JP4352682B2

JP4352682B2 - Fuel cell vehicle heating system

Info

Publication number: JP4352682B2
Application number: JP2002308138A
Authority: JP
Inventors: 亮大井; 靖和岩崎
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2022-10-23
Also published as: JP2004146144A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車用燃料電池システムと車内暖房システムとを一体的に組み込んでなるシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電源の一つとして、水素等の酸化反応により発電を行う燃料電池が着目されている。これは、高効率で発電できるという特徴とともに、排出物は水蒸気であり、有害な成分を排出しないために環境性に非常に優れているという利点もある。かかる性質に着目し、燃料電池を搭載した車両も提案されている。また、燃料電池で消費する水素を、ガソリンやメタノール等の液体燃料の改質反応により生成する改質器を搭載する車両についても開発が進んでいる。
【０００３】
従来の燃料電池システムとして、燃料電池システムと空調装置とを効率的に組み合わせたシステムが提案されている。この従来技術では、燃料電池廃熱を暖房に用いており、廃熱と空調に必要な熱量の関係に基づいて燃料電池システムのＬＬＣ流量を調整している（例えば、特許文献１、参照）。
【０００４】
また、近年、内燃機関自動車でアイドルストップ機能を有したものが開発されている。アイドルストップ機能とは、燃費向上、環境汚染物排出低減のために、信号停止などの短時間停止時にパワープラントを停止させる機能であり、燃料電池車にも同様のコンセプトが提案されている。例えば、従来の内燃機関を動力源とするアイドルストップ機能を持った自動車の暖房システムが提案されている。この従来技術では、車内暖房は、運転時蓄熱タンクに十分な熱を蓄えておいて、アイドルストップ時に放出する形態をとっている（例えば、特許文献２、参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３１５５２４号公報
【特許文献２】
特開２００１−１５０９４３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとしている問題点】
しかしながら、特開２００１−３１５５２４号公報においては、燃料電池車のアイドルストップ時に、燃料電池停止状態で暖房するというような使い方は想定していない。
【０００７】
また、特開２００１−１５０９４３号公報においては、アイドルストップ時の車内暖房熱源として蓄熱タンクを用いているが、蓄熱タンクを空調システムに設ける必要があり、設備が冗長、過大になり、複雑化するという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、燃料電池車のアイドルストップ時の暖房を行うことができる簡単な構成の燃料電池車用暖房システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【問題点を解決するための手段】
アイドルストップ機能を有する燃料電池車において、燃料電池スタックを含む少なくとも一つ以上の反応器を有し、車両の動力を生成する燃料電池システムと、少なくとも一つ以上の前記反応器の温度または前記反応器に供給する反応ガスの温度を調整する冷却システムを備える。また、前記冷却システムを介して前記燃料電池システムの廃熱の少なくとも一部を回収して前記車両の暖房に用いる熱導入手段と、少なくとも前記車両の停止状態を検知または予測する運転状態検知手段と、前記反応器の温度状態、または、前記燃料電池システムの廃熱として回収できる蓄熱量の少なくとも一方を検出する熱状態検出手段と、運転中に前記車両の停止状態を検知または予測した際に、前記熱導入手段において回収できる前記燃料電池システムの蓄熱量を前記熱状態検出手段の出力に応じて変化させる制御手段と、要求される暖房を行うのに必要な熱量を演算する要求暖房熱量演算手段と、を備え、前記熱状態検出手段により前記熱導入手段において暖房に用いることができる前記燃料電池システムの蓄熱量を検出し、さらに、前記要求暖房熱量と前記蓄熱量とを比較する比較手段を備える。前記要求暖房熱量が前記蓄熱量より大きいと判断された場合に、前記熱導入手段により回収する燃料電池システムの廃熱量を低減する。
【００１０】
【作用及び効果】
運転中に車両の停止状態を検知または予測した際に、熱導入手段において回収できる燃料電池システムの蓄熱量を熱状態検出手段の出力に応じて変化させる。これにより、燃料電池システムに蓄えられた熱が過剰に回収されるのを避け、燃料電池システムの温度を維持することができる。よって、燃料電池システムの機能を低下させることがなく、簡単な構成でアイドルストップ時の暖房を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態における燃料電池車用暖房システムの全体構成の概略を図１に示す。尚、このシステムは図示しない車両に搭載されると共に、車両は信号待ちなど、走行中に関わらず車速が零のとき、そのパワープラントを停止するアイドルストップ機能を有する。
【００１２】
ＬＬＣを循環させるＬＬＣ配管１１を設け、ＬＬＣ配管１１に以下のような装置を配置する。
【００１３】
水素等の燃料を酸化させて自動車を駆動させる電力を発生する燃料電池４と、ＬＬＣを循環させるためのポンプ５、外気とＬＬＣとの間で熱交換を行いＬＬＣからの放熱を行うラジエータ２、ラジエータ２に外気を送る冷却ファン１を備える。また、ラジエータ２を迂回するバイパス流路１３と、ラジエータ２とバイパス流路１３に流れるＬＬＣの流量割合を調整する三方弁３を備える。
【００１４】
さらに、車内に暖房システム中の空気を供給する経路として空気流路２３を設ける。空気流路２３はＬＬＣ配管１１の一部を含み、空気流路２３に含まれるＬＬＣ配管１１には、ＬＬＣと空気流路２３を流れる空気との熱交換を行うヒータコア８を備える。
【００１５】
空気流路２３は、外気を取り込む外気吸気部２４ａと、車内の空気（内気）を取り込む内気吸気部２４ｂと、空気流路２３に取り込む外気と内気の割合を調整する、または内気と外気のどちらか一方を選択する暖房空気切替ドア１４を備える。暖房空気切替ドア１４の後流にはブロア６を備え、車内に取り込む空気の総量を調整する。ブロア６の後流側は、ヒータコア８を配置した加熱流路２５ａと、ヒータコア８の迂回路となる非加熱流路２５ｂに分岐する。分岐点にはヒータコア８を通る空気流量とヒータコア８を通らずに直接車内へ送られる空気流量との割合を制御するエアミックスドア１０を備える。
【００１６】
加熱流路２５ａには、ヒータコア８と、その後流に電熱ヒータ９を備え、電熱ヒータ９のさらに後流側を、加熱流路２５ａと非加熱流路２５ｂの合流部であるエアミックスチャンバ１２とする。エアミックスチャンバ１２で、加熱流路２５ａにおいてＬＬＣと熱交換を行った空気と、熱交換を行わなかった空気と、を混合してから車内に供給する。
【００１７】
また、空気流路２３内に含まれるＬＬＣ配管１１の下流側には、ヒータコア８へのＬＬＣの循環量を制御するＬＬＣ循環バルブ７を備える。
【００１８】
さらに、このような燃料電池システム用の暖房システムを制御するコントローラ２６を備える。コントローラ２６には、ナビゲーションシステム等の経路予測手段３２、通勤等で毎日の走行履歴がほぼ一定である場合にはその履歴情報を記憶して経路を予測する履歴記憶手段３３を備える。ここでは経路予測手段３２と履歴記憶手段３３の両方を備えるが、どちらか一方のみでもよい。また、車内温度を検出する車内温度検出手段２７、車内設定温度を読み込む車内設定温度読み込み手段２８を備える。さらに、車外温度を検出する車外温度検出手段２９、日射強度を検出する日射強度検出手段３０、乗車人数や乗車位置を検出する着座位置検出手段３１のうち少なくとも一つを備える。ここでは手段２７〜３１全てを備え、さらに、燃料電池４の温度を検出する燃料電池温度検出手段３４、ＬＬＣの温度を測定するＬＬＣ温度検出手段３５を備える。
【００１９】
次に、本実施形態における動作を説明する。図２に、ここで行う制御を示すフローチャートを示す。経路予測手段３２や履歴記憶手段３３により予測された一時停止開始時に本制御を開始する。または、運転中に車両が停止したのを検知したら本制御を開始してもよい。
【００２０】
一時停止操作の信号が出力されたら、ステップＳ１において、パワープラントを一時停止する。ここでは燃料電池４への燃料供給を停止する。ステップＳ２において、要求暖房熱量Ｑ_reqを読み込む。ここでは、燃料電池車運転時には、車内の要求暖房熱量Ｑ_reqは常にモニタリングしておく。要求暖房熱量Ｑ_reqをモニタリングする際には、要求暖房熱量Ｑ_reqを算出する情報として、上記の手段２７〜３１の出力結果を用いる。ここでは例えば車内温度と設定温度の差に、車外温度、日射強度、乗員数等を考慮して要求される暖房に必要な熱量を求める。
【００２１】
ステップＳ３において暖房に用いることができる燃料電池４の蓄熱量Ｑ_FCを読み取る。ここでは、要求暖房熱量Ｑ_reqと同様に、燃料電池４やＬＬＣの温度から蓄熱量を常にモニタリングしておく。このとき、ナビゲーションシステム等の経路予測手段３２や、履歴記憶手段３３等を用いて、燃料電池４の蓄熱量の変化を計算、予測する。
【００２２】
次に、ステップＳ４において、要求暖房熱量Ｑ_reqと燃料電池蓄熱量から、燃料電池からの廃熱量を抑制する必要性を判断する。ここでは、要求暖房熱量Ｑ_reqと、燃料電池蓄熱量のうち暖房に用いることのできる最大熱量Ｑ_FCと、を比較する。最大熱量Ｑ_FCは、次の式で求めることができる。
【００２３】
【式１】

【００２４】
ここで、Ｃ_FCは、燃料電池４の平均熱容量、Ｔ_FCは燃料電池温度検出手段３４により検出した燃料電池４の温度、Ｔ_FC0は既定の温度閾値である。
【００２５】
燃料電池４は最適運転温度範囲が限られており、その範囲外では性能が大幅に低下する。それを避けるため、一時停止時には既定の燃料電池温度閾値Ｔ_FC0を定め、Ｔ_FCがＴ_FC0より小さくならないように制御する。ここで、温度閾値Ｔ_FC0は燃料電池４の最適運転温度範囲の下限であってもよいし、最適運転温度範囲の下限より高い値でもよい。本実施形態においては、閾値Ｔ_FC0は最適温度範囲の下限より高い値とする。
【００２６】
ステップＳ４において、要求暖房熱量Ｑ_reqが最大熱量Ｑ_FCより大きく、燃料電池４からの廃熱量の抑制が必要であると判断された際には、後述するステップＳ５の廃熱量制御サブルーチン（図３）に進む。
【００２７】
一方、要求暖房熱量Ｑ_reqが最大熱量Ｑ_FC以下の場合には、燃料電池４の廃熱量を抑制することなく暖房に用いる。ステップＳ６において、燃料電池温度Ｔ_FCが既定の温度閾値Ｔ_FC0より小さければステップＳ５に進み、燃料電池４の廃熱を抑制する。燃料電池温度Ｔ_FCが既定の閾値Ｔ_FC0以上の場合には燃料電池４を適切運転温度領域に維持できていると判断してステップＳ７に進む。ステップＳ７でアイドルストップ時であるかどうかを判断する。車両の一時停止の状態がつづいている場合はステップＳ６に戻り燃料電池温度Ｔ_FCの監視を継続し、走行が再開されたら本制御を終了する。
【００２８】
次に、廃熱量制御のサブルーチン（ステップＳ５）を図３のフローチャートを用いて説明する。
【００２９】
ステップＳ１１において、図４のフローチャートに示すような内気循環切替サブルーチンを行う。
【００３０】
暖房空気切替ドア１４を外気導入側に設定すると、ヒータコア８に供給される空気の温度が低下する。これにより、ヒータコア８におけるＬＬＣと空気との熱交換が促進されＬＬＣを介して燃料電池温度Ｔ_FCが低下する。つまり、燃料電池４からの廃熱量が増大する。これに対して、既に暖房されている車内の空気（内気）を再び空気流路２３に取り込むことで、ＬＬＣと空気との間の熱交換を抑え、燃料電池４からの廃熱を抑制することができる。ここでは内気循環切替サブルーチンを燃料電池４からの廃熱を抑制したい場合に行うので、暖房空気切替ドア１４を内気循環側に設定する。ただし、車内に設けられている外気導入スイッチが乗員により操作されている場合には乗員の意思を優先する。
【００３１】
よって、図４のフローチャートでは、ステップＳ２１で外気導入スイッチがオンになっているかどうかを判断する。オンになっている場合にはステップＳ２２に進み、暖房空気切替ドア１４を外気導入側に設定する。一方、ステップＳ２１において、外気導入スイッチがオンでなかったらステップＳ２３に進み、内気循環側に設定する。
【００３２】
内気循環切替サブルーチンを行ったら、図３のステップＳ１２に進み、図５に示すブロア風量調整サブルーチンに従ってブロア６の風量調整を行う。ここでは、ヒータコア８の手前に設けたブロア６の風量を小さくすることにより、ヒータコア８での空気とＬＬＣとの熱交換量を減少してＬＬＣを介して燃料電池温度Ｔ_FCが低下するのを抑制する。ただし、車内に設けられている温風量調整スイッチが乗員により操作されている場合には、乗員の意思を優先する。
【００３３】
よって、図５のフローチャートでは、ステップＳ２４において、温風量調整スイッチがオンであるかどうかを判断する。オンである場合には、ステップＳ２５に進み予め指定された風量を送るようにブロア６を調整する。一方、温風量調整スイッチがオフであったらステップＳ２６に進み、風量を小さくするようにブロア６を調整する。
【００３４】
次に、図３のステップＳ１３に進み、部分空調化のサブルーチンを実行する。部分空調化のサブルーチンを図６に示す。車内の着座位置検出手段３１により、乗員が着座する位置を検出して乗員のいる付近のみ部分空調化を行う。ただし、車内に設けられている吹き出し口指定スイッチが乗員により操作されている場合には乗員の意思を優先する。
【００３５】
よって、図６のフローチャートでは、ステップＳ２７において、吹き出し口指定スイッチがオンになっているかどうかを判断する。オンになっている場合には、ステップＳ２８において空気を指定された吹き出し口から車内に送る。一方、吹き出し口指定スイッチがオフの場合には、ステップＳ２９に進み、着座位置検出手段３１の出力結果に応じて吹き出し口を設定し部分空調化を行う。
【００３６】
次に、図３のステップＳ１４に進み、ＬＬＣがラジエータ２を迂回してバイパス流路１３を流通するように三方弁３をバイパス流路１３側に切り替える。ＬＬＣがバイパス流路１３を通ると、ラジエータ２における放熱がない分だけＬＬＣの温度低下を抑制することができる。なお、ラジエータ２を流れるＬＬＣ流量とバイパス流路１３を流れるＬＬＣの流量をＬＬＣ温度検出手段３５により検出したＬＬＣの温度により制御してもよい。
【００３７】
ステップＳ１５においてポンプ５を調整する。ここでは、ＬＬＣの循環量を抑制することにより燃料電池４からの廃熱量を低減する。本実施形態ではポンプ５が一つである場合を想定しているが、ラジエータ２側にＬＬＣを回すポンプと、ヒータコア８側にＬＬＣを回すポンプの二つを設けて、アイドルストップ時にはヒータコア８側にだけＬＬＣを送る構成としてもよい。
【００３８】
ステップＳ１６において、ヒータコア８の上流に設けられたエアミックスドア１０の開度θを調整する。ここで、加熱側流路２５ａを完全に塞いだときの開度を０度とし、開度が９０度で全ての空気を加熱側流路２５ａに供給する。ヒータコア８からの放熱が低減した場合にも、このエアミックスドア１０の開度θを大きくすることで、エアミックチェンバ１２において混合されて車内に供給される空気の温度を車内暖房に必要な温度に維持することができる。
【００３９】
次に、ステップＳ１７において、燃料電池温度Ｔ_FCの判定を行う。
【００４０】
ステップＳ１１〜Ｓ１９の燃料電池廃熱量の抑制操作により、燃料電池温度Ｔ_FCが最適運転領域より小さくなるのを防いでいる。しかしながら、予想以上の長時間の停止、渋滞等の場合には、燃料電池４の蓄熱量が減少して燃料電池温度Ｔ_FCが温度閾値Ｔ_FC0より小さくなる可能性が生じる。そこで、ステップＳ１７において、燃料電池温度Ｔ_FCと温度閾値Ｔ_FC0を比較し、Ｔ_FCがＴ_FC0以上であれば、燃料電池４の蓄熱量が許容範囲にあると判断して図２のステップＳ７に進む。Ｔ_FCがＴ_FC0より小さい場合には、燃料電池４の蓄熱量が不足していると判断してステップＳ１８に進む。
【００４１】
ステップＳ１８においてはヒータ起動サブルーチンを実行する。ヒータ起動サブルーチンのフローを図７に示す。ここで用いる電熱ヒータ９は図示しないバッテリにより運転してもよいし、燃料電池４を再起動して電力を供給してもよい。ここでは、燃料電池４を電源として用いる。
【００４２】
ステップＳ３１において、燃料電池４を再起動して電熱ヒータ９をオンにして暖房システムに用いる空気の昇温を行う。燃料電池４を再起動して運転することにより発熱して燃料電池温度Ｔ_FCが上昇する。そこで、ステップＳ３２に進み、燃料電池温度Ｔ_FCが燃料電池４の蓄熱から車内暖房に必要な熱を取るのに十分な温度閾値Ｔ_FC1（＞Ｔ_FC0）に達したかどうかを判断する。温度Ｔ_FCが温度閾値Ｔ_FC1に達するまで燃料電池４および電熱ヒータ９の運転を続け、Ｔ_FC1に達したらステップＳ３３に進み電熱ヒータ９をオフ、燃料電池４を一時停止状態にする。このようにヒータ起動サブルーチンを終了したら図２のステップＳ７に進む。なお、ここでは、車内に送風する空気を電熱ヒータ９により加熱しているが、電熱ヒータ９をＬＬＣを加熱する構成としてもよい。
【００４３】
次に、本実施形態の効果を説明する。
【００４４】
冷却システムを介して燃料電池システムの廃熱の少なくとも一部を回収して車両の暖房に用いる熱導入手段（空気流路２３内の装置）と、少なくとも車両の停止状態を検知または予測する運転状態検知手段、ここでは経路予測手段３２や履歴記憶手段３３を備える。さらに燃料電池温度Ｔ_FC、または、暖房に用いることができる燃料電池システムの蓄熱量Ｑ_FCの少なくとも一方を検出する熱状態検出手段を備える。運転中に車両の停止状態を検知または予測した際に、熱導入手段において回収する燃料電池システムからの廃熱量を熱状態検出手段の出力に応じて変化させる。このように、燃料電池システムの熱状態、ここでは燃料電池４の蓄熱量Ｑ_FCや温度Ｔ_FCに応じて暖房に用いる廃熱量を変化させるので、燃料電池４から過度に熱を取り出すのを避けることができる。これにより燃料電池４を効率のよい運転ができる温度に維持することができ、一時停止後に速やかに燃料電池４の運転を再開し、車両の動力を取り出すことができる。よって、システムに複雑な構成を付け加えたり、燃料電池システムの性能を低下させることなく、アイドルストップ時の暖房を行うことができる。
【００４５】
また、要求暖房熱量Ｑ_reqを演算する要求暖房熱量演算手段（Ｓ２）を備える。さらに要求暖房熱量Ｑ_reqと蓄熱量Ｑ_FCとを比較し（Ｓ４）、Ｑ_reqがＱ_FCより大きいと判断された場合に、回収する燃料電池システムの廃熱量を低減する。このように制御することで、燃料電池システム、ここでは燃料電池４から取り出される熱量を抑制することができる。その結果、走行再開時に燃料電池システムにおいて速やかな電力供給を行うことができる。
【００４６】
また、反応器、ここでは燃料電池４の温度Ｔ_FCが所定の温度範囲より小さくなった場合に、回収する燃料電池システムの廃熱量を低減することにより、燃料電池４の効率の良い運転が行える温度を維持することができる。
【００４７】
熱導入手段として、ＬＬＣと空気との間で熱交換を行う熱交換器、ここではヒータコア８と、空気を車内に導入する空気流路２３、を備える。これにより、冷却システムを介して燃料電池４の廃熱を暖房に用いることができる。
【００４８】
熱導入手段として、さらに選択的に空気を暖機することができる電熱ヒータ９を備え、回収する燃料電池システムの廃熱量を低減した際に空気を電熱ヒータ９により暖める。これにより、暖房に用いる廃熱量が低減しても電熱ヒータ９から熱を供給して暖房に必要な熱を確保することができる。ここでは特に、電熱ヒータ９の電源に燃料電池システムを用いることで、電力供給に加えて燃料電池システムの地区熱量の回復を図ることができる。
【００４９】
また、空気流路２３に車内の空気を取り込むか、車外の空気を取り込むか、を選択する暖房空気切替ドア１４を備え、燃料電池４の蓄熱量が不足する際には空気流路２３に車内の空気を取り込む。内気循環とした場合には、ＬＬＣと空気の温度差が小さくなるので、ＬＬＣからの、ひいては燃料電池４からの廃熱量を低減することができる。また、空気流路２３に供給する空気流量を調整するブロア６を備え、燃料電池４の蓄熱量が不足する際には供給する空気流量を低減する。これにより、ＬＬＣから空気へ熱が移動しにくくなるので、燃料電池４からの廃熱を抑えることができる。
【００５０】
ヒータコア８を迂回する非加熱流路２５ｂと、ヒータコア８に供給する空気流量と非加熱流路２５ｂを通過する空気流量をとの割合を調整するエアミックスドア１０を備える。これにより、ヒータコア８を通過する空気量とヒータコア８を通過せず車内へ供給される空気量を調整し、２系統の空気を混合する手段を持つこととしているので、ヒータコア８からの放熱量に関わらず、任意の温度の温風を車内に供給できる。
【００５１】
また、冷却システムに用いるＬＬＣの熱を外部に排出するラジエータ２と、ラジエータ２を迂回するバイパス流路１３と、ラジエータ２に供給するＬＬＣ流量を調整する三方弁３と、を備える。ラジエータ２を通過するＬＬＣ流量を低減する、または零にすることにより、燃料電池システム、ここでは燃料電池４からの廃熱を低減することができる。これにより、燃料電池４からの無駄な廃熱を避け、燃料電池４を適切運転温度範囲に維持しやすくなる。
【００５２】
また、ＬＬＣの循環量を調整するポンプ５を備え、ＬＬＣの循環量を低減することにより燃料電池システム、ここでは燃料電池４からの廃熱を低減することができる。これにより、燃料電池４の温度を適切運転温度範囲に維持しやすくなる。
【００５３】
また、乗員の着座位置を検出する着座位置検出手段３１を備え、燃料電池４の廃熱が低減する際には、乗員が乗っている付近のみを暖房することにより、少ない熱量で効率的な暖房を行うことができる。
【００５４】
車内の温度を検出する車内温度検出手段２７を備え、車内温度検出手段２７の出力と車内で要求される設定温度とに基づいて、暖房に必要な要求暖房熱量Ｑ_reqを求めることができる。これにより、燃料電池システム、ここでは燃料電池４に要求される廃熱量を求め、暖房を行うのに十分な熱があるかどうかを判断することができる。
【００５５】
車外の温度を検出する車外温度検出手段２９を備え、車外温度検出手段２９の出力に応じて、要求暖房熱量Ｑ_reqを求める。車外の温度が低い場合には車内の暖房にも余分な熱量が必要となるので、車外の温度を考慮することにより要求される暖房をより正確に制御できる。
【００５６】
日射強度を検出する日射強度検出手段３０を備え、日射強度検出手段３０の出力に応じて、要求暖房熱量Ｑ_reqを求める。日射の強い場合などには車内の温度が上昇し易くなる。ここで、日射強度を考慮することにより要求される暖房をより正確に制御できる。
【００５７】
乗員数を検出する手段、ここでは着座位置検出手段３１を備え、乗員数に応じて要求暖房熱量Ｑ_reqを求める。乗員数が少ない場合には車内温度が上昇しにくいが、これを考慮することにより要求される暖房をより正確に制御できる。
【００５８】
冷却システムにＬＬＣの温度を検出するＬＬＣ温度検出手段３５を備え、ＬＬＣの温度に基づいて暖房に用いることのできる燃料電池システム、ここでは燃料電池４の蓄熱量を検出することができる。
【００５９】
冷却システムは燃料電池４の温度調整を行い、燃料電池４からの廃熱をヒータ８により回収して暖房に用いる。ここでは、燃料電池４の廃熱を用いて暖房を行うことにより、エネルギー効率のよい運転を行うことができる。このとき、アイドルストップ時に、燃料電池４の温度を適切運転温度範囲に維持することで、アイドリング終了後にも走行に必要な動力を速やかに得ることができる。
【００６０】
さらに、燃料電池４の温度を検出する燃料電池温度検出手段３４を備え、燃料電池温度検出手段３４の出力に基づいて燃料電池４から回収できる蓄熱量を求めることで、燃料電池４の温度低下を防ぐことができる。
【００６１】
また、車両の走行パターンを予測する予測手段を備え、予測手段により一時停止時間を予測することで、一時停止時の暖房に必要な要求暖房熱量Ｑ_reqをより正確に求めることができる。また、実施形態では、予測手段を用いて燃料電池４の蓄熱量のモニタリングを行うので、車両停止時に速やかな制御を行うことができる。例えば、短時間停止時には急速暖房を可能とし、長時間停止時には燃料電池４の蓄熱量を制御する方法により、燃料電池４が最適運転温度範囲より小さくならないように調整することができる。
【００６２】
予測手段としてナビゲーションシステム等の経路予測手段３２や、走行パターンの履歴を記憶して走行パターンを予測する履歴記憶手段３３を用いる。これにより、予測する停止時間情報を基に暖房システムを制御して、車内暖房と燃料電池システム運転を両立させることが可能である。
【００６３】
次に、第２の実施形態について説明する。ここでは、改質型燃料電池車に搭載される暖房システムについて説明する。
【００６４】
典型的な改質プロセスの例、例えばメタンを改質するプロセスを図３に示す。改質される改質用原燃料は、メタノール等のアルコールでもよいし、ガソリン等の液体炭化水素でもよい。
【００６５】
改質用原燃料、ここではメタン、空気、蒸発器３６により生成した水蒸気を用いて改質反応を行う改質反応器３７を備える。改質反応器３７では、改質触媒により以下のＡＴＲ（Ａｕｔｏｔｈｅｒｍａｌｒｅｆｏｒｍｉｎｇ）反応が促進される。このときの反応温度は約８００℃である。
【００６６】
【式２】

【００６７】
この反応により、ＣＯを含む水素リッチな改質ガスが生成される。
【００６８】
ここで、改質ガスに含まれるＣＯは固体高分子型燃料電池の運転温度領域である１００℃付近で、電極触媒のＰｔを被毒する。そこで、改質ガスはＣＯを低減させる高温シフト反応器３８、低温シフト反応器３９、ＰＲＯＸ（選択酸化）反応器４０を備え、これらによりＣＯを低減してから燃料電池４に供給される。各反応器で生じるＣＯ低減反応は以下の化学式により表される。
【００６９】
【式３】

【００７０】
このＣＯ低減反応により燃料電池４に供給される改質ガス中のＣＯ濃度は数十ｐｐｍ程度になる。それぞれの運転温度領域は、高温シフト反応器３８が約４５０℃、低温シフト反応器３９が約２５０℃、ＰＲＯＸ反応器４０が約１５０℃である。
【００７１】
ここでは、各反応器の温度を適切運転温度領域に維持するために、反応器３８〜４０の上流側に熱交換器１５〜１７を設け、供給される改質ガスの温度を調整する。さらに、ＰＲＯＸ反応器４０から排出された約１５０℃の改質ガスを、固体高分子型燃料電池４の運転温度領域（約８０℃）まで下げる熱交換器１８を備え、これらの熱交換器１５〜１８を冷却システムに組み込む。
【００７２】
これらの熱交換器１５〜１８を冷却システムに組み込んだ時の暖房システムの概略を図９に示す。なお、このシステムは、図示しない車両に搭載されると共に、車両は信号待ちなど、運転中に関わらず車速が零のときに、そのパワープラントを停止するアイドルストップ機能を有する。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７３】
ＬＬＣ配管１１の一部として、各熱交換器１５〜１８および燃料電池４に循環する分岐路を設ける。燃料電池４に分岐する流路に、燃料電池４を循環するＬＬＣ流量の割合を調整するバルブ１９を備える。また、改質反応器３７と高温シフト反応器３８との間に配置した熱交換器１５に分岐する流路に、熱交換器１５を循環するＬＬＣ流量の割合を調整するバルブ２０を備える。高温シフト反応器３８と低温シフト反応器３９との間に配置した熱交換器１６に分岐する流路に、熱交換器１６を循環するＬＬＣ流量の割合を調整するバルブ２１を備える。低温シフト反応器３９とＰＲＯＸ反応器４０との間に配置した熱交換器１７に分岐する流路に、熱交換器１７を循環するＬＬＣ流量の割合を調整するバルブ２２を備える。なお、ＰＲＯＸ反応器４０と燃料電池４の間に配置した熱交換器１８に分岐する流路にはバルブは設けず、熱交換器１８を循環するＬＬＣ流量の割合は、バルブ１９〜２２およびＬＬＣ循環バルブ７により調整する。
【００７４】
このように、各熱交換器１５〜１８へＬＬＣを循環させるように構成し、改質ガスとＬＬＣとの間で熱交換を可能とする。また、熱交換器１５〜１８にはそれぞれ温度検出手段４１〜４４を備え、検出結果をコントローラ２６に入力する。
【００７５】
次に、上記のような暖房システムのアイドルストップ時の動作を説明する。本実施形態のメインルーチンを図１０に示す。なお、燃料電池車運転時には、車内の要求暖房熱量Ｑ_reqを常にモニタリングしておく。要求暖房熱量Ｑ_reqを判断する情報として、車内温度、車内設定温度、車外温度、日射強度、乗車人数などを用いる。予測されるパワープラント一時停止時に本制御フローを開始する。
【００７６】
ステップＳ１０１において燃料電池４および改質システムへの燃料の供給を停止し、ステップＳ１０２において車内の要求暖房熱量Ｑ_reqを読み取る。次に、ステップＳ１０３において、燃料電池４および熱交換器１５〜１８の蓄熱量を計算する。これは、燃料電池４の温度情報、熱交換器１５〜１８の温度情報、ＬＬＣの温度情報、経路予測手段３２の情報、履歴記憶手段３３の情報等を用いて、燃料電池４および熱交換器１５〜１８の蓄熱量の変化を計算、予測する。
【００７７】
次に、ステップＳ１０４において、要求暖房熱量Ｑ_reqと燃料電池４、熱交換器１５〜１８の蓄熱量から、燃料電池システムの廃熱量を制御する必要があるかどうかを判断する。ここでは、燃料電池４の蓄熱量のうち暖房に用いることのできる最大の熱量Ｑ_FCと熱交換器１５〜１８の蓄熱量のうち暖房に用いることのできる最大の熱量の和Ｑ_HEXとの合計と、要求暖房熱量Ｑ_reqとを比較することにより判断する。なお、Ｑ_HEXは次のような式で求めることができる。
【００７８】
【式４】

【００７９】
ここで、Ｃ_HEXi（ｉ＝１５〜１８）は、熱交換器ｉの熱容量、Ｔ_HEXi（ｉ＝１５〜１８）は熱交換器ｉの温度、Ｔ_HEXi0は熱交換器ｉの既定の温度閾値である。
【００８０】
高温、低温シフト反応器３８、３９およびＰＲＯＸ反応器４０は温度低下によりＣＯ低減能力を大きく損なう。それを避けるため、温度閾値Ｔ_HEXi0を設定し、熱交換器１５〜１８が温度閾値より小さくならないように制御する。ここで、温度閾値Ｔ_HEXi0は最適運転温度範囲の下限であってもよいし、最適運転温度範囲の下限より高い値でもよい。ここでは、温度閾値Ｔ_HEXi0を最適運転温度範囲の下限より高い値とする。ただし、ＰＲＯＸ反応器４０と燃料電池４との間に配置した熱交換器１８の温度低下は、ＣＯ低減性能の低下、ひいては燃料電池４の破損に結びつかないので、熱交換器１８の蓄熱量は制限することなく暖房に用いることもできる。ここではこの考えに基づき、熱交換器１８の温度閾値Ｔ_HEX180は、熱交換器１８内を流通するＬＬＣ温度と同じとする。
【００８１】
ステップＳ１０４において、Ｑ_FC＋Ｑ_HEXがＱ_reqより小さければ、燃料電池４および熱交換器１５〜１８からの廃熱量を抑制する必要があると判断してステップＳ１０５の廃熱量制御サブルーチンを実行する。
【００８２】
一方、ステップＳ１０４において、Ｑ_FC＋Ｑ_HEXがＱ_req以上である場合には、廃熱量制御を行う必要がないと判断する。これにより、燃料電池４および熱交換器１５〜１８からの廃熱量を制御することなく暖房に用いる。ステップＳ１０６において、燃料電池温度Ｔ_FCと各熱交換器１５〜１８の温度Ｔ_HEXiを読み込み、これらのうち少なくとも一つが既定の温度閾値Ｔ_FC0、Ｔ_HEXi0より小さければ、過剰な廃熱が行われていると判断する。そこでステップＳ１０５に進み、廃熱量の制御を行う。一方、Ｔ_FC、Ｔ_HEXiがＴ_FC0、Ｔ_HEXi0以上の場合には、燃料電池４および各反応器３８〜４０が適切運転温度領域に維持されていると判断し、ステップＳ１０７に進み、一時停止の状態が終了するまで温度Ｔ_FC、Ｔ_HEXiの監視を継続する。
【００８３】
次に、ステップＳ１０５の廃熱量制御サブルーチンを図１１のフローチャートを用いて説明する。
【００８４】
ステップＳ１１１〜Ｓ１１６においては、第１の実施形態のステップＳ１１〜Ｓ１６と同様の動作を行い、燃料電池４からの廃熱を抑制する。ステップＳ１１７においては、バルブ１９〜２２を閉じて、燃料電池４および熱交換器１５〜１７へのＬＬＣ循環を停止する。これにより、燃料電池４および熱交換器１５〜１７の温度低下を遅らせることができる。
【００８５】
このとき、バルブ１９〜２２は必ずしも同時に操作する必要はない。燃料電池４および熱交換器１５〜１７のそれぞれの冷却速度、蓄熱量に応じてバルブ１９〜２２を閉じて、燃料電池５および熱交換器１５〜１７におけるＬＬＣの循環を停止する。これにより、車内の暖房に燃料電池４および熱交換器１５〜１７の蓄熱を使用すると同時に過度の廃熱を抑制する。なお、熱交換器１８の蓄熱は制限することなく暖房に用いる。
【００８６】
また、ここではバルブ１９〜２２を閉じてＬＬＣの供給を停止したが、冷却速度や蓄熱量に応じてバルブ１９〜２２の開度を設定してもよい。例えば、燃料電池４および熱硬化器１５〜１７のうち蓄熱量の多いものには、バルブの開度を大きく設定して多くのＬＬＣを循環させ、多くの熱を取り出す。反対に蓄熱量の少ないものには、バルブの開度を小さくすることにより循環するＬＬＣ流量を低減して廃熱を抑制する。
【００８７】
次にステップＳ１１８においては、燃料電池温度Ｔ_FC、熱交換器温度Ｔ_HEXiが既定の温度閾値Ｔ_FC0、Ｔ_HEXi0以上かどうかを判断する。温度閾値Ｔ_FC0、Ｔ_HEXi0以上であれば、燃料電池４および各反応器３８〜４０の温度が適切運転温度領域に維持されていると判断して、廃熱量制御サブルーチンを終了する。
【００８８】
一方、温度閾値Ｔ_FC0、Ｔ_HEXi0より小さければ、ステップＳ１１９に進み、ヒータ起動サブルーチンを実行する。他の熱源、ここでは電熱ヒータ９による暖房を行うと同時に、燃料電池４、改質システムの再起動による燃料電池４および熱交換器１５〜１８、ひいてはシフト反応器３８、３９、ＰＲＯＸ反応器４０の暖機を行う。以下に、図１２に示すヒータ起動サーブルーチンについて説明する。
【００８９】
ステップＳ１３１において燃料電池４および改質システムを再起動し、発生した電力を用いて電熱ヒータ９をオンにする。この電熱ヒータ９により加熱された空気を用いて車内の暖房を行う。
【００９０】
燃料電池４および改質システムを運転することで、燃料電池４および各反応器３８〜４０の温度が上昇する。そこで、ステップＳ１３２において、燃料電池４および熱交換器１５〜１８の温度判定を行う。つまり、Ｔ_FC≧Ｔ_FC1かつ_THEXi≧Ｔ_HEXi1となるまで運転を継続し、Ｔ_FC≧Ｔ_FC1かつ_THEXi≧Ｔ_HEXi1となったらステップＳ１３３において、燃料電池４および改質システムを再び停止して電熱ヒータ９をオフにしてヒータ起動サブルーチンを終了する。ここで、Ｔ_FC1、Ｔ_HEXi1は、燃料電池４および熱交換器１５〜１８からの廃熱が可能な温度領域を示す温度閾値である。つまり、後流の反応器、ここではシフト反応器３８、３９、ＰＲＯＸ反応器４０の温度を適正運転温度の範囲に維持するために必要な改質ガスの温度閾値となる。これにより、アイドリング終了時に速やかに反応を再開することができる。
【００９１】
第１の実施形態と同様に、このような制御を一時停止の間に行うことで、燃料電池４および改質システム、ここでは高温シフト反応器３８、低温シフト反応器３９、ＰＲＯＸ反応器４０の温度を、適切運転温度領域に維持することができる。また、燃料電池４および改質システムの蓄熱を車内の暖房に用いることができ、消費エネルギを抑制した暖房システムを構成することができる。
【００９２】
次に、本実施形態の効果を説明する。ここでは、第１の実施形態と異なる効果のみを説明する。
【００９３】
燃料電池システムは、改質反応器３７および、シフト反応器３８、３９とＣＯ除去器４０の少なくとも一方を備えた改質システムを備え、冷却システムにより改質システムの温度調整を行う。改質システムからの廃熱を暖房に用いることにより、エネルギー効率を向上することができる。このとき、各反応器３８、３９、４０の温度状態に応じて取り出す熱量を変化させることで反応の生じ易い温度に保つことができ、アイドリング終了後に速やかに発電に用いる燃料ガスを生成することができる。
【００９４】
さらに、改質システムには、ＬＬＣとの熱交換を行う部分、ここでは熱交換器１５〜１８の温度を検出する温度検出手段４１〜４４を備え、温度検出手段４１〜４４に基づいて改質システムから回収できる蓄熱量を求めることで、各反応器３８〜４０の温度を適切運転温度範囲に維持することができる。
【００９５】
次に第３の実施形態について説明する。燃料電池車用暖房システムの全体の構成を第１の実施形態（図１）と同様とする。以下、図１３のフローチャートに従って本実施形態の動作を説明する。なお、ナビゲーションシステムなどの経路予測手段３２によって、パワープラントの一時停止が開始されると予測した時点で本制御を開始する。以下、第１の実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００９６】
ステップＳ２０１において、予測される一時停止時間から求められる要求暖房熱量Ｑ_reqPを求める。次にステップＳ２０２において、その時点で暖房に利用可能な燃料電池蓄熱量Ｑ_FCを求める。Ｑ_reqPがＱ_FCより大きく、燃料電池４の蓄熱により一時停止中の暖房用の熱を賄えないと判断されたら、ステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４で後述するような廃熱量制御サブルーチンＡを行い、ステップＳ２０５で燃料電池４への燃料供給を一時停止して、パワープラントを一時停止する。
【００９７】
一方、Ｑ_reqPがＱ_FC以下であれば、燃料電池の蓄熱で一時停止時中の暖房を行えると判断してステップＳ２０５に進み、パワープラントを一時停止する。
【００９８】
ステップＳ２０６に進み、以下、第１実施形態のステップＳ２〜Ｓ７と同様の制御を行う。ここで、廃熱量制御サブルーチンＢは、第１の実施形態における廃熱制御サブルーチンと同様とする。
【００９９】
次に、廃熱量制御サブルーチンＡについて説明する。図１４に廃熱量制御サブルーチンＡのフローチャートを示す。
【０１００】
ステップＳ２１１〜Ｓ２１６までは、第１の実施形態におけるステップＳ１１〜Ｓ１６と同様に燃料電池４からの廃熱量を抑制する操作を行う。これにより、燃料電池４からの廃熱を抑制して、予測される一時停止時に暖房に用いる熱を予め蓄えておく。
【０１０１】
ステップＳ２１７において、燃料電池４を要求負荷以上で運転する。燃料電池４を走行のために要求される負荷以上で運転することにより、燃料電池４で生じる熱が増大して燃料電池温度Ｔ_FCが上昇する。これにより、燃料電池４から取り出すことのできる最大熱量Ｑ_FCを増大でき、また、余剰電力を図示されないバッテリに貯えて、一時停止時に電熱ヒータ９の電源として用いることができる。
【０１０２】
この燃料電池４の蓄熱量制御の操作は、燃料電池温度Ｔ_FCが運転温度範囲の上限、または、上限より低い温度閾値Ｔ_FC2に達した時点で停止してもよい。ここでは、ステップＳ２１８に示すように、温度閾値Ｔ_FC2を予測される一時停止時間と要求暖房熱量Ｑ_reqPから求められる、一時停止中の暖房熱量を賄うのに必要な燃料電池４での蓄熱量に相当する温度とする。
【０１０３】
燃料電池温度Ｔ_FCがＴ_FC2に達したら、ステップＳ２１９に進み、燃料電池４の温度を保持しながらパワープラントの一時停止を行う。その後、ステップＳ２０６〜Ｓ２１１に進み、ステップＳ２〜Ｓ７と同様の操作を行う。つまり、一時停止時に乗員が設定温度を変更したり、一時停止時間が予測以上に長いなど停止前の予測を外れるといった事態が発生した場合のために、要求暖房熱量計算、燃料電池蓄熱量計算及び燃料電池温度Ｔ_FCの監視を継続する。燃料電池温度がある温度閾値Ｔ_FCO以下になる場合にはヒータの起動を含む廃熱量制御サブルーチンＢを行う。
【０１０４】
なお、一時停止前に燃料電池４の蓄熱量の制御を行うという本実施形態の考え方は、燃料電池システム内に改質システムを含む場合にも適用可能である。
【０１０５】
次に、本実施形態の効果を説明する。ここでは、第１の実施形態と異なる効果のみを説明する。
【０１０６】
車両の走行パターンを予測する予測手段（３２、３３）を備え、予測手段により車両の一時停止を予測し、車両の一時停止が予測される時点での燃料電池システムの暖房に用いることのできる蓄熱量を予測し、予測された蓄熱量が要求暖房熱量Ｑ_reqより小さい場合には燃料電池システム、ここでは燃料電池４の負荷を大きくする。このように、燃料電池システムの一時停止が予測される時点で、燃料電池システム、ここでは燃料電池４に停止時の暖房に必要な熱が蓄えられているかどうかを判断し、熱が不足する場合には燃料電池４における発熱量を増大する。これにより、暖房に必要な熱を賄うことができるとともに、燃料電池４の温度を維持することができる。また、このときに生じる余剰電力はバッテリ等に蓄えておくことができ、効率のよい運転を行うことができる。
【０１０７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術思想の範囲内で様々な変更を成し得ることはいうまでもない。例えば、本実施形態では、燃料電池４として固体高分子型燃料電池を想定しているが、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、メタノール直接型燃料電池でも可能である。また、電力貯蔵装置としてバッテリを例にだしたが、キャパシタなどの同様の機能をはたすものでもよい。また、熱交換媒体としてＬＬＣを用いている場合について説明したが、熱交換媒体は液体に限るものではなく、水などの液体や、空気などの気体を用いてもよい。さらに、バイパス流路１３とラジエータ２への熱交換媒体の供給の切り替えに三方弁３を用いているが、サーモスタットなどを用いても良い。また、燃料電池システムの運転の一時停止を、経路予測手段３２または履歴記憶手段３３により車両の停止の予測により検知しているが、アクセル開度等により車両の一時停止を検知してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における燃料電池システムを搭載した車両の暖房システムの概略図を示す。
【図２】第１の実施形態におけるメインルーチンを示す。
【図３】第１の実施形態における廃熱量制御サブルーチンを示す。
【図４】第１の実施形態における内気循環切替サブルーチンを示す。
【図５】第１の実施形態におけるブロア風量調整のサブルーチンを示す。
【図６】第１の実施形態における部分空調化のサブルーチンを示す。
【図７】第１の実施形態におけるヒータ起動サブルーチンを示す。
【図８】第２の実施形態に用いる改質システムの概略図である。
【図９】第２の実施形態における燃料電池システムを搭載した車両の暖房システムの概略図を示す。
【図１０】第２の実施形態におけるメインルーチンを示す。
【図１１】第２の実施形態における廃熱量制御サブルーチンを示す。
【図１２】第２の実施形態におけるヒータ起動サブルーチンを示す。
【図１３】第３の実施形態におけるメインスーチンを示す。
【図１４】第３の実施形態における廃熱量制御サブルーチンを示す。
【符号の説明】
２ラジエータ
３三方弁（媒体分配量調整手段）
４燃料電池
５ポンプ
６ブロア（空気流量調整手段）
８ヒータコア（熱交換器）
９電熱ヒータ
１０エアミックスドア（空気分配量調整手段）
１３バイパス流路（ラジエータバイパス流路）
１４暖房空気切替ドア（選択手段）
２３空気流路（導入流路）
２５ｂ非加熱流路（熱交換器バイパス流路）
２７車内温度検出手段
２９車外温度検出手段
３０日射強度検出手段
３２経路予測手段（予測手段）
３３履歴記憶手段（予測手段）
３１着座位置検出手段（着座位置検出手段、乗員数検出手段）
３４燃料電池温度検出手段
３５ＬＬＣ温度検出手段（媒体温度検出手段）
３７改質器（改質部）
３８高温シフト反応器（シフト反応部）
３９低温シフト反応器 (シフト反応部)
４０ＰＲＯＸ反応器（ＣＯ除去部）
４１〜４４温度検出手段（改質システム温度検出手段）
冷却システム … 冷却ファン１、ラジエータ２、三方弁３、ポンプ５、ＬＬＣ循環バルブ７、ＬＬＣ配管１１、バイパスライオン１３、バルブ１９〜２２
熱導入手段 … ブロア６、ヒータコア８、電熱ヒータ９、エアミックスドア１０、エアミックスチャンバ１２、暖房空気切替ドア１４、空気流路２３、外気吸気部２４ａ、内気吸気部２４ｂ、加熱流路２５ａ、非加熱流路２５ｂ
運転状態検知手段 … 経路予測手段３２、履歴記憶手段３３
熱状態検出手段 … 燃料電池温度検出手段３４、温度検出手段４１〜４４、ステップＳ３、Ｓ１０３、Ｓ２０３
制御手段 … Ｓ４〜Ｓ６、Ｓ１０４〜Ｓ１０６、Ｓ２０４〜２０６、コントローラ２６
要求暖房熱量演算手段 … Ｓ２、Ｓ１０２、Ｓ２０２
比較手段 … Ｓ４、Ｓ１０４、Ｓ１０６[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a system in which an automobile fuel cell system and an in-vehicle heating system are integrated.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a fuel cell that generates power by an oxidation reaction of hydrogen or the like has attracted attention as one of power sources. This has the advantage that it can generate electricity with high efficiency, and the discharge is water vapor, which is very environmentally friendly because it does not discharge harmful components. Focusing on such properties, vehicles equipped with fuel cells have also been proposed. In addition, a vehicle equipped with a reformer that generates hydrogen consumed by a fuel cell by a reforming reaction of a liquid fuel such as gasoline or methanol has been developed.
[0003]
As a conventional fuel cell system, a system that efficiently combines a fuel cell system and an air conditioner has been proposed. In this prior art, fuel cell waste heat is used for heating, and the LLC flow rate of the fuel cell system is adjusted based on the relationship between the waste heat and the amount of heat required for air conditioning (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
In recent years, internal combustion engine vehicles having an idle stop function have been developed. The idle stop function is a function for stopping the power plant at a short time stop such as a signal stop in order to improve fuel consumption and reduce environmental pollutants, and a similar concept has been proposed for a fuel cell vehicle. For example, a heating system for an automobile having an idle stop function using a conventional internal combustion engine as a power source has been proposed. In this prior art, the vehicle interior heating has a form in which sufficient heat is stored in the heat storage tank during operation and is released during idle stop (see, for example, Patent Document 2).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-315524 A
[Patent Document 2]
JP 2001-150943 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-315524 does not assume such a usage that heating is performed in a fuel cell stop state when the fuel cell vehicle is idling.
[0007]
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-150943, a heat storage tank is used as an in-vehicle heating heat source at the time of idling stop. However, it is necessary to provide the heat storage tank in the air conditioning system, which makes the equipment redundant, excessive, and complicated. There was a problem.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to provide a heating system for a fuel cell vehicle having a simple configuration capable of performing heating at the time of idling stop of the fuel cell vehicle.
[0009]
[Means for solving problems]
In a fuel cell vehicle having an idle stop function, a fuel cell system having at least one reactor including a fuel cell stack and generating power for the vehicle, and at least one temperature of the reactor or the reaction A cooling system for adjusting the temperature of the reaction gas supplied to the vessel. A heat introduction means for recovering at least a part of the waste heat of the fuel cell system via the cooling system and used for heating the vehicle; and an operation state detection means for detecting or predicting at least the stop state of the vehicle; When detecting or predicting the temperature state of the reactor or the thermal state detection means for detecting at least one of the heat storage amount that can be recovered as waste heat of the fuel cell system, and the stop state of the vehicle during operation, Control means for changing the heat storage amount of the fuel cell system that can be recovered in the heat introduction means in accordance with the output of the thermal state detection means; A required heating calorific value calculating means for calculating an amount of heat required to perform the required heating, and the heat state detecting means detects the heat storage amount of the fuel cell system that can be used for heating in the heat introducing means. And a comparison means for comparing the required heating heat quantity with the stored heat quantity. When it is determined that the required heating heat amount is larger than the stored heat amount, the amount of waste heat of the fuel cell system recovered by the heat introduction means is reduced. .
[0010]
[Action and effect]
When the stop state of the vehicle is detected or predicted during operation, the heat storage amount of the fuel cell system that can be recovered by the heat introduction means is changed according to the output of the heat state detection means. Thereby, it is possible to avoid excessive recovery of the heat stored in the fuel cell system and maintain the temperature of the fuel cell system. Therefore, heating at the time of idling stop can be performed with a simple configuration without deteriorating the function of the fuel cell system.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an outline of the overall configuration of the fuel cell vehicle heating system according to the first embodiment. This system is mounted on a vehicle (not shown) and has an idle stop function for stopping the power plant when the vehicle speed is zero, such as waiting for a signal, regardless of traveling.
[0012]
An LLC pipe 11 for circulating the LLC is provided, and the following apparatus is arranged on the LLC pipe 11.
[0013]
A fuel cell 4 for generating electric power for driving an automobile by oxidizing a fuel such as hydrogen; a pump 5 for circulating the LLC; a radiator 2 for exchanging heat between the outside air and the LLC to release heat from the LLC; A cooling fan 1 for sending outside air to the radiator 2 is provided. In addition, a bypass flow path 13 that bypasses the radiator 2 and a three-way valve 3 that adjusts the flow rate ratio of LLC flowing through the radiator 2 and the bypass flow path 13 are provided.
[0014]
Further, an air flow path 23 is provided as a path for supplying air in the heating system into the vehicle. The air flow path 23 includes a part of the LLC pipe 11, and the LLC pipe 11 included in the air flow path 23 includes a heater core 8 that performs heat exchange between the LLC and the air flowing through the air flow path 23.
[0015]
The air flow path 23 adjusts the ratio of the outside air and the inside air taken into the air flow path 23, the outside air intake section 24a that takes in the outside air, the inside air intake section 24b that takes in the air inside the vehicle (inside air), or either the inside air or the outside air. A heating air switching door 14 for selecting either one is provided. A blower 6 is provided downstream of the heating air switching door 14 to adjust the total amount of air taken into the vehicle. The downstream side of the blower 6 branches into a heating flow path 25 a in which the heater core 8 is arranged and a non-heating flow path 25 b serving as a detour of the heater core 8. An air mixing door 10 is provided at the branch point to control the ratio between the air flow rate passing through the heater core 8 and the air flow rate sent directly into the vehicle without passing through the heater core 8.
[0016]
The heating flow path 25a is provided with a heater core 8 and an electric heater 9 in the downstream, and the further downstream side of the electric heater 9 is connected to the air mix chamber 12 which is a confluence of the heating flow path 25a and the non-heating flow path 25b. To do. In the air mix chamber 12, the air that has undergone heat exchange with the LLC in the heating channel 25a and the air that has not undergone heat exchange are mixed and then supplied into the vehicle.
[0017]
Further, on the downstream side of the LLC pipe 11 included in the air flow path 23, an LLC circulation valve 7 that controls the amount of LLC circulation to the heater core 8 is provided.
[0018]
Furthermore, the controller 26 which controls the heating system for such a fuel cell system is provided. The controller 26 includes a route prediction unit 32 such as a navigation system, and a history storage unit 33 that stores the history information when the daily travel history is almost constant due to commuting or the like and predicts the route. Here, both the route prediction means 32 and the history storage means 33 are provided, but only one of them may be provided. In addition, an in-vehicle temperature detecting means 27 for detecting the in-vehicle temperature and an in-vehicle set temperature reading means 28 for reading the in-vehicle set temperature are provided. Further, the vehicle includes at least one of a vehicle outside temperature detection unit 29 that detects a vehicle outside temperature, a solar radiation intensity detection unit 30 that detects solar radiation intensity, and a seating position detection unit 31 that detects the number of passengers and the boarding position. Here, all the means 27 to 31 are provided, and further, a fuel cell temperature detecting means 34 for detecting the temperature of the fuel cell 4 and an LLC temperature detecting means 35 for measuring the temperature of the LLC are provided.
[0019]
Next, the operation in this embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the control performed here. This control is started at the time of a temporary stop start predicted by the route prediction unit 32 and the history storage unit 33. Alternatively, this control may be started when it is detected that the vehicle has stopped during driving.
[0020]
When the signal for the pause operation is output, the power plant is temporarily stopped in step S1. Here, the fuel supply to the fuel cell 4 is stopped. In step S2, the required heating heat quantity Q _req Is read. Here, when the fuel cell vehicle is operated, the required heating heat quantity Q in the vehicle _req Always monitor. Heating requirement Q _req When monitoring the required heating calorific value Q _req As the information for calculating the output, the output results of the above-mentioned means 27 to 31 are used. Here, for example, the amount of heat required for heating is calculated in consideration of the difference between the in-vehicle temperature and the set temperature in consideration of the outside temperature, solar radiation intensity, the number of passengers, and the like.
[0021]
Heat storage amount Q of the fuel cell 4 that can be used for heating in step S3 _FC Read. Here, the required heating heat quantity Q _req Similarly, the amount of heat storage is always monitored from the temperature of the fuel cell 4 or LLC. At this time, a change in the heat storage amount of the fuel cell 4 is calculated and predicted using the route prediction means 32 such as a navigation system, the history storage means 33 and the like.
[0022]
Next, in step S4, the required heating heat quantity Q _req The necessity of suppressing the amount of waste heat from the fuel cell is determined from the amount of heat stored in the fuel cell. Here, the required heating heat quantity Q _req And the maximum heat quantity Q that can be used for heating out of the fuel cell heat storage quantity _FC And compare. Maximum heat quantity Q _FC Can be obtained by the following equation.
[0023]
[Formula 1]

[0024]
Where C _FC Is the average heat capacity of the fuel cell 4, T _FC Is the temperature of the fuel cell 4 detected by the fuel cell temperature detecting means 34, T _FC0 Is the default temperature threshold.
[0025]
The fuel cell 4 has a limited optimum operating temperature range, and performance is significantly reduced outside this range. To avoid this, the default fuel cell temperature threshold T during suspension _FC0 T _FC Is T _FC0 Control so that it does not become smaller. Where the temperature threshold T _FC0 May be a lower limit of the optimum operating temperature range of the fuel cell 4 or a value higher than the lower limit of the optimum operating temperature range. In the present embodiment, the threshold value T _FC0 Is a value higher than the lower limit of the optimum temperature range.
[0026]
In step S4, the required heating heat quantity Q _req Is the maximum heat quantity Q _FC If it is determined that the amount of waste heat from the fuel cell 4 needs to be reduced, the process proceeds to a waste heat amount control subroutine (FIG. 3) in step S5 described later.
[0027]
On the other hand, required heating heat quantity Q _req Is the maximum heat quantity Q _FC In the following cases, the fuel cell 4 is used for heating without suppressing the amount of waste heat. In step S6, the fuel cell temperature T _FC Is the default temperature threshold T _FC0 If smaller, it will progress to step S5 and will suppress the waste heat of the fuel cell 4. Fuel cell temperature T _FC Is the default threshold T _FC0 In the above case, it is determined that the fuel cell 4 can be maintained in the appropriate operating temperature range, and the process proceeds to step S7. In step S7, it is determined whether or not idling is stopped. If the vehicle is in a paused state, the process returns to step S6 and the fuel cell temperature T _FC This control is terminated when traveling is resumed.
[0028]
Next, a waste heat amount control subroutine (step S5) will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0029]
In step S11, an inside air circulation switching subroutine as shown in the flowchart of FIG. 4 is performed.
[0030]
When the heating air switching door 14 is set to the outside air introduction side, the temperature of the air supplied to the heater core 8 decreases. As a result, heat exchange between LLC and air in the heater core 8 is promoted, and the fuel cell temperature T is transmitted via the LLC. _FC Decreases. That is, the amount of waste heat from the fuel cell 4 increases. On the other hand, the air in the vehicle that has already been heated (inside air) is taken into the air flow path 23 again, thereby suppressing heat exchange between the LLC and the air and suppressing waste heat from the fuel cell 4. Can do. Here, since the inside air circulation switching subroutine is performed when it is desired to suppress waste heat from the fuel cell 4, the heating air switching door 14 is set to the inside air circulation side. However, when the outside air introduction switch provided in the vehicle is operated by the occupant, the occupant's intention is given priority.
[0031]
Therefore, in the flowchart of FIG. 4, it is determined in step S21 whether or not the outside air introduction switch is turned on. When it is on, the process proceeds to step S22, and the heating air switching door 14 is set to the outside air introduction side. On the other hand, if it is determined in step S21 that the outside air introduction switch is not turned on, the process proceeds to step S23, and the inside air circulation side is set.
[0032]
When the inside air circulation switching subroutine is performed, the process proceeds to step S12 in FIG. 3, and the air volume of the blower 6 is adjusted according to the blower air volume adjustment subroutine shown in FIG. Here, by reducing the air volume of the blower 6 provided in front of the heater core 8, the amount of heat exchange between the air and the LLC in the heater core 8 is reduced, and the fuel cell temperature T is transmitted via the LLC. _FC Is suppressed. However, when the warm air volume adjustment switch provided in the vehicle is operated by the occupant, the occupant's intention is given priority.
[0033]
Therefore, in the flowchart of FIG. 5, it is determined in step S24 whether or not the hot air flow rate adjustment switch is on. If it is on, the process proceeds to step S25, and the blower 6 is adjusted so as to send a predesignated air volume. On the other hand, if the hot air volume adjustment switch is OFF, the process proceeds to step S26, and the blower 6 is adjusted so as to reduce the air volume.
[0034]
Next, the process proceeds to step S13 in FIG. 3, and a partial air conditioning subroutine is executed. FIG. 6 shows a subroutine for partial air conditioning. The seating position detection means 31 in the vehicle detects the position where the occupant is seated and performs partial air conditioning only in the vicinity of the occupant. However, when the blowout port designation switch provided in the vehicle is operated by the occupant, the occupant's intention is given priority.
[0035]
Therefore, in the flowchart of FIG. 6, it is determined in step S27 whether or not the outlet designating switch is on. If it is on, air is sent into the vehicle from the designated outlet in step S28. On the other hand, if the air outlet designation switch is off, the process proceeds to step S29, where the air outlet is set according to the output result of the seating position detecting means 31, and partial air conditioning is performed.
[0036]
Next, the process proceeds to step S14 in FIG. 3, and the three-way valve 3 is switched to the bypass flow path 13 side so that the LLC bypasses the radiator 2 and flows through the bypass flow path 13. When the LLC passes through the bypass flow path 13, it is possible to suppress the temperature drop of the LLC as much as there is no heat dissipation in the radiator 2. Note that the LLC flow rate flowing through the radiator 2 and the LLC flow rate flowing through the bypass flow path 13 may be controlled by the LLC temperature detected by the LLC temperature detection means 35.
[0037]
In step S15, the pump 5 is adjusted. Here, the amount of waste heat from the fuel cell 4 is reduced by suppressing the amount of LLC circulation. In this embodiment, it is assumed that there is only one pump 5, but two pumps are provided, one for turning the LLC on the radiator 2 side and the other for turning the LLC on the heater core 8 side. A configuration may be adopted in which LLC is sent only to.
[0038]
In step S16, the opening degree θ of the air mix door 10 provided upstream of the heater core 8 is adjusted. Here, the opening when the heating-side channel 25a is completely closed is set to 0 degree, and the opening is 90 degrees and all the air is supplied to the heating-side channel 25a. Even when the heat radiation from the heater core 8 is reduced, by increasing the opening degree θ of the air mix door 10, the temperature of the air mixed in the airmic chamber 12 and supplied into the vehicle is changed to a temperature required for heating the vehicle. Can be maintained.
[0039]
Next, in step S17, the fuel cell temperature T _FC Judgment is made.
[0040]
The fuel cell temperature T is reduced by the fuel cell waste heat suppression operation in steps S11 to S19. _FC Is prevented from becoming smaller than the optimum operating range. However, in the case of long-term stoppage or traffic congestion that is longer than expected, the amount of heat stored in the fuel cell 4 decreases and the fuel cell temperature T _FC Is the temperature threshold T _FC0 The possibility of becoming smaller arises. Therefore, in step S17, the fuel cell temperature T _FC And temperature threshold T _FC0 And T _FC Is T _FC0 If it is above, it judges that the heat storage amount of the fuel cell 4 is in an allowable range, and proceeds to step S7 of FIG. T _FC Is T _FC0 If it is smaller, it is determined that the amount of heat stored in the fuel cell 4 is insufficient, and the process proceeds to step S18.
[0041]
In step S18, a heater activation subroutine is executed. A flow of the heater activation subroutine is shown in FIG. The electric heater 9 used here may be operated by a battery (not shown), or the fuel cell 4 may be restarted to supply electric power. Here, the fuel cell 4 is used as a power source.
[0042]
In step S31, the fuel cell 4 is restarted, the electric heater 9 is turned on, and the temperature of the air used for the heating system is increased. When the fuel cell 4 is restarted and operated, heat is generated and the fuel cell temperature T _FC Rises. Then, it progresses to step S32 and fuel cell temperature T _FC Is a temperature threshold T sufficient to take heat necessary for heating the vehicle from the heat storage of the fuel cell 4 _FC1 (> T _FC0 ). Temperature T _FC Is the temperature threshold T _FC1 The fuel cell 4 and the electric heater 9 are continuously operated until T _FC1 If it reaches, it progresses to step S33, the electric heater 9 is turned off, and the fuel cell 4 will be in a temporary stop state. When the heater activation subroutine is thus completed, the process proceeds to step S7 in FIG. Here, the air blown into the vehicle is heated by the electric heater 9, but the electric heater 9 may be configured to heat the LLC.
[0043]
Next, the effect of this embodiment will be described.
[0044]
Heat introduction means (device in the air flow path 23) for recovering at least a part of the waste heat of the fuel cell system via the cooling system and used for heating the vehicle, and an operating state for detecting or predicting at least the stop state of the vehicle A detection unit, here, a route prediction unit 32 and a history storage unit 33 are provided. Furthermore, the fuel cell temperature T _FC Or the heat storage amount Q of the fuel cell system that can be used for heating _FC The thermal state detection means which detects at least one of these is provided. When the stop state of the vehicle is detected or predicted during operation, the amount of waste heat from the fuel cell system recovered by the heat introduction unit is changed according to the output of the heat state detection unit. Thus, the thermal state of the fuel cell system, here the amount of heat storage Q of the fuel cell 4 _FC And temperature T _FC Since the amount of waste heat used for heating is changed according to the above, excessive extraction of heat from the fuel cell 4 can be avoided. As a result, the fuel cell 4 can be maintained at a temperature at which efficient operation is possible, and the operation of the fuel cell 4 can be resumed promptly after the temporary stop and the power of the vehicle can be taken out. Therefore, heating at the time of idling stop can be performed without adding a complicated configuration to the system or reducing the performance of the fuel cell system.
[0045]
Also, required heating heat quantity Q _req Required heating calorific value calculating means (S2). Further required heating calorie Q _req And heat storage Q _FC (S4) and Q _req Is Q _FC When it is determined that the amount is larger, the amount of waste heat of the recovered fuel cell system is reduced. By controlling in this way, the amount of heat extracted from the fuel cell system, here, the fuel cell 4 can be suppressed. As a result, it is possible to quickly supply power in the fuel cell system when resuming traveling.
[0046]
Also, the temperature T of the reactor, here the fuel cell 4 _FC When the temperature becomes smaller than the predetermined temperature range, the temperature at which the fuel cell 4 can be operated efficiently can be maintained by reducing the amount of waste heat of the recovered fuel cell system.
[0047]
As heat introduction means, a heat exchanger that exchanges heat between LLC and air, here, a heater core 8 and an air flow path 23 that introduces air into the vehicle are provided. Thereby, the waste heat of the fuel cell 4 can be used for heating via a cooling system.
[0048]
As the heat introduction means, an electric heater 9 that can further selectively warm up the air is provided, and the air is heated by the electric heater 9 when the amount of waste heat of the fuel cell system to be recovered is reduced. Thereby, even if the amount of waste heat used for heating is reduced, the heat necessary for heating can be secured by supplying heat from the electric heater 9. Here, in particular, by using the fuel cell system as the power source of the electric heater 9, it is possible to recover the district heat amount of the fuel cell system in addition to the power supply.
[0049]
Further, the air flow passage 23 is provided with a heating air switching door 14 for selecting whether the air inside the vehicle is taken in or the air outside the vehicle is taken in. When the heat storage amount of the fuel cell 4 is insufficient, the air flow passage 23 is placed in the air flow passage 23. Take in the air. In the case of the inside air circulation, the temperature difference between the LLC and the air becomes small, so that the amount of waste heat from the LLC and hence from the fuel cell 4 can be reduced. Moreover, the blower 6 which adjusts the air flow rate supplied to the air flow path 23 is provided, and when the heat storage amount of the fuel cell 4 is insufficient, the supplied air flow rate is reduced. This makes it difficult for heat to move from the LLC to the air, so that waste heat from the fuel cell 4 can be suppressed.
[0050]
An air mixing door 10 is provided that adjusts the ratio of the non-heating flow path 25b that bypasses the heater core 8 and the flow rate of air supplied to the heater core 8 and the flow rate of air passing through the non-heating flow path 25b. As a result, the amount of air passing through the heater core 8 and the amount of air supplied to the vehicle without passing through the heater core 8 are adjusted to have means for mixing two systems of air. Regardless, warm air of any temperature can be supplied into the vehicle.
[0051]
Moreover, the radiator 2 which discharges | emits the heat of LLC used for a cooling system outside, the bypass flow path 13 which bypasses the radiator 2, and the three-way valve 3 which adjusts the LLC flow volume supplied to the radiator 2 are provided. By reducing or zeroing the LLC flow rate through the radiator 2, waste heat from the fuel cell system, here the fuel cell 4, can be reduced. This avoids wasteful waste heat from the fuel cell 4 and facilitates maintaining the fuel cell 4 in an appropriate operating temperature range.
[0052]
Moreover, the pump 5 which adjusts the circulation amount of LLC is provided, and the waste heat from a fuel cell system, here the fuel cell 4 can be reduced by reducing the circulation amount of LLC. Thereby, it becomes easy to maintain the temperature of the fuel cell 4 in an appropriate operating temperature range.
[0053]
Also, the seating position detecting means 31 for detecting the seating position of the occupant is provided, and when the waste heat of the fuel cell 4 is reduced, only the vicinity where the occupant is on is heated, thereby efficiently heating with a small amount of heat It can be performed.
[0054]
A vehicle interior temperature detection means 27 for detecting the vehicle interior temperature is provided, and the required heating heat quantity Q required for heating based on the output of the vehicle interior temperature detection means 27 and the set temperature required in the vehicle. _req Can be requested. Thereby, it is possible to determine the amount of waste heat required for the fuel cell system, here the fuel cell 4, and to determine whether there is sufficient heat for heating.
[0055]
A vehicle outside temperature detection means 29 for detecting the temperature outside the vehicle is provided, and the required heating heat quantity Q is determined according to the output of the vehicle outside temperature detection means 29. _req Ask for. When the temperature outside the vehicle is low, an extra amount of heat is also required for heating inside the vehicle, so that the required heating can be controlled more accurately by considering the temperature outside the vehicle.
[0056]
The solar radiation intensity detecting means 30 for detecting the solar radiation intensity is provided, and the required heating heat quantity Q is determined according to the output of the solar radiation intensity detecting means 30. _req Ask for. When the solar radiation is strong, the temperature inside the vehicle tends to rise. Here, it is possible to more accurately control the heating required by considering the solar radiation intensity.
[0057]
A means for detecting the number of occupants, here, a seating position detecting means 31 is provided, and the required heating calorie Q according to the number of occupants _req Ask for. When the number of occupants is small, the temperature inside the vehicle is unlikely to rise, but by taking this into consideration, the required heating can be controlled more accurately.
[0058]
The cooling system is provided with an LLC temperature detecting means 35 for detecting the temperature of the LLC, and the amount of heat stored in the fuel cell system, in this case the fuel cell 4, can be detected based on the temperature of the LLC.
[0059]
The cooling system adjusts the temperature of the fuel cell 4, recovers waste heat from the fuel cell 4 by the heater 8 and uses it for heating. Here, by using the waste heat of the fuel cell 4 for heating, an energy efficient operation can be performed. At this time, by maintaining the temperature of the fuel cell 4 in the appropriate operating temperature range at the time of idling stop, the power necessary for traveling can be quickly obtained even after the idling is completed.
[0060]
Further, the fuel cell temperature detecting means 34 for detecting the temperature of the fuel cell 4 is provided, and the amount of stored heat that can be recovered from the fuel cell 4 is obtained based on the output of the fuel cell temperature detecting means 34, thereby reducing the temperature of the fuel cell 4. Can be prevented.
[0061]
Further, the vehicle is provided with a predicting unit that predicts the travel pattern of the vehicle, and the prediction unit predicts the pause time so that the required heating heat quantity Q required for heating at the time of the pause _req Can be obtained more accurately. In the embodiment, since the heat storage amount of the fuel cell 4 is monitored using the prediction means, it is possible to perform quick control when the vehicle is stopped. For example, it is possible to adjust so that the fuel cell 4 does not become lower than the optimum operating temperature range by a method in which rapid heating is possible during a short stop and the amount of heat stored in the fuel cell 4 is controlled during a long stop.
[0062]
As the prediction means, a route prediction means 32 such as a navigation system or a history storage means 33 for storing a travel pattern history and predicting a travel pattern is used. Thereby, it is possible to control the heating system based on the predicted stop time information to achieve both in-vehicle heating and fuel cell system operation.
[0063]
Next, a second embodiment will be described. Here, a heating system mounted on the reforming fuel cell vehicle will be described.
[0064]
An example of a typical reforming process, such as a process for reforming methane, is shown in FIG. The reforming raw fuel to be reformed may be an alcohol such as methanol or a liquid hydrocarbon such as gasoline.
[0065]
A reforming reactor 37 that performs a reforming reaction using reforming raw fuel, here, methane, air, and water vapor generated by the evaporator 36 is provided. In the reforming reactor 37, the following ATR (Auto thermal reforming) reaction is promoted by the reforming catalyst. The reaction temperature at this time is about 800 ° C.
[0066]
[Formula 2]

[0067]
By this reaction, a hydrogen-rich reformed gas containing CO is generated.
[0068]
Here, the CO contained in the reformed gas poisons the electrode catalyst Pt in the vicinity of 100 ° C., which is the operating temperature region of the polymer electrolyte fuel cell. Therefore, the reformed gas is provided with a high temperature shift reactor 38, a low temperature shift reactor 39, and a PROX (selective oxidation) reactor 40 for reducing CO, which are supplied to the fuel cell 4 after reducing CO. The CO reduction reaction occurring in each reactor is represented by the following chemical formula.
[0069]
[Formula 3]

[0070]
Due to this CO reduction reaction, the CO concentration in the reformed gas supplied to the fuel cell 4 becomes about several tens of ppm. The respective operating temperature ranges are about 450 ° C. for the high temperature shift reactor 38, about 250 ° C. for the low temperature shift reactor 39, and about 150 ° C. for the PROX reactor 40.
[0071]
Here, in order to maintain the temperature of each reactor in an appropriate operating temperature range, heat exchangers 15 to 17 are provided upstream of the reactors 38 to 40, and the temperature of the supplied reformed gas is adjusted. Furthermore, a heat exchanger 18 for lowering the reformed gas at about 150 ° C. discharged from the PROX reactor 40 to the operating temperature region (about 80 ° C.) of the polymer electrolyte fuel cell 4 is provided. ˜18 are incorporated into the cooling system.
[0072]
An outline of the heating system when these heat exchangers 15 to 18 are incorporated in the cooling system is shown in FIG. This system is mounted on a vehicle (not shown), and has an idle stop function that stops the power plant when the vehicle speed is zero regardless of driving, such as waiting for a signal. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.
[0073]
As a part of the LLC pipe 11, a branch path that circulates to each of the heat exchangers 15 to 18 and the fuel cell 4 is provided. A flow path that branches into the fuel cell 4 is provided with a valve 19 that adjusts the ratio of the LLC flow rate circulating through the fuel cell 4. In addition, a valve 20 that adjusts the rate of the LLC flow rate that circulates through the heat exchanger 15 is provided in a flow path that branches to the heat exchanger 15 disposed between the reforming reactor 37 and the high temperature shift reactor 38. A valve 21 that adjusts the rate of the LLC flow rate circulating through the heat exchanger 16 is provided in a flow path that branches to the heat exchanger 16 disposed between the high temperature shift reactor 38 and the low temperature shift reactor 39. A valve 22 that adjusts the rate of the LLC flow rate circulating through the heat exchanger 17 is provided in a flow path branched to the heat exchanger 17 disposed between the low temperature shift reactor 39 and the PROX reactor 40. In addition, a valve is not provided in the flow path branched to the heat exchanger 18 disposed between the PROX reactor 40 and the fuel cell 4, and the ratio of the LLC flow rate circulating through the heat exchanger 18 is determined by the valves 19 to 22 and the LLC. Adjust with circulation valve 7.
[0074]
In this way, LLC is configured to circulate to each of the heat exchangers 15 to 18 so that heat exchange can be performed between the reformed gas and the LLC. The heat exchangers 15 to 18 are provided with temperature detection means 41 to 44, respectively, and the detection results are input to the controller 26.
[0075]
Next, the operation | movement at the time of the idle stop of the above heating systems is demonstrated. The main routine of this embodiment is shown in FIG. When driving a fuel cell vehicle, the required heating heat quantity Q in the vehicle _req Always monitor. Heating requirement Q _req As information for determining the vehicle interior temperature, the vehicle interior temperature, the vehicle interior set temperature, the vehicle exterior temperature, the solar radiation intensity, the number of passengers, and the like are used. This control flow is started when the predicted power plant is temporarily stopped.
[0076]
In step S101, the supply of fuel to the fuel cell 4 and the reforming system is stopped, and in step S102, the required heating heat quantity Q in the vehicle. _req Read. Next, in step S103, the heat storage amount of the fuel cell 4 and the heat exchangers 15 to 18 is calculated. This is based on the temperature information of the fuel cell 4, the temperature information of the heat exchangers 15 to 18, the temperature information of the LLC, the information of the route prediction means 32, the information of the history storage means 33, and the like. Calculate and predict changes in the amount of heat storage of 15-18.
[0077]
Next, in step S104, the required heating heat quantity Q _req From the amount of heat stored in the fuel cell 4 and the heat exchangers 15 to 18, it is determined whether it is necessary to control the amount of waste heat of the fuel cell system. Here, the maximum amount of heat Q that can be used for heating among the amount of heat stored in the fuel cell 4. _FC And the sum Q of the maximum amount of heat that can be used for heating among the amount of heat stored in the heat exchangers 15 to 18 _HEX And the required heating calorific value Q _req By comparing with. Q _HEX Can be obtained by the following equation.
[0078]
[Formula 4]

[0079]
Where C _HEXi (I = 15-18) is the heat capacity of heat exchanger i, T _HEXi (I = 15-18) is the temperature of the heat exchanger i, T _HEXi0 Is a predetermined temperature threshold of heat exchanger i.
[0080]
The high temperature, low

temperature shift reactors

38 and 39 and the PROX reactor 40 greatly impair the CO reduction capability due to the temperature drop. To avoid this, the temperature threshold T _HEXi0 And the heat exchangers 15 to 18 are controlled so as not to become smaller than the temperature threshold. Where the temperature threshold T _HEXi0 May be a lower limit of the optimum operating temperature range or a value higher than the lower limit of the optimum operating temperature range. Here, the temperature threshold T _HEXi0 Is higher than the lower limit of the optimum operating temperature range. However, since the temperature drop of the heat exchanger 18 disposed between the PROX reactor 40 and the fuel cell 4 does not lead to a reduction in CO reduction performance and consequently damage to the fuel cell 4, the amount of heat stored in the heat exchanger 18 is It can also be used for heating without restriction. Here, based on this idea, the temperature threshold T of the heat exchanger 18 _HEX180 Is the same as the LLC temperature circulating in the heat exchanger 18.
[0081]
In step S104, Q _FC + Q _HEX Is Q _req If it is smaller, it is determined that it is necessary to suppress the amount of waste heat from the fuel cell 4 and the heat exchangers 15 to 18, and the waste heat amount control subroutine of step S105 is executed.
[0082]
On the other hand, in step S104, Q _FC + Q _HEX Is Q _req When it is above, it is determined that it is not necessary to perform waste heat amount control. Thereby, it uses for heating, without controlling the amount of waste heat from the fuel cell 4 and the heat exchangers 15-18. In step S106, the fuel cell temperature T _FC And the temperature T of each heat exchanger 15-18 _HEXi And at least one of these is a predetermined temperature threshold T _FC0 , T _HEXi0 If it is smaller, it is determined that excessive waste heat is generated. Then, it progresses to step S105 and controls waste heat quantity. On the other hand, T _FC , T _HEXi Is T _FC0 , T _HEXi0 In the above case, it is determined that the fuel cell 4 and each of the reactors 38 to 40 are maintained in the appropriate operating temperature range, the process proceeds to step S107, and the temperature T is maintained until the temporary stop state is completed. _FC , T _HEXi Continue monitoring.
[0083]
Next, the waste heat amount control subroutine of step S105 will be described using the flowchart of FIG.
[0084]
In steps S111 to S116, operations similar to those in steps S11 to S16 of the first embodiment are performed to suppress waste heat from the fuel cell 4. In step S117, the valves 19 to 22 are closed, and the LLC circulation to the fuel cell 4 and the heat exchangers 15 to 17 is stopped. Thereby, the temperature fall of the fuel cell 4 and the heat exchangers 15-17 can be delayed.
[0085]
At this time, the valves 19 to 22 are not necessarily operated simultaneously. The valves 19 to 22 are closed according to the respective cooling rates and heat storage amounts of the fuel cell 4 and the heat exchangers 15 to 17 to stop the LLC circulation in the fuel cell 5 and the heat exchangers 15 to 17. Thereby, excessive waste heat is suppressed simultaneously with using the heat storage of the fuel cell 4 and the heat exchangers 15 to 17 for heating in the vehicle. In addition, the heat storage of the heat exchanger 18 is used for heating without limitation.
[0086]
Moreover, although supply of LLC was stopped here by closing the valves 19-22, the opening degree of the valves 19-22 may be set according to the cooling rate or the heat storage amount. For example, among the fuel cell 4 and the thermosetting devices 15 to 17, a large amount of heat is stored, and a large amount of heat is extracted by circulating a large amount of LLC by setting a large valve opening. On the other hand, for those with a small amount of heat storage, the amount of circulating LLC is reduced by reducing the opening of the valve to suppress waste heat.
[0087]
Next, in step S118, the fuel cell temperature T _FC , Heat exchanger temperature T _HEXi Is the default temperature threshold T _FC0 , T _HEXi0 Judge whether it is above. Temperature threshold T _FC0 , T _HEXi0 If it is above, it will be judged that the temperature of the fuel cell 4 and each reactor 38-40 is maintained in the appropriate operating temperature range, and a waste heat amount control subroutine will be complete | finished.
[0088]
On the other hand, the temperature threshold T _FC0 , T _HEXi0 If smaller, the process proceeds to step S119, and the heater activation subroutine is executed. At the same time as heating by another heat source, here, the electric heater 9, the fuel cell 4, the fuel cell 4 and the heat exchangers 15 to 18 by restarting the reforming system, and consequently the

shift reactors

38 and 39, the PROX reactor 40. Warm up. Hereinafter, the heater activation serve routine shown in FIG. 12 will be described.
[0089]
In step S131, the fuel cell 4 and the reforming system are restarted, and the electric heater 9 is turned on using the generated electric power. The interior of the vehicle is heated using the air heated by the electric heater 9.
[0090]
By operating the fuel cell 4 and the reforming system, the temperature of the fuel cell 4 and each of the reactors 38 to 40 increases. Therefore, in step S132, the temperature of the fuel cell 4 and the heat exchangers 15 to 18 is determined. That is, T _FC ≧ T _FC1 And _THEXi ≧ T _HEXi1 Continue to run until _FC ≧ T _FC1 And _THEXi ≧ T _HEXi1 In step S133, the fuel cell 4 and the reforming system are stopped again, the electric heater 9 is turned off, and the heater activation subroutine is terminated. Where T _FC1 , T _HEXi1 Is a temperature threshold value indicating a temperature region in which waste heat from the fuel cell 4 and the heat exchangers 15 to 18 can be discharged. That is, it becomes the temperature threshold of the reformed gas necessary for maintaining the temperatures of the downstream reactors, here, the

shift reactors

38 and 39 and the PROX reactor 40 within the range of the proper operating temperature. Thereby, reaction can be restarted promptly at the end of idling.
[0091]
Similar to the first embodiment, by performing such control during the suspension, the fuel cell 4 and the reforming system, here, the high temperature shift reactor 38, the low temperature shift reactor 39, and the PROX reactor 40 are controlled. The temperature can be maintained in an appropriate operating temperature range. Further, the heat storage of the fuel cell 4 and the reforming system can be used for heating in the vehicle, and a heating system with reduced energy consumption can be configured.
[0092]
Next, the effect of this embodiment will be described. Here, only effects different from those of the first embodiment will be described.
[0093]
The fuel cell system includes a reforming reactor 37 and a reforming system including at least one of

shift reactors

38 and 39 and a CO remover 40, and the temperature of the reforming system is adjusted by a cooling system. Energy efficiency can be improved by using the waste heat from the reforming system for heating. At this time, it is possible to keep the temperature at which reaction is likely to occur by changing the amount of heat to be taken out according to the temperature state of each

reactor

38, 39, 40, and it is possible to quickly generate fuel gas used for power generation after the end of idling. it can.
[0094]
Further, the reforming system is provided with temperature detecting means 41 to 44 for detecting the temperature of the heat exchangers 15 to 18 here, which performs heat exchange with the LLC, and reforming is performed based on the temperature detecting means 41 to 44. By calculating | requiring the heat storage amount which can be collect | recovered from a system, the temperature of each reactor 38-40 can be maintained in a suitable operating temperature range.
[0095]
Next, a third embodiment will be described. The overall configuration of the fuel cell vehicle heating system is the same as that of the first embodiment (FIG. 1). The operation of this embodiment will be described below with reference to the flowchart of FIG. In addition, this control is started when it is predicted by the route prediction means 32 such as the navigation system that the temporary stop of the power plant is started. Only the parts different from the first embodiment will be described below.
[0096]
In step S201, the required amount of heating heat Q obtained from the predicted pause time _reqP Ask for. Next, in step S202, the fuel cell heat storage amount Q that can be used for heating at that time. _FC Ask for. Q _reqP Is Q _FC If it is determined that the heat for heating that is temporarily stopped cannot be covered by the heat storage of the fuel cell 4, the process proceeds to step S204. In step S204, a waste heat amount control subroutine A, which will be described later, is performed. In step S205, the fuel supply to the fuel cell 4 is temporarily stopped, and the power plant is temporarily stopped.
[0097]
On the other hand, Q _reqP Is Q _FC If it is below, it is determined that the heating during the temporary stop can be performed by the heat storage of the fuel cell, the process proceeds to step S205, and the power plant is temporarily stopped.
[0098]
Proceeding to step S206, the same control as steps S2 to S7 of the first embodiment is performed. Here, the waste heat amount control subroutine B is the same as the waste heat control subroutine in the first embodiment.
[0099]
Next, the waste heat amount control subroutine A will be described. FIG. 14 shows a flowchart of the waste heat amount control subroutine A.
[0100]
In steps S211 to S216, an operation for suppressing the amount of waste heat from the fuel cell 4 is performed in the same manner as in steps S11 to S16 in the first embodiment. Thereby, the waste heat from the fuel cell 4 is suppressed, and the heat used for heating at the time of the predicted temporary stop is stored in advance.
[0101]
In step S217, the fuel cell 4 is operated at a required load or higher. When the fuel cell 4 is operated at a load higher than that required for traveling, the heat generated in the fuel cell 4 increases and the fuel cell temperature T _FC Rises. As a result, the maximum amount of heat Q that can be extracted from the fuel cell 4 _FC In addition, excess power can be stored in a battery (not shown) and used as a power source for the electric heater 9 during a temporary stop.
[0102]
The operation of controlling the amount of stored heat of the fuel cell 4 is performed by the fuel cell temperature T _FC Is the upper limit of the operating temperature range or a temperature threshold T lower than the upper limit _FC2 You may stop when you reach. Here, as shown in step S218, the temperature threshold T _FC2 Expected suspension time and required heating heat quantity Q _reqP The temperature corresponding to the amount of heat stored in the fuel cell 4 required to cover the amount of heating heat during suspension is obtained.
[0103]
Fuel cell temperature T _FC Is T _FC2 If it has reached, the process proceeds to step S219, and the power plant is temporarily stopped while the temperature of the fuel cell 4 is maintained. Then, it progresses to step S206-S211, and performs operation similar to step S2-S7. In other words, when there is a situation where the passenger changes the set temperature at the time of suspension, or when the suspension time is longer than predicted, such as when the prediction before the stop occurs, the required heating heat amount calculation, fuel cell heat amount calculation and Fuel cell temperature T _FC Continue monitoring. Fuel cell temperature is a certain temperature threshold T _FCO In the following cases, a waste heat amount control subroutine B including activation of the heater is performed.
[0104]
Note that the concept of the present embodiment in which the amount of heat stored in the fuel cell 4 is controlled before the temporary stop is also applicable when the reforming system is included in the fuel cell system.
[0105]
Next, the effect of this embodiment will be described. Here, only effects different from those of the first embodiment will be described.
[0106]
Prediction means (32, 33) for predicting the travel pattern of the vehicle, heat storage that can be used for heating the fuel cell system when the vehicle is predicted to be temporarily stopped by the prediction means. The amount of heat is predicted and the predicted amount of heat storage is the required amount of heating Q _req If it is smaller, the load on the fuel cell system, here the fuel cell 4 is increased. As described above, when the fuel cell system is predicted to be temporarily stopped, it is determined whether the fuel cell system, here, the fuel cell 4 stores heat necessary for heating at the time of stoppage, and the heat is insufficient. The amount of heat generated in the fuel cell 4 is increased. Thereby, while being able to cover the heat required for heating, the temperature of the fuel cell 4 can be maintained. In addition, surplus power generated at this time can be stored in a battery or the like, and efficient operation can be performed.
[0107]
In addition, this invention is not necessarily limited to the said embodiment, It cannot be overemphasized that a various change can be made within the range of the technical idea as described in a claim. For example, in the present embodiment, a polymer electrolyte fuel cell is assumed as the fuel cell 4, but a phosphoric acid fuel cell, a molten carbonate fuel cell, a solid electrolyte fuel cell, or a methanol direct fuel cell is also possible. It is. In addition, although a battery is taken as an example of the power storage device, a battery or the like having a similar function may be used. Moreover, although the case where LLC is used as the heat exchange medium has been described, the heat exchange medium is not limited to a liquid, and a liquid such as water or a gas such as air may be used. Furthermore, although the three-way valve 3 is used for switching the supply of the heat exchange medium to the bypass flow path 13 and the radiator 2, a thermostat or the like may be used. Further, the temporary stop of the operation of the fuel cell system is detected by the prediction of the stop of the vehicle by the route predicting unit 32 or the history storage unit 33, but the temporary stop of the vehicle may be detected by the accelerator opening or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a heating system for a vehicle equipped with a fuel cell system according to a first embodiment.
FIG. 2 shows a main routine in the first embodiment.
FIG. 3 shows a waste heat amount control subroutine in the first embodiment.
FIG. 4 shows an inside air circulation switching subroutine in the first embodiment.
FIG. 5 shows a blower air volume adjustment subroutine in the first embodiment;
FIG. 6 shows a subroutine for partial air conditioning in the first embodiment.
FIG. 7 shows a heater activation subroutine in the first embodiment.
FIG. 8 is a schematic view of a reforming system used in the second embodiment.
FIG. 9 is a schematic view of a vehicle heating system equipped with a fuel cell system according to a second embodiment.
FIG. 10 shows a main routine in the second embodiment.
FIG. 11 shows a waste heat amount control subroutine in the second embodiment.
FIG. 12 shows a heater activation subroutine in the second embodiment.
FIG. 13 shows main sutin in the third embodiment.
FIG. 14 shows a waste heat amount control subroutine in the third embodiment.
[Explanation of symbols]
2 Radiator
3 Three-way valve (medium distribution amount adjustment means)
4 Fuel cell
5 Pump
6 Blower (Air flow rate adjusting means)
8 Heater core (Heat exchanger)
9 Electric heater
10 Air mix door (Air distribution adjustment means)
13 Bypass channel (Radiator bypass channel)
14 Heating air switching door (selection means)
23 Air channel (Introduction channel)
25b Non-heating channel (heat exchanger bypass channel)
27 Vehicle temperature detection means
29 Outside temperature detection means
30 Solar radiation intensity detection means
32 Route prediction means (Prediction means)
33 History storage means (prediction means)
31 Sitting position detecting means (sitting position detecting means, occupant number detecting means)
34 Fuel cell temperature detection means
35 LLC temperature detection means (medium temperature detection means)
37 Reformer (reformer)
38 High temperature shift reactor (shift reaction section)
39 Low temperature shift reactor (shift reaction section)
40 PROX reactor (CO removal section)
41-44 Temperature detection means (reforming system temperature detection means)
Cooling system: cooling fan 1, radiator 2, three-way valve 3, pump 5, LLC circulation valve 7, LLC pipe 11, bypass lion 13, valves 19-22
Heat introduction means: blower 6, heater core 8, electric heater 9, air mix door 10, air mix chamber 12, heating air switching door 14, air flow path 23, outside air intake section 24a, inside air intake section 24b, heating flow path 25a, Non-heating channel 25b
Driving state detection means: route prediction means 32, history storage means 33
Thermal state detection means: fuel cell temperature detection means 34, temperature detection means 41-44, steps S3, S103, S203
Control means S4 to S6, S104 to S106, S204 to 206, controller 26
Required heating calorie calculating means S2, S102, S202
Comparison means S4, S104, S106

Claims

In a fuel cell vehicle having an idle stop function,
A fuel cell system having at least one reactor including a fuel cell and generating power for the vehicle;
A cooling system for adjusting a temperature of at least one of the reactors or a temperature of a reaction gas supplied to the reactor;
Heat introduction means for recovering at least a part of the waste heat of the fuel cell system through the cooling system and used for heating the vehicle;
Driving state detection means for detecting or predicting at least a stop state of the vehicle;
A thermal state detecting means for detecting at least one of a temperature state of the reactor or a heat storage amount of the fuel cell system that can be used for heating;
Control means for changing the amount of waste heat of the fuel cell system recovered by the heat introduction means according to the output of the heat state detection means when detecting or predicting the stop state of the vehicle during operation;
Required heating calorific value calculating means for calculating the amount of heat required for performing the required heating;
With
Detecting the amount of heat stored in the fuel cell system that can be used for heating in the heat introducing means by the heat state detecting means;
Furthermore, it comprises a comparison means for comparing the required heating heat amount and the heat storage amount,
A heating system for a fuel cell vehicle , wherein the amount of waste heat of the fuel cell system recovered by the heat introduction means is reduced when it is determined that the required heating heat amount is larger than the stored heat amount .

Detecting or estimating the temperature of the reactor by detecting the temperature of at least a part of the fuel cell system by the thermal state detection means;
The heating system for a fuel cell vehicle according to claim 1 , wherein when the temperature of the reactor becomes smaller than a predetermined range, the amount of waste heat of the fuel cell system recovered by the heat introduction means is reduced .

As the heat introduction means,
A heat exchanger that recovers waste heat of the fuel cell system by performing heat exchange between a heat exchange medium used in the cooling system and air;
The heating system for a fuel cell vehicle according to claim 1 , further comprising: an introduction flow path for introducing air that has passed through the heat exchanger into the vehicle .

As the heat introduction means , comprising an electric heater capable of selectively warming up the air,
The heating system for a fuel cell vehicle according to claim 3 , wherein the air is heated by the electric heater when the amount of waste heat of the fuel cell system recovered by the heat introduction means is reduced .

A selection means for selecting whether to take air in the vehicle into the heat introduction means or to take air outside the vehicle inside or outside the heat introduction means,
The heating system for a fuel cell vehicle according to claim 3 , wherein the amount of waste heat recovered from the fuel cell system is reduced by taking air in the vehicle into the introduction unit by the selection unit .

An air flow rate adjusting means for adjusting an air flow rate supplied to the heat introducing means ,
The heating system for a fuel cell vehicle according to claim 3 , wherein the amount of waste heat recovered from the fuel cell system is reduced by reducing an air flow rate supplied to the heat introduction means .

A heat exchanger bypass flow path that bypasses the heat exchanger;
The heating system for a fuel cell vehicle according to claim 3 , further comprising: an air distribution amount adjusting unit that adjusts a flow rate ratio of air supplied to the heat exchanger and air passing through the heat exchanger bypass passage .

A radiator that releases heat of a heat exchange medium used in the cooling system to the outside;
A radiator bypass channel bypassing the radiator;
Medium distribution amount adjusting means for adjusting the heat exchange medium supplied to the radiator,
The heating system for a fuel cell according to claim 1 or 2 , wherein waste heat from the fuel cell system is reduced by reducing or reducing a heat exchange medium flow rate passing through the radiator to zero .

A pump for adjusting a circulation amount of the heat exchange medium;
Heating system for a fuel cell vehicle according to claim 1 or 2 to reduce the waste heat from the fuel cell system by reducing the circulation rate of the heat exchange medium.

A seating position detecting means for detecting a seating position of the passenger in the vehicle;
The heating system for a fuel cell vehicle according to claim 1 or 2 , wherein when the waste heat recovered from the fuel cell system is reduced, only the vicinity of the occupant's boarding position is heated by the seating position detecting means .

In-vehicle temperature detection means for detecting the in-vehicle temperature,
2. The heating system for a fuel cell vehicle according to claim 1 , wherein the required heating heat amount calculating means obtains the required heating heat amount based on an output of the in-vehicle temperature detecting means and a required temperature .

A vehicle outside temperature detecting means for detecting the temperature outside the vehicle ;
The heating system for a fuel cell vehicle according to claim 11 , wherein the required heating heat amount calculation means calculates the required heating heat amount according to an output of the outside temperature detection means.

Equipped with solar radiation intensity detecting means for detecting solar radiation intensity,
The heating system for a fuel cell vehicle according to claim 11 or 12 , wherein the required heating heat amount calculating means calculates the required heating heat amount according to an output of the solar radiation intensity detecting means .

Occupant number detecting means for detecting the number of occupants in the vehicle,
The heating system for a fuel cell vehicle according to any one of claims 11 to 13, wherein the required heating heat amount calculation means calculates the required heating heat amount according to an output of the occupant number detection means .

The cooling system includes medium temperature detection means for detecting the temperature of the heat exchange medium,
The heating system for a fuel cell vehicle according to claim 1 , wherein a heat storage amount of the fuel cell system that can be used for heating is detected based on a temperature of the heat exchange medium .

The heating system for a fuel cell vehicle according to claim 1 or 2, wherein the cooling system adjusts the temperature of the fuel cell, recovers waste heat from the fuel cell by the heat introduction means, and uses it for heating.

A fuel cell temperature detecting means for detecting the temperature of the fuel cell;
The cooling system adjusts the temperature of the fuel cell, and when the waste heat from the fuel cell is recovered by the heat introducing means and used for heating, it is used for heating based on the output of the fuel cell temperature detecting means. The heating system for a fuel cell vehicle according to claim 1, wherein a heat storage amount of the fuel cell capable of being operated is obtained .

The fuel cell system includes a reforming system including a reforming reaction unit and at least one of a shift reaction unit or a CO removal unit,
The cooling system provides temperature adjustments of the reforming system, the heating system for a fuel cell vehicle according to the waste heat to 請 Motomeko 1 or 2 Ru used for heating collected by the heat introduction means from the reforming system .

The fuel cell system has a reforming system temperature detecting means for detecting or estimating a temperature state of at least one of a reforming reaction section, a shift reaction section or a CO removal section, and a shift reaction section or a CO removal section. Equipped with a reforming system,
The cooling system adjusts the temperature of the reforming system, and when waste heat from the reforming system is recovered by the heat introduction means and used for heating ,
The heating system for a fuel cell vehicle according to claim 1, wherein a heat storage amount of the reforming system that can be used for heating is calculated based on the reforming system temperature detecting means .

Comprising prediction means for predicting the traveling pattern of the vehicle,
The heating system for a fuel cell vehicle according to claim 1 or 2, wherein a temporary stop time of the vehicle is predicted by the prediction means .

Comprising prediction means for predicting the traveling pattern of the vehicle,
The prediction means predicts a temporary stop of the vehicle, predicts a heat storage amount that can be used for heating the fuel cell system at a time when the vehicle temporary stop is predicted, and the predicted heat storage amount is The heating system for a fuel cell vehicle according to claim 1, wherein the load on the fuel cell system is increased when the amount of heat required is less than the required heating amount .

The heating system for a fuel cell vehicle according to claim 20 or 21 , wherein the prediction means is a navigation system.

The heating system for a fuel cell vehicle according to claim 20 or 21 , wherein the prediction means is history information storage means for storing a history of a driving pattern and predicting a driving pattern from the history .