JP7047740B2

JP7047740B2 - 燃料電池車両の空調装置

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Publication number: JP7047740B2
Application number: JP2018231158A
Authority: JP
Inventors: 龍大嶋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-12-10
Filing date: 2018-12-10
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2038-12-10
Also published as: CN111284302B; CN111284302A; JP2020093592A; US20200180402A1; US11214122B2

Description

本発明は、燃料電池車両の空調装置に関する。

燃料電池車両は、一例として、燃料である水素に空気中の酸素を反応させる燃料電池（以下、「ＦＣ」と略記）によって得た電力で走行する。水素と酸素との反応は発熱反応なので、発電中のＦＣは外部環境よりも高温になる。ＦＣには発電に至適な温度範囲があるので、ＦＣの温度が至適な温度範囲になるように冷却することを要する。冷却は、ＦＣ自体が熱で損傷しないためにも必要である。一例として、燃料電池車両では、内燃機関を搭載した車両のように、水を冷媒としてＦＣを冷却する。

ＦＣを冷却することにより冷媒である冷却水は温度が上昇する。燃料電池車両では、ＦＣで暖められた冷却水を車室内の暖房の熱源に用いている場合がある。かかる冷却水の利用は、内燃機関を搭載した車両において、内燃機関で暖められた冷却水を車室内の暖房の熱源に用いている場合に類似する。

しかしながら、ＦＣの作動に至適な温度範囲は、作動中の内燃機関の冷却水の温度よりも低温なので、ＦＣの排熱のみで車室内を暖房するには困難であるという問題があった。

特許文献１には、ヒータコアに導入する冷却水の温度が低い場合は、水加熱ヒータを用いて暖房の熱源となる冷却水を加熱すると共に、空気加熱ヒータにより空調装置の送風通路を流れる空気を加熱する車両の空調装置の発明が開示されている。

特開２０１１－０９８６７０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている車両の空調装置は、車室内の暖房を充足させるべく水加熱ヒータで冷却水を加熱すると、過熱後の冷却水の温度が、ＦＣの冷却水入口温度の目標値を上回るおそれがあった。かかる場合には、暖めた冷却水をラジエータで冷却してＦＣに供給することを要するので、水加熱ヒータで加熱された冷却水をラジエータで冷却することになり、エネルギー効率が良好とは言えず、結果として燃料電池車両の燃費を悪化させるおそれがあった。

本発明は、上記事実を考慮し、エネルギー効率が良好な燃料電池車両の空調装置を提供することを目的とする。

第１の態様は、水路を循環する冷却水で冷却される燃料電池と、前記水路上に設けられ、前記燃料電池から排出された冷却水を熱源として車室内の空気を加熱するヒータコアと、前記燃料電池と前記ヒータコアとの間の前記水路上に設けられ、前記冷却水を加熱する水加熱ヒータと、前記ヒータコアで加熱した空気をさらに加熱する空気加熱ヒータと、空調設定温度に基づく前記ヒータコアの冷却水出口の冷却水の推定温度が前記燃料電池の冷却水入口の冷却水の目標温度以上の場合、前記ヒータコアの冷却水出口の冷却水の推定温度に基づいて設定した出力で前記空気加熱ヒータを作動させると共に、前記設定した前記空気加熱ヒータの出力に応じて算出した前記ヒータコアの冷却水入口の冷却水の目標温度に基づいて設定した出力で前記水加熱ヒータを作動させる制御を行う制御部と、を含む。

第１の態様によれば、空調設定温度に基づいて推定したヒータコアの冷却水出口の冷却水の推定温度が燃料電池の冷却水入口の冷却水の目標温度以上となるような空調設定温度が高い場合、熱効率で水加熱ヒータよりも良好な空気加熱ヒータを作動させ、燃料電池の冷却水及び空気加熱ヒータでの加熱の不足分を水加熱ヒータの作動で補うことにより、車両のエネルギー効率が良好な状態で車室内を暖房することができる。

第２の態様は、前記制御部は、前記ヒータコアの冷却水出口の冷却水の推定温度が前記燃料電池の冷却水入口の冷却水の目標温度未満の場合、空調設定温度に基づいて算出した前記ヒータコアの冷却水入口の冷却水の目標温度に基づいて設定した出力で前記水加熱ヒータを作動させる制御を行う特徴を備えていてもよい。

第２の態様によれば、空調設定温度に基づいて推定したヒータコアの冷却水出口の冷却水の推定温度が燃料電池の冷却水入口の冷却水の目標温度未満となるような空調設定温度が低い場合、空調装置の負荷が高くなる空気加熱ヒータを作動させずに水加熱ヒータを作動させる制御を行うことにより、燃料電池車両の空調装置の信頼性を担保する。

第３の態様は、前記制御部は、空調設定温度に基づいて算出した前記ヒータコアの冷却水入口の冷却水の目標温度と外気温度と空調装置の送風機の出力とに基づいて前記ヒータコアの冷却水出口の冷却水の推定温度を推定する特徴を備えていてもよい。

第３の態様によれば、実測値である空調設定温度と外気温度と空調装置の送風機の出力とによってヒータコアの冷却水出口の冷却水の推定温度を推定することができる。

第４の態様は、前記制御部は、前記ヒータコアの冷却水入口の冷却水の目標温度と水温センサで検出した前記ヒータコアの冷却水入口の冷却水の温度との差を比例制御及び微分制御で処理して前記水加熱ヒータの出力を設定する特徴を備えていてもよい。

第４の態様によれば、比例制御に微分制御を併用することにより、水加熱ヒータの出力を精度よく設定することができる。

本発明によれば、エネルギー効率が良好な燃料電池車両の空調装置を提供できるという効果を奏する。

本実施の形態に係る燃料電池車両の空調装置の一例を示したブロック図である。本実施の形態に係る空調装置の、空気が流れる通風路の一例を示した概略図である。本実施の形態に係る空調装置における水加熱ヒータの出力算出処理の一例を示したフローチャートである。目標吹出し温度（ＴＡＯ）に対するヒータコア入口目標水温（ＴＨＣＯ）の変化の一例を示した概略図である。ＡＣブロアの出力の指標であるブロア電圧に対するヒータコアの熱コンダクタンスの変化の一例を示した概略図である。ヒータコア出口水温（Ｔ_HCout）とＦＣスタック入口目標温度（ＴＦＣＯ）との差に対する空気加熱ヒータの電力の変化の一例を示した概略図である。空気加熱ヒータの電力に対する空気加熱ヒータ作動時ヒータコア入口目標水温（ＴＨＣＯ´）の変化の一例を示した概略図である。空気加熱ヒータ作動時ヒータコア入口目標水温（ＴＨＣＯ´）とヒータコア入口水温の実測値（Ｔ_HCin）との差から必要な水加熱ヒータの電力を算出する処理の一例を示した概略図である。

以下、図１～図８を用いて、本実施の形態に係る燃料電池車両の空調装置１０について説明する。図１は、本実施の形態に係る燃料電池車両の空調装置１０（以下、「空調装置１０」と略記）の構成の一例を示すブロック図である。図１に示した空調装置１０は、複数のＦＣが積層されたＦＣスタック２２の排熱を車室内の暖房に利用する装置である。

空調装置１０は、図１に示したように、ＦＣスタック２２、メインラジエータ２４、サブラジエータ２６及びインタークーラー３０を含む水路であるＦＣ冷却回路２０と、ヒータコア４２及び水加熱ヒータ４６を含む水路であるヒータ回路４０と、ＦＣ冷却回路２０及びヒータ回路４０に含まれる構成を制御する車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２と、を有する。

ＦＣ冷却回路２０は、冷却水をＦＣ冷却回路２０内で循環させるためのウォーターポンプ２８と、ＦＣ冷却回路２０内の冷却水の流路を変更する空調３方弁３２と、同ラジエータバルブ３４と、ＦＣスタック２２の冷却水入口の冷却水温度を検出するＦＣスタック入口水温センサ３６と、ＦＣスタック２２の冷却水出口の冷却水温度を検出するＦＣスタック出口水温センサ３８と、をさらに備えている。

ヒータ回路４０は、ＦＣスタック２２の冷却水出口から排出された冷却水を水加熱ヒータ４６及びヒータコア４２に循環させるウォーターポンプ４４と、ヒータコア４２の冷却水入口の冷却水温度を検出するヒータコア入口水温センサ４８と、ヒータコア４２の冷却水出口の冷却水温度を検出するヒータコア出口水温センサ５０と、をさらに備えている。

空調３方弁３２は、ＦＣスタック２２の冷却水出口から排出された冷却水の流路を、ヒータ回路４０を経由する場合と、ラジエータバルブ３４を経由する場合とに切り替え可能な電磁弁である。空調３方弁３２は、車室内の温度が高く暖房が不要な場合は冷却水がラジエータバルブ３４方面に流れるように、暖房が必要な場合は冷却水がヒータ回路４０に流れるように、車両ＥＣＵ１２によって各々制御される。

ラジエータバルブ３４は、ＦＣスタック２２の冷却水出口とヒータコア４２の冷却水出口との各々から排出された冷却水の流路を、メインラジエータ２４及びサブラジエータ２６（以下、「ラジエータ２４、２６」と略記）を経由する場合と、ラジエータ２４、２６を経由しない場合とに切り替え可能な電磁弁である。ラジエータバルブ３４は、ＦＣスタック入口水温センサ３６で検出した冷却水温度がＦＣスタック２２の冷却に至適な温度範囲の上限以上の場合に、ＦＣスタック２２の冷却水出口とヒータコア４２の冷却水出口との各々から排出された冷却水がラジエータ２４、２６を流れるように車両ＥＣＵ１２によって制御される。

また、ラジエータバルブ３４は、ＦＣスタック入口水温センサ３６で検出した冷却水温度がＦＣスタック２２の冷却に至適な温度範囲の上限以下かつ下限以上の場合に、ＦＣスタック２２の冷却水出口とヒータコア４２の冷却水出口との各々から排出された冷却水がラジエータ２４、２６を経由せずに、互いに並列に配置されたインタークーラー３０とＦＣスタック２２との各々を流れるように車両ＥＣＵ１２によって制御される。

インタークーラー３０は、ラジエータ２４、２６よりも容量が小さい冷却器であり、前述のように、ＦＣスタック入口水温センサ３６で検出した冷却水温度がＦＣスタック２２の冷却に至適な温度範囲の上限以下かつ下限以上の場合、ＦＣスタック２２を冷却して暖まった冷却水の温度をＦＣスタック２２の冷却に至適な温度範囲内に維持するために冷却する。

ヒータ回路４０の水加熱ヒータ４６は、ＦＣスタック２２の冷却水出口から排出された冷却水を加熱して、車室内の暖房の熱源として使用可能な程度まで冷却水温度を上昇させる。水加熱ヒータ４６によって加熱された冷却水は、ヒータコア４２を流れ、ヒータコア４２は、車室外から導入された外気又は車室内を循環する内気を暖める。

車両ＥＣＵ１２は、ＦＣスタック入口水温センサ３６、ＦＣスタック出口水温センサ３８、ヒータコア入口水温センサ４８及びヒータコア出口水温センサ５０の各々が検出した冷却水温度に基づいて、水加熱ヒータ４６及び後述する空気加熱ヒータ６４の各々の出力を制御すると共に、空調３方弁３２及びラジエータバルブ３４の各々の開閉を制御する。

図２は、本実施の形態に係る空調装置１０の、空気が流れる通風路の一例を示した概略図である。図２に示したように本実施の形態に係る空調装置１０の通風路は、ＡＣブロア６０を回転させて、導入した外気６８又は車室内を循環させている内気７０を、エバポレータ６２、ヒータコア４２及び空気加熱ヒータ６４を介して吹出し空気として車室内に送風する。通風路は、ＡＣブロア６０の上流部に外気６８の導入又は内気７０の循環を切り替え可能な内外気ダンパ６６を有している。

エバポレータ６２は、車室内を冷房する場合又は除湿する場合に、コンプレッサ（図示せず）で圧縮され液状冷媒を気化させることにより、痛風路内を通過する空気を冷却すると共に、当該冷却により当該空気に含まれる水分を凝集して除湿する。エバポレータ６２によって凝集した水分は、排出路（図示せず）を経由して車外に放出される。

ヒータコア４２の前段には痛風路の空気をヒータコア４２を介して車室内に噴出させるか否かを切り替え可能なエアミックスダンパ７２が設けられている。エアミックスダンパ７２は、暖房が不要な場合は、図２の点線で示した状態に切り替えることにより、ヒータコア４２への空気の導入を阻止できる。暖房が必要な場合は、図２の実線で示した状態に切り替えることにより、ヒータコア４２へ空気を導入する。また、エアミックスダンパ７２は、図２の実線で示した状態と点線で示した状態との間の状態にすることで、通風路を通る空気の一部をヒータコア４２に導入することができ、その結果、吹出し空気７４の温度を調整することができる。

空気加熱ヒータ６４は、ヒータコア４２では空気の加熱が十分でない場合に通電によって発熱する装置である。空気加熱ヒータ６４の出力は、後述するように、ヒータコア入口水温センサ４８等が検出した冷却水温度に基づいて、車両ＥＣＵ１２により制御される。

次に、本実施形態に係る空調装置１０の作用について説明する。図３は、本実施の形態に係る空調装置１０における空気加熱ヒータ６４及び水加熱ヒータ４６の出力算出処理の一例を示したフローチャートである。図３に示したヒータ出力算出処理は、車両の暖房が作動している場合に、車両ＥＣＵ１２の制御周期毎に実行される。

ステップ３００では、目標吹出し温度（ＴＡＯ）からヒータコア入口目標水温（ＴＨＣＯ）を算出する。ＴＡＯは、吹出し空気７４の目標値であり、車両の乗員による空調装置１０の操作に基づいて設定される。例えば、空調装置１０の温度設定が高ければＴＡＯは高くなり、空調装置１０の温度設定が低ければＴＡＯは低くなる。ＴＨＣＯは、設定されたＴＡＯを実現するために必要なヒータコア４２の入口の水温の目標値である。ＴＡＯとＴＨＣＯとには、相関関係があるので、ステップ３００では、当該相関関係に基づいてＴＨＣＯを算出する。

図４はＴＡＯに対するＴＨＣＯの変化の一例を示した概略図である。ステップ３００では、図４を用いてＴＡＯに対するＴＨＣＯを算出する。図４に示したように、ＴＨＣＯはＴＡＯに対して単調増加する。ＴＡＯに対するＴＨＣＯの変化の態様は、空調装置１０の仕様によって異なるので、空調装置１０の性能シミュレーション又は実機を用いた実験を通じて、図４に示したようなＴＡＯに対するＴＨＣＯの変化の態様を決定する。

ステップ３０２では、外気温（Ｔ_ain（℃））、ＡＣブロア６０の出力及びＴＨＣＯからヒータコアの出口から排出される冷却水の温度であるヒータコア出口水温（Ｔ_HCout（℃））を推定する。ステップ３０２では、下記の式を用いてＴ_HCoutを推定する。Ｔ_ainは、車両に装備された外気温センサ（図示せず）によって検出する。また、空調装置１０を内気導入で用いる場合は、Ｔ_ainは車室内の気温でもよい。

上記の式中のＫＦはヒータコア４２の熱コンダクタンス（Ｗ/Ｋ）であり、ρは冷却水の密度（ｋｇ/ｍ³）であり、Ｃ_pは冷却水の比熱（Ｊ/Ｋ/ｋｇ）であり、Ｖwはヒータコア４２の冷却水の通過流量（ｍ³/ｓ）である。上記式中のＫＦ及びＣ_pの単位に絶対温度を示すＫが含まれるので、ＴＨＣＯ及びＴ_ainも原則として単位をＫとすべきではある。しかしながら、上記式は、右辺第２項において、ＴＨＣＯとＴ_ainとの差分を算出しているので、当該項においてＴＨＣＯ及びＴ_ainの単位が℃であっても問題ない。当該項においてＴＨＣＯとＴ_ainとの差分に単位がＷ/ＫであるＫＦが乗算されるが、当該項の分母には単位がＪ/Ｋ/ｋｇであるＣ_pが存在するので、ＫＦ及びＣ_pの単位中に存在するＫはキャンセルされる。従って、Ｔ_HCoutは上記式により単位℃で算出される。

上記式の右辺第２項は、ヒータコア４２によって熱源である冷却水の温度がどの程度低下するかを示している。右辺第１項はヒータコア入口目標水温であるＴＨＣＯなので、右辺第１項と右辺第２項との差は、ヒータコア出口水温Ｔ_HCoutとなる。

図５は、ＡＣブロア６０の出力の指標であるブロア電圧に対するＫＦの変化の一例を示した概略図である。ＡＣブロア６０の出力は、ＡＣブロア６０を駆動するモータ（図示せず）に印加されるブロア電圧に応じて変化し、ＫＦはブロア電圧に応じて単調増加する。ステップ３０２では、図５を用いてブロア電圧に対するＫＦを算出する。ブロア電圧に対するＫＦの変化の態様は、空調装置１０の仕様によって異なるので、空調装置１０の性能シミュレーション又は実機を用いた実験を通じて、図５に示したようなブロア電圧に対するＫＦの変化の態様を決定する。

ステップ３０４では、ステップ３０２で推定したＴ_HCoutがＦＣスタック入口目標温度ＴＦＣＯ以上か否かを判定する。ＴＦＣＯは、例えば、ＦＣスタック２２の作動に至適な温度範囲の上限である。ステップ３０４でＴ_HCoutがＴＦＣＯ以上の場合は、手順をステップ３０６に移行し、ステップ３０４でＴ_HCoutがＴＦＣＯ未満の場合は、手順をステップ３１２に移行する。

ステップ３０６では、Ｔ_HCoutとＴＦＣＯとの差から空気加熱ヒータ６４の出力を算出する。図６は、Ｔ_HCoutとＴＦＣＯとの差に対する空気加熱ヒータ６４の電力の変化の一例を示した概略図である。空気加熱ヒータ６４の電力は、Ｔ_HCoutとＴＦＣＯとの差に応じた単調増加または単調減少を示さず、段階的に変化していく場合がある。ステップ３０６では、図６を用いてＴ_HCoutとＴＦＣＯとの差に対する空気加熱ヒータ６４の電力を算出する。Ｔ_HCoutとＴＦＣＯとの差に対する空気加熱ヒータ６４の電力の変化の態様は、空調装置１０の仕様によって異なるので、空調装置１０の性能シミュレーション又は実機を用いた実験を通じて、図６に示したようなＴ_HCoutとＴＦＣＯとの差に対する空気加熱ヒータ６４の電力の変化の態様を決定する。

ステップ３０８では、ステップ３０６で算出した空気加熱ヒータ６４の電力から空気加熱ヒータ作動時ヒータコア入口目標水温ＴＨＣＯ´を算出する。ＴＨＣＯ´は、空気加熱ヒータ６４でヒータコア４２を通過した空気を加熱する関係上、ＴＨＣＯよりも低くなる。図７は、空気加熱ヒータ６４の電力に対するＴＨＣＯ´の変化の一例を示した概略図である。ステップ３０８では、図７を用いて空気加熱ヒータ６４の電力に対するＴＨＣＯ´を算出する。空気加熱ヒータ６４の電力に対するＴＨＣＯ´の変化の態様は、空調装置１０の仕様によって異なるので、空調装置１０の性能シミュレーション又は実機を用いた実験を通じて、図７に示したような空気加熱ヒータ６４の電力に対するＴＨＣＯ´の変化の態様を決定する。

ステップ３１０では、ステップ３０７で算出したＴＨＣＯ´とヒータコア入口水温センサ４８で検出したヒータコア入口水温の実測値であるＴ_HCinとから水加熱ヒータ４６の出力を算出する。図８は、ＴＨＣＯ´とＴ_HCinとの差から必要な水加熱ヒータ４６の電力を算出する処理の一例を示した概略図である。

ヒータコア４２の入口の水温をＴＨＣＯ´にする場合に必要となる水加熱ヒータ４６の電力は、一般にＴＨＣＯ´とＴ_HCinとの差に比例する。本実施の形態では、図８に示したように、比例制御部８０でＴＨＣＯ´とＴ_HCinとの差に比例係数Ｋ_pを乗算して得た積に基づいて水加熱ヒータ４６の電力を算出する比例制御を行う。

しかしながら、上述の比例制御は、ＴＨＣＯ´とＴ_HCinとの差、つまり実測値であるＴ_HCinから目標値であるＴＨＣＯ´までの変化量が大きい場合には、水加熱ヒータ４６の電力を正確に算出することが困難な場合がある。例えば、Ｔ_HCinが低くＴＨＣＯ´までの変化量が大きい場合に、Ｔ_HCinが高くＴＨＣＯ´までの変化量が小さい場合に水加熱ヒータ４６の出力を正確に算出できた比例係数Ｋ_pを用いると、ヒータコア４２の入口の水温をＴＨＣＯ´にする場合に必要な水加熱ヒータ４６の電力よりも低い電力を算出する場合がある。

本実施の形態では、比例制御部８０による比例制御と並行して、微分制御部８２による微分制御を行って、水加熱ヒータ４６の電力を算出する。微分制御では、実測値であるＴ_HCinから目標値であるＴＨＣＯ´までの変化量の時間に対する微分値、すなわち当該変化量の変化の大きさと、微分係数Ｋ_iとの積により、変化量に対応する。

ステップ３１０では、比例制御部８０での演算結果に微分制御部８２での演算結果を加算することにより、水加熱ヒータ４６の電力を算出して処理をリターンする。

ステップ３０４でＴ_HCoutがＴＦＣＯ未満の場合は、ステップ３１２で、ＴＨＣＯ（ステップ３００で算出）とヒータコア入口水温センサ４８で検出したヒータコア入口水温の実測値であるＴ_HCinとから水加熱ヒータ４６の出力を算出して処理をリターンする。ステップ３１２での演算処理は、ＴＨＣＯを用いて水加熱ヒータ４６の出力を算出する点でステップ３１０と相違するが、その他の部分はステップ３１０と同様であり、図８に示した比例制御部８０と微分制御部８２とによって水加熱ヒータ４６の出力を算出する。

ステップ３１０、３１２で算出した出力で水加熱ヒータ４６を作動させた場合、ヒータコア４２から排出された冷却水は、ラジエータバルブ３４を介してラジエータ２４、２６に導入され、ＦＣスタック２２の冷却に至適な温度範囲まで冷却される。

以上説明したように、本実施の形態に係る燃料電池車両の空調装置１０によれば、目標吹出し温度（ＴＡＯ）に基づいて推定したヒータコア出口水温（Ｔ_HCout）がＦＣスタック入口目標温度（ＴＦＣＯ）以上となるような目標吹出し温度（ＴＡＯ）が高い場合、熱効率で水加熱ヒータ４６よりも良好な空気加熱ヒータ６４を作動させ、ＦＣスタック２２の冷却水及び空気加熱ヒータ６４での加熱の不足分を水加熱ヒータ４６の作動で補うことにより、車両のエネルギー効率が良好な状態で車室内を暖房することができる。

また、本実施の形態に係る燃料電池車両の空調装置１０は、目標吹出し温度（ＴＡＯ）に基づいて推定したヒータコア出口水温（Ｔ_HCout）がＦＣスタック入口目標温度（ＴＦＣＯ）未満となるような目標吹出し温度（ＴＡＯ）が低い場合、空調装置１０の負荷が高くなる空気加熱ヒータ６４を作動させずに水加熱ヒータ４６を作動させる制御を行うことにより、燃料電池車両の空調装置１０の信頼性を担保する。

また、本実施の形態に係る燃料電池車両の空調装置１０は、ヒータコア入口目標水温（ＴＨＣＯ）とヒータコア入口水温センサ４８で検出したヒータコア入口水温の実測値（Ｔ_HCin）との差を比例制御及び微分制御で処理することにより、水加熱ヒータの出力を精度よく設定することができる。

なお、特許請求の範囲の構成のうち、水路はＦＣ冷却回路２０及びヒータ回路４０に、燃料電池はＦＣスタック２２に、空調設定温度は目標吹出し温度（ＴＡＯ）に、ヒータコアの冷却水出口の冷却水の推定温度はヒータコア出口水温（Ｔ_HCout）に、燃料電池の冷却水入口の冷却水の目標温度はＦＣスタック入口目標温度（ＴＦＣＯ）に、ヒータコアの冷却水入口の冷却水の目標温度はヒータコア入口目標水温（ＴＨＣＯ）に、制御部は車両ＥＣＵ１２に、外気温度は外気温（Ｔ_ain）に、送風機はＡＣブロア６０に、水温センサはヒータコア入口水温センサ４８に各々対応する。

１０空調装置
１２車両ＥＣＵ
２０ＦＣ冷却回路
２２ＦＣスタック
４０ヒータ回路
４２ヒータコア
４６水加熱ヒータ
４８ヒータコア入口水温センサ
６４空気加熱ヒータ
７４吹出し空気
８０比例制御部
８２微分制御部

Claims

水路を循環する冷却水で冷却される燃料電池と、
前記水路上に設けられ、前記燃料電池から排出された冷却水を熱源として車室内の空気を加熱するヒータコアと、
前記燃料電池と前記ヒータコアとの間の前記水路上に設けられ、前記冷却水を加熱する水加熱ヒータと、
前記ヒータコアで加熱した空気をさらに加熱する空気加熱ヒータと、
空調設定温度に基づく前記ヒータコアの冷却水出口の冷却水の推定温度が前記燃料電池の冷却水入口の冷却水の目標温度以上の場合、前記ヒータコアの冷却水出口の冷却水の推定温度に基づいて設定した出力で前記空気加熱ヒータを作動させると共に、前記設定した前記空気加熱ヒータの出力に応じて算出した前記ヒータコアの冷却水入口の冷却水の目標温度に基づいて設定した出力で前記水加熱ヒータを作動させる制御を行う制御部と、
を含む燃料電池車両の空調装置。
前記制御部は、前記ヒータコアの冷却水出口の冷却水の推定温度が前記燃料電池の冷却水入口の冷却水の目標温度未満の場合、空調設定温度に基づいて算出した前記ヒータコアの冷却水入口の冷却水の目標温度に基づいて設定した出力で前記水加熱ヒータを作動させる制御を行う請求項１に記載の燃料電池車両の空調装置。
前記制御部は、空調設定温度に基づいて算出した前記ヒータコアの冷却水入口の冷却水の目標温度と外気温度と空調装置の送風機の出力とに基づいて前記ヒータコアの冷却水出口の冷却水の推定温度を推定する請求項１又は２に記載の燃料電池車両の空調装置。
前記制御部は、前記ヒータコアの冷却水入口の冷却水の目標温度と水温センサで検出した前記ヒータコアの冷却水入口の冷却水の温度との差を比例制御及び微分制御で処理して前記水加熱ヒータの出力を設定する請求項１～３のいずれか１項に記載の燃料電池車両の空調装置。