(57)【要約】【課題】暖房利用時の燃料ガスの消費を抑制して、コストを抑制することができる燃料電池システムを提供する。【解決手段】車両に搭載される燃料電池１１と、燃料電池１１から供給された電力により充電される二次電池２２と、燃料電池１１及び二次電池２２のうち少なくとも一方から供給される電力を用いて車両を駆動する駆動モータ２４と、二次電池２２の充電率が所定充電率以下になったとき、又は、車両に要求される要求出力が所定出力以上になったときに、燃料電池１１を起動する制御装置５０とを有し、燃料電池１１の熱を利用して車両の車室内の暖房を行う暖房装置３０を備え、制御装置５０は、暖房装置３０のヒータロータリスイッチ５２がオンになったとき、車両の要求出力にかかわらず、燃料電池１１を強制的に起動する燃料電池システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される燃料電池と、
前記燃料電池から供給された電力により充電される二次電池と、
前記燃料電池及び前記二次電池のうち少なくとも一方から供給される電力を用いて前記車両を駆動する駆動手段と、
前記二次電池の充電率が所定充電率以下になったとき、又は、前記車両に要求される要求出力が所定出力以上になったときに、前記燃料電池を起動する制御手段と、を有し、
前記燃料電池の熱を利用して前記車両の車室内の暖房を行う暖房手段を備え、
前記制御手段は、前記暖房手段のスイッチがオンになったとき、前記車両の前記要求出力にかかわらず、前記燃料電池を強制的に起動する
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記二次電池は、前記車両の外部から供給される電力で充電可能である
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御手段は、前記暖房手段の設定温度が現在の暖房温度より所定温度以上高い場合、前記燃料電池の内部抵抗を現在の内部抵抗より高くする
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御手段は、前記暖房手段の設定温度が高くなるに従って、前記燃料電池の内部抵抗を高くする
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池に供給する燃料ガス及び酸化ガスの供給量を調整する供給量調整手段、前記燃料電池の温度を調整する温度調整手段、及び、前記燃料ガス及び前記酸化ガスの湿度を調整する湿度調整手段のうちの少なくとも１つを有し、
前記制御手段は、前記供給量調整手段により前記燃料ガス及び前記酸化ガスの供給量を下げること、前記温度調整手段により前記燃料電池の温度を上げること、及び、前記湿度調整手段により前記燃料ガス及び前記酸化ガスの湿度を下げることのうちの少なくとも１つを実施して、前記燃料電池の内部抵抗を高くする
ことを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の運転を制御する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、例えば、水素と酸素の電気化学反応によって、発電を行う電池である。近年、このような燃料電池を搭載し、燃料電池で発電した電力を用いて走行する車両（以降、燃料電池車両）が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−６４９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池車両においては、燃料電池を冷却する冷却水の水路が設けられており、この冷却水を用いて、燃料電池の廃熱を暖房の熱源として利用することが知られている（特許文献１）。
【０００５】
このような燃料電池車両では、燃料電池の廃熱を暖房に利用すれば、実質的に無料で暖房できることになる。また、航続距離を最大化するためにも、燃料電池の廃熱を利用した暖房を用いた方が良い。しかしながら、暖房時のコストを単純に比較すると、電気代は水素代より安く、単に、暖房のために燃料電池を運転する場合には、高コストになるという課題がある。また、燃料電池は、本来、発電のために運転するものであり、暖房のために運転する場合、暖房の熱需要に対し、必要以上に水素を消費するという課題もある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、暖房利用時の燃料ガスの消費を抑制して、コストを抑制することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する第１の発明に係る燃料電池システムは、
車両に搭載される燃料電池と、
前記燃料電池から供給された電力により充電される二次電池と、
前記燃料電池及び前記二次電池のうち少なくとも一方から供給される電力を用いて前記車両を駆動する駆動手段と、
前記二次電池の充電率が所定充電率以下になったとき、又は、前記車両に要求される要求出力が所定出力以上になったときに、前記燃料電池を起動する制御手段と、を有し、
前記燃料電池の熱を利用して前記車両の車室内の暖房を行う暖房手段を備え、
前記制御手段は、前記暖房手段のスイッチがオンになったとき、前記車両の前記要求出力にかかわらず、前記燃料電池を強制的に起動する
ことを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する第２の発明に係る燃料電池システムは、
上記第１の発明に記載の燃料電池システムにおいて、
前記二次電池は、前記車両の外部から供給される電力で充電可能である
ことを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第３の発明に係る燃料電池システムは、
上記第１又は第２の発明に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御手段は、前記暖房手段の設定温度が現在の暖房温度より所定温度以上高い場合、前記燃料電池の内部抵抗を現在の内部抵抗より高くする
ことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第４の発明に係る燃料電池システムは、
上記第３の発明に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御手段は、前記暖房手段の設定温度が高くなるに従って、前記燃料電池の内部抵抗を高くする
ことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第５の発明に係る燃料電池システムは、
上記第３又は第４の発明に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池に供給する燃料ガス及び酸化ガスの供給量を調整する供給量調整手段、前記燃料電池の温度を調整する温度調整手段、及び、前記燃料ガス及び前記酸化ガスの湿度を調整する湿度調整手段のうちの少なくとも１つを有し、
前記制御手段は、前記供給量調整手段により前記燃料ガス及び前記酸化ガスの供給量を下げること、前記温度調整手段により前記燃料電池の温度を上げること、及び、前記湿度調整手段により前記燃料ガス及び前記酸化ガスの湿度を下げることのうちの少なくとも１つを実施して、前記燃料電池の内部抵抗を高くする
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、燃料電池において、暖房利用時の燃料ガスの消費を抑制して、コストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る燃料電池システムの実施形態の一例（実施例１）を示す構成図である。
【図２】図１に示した燃料電池システムで実施する制御方法を説明するフローチャートである。
【図３】図２に示した制御方法を説明するグラフである。
【図４】本発明に係る燃料電池システムの実施形態の他の一例（実施例２）を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１〜図４を参照して、本発明に係る燃料電池システムの実施形態を説明する。なお、ここでは、本発明に係る燃料電池システムを有するものとして、燃料電池車両を例示するが、車両以外のものに適用しても良い。また、ここでは、燃料電池に供給する燃料ガスを水素とし、酸化ガスを酸素として説明するが、同等のものであれば、他のものでも良い。
【００１５】
［実施例１］
図１は、本実施例の燃料電池システムを示す構成図である。また、図２は、図１に示した燃料電池システムで実施する制御方法を説明するフローチャートである。また、図３は、図２に示した制御方法を説明するグラフである。
【００１６】
燃料電池１１は、積層された複数のセルを有し、水素と酸素の電気化学反応により発電を行うものである。この燃料電池１１には、セルの温度を測定する温度センサ１１ａやセルの内部抵抗を測定する抵抗センサ１１ｂなどが設けられている。なお、燃料電池１１は既知のもので良く、ここでは、その構成の説明は省略するが、例えば、固体高分子形燃料電池などが使用可能である。
【００１７】
燃料電池１１には、供給ラインＧ１、無加湿ラインＧ２、加湿ラインＧ３を介して、水素タンク１２から水素が供給される。供給ラインＧ１には、水素の供給量を調整する調整弁１３（供給量調整手段）、三方弁１４が設けられ、加湿ラインＧ３には、水素を加湿する加湿器１５が設けられている。
【００１８】
そして、水素を無加湿で供給する場合には、三方弁１４を用いて、無加湿ラインＧ２へ切り換えて、無加湿の水素を燃料電池１１へ供給する。一方、水素を加湿して供給する場合には、三方弁１４を用いて、加湿ラインＧ３へ切り換え、加湿器１５で水素の加湿を行い、加湿された水素を燃料電池１１へ供給する。また、三方弁１４を用いて、無加湿ラインＧ２へ供給する水素の量と加湿ラインＧ３へ供給する水素の量とを調整しても良い。
【００１９】
また、燃料電池１１には、供給ラインＧ４、無加湿ラインＧ５、加湿ラインＧ６を介して、フィルタ（図示省略）を経由してコンプレッサ１６（供給量調整手段）が吸入した空気（酸素）が供給される。このコンプレッサ１６により、酸素の供給量が調整可能である。供給ラインＧ４には、三方弁１７が設けられ、加湿ラインＧ６には、空気を加湿する加湿器１８が設けられている。
【００２０】
そして、空気を無加湿で供給する場合には、三方弁１７を用いて、無加湿ラインＧ５へ切り換えて、無加湿の空気を燃料電池１１へ供給する。一方、空気を加湿して供給する場合には、三方弁１７を用いて、加湿ラインＧ６へ切り換え、加湿器１８で空気の加湿を行い、加湿された空気を燃料電池１１へ供給する。また、三方弁１７を用いて、無加湿ラインＧ５へ供給する空気の量と加湿ラインＧ６へ供給する空気の量とを調整しても良い。
【００２１】
上述した加湿器１５、１８には、図示は省略しているが、燃料電池１１に供給した未反応の水素、酸素を各々環流している。環流された未反応の水素、酸素は、燃料電池１１で生成された水で加湿されているので、加湿された水素、酸素と新たに供給した水素、酸素との間で水分交換を行うことにより、新たに供給した水素、酸素を加湿して供給することができる。この際、還流した未反応の水素を再利用して、燃料電池１１に供給できるようにすれば、水素の消費量を抑制可能である。なお、加湿器１５、１８に、加湿用の水を別途供給し、別途供給した水を用いて、水素、空気の加湿を行っても良い。
【００２２】
また、燃料電池１１は、電力ラインＰ１を介して、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１、二次電池２２、インバータ２３、駆動モータ２４（駆動手段）と接続されている。
【００２３】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２１は、燃料電池１１で発電された直流電力の出力電圧を昇圧又は降圧している。また、二次電池２２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１から供給された直流電力を充電すると共に、インバータ２３へ直流電力を供給している。二次電池２２としては、既知のものを使用可能であり、例えば、リチウムイオンバッテリなどが使用可能である。二次電池２２には、二次電池２２の制御を行う制御ユニット２５が設けられており、この制御ユニット２５は、後述するＳＯＣ（State of Charge；充電率）やＳＯＣの時間変化などを検出している。
【００２４】
また、インバータ２３は、二次電池２２から供給された直流電力、又は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１及び二次電池２２から供給された直流電力を交流電力に変換している。そして、駆動モータ２４は、インバータ２３で変換された交流電力を用いて駆動されており、これにより、燃料電池車両を走行させることになる。
【００２５】
また、二次電池２２には、ＡＣ−ＤＣコンバータ２６及び電源プラグ２７が接続されている。つまり、プラグインタイプの燃料電池車両の構成となっている。従って、燃料電池１１からだけではなく、外部から供給される電力でも充電可能であり、例えば、家庭用電源に電源プラグ２７を接続すれば、ＡＣ−ＤＣコンバータ２６は、家庭用電源から供給された交流電力を直流電力へ変換して、二次電池２２へ供給することになり、二次電池２２へ安価に充電することができる。
【００２６】
また、燃料電池１１には、当該燃料電池１１を冷却する冷却水が流れる主水路Ｗ１、バイパス水路Ｗ２が設けられている。主水路Ｗ１には、ポンプ３１、三方弁３２、ラジエータ３３が設けられており（温度調整手段）、このラジエータ３３は、燃料電池車両の暖房装置３０（暖房手段）の空調ダクトに配置されている。
【００２７】
ポンプ３１は、冷却水を燃料電池１１に供給しており、燃料電池１１に供給された冷却水は、燃料電池１１の廃熱を吸収して、ラジエータ３３へ供給されている。ラジエータ３３は、廃熱を吸収した冷却水を冷却しており、当該冷却の際の熱交換による熱が空調ダクトを流れる空気を暖めて、車室内の暖房を行っている。つまり、暖房装置３０は、車室内の暖房に、燃料電池１１の廃熱を利用している。
【００２８】
なお、燃料電池１１に対する冷却状態及び車室内への暖房状態に応じ、三方弁３２を用いて、冷却水をラジエータ３３又はバイパス水路Ｗ２のいずれかに切り換えても良いし、ラジエータ３３へ供給する冷却水の量とバイパス水路Ｗ２へ供給する冷却水の量とを調整しても良い。
【００２９】
そして、上述した機器は、制御装置５０（制御手段）により制御される。制御装置５０には、アクセルペダルのアクセル開度を検出するアクセル開度センサ５１や暖房装置３０のオン又はオフと共に設定温度を選択するヒータロータリスイッチ５２などが接続されている。また、制御ユニット２５から二次電池２２のＳＯＣやＳＯＣの時間変化などが入力されると共に、温度センサ１１ａで測定されたセル温度や抵抗センサ１１ｂで測定されたセルの内部抵抗などが入力される。これらの入力に基づいて、制御装置５０は、上述した機器を制御して、後述する制御を実施している。
【００３０】
なお、制御装置５０としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、入出力インターフェースなどを有するＥＣＵ（Electronics Control Unit）などが使用可能である。
【００３１】
本実施例において、上述した燃料電池システムを有する燃料電池車両は、基本的には、二次電池２２からの電力のみで走行し（ＥＶ走行）、燃料電池１１は起動していない。しかしながら、燃料電池１１は、二次電池２２のＳＯＣが所定充電率（例えば、４０％）以下となった場合には起動して、二次電池２２への充電を行うようにしており、また、車両に要求される要求出力が所定出力以上となった場合や駆動モータ２４の要求出力が所定出力以上となった場合（例えば、アクセル開度センサ５１で検出したアクセル開度が所定開度以上となった場合）にも、燃料電池１１が起動しており、この場合には、例えば、二次電池２２からの電力に加えて、燃料電池１１で発電した電力を駆動モータ２４側に供給するようにしている。このようにして、燃料電池１１及び二次電池２２のうち少なくとも一方から供給される電力を用いて、駆動モータ２４を駆動可能である。
【００３２】
更に、本実施例では、ヒータロータリスイッチ５２がオンになったときに、要求出力にかかわらず、燃料電池１１を強制的に起動して、燃料電池１１の廃熱を暖房に利用するようにしている。特に、プラグインタイプの燃料電池車両では、二次電池２２の容量が比較的大きいので、燃料電池１１が停止している場合が多くなり、そのため、ヒータロータリスイッチ５２のオンと同時に、燃料電池１１を起動して暖房することが望ましい。但し、単に、燃料電池１１を運転するだけでは、燃料電池１１が必要以上に水素を消費してしまい、高コストになってしまう。
【００３３】
そこで、本実施例では、図２に示すフローチャートに従って、制御装置５０が燃料電池１１を運転することにより、水素の消費を抑制して、コストを抑制している。
【００３４】
以下、図１と共に、図２及び図３も参照して、燃料電池の制御方法を説明する。なお、図３は、燃料電池１１の電流−電圧出力特性を示すグラフであり、Ｃ１は、通常発電時の特性曲線の一例であり、Ｃ２は、低効率発電時の特性曲線の一例である。この低効率発電は、燃料電池１１の内部抵抗を上げて、発電効率を下げた発電であり、通常発電とは、この低効率発電以外の発電となる。
【００３５】
（ステップＳ１）
制御装置５０は、燃料電池車両のヒータロータリスイッチ５２がオンかどうかを確認し、オンである場合、ステップＳ２へ進み、オンでない場合（オフである場合）、リターンへ進む。
【００３６】
（ステップＳ２〜Ｓ３）
ヒータロータリスイッチ５２がオンであれば、制御装置５０は、制御ユニット２５を用いて、二次電池２２のＳＯＣを参照し、そして、ＳＯＣの時間変化を参照する。このとき、制御装置５０は、ヒータロータリスイッチ５２がオンになったとき、その直前のＳＯＣの時間変化を参照している。なお、制御ユニット２５からＳＯＣのみを制御装置５０に入力し、制御装置５０側でＳＯＣの時間変化を演算しても良い。
【００３７】
（ステップＳ４）
制御装置５０は、ＳＯＣ＞４０％、かつ、ＳＯＣの時間変化が大きいかどうかを確認し、ＳＯＣ＞４０％、かつ、ＳＯＣの時間変化が大きい場合、ステップＳ５へ進み、これ以外の場合、つまり、４０％≧ＳＯＣ、又は、ＳＯＣの時間変化が小さい場合、ステップＳ６へ進む。なお、上述した数値４０％は例示であり、適宜変更可能である。
【００３８】
なお、ＳＯＣの時間変化が大きい場合とは、時間当たりのＳＯＣの減少量が大きい場合であり、燃料電池車両での消費する電力が大きい場合である。更に具体的には、駆動モータ２４の要求出力が所定出力以上である場合であり、アクセル開度センサ５１で検出したアクセル開度が大きい場合となる。ＳＯＣの時間変化については、時間当たりの変化量の閾値を設定しており、設定した閾値を用いて、その大小を判断している。
【００３９】
（ステップＳ５）
ＳＯＣ＞４０％、かつ、ＳＯＣの時間変化が大きい場合、制御装置５０は、燃料電池１１を起動し、通常発電において、所定出力以下の第１の出力で発電を行う。この第１の出力について、図３を参照して説明すると、通常発電時の特性曲線Ｃ１上において、運転点Ｄ０における出力を所定出力とすると、運転点Ｄ１おける出力が第１の出力となる。この運転点Ｄ１おける第１の出力は、後述する最低出力（運転点Ｄ４での出力）よりは大きい出力である。
【００４０】
（ステップＳ６）
制御装置５０は、更に、４０％≧ＳＯＣ＞３０％かどうかを確認し、４０％≧ＳＯＣ＞３０％である場合、ステップＳ７へ進み、これ以外の場合、つまり、３０％≧ＳＯＣの場合、ステップＳ８へ進む。なお、上述した数値３０％も例示であり、適宜変更可能である。
【００４１】
（ステップＳ７）
４０％≧ＳＯＣ＞３０％である場合、制御装置５０は、燃料電池１１を起動し、通常発電において、前述した所定出力より出力を増大した第２の出力で発電を行う。この第２の出力についても、図３を参照して説明すると、通常発電時の特性曲線Ｃ１上において、運転点Ｄ０における出力を所定出力とすると、運転点Ｄ２おける出力が第２の出力となる。
【００４２】
（ステップＳ８）
制御装置５０は、更に、３０％≧ＳＯＣかどうかを確認し、３０％≧ＳＯＣである場合、ステップＳ９へ進み、これ以外の場合、つまり、ＳＯＣ＞４０％、かつ、ＳＯＣの時間変化が小さい場合、ステップＳ１０へ進む。
【００４３】
（ステップＳ９）
３０％≧ＳＯＣである場合、制御装置５０は、燃料電池１１を起動し、通常発電において、出力が最高効率となる第３の出力で発電を行う。この第３の出力についても、図３を参照して説明すると、通常発電時の特性曲線Ｃ１上において、運転点Ｄ３おける出力が第３の出力となり、燃料電池１１の出力が最大となっている。
【００４４】
（ステップＳ１０）
制御装置５０は、更に、ヒータロータリスイッチ５２で設定された設定温度が高いかどうかを確認し、高くない場合、ステップＳ１１へ進み、高い場合、ステップＳ１２へ進む。具体的には、ヒータロータリスイッチ５２で設定された設定温度が、暖房装置３０での現在の暖房温度（送風温度）より所定温度以上高いかどうかを確認する。
【００４５】
（ステップＳ１１）
ＳＯＣ＞４０％、かつ、ＳＯＣの時間変化が小さく、かつ、ヒータロータリスイッチ５２で設定された設定温度が高くない場合、制御装置５０は、燃料電池１１を起動し、通常発電において、出力が最低出力となる第４の出力で発電を行う。この第４の出力についても、図３を参照して説明すると、通常発電時の特性曲線Ｃ１上において、運転点Ｄ４おける出力が第４の出力となり、燃料電池１１の出力が最低となっている。
【００４６】
ＳＯＣ＞４０％とは、ＳＯＣが比較的高い場合であり、また、ＳＯＣの時間変化が小さいとは、燃料電池車両の要求出力が比較的低い場合である。このような場合において、設定温度が高くない場合には、通常発電の最低出力で燃料電池１１を運転している。この最低出力とは、燃料電池１１を運転可能な最低限の出力であり、その電流量も最低限となる。燃料電池１１で消費する水素の量は電流量と比例するので、燃料電池１１を最低限の出力とすることにより、水素の消費量も抑制することができる。
【００４７】
（ステップＳ１２）
一方、ＳＯＣ＞４０％、かつ、ＳＯＣの時間変化が小さく、かつ、ヒータロータリスイッチ５２で設定された設定温度が高い場合、制御装置５０は、燃料電池１１を起動し、低効率発電において、出力が最低出力となる第５の出力で発電を行う。この第５の出力についても、図３を参照して説明すると、低効率発電時の特性曲線Ｃ２上において、運転点Ｄ５おける出力が第５の出力となる。
【００４８】
この低効率発電時の運転点Ｄ５は、通常発電時の運転点Ｄ４と同じ電流量、つまり、同じ水素消費量である。このような低効率発電を行うことにより、同じ水素消費量であっても、発電より発熱を促進することになり、発電量が減る一方、廃熱量が多くなる。この場合、６０〜７０％程度が熱に変わることになる。このような低効率発電は、二次電池２２のＳＯＣが高く、二次電池２２への充電ができない場合にも有効な運転である。
【００４９】
ここで、燃料電池１１の低効率発電について、図１を参照して説明を行う。燃料電池１１を低効率で発電させるためには、燃料電池１１のセルの内部抵抗を上げる必要があり、制御装置５０は、例えば、抵抗センサ１１ｂで測定したセルの内部抵抗を参照し、以下の条件１〜３の少なくとも１つを実施して、燃料電池１１の内部抵抗を現在の内部抵抗より高くすれば良い。当然、条件１〜３の中から複数の条件を組み合わせて実施しても良い。
【００５０】
条件１：水素及び酸素の供給量を下げる。
条件２：セル温度を上げる。
条件３：加湿度を下げる。
【００５１】
例えば、条件１を実施する場合、即ち、水素及び酸素の供給量を下げる場合には、制御装置５０は、調整弁１３及びコンプレッサ１６を制御して、燃料電池１１への水素及び酸素の供給量を下げている。
【００５２】
また、条件２を実施する場合、即ち、燃料電池１１のセル温度を上げる場合には、制御装置５０は、ポンプ３１を制御して、燃料電池１１への冷却水の流量を下げて、セル温度を上げている。
【００５３】
また、条件３を実施する場合、即ち、加湿度を下げる場合には、制御装置５０は、加湿器１５、１８（湿度調整手段）や三方弁１４、１７を制御して、燃料電池１１へ供給する水素及び酸素の加湿度を下げている。
【００５４】
上記条件１〜３の少なくとも１つを実施すれば、燃料電池１１のセルの内部抵抗が上がり、発熱が促進されるので、少ない水素消費量で、高い熱量を得ることができ、この高い熱量の廃熱を暖房に利用できることになる。
【００５５】
また、ヒータロータリスイッチ５２で設定された設定温度が高くなるに従って、つまり、設定温度と現在の室温との温度差が大きくなるに従って、条件１〜３の中から複数の条件を組み合わせたり、各条件の変化量を大きくしたりして、燃料電池１１のセルの内部抵抗が高くなるようにしても良い。
【００５６】
また、本実施例では、燃料電池車両が停車した状態であって、当該車両の始動ボタンが押されていない状態であっても、ヒータロータリスイッチ５２がオンになると、燃料電池１１を起動して、暖房を開始するようにしても良い。
【００５７】
以上説明したように、本実施例では、二次電池２２のＳＯＣが所定充電率以下になったとき、又は、駆動モータ２４の要求出力が所定出力以上になったとき、燃料電池１１を起動しているが、更に、ヒータロータリスイッチ５２がオンになったとき、燃料電池１１を起動している。そして、ヒータロータリスイッチ５２がオンになって、燃料電池１１を起動する場合でも、ＳＯＣが比較的高く、燃料電池車両の要求出力が比較的低い場合には、通常発電の最低出力で燃料電池１１を運転している。更に、暖房装置３０の設定温度との温度差が大きい場合には、低効率発電の最低出力で燃料電池１１を運転している。このような運転を燃料電池１１で行うことにより、暖房利用時の水素の消費量を抑制して、コストを抑制することができる。
【００５８】
［実施例２］
図４は、本実施例の燃料電池システムを示す構成図である。本実施例は、実施例１（図１参照）に示した燃料電池システムをベースとして、更に、暖房用水回路を追加した構成である。従って、本実施例では、実施例１で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５９】
本実施例では、図１に示した燃料電池システムにおける主水路Ｗ１に、更に、三方弁３４、３５を設けている。また、三方弁３４には、主水路Ｗ１から主水路Ｗ３へ分岐する水路Ｗ５が接続され、また、三方弁３５には、主水路Ｗ３から主水路Ｗ１へ分岐する水路Ｗ６が接続されている。そして、三方弁３４は、主水路Ｗ１又は水路Ｗ５への切り換え、主水路Ｗ１及び水路Ｗ５に分岐する水量の調整を行っている。また、三方弁３５は、主水路Ｗ１又は水路Ｗ６への切り換え、主水路Ｗ１及び水路Ｗ６から流入する水量の調整を行っている。
【００６０】
暖房用水回路は、主水路Ｗ３とバイパス水路Ｗ４を有しており、主水路Ｗ３には、三方弁４１、４２、熱交換器４３、ポンプ４４、電気温水ヒータ４５、三方弁４６が設けられている。
【００６１】
三方弁４１は、主水路Ｗ３又は水路Ｗ５への切り換え、主水路Ｗ３及び水路Ｗ５から流入する水量の調整を行っている。三方弁４１を通過した冷却水は、三方弁４２を介して、熱交換器４３へ供給される。熱交換器４３は、上述した暖房装置３０の空調ダクトに配置されており、車室内の暖房に利用されている。つまり、熱交換器４３は、上述したラジエータ３３と共に空調ダクトに配置されている。なお、熱交換器４３のみを空調ダクトに配置するように変更しても良い。
【００６２】
熱交換器４３を通過した冷却水は、ポンプ４４で吸入、吐出されて、電気温水ヒータ４５へ供給される。そして、三方弁４６は、必要に応じ、主水路Ｗ３又は水路Ｗ６への切り換え、主水路Ｗ３及び水路Ｗ６へ分岐する水量の調整を行っている。
【００６３】
上述した電気温水ヒータ４５は、二次電池２２から電力が供給されており、必要に応じて、冷却水の加熱を行っている。本実施例の場合、燃料電池１１を冷却した冷却水が主水路Ｗ３に供給されており、供給された冷却水は燃料電池１１の廃熱により加熱されている。そのため、電気温水ヒータ４５は、少ない加熱量で、つまり、二次電池２２から使用する電力量を少なくして、所望の温度に加熱可能である。
【００６４】
また、車室内への暖房状態に応じ、三方弁４２を用いて、冷却水を熱交換器４３又はバイパス水路Ｗ４のいずれかに切り換えても良いし、熱交換器４３へ供給する冷却水の量とバイパス水路Ｗ４へ供給する冷却水の量とを調整しても良い。
【００６５】
このように、本実施例は、燃料電池１１を冷却した冷却水を加熱する暖房用水回路を有しており、このような暖房用水回路も用いることにより、暖房のために燃料電池１１で使用する水素の消費量を更に抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、燃料電池車両の燃料電池システムとして好適なものである。
【符号の説明】
【００６７】
１１  燃料電池
１２  水素タンク
１５、１８  加湿器
１６  コンプレッサ
２２  二次電池
２４  駆動モータ
２５  制御ユニット
３１  ポンプ
３３  ラジエータ
５０  制御装置
５２  ヒータロータリスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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