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公開番号2024057749
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-25
出願番号2022164611
出願日2022-10-13
発明の名称燃料電池車両の空調装置
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人あーく事務所
主分類B60H 1/03 20060101AFI20240418BHJP(車両一般)
要約【課題】燃料電池車両の空調装置において、燃料電池スタックの廃熱を暖房に利用する場合に、低速走行時に空調で消費される水素量を低減する。
【解決手段】燃料電池スタックに冷却水を供給する第1冷却水循環流路と、ヒータコアに冷却水を供給する第2冷却水循環流路と、電気ヒータと、第1および第2冷却水循環流路間の冷却水の供給を制御する空調三方弁と、ヒータコアの入口目標水温THOに応じて電気ヒータの出力を制御するECUと、を備える空調装置である。ECUは、燃料電池スタックの廃熱を暖房に利用する場合に、車速Vが所定車速Vp以上のときは、入口目標水温THOを所定温度Tpに設定する一方、車速Vが所定車速Vp未満のときは、入口目標水温THOを、所定温度Tpよりも低く、且つ、自車両と同等の車体を有するエンジン車両の、同じ車速Vにおけるエンジン冷却水温と同等に設定する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池スタックの廃熱を暖房に利用可能な燃料電池車両の空調装置であって、
上記燃料電池スタックに冷却水を供給する第１冷却水循環流路と、
空気との熱交換により暖房を行うヒータコアに冷却水を供給する第２冷却水循環流路と、
上記ヒータコアに供給される冷却水を加熱する電気ヒータと、
上記第１冷却水循環流路から上記第２冷却水循環流路への冷却水の供給を遮断または許容する制御弁と、
自車両の車速を検出する車速センサと、
上記制御弁を制御するとともに、上記ヒータコアの入口目標水温に応じて上記電気ヒータの出力を制御する制御装置と、を備え、
上記制御装置は、上記制御弁を制御して上記燃料電池スタックの廃熱を暖房に利用する場合に、車速が所定車速以上のときは、上記ヒータコアの入口目標水温を相対的に高い所定温度に設定する一方、車速が所定車速未満のときは、上記ヒータコアの入口目標水温を、当該所定温度よりも低く、且つ、自車両と同等の車体を有するエンジン車両の、同じ車速におけるエンジン冷却水温と同等に設定するように構成されていることを特徴とする燃料電池車両の空調装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池車両の空調装置に関するものである。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料電池スタックによる発電電力を利用して走行する燃料電池車両（ＦＣＥＶ：Fuel Cell Electric Vehicle）では、燃料電池スタックの廃熱を暖房に利用することができるように空調装置を構成することが多い。
【０００３】
具体的には、この種の空調装置では、燃料電池スタックの廃熱で昇温させた冷却水をヒータコアに供給することで、車室内の暖房効果を向上させるとともに、ヒータコアへ供給される冷却水の温度が、ヒータコアの入口目標水温よりも低い場合には、電気ヒータ等を用いて冷却水を加熱するのが一般的である（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－１８７９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車両の熱負荷（車両全体と外気との熱交換量）は、車速が高くなるほど上がっていくことから、必要な暖房熱量は、高速走行時には大きくなる一方、低速走行時には小さくなる傾向にある。
【０００６】
にもかかわらず、従来の燃料電池車両におけるヒータコアの入口目標水温は、ユーザが設定する室内温度を加味しつつ、基本的には外気温毎に決まっている（車速が考慮されていない）ため、相対的に高く設定されることが多い。それ故、必要な暖房熱量が小さい低速走行時に燃料電池スタックの廃熱を暖房に利用するシーンにおいても、燃料電池スタックの出口水温がヒータコアの入口目標水温より低い場合には、必要以上に高く設定されたヒータコアの入口目標水温まで冷却水の温度を引き上げるために、電気ヒータを高出力で稼働させることになる。その結果、電気ヒータを高出力で稼働させるための発電が必要となり、水素消費量が必要以上に多くなるという問題がある。
【０００７】
このような無駄な水素消費は、燃料電池スタックの入口水温が高いためラジエータで放熱を行っているにもかかわらず、ヒータコアの入口目標水温が高いが故に、電気ヒータを高出力で稼働させるといった効率の悪い作動状態において顕著となる。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料電池スタックの廃熱を暖房に利用する場合において、低速走行時に空調で消費される水素量を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明に係る燃料電池車両の空調装置では、車速が高くなるほど上がっていく車両の熱負荷を考慮して、ヒータコアの入口目標水温を設定するようにしている。
【００１０】
具体的には、本発明は、燃料電池スタックの廃熱を暖房に利用可能な燃料電池車両の空調装置を対象としている。
（【００１１】以降は省略されています）

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