(57)【要約】【課題】空冷式の燃料電池を備え、燃料タンクの保護および燃料の漏洩などに対する安全性が高く、燃料電池や種々の電気部品に対する冷却性の良好な燃料電池車両を提案する。【解決手段】燃料電池車両の一例としての燃料電池自動二輪車１は、車両本体３と、車両本体３の上方に配置されたシート１２と、シート１２の下方に配置された二次電池１６と、シート１２の下方、かつ二次電池１６の後方に配置された電力管理装置１７と、シート１２の下方、かつ電力管理装置１７の後方に配置された燃料電池２と、を備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と、
前記車体の上方に配置されたシートと、
前記シートの下方に配置された二次電池と、
前記シートの下方、かつ前記二次電池の後方に配置された電力管理装置と、
前記シートの下方、かつ前記電力管理装置の後方に配置された燃料電池と、を備えたこととを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
前記燃料電池は、略直方体形状に形成され、反応ガスが導入される吸気面を前記車体の前上方に指向され、配置され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】
前記燃料電池の排気口に連通され、前記車体の後方に開口を有する排気ダクトを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池車両。
【請求項４】
前記車体の前後方向に延在された左右一対の上部フレームと、
前記車体の前後方向に延在された左右一対の下部フレームと、
前記上部フレームおよび前記下部フレームに囲まれたセンタートンネルに配置され、前記燃料電池の燃料を貯蔵する燃料タンクと、を備えた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】
前記シートの内部空間のうち上方よりに配置された燃料漏洩検知器を備えた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】
前記センタートンネルのうち前記燃料タンクの元弁の近傍の空間の上方寄りに配置された燃料漏洩検知器を備えたことを特徴とする請求項４に記載の燃料電池車両。
【請求項７】
前記燃料タンクの後方、かつ前記燃料電池の下方に配置された駆動輪と、
前記車体の側面のうち前記シートの下方部分を覆うフレームカバーと、
前記シートおよび前記フレームカバーで区画され、前記二次電池、前記電力管理装置、および前記燃料電池が収容された機器搭載空間と前記駆動輪が配置されたタイヤハウスとを区画する隔壁部材と、を備えたことを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の燃料電池車両。
【請求項８】
前記燃料タンクの燃料充填口は、前記機器搭載空間の外側に配置されたことを特徴とする請求項７に記載の燃料電池車両。
【請求項９】
前記燃料充填口の周囲の空間と前記機器搭載空間とを気密に区画する区画壁を備えたことを特徴とする請求項８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、燃料電池が発電した電力で走行する燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料、例えば水素ガスを貯蔵する燃料タンクと、燃料と空気、より詳しくは空気中の酸素との化学反応により発電する燃料電池スタック（以下、単に燃料電池という）と、二次電池と、駆動輪を駆動させるモータと、を備えた燃料電池車両の開発が進められている。
【０００３】
ここで、従来の四輪車用の燃料電池システムは、数１０ｋＷという比較的に大電力を発生させるものが多く、発電にともない同等の熱量を発生させる。そこで、従来の四輪車用の燃料電池システムは、冷却効率の高い水冷式の冷却システムを備える。また、大電力を発生させるために、燃料電池システムに大量の空気を送り込むコンプレッサを備える。
【０００４】
従来の燃料電池車両の一例としての燃料電池自動二輪車は、比較的に大電力を発電可能な水冷式燃料電池システムを備える。このような燃料電池自動二輪車は、車両本体の前方寄りに配置された燃料電池冷却用のラジエータと、ラジエータの後方に配置され、ラジエータと燃料電池および種々の電気部品とを熱的に接続させる冷却系と、冷却系の後方であり、シート前端の下方に配置された燃料電池と、燃料電池の後方であり、シート下方の空間を略占有する燃料タンクと、を備える（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
一方、空冷式燃料電池システムは、発生させる電力が数ｋＷという比較的に小電力であるものの、水冷式燃料電池システムの冷却システムに備わるラジエータ、冷却水ポンプ、リザーバタンク、配管類が不要であり、発電にともない発生する熱を反応ガスとしての空気で冷却できる。また、空冷式燃料電池システムは、空気流路の圧損が低い。これにより、空冷式燃料電池システムは、補機としてコンプレッサに換えてブロアファンで足りるシンプルなシステム構成を有するとともに、補機の消費電力を低く抑えることもできる。そこで、四輪車に比べて低出力で走行可能な燃料電池自動二輪車や、モータチェアのような小型電動車両などの燃料電池車両では、空冷式燃料電池システムが用いられる例が有る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２１３７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
燃料電池車両は、燃料である水素ガスを貯蔵する燃料タンクの安全性や、燃料電池、および種々の電気部品の冷却や、燃料である水素ガスの漏洩等、トラブル時の安全性を考慮し、燃料タンク、燃料電池、および電気部品の搭載位置を決める必要がある。
【０００８】
しかし、燃料電池車両として搭乗者の操縦性を考慮した形状や、燃料タンクを堅牢に保護するための構造を優先するために、電気部品の配置が分散する。そうすると、電気部品間の配線の取り回しは複雑化し、その配線長は長大になり、燃料電池車両の重量が増し、燃料電池の出力を無駄にする。また、燃料電池および種々の電気部品の冷却に際し、冷媒の流れが複雑化し、効率的な冷却が行われず、冷媒の流れの制御も困難になる。
【０００９】
そこで、本発明は、空冷式の燃料電池を備え、燃料タンクの保護および燃料の漏洩などに対する安全性が高く、燃料電池や種々の電気部品に対する冷却性の良好な燃料電池車両を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するため本発明に係る燃料電池車両は、車体と、前記車体の上方に配置されたシートと、前記シートの下方に配置された二次電池と、前記シートの下方、かつ前記二次電池の後方に配置された電力管理装置と、前記シートの下方、かつ前記電力管理装置の後方に配置された燃料電池と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、空冷式の燃料電池を備え、燃料タンクの保護および燃料の漏洩などに対する安全性が高く、燃料電池や種々の電気部品に対する冷却性の良好な燃料電池車両を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池車両の一例として燃料電池自動二輪車を示した左側面図。
【図２】本発明の実施形態に係る燃料電池車両の一例として燃料電池自動二輪車を示した左側面図。
【図３】本発明の実施形態に係る燃料電池車両の一例として燃料電池自動二輪車の外装を部分的に切り欠いて示した斜視図。
【図４】本発明の実施形態に係る燃料電池車両の一例として燃料電池自動二輪車の後半部を部分的に示した斜視図。
【図５】本発明の実施形態に係る燃料電池車両の一例として燃料電池自動二輪車の中央部を示した斜視図。
【図６】本発明の実施形態に係る燃料電池車両の一例として燃料電池自動二輪車の排気ダクトを示した斜視図。
【図７】本発明の実施形態に係る燃料電池車両の一例として燃料電池自動二輪車の排気ダクトを示した斜視図。
【図８】本発明の実施形態に係る燃料電池車両の一例として燃料電池自動二輪車の主要な装置を示したブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る燃料電池車両の実施の形態について、図１から図６を参照して説明する。
【００１４】
図１および図２は、本発明の実施形態に係る燃料電池車両の一例として燃料電池自動二輪車を示した左側面図である。図１は、燃料電池自動二輪車１の外観を示した左側面図であり、図２は、燃料電池自動二輪車１の外装を部分的に切り欠き、もしくは除去し、内部構造を示した左側面図である。
【００１５】
図３は、本発明の実施形態に係る燃料電池車両の一例として燃料電池自動二輪車の外装を部分的に切り欠いて示した斜視図である。
【００１６】
図４は、本発明の実施形態に係る燃料電池車両の一例として燃料電池自動二輪車の後半部を部分的に示した斜視図である。
【００１７】
また、説明を容易にするため、燃料電池車両すなわち燃料電池自動二輪車の前方を実線矢に「Ｆ」、後方を示す実線矢に「Ｒ」を付して図示する。
【００１８】
図１から図４に示すように、本実施の形態に係る燃料電池車両としての燃料電池自動二輪車１は、燃料電池２を備え、燃料電池２から得られる電力を用いて走行する自動二輪車である。また、燃料電池自動二輪車１は、スクータ型の自動二輪車である。燃料電池自動二輪車１は、車両本体３（車体）と、操舵輪である前輪５と、前輪５を操舵するハンドル６と、駆動輪である後輪７と、後輪７を駆動させるモータ８と、を備える。
【００１９】
燃料電池２は、燃料に水素ガスを用いた空冷式燃料電池システムである。
【００２０】
車両本体３は、主構造部材であるフレーム１０と、フレーム１０を覆う外装１１と、フレーム１０の上方に配置されたシート１２と、を備える。また、車両本体３は、燃料電池２と、燃料電池２の発電に用いられる燃料を貯蔵する燃料タンク１５と、燃料電池２の電力を補助する二次電池１６と、燃料電池２の出力電圧を調整し、燃料電池２および二次電池１６の電力分配制御を行う電力管理装置１７と、電力管理装置１７から供給される直流電力を三相交流電力に変換し、モータ８の運転制御を行うモータコントローラ１８と、これらを統括的に管理し、運転制御を行う車両コントローラ１９と、を備える。すなわち、燃料電池自動二輪車１のパワートレインは、燃料電池２および二次電池１６を有するハイブリッドシステムである。
【００２１】
フレーム１０は、ヘッドパイプ２１と、左右一対の上部ダウンフレーム２２と、左右一対の下部ダウンフレーム２３と、左右一対の上部フレーム２４と、左右一対の下部フレーム２５と、を備える。
【００２２】
ヘッドパイプ２１は、車両本体３の前方部にフォーク式のフロントフォーク２７を軸支する。
【００２３】
上部ダウンフレーム２２は、ヘッドパイプ２１の上部に接続され、車両本体３の後方に向かって後下がりに傾斜される。
【００２４】
下部ダウンフレーム２３は、ヘッドパイプ２１の下部からほぼ真下に向かって延在される。
【００２５】
上部フレーム２４は、車両本体３の前半部において下部ダウンフレーム２３の下端から上部ダウンフレーム２２の下端を経て車両本体３の前後方向に延在され、車両本体３の後半部において車両本体３の後方に後上がりに滑らかに傾斜される。上部フレーム２４の後半部の上方には、シート１２が配置される。
【００２６】
また、上部フレーム２４は、車両本体３の後半部にピボット２８を備える。
【００２７】
下部フレーム２５は、下部ダウンフレーム２３の下端から車両本体３の下方に向かって延在され、車両本体３の下端に達する位置で屈曲され、車両本体３の前後方向に延在され、さらに車両本体３の中央部分に達する位置で屈曲され、車両本体３の後上方向に延在されて上部フレーム２４に接続される。それぞれの下部フレーム２５は、その前方側にライダーのためのフットレスト２９を備える。車両本体３の左側に位置された下部フレーム２５は、サイドスタンドブラケット３０を備える。サイドスタンドブラケット３０には、燃料電池自動二輪車１を左傾状態で自立させるサイドスタンド３１が揺動自在に設けられる。
【００２８】
また、フレーム１０は、下部フレーム２５の後方側の屈曲部に架設されたガードフレーム３３を備える。ガードフレーム３３には、燃料電池自動二輪車１を自立させるセンタースタンド３４が揺動自在に設けられる。
【００２９】
このように構成されたフレーム１０によって車両本体３は、左右一対の上部フレーム２４および左右一対の下部フレーム２５で囲まれたセンタートンネル領域３５に燃料タンク１５を備え、上部フレーム２４の後半部、外装１１およびシート１２で囲まれた機器搭載領域３６（機器搭載空間）に燃料電池２、二次電池１６、電力管理装置１７、およびモータコントローラ１８を備える。機器搭載領域３６には、車両本体３の前方側から二次電池１６、電力管理装置１７、燃料電池２、の順に配置される。モータコントローラ１８は、電力管理装置１７の側方、例えば車両本体３の左側に併設される。また、フレーム１０のセンタートンネル領域３５の後方で、かつ機器搭載領域３６の下方のタイヤハウス領域３７は、後輪７が配置される。機器搭載領域３６とタイヤハウス領域３７との間には、それぞれの領域を区画する隔壁部材３９が設けられる。
【００３０】
外装１１は、車両本体３の前半部を覆おうフロントレッグシールドカバー４１と、車両本体３の中央上部に位置され、上部フレーム２４の上方を覆うフロントフレームカバー４２と、車両本体３の後半部に位置され、車両本体３の側面のうちシート１２の下方部分を覆うフレームカバー４３と、を備える。フレームカバー４３は、シート１２とともに燃料電池２、二次電池１６、電力管理装置１７、およびモータコントローラ１８が収容された機器搭載領域３６を区画する。したがって、機器搭載領域３６は、シート１２とフレームカバー４３と隔壁部材３９とで囲まれた密閉的な空間であり、フレームカバー４３、もしくは隔壁部材３９の適宜の箇所に通気孔（図示省略）を設けることで、燃料電池２に供給される反応ガスとしての空気の流れを容易、かつ確実に制御できるとともに、冷却の必要な電気部品に冷却風としての空気の流れを容易、かつ確実に制御できる。なお、機器搭載領域３６は、完全な気密空間である必要はない。
【００３１】
シート１２は、車両本体３の後半上部に位置される。シート１２は、タンデム式であり、運転者が着座する前方部１２ａと、同乗者が着座する後方部１２ｂとが一体的に形成される。
【００３２】
燃料電池２は、シート１２の下方に区画された機器搭載領域３６の後側に偏倚させて配置される。さらに具体的には、燃料電池２は、パッセンジャーが着座するシート１２の後方部１２ｂの下方に配置される。燃料電池２は、扁平な略直方体形状に形成され、反応ガスの導入口を有する吸気面２ａを車両本体３の前上方に指向され、前傾される。具体的には、燃料電池２の吸気面２ａは、シート１２の前方部１２ａと後方部１２ｂとの段差部分を指向する。これにより、燃料電池２は、吸気面２ａとシート１２との間に比較的に大きな隙間を確保でき、反応ガスである機器搭載領域３６の雰囲気（空気）を十分に吸い込むことができる。
【００３３】
また、燃料電池２は、ファン４５を有し、吸気面２ａから反応ガスとして機器搭載領域３６の雰囲気（空気）を吸い込む。燃料電池２は、燃料タンク１５から供給された水素ガスと空気に含まれる酸素との化学反応により発電し、この後、湿潤な余剰ガスを排気口４６から排出する。この過程で、燃料電池２は、反応ガスとしての空気によって冷却される。燃料電池２の排気口４６は、排気ダクト４７に連通される。
【００３４】
排気ダクト４７は、燃料電池２の後方に配置され、車両本体３の後端に開口された排気口４８に燃料電池２の排気を導く。排気ダクト４７は、その前方下端部に燃料電池２の排気口４６が連通されるとともに、その後方端部であって燃料電池２の排気口４６の連通位置よりも上方、望ましくは後方上端部に排気口４８を有する。
【００３５】
燃料タンク１５は、燃料電池２の燃料としての水素ガスを貯蔵する。燃料タンク１５は、例えば約３５ＭＰａ高圧圧縮水素貯蔵システムである。燃料タンク１５は、車両本体３の略中央下部のセンタートンネル領域３５に、その長手軸方向を車両本体３の前後方向に沿わせて延在される。したがって、燃料タンク１５は、その周囲を一対の上部フレーム２４および一対の下部フレーム２５によって囲まれ、燃料電池自動二輪車１の衝突などのアクシデントに対し、堅牢に保護される。また、燃料タンク１５は、下部フレーム２５に設けられた左右のフットレスト２９に挟まれる。
【００３６】
また、燃料タンク１５は、車両本体３の一方側の側部に配置された上部フレーム２４、例えば車両本体３の右側に配置された上部フレーム２４と、車両本体３の他方側の側部に配置された下部フレーム２５、例えば車両本体３の左側に配置された下部フレーム２５と、の間に架設されたクランプバンド４９によってセンタートンネル領域３５に固定される。なお、クランプバンド４９は、車両本体３の左側に配置された上部フレーム２４と、車両本体３の右側に配置された下部フレーム２５と、の間に架設しても良い。
【００３７】
さらに、燃料タンク１５は、アルミライナ製複合容器で構成された圧力容器５１と、電磁弁を用いた元弁（図示省略）とレギュレータ（図示省略）とを一体的に有する弁部５２（燃料供給元弁）と、燃料充填口５３を有する燃料充填用継手５４と、を備える。圧力容器５１は両端に半球状の鏡板を有する円柱形状の容器である。
【００３８】
燃料充填用継手５４は、圧力容器５１に連通され、燃料としての水素ガスを燃料充填口５３から圧力容器５１内に導く。燃料充填口５３は、二次電池１６から十分に離間されて配置される。具体的には、燃料充填口５３は、多数の機器が収容された機器搭載領域３６の外側であり、上部ダウンフレーム２２の近傍に配置され、フロントフレームカバー４２に覆われる。さらに具体的には、燃料充填口５３は、圧力容器５１の前方側鏡板の上方近傍に配置される。
【００３９】
二次電池１６は、箱状のリチウムイオン電池で構成される。二次電池１６は、シート１２の下方に区画された機器搭載領域３６の前側に偏倚させて配置されるとともに、燃料タンク１５の圧力容器５１の後方側鏡板の上方に配置される。さらに具体的には、二次電池１６は、ライダーが着座するシート１２の前方部１２ａの下方に配置され、燃料電池自動二輪車１の仮想的な水平面に略直立される。
【００４０】
なお、燃料電池自動二輪車１は、二次電池１６の他に、メータ類（図示省略）、ランプ類（図示省略）用の電源として１２Ｖ系の電力を供給できる二次電池５６を備える。二次電池５６は、燃料タンク１５の圧力容器５１の側方、例えば車両本体３の右側方に配置される。二次電池５６は、燃料充填口５３よりも下方であるとともに、燃料タンク１５の弁部５２よりも車両本体３の前方に配置される。仮に燃料である水素ガスが燃料充填口５３から漏洩しても、水素ガスは燃料電池自動二輪車１の上方に向かって上昇するので、車内に滞留することなく、車外に拡散する。また、仮に燃料である水素ガスが弁部５２から漏洩しても、水素ガスはタイヤハウス領域３７に向かって移動するので、車内に滞留することなく、車外に拡散する。
【００４１】
電力管理装置１７は、二次電池１６と燃料電池２とに挟まれて配置される。また、電力管理装置１７は、二次電池１６と燃料電池２との間隙に、後傾されて保持される。電力管理装置１７に並設されたモータコントローラ１８も、電力管理装置１７と同様に、二次電池１６と燃料電池２とに挟まれるとともに、二次電池１６と燃料電池２との間隙に後傾されて保持される。
【００４２】
このように、二次電池１６と、電力管理装置１７と、モータコントローラ１８と、燃料電池２とを配置することによって、電気的接続が隣り合う装置を極力近接させて配置することが可能であり、装置間の配線長を短く、配線に係る重量を軽くすることができる。
【００４３】
モータコントローラ１８は、電力管理装置１７に並設される。具体的には、モータコントローラ１８は、車両本体３の左側に配置され、電力管理装置１７は車両本体３の右側に配置される。モータコントローラ１８は、車両本体３の下方に向けて冷却フィン５７を有する。
【００４４】
車両コントローラ１９は、下部フレーム２５の前方であり、燃料タンク１５の前方側鏡板に対向させて配置される。
【００４５】
前輪５は、フロントフォーク２７に回動自在に軸支される。フロントフォーク２７は、弾性的に伸縮自在なテレスコピック構造に構成されるとともに、前輪５の上方にフロントフェンダ５８を支持する。ハンドル６は、フロントフォーク２７の上端部に接続される。前輪５、フロントフォーク２７、およびハンドル６は、ヘッドパイプ２１周りに揺動自在に軸支され、燃料電池自動二輪車１のステアリング機構５９を構成する。
【００４６】
後輪７は、ピボット２８に揺動自在に枢着されたスイングアーム６０に回動自在に軸支される。スイングアーム６０は、リアサスペンション６２を介してフレーム１０に弾性的に支持される。
【００４７】
モータ８は、後輪７を駆動させる燃料電池自動二輪車１の原動機である。モータ８は、スイングアーム６０に一体的に取り付けられ、ユニットスイング式スイングアームを構成する。モータ８は、変速機（図示省略）を介して後輪７に接続される。モータ８が発生させた駆動力は、変速機を介して後輪７に伝達される。
【００４８】
また、車両本体３は、燃料である水素ガスの漏洩を検出する燃料漏洩検出器６３、６４を備える。燃料漏洩検出器６３、６４は、水素ガスを検出可能な水素ガス検出器を用いて構成される。燃料漏洩検出器６３は、機器搭載領域３６、すなわちシート１２の内部空間のうち上方寄りに配置される。燃料漏洩検出器６４は、センタートンネル領域３５のうち燃料タンク１５の弁部５２近傍の空間の上方寄りであり、かつタイヤハウス領域３７に接近した位置に配置される。水素ガスは機器搭載領域３６およびセンタートンネル領域３５の雰囲気である空気よりも軽く、燃料電池２や、燃料タンク１５、燃料タンク１５と燃料電池２との途中配管などからの水素ガスの漏洩時に容易に検出が可能となる。特に、機器搭載領域３６は、密閉的な空間であり、燃料電池２、もしくはその近傍の配管系統（図示省略）から燃料である水素ガスが漏洩した場合は、燃料漏洩検出器６３によって速やかに燃料の漏洩を検知できる。また、燃料漏洩検出器６４は、燃料タンク１５の弁部５２付近から燃料である水素ガスが漏洩した場合に、走行風などによってタイヤハウス領域３７に漏洩燃料が流れ出しやすい状況下においても、確実に燃料の漏洩を検知できる。
【００４９】
図５は、本発明の実施形態に係る燃料電池車両の一例として燃料電池自動二輪車の中央部を示した斜視図である。
【００５０】
図５に示すように、燃料電池自動二輪車１の燃料充填用継手５４は、フロントフレームカバー４２に区画された燃料充填口領域６５に突出させて設けられる。燃料充填口領域６５は、フロントフレームカバー４２に設けられた区画壁４２ａによって車両本体３の内部、具体的にはセンタートンネル領域３５および機器搭載領域３６との間で気密に区画される。燃料充填用継手５４の燃料充填口５３は、燃料充填口領域６５に配置される。
【００５１】
燃料充填口５３は、車両本体３の上方に指向される。燃料タンク１５に燃料を充填するに際し、フロントフレームカバー４２を開放した状態において、燃料充填口５３の上方は、開放された空間になる。したがって、燃料の充填作業において仮に燃料が漏洩しても、漏洩燃料が滞留することはない。さらに、燃料充填口５３は、通常のガソリンエンジンを備えたスクータ型の自動二輪車における燃料給油口と配置を同じくするので、違和感を生じることがない。
【００５２】
図６および図７は、本発明の実施形態に係る燃料電池車両の一例として燃料電池自動二輪車の排気ダクトを示した斜視図である。図６は、排気ダクトを燃料電池自動二輪車の前方側から示した斜視図であり、図７は、排気ダクトを燃料電池自動二輪車の後方側から示した斜視図である。
【００５３】
図６および図７に示すように、燃料電池自動二輪車１の排気ダクト４７は、燃料電池２の排気口４６に連通され、燃料電池２の下端面を覆う箱状の排気導入部４７ａと、排気導入部４７ａに連通され車両本体３の後方に排気を導く排気導出部４７ｂと、を備える。排気導出部４７ｂは、燃料電池２の排気口４６に対し、車両本体３の略真後ろに位置された第一排気口４８ａと、燃料電池２の排気口４６の連通位置よりも車両本体３の上方に偏倚させて配置された第二排気口４８ｂと、から成る排気口４８を有する。排気ダクト４７は、燃料電池２の排気口４６の連通位置よりも上方に配置された排気口４８、特に第二排気口４８ｂを有することで、未反応の水素ガスを含む湿潤な余剰ガスを確実に車両本体３の外へ排気できる。また、排気ダクト４７は、機器搭載領域３６の後側に配置された燃料電池２の後方、すなわち車両本体３の後側に配置されるとともに、車両本体３の後端に配置された排気口４８に接続されるので、ダクト長さを短くし、燃料電池２の排気の圧力損失を小さくできる。
【００５４】
図８は、本発明の実施形態に係る燃料電池車両の一例として燃料電池自動二輪車の主要な装置を示したブロック図である。
【００５５】
図８に示すように、燃料電池自動二輪車１は、燃料電池２と、モータ８と、燃料タンク１５と、二次電池１６と、電力管理装置１７と、モータコントローラ１８と、車両コントローラ１９と、を備えるとともに、ライダーの加速意思が入力されるスロットルセンサ６６と、燃料タンク１５から燃料電池２に供給される燃料の圧力を検出する圧力センサ６７と、燃料タンク１５から燃料電池２に供給される燃料の温度を検出する温度センサ６８と、燃料漏れ時に燃料タンク１５から燃料電池２に供給される燃料を遮断する遮断弁６９と、を備える。なお、図８中、実線矢は、燃料である水素ガスおよび反応ガスである空気の流れを示し、破線、もしくは破線矢は、電力の流れを示し、一点鎖線、もしくは一点鎖線矢は制御信号の流れを示す。線分で描かれたものは、双方向に流れる。
【００５６】
電力管理装置１７は、燃料電池２の発電電力を制御するとともに、燃料電池２および二次電池１６から送られる電力を１２Ｖ電源に変換し、二次電池５６に蓄電する。
【００５７】
モータコントローラ１８は、モータ８の駆動制御に加え、燃料電池自動二輪車１の減速時や、下り坂走行時にモータ８に発生する負のトルクを電力に変換する回生制御を行う。
【００５８】
車両コントローラ１９は、スロットルセンサ６６で検出されたライダーによるアクセル操作量、圧力センサ６７および温度センサ６８の検出値を入力として受けるとともに、燃料電池２、二次電池１６、電力管理装置１７、およびモータコントローラ１８と双方向に状態量の入力および制御信号の出力を行い、燃料電池自動二輪車１の運転制御を行う。
【００５９】
具体的には、車両コントローラ１９は、燃料電池自動二輪車１の走行に必要なエネルギーが比較的に小さい巡航時や平坦路の走行の際、燃料電池２が発電した電力を電力管理装置１７からモータコントローラ１８を経由し、モータ８に供給するとともに、電力管理装置１７から二次電池１６に供給し、モータ８の駆動に不要な余剰電力を二次電池１６に蓄える。
【００６０】
他方、車両コントローラ１９は、燃料電池自動二輪車１の走行に必要なエネルギーが比較的に大きい加速時や、上り坂の走行の際、燃料電池２が発電した電力を電力管理装置１７からモータコントローラ１８を経由し、モータ８に供給するとともに、二次電池１６に蓄えられた電力も電力管理装置１７からモータコントローラ１８を経由し、モータ８に供給する。
【００６１】
さらに、車両コントローラ１９は、減速時や、下り坂の走行の際、モータ８を発電機として使用し、モータ８が発電した回生電力を電力管理装置１７から二次電池１６に供給し、蓄える。
【００６２】
このように構成された燃料電池車両である燃料電池自動二輪車１は、電力管理装置１７を挟んで燃料電池２および二次電池１６を配置でき、電気的接続が隣り合う電気部品を近接させて配線の取り回しを容易にし、配線長を短く、配線に係る重量、ひいては車両本体３の重量を軽量化できる。また、電力管理装置１７、燃料電池２、二次電池１６のそれぞれの間の配線に係る作業性を向上できるとともに、信頼性を高めることができる。
【００６３】
また、燃料電池車両である燃料電池自動二輪車１は、燃料電池２を機器搭載領域３６に吸気面２ａを車両本体３の前上方に指向させることにより、シート１２下方の比較的狭い空間内に、燃料電池２の吸気用の空間を十分に確保できる。
【００６４】
さらに、燃料電池自動二輪車１は、燃料電池２の排気口４６に連通され、車両本体３の後端に開口された排気口４８を有することにより、燃料電池２から水素ガスを含んだ湿潤な余剰ガスを速やかに排気できる。また、燃料電池自動二輪車１は、機器搭載領域３６の後寄りに燃料電池２を備えるため、排気ダクト４７のダクト長を極力短くできる。
【００６５】
さらにまた、燃料電池自動二輪車１は、センタートンネル領域３５に燃料タンク１５を配置したことにより、燃料タンク１５を一対の上部フレーム２４および一対の下部フレーム２５で囲み、堅牢に保護できる。
【００６６】
また、燃料電池自動二輪車１は、燃料漏洩検出器６３をシート１２の内部空間のうち上方寄りに備えることにより、機器搭載領域３６内で漏洩する燃料を確実、かつ精度良く検出できる。
【００６７】
さらに、燃料電池自動二輪車１は、燃料漏洩検出器６４をセンタートンネル領域３５のうち燃料タンク１５の弁部５２近傍の空間の上方寄りに備えることにより、燃料タンク１５から漏洩する燃料を確実、かつ精度良く検出できる。
【００６８】
さらにまた、燃料電池自動二輪車１は、シート１２とフレームカバー４３と隔壁部材３９とで囲まれた密閉的な空間である機器搭載領域３６に燃料電池２を収容することにより、燃料電池２に走行風の影響を及ぼすことなく、安定的な発電を可能にし、ひいては安定した走行を可能にする。燃料電池自動二輪車１は、フレームカバー４３、もしくは隔壁部材３９の適宜の箇所に通気孔を設けることで、機器搭載領域３６内の空気の流れを容易に制御可能とし、燃料電池２に供給される反応ガスとしての空気の流れ、および電気部品の冷却風としての空気の流れを容易、かつ確実に制御できる。
【００６９】
また、燃料電池自動二輪車１は、燃料タンク１５の燃料充填口５３がセンタートンネル領域３５および機器搭載領域３６から気密に区画されるため、二次電池１６が火花を発しても、燃料である水素ガスに引火することはない。
【００７０】
したがって、本発明に係る燃料電池車両である燃料電池自動二輪車１によれば、空冷式の燃料電池２を備え、燃料タンク１５の保護および燃料の漏洩などに対する安全性が高く、燃料電池２や種々の電気部品に対する冷却性を良好に保つことができる。
【００７１】
なお、本発明に係る燃料電池車両は、燃料電池自動二輪車１に限られず、空冷式の燃料電池２を備えたモータチェアなどの小型電動車両であっても良い。
【符号の説明】
【００７２】
１  燃料電池自動二輪車
２  燃料電池
２ａ  吸気面
３  車両本体
５  前輪
６  ハンドル
７  後輪
８  モータ
１０  フレーム
１１  外装
１２  シート
１２ａ  前方部
１２ｂ  後方部
１５  燃料タンク
１６  二次電池
１７  電力管理装置
１８  モータコントローラ
１９  車両コントローラ
２１  ヘッドパイプ
２２  上部ダウンフレーム
２３  下部ダウンフレーム
２４  上部フレーム
２５  下部フレーム
２７  フロントフォーク
２８  ピボット
２９  フットレスト
３０  サイドスタンドブラケット
３１  サイドスタンド
３３  ガードフレーム
３４  センタースタンド
３５  センタートンネル領域
３６  機器搭載領域
３７  タイヤハウス領域
３９  隔壁部材
４１  フロントレッグシールドカバー
４２  フロントフレームカバー
４３  フレームカバー
４５  ファン
４６  排気口
４７  排気ダクト
４７ａ  排気導入部
４７ｂ  排気導出部
４８  排気口
４８ａ  第一排気口
４８ｂ  第二排気口
４９  クランプバンド
５１  圧力容器
５２  弁部
５３  燃料充填口
５４  燃料充填用継手
５６  二次電池
５７  冷却フィン
５８  フロントフェンダ
５９  ステアリング機構
６０  スイングアーム
６２  リアサスペンション
６３  燃料漏洩検出器
６４  燃料漏洩検出器
６５  燃料充填口領域
６６  スロットルセンサ
６７  圧力センサ
６８  温度センサ
６９  遮断弁
【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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【図７】
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【図８】
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