(57)【要約】【課題】  回生電力を得ることが可能な燃料電池システムにおいて、余剰電力を確実に消費する。【解決手段】  熱媒体の熱を大気に放出する放熱器４３と、熱媒体を加熱する電気ヒータ５１と、回生電力を発生する回生電力発生手段１１、１２と、燃料電池１０および回生電力発生手段１１、１２と並列に接続された２次電池１３と、電力を消費する電気負荷手段１１、１６とを設ける。燃料電池１０の発電電力と回生電力発生手段１１、１２の回生電力との合計が、負荷手段１１、１６の消費電力と２次電池１３の受け入れ可能電力の合計を越える分を余剰電力とし、余剰電力を電気ヒータ５１で消費する。【選択図】        図１
2005100752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素と酸素とを電気化学反応させて電力を得る燃料電池（１０）を備える移動体に搭載される燃料電池システムであって、
前記燃料電池（１０）に熱媒体を循環させる熱媒体経路（４０）と、
前記熱媒体経路（４０）に設けられ、前記熱媒体の熱を大気に放出する放熱器（４３）と、
前記熱媒体経路（４０）において、前記燃料電池（１０）の下流側かつ前記放熱器（４３）の上流側に設けられ、前記熱媒体を加熱する電気ヒータ（５１）と、
前記移動体の制動に伴って回生電力を発生する回生電力発生手段（１１、１２）と、
前記燃料電池（１０）および前記回生電力発生手段（１１、１２）と並列に接続された２次電池（１３）と、
前記燃料電池（１０）、前記回生電力発生手段（１１、１２）あるいは前記２次電池（１３）の少なくとも１つからの電力を消費可能な電気負荷手段（１１、１６）とを備え、
前記燃料電池（１０）の発電電力と回生電力発生手段（１１、１２）の回生電力との合計が、前記負荷手段（１１、１６）の消費電力と前記２次電池（１３）の受け入れ可能電力の合計を越える分を余剰電力とし、前記余剰電力を前記電気ヒータ（５１）で消費することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
熱媒体を前記電気ヒータ（５１）をバイパスさせる電気ヒータバイパス経路（５３）と、前記電気ヒータ（５１）側に流れる熱媒体の流量と前記電気ヒータバイパス経路（５３）側に流れる熱媒体の流量とを調整可能な電気ヒータバイパス流量調整手段（５４）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記熱媒体経路（４０）における前記電気ヒータ（５１）の下流側かつ前記放熱器（５３）の上流側に設けられた暖房用放熱器（５６）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記電気ヒータバイパス経路（５３）は、熱媒体を前記電気ヒータ（５１）および前記暖房用放熱器（５６）とをバイパスさせるものであることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
熱媒体を前記暖房用放熱器（５６）をバイパスさせる暖房用放熱器バイパス経路（５９）と、前記暖房用放熱器（５６）に流れる熱媒体の流量と前記暖房用放熱器バイパス経路（５９）に流れる熱媒体の流量とを調整可能な暖房用放熱器バイパス流量調整手段（６０）とを備えることを特徴とする請求項３または４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記流量調整手段（６０）が開閉弁であることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記暖房用放熱器（５６）、前記暖房用放熱器バイパス経路（５９）あるいは前記暖房用放熱器バイパス流量調整手段（６０）のうち少なくとも２つが一体的に構成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記燃料電池（１０）には熱媒体が循環せず、前記電気ヒータ（５１）および前記暖房用放熱器（５６）とに熱媒体が循環可能な閉ループを形成し、前記閉ループにおけるいずれかの箇所に熱媒体を循環させる閉ループ用熱媒体循環手段（６６）を設けることを特徴とする請求項３ないし７のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記電気ヒータ（５１）の下流側であって前記暖房用放熱器（５６）の上流側に熱媒体を加熱可能な水素を燃料とする触媒燃焼式ヒータ（６７）を設けたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記電気ヒータ（５１）における熱媒体と接触する表面近傍に設けられた第１の温度検出手段（５２）と、前記触媒燃焼式ヒータ（６７）における熱媒体と接触する表面近傍に設けられた第２の温度検出手段（６８）と、前記熱媒体の温度を調整可能な熱媒体温度調整手段とを備え、
前記第１の温度検出手段（５２）による検出温度あるいは前記第２の温度検出手段（６８）による検出温度が所定値以上となった場合に、前記熱媒体温度調整手段により熱媒体の温度を低下させることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記熱媒体温度調整手段は、前記電気ヒータ（５１）に対する電力供給量の調整、熱媒体流量の調整あるいは前記触媒燃焼式ヒータ（６７）に対する水素供給量の調整、空気供給量の調整の少なくともいずれかを行うものであることを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記熱媒体はエチレングリコール水溶液であり、前記所定値はエチレングリコール水溶液の分解温度以下の温度であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記回生電力発生手段（１１、１２）と前記電気ヒータ（５１）とは、電力変換手段を介さず接続されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素と酸素との化学反応により電気エネルギーを発生させる燃料電池を備える燃料電池システムに関するもので、車両、船舶及びポータブル発電器等の移動体に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水素と酸素（空気）との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池からの発電電力を駆動源としてモータ等を駆動する燃料電池システムが知られている。燃料電池を駆動源とする燃料電池車両では、一般に減速時や降坂時に車両駆動用モータ等を用いて回生制動を行わせ、回生制動により得られる回生電力を２次電池（電力貯蔵装置）に蓄え、次の発進時や加速時に利用することで、車両燃費、車両加速性能を向上させている。
【０００３】
しかしながら、降り坂が連続して続くような場合には、回生電力により２次電池が満充電状態になってしまい、駆動用モータからの回生電力を２次電池に蓄えることができなくなり、回生制動による制動力を得ることができなくなるという問題があった。このような場合、回生制動が利用できないために機械式のブレーキのみに依存することになり、さらには燃料電池車両では内燃機関車両などに比べてエンジンブレーキがない分だけ、機械式ブレーキの大型化やブレーキの操作頻度が上昇することに伴う運転者の負担増、ドライブフィーリングの悪化といった問題があった。
【０００４】
このため回生制動による余剰電力を処理するために、燃料電池に空気を供給するエアコンプレッサや冷却水供給ポンプなどを用いて、回生電力による余剰電力を消費させる燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、蓄熱機構および蓄冷熱機構を設け、これらの機構に回生電力による余剰電力を用いることで、余剰電力の有効利用を図るものもある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２０３５８３号公報
【特許文献２】特開２０００−５９９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１では、エアコンプレッサ等を用いて余剰電力を消費しているが、これらは消費電力が小さいため余剰電力を完全に消費できない場合がある。
【０００６】
また、上記特許文献１では、回生電力を消費して捨てているだけで、回生電力の再利用ができていない。さらに、上記特許文献２では、回生電力の再利用を図っているが、回生電力を再利用するために蓄熱機構および蓄冷熱機構を搭載する必要があり、これらの機構を搭載するための大きなスペースが必要であるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み、回生電力を得ることが可能な燃料電池システムにおいて、余剰電力を確実に消費することを目的とする。また、システムを大型化することなく余剰電力を再利用することが可能な燃料電池システムを提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、水素と酸素とを電気化学反応させて電力を得る燃料電池（１０）を備える移動体に搭載される燃料電池システムであって、燃料電池（１０）に熱媒体を循環させる熱媒体経路（４０）と、熱媒体経路（４０）に設けられ、熱媒体の熱を大気に放出する放熱器（４３）と、熱媒体経路（４０）において、燃料電池（１０）の下流側かつ放熱器（４３）の上流側に設けられ、熱媒体を加熱する電気ヒータ（５１）と、移動体の制動に伴って回生電力を発生する回生電力発生手段（１１、１２）と、燃料電池（１０）および回生電力発生手段（１１、１２）と並列に接続された２次電池（１３）と、燃料電池（１０）、回生電力発生手段（１１、１２）あるいは２次電池（１３）の少なくとも１つからの電力を消費可能な電気負荷手段（１１、１６）とを備え、燃料電池（１０）の発電電力と回生電力発生手段（１１、１２）の回生電力との合計が、負荷手段（１１、１６）の消費電力と２次電池（１３）の受け入れ可能電力の合計を越える分を余剰電力とし、余剰電力を電気ヒータ（５１）で消費することを特徴としている。
【０００９】
このように余剰電力が２次電池（１３）で受け入れ可能な電力以上の場合は電気ヒータ（５１）で消費するように構成することで、電気ヒータ５１はエアコンプレッサ等に比較して消費電力を大きくとることができ余剰電力を確実に消費することが可能となる。これにより、機械式ブレーキの操作頻度を低下でき、運転者の負担を減らし、またドライブフィーリングの悪化を回避できる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、熱媒体を電気ヒータ（５１）をバイパスさせる電気ヒータバイパス経路（５３）と、電気ヒータ（５１）側に流れる熱媒体の流量と電気ヒータバイパス経路（５３）側に流れる熱媒体の流量とを調整可能な電気ヒータバイパス流量調整手段（５４）とを備えることを特徴としている。これにより、電気ヒータ（５１）不要時には熱媒体が電気ヒータ（５１）をバイパスするようにでき、圧力損失を低減できる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明では、熱媒体経路（４０）における電気ヒータ（５１）の下流側かつ放熱器（５３）の上流側に設けられた暖房用放熱器（５６）を備えることを特徴としている。このように余剰電力により得られた熱を暖房に用いることで、余剰電力を捨てることなく有効に再利用することが可能となる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明では、電気ヒータバイパス経路（５３）は、熱媒体を電気ヒータ（５１）および暖房用放熱器（５６）とをバイパスさせるものであることを特徴としている。これにより、暖房用放熱器（５６）不要時には熱媒体が暖房用放熱器（５６）をバイパスするようにでき、圧力損失を低減できる。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明では、熱媒体を暖房用放熱器（５６）をバイパスさせる暖房用放熱器バイパス経路（５９）と、暖房用放熱器（５６）に流れる熱媒体の流量と暖房用放熱器バイパス経路（５９）に流れる熱媒体の流量とを調整可能な暖房用放熱器バイパス流量調整手段（６０）とを備えることを特徴としている。これにより、暖房用放熱器（５６）による暖房能力を調整することが可能となる。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明のように、流量調整手段（６０）として開閉弁を用いることで、システムを簡易な構成とすることができる。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明のように、暖房用放熱器（５６）、暖房用放熱器バイパス経路（５９）あるいは暖房用放熱器バイパス流量調整手段（６０）のうち少なくとも２つが一体的に構成することで、これらをコンパクトにすることができる。
【００１６】
また、請求項８に記載の発明では、燃料電池（１０）には熱媒体が循環せず、電気ヒータ（５１）および暖房用放熱器（５６）とに熱媒体が循環可能な閉ループを形成し、閉ループにおけるいずれかの箇所に熱媒体を循環させる閉ループ用熱媒体循環手段（６６）を設けることを特徴としている。このように、熱容量の大きい燃料電池（１０）とは独立した閉ループを設けることで、暖房回路の熱容量を小さくでき暖房の立ち上がり性能を向上できる。
【００１７】
また、請求項９に記載の発明では、電気ヒータ（５１）の下流側であって暖房用放熱器（５６）の上流側に熱媒体を加熱可能な水素を燃料とする触媒燃焼式ヒータ（６７）を設けたことを特徴としている。
【００１８】
これにより、低温環境下で電力が得られない場合であっても、水素触媒ヒータ（６７）を熱源として、室内暖房を行ったり、燃料電池（１０）を暖機することができる。また、水素触媒ヒータ（６７）を電気ヒータ（５１）の下流側に設けることで、電気ヒータ（５１）を作動させ冷却水を加熱し、触媒を活性温度以上に昇温させることができる。このとき、回生電力により余剰電力が発生していれば、余剰電力により電気ヒータ（５１）を介して触媒を加熱することができ、余剰電力を有効利用できる。
【００１９】
また、請求項１０に記載の発明では、電気ヒータ（５１）における熱媒体と接触する表面近傍に設けられた第１の温度検出手段（５２）と、触媒燃焼式ヒータ（６７）における熱媒体と接触する表面近傍に設けられた第２の温度検出手段（６８）と、熱媒体の温度を調整可能な熱媒体温度調整手段とを備え、第１の温度検出手段（５２）による検出温度あるいは第２の温度検出手段（６８）による検出温度が所定値以上となった場合に、熱媒体温度調整手段により熱媒体の温度を低下させることを特徴としている。これにより、熱媒体が過熱することを防止できる。
【００２０】
また、請求項１１に記載の発明のように、熱媒体温度調整手段は、電気ヒータ（５１）に対する電力供給量の調整、熱媒体流量の調整あるいは触媒燃焼式ヒータ（６７）に対する水素供給量の調整、空気供給量の調整の少なくともいずれかを行うものとすることができる。
【００２１】
また、請求項１２に記載の発明のように、熱媒体はエチレングリコール水溶液である場合には、所定値はエチレングリコール水溶液の分解温度以下の温度とすることで、エチレングリコール水溶液の熱分解によるイオン発生を抑制でき、導電率の上昇を抑制できる。
【００２２】
また、請求項１３に記載の発明では、回生電力発生手段（１１、１２）と電気ヒータ（５１）とは、電力変換手段を介さず接続されていることを特徴としている。これにより、例えば電力変換手段が破壊した場合に電気ヒータ（５１）で電力消費ができなくなり回生制動ができなくなることを防止でき、燃料電池システムの信頼性を向上させることができる。
【００２３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図５に基づいて説明する。本第１実施形態は、本発明の燃料電池システムを燃料電池を電源として走行する電気自動車（燃料電池車両）に適用したものである。
【００２５】
図１は、本第１実施形態の燃料電池システムの全体構成を示す概念図である。図１に示すように、本第１実施形態の燃料電池システムは、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する燃料電池（ＦＣスタック）１０を備えている。燃料電池１０は、車両走行用の電動モータ（負荷）１１や２次電池１３、その他補機などの電気負荷１６に電力を供給するように構成されている。燃料電池１０では、以下の水素と酸素の電気化学反応が起こり電気エネルギーが発生する。
アノード（水素極）：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-
カソード（酸素極）：２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ
全体の反応：  Ｈ2＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏ
本第１実施形態では燃料電池１０として固体高分子型燃料電池を用いており、基本単位となるセルが複数積層されて構成されている。各セルは、電解質膜が一対の電極で挟まれた構成となっている。なお、本発明は燃料電池の種類を限定するものではなく、他の種類の燃料電池、例えばリン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体電解質型燃料電池にも適用可能である。
【００２６】
燃料電池１０にて発生した直流電力は、インバータ１２で交流電流に変換され走行用モータ１１に供給される。これにより、モータ１１は車輪駆動力を発生させ車両を走行させることができる。また、燃料電池１０の発電時に余った電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１４を介して、２次電池１３に蓄えることができる。
【００２７】
インバータ１２は、燃料電池１０や２次電池１３から供給された直流電流を交流電流に変換して走行用モータ１１に供給して、走行用モータ１１を駆動している。本第１実施形態の電気自動車では、車両減速時や降坂時に走行用モータ１１を発電機として作動させて発電を行うとともにブレーキ力を得る回生制動を行い、回生制動によって発電された回生電力はインバータ１２を介して２次電池１３に充電できるように構成されている。なお、走行用モータ１１およびインバータ１２が本発明の回生電力発生手段を構成している。
【００２８】
また、本第１実施形態の燃料電池システムでは、２次電池１３が燃料電池１０と電気的に並列接続されており、燃料電池１０とともに２次電池１３からもモータ１１に電力を供給可能に構成されている。例えば、車両発進時や加速時などに大きな電力が必要な場合、燃料電池１０からだけでなく２次電池１３からも電力を取り出して走行用モータ１１に供給することで対応することができる。２次電池１３としては、例えば一般的なニッケル水素電池を用いることができる。
【００２９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、２次電池１３と燃料電池１０とが同じ電圧になるように電圧変換を行う。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、外部からの制御信号によって双方向に電力を伝達することができる。
【００３０】
燃料電池１０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４の間には、ダイオード１５が設けられている。このダイオード１５により、燃料電池１０に２次電池１３からの電流および走行用モータ１１、インバータ１２で回生された電流が流れ込み、燃料電池１０が破壊されるのを防いでいる。
【００３１】
補機１６は、燃料電池１０に空気を供給する空気供給装置３０、冷却水循環ポンプ用モータ４２などの補機（電気負荷）であり、インバータ１７を介して２次電池１３と接続されている。なお、走行用モータ１１と補機１６が本発明の電気負荷手段を構成している。
【００３２】
本第１実施形態の燃料電池システムでは、燃料電池１０の発電電力と回生電力発生手段による回生電力との合計から電気負荷手段１１、１６による消費電力と２次電池１３の受け入れ可能電力との合計を引いた差が余剰電力となる。後述の電気ヒータ５１が燃料電池１０およびインバータ１２と並列に接続されており、電気ヒータ５１に余剰電力を供給することができるように構成されている。
【００３３】
燃料電池１０には、水素供給装置２０から水素供給経路２１を介して水素が供給され、空気供給装置３０から空気供給経路３２を介して空気が供給されるように構成されている。
【００３４】
水素供給装置２０としては例えば水素吸蔵合金等の水素貯蔵材を内蔵して純水素を貯蔵する水素タンクを用いることができる。水素供給経路２１には、シャットバルブ２２および水素レギュレータ２３が設けられている。燃料電池１に水素を供給する際には、シャットバルブ２２を開き、水素レギュレータ２３によって所望の圧力にした水素を燃料電池１に供給する。
【００３５】
水素排出経路２４からは、未反応水素ガス、蒸気（あるいは水）および空気極から固体高分子膜を通過して混入した窒素、酸素などが排出される。水素排出経路２４には、シャットバルブ２５が設けられており、燃料電池１０の運転条件に応じて開閉される。
【００３６】
空気供給装置３０としては、例えばエアコンプレッサを用いることができる。エアコンプレッサ３０は、コンプレッサ用モータ３１にて駆動される。空気供給経路３２には供給空気加湿用の加湿器３３が設けられている。加湿器３３は燃料電池１０から排出される排気空気に含まれる水分を回収し、この水分を用いてエアコンプレッサ３０の吐出後の空気を加湿する装置である。これにより、発電時における電気化学反応のために、燃料電池１０内の固体高分子膜を水分を含んだ湿潤状態にしておくことができる。
【００３７】
空気排出経路３４からは、未反応空気、蒸気（あるいは水）および水素極から固体高分子膜を通過して混入した水素などが排出される。レギュレータ３５は、空気排出経路３４に設けられており、燃料電池１０を効率的に運転するために、燃料電池１０に供給される空気の圧力を調整している。
【００３８】
燃料電池１０は発電に伴い発熱を生じる。固体高分子型燃料電池では、膜の耐熱温度や効率の点から８０℃前後で運転する必要がある。このため、燃料電池システムには、燃料電池１０を冷却するための冷却システムが設けられている。
【００３９】
冷却システムは、燃料電池１０に冷却水を循環させる冷却水経路（熱媒体経路）４０、冷却水を圧送する冷却水循環ポンプ４１、冷却水の放熱を行うラジエータ（放熱器）４３等から構成されている。冷却水としては、低温時でも凍結しないようにエチレングリコールと水の混合溶液を用いている。
【００４０】
冷却水循環ポンプ４１はポンプ用モータ４２と機械的に接続されており、ポンプ用モータ４２を回転させることにより冷却水循環ポンプ４１を回転させて燃料電池１０に冷却水を循環させることができる。燃料電池１０で発生した熱は、冷却水を介してラジエータ４３で系外に排出される。
【００４１】
冷却ファン４４は冷却ファンモータ４５と機械的に接続されており、冷却ファンモータ４５を回転させることにより冷却ファン４４を回転させてラジエータ４３に送風し、ラジエータ４３より熱を外気に放出させることができる。なお、ラジエータ４３は車両走行時に走行風（ラム圧）を利用できる位置に搭載するのがのぞましい。
【００４２】
サーモスタット４６は、公知の技術であり冷却水温度が所定の値より大きい場合は、ラジエータ４３側に冷却水が流れるようにし、逆に冷却水温度が所定の値より小さい場合はラジエータバイパス経路４７に冷却水が流れるよう制御することで温度制御を行っている。
【００４３】
このような冷却系によって、冷却水循環ポンプ４１による流量制御、冷却ファン４４による風量制御、サーモスタット４６によるバイパス制御で冷却水の温度を調整し、燃料電池１０の温度制御を行うことができる。
【００４４】
また、本第１実施形態の構成では、冷却水が直接燃料電池１０内部と接するため、冷却水の導電率が大きいと、漏電による感電や燃料電池システム効率の低下をまねく。このため、本第１実施形態では、冷却水経路４０にイオン吸着用経路４８を設け、イオン吸着用経路４８にイオン交換樹脂（イオン吸着手段）４９を配置している。
【００４５】
イオン交換樹脂４９は、各部品より冷却水に溶出したイオンを吸着し、冷却水の導電率上昇を抑えることができる。ちなみにイオン吸着装置４９は、冷却水が流れる位置であれば、どこに設置してもよい。さらに、本第１実施形態では、導電率の小さい冷却水として、エチレングリコールと水の混合物を用いている。
【００４６】
また、冷却水経路４０における燃料電池１０の出口近傍には、冷却水温度を検出する温度センサ５０が設けられている。
【００４７】
冷却水経路４０における燃料電池１０の下流側であってラジエータ４３の上流側には、冷却水を加熱する電気ヒータ５１が設けられている。上述のように電気ヒータ５１には燃料電池システムの余剰電力が供給される。電気ヒータ５１は、供給電力を調整することで出力（加熱温度）を調整できる。また、電気ヒータ５１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４などの電力変換器を介することなくインバータ１２と直接接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を介して電気的に接続した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が破壊したときに電気ヒータ５１にて電力消費ができなくなり回生制動ができなくなる。このため、これらを電気的に直接接続することで燃料電池システムの信頼性を向上させることができる。
【００４８】
冷却水として、エチレングリコール水溶液を用いた場合には、酸素存在下で熱分解温度以上になると分解してギ酸などの有機酸を生成する。これらの有機酸は、冷却水中でイオン化し冷却水の導電率を上昇させる。電気ヒータ５１は冷却水と接する表面の温度がもっとも高くなるので、本第１実施形態では電気ヒータ５１の冷却水と接する表面あるいは電気ヒータ５１内部の冷却水と接する表面近傍に温度センサ５２を設けている。
【００４９】
本第１実施形態では、温度センサ５２にて検出した温度に基づいて、冷却水が冷却水の熱分解温度以下になるように冷却水の温度制御を行う。この温度制御を開始する温度を、熱分解温度以下の熱分解速度が大きくなる温度に設定してもよい。電気ヒータ５１による加熱温度を低下させるためには、電気ヒータ５１に循環する冷却水流量を増加させるか、あるいは電気ヒータ５１に供給する電力を低下させる。このような制御を行うことで、冷却水の熱分解によるイオンの発生を抑制しイオン交換樹脂４９の寿命を長くすることができる。
【００５０】
冷却水経路４０には、冷却水を電気ヒータ５１をバイパスさせるための電気ヒータバイパス経路５３が設けられている。電気ヒータバイパス経路５３は、電気ヒータ５１の上流側で冷却水経路４０から分岐し、電気ヒータ５１の下流側で冷却水経路４０に合流している。冷却水経路４０と電気ヒータバイパス経路５３との分岐点には、流量調整弁（電気ヒータバイパス流量調整手段）５４が設けられている。本第１実施形態では、流量調整弁５４としてロータリバルブを用いている。流量調整弁５４により、電気ヒータ５１側あるいは電気ヒータバイパス経路５３側に流れる冷却水の割合をそれぞれ０〜１００％の間で任意に調整することができる。
【００５１】
冷却水経路４０における電気ヒータ５１の下流側であってラジエータ４３の上流側には、室内暖房用ユニット５５が設けられている。室内暖房用ユニット５５は、ヒータコア（暖房用放熱器）５６、室内暖房用ファン５７、ファン用モータ５８、暖房用放熱器バイパス経路５９、オンオフ弁（暖房用放熱器バイパス流量調整手段）６０を備えている。
【００５２】
ヒータコア５６は冷却水を熱源として、ヒータコア５６を通過する空気を加熱するものである。室内暖房用ファン５７は室内暖房用ファンモータ５８と機械的に接続されており、室内暖房用ファンモータ５８を回転させることにより室内暖房用ファン５７を回転させてヒータコア５６に送風する。
【００５３】
図２は、車両用空調装置の構成を示す概念図である。図２に示すように、車室内空気あるいは車室外空気を室内暖房用ファン５７によってヒータコア５６に送り、ヒータコア５６を通過後の空気を車室内に送風できるように、ヒータコア５６および室内暖房用ファン５７の周囲にはダクトが設置されている。
【００５４】
図２に示すように、室内暖房用ファン１３は室内空気あるいは室外空気のエバポレータ６２に送られる。エバポレータ６２は、内部で低圧低温の冷媒が蒸発することで空気の冷却を行うものである。ヒータコア５６は、エバポレータ６２の空気流れ下流側に設置されている。ヒータコア５６には、エバポレータ６２通過後の空気をヒータコア５６を通過させるかどうかを制御するエアミックスドア６３が設けられている。
【００５５】
空気温度を低くして冷房したい場合には、エアミックスドア６３を閉じてヒータコア５６に空気が通過しないようにする。逆に空気温度を高くして暖房したい場合には、エアミックスドア６３を開いてヒータコア５６に空気が通過するようにする。除湿を行う場合には、エアミックスドア６３を開いてエバポレータ６２で冷却除湿した空気をヒータコア５６で加熱し、室内に導入する。エアミックスドア６３はオンオフ制御ではなく、必要な空気温度に応じ開度を調節できる。
【００５６】
ここで、常にヒータコア５６に温水が流れる構成とすると、例えば夏場で暖房の必要がないときにも、ヒータコア５６から熱が放出され空調性能に悪影響を与えたり、室内冷房のためのエネルギーが余分に必要になり車両燃費を悪化させることになる。特にエネルギー回生時は、ヒータコア５６の上流にある電気ヒータ５１から大きな熱が冷却水に放出されるので、エアミックスドア６３を閉じただけでは充分でなく、回生電力による熱が車室内に侵入することが考えられる。また、エアミックスドア６３の設置のために大きなスペースを必要とする。そこで本第１実施形態では、オンオフ弁６０およびバイパス経路５９を設置することで上記の問題を回避している。
【００５７】
図１に戻り、暖房用放熱器バイパス経路５９は、ヒータコア５６をバイパスするように冷却水経路４０に設けられており、ヒータコア５６の上流側で冷却水経路４０から分岐し、ヒータコア５６の下流側で冷却水経路４０に合流している。
【００５８】
オンオフ弁６０は、冷却水経路４０における暖房用放熱器バイパス経路５９との分岐点の下流側であってヒータコア５６の上流側に設けられている。オンオフ弁６０は、外部からの制御で冷却水循環流路４０を開閉可能な電気式の開閉弁であり、通常時（非通電時）は閉状態となっている。オンオフ弁６０を開状態にすることで冷却水はヒータコア５６に流れ、オンオフ弁６０を閉状態にすることで冷却水は暖房用放熱器バイパス経路５９に流れる。このような簡易な構成のオンオフ弁６０を用いることで、システムを簡易な構成とすることができ、コスト低減を図ることができる。
【００５９】
図３はヒータコア５６の斜視図である。ヒータコア６０はチューブとフィンで構成される熱交換器であり、チューブ内を冷却水が流れ、外部を空気が流れ熱交換を行うことができる。図３中の矢印は冷却水の流れを示している。また、図３に示すように、ヒータコア５６、暖房用放熱器バイパス経路５９、オンオフ弁６０が一体的に構成されている。これらの構成要素５６、５９、６０を一体化することで、車両への搭載性を向上させることができる。なお、これらの構成要素５６、５９、６０のうち任意の２つの組合せを一体化した場合も車両への搭載性を向上させることができる。
【００６０】
図１に戻り、本第１実施形態の燃料電池システムには、外気温を検出する外気温センサ６１が設けられている。さらに燃料電池システムには、車両システムおよび各構成機器を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）１００が設けられている。本発明の熱媒体温度調整手段は、ＥＣＵ１００により構成される。ＥＣＵ１００は、温度センサ５１、６８の検出温度に基づいて、電気ヒータ５１に対する電力供給量の調整、冷却水流量の調整等を行い、冷却水温度を調整する。
【００６１】
次に、本第１実施形態の燃料電池システムでの発電電力の処理について図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００６２】
まず、燃料電池１０の発電電力Ｐｆｃを算出する（Ｓ１０）。次に、ブレーキ踏力等から車両制動トルク指令値Ｔａを算出し、車両制動トルク指令値Ｔａから回生電力Ｐｂを算出する（Ｓ１１）。次に、電気負荷手段１１、１６の消費電力Ｐｃを算出する（Ｓ１２）。
【００６３】
次に、燃料電池１０の発電電力Ｐｆｃと回生電力Ｐｂとの合計Ｐｆｃ＋Ｐｂが電気負荷手段１１、１６の消費電力Ｐｃを上回るか否かを判定する（Ｓ１３）。この結果、Ｐｆｃ＋Ｐｂ＞Ｐｃでない場合には、Ｐｆｃ＋Ｐｂのすべてを電気負荷手段１１、１６にて消費してリターンする（Ｓ１４）。
【００６４】
一方、Ｐｆｃ＋Ｐｂ＞Ｐｃである場合、すなわち燃料電池１０の発電電力Ｐｆｃと回生電力Ｐｂとの合計が電気負荷手段１１、１６の消費電力Ｐｃを上回り第１の余剰電力（Ｐｆｃ＋Ｐｂ）−Ｐｃが発生する場合には、２次電池１３の受入可能電力Ｐｂを算出する（Ｓ１５）。２次電池１３の受入可能電力Ｐｂは、２次電池１３の種類、２次電池１３の温度、ＳＯＣ（充電量）等に基づいて算出することができる。
【００６５】
次に、燃料電池１０の発電電力Ｐｆｃと回生電力Ｐｂとの合計のうち電気負荷手段１１、１６の消費電力Ｐｃを上回る第１の余剰電力（Ｐｆｃ＋Ｐｂ）−Ｐｃが、２次電池１３の受入可能電力Ｐｂを上回るか否かを判定する（Ｓ１６）。この結果、（Ｐｆｃ＋Ｐｂ）−Ｐｃ＞Ｐｂでない場合には、２次電池１３に電力（Ｐｆｃ＋Ｐｂ）−Ｐｃにて充電しリターンする（Ｓ１７）。
【００６６】
一方、（Ｐｆｃ＋Ｐｂ）−Ｐｃ＞Ｐｂである場合、すなわち燃料電池１０の発電電力Ｐｆｃと回生電力Ｐｂとの合計が電気負荷手段１１、１６の消費電力Ｐｃと２次電池１３の受入可能電力Ｐｂとの合計を上回り第２の余剰電力（Ｐｆｃ＋Ｐｂ）−（Ｐｃ＋Ｐｉ）が発生する場合には、電気ヒータ５１の受入可能電力Ｐｈを算出する（Ｓ１８）。電気ヒータ５１の受入可能電力Ｐｈは、冷却水温度、ラジエータ４３の容量、ヒータコア５６の容量等に基づいて算出することができる。
【００６７】
次に、燃料電池１０の発電電力Ｐｆｃと回生電力Ｐｂとの合計のうち、電気負荷手段１１、１６の消費電力Ｐｃと２次電池１３の受入可能電力Ｐｂとの合計を上回る第２の余剰電力（Ｐｆｃ＋Ｐｂ）−（Ｐｃ＋Ｐｉ）が、電気ヒータ５６の受入可能電力Ｐｈを上回るか否か判定する（Ｓ１９）。この結果、（Ｐｆｃ＋Ｐｂ）−（Ｐｃ＋Ｐｉ）＞Ｐｈでない場合には、電気ヒータ５６を電力（Ｐｆｃ＋Ｐｂ）−（Ｐｃ＋Ｐｉ）で作動させリターンする（Ｓ２０）。
【００６８】
一方、（Ｐｆｃ＋Ｐｂ）−（Ｐｃ＋Ｐｉ）＞Ｐｈである場合には、電気ヒータ５６を電力Ｐｈで作動させ、電気ヒータ５６で吸収しきれなかった第３の余剰電力（Ｐｆｃ＋Ｐｂ）−（Ｐｃ＋Ｐｉ＋Ｐｈ）が発生する。この第３の余剰電力分は回生電力Ｐｂを低く抑える必要があり、この第３の余剰電力分だけ回生制動が効かなくなるので、機械式ブレーキで対応する（Ｓ２１）。
【００６９】
なお、車室内暖房が必要な場合は、２次電池１３の充電より電気ヒータ５１にでの電力消費を優先させるように制御してもよい。この場合には余剰電力を直接電気ヒータ５１で消費できるため、システム全体の効率を向上させることができる。
【００７０】
次に、本第１実施形態の燃料電池システムにおける燃料電池冷却と車室内暖房について図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００７１】
まず、燃料電池１０の発電電力Ｐｆｃと燃料電池１０出口における冷却水温度Ｔｏｕｔを検出する（Ｓ３０）。次に、燃料電池１０の冷却に必要とする冷却水流量Ｖｆｃを算出する（Ｓ３１）。
【００７２】
次に、余剰電力（上述した第２の余剰電力）を電気ヒータ５１で処理するか否かを判定する（Ｓ３２）。この結果、余剰電力を電気ヒータ５１で処理しないと判定された場合には、車室内の暖房あるいは除湿がオンになっているか否かを判定する（Ｓ３３）。この結果、車室内の暖房あるいは除湿がオンになっていないと判定された場合には、流量調整弁５４を電気ヒータバイパス経路５３側に切り替え、すべての冷却水が電気ヒータバイパス経路５３側に流れるようにし（Ｓ３４）、冷却水循環ポンプ４１を冷却水流量がＶｆｃとなるように駆動しリターンする（Ｓ３５）。燃料電池１０を通過後の冷却水は、ラジエータ４３あるいはラジエータバイパス経路４７に流れることで温度が調整される。
【００７３】
一方、車室内の暖房あるいは除湿がオンになっていると判定された場合には、オンオフ弁６０を開状態とし（Ｓ３６）、ヒータコア５６での必要暖房能力から電気ヒータ５１の要求電力Ｐｈ２を求め、要求ヒータ電力Ｐｈ２から電気ヒータ５１の必要冷却水流量Ｖｈ２を算出する（Ｓ３７）。
【００７４】
次に、ヒータ必要冷却水流量Ｖｈ２が燃料電池必要冷却水流量Ｖｆｃを下回っているか否かを判定する（Ｓ３８）。この結果、Ｖｈ２＜Ｖｆｃでないと判定された場合には、冷却水のすべてが電気ヒータ５１側に流れるように流量調整弁５４を切り替え（Ｓ３９）、冷却水循環ポンプ４１を冷却水流量がＶｈ２となるように駆動する（Ｓ４０）。
【００７５】
一方、Ｖｈ２＜Ｖｆｃであると判定された場合には、電気ヒータ５１側の冷却水流量がＶｈ２、電気ヒータバイパス通路５３側の冷却水流量が（Ｖｆｃ−Ｖｈ２）となるように流量調整弁５４を切り替え（Ｓ４１）、冷却水循環ポンプ４１を冷却水流量がＶｆｃとなるように駆動する（Ｓ４２）。ステップＳ４０、４２で冷却水循環ポンプ４１を駆動させた後で、電気ヒータ５１を電力Ｐｈ２で作動させリターンする（Ｓ４３）。所望の暖房性能が得られるように室内暖房用ファンモータ５８の回転数を制御する。
【００７６】
車両走行開始時には冷却水温度が低いので、このように電気ヒータ５１にて補助的に冷却水を加熱することで暖房能力を向上させることができる。この場合、電気ヒータ５１は燃料電池１０あるいは２次電池１３からの電力を用いて発電させる。
【００７７】
上記ステップＳ３２において余剰電力を電気ヒータ５１で処理すると判定された場合には、車室内の暖房あるいは除湿がオンになっているか否かを判定する（Ｓ４４）。この結果、車室内の暖房あるいは除湿がオンになっていないと判定された場合には、余剰電力を電気ヒータ５１にて処理するヒータ処理電力Ｐｈ１から電気ヒータ５１の必要冷却水流量Ｖｈ１を算出する（Ｓ４５）。
【００７８】
次に、ヒータ必要冷却水流量Ｖｈ１が燃料電池必要冷却水流量Ｖｆｃを下回っているか否かを判定する（Ｓ４６）。この結果、Ｖｈ１＜Ｖｆｃでないと判定された場合には、冷却水のすべてが電気ヒータ５１側に流れるように流量調整弁５４を切り替え（Ｓ４７）、冷却水循環ポンプ４１を冷却水流量がＶｈ１となるように駆動する（Ｓ４８）。
【００７９】
一方、Ｖｈ１＜Ｖｆｃであると判定された場合には、電気ヒータ５１側の冷却水流量がＶｈ１、電気ヒータバイパス通路５３側の冷却水流量が（Ｖｆｃ−Ｖｈ１）となるように流量調整弁５４を切り替え（Ｓ４９）、冷却水循環ポンプ４１を冷却水流量がＶｆｃとなるように駆動する（Ｓ５０）。ステップＳ４８、５０で冷却水循環ポンプ４１を駆動させた後で、電気ヒータ５１を電力Ｐｈ１で作動させリターンする（Ｓ５１）。余剰電力を電気ヒータ５１にて熱に変換され、冷却水を介してラジエータ４３で外気に排出される。
【００８０】
上記ステップＳ４４で車室内の暖房あるいは除湿がオンになっていると判定された場合には、オンオフ弁６０を開状態とし（Ｓ５２）、ヒータ処理電力Ｐｈ１と要求ヒータ電力Ｐｈ２のうち大きい方の電力Ｐｈ３を用い、電気ヒータ５１に流す冷却水流量Ｖｈ１を算出する（Ｓ５３）。
【００８１】
次に、ヒータ必要冷却水流量Ｖｈ１が燃料電池必要冷却水流量Ｖｆｃを下回っているか否かを判定する（Ｓ５４）。この結果、Ｖｈ１＜Ｖｆｃでないと判定された場合には、冷却水のすべてが電気ヒータ５１側に流れるように流量調整弁５４を切り替え（Ｓ５５）、冷却水循環ポンプ４１を冷却水流量がＶｈ１となるように駆動する（Ｓ５６）。
【００８２】
一方、Ｖｈ１＜Ｖｆｃであると判定された場合には、電気ヒータ５１側の冷却水流量がＶｈ１、電気ヒータバイパス通路５３側の冷却水流量が（Ｖｆｃ−Ｖｈ１）となるように流量調整弁５４を切り替え（Ｓ５７）、冷却水循環ポンプ４１を冷却水流量がＶｆｃとなるように駆動する（Ｓ５８）。ステップＳ５６、５８で冷却水循環ポンプ４１を駆動させた後で、電気ヒータ５１を電力Ｐｈ３で作動させリターンする（Ｓ５９）。
【００８３】
以上の構成によれば、回生電力にて発生する余剰電力は優先的に２次電池１３に蓄えられ、余剰電力が２次電池１３に受け入れ可能な電力以上の場合は、電気ヒータ５１で消費している。電気ヒータ５１は、エアコンプレッサ等に比較して消費電力が大きいので、余剰電力を確実に消費することが可能となる。これにより、機械式ブレーキの操作頻度を低下でき、運転者の負担を減らし、またドライブフィーリングの悪化を回避できる。
【００８４】
回生電力が発生するのは主に減速時や降坂時であり、この場合には燃料電池１０は発電停止あるいは発電電力が小さくなっているため、燃料電池１０の必要冷却能力も小さくなる。ラジエータ４３は燃料電池１０が最大出力時に充分に冷却が行えるように設計されるので、燃料電池１０の発電量が小さい場合にはラジエータ４３の能力が余っていることになり、そのときに電気ヒータ５１で熱を発生させその熱をラジエータ４３にて外気に放出すれば、ラジエータ４３の体格を大きくする必要はなく、新たな放熱器を搭載する必要もない。
【００８５】
また、冷却水を電気ヒータ５１をバイパスさせることができる電気ヒータバイパス経路５３を設け、電気ヒータ５１に冷却水を流す必要がない場合には、冷却水が電気ヒータ５１をバイパスできるように構成することで、冷却回路の圧力損失増加を抑制でき、冷却水循環ポンプ４１の消費電力増加を回避できる。
【００８６】
さらに、電気ヒータ５１で発生した熱をヒータコア５６を介して室内暖房に用いることで、回生制動で発生する余剰電力を有効に再利用することが可能となる。また、回生電力量は車重や減速度にもよるが、通常車室内の暖房必要能力よりも大きい。このため、電気ヒータ５１の発熱時で室内暖房が必要ないときにヒータコア５６に冷却水が流れると、室内暖房用ファン５７は停止していてもヒータコア５６表面から放熱し、車室内に影響を与える可能性がある。そこで、本第１実施形態では、暖房用放熱器バイパス経路５９、オンオフ弁６０を設けることでそのような悪影響を回避している。
【００８７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６に基づいて説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態と比較して、主に冷却水を燃料電池１０には循環させないで、電気ヒータ５１およびヒータコア５６に循環させることが可能な冷却水閉ループを形成した点が異なる。
【００８８】
図６は、本第２実施形態の燃料電池システムの概略構成を示す概念図である。図６では、冷却系以外の構成要素の図示を省略している。
【００８９】
図６に示すように、上記第１実施形態のサーモスタット４６の代わりに、本第２実施形態では冷却水経路４０とラジエータバイパス経路４７との合流点に流量調整弁６４を設けている。また、冷却水経路４０におけるラジエータ４３の下流側に温度センサ６５を設けている。
【００９０】
流量調整弁６４と温度センサ６５の基本的な機能は、上記第１実施形態のサーモスタット４６と同様である。すなわち、ラジエータ４３通過後の冷却水温度を温度センサ６５にて検出し、その温度検出値に基づいて所望の冷却水温度になるように、流量調整弁６４を操作し、ラジエータ４３あるいはバイパス経路４７に流れる冷却水流量比を制御することができる。さらに本第２実施形態の流量調整弁６４は上記機能に加え、冷却水経路４０の上流側と下流側、バイパス経路４７の全方向にシャットできるように構成されている。
【００９１】
冷却水経路４０における流量調整弁５４の下流側であって電気ヒータ５１の上流側に第２の冷却水循環ポンプ６６が設けられている。この冷却水循環ポンプ６６は、冷却水経路４０と電気ヒータバイパス経路５３によって形成される閉ループのいずれの箇所に設けてもよい。第２の冷却水循環ポンプ６６は、第１の冷却水循環ポンプ４１に比較して循環させる冷却水が少ないので、第１の冷却水循環ポンプ４１より小型のものを用いることができる。
【００９２】
本第２実施形態の流量調整弁５４は、燃料電池１０から流れてきた冷却水を電気ヒータ５１側あるいは電気ヒータバイパス経路５３側に０〜１００％の範囲で分配する機能に加え、電気ヒータバイパス経路５３から流れてくる冷却水を電気ヒータ５１側に流す機能を有している。
【００９３】
流量調整弁６４を全方向に閉じ、冷却水循環ポンプ６６を作動させることで、冷却水は冷却水経路４０と電気ヒータバイパス経路５３によって形成される閉ループＡを循環する。この場合には、冷却水は燃料電池１０には循環せず、電気ヒータ５１およびヒータコア５６に循環することとなる。
【００９４】
このように、閉ループＡは熱容量の大きい燃料電池１０とは独立した暖房回路となるので、熱容量を小さくでき暖房の立ち上がり性能を向上できる。さらに燃料電池１０や配管などからの放熱を減少できるので、熱損失を低減でき立ち上がり性能を向上できる。また、圧力損失の大きな燃料電池１０を通過しない回路を形成できるので、燃料電池１０が発電していないときに暖房のみを使用したいときは第２の冷却水循環ポンプ６６で冷却水を循環させることで、第１の冷却水循環ポンプ６６の消費動力を低減できる。
【００９５】
本第２実施形態では、冷却水経路４０における電気ヒータ５１の直下に水素を燃料とする触媒燃焼式ヒータ６７を設けている。例えば氷点下においては、燃料電池１０が発電起動できなかったり、さらには２次電池１３も電解液が凍結して電力が得られない場合がある。このため、本第２実施形態では、水素触媒ヒータ６７を補助用ヒータとして電気ヒータ５１と併設し、電気ヒータ５１の電力が得られない場合の熱源として用いている。水素触媒ヒータ６７を熱源として、室内暖房を行ったり、燃料電池１０を暖機することができる。
【００９６】
また、水素触媒ヒータ６７の冷却水と接する表面あるいは水素触媒ヒータ６７内部の冷却水と接する表面近傍に、電気ヒータ５１と同様に温度センサ６８を設けている。発熱するヒータ６７表面において、冷却水の温度が高くなるので、ヒータ６７表面近傍の温度を検出することで、冷却水が冷却水の熱分解温度以下になるように制御する。この制御は熱媒体温度調整手段としてのＥＣＵ１００により行われる。
【００９７】
水素触媒ヒータ６７の温度を低下させるためには、冷却水の流量を増加させるか、あるいは水素触媒ヒータ６７に供給する水素量を減少させるか、あるいは供給空気量を増加させればよい。このような制御を行うことで、冷却水の熱分解によるイオンの発生を抑制しイオン交換樹脂の寿命を増加させることができる。
【００９８】
また、補助用ヒータとして水素触媒ヒータ６７を用いる理由は、燃料電池１０の燃料である水素を用いることができ、かつ燃焼式ヒータに比べて作動温度が低い（６００℃以下）からである。
【００９９】
また、低温環境下では触媒の活性が低く、燃焼起動できなかったり、未燃水素が多く発生する。このため、水素触媒ヒータ６７を電気ヒータ５１の直下に設けることで、低温時に電気ヒータ５１を作動させ冷却水を加熱し、触媒を活性温度以上に昇温させることができる。このとき、回生電力により余剰電力が発生していれば、余剰電力により電気ヒータ５１を介して触媒を加熱することができることになる。
【０１００】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図７に基づいて説明する。本第３実施形態は、上記第２実施形態と比較して、電気ヒータバイパス経路５３が設けられていない点が異なるものである。
【０１０１】
図７は、本第３実施形態の燃料電池システムの概略構成を示す概念図である。図７では、冷却系以外の構成要素の図示を省略している。
【０１０２】
図７に示すように、本第３実施形態では、電気ヒータ５１あるいは水素触媒ヒータ６７をバイパスさせる電気ヒータバイパス経路５３が存在しない。このため、冷却水を電気ヒータ５１側あるいは電気ヒータバイパス経路５３側に分配する流量調整弁５４を設ける必要がなく、冷却水経路４０の構成を簡素にできる。
【０１０３】
本第３実施形態では、車室内の暖房が必要なときは、オンオフ弁６０を開状態とし、必要に応じて電気ヒータ５１あるいは水素触媒ヒータ６７を駆動し冷却水を加熱する。また、本第３実施形態でも、上記第１実施形態、第２実施形態と同様に回生電力を熱としてラジエータ４３あるいはヒータコア５６で消費することができる。
【０１０４】
さらに、本第３実施形態のシステム構成をさらに簡略化するためには、オンオフ弁６０と暖房用放熱器バイパス経路５９を廃止する構成としてもよい。
【０１０５】
（他の実施形態）
なお、図１で示した例では１個のＥＣＵ１００を用いて制御を行っているが、機器毎にＥＣＵを設け、それぞれのＥＣＵ同士で通信を行うように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】第１実施形態の燃料電池システムの全体構成を示す概念図である。
【図２】第１実施形態の車両空調装置の構成を示す概念図である。
【図３】ヒータコアの斜視図である。
【図４】第１実施形態の燃料電池システムでの発電電力の処理を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態の燃料電池システムにおける燃料電池冷却処理と車室内暖房処理を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態の燃料電池システムの概念図である。
【図７】第３実施形態の燃料電池システムの概念図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０…燃料電池、１１…走行用モータ、１２…インバータ、１３…２次電池、１４…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１５…ダイオード、１６…補機、１７…インバータ、２０…水素供給装置、３０…空気供給装置、４０…冷却水経路、４１…冷却水循環ポンプ、４３…ラジエータ、５０…温度センサ、５１…電気ヒータ、５２…温度センサ、５３…電気ヒータバイパス経路、５４…流量制御弁、５６…ヒータコア（暖房用放熱器）、５９…暖房用放熱器バイパス経路、６０…オンオフ弁、６６…水素触媒ヒータ、１００…電子制御装置。
【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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