JP2018156792A

JP2018156792A - Fuel cell system

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Publication number: JP2018156792A
Application number: JP2017051857A
Authority: JP
Inventors: 雄介平光; Yusuke Hiramitsu; 一芳中根; Kazuyoshi Nakane; 佳紀水下; Yoshinori Mizushita; 力竹井; Riki Takei; 田代　圭介; Keisuke Tashiro; 圭介田代; 彰仁宮本; Akihito Miyamoto; 渡邊　哲也; Tetsuya Watanabe; 哲也渡邊
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2017-03-16
Filing date: 2017-03-16
Publication date: 2018-10-04

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system including an electric vehicle on which a fuel cell and a secondary battery are mounted, capable of supplying power and hot water outside the car when the vehicle is stopping, while furthermore capable of fine control of hot water supply capacity.SOLUTION: A fuel cell system includes an electric vehicle 3 mounting a fuel cell 7, a secondary battery 9 charged with power generated from the fuel cell, and a motor 11 for running that is driven by receiving power supply from the secondary battery, power supply means 23 for supplying power from the secondary battery 9 to the outside of the electric vehicle 3 during stoppage, a cooling water circuit 29 through which cooling water for cooling the fuel cell circulates, heat exchange means 33 connected with the cooling water circuit and heated by waste heat of the fuel cell 7 to exchange heat with the cooling water thus heating the water supplied from outside the car, hot water supply means 37 for supplying hot water heated by the heat exchange means to the outside of the electric vehicle, and a fuel cell control section 65 for controlling power generation output of the fuel cell.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、燃料電池を搭載した電動車両の停止時に、電動車両から車外に電力を供給し、また、燃料電池発電時の廃熱を利用して車内や車外への給湯を行う燃料電池システムに関する。 The present disclosure relates to a fuel cell system that supplies electric power from an electric vehicle to the outside of the vehicle when the electric vehicle equipped with the fuel cell is stopped, and supplies hot water to the inside and outside of the vehicle using waste heat generated during fuel cell power generation. .

近年、電動自動車の大容量バッテリから電力を取り出し、分電盤を通じて家庭用電力として使用するシステム、所謂ＶｅｈｉｃｌｅｔｏＨｏｍｅ（Ｖ２Ｈ）システムについて開発が行われている。 In recent years, a system that extracts electric power from a large-capacity battery of an electric vehicle and uses it as household electric power through a distribution board, a so-called Vehicle to Home (V2H) system has been developed.

また、燃料電池の発電時に発生する廃熱を利用して給湯を行うコジェネレーションが可能になるため、燃料電池の排熱利用によるコジェネレーションシステムについての開発も行われている。例えば、特許文献１、２が知られている。 In addition, since cogeneration in which hot water is supplied using waste heat generated during power generation of the fuel cell becomes possible, development of a cogeneration system using exhaust heat from the fuel cell has been carried out. For example, Patent Documents 1 and 2 are known.

特許文献１には、その図１に示すように、コジェネレーションシステムは、発電ユニット１０（発電システムに相当する）および貯湯槽２１を備えている。発電ユニット１０は、筐体１０ａ、筐体１０ａの内部の燃料電池モジュール１１、熱交換器１２（排気熱交換器に相当する）、インバータ装置１３、貯水器１４、制御装置１５及び貯湯槽２１を備えている構成が示されている。 In Patent Document 1, as shown in FIG. 1, the cogeneration system includes a power generation unit 10 (corresponding to a power generation system) and a hot water tank 21. The power generation unit 10 includes a housing 10a, a fuel cell module 11 inside the housing 10a, a heat exchanger 12 (corresponding to an exhaust heat exchanger), an inverter device 13, a water reservoir 14, a control device 15, and a hot water tank 21. The configuration provided is shown.

また、特許文献２には、電気自動車に搭載した燃料電池と、燃料電池の発電電力を交流電力に変換する電力変換手段と、電気自動車の停止時に電力変換手段の出力を電気自動車の駆動モータより車外の家屋あるいはテントに切り替えて供給する電力供給手段と、冷却水を車外より燃料電池に供給する冷却水供給手段と、この供給された冷水を燃料電池発電の際の排熱によって温水となし、燃料電池の発電電力とともに外部へ供給する供給手段とを備えたことが示されている。 Patent Document 2 discloses a fuel cell mounted on an electric vehicle, a power conversion unit that converts power generated by the fuel cell into AC power, and an output of the power conversion unit when the electric vehicle is stopped from a drive motor of the electric vehicle. Power supply means for switching to a house or tent outside the vehicle, cooling water supply means for supplying cooling water to the fuel cell from the outside of the vehicle, and the supplied cold water as hot water due to exhaust heat during fuel cell power generation, It is shown that a supply means for supplying to the outside together with the generated power of the fuel cell is provided.

特開２０１６−１７６６５７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-176657 特開平８−２７３６８０号公報JP-A-8-273680

上記特許文献１の燃料電池は車載用ではないが、特許文献２には、車載用の燃料電池を用いて、車両停止時に燃料電池の発電電力と、燃料電池の廃熱利用による給湯とを車外へ供給することを可能にするコジェネレーションシステムについて開示されている。 Although the fuel cell of the above-mentioned patent document 1 is not for in-vehicle use, in patent document 2, the in-vehicle fuel cell is used to output power generated by the fuel cell and hot water supply using waste heat of the fuel cell when the vehicle is stopped. A cogeneration system that makes it possible to supply

しかし、この特許文献２のシステムでは、燃料電池の発電電力を車外の住宅の電気機器等に供給するので、車外の電気機器等の電気負荷に応じて燃料電池の出力制御が必要であり、さらに、廃熱利用による給湯のための発熱量の制御のためにも燃料電池の出力制御が必要である。このため、燃料電池の出力制御を電力負荷と給湯との両方を考慮する必要があるため、給湯のためだけにきめ細かい燃料電池の出力制御が行い難い。 However, in the system of this Patent Document 2, since the power generated by the fuel cell is supplied to an electric device in a house outside the vehicle, the output control of the fuel cell is necessary according to the electric load of the electric device outside the vehicle, Also, output control of the fuel cell is necessary for controlling the amount of heat generated for hot water supply by using waste heat. For this reason, since it is necessary to consider both the power load and the hot water supply for the output control of the fuel cell, it is difficult to perform detailed output control of the fuel cell only for the hot water supply.

そこで、上記技術的課題に鑑み、本発明の少なくとも一実施形態は、燃料電池と二次電池とが搭載される電動車両を備えて、車両停車時に車外に電力及び給湯を供給可能とし、さらに、給湯能力をきめ細かく制御可能とする燃料電池システムを提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above technical problem, at least one embodiment of the present invention includes an electric vehicle on which a fuel cell and a secondary battery are mounted, and enables electric power and hot water to be supplied outside the vehicle when the vehicle is stopped. An object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of finely controlling the hot water supply capacity.

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る燃料電池システムは、水素及び酸素の供給を受けて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池で発生する電力を充電する二次電池と、前記二次電池からの電力の供給を受けて駆動する走行用モータとが搭載された電動車両を備え、前記電動車両の停車時に、前記二次電池から前記電動車両の外部へ電力を供給する電力供給手段と、前記燃料電池を冷却する冷却水が循環する冷却水回路と、前記冷却水回路に接続されて前記燃料電池の廃熱によって加熱され冷却水と熱交換を行い車外より供給された供給水を加熱する熱交換手段と、前記熱交換手段によって加熱された温水を前記電動車両の外部へ供給する給湯手段と、前記燃料電池の発電出力を制御する燃料電池制御部と、前記燃料電池の発電出力を制御する燃料電池制御部と、を備えたことを特徴とする。 (1) A fuel cell system according to at least one embodiment of the present invention includes a fuel cell that generates power by receiving supply of hydrogen and oxygen, a secondary battery that charges electric power generated by the fuel cell, and the secondary battery An electric vehicle equipped with a traveling motor that is driven by receiving electric power supplied from the battery, and electric power supply means for supplying electric power from the secondary battery to the outside of the electric vehicle when the electric vehicle is stopped. A cooling water circuit that circulates cooling water for cooling the fuel cell; and heating water supplied from outside the vehicle that is connected to the cooling water circuit and is heated by waste heat of the fuel cell to exchange heat with the cooling water. A heat exchanging means, a hot water supply means for supplying hot water heated by the heat exchanging means to the outside of the electric vehicle, a fuel cell control section for controlling the power generation output of the fuel cell, and a power generation output of the fuel cell. System A fuel cell control unit which is characterized by comprising a.

上記構成（１）によれば、電動車両に搭載の燃料電池を用いて、車両が停車中に燃料電池による発電電力は、二次電池に充電され、車外への電力はこの二次電池から供給される。さらに、燃料電池の発電に伴う廃熱を利用して車外への給湯が可能になる。 According to the configuration (1), using the fuel cell mounted on the electric vehicle, the power generated by the fuel cell is charged to the secondary battery while the vehicle is stopped, and the power to the outside of the vehicle is supplied from the secondary battery. Is done. Furthermore, it becomes possible to supply hot water to the outside of the vehicle using the waste heat generated by the power generation of the fuel cell.

また、燃料電池による発電電力は二次電池に充電され、二次電池から車外に供給されるので、車外の電力負荷への対応のための燃料電池の出力制御はされず二次電池の充電率（ＳＯＣ：ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）を考慮するだけでよく、燃料電池の出力制御を、給湯に最適な廃熱制御に特化させることかできる。それにより、給湯制御をきめ細かく行うことが可能になる。 In addition, since the power generated by the fuel cell is charged into the secondary battery and supplied from the secondary battery to the outside of the vehicle, the output of the fuel cell is not controlled to respond to the power load outside the vehicle, and the charging rate of the secondary battery (SOC: State Of Charge) need only be considered, and the output control of the fuel cell can be specialized in waste heat control optimal for hot water supply. Thereby, hot water supply control can be performed finely.

（２）幾つかの実施形態では、前記燃料電池制御部は、前記給湯手段への給湯指示を基に、前記燃料電池の発電出力の制御を開始することを特徴とする。 (2) In some embodiments, the fuel cell control unit starts control of the power generation output of the fuel cell based on a hot water supply instruction to the hot water supply means.

上記構成（２）によれば、給湯手段への給湯指示を基に燃料電池の発電出力制御を開始するので、給湯指示すなわち給湯の使用開始に対応して燃料電池からの廃熱熱量を制御できる。 According to the configuration (2), since the power generation output control of the fuel cell is started based on the hot water supply instruction to the hot water supply means, the amount of waste heat from the fuel cell can be controlled in response to the hot water supply instruction, that is, the start of use of the hot water supply. .

（３）幾つかの実施形態では、前記燃料電池制御部は、前記給湯手段に給湯指示がある場合、前記燃料電池を最高効率出力で発電して、前記二次電池への充電と前記給湯手段による給湯を行わせることを特徴とする。 (3) In some embodiments, the fuel cell control unit generates power at the highest efficiency output when the hot water supply means has a hot water supply instruction, and charges the secondary battery and the hot water supply means. It is characterized by having hot water supply by.

上記構成（３）によれば、給湯手段に給湯指示があると、燃料電池を最高効率出力で発電させるので、燃料電池の低燃費化を達成しつつ給湯が可能である。
この燃料電池の低燃費とは、燃料電池の発電に必要な水素ガス量および酸素量の低減、さらに燃料電池を発電するために必要とする補機、例えば、外気から取り込んだ空気を酸素ガスとして燃料電池のカソードへ供給する空気ブロアや、燃料電池のアノードに供給された燃料の水素ガスの未反応水素ガスを燃料電池のアノードに還流させる循環ポンプや、燃料電池の冷却水もしくは冷却風の供給ポンプ等の補機を作動する電力を低減することである。
なお、燃料電池の最高効率出力とは、図６に示す燃料電池の出力特性を基に「最高効率出力」は、最高効率点Ｘｍ（％）のＦＣ出力Ｐｓ（ＫＷ）である。 According to the configuration (3), when a hot water supply instruction is given to the hot water supply means, the fuel cell is caused to generate power with the highest efficiency output, so that hot water can be supplied while achieving low fuel consumption of the fuel cell.
The low fuel consumption of this fuel cell means reduction of the amount of hydrogen gas and oxygen necessary for power generation of the fuel cell, and auxiliary equipment required for power generation of the fuel cell, for example, air taken from outside air as oxygen gas Air blower supplied to the cathode of the fuel cell, circulation pump for returning the unreacted hydrogen gas of the fuel hydrogen gas supplied to the anode of the fuel cell to the anode of the fuel cell, supply of cooling water or cooling air for the fuel cell It is to reduce the electric power for operating an auxiliary machine such as a pump.
The maximum efficiency output of the fuel cell is the FC output Ps (KW) at the maximum efficiency point Xm (%) based on the output characteristics of the fuel cell shown in FIG.

（４）幾つかの実施形態では、前記燃料電池制御部は、前記最高効率出力で発電している場合であって、所定の給湯量が確保できない場合には、前記最高効率出力より発電出力を設定上限値まで増大させることを特徴とする。 (4) In some embodiments, the fuel cell control unit generates power at the maximum efficiency output, and when the predetermined amount of hot water supply cannot be secured, generates the power generation output from the maximum efficiency output. It is characterized by increasing to the set upper limit value.

上記構成（４）によれば、最高効率出力で発電している場合であっても、所定の給湯量が確保できない場合には、最高効率出力より発電出力を設定上限値まで増大させるので、効率悪化に伴い燃費は犠牲になるが、給湯量を確保することが可能になる。また、燃料電池の発電出力に上限値を設けるので、二次電池への過充電を防止して二次電池の劣化を抑制することができる。 According to the configuration (4), even when the power generation is performed at the maximum efficiency output, the power generation output is increased from the maximum efficiency output to the set upper limit value when the predetermined hot water supply amount cannot be secured. The fuel consumption is sacrificed as the deterioration worsens, but it is possible to secure the amount of hot water supply. Moreover, since an upper limit is provided for the power generation output of the fuel cell, overcharge of the secondary battery can be prevented and deterioration of the secondary battery can be suppressed.

（５）幾つかの実施形態では、前記設定上限値は、住宅供給電力と前記二次電池の受入可能電力との合計値であることを特徴とする。 (5) In some embodiments, the set upper limit value is a total value of house supply power and receivable power of the secondary battery.

上記構成（５）によれば、設定上限値は、住宅供給電力と二次電池の受入可能電力との合計値であるので、二次電池への過充電を防止して二次電池の劣化を抑制することができる。 According to the above configuration (5), the set upper limit value is the total value of the house supply power and the receivable power of the secondary battery, so that the secondary battery is prevented from being overcharged and the secondary battery is deteriorated. Can be suppressed.

（６）幾つかの実施形態では、前記燃料電池制御部は、前記設定上限値によって発電している場合であっても、前記所定の給湯量が確保できない場合には、前記燃料電池の発電効率を低下させて前記燃料電池の発熱量を増加させることを特徴とする。 (6) In some embodiments, even when the fuel cell control unit is generating power according to the set upper limit value, if the predetermined hot water supply amount cannot be ensured, the power generation efficiency of the fuel cell The amount of heat generated by the fuel cell is increased by reducing the temperature of the fuel cell.

上記構成（６）によれば、設定上限値によって発電している場合であっても、所定の給湯量が確保できない場合には、燃料電池の発電効率を低下させて、燃料電池の発熱量を増加させることができる。 According to the configuration (6), even when power is generated with the set upper limit value, if a predetermined amount of hot water supply cannot be ensured, the power generation efficiency of the fuel cell is reduced to reduce the heat generation amount of the fuel cell. Can be increased.

（７）幾つかの実施形態では、前記燃料電池制御部は、前記給湯手段に給湯指示がない場合には、前記燃料電池の発電を停止して、前記電力供給手段によって前記二次電池から外部へ電力を供給することを特徴とする。 (7) In some embodiments, the fuel cell control unit stops power generation of the fuel cell when the hot water supply means does not instruct the hot water supply means, and externally connects the secondary battery with the power supply means. It is characterized by supplying electric power to.

上記構成（７）によれば、給湯手段に給湯指示がない場合には、燃料電池の発電を停止して二次電池への充電も停止されるので、車外への電力は二次電池に充電されている電力によって行われる。 According to the configuration (7), when there is no hot water supply instruction to the hot water supply means, the power generation of the fuel cell is stopped and the charging to the secondary battery is also stopped, so that the electric power to the outside is charged to the secondary battery. Is done by the power that is.

（８）幾つかの実施形態では、前記燃料電池制御部は、前記燃料電池の発電を停止して、前記電力供給手段によって前記二次電池から外部へ電力を供給している場合に、前記二次電池の充電率が所定値を下回った場合、現在の充電状態と前記所定値との偏差に応じて前記燃料電池の発電出力を制御すること特徴とする。 (8) In some embodiments, the fuel cell control unit stops the power generation of the fuel cell and supplies the power from the secondary battery to the outside by the power supply unit. When the charging rate of the secondary battery falls below a predetermined value, the power generation output of the fuel cell is controlled according to the deviation between the current charging state and the predetermined value.

上記構成（８）によれば、二次電池の充電率が所定値を下回った場合に、現在の充電状態と前記所定値との偏差に応じて燃料電池を発電するので、二次電池に充電が行われることで、二次電池の充電状態が所定値以下に下回って電欠状態になることが防止され。 According to the configuration (8), when the charging rate of the secondary battery falls below a predetermined value, the fuel cell is generated according to the deviation between the current charging state and the predetermined value, so the secondary battery is charged. As a result, it is prevented that the charged state of the secondary battery falls below a predetermined value and the battery runs out of charge.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、燃料電池と二次電池とが搭載される電動車両を備えて、車両停車時に車外に電力及び給湯を供給可能とし、さらに、給湯能力をきめ細かく制御可能とすることができる。 According to at least one embodiment of the present invention, an electric vehicle equipped with a fuel cell and a secondary battery is provided, electric power and hot water can be supplied to the outside of the vehicle when the vehicle is stopped, and hot water supply capability can be finely controlled. can do.

本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの構成概要図である。1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 流路切替バルブの切替えを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining switching of a flow-path switching valve. 燃料電池制御部の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of a fuel cell control part. 給湯制御部及び給湯手段の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of a hot water supply control part and a hot water supply means. 燃料電池制御部の制御フローチャートである。It is a control flowchart of a fuel cell control part. 燃料電池出力（ＦＣ出力）と車両効率との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between a fuel cell output (FC output) and vehicle efficiency. 二次電池受入可能電力と充電率（ＳＯＣ）との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between secondary battery receivable electric power and a charging rate (SOC). 発電効率低下による発熱量増大を示す電流電圧特性の概念図である。It is a conceptual diagram of the current voltage characteristic which shows the calorific value increase by power generation efficiency fall.

以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Several embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in these embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. Only.

本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１について、全体構成を、図１を参照して説明する。
図１に示すように、電動車両３と、車外設備として例えば住宅５とが備えられ、電動車両３は、水素及び酸素の供給を受けて発電を行う燃料電池（ＦＣ：ＦｕｅｌＣｅｌｌ）７と、燃料電池７で発生される電力が充電される二次電池９と、主に二次電池９からの電力の供給を受けて駆動するモータ（走行用モータ）１１とを備えている。 An overall configuration of a fuel cell system 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, an electric vehicle 3 and, for example, a house 5 as an out-of-vehicle facility are provided. The electric vehicle 3 is a fuel cell (FC: Fuel Cell) 7 that generates power by receiving supply of hydrogen and oxygen, and A secondary battery 9 charged with electric power generated in the fuel cell 7 and a motor (running motor) 11 driven mainly by the supply of electric power from the secondary battery 9 are provided.

図１においては、前輪側をモータ１１で駆動する例を示しているが、モータ１１を後輪側に設けても、前後輪両側に設けてもよい。 Although FIG. 1 shows an example in which the front wheel side is driven by the motor 11, the motor 11 may be provided on the rear wheel side or on both sides of the front and rear wheels.

燃料電池７は、固体高分子電解質膜を挟んで空気極（カソード）と燃料極（アノード）とを対設した構造を有する発電セルを、セパレータで挟持して、これを複数積層して構成されている。
また、複数の発電セルの各空気極側の触媒層に酸素である空気が供給されるようになっており、各燃料極側の触媒層に燃料ガスの水素ガスが供給されるようになっている。 The fuel cell 7 is configured by sandwiching a power generation cell having a structure in which an air electrode (cathode) and a fuel electrode (anode) are opposed to each other with a solid polymer electrolyte membrane interposed therebetween and laminating a plurality thereof. ing.
Also, air as oxygen is supplied to the catalyst layer on each air electrode side of the plurality of power generation cells, and hydrogen gas of fuel gas is supplied to the catalyst layer on each fuel electrode side. Yes.

この燃料電池７においては、燃料極（アノード）に水素ガスを供給すると共に、空気極（カソード）に酸素を含む空気を供給すると、下記に示すような反応が生じるので、電極間に発生する起電力として電気エネルギーを取り出すことが可能となる。
燃料極（アノード）：Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^-
空気極（カソード）：１／２Ｏ_２＋２Ｈ⁺＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ In this fuel cell 7, when hydrogen gas is supplied to the fuel electrode (anode) and air containing oxygen is supplied to the air electrode (cathode), the following reaction occurs. It becomes possible to take out electrical energy as electric power.
Fuel electrode (anode): H ₂ → 2H ⁺ + 2e ⁻
Air electrode (cathode): 1 / 2O ₂ + 2H ⁺ + 2e ⁻ → H ₂ O

また、燃料電池７の空気極（不図示）に酸素を含む空気を供給する空気ブロア（不図示）や、燃料極（不図示）に水素ガスを供給する水素タンク（不図示）が接続されている。
さらに、燃料電池７のアノードに供給される水素ガスの未反応水素ガスを燃料電池のアノードに還流させる水素ガス循環ポンプ（不図示）や、燃料電池の冷却水もしくは冷却風の供給ポンプ（不図示）等の燃料電池用の補機が設けられている。 In addition, an air blower (not shown) that supplies air containing oxygen to an air electrode (not shown) of the fuel cell 7 and a hydrogen tank (not shown) that supplies hydrogen gas to the fuel electrode (not shown) are connected. Yes.
Further, a hydrogen gas circulation pump (not shown) for recirculating unreacted hydrogen gas supplied to the anode of the fuel cell 7 to the anode of the fuel cell, a supply pump for cooling water or cooling air of the fuel cell (not shown) ) Etc. are provided for the fuel cell.

燃料電池７、二次電池９、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３、インバータ１５を有して電動車両３の電源装置１７を構成している。そして、燃料電池７の出力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３に入力し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力は、インバータ１５及び二次電池９に入力されるように接続される。そして、インバータ１５に入力されたＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力は交流に変換されてモータ１１に供給される。 The power supply device 17 of the electric vehicle 3 is configured by including the fuel cell 7, the secondary battery 9, the DC-DC converter 13, and the inverter 15. The output of the fuel cell 7 is input to the DC-DC converter 13, and the output of the DC-DC converter 13 is connected to be input to the inverter 15 and the secondary battery 9. The output of the DC-DC converter 13 input to the inverter 15 is converted to alternating current and supplied to the motor 11.

一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力は、二次電池９に入力されると共に、この二次電池９の出力が、接続ケーブル１９を介して車外の例えば住宅５の給電器２１に電力を供給し、そこからさらに電気機器に給電するようになっている。これら、接続ケーブル１９及び給電器２１によって電力供給手段２３を構成している。 On the other hand, the output of the DC-DC converter 13 is input to the secondary battery 9, and the output of the secondary battery 9 supplies power to, for example, the power supply 21 of the house 5 outside the vehicle via the connection cable 19. From there, electric power is supplied to the electrical equipment. These connection cable 19 and power feeder 21 constitute power supply means 23.

また、この電源装置１７によって生成された電力は、モータ１１、さらに、燃料電池７の補機である空気ブロア（不図示）、水素ガス循環ポンプ（不図示）、燃料電池７の冷却水を循環させる冷却水ポンプ２５や、車両補機である車室エアコン（不図示）やランプ（不図示）等に供給されるようになっている。 The electric power generated by the power supply device 17 is circulated through the motor 11, an air blower (not shown) that is an auxiliary device of the fuel cell 7, a hydrogen gas circulation pump (not shown), and the cooling water of the fuel cell 7. It is supplied to a cooling water pump 25 to be driven, a vehicle compartment air conditioner (not shown), a lamp (not shown) or the like which is a vehicle auxiliary machine.

また、走行時おいて、電動車両３のモータ１１は、主に二次電池９の電力によって駆動されるように構成されており、燃料電池７で発電された電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３により所定電圧に調整されて二次電池９に充電される。すなわち、二次電池９の出力不足が生じた場合にだけ、不足を補うように燃料電池７からの電力がモータ１１に供給されるようになっている。 Further, during traveling, the motor 11 of the electric vehicle 3 is configured to be driven mainly by the power of the secondary battery 9, and the power generated by the fuel cell 7 is generated by the DC-DC converter 13. The secondary battery 9 is charged after being adjusted to a predetermined voltage. That is, the electric power from the fuel cell 7 is supplied to the motor 11 so as to compensate for the shortage only when the output of the secondary battery 9 is short.

このように、二次電池９は、車両走行時おける加減速に伴う負荷変動時の電力供給を担うと共に、車両制動時における回生電力の貯蔵源を担うものである。二次電池９は、リチウムイオン電池や、ニッケル・カドミウム電池や、ニッケル・水素電池等であってもよく特に限定されるものではない。 As described above, the secondary battery 9 serves to supply power when the load fluctuates due to acceleration / deceleration during vehicle travel, and also serves as a storage source for regenerative power during vehicle braking. The secondary battery 9 may be a lithium ion battery, a nickel / cadmium battery, a nickel / hydrogen battery, or the like, and is not particularly limited.

さらに、電動車両３には、燃料電池７の冷却手段２７として冷却水が循環する冷却水回路２９が形成されている。この冷却水回路２９は図１に示すように、冷却水を循環させる冷却水ポンプ２５と、冷却水を外気によって冷却するラジエータ３１と、燃料電池７の廃熱によって加熱され冷却水と熱交換を行い車外より供給された供給水（例えば、水道水）を加熱す熱交換器（熱交換手段）３３と、が設けられている。さらに、熱交換器３３とラジエータ３１との間には、流路切替バルブ３５が設けられている。 Furthermore, the electric vehicle 3 is formed with a cooling water circuit 29 through which cooling water circulates as the cooling means 27 of the fuel cell 7. As shown in FIG. 1, the cooling water circuit 29 includes a cooling water pump 25 that circulates cooling water, a radiator 31 that cools the cooling water with outside air, and heat exchange with the cooling water that is heated by the waste heat of the fuel cell 7. And a heat exchanger (heat exchanging means) 33 for heating supplied water (for example, tap water) supplied from outside the vehicle. Further, a flow path switching valve 35 is provided between the heat exchanger 33 and the radiator 31.

図２（Ａ）に示すように、車両走行時には燃料電池７の廃熱で加熱された冷却水は熱交換器３３に流入し、その後に流路切替バルブ３５を通ってラジエータ３１を通過して冷却され、冷却水ポンプ２５によって、燃料電池７に再循環される。 As shown in FIG. 2A, the cooling water heated by the waste heat of the fuel cell 7 flows into the heat exchanger 33 when the vehicle travels, and then passes through the radiator 31 through the flow path switching valve 35. Cooled and recirculated to the fuel cell 7 by the cooling water pump 25.

図２（Ｂ）に示すように、車両停車時に外部に給湯を行うときは、流路切替バルブ３５が切替えられて、冷却水はラジエータ３１をバイパスするように流れる。これにより、冷却水は高温状態で燃料電池７に再循環してさらに廃熱により加熱されることで、熱交換器３３に流入する冷却水温度が上昇して、車両外部からの供給水（水道水）を加熱して温水とすることができる。 As shown in FIG. 2B, when hot water is supplied to the outside when the vehicle is stopped, the flow path switching valve 35 is switched, and the cooling water flows so as to bypass the radiator 31. As a result, the cooling water is recirculated to the fuel cell 7 in a high temperature state and further heated by the waste heat, so that the temperature of the cooling water flowing into the heat exchanger 33 rises and water supplied from outside the vehicle (water supply) Water) can be heated to warm water.

また、車外の住宅５側には給湯手段３７が設けられている。
給湯手段３７は、熱交換器３３で加熱された温水を溜める貯湯槽３９と、貯湯槽３９からの温水を出湯するためにユーザが操作する給湯栓等からなる給湯器４１とを備えている。 A hot water supply means 37 is provided on the house 5 side outside the vehicle.
The hot water supply means 37 includes a hot water storage tank 39 that stores hot water heated by the heat exchanger 33, and a hot water heater 41 including a hot water tap operated by a user to discharge hot water from the hot water storage tank 39.

図４に示すように、貯湯槽３９には貯湯槽３９内の貯湯量を検出する湯量センサ４３が設けられている。
また、熱交換器３３と貯湯槽３９との間の配管４５には、温度調整弁４７が設けられ、一定温度以上の温水が貯湯槽３９に流入されるようになっている。また温度調整弁４７の下流側の配管４５には流量センサ４９が設けられ、貯湯槽３９に流入される一定温度以上の温水の流量が検出される。
また、貯湯槽３９と給湯器４１との間の配管５１には、流量センサ５３が設けられ給湯器４１によってユーザが要求する温水の流量が検出される。 As shown in FIG. 4, the hot water storage tank 39 is provided with a hot water amount sensor 43 that detects the amount of hot water stored in the hot water storage tank 39.
The piping 45 between the heat exchanger 33 and the hot water storage tank 39 is provided with a temperature adjustment valve 47 so that hot water having a predetermined temperature or more flows into the hot water storage tank 39. A flow rate sensor 49 is provided in the pipe 45 on the downstream side of the temperature adjustment valve 47 to detect the flow rate of hot water flowing into the hot water storage tank 39 above a certain temperature.
A flow rate sensor 53 is provided in the pipe 51 between the hot water tank 39 and the hot water heater 41, and the hot water flow rate requested by the user is detected by the hot water heater 41.

次に、制御装置５５について説明する。
制御装置５５は、図示しない信号入力部、信号出力部、記憶部、演算部等が設けられている。信号入力部には、図示しない車両状態を検出する種々のセンサからの信号が入力される。また、図１に示すように、制御装置５５には、二次電池制御部５７、モータ制御部５９、車両制御部６１、燃料電池制御部（ＦＣ制御部）６３、さらに給湯制御部６５を主に備えている。 Next, the control device 55 will be described.
The control device 55 is provided with a signal input unit, a signal output unit, a storage unit, a calculation unit, and the like (not shown). Signals from various sensors that detect a vehicle state (not shown) are input to the signal input unit. As shown in FIG. 1, the control device 55 includes a secondary battery control unit 57, a motor control unit 59, a vehicle control unit 61, a fuel cell control unit (FC control unit) 63, and a hot water supply control unit 65. In preparation.

二次電池制御部５７は、二次電池９の温度、出力電圧、放電電流、さらには二次電池９の充電率（ＳＯＣ）を検出して、これら情報を取得して、車両制御部６１へ送信する。
モータ制御部５９は、モータ１１のトルク情報などを検出して取得して、該検出情報を車両制御部６１へ送信している。また、車両制御部６１からの車両要求出力の指示に基づいて、モータ１１の出力トルクを制御するためにインバータ１５の制御を実行する。 The secondary battery control unit 57 detects the temperature, the output voltage, the discharge current of the secondary battery 9, and the charging rate (SOC) of the secondary battery 9, acquires these information, and sends the information to the vehicle control unit 61. Send.
The motor control unit 59 detects and acquires torque information of the motor 11 and transmits the detection information to the vehicle control unit 61. Further, based on a vehicle request output instruction from the vehicle control unit 61, the inverter 15 is controlled to control the output torque of the motor 11.

車両制御部６１は、車両状態を検出する種々のセンサからの信号を基に、車両要求出力を算出して、モータ制御部５９、燃料電池制御部６３、二次電池制御部５７をそれぞれ制御するようになっている。 The vehicle control unit 61 calculates a vehicle request output based on signals from various sensors that detect the vehicle state, and controls the motor control unit 59, the fuel cell control unit 63, and the secondary battery control unit 57, respectively. It is like that.

燃料電池制御部６３は、車両走行時及び停車時においての燃料電池７の発電制御を行うが、ここでは、車両が停車（停止）して車外の住宅５への給電及び給湯を行うときの発電制御を行う制御部として説明する。
給湯制御部６５は、車両が停車して車外の住宅５への給湯を行う場合、走行する場合の流路切替バルブ３５の切替えを制御する。さらに熱交換器３３から供給される給湯量の不足を判定して燃料電池制御部６３を制御するようになっている。 The fuel cell control unit 63 performs power generation control of the fuel cell 7 when the vehicle is running and when it is stopped. Here, power generation is performed when the vehicle stops (stops) and supplies power to the house 5 outside the vehicle and supplies hot water. The control unit will be described as a control unit.
The hot water supply control unit 65 controls the switching of the flow path switching valve 35 when traveling when the vehicle stops and hot water is supplied to the house 5 outside the vehicle. Further, the fuel cell control unit 63 is controlled by determining whether the amount of hot water supplied from the heat exchanger 33 is insufficient.

燃料電池制御部６３は図３を参照し、給湯制御部６５は図４を参照して説明する。
図３に示す燃料電池制御部６３は、給湯を行う際の燃料電池７の発電出力及び発電効率を制御する発電出力・効率制御部６７と、発電出力の上限値を設定する上限値設定部６９を有している。 The fuel cell control unit 63 will be described with reference to FIG. 3, and the hot water supply control unit 65 will be described with reference to FIG.
The fuel cell control unit 63 shown in FIG. 3 includes a power generation output / efficiency control unit 67 that controls the power generation output and power generation efficiency of the fuel cell 7 when hot water is supplied, and an upper limit value setting unit 69 that sets an upper limit value of the power generation output. have.

また、図４に示す給湯制御部６５は、流量センサ４９からの検出信号を基に貯湯槽３９に流入される一定温度以上の温水の流量を算出する給湯量算出部７１と、流量センサ５３からの検出信号を基に給湯器４１によってユーザが要求する温水の流量を算出する給湯指示量算出部７３と、湯量センサ４３からの検出信号を基に貯湯槽３９内の湯量が一定量以下に低下した場合に給湯指示を発する給湯指示判定部７５と、さらに、給湯量算出部７１と給湯指示量算出部７３とからの算出結果を基に、給湯量が不足するか否かを判定する給湯量判定部７７とを有している。
そして、給湯指示判定部７５及び給湯量判定部７７の判定結果を、流路切替バルブ３５及び燃料電池制御部６３に出力する。 Further, the hot water supply control unit 65 shown in FIG. 4 includes a hot water supply amount calculation unit 71 that calculates a flow rate of hot water that flows into the hot water storage tank 39 based on a detection signal from the flow rate sensor 49, and a flow rate sensor 53. On the basis of the detection signal, the hot water supply instruction amount calculation unit 73 that calculates the flow rate of hot water requested by the user by the hot water heater 41 and the amount of hot water in the hot water tank 39 decrease to a certain amount or less based on the detection signal from the hot water amount sensor 43. The hot water supply instruction determination unit 75 that issues a hot water supply instruction in the case of the hot water supply, and further determines whether or not the hot water supply amount is insufficient based on the calculation results from the hot water supply amount calculation unit 71 and the hot water supply instruction amount calculation unit 73 And a determination unit 77.
Then, the determination results of the hot water supply instruction determination unit 75 and the hot water supply amount determination unit 77 are output to the flow path switching valve 35 and the fuel cell control unit 63.

次に、図５のフローチャートを参照して、燃料電池制御部６３における制御フローチャートについて説明する。
図５において、まず、ステップＳ１で、二次電池９のＳＯＣを読み込み、ステップＳ２で、給湯指示があるかを判定する。この給湯指示の有無は、図４に示すように給湯制御部６５の給湯指示判定部７５で貯湯槽３９内の湯量が一定量以下に低下したことを判定した場合に給湯指示有りとなる。 Next, a control flowchart in the fuel cell control unit 63 will be described with reference to the flowchart of FIG.
In FIG. 5, first, in step S1, the SOC of the secondary battery 9 is read, and in step S2, it is determined whether there is a hot water supply instruction. The presence or absence of this hot water supply instruction is given when there is a hot water supply instruction when the hot water supply determination unit 75 of the hot water supply control unit 65 determines that the amount of hot water in the hot water storage tank 39 has dropped below a certain amount, as shown in FIG.

給湯指示有りでＹｅｓの場合は、ステップＳ３に進んで、燃料電池７を最高効率出力Ｐｓで発電を行う。また、給湯指示有りでＹｅｓの場合には、流路切替バルブ３５を切替えて図２の（Ｂ）に示す流れのようにラジエータ３１をバイパスして流すように切替える。 If the hot water supply instruction is present and the answer is Yes, the process proceeds to step S3, and the fuel cell 7 is generated with the highest efficiency output Ps. In the case of Yes with a hot water supply instruction, the flow path switching valve 35 is switched so as to bypass the radiator 31 and flow as shown in FIG. 2B.

なお、燃料電池７の最高効率出力とは、図６に示す燃料電池の出力特性を基に「最高効率出力」は、最高効率点Ｘｍ（％）のＦＣ出力Ｐｓ（ＫＷ）である。図６は、燃料電池出力（ＦＣ出力）と車両効率との関係を示し、横軸は燃料電池７の出力電力（ＫＷ）であり、縦軸は車両効率（％）を示す。この車両効率は、燃料電池７及び燃料電池７の補機を含む燃料電池システムを搭載した電動車両の効率（車両効率）である。すなわち、燃料電池７の発電のために要する車両全体のエネルギー効率である。 The maximum efficiency output of the fuel cell 7 is the FC output Ps (KW) at the maximum efficiency point Xm (%) based on the output characteristics of the fuel cell shown in FIG. FIG. 6 shows the relationship between the fuel cell output (FC output) and the vehicle efficiency, the horizontal axis represents the output power (KW) of the fuel cell 7, and the vertical axis represents the vehicle efficiency (%). This vehicle efficiency is an efficiency (vehicle efficiency) of an electric vehicle equipped with a fuel cell system including a fuel cell 7 and an auxiliary device of the fuel cell 7. That is, the energy efficiency of the entire vehicle required for power generation by the fuel cell 7.

次に、ステップＳ４で、給湯指示量が燃料電池７の最高効率出力Ｐｓ時での給湯量以上であるかを判定する。この給湯量の判定は図４に示すように給湯制御部６５の給湯量判定部７７で、燃料電池７の最高効率出力Ｐｓ時における給湯量算出部７１からの算出量と、給湯指示量算出部７３からの算出結果とを基に、給湯指示量に対して給湯量が不足するかを基に判定する。判定結果がＹｅｓの場合には、ステップＳ５に進む。 Next, in step S4, it is determined whether the hot water supply instruction amount is equal to or greater than the hot water supply amount at the maximum efficiency output Ps of the fuel cell 7. The hot water supply amount is determined by a hot water supply amount determination unit 77 of the hot water supply control unit 65 as shown in FIG. 4, and a calculated amount from the hot water supply amount calculation unit 71 and a hot water supply instruction amount calculation unit at the maximum efficiency output Ps of the fuel cell 7. Based on the calculation result from 73, it is determined based on whether the hot water supply amount is insufficient with respect to the hot water supply instruction amount. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S5.

ステップＳ５では、燃料電池出力を最高効率出力Ｐｓ以上で（住宅供給電力＋二次電池受入電力）以下の範囲に増加させる。すなわち、図６の特性図に示すように、最高効率出力Ｐｓ以上にして車両効率は低下するが出力を増大させて燃料電池７からの発熱量を増大させる。
二次電池受入電力は図７の特性図を参照して算出する。図７は、充電率（ＳＯＣ）と二次電池受入電力との関係を示し、横軸は二次電池９のＳＯＣ（％）であり、縦軸は二次電池受入電力（ＫＷ）を示す。 In step S5, the fuel cell output is increased to a range not less than the maximum efficiency output Ps and not more than (housing supply power + secondary battery acceptance power). That is, as shown in the characteristic diagram of FIG. 6, the vehicle efficiency is reduced above the maximum efficiency output Ps, but the output is increased to increase the amount of heat generated from the fuel cell 7.
The secondary battery received power is calculated with reference to the characteristic diagram of FIG. FIG. 7 shows the relationship between the charging rate (SOC) and the secondary battery received power, the horizontal axis represents the SOC (%) of the secondary battery 9, and the vertical axis represents the secondary battery received power (KW).

次に、ステップＳ６で、給湯指示量が燃料電池７の（住宅供給電力＋二次電池受入電力）での出力時における給湯量以上であるかを判定する。この給湯量の判定も、上記ステップＳ４での判定と同様に、給湯制御部６５の給湯量判定部７７で、燃料電池７の（住宅供給電力＋二次電池受入電力）での出力時における給湯量算出部７１からの算出量と、給湯指示量算出部７３からの算出結果とを基に、給湯指示量に対して給湯量が不足するかを基に判定する。判定結果がＹｅｓの場合には、ステップＳ７に進む。 Next, in step S6, it is determined whether the hot water supply instruction amount is equal to or greater than the hot water supply amount at the time of output of the fuel cell 7 at (housing supply power + secondary battery receiving power). As with the determination in step S4, the hot water supply amount determination unit 77 of the hot water supply control unit 65 also determines the hot water supply amount at the time of output of the fuel cell 7 at (housing supply power + secondary battery received power). Based on the calculation amount from the amount calculation unit 71 and the calculation result from the hot water supply instruction amount calculation unit 73, determination is made based on whether the hot water supply amount is insufficient with respect to the hot water supply instruction amount. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S7.

ステップＳ７では、さらに、燃料電池７の効率低下制御を行う。すなわち、ガス流量（水素ガス量もしくは空気量）の非最適制御、またはセル温度の非最適化制御を行う。これによって、さらに、発熱量を増大させることができる。
燃料電池７の効率は温度上昇とともに低下する特性を有するため、効率低下制御を行って温度上昇を図る。例えば、（住宅供給電力＋二次電池受入電力）での出力時における水素ガス量もしくは空気量を絞るように制御する。 In step S7, the efficiency reduction control of the fuel cell 7 is further performed. That is, non-optimal control of the gas flow rate (hydrogen gas amount or air amount) or cell temperature non-optimization control is performed. This further increases the amount of heat generated.
Since the efficiency of the fuel cell 7 has a characteristic of decreasing as the temperature rises, efficiency reduction control is performed to increase the temperature. For example, control is performed such that the amount of hydrogen gas or the amount of air at the time of output at (house supply power + secondary battery acceptance power) is reduced.

例えば、図８に示すように、反応に必要な十分な空気量及び水素ガス量が供給されている場合、すなわち最適制御が行われている場合の燃料電池７の電流電圧特性をＣ１として示すと、空気量もしくは水素ガス量を絞った場合、すなわち非最適制御が行われている場合の電流電圧特性はＣ２の状態になる。
このＣ２の状態特性は、Ｃ１の特性よりも発電効率が悪く発電電圧がＤ１からＤ２に低下するので、理論電圧に対するエネルギー損失が増大する。すなわち熱エネルギーが増大して発熱量が増大することになる。
例えば、Ｄ１の出力（電流×電圧）を確保するためには、Ｄ１→Ｄ３に移行した場合、発熱量＝（理論電圧-電圧）×電流であるので、同一出力で発熱量が増大することになる。
このように、ステップＳ７では、さらに、燃料電池７の効率低下制御を行って発熱量を増大させる制御を行っている。 For example, as shown in FIG. 8, when a sufficient amount of air and hydrogen gas necessary for the reaction are supplied, that is, the current-voltage characteristic of the fuel cell 7 when optimum control is performed is shown as C1. When the air amount or the hydrogen gas amount is reduced, that is, when the non-optimal control is performed, the current-voltage characteristic is in the state of C2.
The state characteristic of C2 is lower in power generation efficiency than the characteristic of C1, and the generated voltage decreases from D1 to D2, so that the energy loss with respect to the theoretical voltage increases. That is, the heat energy increases and the amount of heat generation increases.
For example, in order to ensure the output of D1 (current × voltage), when D1 → D3, the amount of heat generation is equal to (theoretical voltage−voltage) × current. Become.
As described above, in step S7, the efficiency reduction control of the fuel cell 7 is further performed to increase the heat generation amount.

図５のフローチャートに戻って、ステップＳ２で、給湯指示が無い場合には、Ｎｏとなって、ステップＳ８に進んで、燃料電池７の発電を停止する。その後、ステップＳ９でＳＯＣが目標ＳＯＣ未満か否かを判定する。ＳＯＣが目標ＳＯＣ未満の場合には、ステップＳ１０に進んで、現在ＳＯＣと目標ＳＯＣ、例えば１５〜３０％との偏差に応じた燃料電池７の出力で発電を行う。これによって、給湯が行われない場合であっても、燃料電池７の発電を行わせて、二次電池９のＳＯＣを１５〜３０％の目標値に維持することができ電欠を防止できる。 Returning to the flowchart of FIG. 5, if there is no hot water supply instruction in step S <b> 2, the process proceeds to step S <b> 8 to stop the power generation of the fuel cell 7. Thereafter, in step S9, it is determined whether or not the SOC is less than the target SOC. When the SOC is less than the target SOC, the process proceeds to step S10, and power generation is performed with the output of the fuel cell 7 according to the deviation between the current SOC and the target SOC, for example, 15 to 30%. As a result, even when hot water is not supplied, the fuel cell 7 can generate power, and the SOC of the secondary battery 9 can be maintained at a target value of 15 to 30%, thereby preventing shortage of electricity.

なお、ステップＳ４、ステップＳ６、ステップＳ９での判定結果がＮｏの場合には、リータしてステップＳ１に戻り処理が繰り返される。 If the determination result in step S4, step S6, or step S9 is No, the process is returned to step S1 and the process is repeated.

以上説明した本実施形態によれば、電動車両３に搭載の燃料電池７を用いて、車両が停車中に燃料電池７による発電電力は、車両駆動用のモータ１１への電力供給を行うに二次電池９に充電し、車外への電力は二次電池９から供給可能になる。さらに、燃料電池７の発電に伴う廃熱を利用して車外への給湯が可能になる。 According to the present embodiment described above, the power generated by the fuel cell 7 is used to supply power to the motor 11 for driving the vehicle while the vehicle is stopped using the fuel cell 7 mounted on the electric vehicle 3. The secondary battery 9 is charged and electric power to the outside of the vehicle can be supplied from the secondary battery 9. Furthermore, it becomes possible to supply hot water to the outside of the vehicle by using the waste heat accompanying the power generation of the fuel cell 7.

また、燃料電池７による発電電力は二次電池９に充電され、車外の電力負荷へは二次電池９から供給されるので車外の電力負荷に応じた燃料電池７の出力制御は行われず、二次電池９の充電率（例えば、電欠防止のためのＳＯＣ１５〜３０％）を考慮するだけである。しかも、この二次電池９の充電率（例えば、電欠防止のためのＳＯＣ１５〜３０％）を考慮した燃料電池７の発電制御は、給湯していないときであるため、燃料電池７の出力制御を、給湯に最適な発熱量とする制御に特化することができる。 In addition, since the power generated by the fuel cell 7 is charged in the secondary battery 9 and supplied from the secondary battery 9 to the power load outside the vehicle, the output control of the fuel cell 7 according to the power load outside the vehicle is not performed. It is only necessary to consider the charging rate of the secondary battery 9 (for example, SOC 15 to 30% for preventing electric shortage). Moreover, since the power generation control of the fuel cell 7 in consideration of the charging rate of the secondary battery 9 (for example, SOC 15 to 30% for preventing electric shortage) is when hot water is not supplied, output control of the fuel cell 7 is performed. Can be specialized to control the amount of heat generation that is optimal for hot water supply.

また、給湯指示があった場合には、まず、燃料電池７の発電出力を最高効率時の出力で発電を行うため、燃料電池７の燃料消費を低減できる。
そして、燃料電池７の発電出力を最高効率時の出力では、給湯指示量の要求に不足する場合には、さらに燃料電池７の発電出力を増大して発熱量を上げる。最高効率出力より発電出力を住宅供給電力と前記二次電池の受入可能電力との合計値である上限値まで増大させるので、燃費は犠牲になるが、給湯量を確保することが可能になる。また、燃料電池の発電出力に上限値を設けるので、二次電池への過充電を防止して二次電池の劣化を抑制することができる。 Further, when there is a hot water supply instruction, first, the power generation output of the fuel cell 7 is generated with the output at the highest efficiency, so that the fuel consumption of the fuel cell 7 can be reduced.
If the power generation output of the fuel cell 7 is insufficient for the request for the hot water supply instruction amount at the maximum efficiency output, the power generation output of the fuel cell 7 is further increased to increase the heat generation amount. Since the power generation output is increased from the maximum efficiency output to the upper limit value that is the total value of the house supply power and the receivable power of the secondary battery, the fuel consumption is sacrificed, but the amount of hot water supply can be secured. Moreover, since an upper limit is provided for the power generation output of the fuel cell, overcharge of the secondary battery can be prevented and deterioration of the secondary battery can be suppressed.

さらに、住宅供給電力と前記二次電池の受入可能電力との合計値である上限値での発電による発熱量でも、給湯指示量の要求に不足する場合には、燃料電池の発電効率を低下させて、燃料電池の発熱量を増加させることでさらに発熱量を増大させることで、給湯指示量の要求に対応することができる。 Furthermore, if the amount of heat generated by power generation at the upper limit, which is the sum of the power supplied to the house and the receivable power of the secondary battery, is insufficient for the demand for the hot water supply command amount, the power generation efficiency of the fuel cell is reduced. Thus, by further increasing the heat generation amount by increasing the heat generation amount of the fuel cell, it is possible to meet the demand for the hot water supply instruction amount.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、燃料電池と二次電池とが搭載される電動車両を備え、車両停車時に車外に電力及び給湯を供給可能とし、さらに、燃料電池の出力を制御することによって給湯能力を制御することができるので、燃料電池を搭載した電動車両を用いた燃料電池システムへの利用に適している。 According to at least one embodiment of the present invention, an electric vehicle equipped with a fuel cell and a secondary battery is provided, electric power and hot water can be supplied outside the vehicle when the vehicle is stopped, and the output of the fuel cell is controlled. Therefore, it is suitable for use in a fuel cell system using an electric vehicle equipped with a fuel cell.

１燃料電池システム
３電動車両
５住宅
７燃料電池
９二次電池
１１モータ（走行用モータ）
１３ＤＣ−ＤＣコンバータ
１５インバータ
２１給電器
２３電力供給手段
２９冷却水回路
３３熱交換器（熱交換手段)
３５流路切替バルブ
３７給湯手段
３９貯湯槽
４１給湯器
５５制御装置
５７二次電池制御部
５９モータ制御部
６１車両制御部
６３燃料電池制御部
６５給湯制御部
６７発電出力・効率制御部
６９上限値設定部
７１給湯量算出部
７３給湯指示量算出部
７５給湯指示判定部
７７給湯量判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell system 3 Electric vehicle 5 House 7 Fuel cell 9 Secondary battery 11 Motor (traveling motor)
13 DC-DC converter 15 Inverter 21 Power feeder 23 Power supply means 29 Cooling water circuit 33 Heat exchanger (heat exchange means)
35 Flow path switching valve 37 Hot water supply means 39 Hot water storage tank 41 Hot water heater 55 Control device 57 Secondary battery control unit 59 Motor control unit 61 Vehicle control unit 63 Fuel cell control unit 65 Hot water supply control unit 67 Power generation output / efficiency control unit 69 Upper limit value Setting unit 71 Hot water supply amount calculation unit 73 Hot water supply instruction amount calculation unit 75 Hot water supply instruction determination unit 77 Hot water supply amount determination unit

Claims

Equipped with a fuel cell that generates power by receiving supply of hydrogen and oxygen, a secondary battery that charges power generated by the fuel cell, and a traveling motor that is driven by the supply of power from the secondary battery Equipped with an electric vehicle
Power supply means for supplying power from the secondary battery to the outside of the electric vehicle when the electric vehicle is stopped;
A coolant circuit in which coolant for cooling the fuel cell circulates;
Heat exchange means connected to the cooling water circuit and heated by waste heat of the fuel cell to exchange heat with the cooling water to heat the supplied water supplied from outside the vehicle;
Hot water supply means for supplying hot water heated by the heat exchange means to the outside of the electric vehicle;
And a fuel cell control unit for controlling the power generation output of the fuel cell.

2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell control unit starts control of the power generation output of the fuel cell based on a hot water supply instruction to the hot water supply means.

The fuel cell control unit, when there is a hot water supply instruction to the hot water supply means, generates power at the highest efficiency output of the fuel cell to charge the secondary battery and supply hot water by the hot water supply means. The fuel cell system according to claim 2.

The fuel cell control unit is configured to increase the power generation output from the maximum efficiency output to a set upper limit value when the power generation is performed at the maximum efficiency output and a predetermined amount of hot water cannot be secured. The fuel cell system according to claim 3.

The fuel cell system according to claim 4, wherein the set upper limit value is a total value of house supply power and acceptable power of the secondary battery.

Even when the fuel cell control unit is generating electric power according to the set upper limit value, if the predetermined hot water supply amount cannot be ensured, the fuel cell control unit lowers the power generation efficiency of the fuel cell to reduce the heat generation amount of the fuel cell. The fuel cell system according to claim 4, wherein the fuel cell system is increased.

The fuel cell control unit stops power generation of the fuel cell and supplies power from the secondary battery to the outside by the power supply means when there is no hot water supply instruction to the hot water supply means. The fuel cell system according to claim 2.

The fuel cell control unit stops the power generation of the fuel cell, and when the power supply means supplies power from the secondary battery to the outside, the charging rate of the secondary battery falls below a predetermined value. 8. The fuel cell system according to claim 7, wherein the power generation output of the fuel cell is controlled according to a deviation between a current state of charge and the predetermined value.