(57)【要約】【課題】従来の燃料電池システムでは、燃料電池システムにおいて燃料電池の急速暖機運転時の発熱量の変動を抑制して暖機時間を短縮しながら二次電池への充放電電力の超過を抑制することができない問題があった。【解決手段】本発明の燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池の出力電力に対する補助電力を供給する二次電池と、補助電力からの電力供給を受けて燃料電池への循環水を加熱する水加熱ヒータと、水加熱ヒータの発熱量を制御する制御部と、を有し、制御部は、燃料電池からの引き抜き電流を通常動作時よりも増加させる急速暖機運転時に、燃料電池の出力電力が予め設定した急速暖機時出力電力よりも低下した場合には出力電力の低下量に応じて水加熱ヒータの発熱量をそれ以前よりも低下させ、燃料電池の出力電力が急速暖機時出力電力よりも上昇した場合には出力電力の上昇量に応じて水加熱ヒータの発熱量をそれ以前よりも上昇させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
前記燃料電池の出力電力に対する補助電力を供給する二次電池と、
前記補助電力からの電力供給を受けて前記燃料電池への循環水を加熱する水加熱ヒータと、
前記水加熱ヒータの発熱量を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記燃料電池からの引き抜き電流を通常動作時よりも増加させる急速暖機運転時に、前記燃料電池の出力電力が予め設定した急速暖機時出力電力よりも低下した場合には前記出力電力の低下量に応じて前記水加熱ヒータの発熱量をそれ以前よりも低下させ、前記燃料電池の前記出力電力が前記急速暖機時出力電力よりも上昇した場合には前記出力電力の上昇量に応じて前記水加熱ヒータの発熱量をそれ以前よりも上昇させ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、燃料電池と二次電池とを有し、これら２つの電源を連携させてモータに電力を供給する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池を搭載する車両では、燃料電池で発電された電力を用いて走行用モータを駆動する。しかしながら、燃料電池は、車両の始動時には冷えており、所定の温度まで温める必要がある。そこで、燃料電池を搭載した車両では、燃料電池を所定の温度まで急速に温める急速暖機動作を行う。また、この急速暖機動作では、燃料電池の温度が急激に変化するため、燃料電池の出力電圧が変動することが知られている。この始動時に行われる暖機運転に関する技術が特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の燃料電池システムでは、二次電池が過充電になる場合には、電圧変換器から供給される電圧を燃料電池の開回路電圧に設定し、燃料電池の電圧を始動電圧から開回路電圧まで上昇させて燃料電池を始動させ、二次電池が過充電でない場合には、ＦＣリレーの開指令から所定時間経過後に、電圧変換器から供給される電圧を燃料電池の開回路電圧より低い高電位回避電圧に設定し、燃料電池の電圧を始動電圧から高電位回避電圧まで上昇させて燃料電池を始動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２３８５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の燃料電池システムでは、二次電池に対する過充電を防止するために、燃料電池の出力電流を低下させると共に出力電圧を開回路電圧まで上昇させて燃料電池の出力電力を低下させる。そのため、特許文献１に記載の燃料電池システムでは、二次電池への過充電は防止できるものの、出力電力の低下に伴い暖機時間が遅延する問題が生じる。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、燃料電池の急速暖機運転時の発熱量の変動を抑制して暖機時間を短縮しながら二次電池への充放電電力の超過を抑制することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる燃料電池システムの一態様は、燃料電池と、前記燃料電池の冷却水を加熱する水加熱ヒータと、前記水加熱ヒータの発熱量を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記燃料電池からの引き抜き電流を通常動作時よりも増加させる急速暖機運転時に、前記燃料電池の出力電力が予め設定した急速暖機時出力電力よりも低下した場合には前記出力電力の低下量に応じて前記水加熱ヒータの発熱量をそれ以前よりも低下させ、前記燃料電池の前記出力電力が前記急速暖機時出力電力よりも上昇した場合には前記出力電力の上昇量に応じて前記水加熱ヒータの発熱量をそれ以前よりも上昇させる。
【０００８】
本発明にかかる燃料電池システムによれば、燃料電池の自己発熱量が上昇する出力電力低下時には水加熱ヒータによる発熱量を低下させることで二次電池から放電される電力を減少させ、燃料電池の自己発熱量が低下する出力電力上昇時には水加熱ヒータによる発熱量を上昇させることで二次電池に充電される電力を減少させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、暖機運転時間を短縮しながら二次電池への充放電電力の超過を抑制する燃料電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１にかかる燃料電池システムのブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかる燃料電池システムの通常時と急速暖機時の出力特性と発熱量の関係を説明するグラフである。
【図３】実施の形態１にかかる燃料電池システムの急速暖機時の電圧変動に起因した発熱量の変化を説明する図である。
【図４】実施の形態１にかかる燃料電池システムの急速暖機時のヒータの出力制御を説明するタイミングチャートである。
【図５】実施の形態１にかかる燃料電池システムの急速暖機時のヒータの出力制御方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００１２】
また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００１３】
実施の形態１
まず、図１に実施の形態１にかかる燃料電池システム１のブロック図を示す。図１に示すように、実施の形態１にかかる燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０、ＦＣ昇圧コンバータ１１、バッテリユニット１２、ＰＣＵ（Power Control Unit）１３、制御部（例えば、燃料電池システム制御部１４）を有する。また、実施の形態１にかかる燃料電池システム１では、補機類として、インバータ２０ａ、２１ａ、２４ａ、水素ポンプ２０ｂ、ウォーターポンプ２１ｂ、水加熱ヒータ２２、外部供給電源２３ａ、電流センサ２３ｂ、エアコン用コンプレッサ２４ｂ、補機バッテリ２５が設けられる。また、図１では、燃料電池システム１が電力を供給する対象となるエアコンプレッサ２６及びトラクションモータ２７を示した。
【００１４】
なお、以下の説明では、燃料電池スタック１０又はバッテリユニット１２の正極端子に接続される配線を正極側配線、燃料電池スタック１０又はバッテリユニット１２の負極端子に接続される配線を負極側配線と称す。
【００１５】
燃料電池スタック１０は、複数の燃料電池セル３０が直列接続されたものである。各燃料電池セルは、気体水素を供給し、供給した水素量に応じた電力を出力する。図１では、燃料電池スタック１０の出力電圧を燃料電池出力電圧Ｖｆｃとし、出力電流を燃料電池出力電流Ｉｆｃとした。
【００１６】
ＦＣ昇圧コンバータ１１は、燃料電池出力電圧Ｖｆｃを昇圧してモータ駆動電圧ＶＨを生成する。ＦＣ昇圧コンバータ１１は、コンデンサＣ１、Ｃ２、ダイオードＤ１、昇圧ＩＰＭ（Intelligent Power Module）４０、ヒューズ４２、４３を有する。コンデンサＣ１は、昇圧ＩＰＭ４０及びインダクタＬ１よりも燃料電池スタック１０に近い位置の正極配線と負極配線との間に接続される。コンデンサＣ１は、燃料電池出力電圧Ｖｆｃの変動を抑制する平滑コンデンサである。昇圧ＩＰＭ４０は、スイッチングトランジスタを含みダイオードＤ１及びコンデンサＣ２と共に昇圧回路を構成する。ダイオードＤ１は、アノードが昇圧ＩＰＭ４０に接続され、カソードがＦＣリレー回路４１に接続される。コンデンサＣ２は、ダイオードＤ１のカソードと負極側配線との間に接続される。ＦＣ昇圧コンバータ１１は、コンデンサＣ２の両端にインバータ電圧Ｖｉｎｖを生成する。ＦＣリレー回路４１は、燃料電池システム制御部１４からの制御信号に基づきインバータ電圧Ｖｉｎｖを後段のＰＣＵ１３に伝達するか否かを切り替える。ヒューズ４２は、ＦＣリレー回路４１とＰＣＵ１３とを接続する正極側配線に挿入される。ヒューズ４３は、ＦＣリレー回路４１とＰＣＵ１３とを接続する負極側配線に挿入される。
【００１７】
バッテリユニット１２は、直列接続された複数の二次電池セル５０を有する。二次電池セル５０は、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の充放電可能な電池である。また、バッテリユニット１２では、直列接続された二次電池セル５０に挿入されるようにヒューズ５１が設けられる。複数の二次電池セル５０によりバッテリ出力電圧Ｖｂが生成される。また、バッテリユニット１２の充放電電流を図１ではバッテリ出力電流ＩＢとした。システムメインリレー５２は、燃料電池システム制御部１４からの指示に従って、バッテリ出力電圧Ｖｂを後段のＰＣＵ１３に出力するか否かを切り替える。
【００１８】
システムメインリレー５２とＰＣＵ１３とを接続する正極側配線と負極側配線には、補機類が接続される。システムメインリレー５２に接続される正極側配線と負極側配線との間には補助電圧ＶＬが生成される。具体的には、実施の形態１にかかる燃料電池システム１では、システムメインリレー５２に接続される正極側配線と負極側配線とに、インバータ２０ａ、２１ａ、２４ａ、水加熱ヒータ２２、外部供給電源２３ａＤＣＤＣコンバータ６０が接続される。
【００１９】
インバータ２０ａは、補助電圧ＶＬに基づき水素ポンプ２０ｂを動作させる駆動信号を生成する。水素ポンプ２０ｂは、燃料電池スタック１０に水素を送り込むためのポンプである。インバータ２１ａは、補助電圧ＶＬに基づきウォーターポンプ２１ｂを動作させる駆動信号を生成する。ウォーターポンプ２１ｂは、燃料電池スタック１０に与える循環水を循環させるためのポンプである。水加熱ヒータ２２は、燃料電池スタック１０に与える循環水を加熱するヒータである。外部供給電源２３ａは、バッテリユニット１２を充電するための外部電源である。また、外部供給電源２３ａと正極側配線とを接続する配線には電流センサ２３ｂが設けられる。電流センサ２３ｂは、外部供給電源２３ａからバッテリユニット１２に対して与えられる充電電流量を検出して、燃料電池システム制御部１４及び外部の充電器に通知する。インバータ２４ａは、補助電圧ＶＬに基づきエアコン用コンプレッサ２４ｂを動作させる駆動信号を生成する。エアコン用コンプレッサ２４ｂは、エアコンの冷気を作り出すコンプレッサである。また、インバータ２４ａと正極側配線とを接続する配線にはヒューズ６１が挿入される。ＤＣＤＣコンバータ６０は、補機バッテリ２５から供給される電圧を昇圧して正極側配線及び負極側配線に補機バッテリ２５から取り出される電力を供給する。
【００２０】
ＰＣＵ１３は、燃料電池スタック１０及びバッテリユニット１２から供給される電力に基づきエアコンプレッサ２６及びトラクションモータ２７を駆動する。ＰＣＵ１３は、ＤＣＤＣコンバータ６０、ヒューズ６１、昇圧ＩＰＭ６２、放電機構６３、ＩＰＭ６４、コンデンサＣ３、Ｃ４、インダクタＬ１を有する。なお、ＤＣＤＣコンバータ６０及び昇圧ＩＰＭ６２については前述したためここでは説明を省略する。
【００２１】
コンデンサＣ３は、システムメインリレー５２に接続される正極側配線と負極側配線との間に接続される。インダクタＬ１は、コンデンサＣ１の端子のうち正極側配線が接続される側の端子と昇圧ＩＰＭ６２とを接続する正極側配線に挿入される。昇圧ＩＰＭ６２は、補助電圧ＶＬを昇圧してモータ駆動電圧ＶＨを生成する。昇圧ＩＰＭ６２の出力は、ＦＣ昇圧コンバータ１１に接続される正極側配線と負極側配線に出力される。放電機構６３は、昇圧ＩＰＭ６２の出力電圧が生成される正極側配線と負極側破線との間に接続される。放電機構６３は、エアコンプレッサ２６又はトラクションモータ２７を駆動する際に余剰となった電流を負極側配線に排出するための回路である。コンデンサＣ４は、ＦＣ昇圧コンバータ１１に接続される正極側配線と負極側配線との間に接続される。ＩＰＭ６４は、モータ駆動電圧ＶＨに基づきエアコンプレッサ２６及びトラクションモータ２７を駆動する駆動信号を生成する。
【００２２】
燃料電池システム制御部１４は、上位のシステムから指示を受けて、受信した指示に従って燃料電池システム１の制御を行う。燃料電池システム制御部１４は、燃料電池システム１の制御を行う際には、各所に設けられた電圧計及び電流計から電圧値及び電流値を取得する。具体的には、燃料電池システム制御部１４は、燃料電池出力電圧Ｖｆｃ、インバータ電圧Ｖｉｎｖ、モータ駆動電圧ＶＨ、Ｖｂ、補助電圧ＶＬ、燃料電池出力電流Ｉｆｃ、バッテリ出力電流ＩＢを得て、昇圧ＩＰＭ４０、システムメインリレー５２、昇圧ＩＰＭ６２、ＩＰＭ６４を制御する。また、燃料電池システム制御部１４は、インバータ２０ａ、インバータ２１ａ、インバータ２４ａ、ＤＣＤＣコンバータ６０も制御する。
【００２３】
ここで、燃料電池システム制御部１４は、急速暖機運転時に、燃料電池セル３０への燃料供給量の調節と、昇圧ＩＰＭ４０による燃料電池スタック１０からの電流引き出し能力の調節と、昇圧ＩＰＭ６２によるバッテリユニット１２への充放電電力の調節と、水加熱ヒータ２２の温度調節と、を行う。そこで、図２に実施の形態１にかかる燃料電池システム１の通常時と急速暖機時の出力特性と発熱量の関係を説明するグラフを示す。
【００２４】
図２に示すように、実施の形態１にかかる燃料電池システム１では、急速暖機運転時に燃料電池スタック１０から引き出す燃料電池出力電流Ｉｆｃを増加させることで、急速暖機運転時に燃料電池スタック１０の発熱量を高める。ここで、急速暖機運転時の燃料電池スタック１０の燃料電池出力電圧Ｖｆｃと燃料電池出力電流Ｉｆｃの大きさは、通常運転時の動作点から得られる電力と同じ大きさになるように設定される。
【００２５】
続いて、急速暖機運転時の燃料電池スタック１０の出力電圧、出力電力及び発熱量の変動について説明する。そこで、図３に実施の形態１にかかる燃料電池システム１の急速暖機時の電圧変動に起因した発熱量の変化を説明する図を示す。
【００２６】
燃料電池スタック１０は、急速暖機運転時の急激な温度変化に伴い燃料電池出力電圧Ｖｆｃが変動する。そして、この燃料電池出力電圧Ｖｆｃの変動に伴い燃料電池スタック１０の出力電力と発熱量が変化する。つまり、急速暖機運転時の温度変化により、燃料電池スタック１０は発電効率に変化が生じる。この発電効率の変化により、図３に示すように、燃料電池出力電圧Ｖｆｃが低下した場合には燃料電池スタック１０の出力電力が減少すると共に燃料電池スタック１０の発熱量が増加し、燃料電池出力電圧Ｖｆｃが上昇した場合には燃料電池スタック１０の出力電力が増加すると共に燃料電池スタック１０の発熱量が減少する。
【００２７】
実施の形態１にかかる燃料電池システム１では、上記した燃料電池スタック１０の発電効率の変化に伴う出力電力及び発熱量の変化に伴う二次電池への過電圧の印加の防止と暖機時間の短縮を実現する急速暖機運転時の制御を行う。そこで、以下で、実施の形態１にかかる燃料電池システム１の急速暖機運転時の制御について詳細に説明する。なお、燃料電池システム１における急速暖機運転時の制御は、燃料電池システム制御部１４が上位のシステムからの指示を受けて実施する制御である。また、燃料電池システム制御部１４は、急速暖機運転時には燃料電池出力電圧Ｖｆｃと燃料電池出力電流Ｉｆｃに基づき燃料電池スタック１０の出力電力（ＦＣパワー計測値）を算出し、インバータ２０ａ、２１ａ、２４ａ、水加熱ヒータ２２及びＤＣＤＣコンバータ６０の動作状況から高圧補機パワー推定値を算出し、ＩＰＭ６４の動作状態からモータパワー推定値を算出し、ＦＣパワー計測値、高圧補機パワー推定値及びＦＣ及びモータパワー推定値からバッテリ出力推定値を算出する。また、燃料電池システム制御部１４は、例えば、プログラムを実行可能な演算部と、当該演算部によって用いられるアナログデジタル変換回路、デジタルアナログ変換回路等と、を備えるマイクロコントローラである。そして、燃料電池システム制御部１４は、演算部で実行される燃料電池システム制御プログラムにより、前述の計測値及び推定値の算出と、後述する制御を行う。
【００２８】
図４に実施の形態１にかかる燃料電池システム１の急速暖機時のヒータの出力制御を説明するタイミングチャートを示す。図４に示す例では、上図に比較例として実施の形態１にかかる急速暖機運転制御を行わない例を示し、下図に実施の形態１にかかる燃料電池システム１の急速暖機制御を行った例を示した。
【００２９】
図４に示すように、実施の形態１にかかる急速暖機制御を行わない場合、ヒータ出力は燃料電池スタック１０の出力電力の変動にかかわらず一定の出力値を維持する。そして、実施の形態１にかかる急速暖機制御を行わない場合、燃料電池スタック１０の出力電力が低下するタイミングＴ１〜Ｔ２の期間は、燃料電池スタック１０の出力電力の低下分をバッテリユニット１２からの放電電力により補う。一方、実施の形態１にかかる急速暖機制御を行わない場合において燃料電池スタック１０の出力電力が低下するタイミングＴ３〜Ｔ４の期間は、燃料電池スタック１０の出力電力の増加分をバッテリユニット１２への充電電力により吸収する。しかしながら、実施の形態１にかかる急速暖機制御を行わない場合、バッテリユニット１２の充放電電力がバッテリに対して許可されているバッテリ放電側許容電力Ｗｏｕｔ及びバッテリ充電側許容電力Ｗｉｎを超過してしまうことがある。
【００３０】
一方、実施の形態１にかかる急速暖機制御を行った場合、燃料電池スタック１０の出力電力が低下するタイミングＴ１〜Ｔ２の期間に水加熱ヒータ２２の発熱量を減少させることで、燃料電池スタック１０の自己発熱量の増加分を水加熱ヒータ２２の発熱量の低下により相殺して燃料電池スタック１０に与えられる熱量の変化を一定の範囲内に抑制する。また、燃料電池スタック１０の出力電力が低下するタイミングＴ１〜Ｔ２の期間は、燃料電池スタック１０の出力電力の低下分をバッテリユニット１２からの放電電力により補うが、水加熱ヒータ２２の発熱量を抑制することでバッテリユニット１２からの放電電力の増加を抑制する。
【００３１】
また、実施の形態１にかかる急速暖機制御を行った場合、燃料電池スタック１０の出力電力が増加するタイミングＴ３〜Ｔ４の期間に水加熱ヒータ２２の発熱量を増加させることで、燃料電池スタック１０の自己発熱量の低下分を水加熱ヒータ２２の発熱量の増加により相殺して燃料電池スタック１０に与えられる熱量の変化を一定の範囲内に抑制する。また、燃料電池スタック１０の出力電力が増加するタイミングＴ３〜Ｔ４の期間は、燃料電池スタック１０の出力電力の増加分をバッテリユニット１２への充電電力により吸収するが、水加熱ヒータ２２の発熱量を増加させることでバッテリユニット１２への充電電力の増加を抑制する。
【００３２】
ここで、実施の形態１にかかる燃料電池システム１では、水加熱ヒータ２２の発熱量の調整量をバッテリ放電側許容電力Ｗｏｕｔ及びバッテリ充電側許容電力Ｗｉｎに基づき算出する。これにより、実施の形態１にかかる燃料電池システム１では、バッテリユニット１２への充放電電力を各許容量を超えない範囲に制限する。そこで、実施の形態１にかかる急速暖機時のヒータの出力制御方法を以下で説明する。
【００３３】
図５に実施の形態１にかかる燃料電池システム１の急速暖機時のヒータの出力制御方法を説明するフローチャートを示す。なお、図５に示したフローチャートの処理は所定の時間間隔で繰り返し実行されるものとする。
【００３４】
図５に示すように、実施の形態１にかかる燃料電池システム１では、急速暖機運転を開始すると、燃料電池システム制御部１４が水加熱ヒータ２２の出力制御処理を開始する。水加熱ヒータ２２の出力制御処理では、まず、燃料電池システム制御部１４がバッテリ出力推定値を算出する（ステップＳ１）。このバッテリ出力推定値は、モータパワー推定値と、高圧補機パワー推定値との加算値から燃料電池スタック１０の出力電力の計測値（例えば、ＦＣパワー推定値）を減算することで算出される。モータパワー推定値は、エアコンプレッサ２６及びトラクションモータ２７を駆動するＩＰＭ６４の動作状態から算出される。高圧補機パワー推定値は、インバータ２０ａ、２１ａ、２４ａ、水加熱ヒータ２２、ＤＣＤＣコンバータ６０の動作状態から算出される。ＦＣパワー推定値は、燃料電池出力電圧Ｖｆｃと燃料電池出力電流Ｉｆｃの計測値から算出される。
【００３５】
続いて、燃料電池システム制御部１４は、ステップＳ１で算出されたバッテリ出力推定値がバッテリ放電側許容電力Ｗｏｕｔ及びバッテリ充電側許容電力Ｗｉｎを超えていないかを判断する（ステップＳ２、Ｓ３）。バッテリ出力推定値がバッテリ放電側許容電力Ｗｏｕｔよりも大きかった場合（ステップＳ２のＹＥＳの枝）、燃料電池システム制御部１４はバッテリ出力電力がバッテリ放電側許容電力Ｗｏｕｔを超えない範囲となる水加熱ヒータ２２の出力電力（以下、水加熱ヒータパワーと称す）を算出する（ステップＳ４）。ステップＳ４で算出される水加熱ヒータパワーは、バッテリ出力推定値からバッテリ放電側許容電力Ｗｏｕｔを減算した減算値を、予め設定される水加熱ヒータパワーベース値（図４のベース値）から引くことで算出される。そして、燃料電池システム制御部１４は、ステップＳ４で算出された水加熱ヒータパワーにて水加熱ヒータ２２を制御する。
【００３６】
また、バッテリ出力推定値がバッテリ充電側許容電力Ｗｉｎよりも小さかった場合（ステップＳ３のＹＥＳの枝）、燃料電池システム制御部１４はバッテリ出力電力がバッテリ充電側許容電力Ｗｉｎを超えない範囲となる水加熱ヒータ２２の出力電力（以下、水加熱ヒータパワーと称す）を算出する（ステップＳ５）。ステップＳ５で算出される水加熱ヒータパワーは、バッテリ出力推定値とバッテリ充電側許容電力Ｗｉｎの加算値を、予め設定される水加熱ヒータパワーベース値（図４のベース値）から引くことで算出される。そして、燃料電池システム制御部１４は、ステップＳ５で算出された水加熱ヒータパワーにて水加熱ヒータ２２を制御する。
【００３７】
また、バッテリ出力推定値がバッテリ放電側許容電力Ｗｏｕｔ以下、かつ、バッテリ充電側許容電力Ｗｉｎ以上であった場合（ステップＳ２のＮＯの枝、かつ、ステップＳ３のＮＯの枝）、燃料電池システム制御部１４は、水加熱ヒータ２２をベース値で制御する。
【００３８】
上記説明より、実施の形態１にかかる燃料電池システム１では、燃料電池システム制御部１４がバッテリ出力推定値を算出する際に燃料電池スタック１０の出力電力を加味する。これにより、燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０の出力電力の低下に伴い増加した自己発熱量を水加熱ヒータ２２の出力電力の低下で相殺し、燃料電池スタック１０の出力電力の増加に伴い減少した自己発熱量を水加熱ヒータ２２の出力電力の増加で相殺する。これにより、実施の形態１にかかる燃料電池システム１は、急速暖機中に燃料電池スタック１０に加える熱量の変動を所定の範囲内に収めることができる。また、実施の形態１にかかる燃料電池システム１は、急速暖機中の燃料電池スタック１０に加える熱量変化を抑制することで急速暖機運転の時間を短縮することができる。
【００３９】
また、実施の形態１にかかる燃料電池システム１では、加熱ヒータ２２の出力電力を決定する際に、バッテリ出力推定値がバッテリユニット１２に対して設定されたバッテリ放電側許容電力Ｗｏｕｔとバッテリ充電側許容電力Ｗｉｎを超えない範囲となるように、水加熱ヒータ２２の出力電力を決定する。これにより、実施の形態１にかかる燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０の暖機運転にて発生したバッテリユニット１２への充放電電力により、バッテリユニット１２に対して過電圧が印加されることを防止することができる。
【００４０】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４１】
１  燃料電池システム
１０  燃料電池スタック
１１  ＦＣ昇圧コンバータ
１２  バッテリユニット
１３  ＰＣＵ
１４  燃料電池システム制御部
２０ａ、２１ａ、２４ａ  インバータ
２０ｂ  水素ポンプ
２１ｂ  ウォーターポンプ
２２  水加熱ヒータ
２３ａ  外部供給電源
２３ｂ  電流センサ
２４ｂ  エアコン用コンプレッサ
２５  補機バッテリ
２６  エアコンプレッサ
２７  トラクションモータ
３０  燃料電池セル
４０  昇圧ＩＰＭ
４１  ＦＣリレー回路
４２、４３、５１、６１  ヒューズ
５０  二次電池セル
５２  システムメインリレー
６０  ＤＣＤＣコンバータ
６２  昇圧ＩＰＭ
６３  放電機構
６４  ＩＰＭ
Ｃ１〜Ｃ４  コンデンサ
Ｄ１  ダイオード
Ｌ１  インダクタ
【図１】
2019175753.tif 000003
【図２】
2019175753.tif 000004
【図３】
2019175753.tif 000005
【図４】
2019175753.tif 000006
【図５】
2019175753.tif 000007