(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される反応ガスにより発電する燃料電池と、蓄電装置と、前記燃料電池及び前記蓄電装置の電力により駆動される走行用のモータとを備える燃料電池車両において、
前記蓄電装置から電力が供給される空調用の電熱ヒータと、
前記燃料電池、前記蓄電装置、及び前記モータの電力収支を統合して制御する統合制御部と、を備え、
前記統合制御部は、
前記電熱ヒータが必要とする電圧が、電圧閾値を上回る場合には、前記燃料電池の発電電力を増加させて前記蓄電装置に充電電流を流し、
前記充電電流と前記蓄電装置の内部抵抗との積に応じて上昇する前記蓄電装置の電圧を前記電熱ヒータが必要とする電圧以上の電圧にする
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池車両において、
前記電圧閾値を前記蓄電装置の現在の電圧とした
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項３】
請求項１記載の燃料電池車両において、
前記電圧閾値を前記蓄電装置の開放電圧又は該開放電圧から余裕電圧を引いた電圧とした
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池車両において、
前記燃料電池車両の車速が、車速閾値を下回る場合には、
前記燃料電池の発電電力の増加を制限する
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池車両において、
前記電熱ヒータが必要とする電圧が、前記電圧閾値を上回る場合には、アイドル時にも前記燃料電池を運転する
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の燃料電池車両において、
前記燃料電池の温度が、温度閾値を下回るときには、
前記電熱ヒータが必要とする電圧の要求が、前記電圧閾値を上回る場合であっても、前記要求には応えないようにする
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の燃料電池車両において、
前記モータの電力要求を前記電熱ヒータが必要とする電圧の要求に優先させる
ことを特徴とする燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、供給される反応ガスにより発電する燃料電池と、蓄電装置と、前記燃料電池及び前記蓄電装置の電力により駆動される走行用のモータとを備える燃料電池車両に関し、特に、車両に搭載された空気調和装置（以下、エアコンという。）を構成する電熱ヒータへの電力供給制御が適用された燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、燃料電池車両は、燃料電池と蓄電装置とのハイブリッド電源により走行駆動源としてのモータが駆動される。前記蓄電装置は、始動時や走行時に燃料電池の電力をアシストするため等に利用される。また、前記蓄電装置は、前記燃料電池の余剰電力や前記モータの回生電力を充電する機能も有する。
【０００３】
前記燃料電池車両にもまた、車室内を快適な状態にするためのエアコンが搭載されている。エアコンは冷凍サイクルを利用した装置であり、内燃機関車両では、エンジンの主軸等の回転によりコンプレッサを作動させて冷媒を圧縮し、冷媒を冷凍サイクル中に繰り返し循環させることで、除湿された冷気を得ている。
【０００４】
これに対して燃料電池車両では、燃料電池の電力及び（又は）蓄電装置の電力によりインバータを介してエアコン用モータを駆動し、このエアコン用モータにより前記冷凍サイクルのコンプレッサを作動させるように構成されている（特許文献１）。
【０００５】
このように特許文献１に係る技術では、エアコンを比較的に高電圧で駆動するようにしているので、エネルギ効率が向上する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２８６３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、エアコンを暖房運転する際には、前記冷凍サイクルにより除湿された冷気を電熱ヒータにより暖める必要がある。
【０００８】
電熱ヒータも比較的に高負荷であるが、前記特許文献１には、前記燃料電池及び（又は）前記蓄電装置による前記電熱ヒータの制御については、言及されていない。
【０００９】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、エアコンの暖房性能の向上を考慮するとともに、電熱ヒータへの電力の供給に関し、エネルギ効率向上、コストダウン、車両の走行性能とのトレードオフの最適化等を図ることを可能とする燃料電池車両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】
【００１０】
この発明に係る燃料電池車両は、供給される反応ガスにより発電する燃料電池と、蓄電装置と、前記燃料電池及び前記蓄電装置の電力により駆動される走行用のモータとを備える燃料電池車両において、以下の特徴（１）〜（７）を備える。
【００１１】
（１）前記蓄電装置から電力が供給される空調用の電熱ヒータと、前記燃料電池、前記蓄電装置、及び前記モータの電力収支を統合して制御する統合制御部と、を備え、前記統合制御部は、前記電熱ヒータが必要とする電圧が、電圧閾値を上回る場合には、前記燃料電池の発電電力を増加させて前記蓄電装置に充電電流を流し、前記充電電流と前記蓄電装置の内部抵抗との積に応じて上昇する前記蓄電装置の電圧を前記電熱ヒータが必要とする電圧以上の電圧にすることを特徴とする。
【００１２】
この特徴（１）を有する発明によれば、電熱ヒータが必要とする電圧が、電圧閾値を上回る場合には、前記燃料電池の発電電力を増加させて前記蓄電装置に充電電流を流し、前記充電電流と前記蓄電装置の内部抵抗との積に応じて上昇する前記蓄電装置の電圧を前記電熱ヒータが必要とする電圧以上の電圧にするという特徴的な構成を採用することにより前記蓄電装置の容量の適正化（不必要に大容量にしない。）が図れるとともに、前記蓄電装置の電圧を前記電熱ヒータが必要とする電圧に昇圧するコンバータを設ける必要がないのでエネルギ効率を向上させることができる。また、コンバータを設けない分、燃料電池車両のコストダウンを図れる。
【００１３】
（２）上記特徴（１）を備える発明において、前記電圧閾値を前記蓄電装置の現在の電圧（変動値）としたことを特徴とする。
【００１４】
この特徴（２）を備える発明によれば、前記蓄電装置の現在の負荷に応じて該蓄電装置の充電電流を決定することができるので、必要最小限の充電量で電熱ヒータが必要とする電圧に確実に昇圧することができる。
【００１５】
（３）上記特徴（１）を備える発明において、前記電圧閾値を前記蓄電装置の開放電圧（固定値）又は該開放電圧から余裕電圧を引いた電圧（固定値）としたことを特徴とする。
【００１６】
この特徴（３）を備える発明によれば、開放電圧（固定値）又は該開放電圧から余裕電圧を引いた電圧（固定値）を電圧閾値とするので制御が簡単になる。開放電圧から余裕電圧を引いた電圧とすることで若干の余裕をもって電熱ヒータに電力を供給することができる。
【００１７】
（４）上記特徴（１）〜（３）のいずれかを備える発明において、前記燃料電池車両の車速が、車速閾値を下回る場合には、前記燃料電池の発電電力の増加を制限することを特徴とする。
【００１８】
この特徴（４）を備える発明によれば、車速が車速閾値を下回る場合には、燃料電池の発電電力の増加を制限するようにしているので、車速閾値を下回る車速において、燃料電池（に圧縮空気を供給するエアポンプ）を静粛に作動させることが可能となり、車室内の快適性が向上する。
【００１９】
（５）上記特徴（１）〜（４）のいずれかを備える発明において、前記電熱ヒータが必要とする電圧が、前記電圧閾値を上回る場合には、アイドル時にも前記燃料電池を運転することを特徴とする。
【００２０】
この特徴（５）を備える発明によれば、例えば、信号待ち等において車両が停止しているときにアイドルストップを禁止するようにして、燃料電池の電力により蓄電装置を充電するとともに、電熱ヒータを作動させることで車室内の快適性を向上させることができる。
【００２１】
（６）上記特徴（１）又は（２）を備える発明において、前記燃料電池の温度が、温度閾値を下回るときには、前記電熱ヒータが必要とする電圧の要求が、前記電圧閾値を上回る場合であっても、前記要求には応えないようにすることを特徴とする。
【００２２】
この特徴（６）を備える発明によれば、燃料電池の温度が、温度閾値を下回るときには、例え、電熱ヒータが必要とする電圧の要求が、前記電圧閾値を上回る場合であっても、前記要求には応えないようにすることで、燃料電池の安定な作動を優先させることができる。
【００２３】
（７）上記特徴（１）又は（２）を備える発明において、前記モータの電力要求を前記電熱ヒータが必要とする電圧の要求に優先させることを特徴とする。
【００２４】
この特徴（７）を備える発明によれば、モータの電力要求を電熱ヒータの電力要求に優先するようにしたので、走行することを優先することができる。
【発明の効果】
【００２５】
蓄電装置の電圧が、エアコンの電熱ヒータのヒータ必要電圧以上の電圧となるように燃料電池から蓄電装置に対して充電電流を流すようにしたので、前記蓄電装置の容量の適正化（不必要に大容量にしない。）が図れるとともに前記蓄電装置の電圧を前記電熱ヒータが必要とする電圧に昇圧するコンバータを設ける必要がなく暖房性能の向上と燃料電池車両全体でのエネルギ効率の向上とを図ることができる。また、コンバータを設ける必要がないので、コストダウンできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、この発明に係る燃料電池車両の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２７】
図１に示すこの実施形態に係る燃料電池車両２０は、基本的には、燃料電池２２とエネルギストレージである蓄電装置２４とから構成されるハイブリッド型の電源システム（ハイブリッド直流電源システム）１０と、このハイブリッド直流電源システム１０からのモータ電流Ｉｍ（電力）がインバータ３４を通じて供給される負荷としての走行用のモータ２６（電動機）とから構成される。
【００２８】
蓄電装置２４が接続される１次側の電源ライン１１と、燃料電池２２とモータ２６（インバータ３４）が接続される２次側の電源ライン１２との間には、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置｛ＶＣＵ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）という。｝２３が設けられる。
【００２９】
ＶＣＵ２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６と、これを駆動制御するコンバータ制御部５４とから構成される。ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、昇降圧両方向の動作を行い、発電電圧Ｖｆ又はインバータ３４間電圧の回生電圧からなる２次電圧Ｖ２を１次電圧Ｖ１に降圧するとともに、バッテリ電圧Ｖｂである１次電圧Ｖ１を発電電圧Ｖｆｃである２次電圧Ｖ２に昇圧する。
【００３０】
ハイブリッド直流電源システム１０により回転駆動されるモータ２６の回転は、減速機１３、シャフト１４を通じて車輪１６に伝達され、車輪１６を回転させることで、燃料電池車両２０を推進させる。
【００３１】
燃料電池２２は、例えば固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成されたセルを積層したスタック構造である。燃料電池２２には、水素タンク２８とエアコンプレッサ３０が配管により接続されている。
【００３２】
燃料電池２２内で、反応ガスである水素（燃料ガス）と空気（酸化剤ガス）の電気化学反応により生成された発電電流Ｉｆｃは、発電電流Ｉｆｃを検出する電流センサ３２を介して２次側の電源ライン１２に接続されるインバータ３４に供給されるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を通じて１次側の電源ライン１１側に供給される。燃料電池２２の発電電圧Ｖｆｃは電圧センサ３３により検出される。
【００３３】
インバータ３４は、直流／交流変換を行い、モータ電流Ｉｍをモータ２６に供給する一方、回生動作に伴う交流／直流変換後のモータ電流Ｉｍを電源ライン１２からＤＣ／ＤＣコンバータ３６を通じて電源ライン１１側に供給する。
【００３４】
この場合、回生電圧又は発電電圧Ｖｆｃである２次電圧Ｖ２がＤＣ／ＤＣコンバータ３６により１次電圧Ｖ１に変換され、この１次電圧Ｖ１は、蓄電装置電流（バッテリ電流という。）Ｉｂとして蓄電装置２４に流し込まれて蓄電装置２４を充電するとともに、空調電流Ｉａとして空気調和装置（エアコンという。）５０を構成するインバータ５２を通じて冷凍サイクル５５に供給され、さらに、エアコン５０を構成する電熱ヒータ５６に対しヒータ電流Ｉｈを供給する。電熱ヒータ５６には、バッテリ電圧Ｖｂに等しいヒータ電圧Ｖｈが印加される。
【００３５】
電源ライン１１に接続される蓄電装置２４は、例えばリチウムイオン２次電池又はキャパシタを利用することができる。この実施形態ではリチウムイオン２次電池を利用している。
【００３６】
蓄電装置２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を通じてインバータ３４にモータ電流Ｉｍを供給するためのバッテリ電流Ｉｂを流し出す。
【００３７】
インバータ３４に供給されるモータ電流Ｉｍは、バッテリ電流ＩｂがＶＣＵ２３により変換された電流と発電電流Ｉｆの合成電流である。なお、蓄電装置２４の開放電圧｛ＯＣＶ（Ｏｐｅｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ）という。｝は、例えば、２８０［Ｖ］程度であり、燃料電池２２の発電電圧Ｖｆｃより１００［Ｖ］程度低い値となっている。
【００３８】
蓄電装置２４もまた、燃料電池２２と同様に、空調電流Ｉａをエアコン５０を構成するインバータ５２を通じて冷凍サイクル５５に供給するとともに、エアコン５０を構成する電熱ヒータ５６に対しヒータ電流Ｉｈを供給する。
【００３９】
ここで、エアコン５０は、インバータ５２、冷凍サイクル５５、電熱ヒータ５６、空調用の操作パネル５９及びこれらを制御するエアコン制御部５８とから構成される。
【００４０】
電源ライン１１間の１次電圧Ｖ１と、蓄電装置２４間の端子間電圧である蓄電装置電圧（バッテリ電圧という。）Ｖｂは、電熱ヒータ５６に印加されるヒータ電圧Ｖｈに等しい電圧であり、したがって、バッテリ電圧Ｖｂ、１次電圧Ｖ１、ヒータ電圧Ｖｈは、電圧センサ３７により検出される。
【００４１】
エアコン５０を構成する冷凍サイクル５５は、周知のように、インバータ５２を通じて駆動されるモータ（電動機）と、このモータによって回転され冷媒を圧縮して高温・高圧ガスを生成するコンプレッサと、高温・高圧ガスを液冷媒とするコンデンサと、液冷媒を低温・低圧の霧状媒体とする膨張弁と、霧状冷媒を蒸発させ蒸発させ、その際に車室内空気６２から潜熱を奪い、気化した冷媒を前記コンプレッサに送るエバポレータ等から構成される。
【００４２】
車室内空気６２は、エバポレータによって除湿・乾燥空気６４とされ、エアコン制御部５８により暖房状態が設定されている場合には、除湿・乾燥空気６４が電熱ヒータ５６を通じて温風６６とされ車室内に吹き出される。
【００４３】
操作パネル５９は、インストルメンタルパネルに配置され、操作者により温度、冷房、暖房、風量等が手動で切り替えられるようになっており、また自動モードも選択できエアコン制御部５８に接続される。
【００４４】
燃料電池２２を含むシステムはＦＣ制御部７０により、インバータ３４とモータ２６を含むシステムはモータ制御部７２により、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６はコンバータ制御部５４により、エアコン５０はエアコン制御部５８により、それぞれ基本的に制御される。
【００４５】
そして、これらＦＣ制御部７０、モータ制御部７２、コンバータ制御部５４、及びエアコン制御部５８は、上位の制御部としての統合制御部８０により電力の収支が統合的に調整されて制御される。
【００４６】
統合制御部８０、ＦＣ制御部７０、モータ制御部７２、コンバータ制御部５４、及びエアコン制御部５８は、それぞれＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマの他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力インタフェース、並びに、必要に応じてＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を有している。
【００４７】
統合制御部８０、ＦＣ制御部７０、モータ制御部７２、及びコンバータ制御部５４は、車内ＬＡＮであるＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信線８２を通じて相互に接続され、車両状態を検出する各種スイッチ及び各種センサからの入出力情報を共有し、これら各種スイッチ及び各種センサからの入出力情報を入力として各ＣＰＵが各ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより各種機能を実現する。
【００４８】
ここで、車両状態を検出する各種スイッチ及び各種センサとしては、発電電流Ｉｆｃを検出する電流センサ３２、発電電圧Ｖｆｃ（２次電圧Ｖ２に等しい。）を検出する電圧センサ３３、２次電流Ｉ２を検出する電流センサ３５、１次電圧Ｖ１（バッテリ電圧Ｖｂ及びヒータ電圧Ｖｈに等しい。）を検出する電圧センサ３７、バッテリ電流Ｉｂを検出する電流センサ３１、車速Ｖｓを検出する車速センサ８４、燃料電池２２の温度Ｔｆｃ（例えば、燃料電池２２の水素排ガス出口の温度を測定する。）を検出する温度センサ８６、外気温Ｔａを検出する外気温センサ８８、蓄電装置２４の温度（バッテリ温度という。）Ｔｂを検出する温度センサ９０のほか、通信線８２に接続される図示しないイグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）、アクセルセンサ、ブレーキセンサ等がある。
【００４９】
統合制御部８０は、燃料電池２２の状態、蓄電装置２４の状態、モータ２６の状態、及びエアコン５０等の補機状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力（負荷要求）に基づき決定した燃料電池車両２０の総負荷要求量から、燃料電池２２が負担すべき燃料電池分担負荷量（要求出力）と、蓄電装置２４が負担すべき蓄電装置分担負荷量（要求出力）と、回生電源が負担すべき回生電源分担負荷量の配分（分担）を調停しながら決定し、ＦＣ制御部７０、モータ制御部７２、コンバータ制御部５４及びエアコン制御部５８に指令を送出する。
【００５０】
次に、基本的には以上のように構成され、かつ動作する燃料電池車両２０における空調暖房用の電熱ヒータ５６が必要とする電圧（ヒータ必要電圧）Ｖｈｒに対する統合制御部８０によるＦＣ制御部７０、蓄電装置２４及びエアコン制御部５８等に対する制御動作について図２のフローチャートを参照して説明する。
【００５１】
ステップＳ１において、統合制御部８０は、操作者による操作パネル５９の操作（車室内温度設定操作等）に応じた、電熱ヒータ５６に発熱させるためのヒータ電圧Ｖｈとしてヒータ必要電圧Ｖｈｒ（ヒータ要求電圧）がエアコン制御部５８から通信線８２を通じて供給されるかどうかを監視する。
【００５２】
図３は、エアコン制御部５８におけるヒータ必要電圧Ｖｈｒ発生までのフローチャートである。
【００５３】
エアコン制御部５８は、ステップＳ１ａにおいて、外気温センサ８８から外気温Ｔａを検出する。また、ステップＳ１ｂにおいて、操作パネル５９で設定された暖房の設定温度Ｔｓを検出する。
【００５４】
図４は、ヒータ必要電力Ｐｒの検索テーブル１０２を示している。数ｋＷ程度のヒータ必要電力Ｐｒ（Ｐｒ：Ｐ４，Ｐ３，Ｐ２，Ｐ１）は、設定温度Ｔｓ［°Ｃ］が高く外気温Ｔａが低い程、高電力となる（Ｐ４＞Ｐ３＞Ｐ２＞Ｐ１）。
【００５５】
設定温度Ｔｓが検出されたとき（ステップＳ１ｂ：ＹＥＳ）、ステップＳ１ｃにおいて、設定温度Ｔｓと外気温Ｔａに基づきヒータ必要電力Ｐｒ［ｋＷ］の検索テーブル１０２を参照しヒータ必要電力Ｐｒを決定する。
【００５６】
ヒータ必要電力Ｐｒを決定したとき、ステップＳ１ｄにおいて、エアコン制御部５８は、この必要電力Ｐｒを発生させるためのヒータ必要電圧Ｖｈｒ［Ｖ］を決定する。
【００５７】
図５の特性１０４に示すように、ヒータ必要電力Ｐｒ［ｋＷ］に対してヒータ必要電圧Ｖｈｒ［Ｖ］は比例する。
【００５８】
エアコン制御部５８は、ヒータ必要電圧Ｖｈｒを決定したとき、ステップＳ１ｅにおいて、通信線８２を介して統合制御部８０に送信する。
【００５９】
このようにして、図２のステップＳ１における、電熱ヒータ５６に発熱させるためのヒータ必要電圧Ｖｈｒ（ヒータ要求電圧）がエアコン制御部５８から供給される（ステップＳ１：ＹＥＳ）。
【００６０】
次いで、ステップＳ２において、統合制御部８０は、温度センサ８６から燃料電池温度Ｔｆｃを検出し、この燃料電池温度Ｔｆｃが発電電流Ｉｆを増加したときに燃料電池２２が安定に動作する閾値温度Ｔｆｃｔｈ（例えば、５０［°Ｃ］程度）を上回っているかどうかを判定する。例えば、氷点下における燃料電池２２の起動後には、燃料電池２２の安定機動性を確保するために、燃料電池温度Ｔｆｃがこの閾値温度Ｔｆｃｔｈを上回らない限り、燃料電池２２から蓄電装置２４への充電補助は行わない。
【００６１】
Ｖｆｃ＞Ｖｆｃｔｈの場合、統合制御部８０は、ステップＳ４において、ヒータ必要電圧Ｖｈｒが、電圧閾値Ｖｔｈとしての、例えば蓄電装置２４の開放電圧ＯＣＶ（Ｏｐｅｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ）を上回る値（Ｖｈｒ＞Ｖｔｈ＝ＯＣＶ）であるかどうかを判定する。
【００６２】
図６の蓄電装置２４の等価回路に示すように、蓄電装置２４は、バッテリ電流Ｉｂが流れていないときの理想蓄電装置２４ｉの開放電圧ＯＣＶ、例えば２８０［Ｖ］と内部抵抗Ｒｂとから構成される。内部抵抗Ｒｂは、バッテリ温度Ｔｂが低くなるほど高くなる特性を有している。バッテリ電圧Ｖｂは、蓄電装置２４がバッテリ電流Ｉｂにより充電されるときにＶｂ＝ＯＣＶ＋Ｒｂ×Ｉｂとなり、バッテリ電流Ｉｂにより放電されているときにＶｂ＝ＯＣＶ−Ｒｂ×Ｉｂとなる。
【００６３】
図７は、あるバッテリ温度Ｔｂにおけるバッテリ電流Ｉｂに対するバッテリ電圧Ｖｂの特性１０６を示している。
【００６４】
ステップＳ４において、ヒータ必要電圧Ｖｈｒが電圧閾値Ｖｔｈ、この場合、開放電圧ＯＣＶより高い電圧とあると判定した場合、ステップＳ５において、統合制御部８０は、図７の特性１０６を参照して、電熱ヒータ５６の駆動制御に係わる燃料電池電流指令Ｉｆｃｈｃｏｍを決定（算出）する。燃料電池電流指令Ｉｆｃｃｏｍは、図８を参照すれば、次の式で得られることが分かる。
Ｉｆｃｈｃｏｍ＝Ｉｂ＋Ｉｈ＋Ｉａ
＝（Ｖｈｒ−ＯＣＶ）／Ｒｂ＋Ｖｈｒ／Ｒｈ＋Ｉａ
Ｉｆｃｈｃｏｍ：燃料電池電流指令
Ｖｈｒ：エアコン必要電圧
ＯＣＶ：バッテリ開放電圧
Ｒｂ：バッテリ内部抵抗
Ｒｈ：電熱ヒータ５６の抵抗
Ｉａ：冷凍サイクル５５駆動用の電流
【００６５】
すなわち、ヒータ必要電圧Ｖｈｒを得るために、バッテリ電圧Ｖｂを、次の式で表されるヒータ必要電圧Ｖｈｒ以上の電圧とする。
Ｖｂ≧Ｉｆｃｃｏｍ×Ｒ＋ＯＣＶ＝Ｖｈｒ
【００６６】
次いで、統合制御部８０は、ステップＳ６において、この燃料電池電流指令Ｉｆｃｈｃｏｍとヒータ必要電圧Ｖｈｒとから次の式で簡単に表されるヒータ必要電圧Ｖｈｒ発生用の燃料電池電力指令（燃料電池指令出力）Ｐｆｃｈｃｏｍを決定（算出）する。
Ｐｆｃｈｃｏｍ＝Ｉｆｃｈｃｏｍ×Ｖｈｒ
【００６７】
次いで、ステップＳ７において、統合制御部８０は、車速Ｖｓの低速での車速閾値Ｖｓｔｈ以下での車室内の静粛性を優先し、エアコンプレッサ３０等の発生音を小さく保持するとともに低速走行を確保するために、図９の特性１０８に示すように、車速閾値Ｖｓｔｈ、例えば２０［ｋｍ］程度の速度以下では、ヒータ必要電圧Ｖｈｒ発生用の燃料電池出力指令（電力指令）Ｐｆｃｈｃｏｍの最大値を燃料電池電力指令最大値（燃料電池出力指令最大値）Ｐｆｃｈｍａｘに制限する。なお、車速Ｖｓが低速の場合には、モータ電流Ｉｍの値も小さくなる。
【００６８】
ただし、燃料電池車両２０の停止時（Ｖｓ＝０）においてもヒータ必要電圧Ｖｈｒを確保して、暖房を行えるようにするために、ステップＳ８において、統合制御部８０は、アイドルストップ（信号待ち等の一時停止時におけるエアコンプレッサ３０の停止と、図示しない燃料遮断弁による水素タンク２８からの水素供給の遮断）を禁止する。
【００６９】
次に、ステップＳ９において、統合制御部８０は、車速閾値Ｖｓｔｈを加味した電熱ヒータ５６の燃料電池電力指令Ｐｆｃｈｃｏｍに、モータ２６による走行のための燃料電池基礎電力指令（燃料電池基礎出力指令）Ｐｆｃｂａｓｅｃｏｍを加算して燃料電池電力指令（燃料電池出力指令）Ｐｆｃｃｏｍを決定（算出）する。
Ｐｆｃｃｏｍ＝Ｐｆｃｂａｓｅｃｏｍ＋Ｐｆｃｈｃｏｍ
【００７０】
実際上、ステップＳ９においては、燃料電池電流指令として、Ｉｆｃｃｏｍ＝Ｉｆｃｂａｓｅｃｏｍ＋Ｉｆｃｈｃｏｍを決定（算出）する。
Ｉｆｃｃｏｍ：燃料電池電流指令
Ｉｆｃｈｃｏｍ：ヒータ必要電圧Ｖｈｒでの燃料電池電流指令
Ｉｆｃｂａｓｅｃｏｍ：燃料電池基礎電流指令
【００７１】
図１を参照して、対照して説明すれば、Ｉｆｃｃｏｍ（発電電流Ｉｆｃ）＝Ｉｆｃｂａｓｅｃｏｍ（モータ２６に流れ込むモータ電流Ｉｍ）＋Ｉｆｃｈｃｏｍ（ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の２次側から１次側に流れ込む２次電流Ｉ２）として理解される。
【００７２】
次いで、ステップＳ１０において、統合制御部８０は、図１０に示す燃料電池２２の出力特性（Ｉｆｃ・Ｖｆｃ特性）１１０を参照して、燃料電池電流指令Ｉｆｃｃｏｍから、燃料電池電圧指令Ｖｆｃｃｏｍを求める。
【００７３】
そして、求めた燃料電池電圧指令Ｖｆｃｃｏｍを通信線８２を通じてコンバータ制御部５４に送信するとともに、燃料電池電力指令Ｐｆｃｃｏｍ（燃料電池電圧指令Ｖｆｃｃｏｍ及び燃料電池電流指令Ｉｆｃｃｏｍ）を、通信線８２を通じてＦＣ制御部７０に送信する。
【００７４】
ステップＳ１１において、コンバータ制御部５４は、２次電圧Ｖ２が燃料電池電圧指令Ｖｆｃｃｏｍ（結果、図１０に示すように、燃料電池電流ＩｆｃがＩｆｃ＝Ｉｆｃｃｏｍとなる。）となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３６をフィードバック制御する。ＦＣ制御部７０は、燃料電池出力指令Ｐｆｃｃｏｍを満足するように燃料電池２２の反応ガス量を調節する。
【００７５】
このように制御すれば、燃料電池２２によりヒータ必要電圧Ｖｈｒが得られる発電電力を出力できる。
【００７６】
なお、ステップＳ２、Ｓ３及びＳ４が成立しなかった場合には、ヒータ必要電圧Ｖｈｒを考慮する制御は行わず、ステップＳ１２において、燃料電池出力指令Ｐｆｃｃｏｍを燃料電池基礎出力指令Ｐｆｃｂａｓｅｃｏｍとする。
【００７７】
もちろん、以降のフローチャートの処理サイクルにおいて、ステップＳ２、Ｓ３及びＳ４が成立した場合には、ステップＳ５以下のヒータ必要電圧Ｖｈｒを確保するための上述した処理を行う。
【００７８】
以上説明したように、上述した実施形態に係る燃料電池車両２０は、供給される反応ガスにより発電する燃料電池２２と、蓄電装置２４と、燃料電池２２及び蓄電装置２４の電力により駆動される走行用のモータ２６と、蓄電装置２４から電力が供給される空調用の電熱ヒータ５６と、燃料電池２２、蓄電装置２４、及びモータ２６の電力収支を統合して制御する統合制御部８０と、を備え、統合制御部８０は、電熱ヒータ５６が必要とする電圧Ｖｈｒが、電圧閾値Ｖｔｈ、上記実施形態では、蓄電装置２４の開放電圧ＯＣＶを上回る場合には、燃料電池２２の発電電力を増加させて蓄電装置２４に充電電流Ｉｂを流し、充電電流Ｉｂと蓄電装置２４の内部抵抗Ｒとの積に応じて上昇する蓄電装置２４の電圧Ｖｂを電熱ヒータ５６が必要とする電圧Ｖｈｒ以上にするという特徴的な構成を採用しているので、蓄電装置２４の容量の適正化（不必要に大容量にしない。）が図れるとともに、バッテリ電圧Ｖｂを電熱ヒータ５６が必要とする電圧Ｖｈｒに昇圧するコンバータを設ける必要がなくエネルギ効率を向上できる。また、コンバータが不要な分、コストダウンを図れる。
【００７９】
なお、電圧閾値Ｖｔｈは、蓄電装置２４の開放電圧ＯＣＶに設定する他、余裕を見て開放電圧ＯＣＶより余裕電圧を引いた若干低い電圧（固定値）に設定してもよく、あるいは、電圧閾値Ｖｔｈを、放電中の蓄電装置２４の現在のバッテリ電圧Ｖｂ（変動値）としてもよい。固定値に設定することで制御が簡単になる。現在のバッテリ電圧Ｖｂ（変動値）に設定した場合には、蓄電装置２４の現在の負荷に応じて該蓄電装置２４の充電電流を決定することができるので、バッテリ電圧Ｖｂを、必要最小限の充電量で電熱ヒータ５６が必要とするヒータ必要電圧Ｖｈｒまで昇圧することができる。
【００８０】
また、車速Ｖｓが車速閾値Ｖｓｔｈを下回る場合には、燃料電池２２の発電電力の増加を制限するようにしているので、車速閾値Ｖｓｔｈを下回る車速Ｖｓにおいて、燃料電池２２（に圧縮空気を供給するエアポンプであるエアコンプレッサ３０）を静粛に作動させることが可能となり、車室内の快適性が向上する。
【００８１】
なお、電熱ヒータ５６が必要とするヒータ必要電圧Ｖｈｒが、電圧閾値Ｖｔｈを上回る場合には、アイドル時にも燃料電池２２を運転させる。すなわち、例えば、信号待ち等において燃料電池車両２０が停止しているときにアイドルストップを禁止するようにして、燃料電池２２の電力により蓄電装置２４を充電するとともに、電熱ヒータ５６を作動させることで車室内の快適性を向上させることができる。
【００８２】
ただし、燃料電池２２の温度Ｔｆｃが、温度閾値Ｔｆｃｔｈを下回るときには、電熱ヒータ５６が必要とするヒータ必要電圧Ｖｈｒの要求が、電圧閾値Ｖｔｈを上回る場合であっても、要求には応えないようにすることで、冬季起動時等における燃料電池２２の安定な作動を優先させることができる。
【００８３】
さらに、モータ２６の電力要求を電熱ヒータ５６が必要とするヒータ必要電圧Ｖｈｒの要求に優先するようにすることで、走行することを優先することができる。
【００８４】
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】この発明の一実施形態に係る燃料電池車両の回路図である。
【図２】ヒータ必要電圧の要求に対する統合制御部の制御動作を説明するフローチャートである。
【図３】エアコン制御部におけるヒータ必要電圧発生までの経緯を説明するフローチャートである。
【図４】設定温度と外気温度からヒータ必要電力を求めるための検索テーブルを示す説明図である。
【図５】ヒータ必要電力とヒータ必要電圧Ｖｈｒとの関係を示す説明図である。
【図６】蓄電装置の等価回路図である。
【図７】あるバッテリ温度におけるバッテリ電流に対するバッテリ電圧の特性を示す説明図である。
【図８】燃料電池電流指令の算出用説明図である。
【図９】車速に対する燃料電池電力指令最大値を示す説明図である。
【図１０】燃料電池の出力特性の説明図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０…ハイブリット直流電源システム    ２０…燃料電池車両
２２…燃料電池                        ２３…ＤＣ／ＤＣコンバータ装置（ＶＣＵ）
２４…蓄電装置                        ２６…モータ
５０…エアコン                        ５６…電熱ヒータ
５８…得加温制御部
【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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