(57)【要約】【課題】燃料電池による電力供給を簡単且つ低コストに実現可能な燃料電池車両を提供する。【解決手段】車両前部の乗車部（１６）と、バッテリ（２１）と駆動ユニット（２２）を備えて乗車部の後方に設けられる動力部（２０）と、燃料タンク（３２、６５）と燃料電池ユニット（３３）と電流変換器（３５）を備えてバッテリに供給する電力を発生させる燃料電池部（３０、６０）と、を有する燃料電池車両（１０）であって、燃料電池ユニット及び電流変換器を備える上部ユニット（Ｕ２）と、燃料タンクを備える下部ユニット（Ｕ１）を上下に並べて燃料電池部を構成し、乗車部の後方に燃料電池部を配置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前部に設けた乗車部と、
バッテリと、該バッテリから供給される電力によって車両走行用の動力を発生する駆動ユニットとを備え、前記乗車部の後方に設けられる動力部と、
燃料タンクと、前記燃料タンクの燃料を利用して発電する燃料電池ユニットと、前記燃料電池ユニットからの電流を変換する電流変換器とを備え、前記バッテリに供給する電力を発生させる燃料電池部と、を有する燃料電池車両であって、
前記燃料電池部は、前記燃料電池ユニット及び前記電流変換器を備える上部ユニットと、前記燃料タンクを備える下部ユニットを上下に並べて、前記乗車部の後方に設けられることを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
前記上部ユニットは、前記燃料電池ユニットの下方に空間部を有し、前記空間部に前記電流変換器を配置したことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両。
【請求項３】
前記上部ユニットを前記下部ユニットと隔てる底部を有し、前記底部上に設けたブラケットによって、前記底部に対して前記空間部を空けた上方に前記燃料電池ユニットを支持することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池車両。
【請求項４】
前記燃料電池部は、前記動力部の上方に設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池車両。
【請求項５】
前記燃料電池部は、前記燃料電池ユニットに水素を供給する供給管を有し、
前記供給管は、前記燃料電池ユニット及び前記燃料タンクの後方に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の燃料電池車両。
【請求項６】
前記燃料電池部は、前記燃料タンクの燃料から水素を発生させる改質器を備えている請求項１から５のいずれか１項に記載の燃料電池車両。
【請求項７】
前記改質器は、前記上部ユニットで前記燃料電池ユニットの下方に配置されることを特徴とする請求項６に記載の燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を搭載する燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料電池を搭載して、燃料電池で発電した電力によってモータを駆動させて走行する、燃料電池搭載電動車両が記載されている。特許文献１はハンドル型電動車椅子車両に適用したものであり、座席下側に燃料電池システムを配置し、レッグシールド内のステアリングポストの前方空間に燃料タンクを配置する、というレイアウトを採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５１４１１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、環境負荷の低減（例えば、二酸化炭素の排出削減）のために、燃料電池車両として設計されていない電動車両においても、化石燃料由来の電力ではなく、燃料電池により電力供給して動作させたいという要求が生じている。しかし、特許文献１のように燃料電池車両として専用設計した構成を既存の電動車両に適用することは、大規模な変更が必要になってしまい、手間やコストの負担が大きい。
【０００５】
本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、燃料電池による電力供給を簡単且つ低コストに実現可能な燃料電池車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、車両前部に設けた乗車部と、バッテリと、該バッテリから供給される電力によって車両走行用の動力を発生する駆動ユニットとを備え、乗車部の後方に設けられる動力部と、燃料タンクと、燃料タンクの燃料を利用して発電する燃料電池ユニットと、燃料電池ユニットからの電流を変換する電流変換器とを備え、バッテリに供給する電力を発生させる燃料電池部と、を有する燃料電池車両であって、燃料電池部は、燃料電池ユニット及び電流変換器を備える上部ユニットと、燃料タンクを備える下部ユニットを上下に並べて、乗車部の後方に設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、上部ユニットと下部ユニットで構成した省スペースで安定性の高い燃料電池部を乗車部後方に配置することで、多様な車両への燃料電池部の搭載が可能になり、燃料電池車両を簡単且つ低コストに得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態の燃料電池車両を側方から見た図である。
【図２】燃料電池車両の電力供給システムを示す図である。
【図３】第１の形態の燃料電池部を車両側方から見た図である。
【図４】第１の形態の燃料電池部を車両後方から見た図である。
【図５】第２の形態の燃料電池部を車両側方から見た図である。
【図６】第２の形態の燃料電池部を車両後方から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明を適用する燃料電池車両１０の外観を示す図であり、図２は、燃料電池車両１０の電力供給システムを示したものである。図３と図４は、燃料電池車両１０の電力供給システムを構成する燃料電池部の第１の形態を示したものであり、図５と図６は、燃料電池車両１０の燃料電池部の第２の形態を示したものである。以下の説明における各方向（前後、左右、上下）は、燃料電池車両１０に乗車した乗員から見た方向を意味する。
【００１０】
図１に示すように、本実施の形態の燃料電池車両１０は、荷物などを載せた被牽引車１１を牽引して走行する運搬（牽引）用車両に適用したものである。燃料電池車両１０は、前部に前輪１２を有し、後部に後輪１３を有し、後輪１３を駆動輪として走行する。前輪１２は、ハンドル１４の操作によって向きを変える操舵輪である。
【００１１】
ハンドル１４を支持するハンドルポスト１５の後方には、乗員が乗車する乗車空間を構成する乗車部１６が設けられている。乗車部１６は、上下方向で前輪１２に近い高さに床部１７が位置する低床構造になっており、床部１７上に乗員が立った状態で乗車する。
【００１２】
乗車部１６の後方には、後輪１３上に支持される後部ボディ１８が設けられている。後部ボディ１８は、床部１７よりも高い位置に載置面１９を有している。載置面１９は、水平方向に広がりを持つ平坦な面である。図２に示すように、載置面１９の下方の後部ボディ１８内部には、乗車部１６の後方に位置する動力部２０が設けられている。後部ボディ１８の載置面１９上には、燃料電池部３０が支持されている。
【００１３】
図２を参照して、燃料電池車両１０における電力供給と駆動制御の概要を説明する。動力部２０は、バッテリ２１と駆動ユニット２２を備えている。充電容量を大きくするために、車両の前後方向や左右方向（車幅方向）のサイズが大きいバッテリ２１を用いている。バッテリ２１の形状に対応して、バッテリ２１の上方に位置する載置面１９は、前後方向や左右方向に広い平坦な面になっている。駆動ユニット２２は、バッテリ２１から供給される電力によって駆動するモータ（図示略）と、モータの駆動力を後輪１３に伝達する伝達機構（図示略）とを備えている。
【００１４】
燃料電池車両１０は、制御回路２３によって統括制御される。ハンドルポスト１５の上部には電源スイッチ２４が設けられる。電源スイッチ２４は、キースイッチなどで構成され、乗員の操作によってオンとオフが切り替えられる。電源スイッチ２４のオンによって、燃料電池車両１０の電装系が動作状態になる。この動作状態で、ハンドル１４周りに設けたアクセル（図示略）を操作すると、出力要求信号が制御回路２３に送られ、制御回路２３が駆動ユニット２２のモータに駆動信号を送る。駆動信号を受けた駆動ユニット２２のモータが駆動され、後輪１３を回転させて燃料電池車両１０が走行する。
【００１５】
バッテリ２１は、燃料電池車両１０の外部にある外部電源からの電力供給による充電と、燃料電池部３０からの電力供給による充電が可能である。燃料電池車両１０は、外部電源や燃料電池部３０に接続するための電源コネクタ２５を備えている。電源コネクタ２５を介して外部電源からバッテリ２１の充電を行って、燃料電池部３０を搭載せずに燃料電池車両１０を走行させることも可能である。つまり、燃料電池車両１０は、燃料電池部３０を搭載しない既存の電動車両をベースとして構成可能である。
【００１６】
図３及び図４を参照して、燃料電池部３０の詳細を説明する。燃料電池部３０は、燃料タンク３２と燃料電池ユニット３３と補機類をフレーム３１内に収めたパッケージ構造になっている。補機類として、減圧弁３４、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５（電流変換器）、発電制御部３６、水素センサ３７などを備える。
【００１７】
フレーム３１は、下枠４０と、下枠４０の上方に位置する中枠４１と、中枠４１の上方に位置する上枠４２と、下枠４０と中枠４１と上枠４２の四隅を接続して上下方向へ延びる４本の縦柱４３と、を有している。下枠４０と中枠４１と上枠４２はそれぞれ、４本の縦柱４３を接続する矩形状の枠体の内側に、前後方向や左右方向に延びる複数の梁部分（図示略）を有している。上枠４２の上部は天板４４で覆われる。下枠４０の下面に複数の制振部材４５が配されている。フレーム３１は金属などで構成されており剛性が高い。制振部材４５は、ゴム、軟質樹脂、バネを内蔵した構造体などで形成されており、振動吸収効果が高い。
【００１８】
フレーム３１の前面、後面、左右の側面は、図１に示す外装パネル４６で覆われている。図２以降の各図は、外装パネル４６を取り外した状態を示している。図示を省略するが、フレーム３１の外部から内部に空気を取り入れ、フレーム３１の内部の空気を外部に排出させるエアフロー構造が形成されている。エアフロー構造として、外装パネル４６に設けた開口部、通気用のダクト、吸気用や排気用のファンなどが用いられる。外部からフレーム３１内に取り入れた空気中の酸素は、燃料電池ユニット３３での発電（水素との化学反応）に使用される。なお、フレーム３１の四方全てではなく、部分的に外装パネル４６を設けることも可能である。
【００１９】
燃料電池部３０は、下部ユニットＵ１と上部ユニットＵ２が上下に並んだ構成である。下部ユニットＵ１と上部ユニットＵ２は、フレーム３１における中枠４１を境界として上下に分けられる２つの空間と、各空間内に設置される構造物によって構成される。
【００２０】
フレーム３１における下枠４０と中枠４１の間には、燃料タンク３２が配置される。本実施形態では、左右方向に並べて２つの燃料タンク３２を設けている。各燃料タンク３２は、軸方向を前後に向けており、固定台座３８を介して下枠４０上に固定されている。燃料タンク３２の内部には、高圧状態の水素（純水素）が貯留されている。
【００２１】
燃料タンク３２には、下部配管５１が接続する入出部３２ａが設けられている。入出部３２ａから延出された下部配管５１は２つに分岐して、一方の下部配管５１が、中枠４１の下面側に支持した充填口５０に接続し、他方の下部配管５１が、下枠４０に支持した減圧弁３４に接続する。充填口５０を通して外部から燃料タンク３２に水素が供給される。充填口５０は、下部ユニットＵ１のうち上方（中枠４１側）に配置されており、水素を充填する際に作業者が作業をしやすい高さになっている。発電を行う際には、燃料タンク３２から減圧弁３４へ水素が送出される。送出された水素は減圧弁３４で減圧され、減圧弁３４から上方へ延びる水素供給管５２へ送られる。
【００２２】
以上の燃料タンク３２、減圧弁３４、充填口５０などを、下枠４０と中枠４１の間に配置した構造が下部ユニットＵ１となる。下枠４０が下部ユニットＵ１の底部を構成する。
【００２３】
中枠４１上にブラケット５５が固定され、ブラケット５５を介して燃料電池ユニット３３が支持されている。燃料電池ユニット３３を左右から挟むように一対のブラケット５５が設けられており、各ブラケット５５は中枠４１に対してボルト留めなどで固定される。ブラケット５５によって、燃料電池ユニット３３は中枠４１に対して上方に離れた位置に支持されており、燃料電池ユニット３３の下面と中枠４１の上面との間に空間部５６が形成されている。
【００２４】
中枠４１上にはＤＣ−ＤＣコンバータ３５が支持されており、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５が空間部５６内に収まっている。図４に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５は、左右方向で一対のブラケット５５の間に位置している。また、図３に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５は、前後方向で各ブラケット５５と一部重なる位置関係にある。燃料電池ユニット３３の側方には、発電制御部３６が縦柱４３に支持されている。燃料電池ユニット３３の上方には、上枠４２に水素センサ３７が支持されている。
【００２５】
以上の燃料電池ユニット３３、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５、発電制御部３６、水素センサ３７などを、中枠４１と上枠４２の間に配置した構造が上部ユニットＵ２となる。中枠４１が上部ユニットＵ２の底部を構成する。
【００２６】
減圧弁３４から上方へ延びる水素供給管５２は、中枠４１の間を貫通して上部ユニットＵ２に入り、燃料電池ユニット３３に接続する。燃料電池ユニット３３は、燃料極と空気極の間に電解質を配したセルを複数積層させて構成されており、水素供給管５２を経由して供給される水素と、外部から取り入れた酸素を化学反応させて発電するものである。燃料電池ユニット３３による発電の原理については周知のものであるため、詳細な説明を省略する。燃料電池ユニット３３と、その下方に位置するＤＣ−ＤＣコンバータ３５が配線で接続されており、燃料電池ユニット３３の発電で生じた直流電流が、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５によってバッテリ２１に対応した電圧に変圧されて出力される。
【００２７】
以上のようにしてパッケージ化された燃料電池部３０を、燃料電池車両１０の車体に搭載する。図２に示すように、燃料電池車両１０に設けられた電源コネクタ２５に対して、燃料電池部３０のＤＣ−ＤＣコンバータ３５から延びる電力供給用の配線を接続させる。燃料電池車両１０にはさらに信号コネクタ２６を有しており、燃料電池部３０を搭載する際に、発電制御部３６から延びる信号線が信号コネクタ２６に接続される。これにより、燃料電池車両１０側の制御回路２３と燃料電池部３０側の発電制御部３６との間で通信が可能になる。
【００２８】
燃料電池部３０を搭載して上記の各配線をつなげた状態で、電源スイッチ２４のオンオフ操作が燃料電池部３０のオンオフと連動するようになる。電源スイッチ２４をオンすると、燃料電池部３０が起動して発電が可能な状態になる。発電制御部３６が燃料電池部３０での発電を統括的に制御し、バッテリ２１の充電量が閾値を下回ると、発電を実行する。具体的には、電流センサ（図示略）によってバッテリ２１の電流を検出し、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５の電圧値からバッテリ２１の電圧を測定し、これらの電流や電圧の値に基づいて、発電の制御パラメータを算出する。そして、算出した制御パラメータによって、減圧弁３４、燃料電池ユニット３３、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５などを制御して発電を行わせる。
【００２９】
燃料タンク３２への水素の充填を行う際には、充填口５０の開放などを発電制御部３６が検出して、充填モードに入る。充填モードでは、燃料電池部３０での発電を禁止し、燃料電池ユニット３３への水素の共有を停止する。
【００３０】
発電制御部３６は自己診断機能を備えており、自身のエラーを検知してエラーログを記録する。エラーログは、発電制御部３６が備える記録手段（フラッシュメモリなど）や、外部の通信機器を用いて、記録や発信が行われる。燃料電池部３０を搭載した燃料電池車両１０が不具合を起こした場合は、上記のエラーログを参照して、不具合が燃料電池部３０に起因するものか、車両本体（動力部２０など）に起因するものかを切り分けできる。
【００３１】
水素センサ３７は、燃料電池部３０内の水素濃度を検出して、検出値を発電制御部３６に送信する。上部ユニットＵ２内の最上部に位置する水素センサ３７は、左右方向に位置を異ならせて２つ設けられており（図４参照）、それぞれの水素センサ３７は上部ユニットＵ２の最後部に位置している（図３参照）。左右方向での水素センサ３７の間隔は、２つの燃料タンク３２における入出部３２ａの間隔に概ね対応しており、各入出部３２ａの上方に水素センサ３７が位置している（図４参照）。
【００３２】
図２に示すように、燃料電池部３０は、下部ユニットＵ１と上部ユニットＵ２が上下に並ぶ構造にすることで、必要な設置面積が抑えられており、後部ボディ１８の載置面１９上にスペース効率良く燃料電池部３０を載せることができる。フレーム３１の底部に設けた制振部材４５が載置面１９に接触するため、燃料電池車両１０からの振動が減衰され、燃料電池部３０を振動や衝撃から保護できる。
【００３３】
燃料電池部３０の安定性を高めるために、単に制振部材４５を載置面１９上に載せるだけでなく、フレーム３１を後部ボディ１８に固定させる固定手段を備えてもよい。例えば、固定手段としてボルトを用いる場合、後部ボディ１８にボルト締結用のブラケット類を設ける程度の変更（改造）であれば、既存の電動車両に対しても行いやすい。燃料電池部３０側の固定箇所としては、制振部材４５や、フレーム３１に別途設けた固定部などを選択できる。
【００３４】
燃料電池ユニット３３を上部ユニットＵ２に配し、燃料電池ユニット３３よりも重量の大きい重量物である燃料タンク３２を下部ユニットＵ１に配することにより、燃料電池車両１０の重心を下げて安定性を向上させる効果が得られる。特に、乗車部１６の床部１７よりも高い位置にある後部ボディ１８の載置面１９上に燃料電池部３０を載せる構造であるため、燃料電池部３０自身を低重心化することの効果が高い。
【００３５】
上部ユニットＵ２では、中枠４１と燃料電池ユニット３３の間に設けた空間部５６内にＤＣ−ＤＣコンバータ３５を配置している。この構成によれば、上下方向で燃料電池ユニット３３と燃料電池車両１０側の電源コネクタ２５との間にＤＣ−ＤＣコンバータ３５が位置するため、燃料電池ユニット３３からＤＣ−ＤＣコンバータ３５を経由して電源コネクタ２５に至る配線を短くすることができる。
【００３６】
ＤＣ−ＤＣコンバータ３５を配置している空間部５６は、燃料電池ユニット３３の取付時や交換時に作業者が手や工具を入れるための作業スペースとしても利用できるため、生産性やメンテナンス性の向上にも寄与する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５を空間部５６に配置することで、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５が発する熱の放散性の向上にも寄与する。図４に示すように、空間部５６は、前後方向に貫通しているので、燃料電池部３０内で前後方向に空気が流れるようなエアフローを形成することで、空間部５６内のＤＣ−ＤＣコンバータ３５から効率的に熱を奪うことができる。
【００３７】
上部ユニットＵ２では、ブラケット５５によって燃料電池ユニット３３を中枠４１から離間させて（浮かせて）支持することによって空間部５６を形成しており、このブラケット５５によって燃料電池ユニット３３を左右両側から支持すると共に、両側のブラケット５５によって囲むようにＤＣ−ＤＣコンバータ３５を配置している。そのため、燃料電池車両１０の衝突などで衝撃が加わった際に、ブラケット５５によって燃料電池ユニット３３及びＤＣ−ＤＣコンバータ３５を衝撃から保護できる。燃料電池ユニット３３やＤＣ−ＤＣコンバータ３５は、外部からの衝撃に対してデリケートな精密機器であるため、ブラケット５５を用いて保護することの有効性が高い。
【００３８】
後部ボディ１８の載置面１９上に載置した燃料電池部３０は、動力部２０の上方に位置する。この構成によると、燃料電池部３０のＤＣ−ＤＣコンバータ３５から動力部２０のバッテリ２１までの距離を短くして、電力供給用の配線の短縮化を実現できる。また、後部ボディ１８の上部に燃料電池部３０が配置されるので、燃料電池部３０による制約を受けずに動力部２０の後方のスペースを自由に使用できる。例えば、動力部２０の後方の空いたスペースに物品を置いたり、図１のように被牽引車１１などを配置したりできる。
【００３９】
燃料電池部３０において、水素の供給に関係する配管類は、燃料電池車両１０の後方側に配置されている。具体的には、減圧弁３４、充填口５０、下部配管５１、水素供給管５２が、燃料タンク３２や燃料電池ユニット３３の後方に配置されている。また、燃料タンク３２の入出部３２ａも後方に向いている。このような配置にすることで、仮に配管類からの水素の漏出が生じても、漏出の発生箇所が、乗車部１６に乗る乗員から遠い位置になる。また、燃料電池車両１０の走行中では、漏出した水素は、走行風によって車両進行方向後方に流れやすい。従って、漏出した水素が乗員の位置まで達しにくく、安全性が高い。
【００４０】
また、配管類が後方側を向くことにより、燃料電池車両１０の車体による制限を受けずに配管類にアクセスしやすくなり、燃料電池部３０を燃料電池車両１０に載せた状態でのメンテナンス性に優れている。例えば、燃料電池部３０の配管類が前方側に位置していると、後部ボディ１８などの構造物によって前方からのアクセスが制限され、配管類のメンテナンス作業などを行いにくい。
【００４１】
なお、本実施の形態では、水素の供給に関係する配管類を、燃料電池部３０の最後部に配置しているが、最後部よりもある程度前方に配置しても、上記と同様の効果を得ることができる。具体的には、燃料電池部３０の前後方向の中央よりも後方の領域（後半部分）に配管類を配置することが望ましい。最後部以外の配置にする場合、燃料タンク３２における入出部３２ａや各配管などを、燃料電池部３０の側方（左右方向）に向くように設定することも可能である。
【００４２】
燃料電池部３０の内部では、空気よりも比重が小さい水素は上方に流れる。フレーム３１の最上部に水素センサ３７を設けているため、上記の供給系から漏出した水素を高い精度で検出することができる。さらに、天板４４は、車両前方から後方へ進むにつれて高くなる傾斜が付けられているため（図３参照）、燃料電池部３０内を上昇した水素は、天板４４に沿って後方に進みやすい。これにより、漏出した水素は、乗車部１６の乗員とは反対の後方に進む流れが支配的になり、高度な安全性を確保できる。水素センサ３７は、上部ユニットＵ２内の最後部且つ最上部に設けられており、当該位置は、天板４４に沿って進む水素の出口付近になるため、水素センサ３７の設置に適している。水素センサ３７によって所定以上の水素濃度が検出されると、発電制御部３６から制御回路２３に信号が送られて、音や発光による警告が発せられる。
【００４３】
続いて、図５及び図６を参照して、燃料電池部の第２の実施形態である燃料電池部６０を説明する。燃料電池部６０において、先に説明した燃料電池部３０と同様に機能する部分については、寸法関係などに多少の違いがある場合でも、燃料電池部３０のものと同じ符号で示し、説明を省略する。
【００４４】
燃料電池部６０は、改質器６１を備えている。改質器６１は、メタンなどを含む天然ガス、メタノール、ガソリンなどの燃料から水素を取り出す反応装置である。改質器６１は、燃料電池部６０の上部ユニットＵ２内に設置されている。より詳しくは、左右一対のブラケット６２によって、燃料電池ユニット３３の底面位置を中枠４１から離した状態で支持し、燃料電池ユニット３３と中枠４１の間に空間部６３が形成されている。改質器６１は、中枠４１の上面に支持（固定）されて、空間部６３内に位置している。つまり、燃料電池ユニット３３の下方に改質器６１が配置されている。また、空間部６３内には、改質器６１の後方に並ぶようにしてＤＣ−ＤＣコンバータ３５も配置される。
【００４５】
図６に示すように、改質器６１とＤＣ−ＤＣコンバータ３５はいずれも、左右方向で一対のブラケット６２の間に配置されている。また、図５に示すように、改質器６１とＤＣ−ＤＣコンバータ３５はそれぞれ、前後方向の少なくとも一部がブラケット６２と重なるように配置されている。これにより、燃料電池車両１０の衝突時に加わる衝撃から、ブラケット６２によって改質器６１とＤＣ−ＤＣコンバータ３５が保護される。
【００４６】
下部ユニットＵ１には、左右方向に並べて２つの燃料タンク６５が設けられ、各燃料タンク６５は固定台座３８を介して、下枠４０上に固定されている。燃料タンク６５の内部には、天然ガス、メタノール、ガソリンなど、水素以外の燃料（以下、非水素燃料と呼ぶ）が貯留されている。本実施の形態は非水素燃料の種類を制限するものではなく、改質器６１によって水素を生成可能なものであればよい。中枠４１の下面側に支持した充填口６６に対して外部から非水素燃料が供給され、下部配管６７を通して燃料タンク６５に非水素燃料が注入される。燃料タンク６５には、下部配管６７が接続する入出部６５ａが設けられている。燃料タンク６５内の非水素燃料は、下部配管６７を通して、下枠４０上に支持された減圧弁６８に送られる。減圧弁６８で減圧された非水素燃料は、上方へ向けて延びる中間供給管６９へ送出される。
【００４７】
中間供給管６９は、中枠４１の間を貫通して上部ユニットＵ２に入り、改質器６１に接続する。改質器６１では、中間供給管６９を通して供給された非水素燃料から水素を取り出す改質反応が行われる。この改質反応については周知のものであるため、詳細な説明を省略する。改質器６１で得られた水素は、水素供給管７０を通して燃料電池ユニット３３に送られる。燃料電池ユニット３３に水素を供給した以降の発電や電力供給については、先に燃料電池部３０で説明した通りである。
【００４８】
以上の構成を有する燃料電池部６０では、燃料タンク６５に貯留するのが非水素燃料である。改質反応での水素生成に用いられる一般的な非水素燃料は、同等の発電性能を得ようとした場合に必要なタンク容量が、純水素よりも小さくて済む。従って、燃料タンク６５を小型化させやすい。また、外部から純水素を直接に供給する場合よりも燃料単価を抑えやすい。
【００４９】
燃料電池部６０において、非水素燃料や水素の供給に関係する配管類は、燃料電池車両１０の後方側に向くように配置されている。具体的には、下部配管６７、減圧弁６８、中間供給管６９、水素供給管７０が、燃料タンク６５や燃料電池ユニット３３や改質器６１の後方に配置されている。また、燃料タンク６５の入出部６５ａも後方に向いている。従って、上述した燃料電池部３０の場合と同様に、供給系からの非水素燃料や水素の漏出が生じた場合に、漏出物が乗員の位置まで届きにくい。また、配管類のメンテナンス性にも優れる。
【００５０】
上部ユニットＵ２では、燃料電池ユニット３３の下方に改質器６１を配している。この構成によると、下部ユニットＵ１側から改質器６１に非水素燃料を送る中間供給管６９と、改質器６１から燃料電池ユニット３３へ水素を送る水素供給管７０とが、上下方向で段階的に配されるので、中間供給管６９と水素供給管７０のそれぞれの長さを短くして、効率的な燃料供給を行うことができる。
【００５１】
以上に説明したように、本実施の形態に係る燃料電池車両１０は、燃料電池部３０、６０を独立した燃料電池パッケージとして構成し、使用の際に燃料電池部３０、６０を搭載する。この構成は、燃料電池車両として成立させるために燃料電池車両１０側に施す変更が最小限で済むため、既存の電動車両に広く適用が可能という利点がある。また、燃料電池部３０、６０を取り外しての修理やメンテナンスが可能であり、代替の燃料電池部３０、６０に載せ替えることも可能であるため、燃料電池車両１０の運用効率を高くすることができる。
【００５２】
燃料電池部３０、６０は、下部ユニットＵ１と上部ユニットＵ２を上下に並べ、下部ユニットＵ１に重量物である燃料タンク３２、６５を配置している。これにより、床面積が少なく低重心で、車載に適した燃料電池部３０、６０が得られる。従って、燃料電池車両としての専用設計ではないものを含めて、多様な車両に搭載しやすい。
【００５３】
例えば、本実施の形態の燃料電池車両１０は、既存の運搬用電動車両に燃料電池部３０、６０を載せたものである。既存の運搬用電動車両からの変更点としては、燃料電池部３０、６０を連動させて制御するための信号コネクタ２６を設ける程度の簡易な変更で済む。そのため、新規に燃料電池車両を設計、製造する場合に比べて、車両の入手性や生産コストの点で非常に優れている。
【００５４】
なお、本発明は上記実施の形態や各変形例に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている構成や制御等については、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００５５】
上記実施の形態における燃料電池部３０、６０は、骨格状のフレーム３１の間を外装パネル４６で覆って外形を構成している。これとは異なる形態として、箱型のケースによって燃料電池部の外形を構成することもできる。
【００５６】
また、骨格状のフレームを用いる場合に、下部ユニットＵ１と上部ユニットＵ２の間に中枠４１のような仕切りを設けず、下部ユニットＵ１から上部ユニットＵ２にかけて貫通しているような内部構造のフレームを用いてもよい。この場合、縦柱４３に取り付けたブラケットを介して、燃料電池ユニット３３やＤＣ−ＤＣコンバータ３５などの、上部ユニットＵ２の構成物を支持することができる。
【００５７】
上記実施の形態のように、乗車部１６の後方において、下部に動力部２０、上部に燃料電池部３０、６０という配置にすると、車両後方のレイアウトの自由度が高いので好ましい。しかし、動力部２０の後方に燃料電池部３０、６０を配置することも可能である。この構成は、燃料電池部３０、６０をより低く配置したい場合などに有効である。また、車幅方向における制約が少ない場合は、動力部２０の側方（左右方向）に燃料電池部３０、６０を配置することも可能である。つまり、燃料電池部３０、６０の配置は、少なくとも乗車部１６の後方という要件を満たしていればよい。
【００５８】
上記実施の形態の燃料電池車両１０では、燃料電池部３０（６０）と外部電源の接続先として共用の電源コネクタ２５を備えているが、燃料電池部用のコネクタと外部電源用のコネクタを独立させてもよい。
【００５９】
燃料電池部には、発熱部分（ＤＣ−ＤＣコンバータなど）を冷却するための水冷システムを搭載することも可能である。
【００６０】
下部ユニットに配置する燃料タンクの数や配置（向き）は、上記実施の形態とは異なっていてもよい。
【００６１】
上記実施の形態の燃料電池部３０、６０は、燃料電池車両１０の車体に対して着脱可能であるが、燃料電池部を構成するフレームやケースを、燃料電池車両１０の車体と一体に形成するような構成も可能である。この構成は、燃料電池車両の動力部を含む根本的なレイアウトの変更とは異なり、燃料電池部用のフレームやケースを追加形成するだけであるため、既存の電動車両の基本設計を活かしやすい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上説明したように、本発明は、燃料電池による電力供給を簡単且つ低コストに実現した燃料電池車両が得られるという効果を有し、特に、燃料電池を電力源としていない既存の電動車両を燃料電池車両として用いる場合に有用である。
【符号の説明】
【００６３】
１０    ：燃料電池車両
１６    ：乗車部
１８    ：後部ボディ
１９    ：載置面
２０    ：動力部
２１    ：バッテリ
２２    ：駆動ユニット
２３    ：制御回路
３０    ：燃料電池部
３１    ：フレーム
３２    ：燃料タンク
３３    ：燃料電池ユニット
３５    ：ＤＣ−ＤＣコンバータ（電流変換器）
３６    ：発電制御部
３７    ：水素センサ
４０    ：下枠
４１    ：中枠（上部ユニットの底部）
４２    ：上枠
４３    ：縦柱
４４    ：天板
４５    ：制振部材
５２    ：水素供給管
５５    ：ブラケット
５６    ：空間部
６０    ：燃料電池部
６１    ：改質器
６２    ：ブラケット
６３    ：空間部
６５    ：燃料タンク
６９    ：中間供給管
７０    ：水素供給管
Ｕ１    ：下部ユニット
Ｕ２    ：上部ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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