(57)【要約】【課題】燃料電池を備える空調システムにおけるエネルギーの利用効率を向上させるとともに、その温度制御の安定性の低下を抑制する技術を提供する。【解決手段】燃料電池発電システム１００は、低負荷の場合に、燃料電池１１０の発電電力をシステム外部へと出力しつつ、二次電池１６０の充電を行う第１の運転状態と、燃料電池１１０の運転を停止させて、二次電池１６０からの電力をシステム外部へと出力する第２の運転状態とを交互に繰り返す間欠運転を実行する。車内空調システム２００は、暖房の際に、燃料電池発電システム１００からの出力電力を利用するとともに、燃料電池用の冷媒を介して、燃料電池１１０の排熱を利用する。また、燃料電池発電システム１００が、第１の運転状態のときには電熱ヒーター２６２，２６３の駆動を停止させ、第２の運転状態のときには電熱ヒーター２６２，２６３で燃料電池用の冷媒を加熱する。【選択図】図５
2011131858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調システムであって、
電源装置と、
前記電源装置から供給される電力によって動作し、温度制御された送風を出力する暖房運転を実行する暖房装置と、
前記電源装置と前記暖房装置とを制御する制御部と、
を備え、
前記電源装置は、
燃料電池と、
前記燃料電池の出力を補償するための二次電池と、
前記燃料電池を冷却するための燃料電池用冷媒を供給する冷媒供給部と、
を備え、
前記暖房装置は、
前記電源装置の前記冷媒供給部から、前記燃料電池の排熱を帯びた前記燃料電池用冷媒の供給を受けて循環させる第１の冷媒循環部と、
前記電源装置からの電力を用いて、前記第１の冷媒循環部を流れる前記燃料電池用冷媒を加熱する加熱部と、
前記第１の冷媒循環部において流れる前記燃料電池用冷媒と熱交換させることによって、送風の昇温を実行する熱交換部と、
を備え、
前記制御部は、前記電源装置に対する出力要求が所定の閾値よりも低い場合には、前記電源装置に、前記燃料電池からの電力を前記電源装置の外部へと出力しつつ、前記二次電池の充電を行う第１の運転状態と、前記燃料電池の運転を停止させて、前記二次電池からの電力を前記電源装置の外部へと出力する第２の運転状態とを交互に繰り返す燃料電池間欠運転を実行させるとともに、
前記制御部は、前記第１の冷媒循環部を循環する前記燃料電池用冷媒の温度変化が抑制されるように、前記電源装置が前記第１の運転状態にあるときには前記暖房装置に前記加熱部による加熱を停止させ、前記電源装置が前記第２の運転状態にあるときには前記暖房装置に前記加熱部による加熱を実行させる、空調システム。
【請求項２】
請求項１記載の空調システムであって、
前記制御部は、前記電源装置の前記燃料電池間欠運転の制御において、前記二次電池の充電量が所定の上限値以上となったときに前記第１の運転状態から前記第２の運転状態へと切り替え、前記二次電池の充電量が所定の下限値以下となったときに前記第２の運転状態から前記第１の運転状態へと切り替え、
前記制御部は、前記暖房装置が前記暖房運転を実行していないときより、前記暖房装置が前記暖房運転を実行しているときの方が、前記燃料電池間欠運転における前記所定の上限値と前記所定の下限値との差の絶対値が大きくなるように、前記所定の上限値または前記所定の下限値を設定する、空調システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の空調システムであって、さらに、
前記第１の冷媒循環部は、前記電源装置が前記第２の運転状態にあるときに、前記燃料電池用冷媒が、運転停止後の前記燃料電池から前記第１の冷媒循環部に新たに流入することを抑制するためのバルブを備える、空調システム。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の空調システムであって、
前記暖房装置は、空調用冷媒を循環させつつ、前記空調用冷媒の圧縮による昇温および膨張による冷却を繰り返す第２の冷媒循環部を備え、
前記温度調整部は、第２の冷媒循環部を流れる前記空調用冷媒との間の熱交換とともに、前記第１の冷媒循環部を流れる前記燃料電池用冷媒との間の熱交換によって、送風の昇温を実行する、空調システム。
【請求項５】
燃料電池車両であって、
車両室内を空調するための請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の空調システムと、
前記電源装置が出力する電力を用いて前記燃料電池車両を推進させるための駆動力を発生させる駆動部と、
を備える、燃料電池車両。
【請求項６】
燃料電池と、前記燃料電池が出力する電力を補償するための二次電池と、前記燃料電池を冷却するための燃料電池用冷媒を供給する冷媒供給部とを備える電源装置が出力する電力を用いて空調する方法であって、
（ａ）前記電源装置に対する出力要求が所定の閾値よりも低い場合には、前記燃料電池からの電力を前記電源装置の外部へと出力しつつ、前記二次電池の充電を行う第１の運転状態と、前記燃料電池の運転を停止させて、前記二次電池の電力を前記電源装置の外部へと出力する第２の運転状態とを交互に繰り返す燃料電池間欠運転を前記電源装置に実行させる工程と、
（ｂ）前記電源装置が前記燃料電池間欠運転を実行しているときに、前記燃料電池の排熱を帯びた燃料電池用冷媒と熱交換させることによって昇温された送風を出力する工程を備え、
前記工程（ｂ）は、前記燃料電池用冷媒の温度変化が抑制されるように、前記電源装置が前記第２の運転状態にあるときには前記二次電池の電力によって前記燃料電池用冷媒を加熱し、前記電源装置が前記第１の運転状態にあるときには前記燃料電池用冷媒の加熱を停止する工程を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池を利用した空調技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車両は、燃料電池の出力する電力を利用して推進力を発生させるとともに、車両室内の空調を実行することが好ましい。燃料電池車両におけるエネルギーの利用効率を向上させるために、燃料電池の排熱を車両室内の空調に利用する技術が提案されている（下記特許文献１等）。しかし、燃料電池の運転温度は、燃料電池の出力電力に応じて変動するため、その排熱を空調に利用した場合には、燃料電池の運転温度の変動に伴って、空調の温度制御が不安定となる可能性がある。こうした問題は、燃料電池車両の空調に限らず、燃料電池の出力電力を利用する空調装置や空調システムにおいて共通する問題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３１５５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、燃料電池を備える空調システムにおけるエネルギーの利用効率を向上させるとともに、その温度制御の安定性の低下を抑制する技術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】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
空調システムであって、電源装置と、前記電源装置から供給される電力によって動作し、温度制御された送風を出力する暖房運転を実行する暖房装置と、前記電源装置と前記暖房装置とを制御する制御部とを備え、前記電源装置は、燃料電池と、前記燃料電池の出力を補償するための二次電池と、前記燃料電池を冷却するための燃料電池用冷媒を供給する冷媒供給部とを備え、前記暖房装置は、前記電源装置の前記冷媒供給部から、前記燃料電池の排熱を帯びた前記燃料電池用冷媒の供給を受けて循環させる第１の冷媒循環部と、前記電源装置からの電力を用いて、前記第１の冷媒循環部を流れる前記燃料電池用冷媒を加熱する加熱部と、前記第１の冷媒循環部において流れる前記燃料電池用冷媒と熱交換させることによって、送風の昇温を実行する熱交換部とを備え、前記制御部は、前記電源装置に対する出力要求が所定の閾値よりも低い場合には、前記電源装置に、前記燃料電池からの電力を前記電源装置の外部へと出力しつつ、前記二次電池の充電を行う第１の運転状態と、前記燃料電池の運転を停止させて、前記二次電池からの電力を前記電源装置の外部へと出力する第２の運転状態とを交互に繰り返す燃料電池間欠運転を実行させるとともに、前記制御部は、前記第１の冷媒循環部を循環する前記燃料電池用冷媒の温度変化が抑制されるように、前記電源装置が前記第１の運転状態にあるときには前記暖房装置に前記加熱部による加熱を停止させ、前記電源装置が前記第２の運転状態にあるときには前記暖房装置に前記加熱部による加熱を実行させる、空調システム。
この空調システムによれば、電源装置に対する出力要求が比較的低い低負荷の場合に、電源装置におけるエネルギー利用効率を向上させるための燃料電池間欠運転を実行させ、その燃料電池間欠運転によって得た電力によって空調を実行する。また、電源装置の有する燃料電池の排熱を利用して暖房運転を実行する。従って、燃料電池を利用した空調システムにおけるエネルギーの利用効率が向上する。さらに、燃料電池間欠運転における燃料電池の起動・停止に合わせて、加熱部を停止・駆動させるため、燃料電池の停止中に、燃料電池用冷媒の温度が低下してしまうことを抑制でき、温度制御の安定性の低下を抑制することができる。
【０００７】
［適用例２］
適用例１記載の空調システムであって、前記制御部は、前記電源装置の前記燃料電池間欠運転の制御において、前記二次電池の充電量が所定の上限値以上となったときに前記第１の運転状態から前記第２の運転状態へと切り替え、前記二次電池の充電量が所定の下限値以下となったときに前記第２の運転状態から前記第１の運転状態へと切り替え、前記制御部は、前記暖房装置が前記暖房運転を実行していないときより、前記暖房装置が前記暖房運転を実行しているときの方が、前記燃料電池間欠運転における前記所定の上限値と前記所定の下限値との差の絶対値が大きくなるように、前記所定の上限値または前記所定の下限値を設定する、空調システム。
この空調システムによれば、電源装置が燃料電池間欠運転を実行し、暖房装置が暖房運転を実行する場合に、燃料電池間欠運転における運転状態の切り替えの発生条件が緩やかにして、運転状態の切り替えの発生頻度を低減する。従って、燃料電池間欠運転における運転状態の切り替えのための負荷が低減される。また、燃料電池間欠運転における運転状態の切り替えによって生じる燃料電池用冷媒の温度変化も緩やかとなるため、温度制御の安定性の低下が抑制される。
【０００８】
［適用例３］
適用例１または適用例２記載の空調システムであって、さらに、前記第１の冷媒循環部は、前記電源装置が前記第２の運転状態にあるときに、前記燃料電池用冷媒が、運転停止後の前記燃料電池から前記第１の冷媒循環部に新たに流入することを抑制するためのバルブを備える、空調システム。
この空調システムによれば、燃料電池が停止している際に、燃料電池用冷媒を介して、燃料電池の予熱が、暖房装置において暖房に利用されてしまうことを抑制できる。従って、低温環境下などにおいて、燃料電池を昇温させるための時間を短縮でき、空調システムのエネルギー利用効率を向上させることができる。
【０００９】
［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれか一つに記載の空調システムであって、前記暖房装置は、空調用冷媒を循環させつつ、前記空調用冷媒の圧縮による昇温および膨張による冷却を繰り返す第２の冷媒循環部を備え、前記温度調整部は、第２の冷媒循環部を流れる前記空調用冷媒との間の熱交換とともに、前記第１の冷媒循環部を流れる前記燃料電池用冷媒との間の熱交換によって、送風の昇温を実行する、空調システム。
この空調システムによれば、送風の昇温は、第２の冷媒循環部を流れる空調用冷媒との間の熱交換と、第１の冷媒循環部を流れる燃料電池用冷媒との間の熱交換とで実行される。そのため、空調システムにおける暖房運転のエネルギー効率を向上させることができるとともに、温度制御の安定化が容易になる。
【００１０】
［適用例５］
燃料電池車両であって、車両室内を空調するための適用例１ないし適用例４のいずれか一つに記載の空調システムと、前記電源装置が出力する電力を用いて前記燃料電池車両を推進させるための駆動力を発生させる駆動部とを備える、燃料電池車両。
この燃料電池車両によれば、空調システムによって、車両室内の空調を効率的に実行することができる。
【００１１】
［適用例６］
燃料電池と、前記燃料電池が出力する電力を補償するための二次電池と、前記燃料電池を冷却するための燃料電池用冷媒を供給する冷媒供給部とを備える電源装置が出力する電力を用いて空調する方法であって、
（ａ）前記電源装置に対する出力要求が所定の閾値よりも低い場合には、前記燃料電池からの電力を前記電源装置の外部へと出力しつつ、前記二次電池の充電を行う第１の運転状態と、前記燃料電池の運転を停止させて、前記二次電池の電力を前記電源装置の外部へと出力する第２の運転状態とを交互に繰り返す燃料電池間欠運転を前記電源装置に実行させる工程と、
（ｂ）前記電源装置が前記燃料電池間欠運転を実行しているときに、前記燃料電池の排熱を帯びた燃料電池用冷媒と熱交換させることによって昇温された送風を出力する工程を備え、
前記工程（ｂ）は、前記燃料電池用冷媒の温度変化が抑制されるように、前記電源装置が前記第２の運転状態にあるときには前記二次電池の電力によって前記燃料電池用冷媒を加熱し、前記電源装置が前記第１の運転状態にあるときには前記燃料電池用冷媒の加熱を停止する工程を含む、方法。
【００１２】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池を備える空調装置（空調システム）およびその制御方法、その空調装置を備える燃料電池車両、それらの装置や車両、制御方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】燃料電池車両の構成を示す概略ブロック図。
【図２】燃料電池発電システムの構成を示す概略ブロック図。
【図３】燃料電池発電システムの電気的構成を示す概略ブロック図。
【図４】燃料電池システムにおけるエネルギー効率と燃料電池の出力との関係を示す説明図と、制御部による燃料電池発電システムの運転モードの切替処理の処理手順を示す説明図。
【図５】車内空調システムの構成を示す概略ブロック図。
【図６】空調制御部が実行する車内空調システムにおける空調運転の切替処理の処理手順を示す説明図。
【図７】車内空調システムにおける冷房運転を説明するための説明図。
【図８】車内空調システムが実行する第１暖房運転を説明するための説明図。
【図９】車内空調システムが実行する第２暖房運転を説明するための説明図。
【図１０】第２暖房運転において燃料電池が停止しているときの車内空調システムにおけるＦＣ用冷媒の流れを説明するための説明図。
【図１１】車内空調システムの第２暖房運転における温度制御の安定性を説明するための説明図。
【図１２】比較例の車内空調システムにおける温度制御の不安定性を説明するための説明図。
【図１３】第２実施例としての燃料電池車両に搭載された車内空調システムの構成を示すブロック図。
【図１４】第３実施例の車内空調システムの空調制御部が実行する空調運転の切替処理の処理手順を示す説明図。
【図１５】第３実施例の燃料電池発電システムの間欠運転モードにおける運転状態の切替条件の変更による運転状態の切替が発生する頻度の変化を説明するための説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
A．第１実施例：
図１は本発明の一実施例としての燃料電池車両の構成を示す概略ブロック図である。この燃料電池車両１０００は、燃料電池発電システム１００と、車内空調システム２００と、車両駆動部３００とを備える。燃料電池車両１０００は、燃料電池発電システム１００が出力する電力を利用して、車両駆動部３００の有するモーター（図示せず）に、その推進力を発生させる。また、燃料電池車両１０００は、燃料電池発電システム１００が出力する電力を利用して、車内空調システム２００に、車両室内の空調を実行させる。
【００１５】
なお、車両駆動部３００のモーターは、燃料電池車両１０００の停車時などに、回生電力を発生するが、その回生電力は、燃料電池発電システム１００の二次電池１６０（後述）に蓄えられる。また、車内空調システム２００は、空調を実行する際に、燃料電池発電システム１００が備える燃料電池１１０（後述）からの排熱を利用するが、その詳細については後述する。
【００１６】
図２は、燃料電池発電システム１００の構成を示す概略ブロック図である。燃料電池発電システム１００は、燃料電池１１０と、燃料ガス供給部１２０と、酸化ガス供給部１３０と、冷媒供給部１４０と、制御部１５０とを備える。燃料電池発電システム１００は、制御部１５０が、燃料ガス供給部１２０や、酸化ガス供給部１３０、冷媒供給部１４０を制御して、燃料電池１１０の運転を制御することにより、外部負荷からの出力要求に応じて電力を出力する。なお、制御部１５０は、中央処理装置と主記憶装置とを備えるマイクロコンピューターによって構成されている。
【００１７】
燃料電池１１０は、固体高分子型燃料電池によって構成され、燃料ガスとして水素の供給を受けるとともに、酸化ガスとして酸素の供給を受けることにより発電する。なお、燃料電池１１０としては、固体高分子型燃料電池に限らず、他の種々のタイプの燃料電池を採用することも可能である。
【００１８】
燃料ガス供給部１２０は、燃料ガス供給配管１２１を介して燃料電池１１０に高圧水素を供給する。燃料ガス供給部１２０は、水素タンクや、水素の流量や圧力を調整するためのバルブを備えているが、その図示および説明は省略する。酸化ガス供給部１３０は、酸化ガス供給配管１３１を介して燃料電池１１０に高圧空気を供給する。酸化ガス供給部１３０は、エアコンプレッサーや圧力調整弁、高圧空気の湿潤状態を調整するための加湿器などを備えているが、その図示および説明は省略する。なお、燃料電池１１０において、反応に供されることのなかったガスを含むアノード側およびカソード側からの排ガスはそれぞれ、燃料ガス排出配管１２２および酸化ガス排出配管１３２を介して燃料電池１１０の外部へと排出される。これらの排ガスに含まれる水素や酸素は、再循環されて再び燃料電池１１０に供給されるものとしても良い。
【００１９】
冷媒供給部１４０は、燃料電池１１０を冷却するための冷媒を、燃料電池１１０に供給する。冷媒供給部１４０は、ポンプ１４２と、ラジエーター１４６と、配管１４１，１４３，１４５，１４５ａ，１４７と、三方弁１４４とを備える。ポンプ１４２が出力する冷媒は、供給用配管１４１を介して燃料電池１１０へと供給され、燃料電池１１０の発電部と熱交換した後、排出用配管１４３へと排出される。
【００２０】
ここで、排出用配管１４３は、三方弁１４４を介して第１の循環用配管１４５とバイパス配管１４５ａとに接続されている。第１の循環用配管１４５は、ラジエーター１４６と接続されており、ラジエーター１４６は、第２の循環用配管１４７と接続されている。また、バイパス配管１４５ａは、第２の循環用配管１４７と接続している。
【００２１】
三方弁１４４を介して排出用配管１４３から第１の循環用配管１４５に流入した冷媒は、ラジエーター１４６において外気と熱交換することによって冷却され、第２の循環用配管１４７へと流入する。一方、三方弁１４４からバイパス配管１４５ａへと流入した冷媒は、第２の循環用配管１４７において、ラジエーター１４６で冷却された冷媒と合流する。第２の循環用配管１４７の冷媒は、再びポンプ１４２を介して供給用配管１４１へと流入する。なお、冷媒が、三方弁１４４において、第１の循環用配管１４５とバイパス配管４５ａとに分流する割合は、外気温や燃料電池１１０の運転温度などに応じて、制御部１５０が制御する。
【００２２】
ところで、冷媒供給部１４０は、排出用配管１４３に接続された配管２０１，２０２を介して、車内空調システム２００と接続されている。これによって、車内空調システム２００は、冷媒供給部１４０から燃料電池１１０の排熱を帯びた冷媒の供給を受けるが、その詳細については後述する。
【００２３】
図３は、燃料電池発電システム１００の電気的構成を示す概略ブロック図である。燃料電池発電システム１００は、さらに、二次電池１６０と、充電状態検出部１６２と、ＤＣ／ＤＣコンバーター１７０と、ＤＣ／ＡＣインバーター１８０とを備える。燃料電池１１０は、直流電源ラインＤＣＬを介してＤＣ／ＡＣインバーター１８０と接続されている。直流電源ラインＤＣＬには、ＤＣ／ＤＣコンバーター１７０を介して、二次電池１６０が接続されている。また、直流電源ラインＤＣＬには、車内空調システム２００が接続されている。なお、直流電源ラインＤＣＬには、燃料電池１１０との電気的接続を遮断するためのスイッチＳＷが設けられている。
【００２４】
二次電池１６０は、燃料電池１１０の出力を補償するための補助電源として機能する。二次電池１６０は、例えば充・放電可能なリチウムイオン電池で構成することができる。二次電池１６０には、充電状態検出部１６２が接続されている。充電状態検出部１６２は、二次電池１６０の充電量を検出して制御部１５０に送信する。ＤＣ／ＤＣコンバーター１７０は、二次電池１６０の充・放電を制御する充放電制御部としての機能を有しており、制御部１５０からの指令に応じて、直流電源ラインＤＣＬの電圧レベルを可変に調整する。
【００２５】
燃料電池１１０及び二次電池１６０から得られた直流電力を交流電力へと変換する。ＤＣ／ＡＣインバーター１８０には、車両駆動部３００が接続されており、車両駆動部３００が有する三相モーター（図示せず）は、ＤＣ／ＡＣインバーター１８０からの交流電力に応じて回転駆動力を発生する。なお、三相モーターにおいて回生電力が発生するときには、回生電力は、ＤＣ／ＡＣインバーター１８０で直流電力に変換され、ＤＣ／ＤＣコンバーター１７０を介して二次電池１６０に充電される。
【００２６】
図４（Ａ）は、一般的な燃料電池システムにおけるエネルギー効率と燃料電池の出力との関係を示すグラフである。ここで、「燃料電池システムにおけるエネルギー効率」とは、燃料電池に供給されるエネルギー量に対して、燃料電池システムがシステム外部の負荷に対して出力できるエネルギー量の比率を意味する。
【００２７】
一般に、燃料電池システムでは、燃料電池の出力が大きくなるほど、燃料電池システムを構成する補機による電力消費量が大きくなる傾向にある。また、燃料電池システムでは、燃料電池の出力が小さくなるほど、燃料電池の出力に対する補機による電力消費量の割合が大きくなる傾向にある。従って、燃料電池の出力と、燃料電池システムにおけるエネルギー効率との関係は、図４（Ａ）に示すような、グラフ左側が上昇傾向を示し、グラフ右側が下降傾向を示す上に凸の曲線グラフによって表される。
【００２８】
燃料電池システムでは、燃料電池の出力が、エネルギー効率が最大となるときの出力に近付くように制御されることが好ましい。そこで、本実施例の燃料電池発電システム１００では、外部負荷からの出力要求が、所定の閾値より高い場合と低い場合とで異なる運転モードによる運転を実行し、システム全体の出力効率を向上させる。
【００２９】
図４（Ｂ）は、制御部１５０による燃料電池発電システム１００の運転モードの切替処理の処理手順を示すフローチャートである。制御部１５０は、燃料電池発電システム１００に接続されている外部負荷からの出力要求の変化を検出した場合に、この処理を実行して、適切な運転モードを選択する。
【００３０】
ステップＳ１１０では、制御部１５０は、外部負荷からの出力要求が所定の閾値より大きい場合（高負荷の場合）には、通常運転モードによる運転制御を開始する（ステップＳ１２０）。ここで、「通常運転モード」とは、燃料電池発電システム１００が出力すべき電力を燃料電池１１０の発電によって賄い、その発電電力が不足する場合には、その不足分を二次電池１６０の出力によって補償する運転制御を意味する。
【００３１】
一方、外部負荷からの出力要求が所定の閾値以下である場合（低負荷の場合）には、制御部１５０は間欠運転モードによる運転制御を開始する（ステップＳ１３０）。ここで、「間欠運転モード」とは、以下に説明する第１の運転状態と第２の運転状態とを交互に繰り返す運転制御をいう。「第１の運転状態」とは、燃料電池１１０の発電によって、外部負荷への出力を賄うとともに、二次電池１６０への充電を行う制御が実行されている状態である。「第２の運転状態」とは、燃料電池１１０を停止させ、二次電池１６０からの出力によって外部負荷への出力を賄う制御が実行されている状態である。
【００３２】
なお、この第２の運転状態のときには、スイッチＳＷ（図３）によって、燃料電池１１０と二次電池１６０との間の電気的接続は遮断される。また、第２の運転状態のときには、冷媒供給部１４０のポンプ１４２（図２）や、燃料電池１１０を稼働させるための補機の稼働が停止される。
【００３３】
これらの第１と第２の運転状態は、充電状態検出部１６２によって検出される二次電池１６０の充電状態に応じて、制御部１５０が切り替える。即ち、燃料電池１１０を稼働させる第１の運転状態では、制御部１５０は、二次電池１６０の充電量が規定の目標充電量以上となったときに、第２の運転状態に切り替える。一方、二次電池１６０に出力させる第２の運転状態では、制御部１５０は、二次電池１６０の充電量が規定の最小充電量以下となったときに、第１の運転状態に切り替える。
【００３４】
ここで、間欠運転モードが選択されるような低負荷の場合に、通常運転モードによる運転を実行する場合を想定する。この場合には、燃料電池１１０の出力が低いため、燃料電池発電システム１００におけるエネルギー効率は低下してしまう（図４（Ａ））。しかし、この低負荷の場合に、間欠運転モードによる運転を実行すれば、第１の運転状態では、二次電池１６０を充電する分だけ、燃料電池１１０の出力を増大させることができる。また、第２の運転状態では、燃料電池１１０を停止させることにより、燃料電池１１０に低効率となる低出力発電を回避させることができる。
【００３５】
即ち、燃料電池発電システム１００では、低負荷時に、間欠運転モードによる運転制御を実行することにより、エネルギー効率が低下してしまうことを抑制する。なお、燃料電池発電システム１００における低負荷時には、燃料電池発電システム１００の起動時や、燃料電池車両１０００の停車中におけるアイドリング状態などが含まれる。
【００３６】
ところで、制御部１５０は、燃料電池発電システム１００の運転モードが切り替えられるごとに、切り替え後の運転モードの種類を、車内空調システム２００の空調制御部２７０（後述）に通知する（図３）。また、制御部１５０は、間欠運転モードにおいて燃料電池１１０の稼働状態が切り替わるごとに、その稼働状態を、空調制御部２７０に通知する。これによって、車内空調システム２００は、燃料電池発電システム１００の運転モードと連携した運転制御（後述）を可能とする。
【００３７】
図５は、車内空調システム２００の構成を示す概略ブロック図である。なお、図５には、便宜上、図２で説明した燃料電池発電システム１００のうち、燃料電池１１０と簡略化した冷媒供給部１４０とを図示してある。この車内空調システム２００は、空調用の冷媒（以下、「空調用冷媒」と呼ぶ）と車両室内への送風との間で熱交換させることにより、車両室内の空調（暖房または冷房）を実行する。また、車内空調システム２００は、車両室内の暖房の際には、さらに、燃料電池１１０のための冷媒（以下、「ＦＣ用冷媒」と呼ぶ）と車両室内への送風との間の熱交換を利用する。
【００３８】
車内空調システム２００は、温度調節された空気を車両室内に送出するための送風部２１０と、空調用冷媒を循環させる空調用冷媒循環部２４０と、ＦＣ用冷媒を循環させるＦＣ用冷媒循環部２６０とを備える。また、車内空調システム２００は、マイクロコンピューターによって構成された空調制御部２７０を備える。空調制御部２７０は、燃料電池車両１０００の搭乗者が設定した送風の風量や室温、実際の車両室内の温度に応じて、送風部２１０の送出する風量や、空調用冷媒循環部２４０およびＦＣ用冷媒循環部２６０における送風と冷媒との間の熱交換量などを制御する。
【００３９】
送風部２１０は、車両室内に連通するダクト部２１１と、ダクト部２１１の上流側において車両室内に送り出す送風を発生させるためのファン２１２とを有する。ダクト部２１１の内部空間２２０は、下流側（車両室内側）において、隔壁２１３によって仕切られることにより、暖房のための第１の送風流路２２１と、冷房のための第２の送風流路２２３とが形成されている。なお、隔壁２１３の上流側の端部には、回動可能に取り付けられた開閉シャッター部２１５が設けられている。開閉シャッター部２１５は、空調制御部２７０の指示に従って隔壁２１３の端部を中心に回動し、第１と第２の送風流路２２１，２２２をそれぞれ交互に開閉することが可能である。
【００４０】
空調用冷媒循環部２４０は、エバポレーター２３１と、室内コンデンサー２３２と、室外熱交換器２４１と、エアコンコンプレッサー２４２と、２つのエキスパンションバルブ２４３，２４４と、三方弁２４５と、２つの開閉バルブ２４６，２４７とを備える。また、空調用冷媒循環部２４０は、前記の各構成部を接続する空調用冷媒のための配管２５１〜２５７を備える。
【００４１】
エバポレーター２３１は、送風部２１０のダクト部２１１の内部空間２２０において、ファン２１２と隔壁２１３との間に設けられている。エバポレーター２３１は、冷房の際に、ファン２１２からの送風との間で熱交換をして送風を冷却する。室内コンデンサー２３２は、送風部２１０のダクト部２１１に設けられた第１の送風流路２２１内に配置されている。室内コンデンサー２３２は、暖房の際に、ファン２１２からの送風との間で熱交換をして送風を昇温する。室外熱交換器２４１は、燃料電池車両１０００の前方部において、外気と接触可能に設けられており、内部に流入した空調用冷媒と外気とを熱交換させる。
【００４２】
エアコンコンプレッサー２４２は、空調用冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にする。第１と第２のエキスパンションバルブ２４３，２４４はそれぞれ、空調用冷媒を断熱膨張させて低温・低圧の霧状の状態でエバポレーター２３１内または室外熱交換器２４１内に噴射する。三方弁２４５および２つの開閉バルブ２４６，２４７はそれぞれ、空調用冷媒の流れを制御するためのバルブである。
【００４３】
ここで、上記の各構成部は、各配管２５１〜２５７によって以下のように接続されている。エバポレーター２３１の入口側は、配管２５１を介して室外熱交換器２４１と接続されている。なお、配管２５１には、室外熱交換器２４１側に第１の開閉バルブ２４６が設けられ、エバポレーター２３１側に第１のエキスパンションバルブ２４３が設けられている。
【００４４】
一方、エバポレーター２３１の出口側は、配管２５２を介してエアコンコンプレッサー２４２の入力側と接続されている。エアコンコンプレッサー２４２の出力側は、配管２５３を介して室内コンデンサー２３２の入口側と接続されている。室内コンデンサー２３２の出口側は、配管２５４を介して三方弁２４５の接続部のうちの一つに接続されている。三方弁２４５の別の接続部は、配管２５５を介して、室外熱交換器２４１と接続されている。
【００４５】
三方弁２４５の残りの接続部は、配管２５６を介して、配管２５１に接続されている。より具体的には、配管２５６は、第１の開閉バルブ２４６と室外熱交換器２４１との間において、配管２５１に連結されている。なお、配管２５６には、第２のエキスパンションバルブ２４４が設けられている。さらに、三方弁２４５と室外熱交換器２４１とを接続する配管２５５は、エバポレーター２３１とエアコンコンプレッサー２４２とを接続する配管２５２と、配管２５７を介して互いに連結されている。配管２５７には、第２の開閉バルブ２４７が設けられている。
【００４６】
車内空調システム２００では、空調制御部２７０が各バルブ２４５，２４６，２４７の開閉動作を制御することにより、暖房運転時と冷房運転時とで、空調用冷媒循環部２４０における空調用冷媒の流れを切り替える。各運転時における具体的な空調用冷媒の流れについては後述する。
【００４７】
ＦＣ用冷媒循環部２６０は、ＦＣ用冷媒のための２つの配管２０１，２０２と、室内熱交換器２３３と、ポンプ２６１と、２つの電熱ヒーター２６２，２６３と、温度検出部２６５とを備える。２つの配管２０１，２０２はそれぞれ、図２で説明したように、燃料電池１１０から排出されるＦＣ用冷媒のための排出用配管１４３と接続されている。具体的には、第１の配管２０１は、排出用配管１４３の上流側（燃料電池１１０側）に接続され、第２の配管２０２は、下流側に接続されている。
【００４８】
室内熱交換器２３３は、送風部２１０の第１の送風流路２２１内に配置されており、第１と第２の配管２０１，２０２のそれぞれに接続されている。ポンプ２６１は、第１の配管２０１に設けられている。ポンプ２６１は、排出用配管１４３から第１の配管２０１に流入するＦＣ用冷媒を室内熱交換器２３３に向かって出力する。これによって、ＦＣ用冷媒は、室内熱交換器２３３を介して第１の配管２０１から第２の配管２０２へと流れ、再び、排出用配管１４３へと流入する。
【００４９】
第１の電熱ヒーター２６２は、ポンプ２６１の下流側（室内熱交換器２３３側）において、第１の配管２０１のＦＣ用冷媒を加熱可能に設けられている。第２の電熱ヒーター２６３は、第２の配管２０２のＦＣ用冷媒を加熱可能に設けられている。これら２つの電熱ヒーター２６２，２６３は、空調制御部２７０の制御により、燃料電池発電システム１００からの電力を利用して稼働する。なお、第２の電熱ヒーター２６３は省略されても良い。
【００５０】
温度検出部２６５は、配管２０１において、第１の電熱ヒーター２６２と室内熱交換器２３３との間に設けられており、室内熱交換器２３３に流入するＦＣ用冷媒の温度を検出し、その検出値を空調制御部２７０に送信する。空調制御部２７０は、温度検出部２７０の検出値を用いて、ポンプ２６１によるＦＣ用冷媒の循環量や、第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３による加熱量を調整する。また、空調制御部２７０は、検出されたＦＣ用冷媒の温度に基づき、予め準備されたマップなどを用いて、空調用冷媒循環部２４０とＦＣ用冷媒循環部２６０のそれぞれにおける送風の昇温量の配分を決定する。
【００５１】
図６は、空調制御部２７０が実行する車内空調システム２００における空調運転の切替処理の処理手順を示すフローチャートである。車内空調システム２００は、燃料電池車両１０００の搭乗者による室温設定に応じて、複数種類の空調運転を切り替えて実行する。ステップＳ２１０では、搭乗者による設定室温の値から冷房運転を実行するのか暖房運転を実行するのかを判定する。具体的には、設定室温の値が所定の温度（例えば２５℃）より大きいときには暖房運転を実行し、所定の温度以下のときには冷房運転を実行する。ステップＳ２１０において、判定により、冷房運転の実行が選択された場合には、ステップＳ２３０において、冷房運転を開始する。
【００５２】
図７は、車内空調システム２００における冷房運転を説明するための説明図である。図７は、駆動している各構成部や冷媒が循環している各配管を実線で図示するとともに、機能を停止している各構成部や冷媒の循環が停止している各配管を破線で図示してある点と、冷媒の流れを示す矢印が追加されている点以外は、ほぼ図５と同じである。冷房運転の際には、送風部２１０では、開閉シャッター部２１５によって、第１の送風流路２２１が閉じられる。ＦＣ用冷媒循環部２６０では、ポンプ２６１の駆動が停止されることにより、配管２０１，２０２におけるＦＣ用冷媒の循環が抑制され、２つの電熱ヒーター２６２，２６３、温度検出部２６５の稼働も停止される。
【００５３】
空調用冷媒循環部２４０では、三方弁２４５によって、配管２５４と配管２５５との間の空調用冷媒の流通が開放され、配管２５６への空調用冷媒の流通は遮断される。また、第１の開閉バルブ２４６が開かれることにより、配管２５１における空調用冷媒の流通が開放されるとともに、第２の開閉バルブ２４７が閉じられることにより、配管２５７への空調用冷媒の流通が遮断される。
【００５４】
ここで、冷房運転時には、空調用冷媒は、以下のように循環する。気体状態にある空調用冷媒は、エアコンコンプレッサー２４２によって凝縮され、高温・高圧の状態で配管２５３へと送り出される。空調用冷媒は、室内コンデンサー２３２を通過し、さらに、配管２５４および三方弁２４５，配管２５５を経て室外熱交換器２４１へと流入する。室外熱交換器２４１において空調用冷媒は、外気と熱交換することによって冷却され、液化して配管２５１へと流れる。
【００５５】
液化した空調用冷媒は、第１のエキスパンションバルブ２４３によって気化しやすい霧状の状態でエバポレーター２３１に噴射される。噴射された空調用冷媒は、エバポレーター２３１において気化するが、その際に、ファン２１２からの送風と熱交換する。これによって、ファン２１２からの送風が冷却され、その冷風が第２の送風流路２２３を介して車両室内に送り出される。なお、エバポレーター２３１で気化した空調用冷媒は、配管２５２を介して再びエアコンコンプレッサー２４２へと流入する。以下、前記のように空調用冷媒の循環が繰り返され、車両室内が冷房される。
【００５６】
空調制御部２７０は、ステップＳ２１０（図６）において、暖房運転の実行を選択した場合には、さらに、実行すべき暖房運転の種類を選択するための判定処理を実行する（ステップＳ２２０）。ここで、前記したとおり、本実施例の燃料電池発電システム１００は、外部負荷からの出力要求に応じて、通常運転モードと間欠運転モードとを適宜切り替えて運転する。そこで、車内空調システム２００では、より効率の良い暖房運転を実行するために、燃料電池発電システム１００の運転モードに応じた種類の暖房運転を実行する。
【００５７】
図８は、車内空調システム２００が実行する第１暖房運転を説明するための、図７と同様な説明図である。この第１暖房運転は、燃料電池発電システム１００が通常運転モードで運転しているときに選択される（図６のステップＳ２３１）。第１暖房運転の際には、送風部２１０では、第２の送風流路２２３が開閉シャッター部２１５によって閉じられる。これによって、ファン２１２からの送風は、第１の送風流路２２１へと流入する。
【００５８】
空調用冷媒循環部２４０では、三方弁２４５により、配管２５４と配管２５６との間の空調用冷媒の流通が開放されるとともに、三方弁２４５から配管２５５への空調用冷媒の流通が遮断される。また、第１の開閉バルブ２４６が閉じられて、配管２５１からエバポレーター２３１への空調用冷媒の流通が遮断される。一方、第２の開閉バルブ２４７は開かれ、配管２５７における空調用冷媒の流通が開放される。
【００５９】
第１暖房運転では、空調用冷媒は、以下のように循環する。気体状態にある空調用冷媒は、エアコンコンプレッサー２４２によって凝縮され、高温・高圧の状態で配管２５３へと送り出される。配管２５３の空調用冷媒は、室内コンデンサー２３２へと流入し、室内コンデンサー２３２において、ファン２１２からの送風との間で熱交換し、ファン２１２からの送風を昇温させる。室内コンデンサー２３２において液化した空調用冷媒は、配管２５４および三方弁２４５を介して配管２５６へと流れる。
【００６０】
さらに、空調用冷媒は、配管２５６に設けられた第２のエキスパンションバルブ２４４によって霧状の状態となって配管２５１を介して室外熱交換器２４１へと流入する。空調用冷媒は、室外熱交換器２４１において気化するが、その際に、外気との間で熱交換する。室外熱交換器２４１において気化した空調用冷媒は、配管２５５から配管２５７，２５２へと流れ、再び、エアコンコンプレッサー２４２によって凝縮される。以下、前記のように空調用冷媒の循環が繰り返され、ファン２１２からの送風が昇温される。
【００６１】
ＦＣ用冷媒循環部２６０では、ポンプ２６１が駆動する。これにより、燃料電池１１０の排熱を帯びたＦＣ用冷媒は配管２０１へと流入し、室内熱交換器２３３へと流れる。空調用冷媒循環部２４０の室内コンデンサー２３２によって昇温された送風は、室内熱交換器２３３のＦＣ用冷媒によって、さらに昇温されて車両室内へと送り出される。ＦＣ用冷媒は、室内熱交換器２３３から配管２０２を介して再び燃料電池発電システム１００の排出用配管１４３へと帰還する。なお、第１暖房運転では、第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３は稼働を停止したままである。
【００６２】
このように、第１暖房運転では、ファン２１２からの送風は、空調用冷媒循環部２４０の室内コンデンサー２３２と、ＦＣ用冷媒循環部２６０の室内熱交換器２３３とで昇温される。即ち、燃料電池発電システム１００からの出力電力とともに燃料電池１１０の排熱を利用した暖房が実行されるため、燃料電池車両１０００のエネルギー効率が向上する。
【００６３】
図９は、車内空調システム２００が実行する第２暖房運転を説明するための説明図である。第２暖房運転は、燃料電池発電システム１００が間欠運転モードで運転しているときに選択される（図６のステップＳ２３２）。この第２暖房運転では、空調制御部２７０は、間欠運転モードにおける燃料電池１１０の稼働状態に合わせて、車内空調システム２００を制御する。即ち、空調制御部２７０は、燃料電池１１０が稼働しているときには、第１暖房運転と同様な制御による運転を実行する（図８）。一方、燃料電池１１０が停止しているときには、ＦＣ用冷媒循環部２６０の第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３とを稼働させて、ＦＣ用冷媒を加熱する。
【００６４】
図１０は、第２暖房運転において、燃料電池１１０が停止しているときの車内空調システム２００におけるＦＣ用冷媒の流れを説明するための説明図である。図１０は、第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３が稼働している状態として実線で図示されている点と、燃料電池１１０および冷媒供給部１４０が停止している状態として破線で図示されている点以外は、図８とほぼ同じである。
【００６５】
燃料電池１１０が停止している場合には、冷媒供給部１４０のポンプ１４２（図２）の稼働も停止されている。従って、ＦＣ用冷媒の供給用配管１４１および排出用配管１４３では、ＦＣ用冷媒の循環が抑制された状態となる。一方、ＦＣ用冷媒循環部２６０のポンプ２６１は稼働するため、ＦＣ用冷媒循環部２６０の配管２０１，２０２のＦＣ用冷媒は、室内熱交換器２３３および冷媒供給部１４０の排出用配管１４３を介して循環する。
【００６６】
ここで、配管２０１，２０２のＦＣ用冷媒は、第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３によって加熱されつつ循環し、室内熱交換器２３３において、ファン２１２からの送風との間で熱交換する。なお、第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３は、燃料電池発電システム１００の二次電池１６０の出力によって稼動している。
【００６７】
図１１は、車内空調システム２００の第２暖房運転における温度制御の安定性を説明するための説明図である。図１１には、第２暖房運転の実行時における燃料電池１１０の運転状態と第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３の稼働状態と二次電池１６０の出力状態が変化するタイミングを示すタイミングチャートが模式的に図示されている。また、図１１には、これらのタイミングチャートに合わせて、二次電池１６０の充電量の変化と、ＦＣ用冷媒循環部２６０におけるＦＣ用冷媒への熱伝達量およびＦＣ用冷媒の温度変化を示すグラフが図示されている。
【００６８】
第２暖房運転では、燃料電池１１０の駆動状態（ＯＮ）と停止状態（ＯＦＦ）とが切り替わるタイミングで、第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３の停止状態（ＯＦＦ）と駆動状態（ＯＮ）とが切り替わる。また、燃料電池１１０の駆動状態（ＯＮ）と停止状態（ＯＦＦ）とが切り替わるタイミングで、二次電池１６０の出力状態が充電と放電とで切り替わる。なお、前記したとおり、間欠運転モードにおける燃料電池１１０の運転状態は、二次電池１６０の充電量を基準として切り替えられる。従って、二次電池１６０の充電量が所定の目標値（ｍａｘ）に到達するタイミングおよび所定の限界値（ｍｉｎ）に到達するタイミングで、燃料電池１１０は停止状態および駆動状態に切り替わる。
【００６９】
ここで、燃料電池１１０は停止状態であるときには、燃料電池１１０からＦＣ用冷媒が排出されていない状態であり、燃料電池１１０の予熱がＦＣ用冷媒循環部２６０へと伝達することが抑制されている状態である（図１０）。従って、第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３による加熱がされなければ、燃料電池１１０の停止とともに、ＦＣ用冷媒循環部２６０におけるＦＣ用冷媒への熱の移動量が減少し、ＦＣ用冷媒の温度は低下する可能性がある（図１１の破線ｇ１，ｇ２）。
【００７０】
そこで、本実施例の車内空調システム２００では、燃料電池１１０の停止時に、第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３を稼動させ、配管２０１，２０２のＦＣ用冷媒への熱の移動量を補償し、ＦＣ用冷媒の温度変化を抑制する。これによって、燃料電池１１０の運転状態が変化する場合であっても、室内熱交換器２３３におけるＦＣ用冷媒と送風との間の熱交換量が変化してしまうことが抑制され、車内空調システム２００による温度制御が不安定となることが抑制される。なお、ＦＣ用冷媒に対する第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３による加熱量は、温度検出部２６５の検出値に基づいて、ＦＣ用冷媒の温度変化が抑制されるように空調制御部２７０が制御する。
【００７１】
図１２は、本発明の比較例としての車内空調システムにおける温度制御の不安定性を説明するための説明図である。図１２には、燃料電池１１０の運転状態と第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３の稼働状態の変化のタイミングを示すタイミングチャートが図示されている。また、図１２には、これらのタイミングチャートに合わせて、ＦＣ用冷媒循環部２６０におけるＦＣ用冷媒の温度変化を示すグラフが図示されている。
【００７２】
この比較例の車内空調システムの構成は、以下に説明する点以外は、上記実施例の車内空調システム２００の構成と同じである。比較例の車内空調システムでは、燃料電池発電システム１００の間欠運転モードにおいて、燃料電池１１０が駆動しているときには、第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３を稼働させる。一方、燃料電池１１０が停止しているときには、第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３を停止させる。
【００７３】
比較例の車内空調システムでは、燃料電池１１０が駆動しているときには、燃料電池１１０の排熱を帯びたＦＣ用冷媒は、第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３によって、さらに昇温される。一方、燃料電池１１０が停止しているときには、燃料電池１１０の予熱の伝達が抑制されており、第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３からの熱移動量は減少するため、ＦＣ用冷媒の温度は低下する。従って、燃料電池発電システム１００が間欠運転モードにある場合には、ＦＣ用冷媒循環部２６０におけるＦＣ用冷媒の温度が上昇と下降とを繰り返し、車両室内へと送り出される温風の温度が上下する、いわゆるハンチングを発生してしまう。
【００７４】
このように、本実施例の車内空調システム２００は、通常運転モードと間欠運転モードとを適宜切り替えて運転する燃料電池発電システム１００の出力電力と、その燃料電池１１０からの排熱とを利用して空調を実行する。従って、車内空調システム２００によれば、空調におけるエネルギー効率を向上させることができる。また、車内空調システム２００は、燃料電池発電システム１００の間欠運転モードにおいて、燃料電池１１０の駆動／停止に合わせて、第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３を停止／稼働を制御する。これによって、車内空調システム２００は、燃料電池発電システム１００の間欠運転モードにおいて、ＦＣ用冷媒循環部２６０におけるＦＣ用冷媒の温度変化を抑制することができ、暖房運転時における温度制御の安定性を向上させることができる。
【００７５】
B．第２実施例：
図１３は、本発明の第２実施例としての燃料電池車両に搭載された車内空調システム２００Ａの構成を示すブロック図である。図１３には、第２暖房運転において、燃料電池１１０が停止しているときの車内空調システム２００ＡにおけるＦＣ用冷媒の流れを、図１０と同様に示してある。なお、図１３に示す車内空調システム２００Ａの構成は、ＦＣ用冷媒循環部２６０Ａにおいて、三方弁２６４と、配管２０４とが追加されている点以外は、第１実施例で説明した車内空調システム２００の構成（図５）とほぼ同じである。なお、第２実施例における燃料電池車両の他の構成は、第１実施例で説明した燃料電池車両１０００と同様である。
【００７６】
第２実施例におけるＦＣ用冷媒循環部２６０Ａには、配管２０２に三方弁２６４が設けられている。三方弁２６４は、配管２０２の下流側の部位と配管２０１のポンプ２６１より上流側の部位とを配管２０４を介して接続している。三方弁２６４は、通常は、配管２０４へのＦＣ用冷媒の流通を遮断し、配管２０２と排出用配管１４３との間のＦＣ用冷媒の流通を確保する。一方、三方弁２６４は、第２暖房運転の際には、その開閉切替動作によって、配管２０２のＦＣ用冷媒を配管２０４を介して配管２０１へと循環させる。これによって、第２暖房運転の際には、ＦＣ用冷媒循環部２６０Ａと燃料電池発電システム１００との間のＦＣ用冷媒のやりとりが遮断される。
【００７７】
ここで、燃料電池発電システム１００を低温環境下（例えば、外気温が氷点下以下の環境下）において起動した場合には、燃料電池１１０の運転温度をより速く昇温させることが好ましい。従って、この場合には、燃料電池１１０からの熱の移動が抑制されていることが好ましい。
【００７８】
第２実施例の車内空調システム２００Ａでは、第２暖房運転において、燃料電池１１０が停止しているときには、ＦＣ用冷媒を介して、燃料電池１１０の予熱がＦＣ用冷媒循環部２６０Ａに移動してしまうことがより確実に抑制される。従って、例えば、低温環境下において、燃料電池発電システム１００を起動するとともに、車内空調システム２００による暖房運転を開始した場合等に、燃料電池１１０の暖機時間を低減することが可能である。このように、第２実施例の車内空調システム２００Ａによれば、特に、低温環境下において、空調によるエネルギー効率の低下を抑制することができる。
【００７９】
C．第３実施例：
図１４は、本発明の第３実施例としての燃料電池車両における車内空調システム２００の空調制御部２７０が実行する空調運転の切替処理の処理手順を示すフローチャートである。図１４は、ステップＳ２２５が追加されている点以外は、図６とほぼ同じである。なお、第３実施例における燃料電池車両の他の構成は、第１実施例と同様である。第３実施例の車内空調システム２００の空調制御部２７０は、第２暖房運転（ステップＳ２３２）の実行する前に、ステップＳ２２５の処理を実行する。
【００８０】
第１実施例において説明したように、燃料電池発電システム１００では、間欠運転モードにおいて、二次電池１６０の充電状態に基づいて、燃料電池１１０を駆動させる第１の運転状態と、燃料電池１１０を停止させる第２の運転状態とを切り替える。ここで、第１の運転状態から第２の運転状態へと切り替える際の基準となる二次電池１６０の充電量の所定の閾値を「第１の閾値Ｔｈ1」とする。一方、第２の運転状態から第１の運転状態へと切り替える際の基準となる二次電池１６０の充電量の所定の閾値を「第２の閾値Ｔｈ2」とする。
【００８１】
ステップＳ２２５では、空調制御部２７０は、燃料電池発電システム１００の制御部１５０に、その間欠運転モードにおける運転状態の切替基準の設定変更を指示する。具体的には、第１の閾値Ｔｈ1の閾値を大きくするとともに、第２の閾値Ｔｈ2を小さくするように、燃料電池発電システム１００の制御部１５０に指示する。即ち、第３実施例の燃料電池車両では、車内空調システム２００が第２暖房運転を実行する場合としない場合とで、燃料電池発電システム１００の間欠運転モードにおける運転状態の切替条件を変える。
【００８２】
図１５（Ａ），（Ｂ）は、燃料電池発電システム１００の間欠運転モードにおける運転状態の切替条件の変更による運転状態の切り替えが発生する頻度の変化を説明するための説明図である。図１５（Ａ），（Ｂ）にはそれぞれ、間欠運転モードにおける燃料電池１１０の運転状態と二次電池１６０の出力状態が切り替わるタイミングを示すタイミングチャートが図示されている。また、図１５（Ａ），（Ｂ）にはそれぞれ、それらのタイミングチャートに合わせて、二次電池１６０の充電量の変化を示すグラフが図示されている。
【００８３】
なお、図１５（Ａ）は、車内空調システム２００が起動していない場合であり、図１５（Ｂ）は、車内空調システム２００が起動しており、第２暖房運転を実行しているときである。これらのタイミングチャートおよびグラフから理解できるように、車内空調システム２００が起動しているときには、間欠運転モードにおいて運転状態の切り替えが発生する頻度が、車内空調システム２００が起動していないときよりも低減される。即ち、この意味において、車内空調システム２００が起動していないときより、車内空調システム２００が起動しているときの方が、間欠運転モードにおける運転状態の切替条件が緩やかになっている。
【００８４】
ここで、間欠運転モードにおける運転状態の切り替えの際には、燃料電池発電システム１００が有するポンプなどの補機類の起動・停止も繰り返されることとなる。従って、間欠運転モードにおいて運転状態を切り替える頻度が多くなるほど、燃料電池発電システム１００のシステム運行のための負荷が増大し、燃料電池車両のエネルギー効率が低下する。
【００８５】
しかし、第３実施例の燃料電池車両では、車内空調システム２００の暖房運転により、間欠運転モードで運転している燃料電池発電システム１００に対する負荷が増大しても、その運転状態の切替頻度が低減される分だけ、システム運行のための負荷は軽減される。また、車内空調システム２００においても、第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３やポンプ２６１などの補機類の起動・停止の頻度が低減され、そのための負荷が軽減される。さらに、燃料電池１１０の稼働／停止の切り替えの影響によるＦＣ用冷媒循環部２６０におけるＦＣ用冷媒の温度変化もより緩やかとなるため、温度制御の安定性が向上する。
【００８６】
このように、第３実施例の燃料電池車両によれば、車内空調システム２００が暖房運転を実行しているときには、間欠運転モードにおける運転状態の切替条件を緩やかにして、エネルギー効率の低下を抑制することができる。また、暖房における温度制御の安定性を向上させることができる。
【００８７】
D．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００８８】
D1．変形例１：
上記実施例において、本発明は、燃料電池発電システム１００および車内空調システム２００を搭載した燃料電池車両１０００として実現されていた。しかし、本発明は、燃料電池車両に限らず、燃料電池の出力を利用する種々の空調システムとして実施することが可能である。例えば、建物内の空調を実行する空調システムとして実施することもできる。
【００８９】
D2．変形例２：
上記実施例において、車内空調システム２００は、空調用冷媒循環部２４０とＦＣ用冷媒循環部２６０とを組み合わせて暖房運転を実行していた。しかし、車内空調システム２００は、空調用冷媒循環部２４０を省略し、ＦＣ用冷媒循環部２６０におけるＦＣ用冷媒を利用した暖房運転を実行する暖房システムとすることもできる。
【００９０】
D3．変形例３：
上記実施例において、車内空調システム２００は暖房に際して、ＦＣ用冷媒を介して、燃料電池１１０の排熱を利用していた。しかし、車内空調システム２００は、ＦＣ用冷媒に加えて、さらに、他の熱伝達媒体を介して、燃料電池１１０の排熱を利用するものとしても良い。例えば、車内空調システム２００は、燃料電池１１０からの排ガスを介して、燃料電池１１０の排熱を利用するものとしても良い。
【００９１】
D4．変形例４：
上記実施例において、車内空調システム２００は、第１暖房運転の際に、第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３を停止させていた（図８）。しかし、車内空調システム２００は、第１暖房運転の際に、第１と第２の電熱ヒーター２６２，２６３を稼働させるものとしても良い。
【００９２】
D5．変形例５：
上記実施例において、車内空調システム２００の空調制御部２７０は、第２暖房運転の実行時に燃料電池１１０が停止している際には、温度検出部２６５の検出値に基づいて、ポンプ２６１の駆動や第１と第２の電熱ヒーターによる加熱量を制御していた。しかし、温度検出部２６５は省略されるものとしても良い。この場合には、空調制御部２７０は、常に一定の加熱量でＦＣ用冷媒を加熱するものとしても良い。ただし、温度検出部２６５の検出値に基づいて制御することにより、車内空調システム２００による温度制御の安定性を向上させることができる。なお、温度検出部２６５の検出値に代えて、燃料電池１１０の運転温度に基づいて、ＦＣ用冷媒循環部２６０における送風の昇温量を決定するものとしても良い。
【００９３】
D6．変形例６：
上記実施例において、燃料電池発電システム１００は、間欠運転モードにおける運転状態の切り替えを二次電池１６０の充電状態に応じて実行していた。しかし、燃料電池発電システム１００は、二次電池１６０の充電状態によらず、間欠運転モードにおける運転状態の切り替えを実行するものとしても良い。例えば、燃料電池発電システム１００は、間欠運転モードにおいて、一定周期で運転状態を切り替えるものとしても良いし、燃料電池１１０の出力した出力電力量に応じて運転状態を切り替えるものとしても良い。
【００９４】
D7．変形例７：
上記第３実施例において、燃料電池発電システム１００は、車内空調システム２００からの指示により、間欠運転モードにおける運転状態の切替条件である第１と第２の閾値Ｔｈ1，Ｔｈ2の値を変更していた。しかし、第１と第２の閾値Ｔｈ1，Ｔｈ2は、少なくとも一方の値のみが変更されるものとしても良い。第１と第２の閾値Ｔｈ1，Ｔｈ2は、これらの差の絶対値が大きくなるように変更されれば良い。
【００９５】
D8．変形例８：
上記第３実施例において、車内空調システム２００は、第２暖房運転を実行する際に、燃料電池発電システム１００に対して、間欠運転モードにおける運転状態の切替条件を緩やかにするための指示をしていた（図１４のステップＳ２２５）。しかし、車内空調システム２００は、車内空調システム２００が起動されたときに、燃料電池発電システム１００に対して、同様な指示をするものとしても良い。これによって、燃料電池発電システム１００が間欠運転モードのときに、車内空調システム２００が冷房運転を実行する場合にも、燃料電池発電システム１００におけるシステム運行のための負荷を軽減させることができる。
【符号の説明】
【００９６】
１００…燃料電池発電システム
１１０…燃料電池
１２０…燃料ガス供給部
１２１…燃料ガス供給配管
１２２…燃料ガス排出配管
１３０…酸化ガス供給部
１３１…酸化ガス供給配管
１３２…酸化ガス排出配管
１４０…冷媒供給部
１４１…供給用配管
１４２…ポンプ
１４３…排出用配管
１４４…三方弁
１４５…第１の循環用配管
１４５ａ…バイパス配管
１４６…ラジエーター
１４７…第２の循環用配管
１５０…制御部
１６０…二次電池
１６２…充電状態検出部
１７０…ＤＣ／ＤＣコンバーター
１８０…ＤＣ／ＡＣインバーター
２００，２００Ａ…車内空調システム
２０１，２０２…第１と第２の配管
２０４…配管
２１０…送風部
２１１…ダクト部
２１２…ファン
２１３…隔壁
２１５…開閉シャッター部
２２０…内部空間
２２１，２２３…第１と第２の送風流路
２３１…エバポレーター
２３２…室内コンデンサー
２３３…室内熱交換器
２４０…空調用冷媒循環部
２４１…室外熱交換器
２４２…エアコンコンプレッサー
２４３，２４４…第１と第２のエキスパンションバルブ
２４５…三方弁
２４６，２４７…第１と第２の開閉バルブ
２５１〜２５７…配管
２６０，２６０Ａ…ＦＣ用冷媒循環部
２６１…ポンプ
２６２，２６３…第１と第２の電熱ヒーター
２６４…三方弁
２６５…温度検出部
２７０…空調制御部
３００…車両駆動部
１０００…燃料電池車両
ＤＣＬ…直流電源ライン
ＳＷ…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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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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