給される必要があり、流量計１７にて空気量を
測定し、制御弁１８にて空気流量がコントロールされ
る。供給する空気量は後述する。

【００３４】改質反応器５ｂにおける反応は、発熱反応
の部分酸化反応と吸熱反応の水蒸気改質反応であり、空
気量が過剰の場合は、部分酸化反応が促進して改質器の
触媒温度が上昇し、空気量が過少の場合は、部分酸化反
応が適切に行われず、改質ガス中の一酸化炭素濃度が高
濃度となる等、改質ガスの質が低下する。

【００３５】ＣＯ選択反応器５ｃでは、酸化ガスとして
空気を供給し、改質ガス中の一酸化炭素を触媒反応によ
り選択的に酸化させて二酸化炭素として低減除去する。
その為に、改質反応器５ｂには空気導入口が設けられ、
ブロア４からの空気が一部供給される。改質ガス中を効
率よく低減するためにＣＯ選択反応器５ｃへ供給空気量
は最適に供給される必要があり、流量計１９にて空気量
を測定し、制御弁２０にてコントロールされる。供給す
る空気量は後述する。

【００３６】酸化反応は発熱反応であり、空気量が過剰
の場合は、改質器５の触媒温度が上昇し、空気量が過少
の場合は、一酸化炭素選択反応が適切に行われず、改質
ガス中の一酸化炭素が充分に除去されず改質ガスの質が
低下する。

【００３７】燃料電池６の電極には、白金などの触媒を
担持させた多孔質構造になっており、改質ガス中に一酸
化炭素が存在した場合、白金を被毒させ、触媒反応が劣
化し、燃料電池の発電効率を低下させてしまう。本シス
テムにおいて、一酸化炭素濃度の許容レベルは１００ｐ
ｐｍ程度であり、改質過程において一酸化炭素濃度を低
減した改質ガスを生成する必要がある。

【００３８】改質器５が生成した改質ガスを燃料電池６
に供給するか、直接燃焼器１６へ供給するかを切り換え
る切換弁２１が設けられている。この切換弁２１は、一
酸化炭素濃度の高い改質ガスが燃料電池６に供給されな
いようにバイパスする機能を持っている。

【００３９】改質ガス中の一酸化炭素濃度は、ここでは
図示されていないＣＯセンサで改質ガス中の一酸化炭素
濃度を直接測定したり、ここでは図示されない温度セン
サで改質器５の温度を測定し、改質器の温度が触媒活性
温度を上回る活性状態であれば、一酸化炭素濃度が充分
低いと推測することで、切換弁２１によるバイパスをコ
ントロールすることができる。

【００４０】燃料電池６の発電を効率よく行うには、燃
料電池６内にガスが十分に均一に供給されることが有効
である。一般的には燃料電池６のアノード極に供給する
水素量、カソード極に供給する空気量ともにそれぞれ発
電による消費量に対し過剰に供給することが行われる。

【００４１】燃料電池６で消費しなかったガスは余剰ガ
スとして燃料電池６から排出され、そのうちのアノード
ガスは燃焼器１６で燃焼し、燃焼器１６の燃焼ガスで蒸
発器５ａを加熱し、水８及び原燃料９を蒸発させる熱源
として利用される。

【００４２】改質ガス中の一酸化炭素濃度が高い場合に
も、上述の通り改質ガスをバイパスさせ、燃焼器１６で
燃焼し、水８及び原燃料９を蒸発させる熱源として利用
される。

【００４３】燃料電池６には２次電池２２が接続され、
燃料電池６が発電する電力は２次電池２２に蓄えること
ができ、過渡的に発生する急負荷時に２次電池２２の電
力を車両駆動用電気モータ２３へ供給して利用すること
ができるので、急激な要求負荷に応答することが可能で
ある。

【００４４】車両駆動用電気モータ２３は、燃料電池６
の発電電力及び２次電池２２に蓄えた電力を利用して車
両を走行させることができる能力を有している。

【００４５】強電制御用ＥＣＵ２４は、２次電池２２の
充放電、車両駆動用電気モータ２３の制御を行う。ＥＣ
Ｕ２とＥＣＵ２４は、ドライバーのアクセル操作量を検
出するトルク要求センサ３の検出値、燃料電池６の発電
状況、２次電池２２の充電状況等のデータを双方向通信
する。特に本実施形態においては、燃料電池システムの
停止時に、直ちに発電を停止することなく、既に改質器
５へ供給済みの原燃料及び水から生成される改質ガスを
燃料電池６へ供給して発電を継続するようにしている。
そして停止時の発電電力を２次電池２２へ充電するよう
に制御して、発生したエネルギーを無駄にすることなく
有効利用するようにしている（請求項６）。

【００４６】次に、水８及び原燃料９の供給について説
明する。水８及び原燃料９の改質器５への供給は、水噴
射ノズル１４及び原燃料噴射ノズル１５の間欠噴射によ
って行われる。間欠噴射のよらず連続噴射で供給した場
合、ポンプ１２，１３の吐出圧低下により、安定した供
給ができないおそれがある。このため、水噴射ノズル１
４、原燃料噴射ノズル１５からは、それぞれ間欠噴射に
より要求量を供給する。各噴射ノズルへの供給圧は、図
１に図示されていないレギュレータで一定に保たれてお
り、単位時間あたりの噴射量は噴射ノズルの口径によっ
て一義的に決まる。

【００４７】水噴射ノズル１４、原燃料噴射ノズル１５
による間欠噴射の状態を図７に示す。図７（ａ）のよう
に噴射ノズルでの１噴射当りの噴射時間が短いと、要求
噴射量を満足する為に特に高負荷時は噴射回数が多くな
り、部品の耐久性が低下する。そして、低負荷時は噴射
量が少ない為に安定せず、また次回の噴射までの間隔が
短いことから制御が複雑になる。

【００４８】図７（ｂ）のように噴射ノズルでの１噴射
当りの噴射時間が長いと、１噴射中の噴射圧力が低下す
ることにより供給量が安定しなかったり、噴射量を過渡
的に増減する場合の応答性が悪くなる。

【００４９】従って、図７（ｃ）のように最適な１噴射
当りの噴射時間Ｔｉｎｊを固定値に設定して、次の噴射
までの時間ｔを負荷に応じて可変制御することで供給量
の増減を制御することが望ましい。

【００５０】すなわち、図７（ｄ）のように最適な噴射
時間Ｔｉｎｊを決定し、供給量の要求が多い高負荷時
は、次の噴射までの時間ｔｈを短く、反対に供給量の要
求が少ない低負荷の場合には次の噴射までの時間ｔｌを
長くしている。

【００５１】図８は、改質器５へ噴射された原燃料及び
水が改質されて燃料電池６に到達するまでの遅れ時間を
説明する図である。図８に示すように、原燃料及び水を
噴射する噴射弁から燃料電池６に達して発電するまで
に、蒸発器５ａと、改質反応器５ｂと、ＣＯ選択反応器
５ｃと、切換弁２１を含む配管との容積要素があり、こ
れらを順次ガスが通過していくための遅れ時間が存在す
る。

【００５２】この遅れ時間は改質器５に供給する空気量
によって異なり、大流量で流速が高い時は遅れ時間は短
く、小流量で流速が低い時は遅れ時間が長くなる特徴を
持つ。

【００５３】任意の負荷状態での運転中にシステムの停
止要求があった場合、停止要求前の原燃料及び水の噴射
量は負荷や２次電池の充電状態等によって異なり、かつ
あらかじめ予想することができない。停止要求のタイミ
ングは任意なので高負荷運転直後の停止なのか、低負荷
運転後の停止なのか予想した制御ができない。しかも、
停止はできる限り短い時間で行うことが望ましく、次の
始動に影響が出るような状態で停止させてはならない。

【００５４】システム作動ＳＷ１の操作において、ＯＮ
の状態からＯＦＦの状態へ移行した時のシステム停止要
求でシステム停止シーケンスを開始する。停止要求があ
ったら、まず水８及び原燃料９の噴射を停止する。図８
に示すように噴射した水８及び原燃料９が改質ガスとな
り、燃料電池６に到達するまでの遅れ時間が存在する為
に、停止要求直前に噴射した水８及び原燃料９は、図９
に示すように停止要求後にある遅れ時間を経て燃料電池
６に供給されることになる。

【００５５】本発明においては、その遅れ時間は以下の
ように推測する。改質器５の容量の構成において、空気
量と流速は図１０のように一義的に決まり、図１１のよ
うに流速から改質ガスが燃料電池６に到達するまでの遅
れ時間を求めることができる。

【００５６】遅れ時間中は燃料電池６にカソードガスで
ある空気を供給し、遅れ時間を経て燃料電池６に供給さ
れる改質ガスと空気を反応させることで、残留ガスの発
生なくシステムを停止することができる。

【００５７】次に、ブロア４が吐出する空気量について
説明する。ブロア４が吐出する空気量ＱＡは、制御弁１
８を介して改質反応器５ｂへ供給する空気量ＱＡ１と、
制御弁２０を介してＣＯ選択反応器５ｃへ供給する空気
量ＱＡ２と、制御弁を介さずに燃料電池６のアノードへ
供給する空気量ＱＡ３との和であり、次の式（１）で示
される。

【００５８】

【数１】 ＱＡ＝ＱＡ１＋ＱＡ２＋ＱＡ３ …（１） まず改質器５へ供給する空気量ＱＡ１，ＱＡ２は以下の
通り演算する。燃料電池の要求発電量は、図４に示すよ
うに、車両駆動用電気モータ２３に要求される要求出
力、言い換えればトルク要求センサ３が検出したトルク
要求と車速との積に応じて決定される。なお、急速なト
ルク要求の変化に対して燃料電池の発電出力の応答が遅
れる場合、不足する電力（電流）は２次電池からの放電
によって補われる。燃料電池の発電出力の応答が良けれ
ば、２次電池が過渡的に放電すべき電力（電流）及び電
力量が小さくなる。このため、燃料電池の応答性能の向
上は、重量、サイズが大きく、高価な２次電池２２の容
量を低減させる効果がある。

【００５９】燃料電池６における発電量と水素の消費量
とは、図５に示すような関係がある。従って、要求出力
（トルク要求）に応じて水素消費量が決定される。

【００６０】上述の通り、燃料電池６の発電特性から、
燃料電池６での水素消費量を上回る水素の供給量が必要
である。ここでは必要な水素消費量の１．５倍の改質ガ
ス量を供給し、水素の過剰供給倍率を１．５としてい
る。

【００６１】改質ガスは改質反応器５ｂにて空気を酸化
剤として生成され、改質反応器５ｂに供給する空気量Ｑ
Ａ１は以下の通り決定する。

【００６２】メタノールを原燃料とした場合の改質反応
式は、以下の（２）式で示す水蒸気改質反応式と、
（３）式で示す部分酸化反応式がある。

【００６３】

【化１】 ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2 …（２） ＣＨ3ＯＨ＋（１／２）Ｏ2→２Ｈ2＋ＣＯ2 …（３） ここで、例えば定格触媒動作温度における実験的に求め
た（２）式の反応と（３）式の反応との比率を７：３と
すると、改質反応器５ｂでメタノールの７０％が水蒸気
改質され、残りの３０％が部分酸化されることになる。

【００６４】従って、（２）式の両辺を０．７倍したも
のと、（３）式の両辺を０．３倍したものとを加え合わ
せると、１ｍｏｌのメタノールについて、部分酸化反応
の比率を３０％、水蒸気改質反応の比率を７０％とした
場合の以下の反応式（４）が得られる。

【００６５】

【化２】 ＣＨ3ＯＨ＋０．７Ｈ2Ｏ＋０．１５Ｏ2→２．７Ｈ2＋ＣＯ2…（４） この式（４）は、メタノール１ｍｏｌから水素が２．７
ｍｏｌ生成され、その時の必要な水が０．７ｍｏｌ、酸
素が０．１５ｍｏｌであることを示している。

【００６６】標準状態（０℃、１気圧）において気体１
ｍｏｌの容積は、２２．４Ｌなので、室温換算で気体１
ｍｏｌ＝２４Ｌとすると、式（４）から水素は６４．８
Ｌ生成されることがわかる。

【００６７】式（４）から、酸素（Ｏ2）は０．１５ｍ
ｏｌなので、水素量６４．８Ｌを発生する為のＯ2は
３．６Ｌ必要であることがわかる。空気中のＯ2は２１
％、Ｎ2は７９％として計算すると、水素量６４．８Ｌ
を発生する為の空気量としては１７．１Ｌが必要にな
る。

【００６８】この計算に基づいて、要求負荷に応じて必
要な水素量から、改質反応器５ａに必要な空気量を算出
することができ、改質反応器５ｂに供給する空気量ＱＡ
１が決定された。

【００６９】次に、ＣＯ選択反応器５ｃに供給する空気
量ＱＡ２は以下の通り決定する。改質反応器５ｂにて生
成された改質ガスは、燃料電池６が許容しない濃度の一
酸化炭素が含まれており、次工程であるＣＯ選択反応器
５ｃに空気に供給することによって一酸化炭素を選択酸
化反応により除去する。

【００７０】上記のように、メタノールの部分酸化反応
の比率を３０％とした場合、改質反応器５ｂの触媒性能
から一酸化炭素濃度は約１％まで低減可能であるが、燃
料電池６が許容する一酸化炭素濃度は１００ｐｐｍ程度
であり、ＣＯ選択反応器５ｃによる触媒反応で更なる濃
度低減が必須である。

【００７１】一酸化炭素の除去を効率よく行う為に、以
下の係数を実験から得ている。

【００７２】

【数２】Ｏ2／ＣＯ＝２．４ …（５） これは、ＣＯ選択反応器５ｃの触媒性能から一酸化炭素
量の２．４倍の酸素を供給すればＣＯ選択反応器５ｃ下
流の一酸化炭素濃度が燃料電池６の許容する濃度まで低
減するということである。

【００７３】上記の例から、６４．８Ｌの水素中の１％
が一酸化炭素であるとすると、供給するＯ2量は１．６
Ｌ、空気量としては、７．８Ｌ供給必要であることがわ
かる。

【００７４】この計算に基づいて、改質反応器５ｂが発
生する水素量から空気量を算出することができ、ＣＯ選
択反応器５ｃに供給する空気量ＱＡ２が決定された。

【００７５】燃料電池６への空気供給量ＱＡ３も改質ガ
スと同様に消費量に対し、過剰に供給する必要がある。

【００７６】ここでは、燃料電池６へ供給する改質ガス
量の３倍の空気量を供給している。これによって、燃料
電池６に供給する改質ガス量が決定すれば、燃料電池６
に供給する空気量ＱＡ３も決定する。

【００７７】以上の計算で求めたそれぞれの空気供給量
ＱＡ１、ＱＡ２、ＱＡ３から、ブロア４が供給する空気
量ＱＡが上記式（１）に基づいて算出され、空気量ＱＡ
に基づいて図６の関係からブロア４の回転数が制御され
る。

【００７８】次に、水８及び原燃料９の供給量は以下の
ように決定する。上記反応式（４）の通り、メタノール
１ｍｏｌで水素が２．７ｍｏｌ生成され、その時の必要
な水は０．７ｍｏｌ、Ｏ2は０．１５ｍｏｌであること
を示している。

【００７９】それぞれ、メタノール１ｍｏｌ＝４０ｃ
ｃ、水１ｍｏｌ＝１７．９ｃｃであるので、水素量６
４．８Ｌを発生する為のメタノール噴射量は４０ｃｃ、
水噴射量は１２．５ｃｃが必要になる。

【００８０】以上のようにして、燃料電池に要求される
要求負荷（要求トルク×回転速度）に応じた必要な水素
量から水８及び原燃料９の供給量およびブロア４が供給
する空気量を算出することができる。

【００８１】図２は、図１のＥＣＵ２が実行するシステ
ム作動シーケンスを説明するフローチャートである。図
３は、図２中の通常運転制御（Ｓ４０）を詳細に説明す
るフローチャートである。

【００８２】図２において、まずステップ（以下、ステ
ップをＳと略す）１０において、システム作動ＳＷ１の
状態を読み込んで、ＯＮ／ＯＦＦを判定する。システム
作動ＳＷ１がＯＮであれば、Ｓ４０の図３で詳述する通
常運転制御を行う。

【００８３】システム作動ＳＷ１がＯＦＦであれば、運
転者のシステム停止指示がなされたものとして、Ｓ１２
へ移り、ブロア４の回転を継続させることにより、空気
供給を継続する。次いでＳ１４で水及びメタノールの供
給を停止し、Ｓ１６で停止直前の改質反応器５ｂの空気
供給量ＱＡ１old を読み出す。この停止直前の改質反応
器５ｂの空気供給量ＱＡ１old は、ＥＣＵ２が内蔵する
マイクロコンピュータの作業記憶に記憶されている。

【００８４】次いでＳ１８で、停止直前の改質反応器５
ｂの空気供給量ＱＡ１old から、図１０のようなマップ
を参照して、改質反応器５ｂにおける空気の流速Ｖ１を
求める。空気量から流速は図１０に示すように一義的に
決まる。

【００８５】同様に、Ｓ２０で停止直前のＣＯ選択反応
器５ｃの空気供給量ＱＡ２old を読み出す。この停止直
前のＣＯ選択反応器５ｃの空気供給量ＱＡ２old は、Ｅ
ＣＵ２が内蔵するマイクロコンピュータの作業記憶に記
憶されている。

【００８６】次いでＳ２２で、停止直前のＣＯ選択反応
器５ｃの空気供給量ＱＡ２old から、予めＥＣＵ２に記
憶した図１０のようなマップを参照して、ＣＯ選択反応
器５ｃにおける空気の流速Ｖ２を求める。空気量から流
速は図１０に示すように一義的に決まる。

【００８７】次いでＳ２４で、空気量から求めた流速に
基づいて、停止要求前に供給済みの原燃料及び水が改質
ガスとなって燃料電池へ到達する遅れ時間ＴＤを算出す
る（請求項３）。ここで、遅れ時間ＴＤは、改質反応器
５ｂにおける遅れ時間ＴＤ１と、ＣＯ選択反応器５ｃに
おける遅れ時間ＴＤ２と、改質器５の出口から燃料電池
６の入口までの遅れ時間ＴＤ３との和である式（６）で
示されるものとする。

【００８８】

【数３】ＴＤ＝ＴＤ１＋ＴＤ２＋ＴＤ３ …（６） それぞれの遅れ時間ＴＤ１，ＴＤ２は、それぞれの流速
Ｖ１，Ｖ２から予めＥＣＵ２に記憶した図１１に示すよ
うなマップを参照して求められる。ＴＤ３は、ＴＤ２に
一定の係数ｋ（０＜ｋ）を乗じて求める。ここでｋは、
ＣＯ選択反応器の内部容量に対する切換弁２１を含む改
質器５から燃料電池６までの管路の容積の割合である。

【００８９】次いでＳ２６で、ＥＣＵ２が内蔵するタイ
マーにより、遅れ時間ＴＤの計時を開始し、Ｓ２８でＴ
Ｄが経過した否かを判定する。

【００９０】Ｓ２８でＴＤが経過していなければ、Ｓ３
２で改質反応器５ｂの反応状態が終了したか否かを判定
し、反応が未了であればＳ２８へ戻る。Ｓ３２の判定に
は、例えばタイマーの経過時間がＴＤ１を超えたとき、
反応が終了したと判定しても良い。

【００９１】Ｓ３２の判定で、反応状態が終了を示して
いれば、Ｓ３４で制御弁１８を閉じる信号を出力して、
改質反応器５ｂへの空気供給を停止する（請求項５）。
次いで、Ｓ３６で、ＣＯ選択反応器５ｃの反応状態が終
了したか否かを判定し、反応が未了であればＳ２８へ戻
る。Ｓ３６の判定には、例えばタイマーの経過時間がＴ
Ｄ１＋ＴＤ２を超えたとき、反応が終了したと判定して
も良い。

【００９２】Ｓ３６の判定で、反応状態が終了を示して
いれば、Ｓ３８で制御弁２０を閉じる信号を出力して、
ＣＯ選択反応器５ｃへの空気供給を停止し（請求項
５）、Ｓ２８へ戻る。

【００９３】ここで、改質ガスの反応が終了した反応器
には空気供給は不要であり、改質反応が終了した反応器
の制御弁を閉じて、空気の供給を停止することにより、
改質器の過剰温度上昇を防ぐことができる。

【００９４】Ｓ２８の判定でＴＤが経過していれば、Ｓ
３０でブロア４を停止させて空気供給を停止し、終了す
る（請求項４）。こうして、システム停止時に、遅れ時
間中は燃料電池６にカソードガスである空気を供給し、
遅れ時間を経て燃料電池６に供給される改質ガスと空気
を反応させることで、残留ガスの発生なくシステムを停
止することができる。また、推定した遅れ時間が経過し
たら、ただちに燃料電池６への空気供給を停止すること
で、ブロア４の無駄な運転を防ぎ、エネルギーを無駄に
することがない。

【００９５】図３において、通常運転制御は、まずＳ４
２で、トルク要求センサ３を読み込み、運転者のトルク
要求を検出する。次いでＳ４４で、トルク要求値に図示
しない車速センサで検出した車速を乗じて、要求負荷を
算出する。ここで算出した要求負荷は、システム停止要
求を受けたときに、停止直前の要求負荷を読み出せるよ
うに、ＥＣＵ２が内蔵するマイクロコンピュータに作業
エリアへ記憶しておくものとする。

【００９６】Ｓ４６で要求負荷から燃料電池に対する要
求発電量を算出し、Ｓ４８で要求発電量を燃料電池の単
位時間当たりの水素消費量（水素消費率）に換算する。
Ｓ４８の次は、Ｓ５０以降とＳ７６以降とが並列処理可
能であり、並列処理しない場合には、いずれを先に処理
しても良い。

【００９７】Ｓ５０では単位時間当たりの水素消費量に
過剰供給倍率を乗算して、単位時間当たりの供給水素量
を算出し、Ｓ５２で水素量を水素のｍｏｌ数に換算す
る。

【００９８】次いでＳ５４で、先に示した化学式
（２）、（２）、（４）より、Ｓ５２の水素ｍｏｌ数か
ら、原燃料（メタノール）と、水と、酸素のそれぞれの
ｍｏｌ数を算出する。Ｓ５４の次は、Ｓ５６，Ｓ６０，
Ｓ６４，Ｓ７０が並列処理可能であり、並列処理しない
場合には、いずれを先に処理しても良い。

【００９９】Ｓ５６では、メタノールのｍｏｌ数からメ
タノール噴射量ＱＭを算出し、Ｓ５８で原燃料噴射ノズ
ル１５を制御してメタノール量ＱＭを噴射する。Ｓ６０
では、水のｍｏｌ数から水噴射量ＱＷを算出し、Ｓ６２
で水噴射ノズル１４を制御して水量ＱＷを噴射する。

【０１００】Ｓ６４では、改質反応に必要な酸素のｍｏ
ｌ数から改質反応器５ｂへ供給する酸素量を算出し、Ｓ
６６で改質反応器へ供給する酸素量から改質反応器５ｂ
へ供給する空気量ＱＡ１を算出し、Ｓ６８で制御弁１８
を制御する。Ｓ７０では、ＣＯ選択反応に必要な酸素の
ｍｏｌ数からＣＯ選択反応器５ｃへ供給する酸素量を算
出し、Ｓ７２でＣＯ選択反応器へ供給する酸素量からＣ
Ｏ選択反応器５ｃへ供給する空気量ＱＡ２を算出し、Ｓ
７４で制御弁２０を制御する。

【０１０１】尚、Ｓ５６，Ｓ６０，Ｓ６６，Ｓ７２でそ
れぞれ算出したメタノール量ＱＭ、水量ＱＷ、空気量Ｑ
Ａ１、空気量ＱＡ２は、それぞれ停止要求直前に供給し
たメタノール量ＱＭｏｌｄ、水量ＱＷｏｌｄ、空気量Ｑ
Ａ１ｏｌｄ、空気量ＱＡ２ｏｌｄとして読み出し可能な
ように、ＥＣＵ２が内蔵するマイクロコンピュータに作
業エリアへ記憶しておくものとする。

【０１０２】Ｓ７６では、１ｍｏｌの水素に対して０．
５ｍｏｌの酸素が燃料電池で反応することから、酸素燃
料電池の水素消費量に対応する酸素消費量を算出し、Ｓ
７８で酸素消費量に酸素の過剰供給倍率を乗じて酸素供
給量を算出し、Ｓ８０で燃料電池６の空気供給量ＱＡ３
を算出する。尚、途中の計算の各係数を総合して、Ｓ４
８で求めた水素消費量から直接空気供給量ＱＡ３を求め
るようにしてもよい。

【０１０３】次いで、Ｓ６８，Ｓ７４，Ｓ８０の処理が
全て終了すると、Ｓ８２の実行が可能になり、Ｓ６８，
Ｓ７４，Ｓ８０夫々のステップの結果であるＱＡ１，Ｑ
Ａ２，ＱＡ３の総和（式（１））をとって、ブロア４か
ら供給する総空気量ＱＡを算出する。次いでＳ８４で、
空気量ＱＡを供給するようにブロア４の回転数指令を出
力する。供給空気量からブロア４の回転数を求めるため
に、予め図６に示すようなマップをＥＣＵ２に内蔵して
おく。

【０１０４】次いでＳ８６で図示しない改質器の温度を
検出して、Ｓ８８で、検出温度が設定温度より低ければ
切換弁２１の燃焼器１６側の開度が大きくなるように、
検出温度が設定温度より高ければ切換弁２１の燃焼器１
６側の開度が小さくなるように、切換弁２１を制御し
て、通常運転制御を終了する。

【０１０５】尚、図２のフローチャートにおいては、シ
ステム停止要求直前の空気量ＱＡ１old 、ＱＡ２old に
基づいて、システム停止要求時に既に供給済みの原燃料
及び水が燃料電池に到達して発電されるまでの遅れ時間
を算出したが、既に供給済みの原燃料量ＱＭold 、また
は供給済みの水量ＱＷold に基づいて、上記遅れ時間を
算出することもできる（請求項３）。これらの場合、先
に示した化学式（２）、（３）、（４）により、原燃料
量ＱＭ、水量ＱＭ、空気量ＱＡ１、及び空気量ＱＡ２
は、相互に換算することができるからである。

【０１０６】同様に、図３のＳ４４からＳ５４までの過
程により、要求負荷の大きさは、原燃料量ＱＭ、水量Ｑ
Ｍ、空気量ＱＡ１、及び空気量ＱＡ２に換算することが
できるので、システム停止要求直前の要求負荷から上記
遅れ時間を算出することもできる（請求項２）。

【０１０７】ここで、遅れ時間について、さらに詳しく
説明する。システム停止時に改質器５（蒸発器５ａと改
質器５ｂとＣＯ選択反応器５ｃ）に存在している気体の
原燃料と気体の水および改質ガスが改質反応と選択酸化
反応を終了して改質器５から出て行くのに必要な時間が
改質器５での遅れ時間となる。この遅れ時間は、前述の
ようにシステム停止直前の負荷（空気流量、または原燃
料流量、または水流量）に応じて図１１から求めること
ができる。ここで現実的には遅れ時間は数秒以下であ
る。

【０１０８】図１１に示すように、システム停止時に流
速が大きい（負荷が大きい）ほど遅れ時間が短くなるの
は、以下の理由による。まず、改質器５の圧力が同じで
あれば、改質ガスの流量によらず改質器内（の各反応器
内）に存在できる改質ガス（および原燃料、水）の量は
一定である。ただし、改質器内の圧力損失のため圧力が
変わる場合には、流量により改質器内に存在できる改質
ガスの量も異なる。

【０１０９】一方で、燃料電池システムを停止する際に
改質器５から供給される改質ガス量は、システムの内圧
が低下するのに伴なって徐々に低下してくる。ここで前
述のように改質器内に存在する改質ガス量は一定なの
で、図１２において三角形の面積が同じになるように改
質ガス量が低下することになり、改質器内の改質ガスが
出るのに要する遅れ時間は図１２に示すようにシステム
停止直前の負荷が大きいほど短くなるのである。

【０１１０】なお、改質ガス量の低下具合（つまり、遅
れ時間）は圧力によって制御することができるので、例
えば改質反応を正常に行わせながら停止するための最適
な低下具合を実験的に求めておき、それに従って改質ガ
ス量を低下するように、図１２のように改質ガス量を直
線的に低下するパターンに限らず圧力制御することが望
ましい。これにより図１１の遅れ時間のマップも最適な
マップとして実験的に設定することができる。

【０１１１】次に、改質器内の各反応器毎に遅れ時間に
ついて詳しく説明する。蒸発器５ａにおいて、噴射ノズ
ルは水８及び原燃料９を微粒化して噴射するため、蒸発
器に供給された原燃料及び水は瞬時に気化される。従っ
て、噴射ノズルからの原燃料と水を停止した際、蒸発器
５ａから気体の原燃料と気体の水が出て行く時間は、蒸
発器内で気化されている原燃料と水のうち、システム停
止に伴ない内部圧力が大気圧にまで低下する分だけの量
の原燃料と水が蒸発器から出て行くのに要する時間とな
り、これが蒸発器５ａでの遅れ時間ということになる。

【０１１２】改質反応器５ｂから出ていく改質ガスは、
原燃料と水を停止した時点で改質器内にある改質ガス
と、改質器内に残っていて未だ改質されていない原燃
料と水、および原燃料と水の供給停止後に蒸発器から
供給される残りの原燃料と水のうち、双方を新たに
改質する分のうち、システム停止に伴ない内部圧力が大
気圧にまで低下する分だけの量の改質ガスが出ていくこ
とになる。この改質ガスが改質反応器５ｂから出ていく
時間が改質反応器５ｂでの遅れ時間ということになる。

【０１１３】改質反応器５ｂから出ていく改質ガスすな
わち、ＣＯ選択反応器５ｃに供給される改質ガスがシス
テム停止に伴ない内部圧力が大気圧にまで低下する分だ
けの量の改質ガスがＣＯ選択反応器５ｃから出て行く時
間がＣＯ選択反応器５ｃでの遅れ時間となる。

【０１１４】次に改質反応器５ｂでの遅れ時間における
空気の供給について説明する。改質反応器５ｂで未だ改
質されていない原燃料と水のうち、前述のの原燃料と
水を供給させるために必要な空気量はシステム停止時直
前にすでに供給されているので、システム停止直後から
改質器に新たに供給する空気量はの原燃料と水の供給
停止後に蒸発器から供給された原燃料と水を改質させる
ために必要な空気量になる。

【０１１５】の原燃料と水の量は前述のように改質器
内の圧力が一定であれば負荷によらず一定であるので、
システム停止時にの原燃料と水を改質させるために必
要な空気量は運転条件にかかわらず式（４）から一義的
に決めることができる。そして、この空気量は前記遅れ
時間中に供給され、停止直前の負荷（または空気流量、
または原燃料流量または水流量）に応じてあらかじめ例
えば実験的に調べられ設定された図１３のようなマップ
のように時間の関数として徐々に減少して供給され、遅
れ時間経過後に空気の供給は停止される。

【０１１６】また、前述のように改質反応器５ｂ内の圧
力が一定であれば改質反応器５ｂから供給される改質ガ
スの量は負荷によらず一定であるので、システム停止時
にＣＯを除去するために必要な空気量も運転条件にかか
わらず一義的に決まる。そして、この空気量も前記遅れ
時間中にＣＯ選択反応器に供給され、図１３と同様のあ
らかじめ設定されたマップで時間の関数として徐々に減
少して供給される。

【０１１７】同様にして、ＣＯ選択反応器から燃料電池
に供給される改質ガス量も一義的に決まり、これに基づ
いて燃料電池の発電に必要な空気が、図１３と同様のあ
らかじめ設定されたマップで時間の関数として徐々に減
少して供給される。

【０１１８】なお、各反応器における反応は上流側の改
質反応器５ｂ、ＣＯ選択反応器５ｃの順で進行してゆく
ため、遅れ時間はＣＯ改質反応器よりも改質反応器の方
が短い場合があり、この場合には上流側の遅れ時間が短
い反応器に供給する空気から順に空気の供給を止めるこ
とになり、空気供給量が必要最小限に抑えられる。

【０１１９】以上のように原燃料、水、改質ガスの減少
に合わせて空気の供給も徐々に減少させると、過温度に
なったり、過剰のＣＯが生成することを完全に防止でき
る。

【０１２０】なお、本発明における停止時の空気供給方
法は上記説明した内容に限定されるものではなく、蒸発
器の原燃料および水が瞬時に改質反応器やＣＯ選択反応
器に供給されるような場合には、上述のような制御は行
わず供給する空気も改質反応器やＣＯ選択反応器に瞬時
に供給するようにすれば簡易に停止を行うことができ
る。

【０１２１】なお、以下に停止時におけるその他の制御
について説明する。システム停止後に改質器から燃料電
池に供給される改質ガスの量は徐々に減少してくるの
で、改質ガスの量に合わせて例えばストイキ比が一定に
なるように燃料電池の出力も小さくなるように制御す
る。これに合わせて燃料電池での反応に必要な空気も減
少させる。これにより燃料電池の発電に必要な改質ガス
と空気を過不足なく供給することができる。

【０１２２】また、遅れ時間中空気を供給して発電させ
る際は、前述のように改質反応器５ｂ、ＣＯ選択反応器
５ｃ、燃料電池６に供給する空気の供給量を徐々に減少
し、これらの総量を制御する。改質反応器５ｂへの空気
量制御は制御弁１８，ＣＯ選択反応器５ｃへの空気量制
御は制御弁２０にて行い、空気総量の制御はブロア４の
回転数制御により行う。

【０１２３】また、システム停止後も燃料電池６で消費
しなかった改質ガスは、燃焼器１６で燃焼させる。これ
により改質器５内に残存した原燃料と水が改質反応する
ための熱を供給できる。

【０１２４】また、図１３に示すように改質器５から供
給される改質ガスを減少するために、燃料電池システム
内の圧力を、図示しない圧力調整バルブ等の圧力調整装
置を調整して徐々に減少させるとよい。

【０１２５】また、蒸発器５ａに残った大気圧力のわず
かの原燃料と水は、システムが冷えてから回収すればよ
い。また、改質反応器５ｂとＣＯ選択反応器５ｃに残っ
た改質ガスはシステムが冷えてから空気によりパージし
て燃焼器１６で燃焼した後排出させるとよい。あるい
は、蒸発器５ａ内に残った原燃料と水の蒸気および改質
ガスは不活性ガス供給装置を別に設けて、不活性ガスで
パージしても燃焼器１６で燃焼した後排出させるとよ
い。これにより原燃料、水、改質ガスが改質反応器に残
留することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る改質型燃料電池システムの制御装
置を適用した燃料電池車両の全体構成を示す構成図であ
る。

【図２】本発明の実施形態の動作を説明するフローチャ
ートである。

【図３】図２中の通常運転制御を説明するフローチャー
トである。

【図４】要求出力と燃料電池発電量との関係を説明する
図である。

【図５】発電量と水素消費量との関係を説明する図であ
る。

【図６】供給空気量とブロア回転数との関係を説明する
図である。

【図７】原燃料及び水の噴射方法を説明する図である。

【図８】改質器の構成と遅れ時間を説明する図である。

【図９】遅れ時間の説明図である。

【図１０】空気量と流速の関係の説明図である。

【図１１】流速と遅れ時間の関係の説明図である。

【図１２】システム停止時の改質ガス量の時間変化を説
明する図である。

【図１３】システム停止時の供給空気量の時間変化を説
明する図である。

【符号の説明】

１…システム作動ＳＷ ２…ＥＣＵ ３…トルク要求センサ ４…ブロア ５…改質器 ５ａ…蒸発器 ５ｂ…改質反応器 ５ｃ…ＣＯ選択反応器 ６…燃料電池 ７…流量計 ８…水 ９…原燃料（アルコール） １０…水タンク １１…原燃料タンク １２…水ポンプ １３…原燃料ポンプ １４…水噴射ノズル １５…原燃料噴射ノズル １６…燃焼器 １７，１９…流量計 １８，２０…制御弁 ２１…切換弁 ２２…２次電池 ２３…駆動モーター ２４…強電制御用ＥＣＵ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 改質ガス中の水素と空気中の酸素との電
   気化学反応によって発電する燃料電池と、 原燃料及び水から水素リッチな改質ガスを生成して前記
   燃料電池へ供給する改質器と、 前記燃料電池及び前記改質器に空気を供給する空気供給
   装置と、を備えた改質型燃料電池システムにおいて、 システム停止要求の有無を判定する停止要求判定手段
   と、 システムに対する要求負荷を検知する要求負荷検知手段
   と、 前記停止要求判定手段のシステム停止判定を受けて、前
   記改質器への原燃料及び水の供給を停止する原料供給停
   止手段と、 該原料供給停止手段が原燃料及び水の供給を停止するま
   でに供給された原燃料及び水から改質された改質ガスが
   燃料電池に到達するまでの遅れ時間を推定する遅れ時間
   推定手段と、 システム停止要求時から前記遅れ時間推定手段が推定し
   た遅れ時間が経過するまで、改質器と燃料電池のカソー
   ド極に空気供給を継続し、燃料電池に発電を継続させる
   発電継続手段と、 を備えたことを特徴とする改質型燃料電池システムの制
   御装置。
2. 【請求項２】 前記遅れ時間推定手段は、 前記停止要求判定手段がシステム停止要求が有ると判定
   した際に前記要求負荷検出手段が検出した要求負荷に基
   づいて、前記遅れ時間を推定することを特徴とする請求
   項１記載の改質型燃料電池システムの制御装置。
3. 【請求項３】 前記遅れ時間推定手段は、 前記停止要求判定手段がシステム停止要求が有ると判定
   するまでに、前記改質器へ供給した空気又は原燃料又は
   水の量に基づいて、前記遅れ時間を推定することを特徴
   とする請求項１記載の改質型燃料電池システムの制御装
   置。
4. 【請求項４】 前記遅れ時間経過後に、前記空気供給装
   置を停止させることを特徴とする請求項１乃至請求項３
   の何れか１項記載の改質型燃料電池システムの制御装
   置。
5. 【請求項５】 前記改質器にはそれぞれ空気導入部を持
   つ複数の反応器が直列に配置され、システム停止要求前
   に供給した原燃料及び水の改質手順において反応が終了
   した反応器から順次空気の供給を停止することを特徴と
   する請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の改質型燃
   料電池システムの制御装置。
6. 【請求項６】 前記燃料電池システムは、燃料電池から
   充電可能な２次電池を備え、 前記遅れ時間中に燃料電池が発電した電力を前記２次電
   池に充電するように制御することを特徴とする請求項１
   乃至請求項５の何れか１項記載の改質型燃料電池システ
   ムの制御装置。