(57)【要約】【課題】コンバータなどの電力変換器の良好な性能を維持することが可能な燃料電池搭載車両を提供する。【解決手段】反応ガスの供給を受けて電気化学反応により電力を発生する燃料電池スタック１６と、該燃料電池スタック１６の発電電力を変換する電力変換器１７とがそれぞれ別々のケース２１，２２に覆われて車体１１のフロアの下に搭載され、かつ、電力変換器１７を制御する電力制御ユニット２６がケース２１，２２とは別のケース２７に覆われた状態で車両進退方向の一端側に設けられたコンパートメントＣ内に電力変換器１７よりも高位となるように搭載された燃料電池搭載車両１０であって、電力変換器１７を覆うケース２２と電力制御ユニット２６を覆うケース２７とを連通させる連通路２３を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスの供給を受けて電気化学反応により電力を発生する燃料電池スタックと、該燃料電池スタックの発電電力を変換する電力変換器とがそれぞれ別々のケースに覆われて車体のフロアの下に搭載され、かつ、前記電力変換器を制御する電力制御ユニットが前記ケースとは別のケースに覆われた状態で車両進退方向の一端側に設けられたコンパートメント内に前記電力変換器よりも高位となるように搭載された燃料電池搭載車両であって、前記電力変換器を覆うケースと前記電力制御ユニットを覆うケースとを連通させる連通路を有する燃料電池搭載車両。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池搭載車両であって、
前記電力制御ユニットを覆うケースには開口部が形成されており、前記開口部には防水性及び通気性を有する防水膜が設けられている燃料電池搭載車両。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池搭載車両であって、
前記連通路を画成する管を備え、
前記電力変換器と前記電子制御ユニットとを接続しているケーブルが前記管内に配索されている燃料電池搭載車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックを搭載した燃料電池搭載車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池スタックを搭載した燃料電池搭載車両として、例えば車室内空間の確保等を目的として、燃料電池スタック、ヒータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電力変換器を車両のフロアパネルの下方に取り付けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コンバータは、リアクトルや電流センサあるいはリレーなどを構成部品としており、これらの構成部品は、フェライトから形成された磁石を有しているが、フェライトは反応ガスとして用いられる水素ガスとの接触によって磁力が低下することがある。この対策として、燃料電池スタックを覆うケースとは別のケースによってコンバータを覆い、コンバータへの水素ガスの接触を抑制することがある。
【０００５】
しかしながら、コンバータを覆うケースは、製造上の理由などから複数の分割体を組み合わせたものとされている。このため、例えば雨天時での走行の際に、車両の下部が水没してコンバータのケース内が急激に冷えて内部の圧力が低下すると、分割体同士のシール部分から水が入り込むおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、例えばコンバータなどの電力変換器の良好な性能を維持することが可能な燃料電池搭載車両を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池搭載車両は、反応ガスの供給を受けて電気化学反応により電力を発生する燃料電池スタックと、該燃料電池スタックの発電電力を変換する電力変換器とがそれぞれ別々のケースに覆われて車体のフロアの下に搭載され、かつ、前記電力変換器を制御する電力制御ユニットが前記ケースとは別のケースに覆われた状態で車両進退方向の一端側に設けられたコンパートメント内に前記電力変換器よりも高位となるように搭載された燃料電池搭載車両であって、前記電力変換器を覆うケースと前記電力制御ユニットを覆うケースとを連通させる連通路を有するものである。
【０００８】
本発明の燃料電池搭載車両によれば、燃料電池スタックでの発電時に、燃料電池スタック内のシール部等から僅かに反応ガスである水素ガスが漏出したとしても、電力変換器が燃料電池スタックを覆うケースとは別個のケースに収納されているので、電力変換器が水素ガス雰囲気に晒されることはない。
【０００９】
しかも、電力変換器を収納しているケース（電力変換器収納ケース）と、電力変換器よりも高位に配置された電力制御ユニットを収納しているケース（電子制御ユニット収納ケース）とが連通路を介して相互に連通していることにより、温度変化による電力変換器収納ケース内の圧力変動が抑制されるので、例えば雨天時での走行の際に、車体の下部が水没して電力変換器収納ケース内が冷却されるような事態が生じたとしても、ケース内圧の低下を抑制することが可能となり、内圧の低下によってケースのシール部分から水が入り込むことによる電力変換器の不具合の発生を抑制することができる。
【００１０】
本発明の燃料電池搭載車両において、前記電力制御ユニットを覆うケースには開口部が形成されており、前記開口部には防水性及び通気性を有する防水膜が設けられていても良い。
このような構成によれば、外部から電力制御ユニット収納ケース及び連通路を介して電力変換器収納ケースへ水が侵入することをより一層抑制することが可能となる。
【００１１】
本発明の燃料電池搭載車両において、前記連通路を画成する管を備え、
前記電力変換器と前記電子制御ユニットとを接続しているケーブルが前記管内に配索されていてもよい。
このような構成によれば、フロア下の狭小スペースの有効利用を図ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電力変換器の良好な性能を維持して良好な走行を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る燃料電池搭載車両の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る燃料電池搭載車両の他の実施形態を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明に係る燃料電池搭載車両の一実施形態を説明する。
図１に示すように、燃料電池搭載車両１０は、車体１１に設けられたシート１３の下部のフロア下に収容部１４を有しており、この収容部１４内に、燃料電池スタック１６とコンバータ（電力変換器）１７とを収容している。
【００１５】
燃料電池スタック１６は、燃料ガスである水素ガス（反応ガス）と酸化ガスである空気（反応ガス）との電気化学反応により電力を発生するもので、例えば高分子電解質形燃料電池であり、多数の単セルを積層したスタック構造となっている。単セルは、イオン交換膜からなる電解質の一方の面に空気極を有し、他方の面に燃料極を有し、さらに空気極および燃料極を両側から挟み込むように配置された一対のセパレータを有する構造となっている。
【００１６】
そして、一方のセパレータの水素ガス流路に水素ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス流路に空気が供給され、これらの反応ガスが電気化学反応することで電力が発生する。
【００１７】
コンバータ１７は、燃料電池スタック１６の発電電力を変換する装置であり、例えば、燃料電池スタック１６からの出力電圧を所定電圧まで昇圧して駆動モータ２５に電力を供給する。
【００１８】
これら燃料電池スタック１６とコンバータ１７とは、電力ケーブル１９によって接続されている。そして、電力ケーブル１９の一端側と後述のスタックケース２１との接続部、および、電力ケーブル１９の他端側と後述のコンバータケース２２との接続部は、所定のシール構造にてシールされている。
【００１９】
燃料電池スタック１６は、スタックケース２１によって覆われており、また、コンバータ１７は、コンバータケース２２によって覆われている。これら燃料電池スタック１６を収納するスタックケース２１及びコンバータ１７を収納するコンバータケース２２は、例えば樹脂や金属等からなる複数の分割体をボルト等により相互に結合した構成となっており、分割体同士の接合箇所はＯリング等によってシールされている。
【００２０】
本実施形態では、スタックケース２１の上面には開口部２１ａが形成されており、この開口部２１ａを覆うように防水性及び通気性を有する防水膜２１ｂが設けられている。同様に、コンバータケース２２の上面には開口部２２ａが形成されており、この開口部２２ａを覆うように防水性及び通気性を有する防水膜２２ｂが設けられている。
【００２１】
コンバータケース２２には、その車両搭載状態での上部に、例えば樹脂や金属からなる連通管（連通路）２３の一端が接続されている。この連通管２３は、コンバータケース２２との接続箇所近傍にて屈曲されて車体１１の車両進行方向前方側（以下、単に「前方側」という場合がある。）へ延在し、コンバータケース２２の上方を水平に通っている。
【００２２】
さらに、この連通管２３は、コンバータケース２２よりも車体１１の前方側の位置にて屈曲されて車体１１の上方へ延在し、後述の電力制御ユニット（ＰＣＵ）２６を収納しているＰＣＵケース２７に接続されている。
【００２３】
車体１１の前方に設けられたコンパートメントＣ内には、駆動モータ２５及び電力制御ユニット２６が搭載されている。電力制御ユニット２６は、インバータと、このインバータとコンバータ１７を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）とを備えて構成されており、ＰＣＵケース２７内に収納されている。そして、インバータとコンバータ１７とは送電ケーブル３１によって接続され、駆動モータ２５とインバータとは給電ケーブル３２によって接続されている。
【００２４】
送電ケーブル３１の一端側とコンバータケース２２との接続部、送電ケーブル３１の他端側とＰＣＵケース２７との接続部、および、給電ケーブル３２の一端側とＰＣＵケース２７との接続部は、所定のシール構造にてシールされている。
【００２５】
駆動モータ２５は、例えば三相交流モータであり、燃料電池搭載車両１０の主動力源を構成する。つまり、この駆動モータ２５の駆動力によって車体１１の車輪３３が回転駆動され、燃料電池搭載車両１０が走行する。インバータは、直流電流を三相交流に変換して駆動モータ２５に供給し、駆動モータ２５を駆動させる。
【００２６】
上記構成からなる燃料電池搭載車両１０では、燃料電池スタック１６での発電時に、燃料電池スタック１６内のシール部等から僅かに水素ガスが漏出したとしても、空気より軽い水素ガスが燃料電池スタック１６の上方へと上昇し、スタックケース２１から防水膜２１ｂを介してフロア下の空間に排出される。
【００２７】
このとき、フロア下の空間の一部は、極めて低濃度とはいえ水素ガス雰囲気となるが、本実施形態では、コンバータ１７が燃料電池スタック１６を覆うスタックケース２１とは別個に構成されたコンバータケース２２に収納されているので、コンバータ１７が水素ガス雰囲気に晒されることはない。
【００２８】
また、コンバータ１７を収納しているコンバータケース２２と、コンバータ１７よりも高位に配置された電力制御ユニット２６を収納しているＰＣＵケース２７とが連通路２３を介して相互に連通していることにより、温度変化によるコンバータケース２２内の圧力変動が抑制される。
【００２９】
したがって、例えば雨天時での走行の際に、車体の下部が水没してコンバータケース２２内が冷却されるような事態が生じたとしても、ケース内圧の低下を抑制することが可能となり、内圧の低下によってコンバータケース２２のシール部分から水が入り込むことによるコンバータ１７の不具合の発生を抑制することができる。
【００３０】
以上説明したとおり、本実施形態の燃料電池搭載車両１０によれば、電力変換器であるコンバータ１７の良好な性能を維持して良好な走行を確保することが可能となる。
【００３１】
次に、本発明に係る燃料電池搭載車両の他の実施形態について、図２を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、図１に係る上記実施形態と同一あるいは同様の構成部分については、図１と同一の符号を付している。
【００３２】
図２に示すように、本実施形態に係る燃料電池搭載車両１００は、車体１１に設けられたシート１３の下部のフロア下に収容部１４を有しており、この収容部１４内に、燃料電池スタック１６とコンバータ（電力変換器）１７とを収容している。
また、車体１１の前方に設けられたコンパートメントＣ内には、駆動モータ２５及び電力制御ユニット２６が搭載されている。
【００３３】
燃料電池スタック１６とコンバータ１７とは、電力ケーブル１９によって接続されている。そして、電力ケーブル１９の一端側とスタックケース２１との接続部、および、電力ケーブル１９の他端側とコンバータケース２２との接続部は、所定のシール構造にてシールされている。
【００３４】
燃料電池スタック１６は、スタックケース２１によって覆われており、また、コンバータ１７は、コンバータケース２２によって覆われている。これら燃料電池スタック１６を収納するスタックケース２１及びコンバータ１７を収納するコンバータケース２２は、例えば樹脂や金属等からなる複数の分割体をボルト等により相互に結合した構成となっており、分割体同士の接合箇所はＯリング等によってシールされている。
【００３５】
コンバータケース２２には、その車両搭載状態での前面部に、例えば樹脂や金属からなる蛇腹状の連通管（連通路）１０１の一端が接続されている。この連通管１０１は、電力制御ユニット２６に向かって車体１１の上方へ延在し、電力制御ユニット２６を収納しているＰＣＵケース２７の後面部に接続されている。連通管１０１が金属製である場合には、その内外面に絶縁層を備えていることが好ましい。
【００３６】
電力制御ユニット２６は、インバータと、このインバータとコンバータ１７を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）とを備えて構成されており、ＰＣＵケース２７内に収納されている。そして、インバータとコンバータ１７とは送電ケーブル３１によって接続され、駆動モータ２５とインバータとは給電ケーブル３２によって接続されている。
【００３７】
本実施形態においては、送電ケーブル３１が連通管１０１内に収納されている。この連通管１０１は、コンバータケース２２とＰＣＵケース２７との間の通気性を確保する必要から、当該連通管１０１の内径は、送電ケーブル３１全体の外径よりも所定寸法大きく設定されている。つまり、コンバータケース２２とＰＣＵケース２７との間の通気性確保は、連通管１０１と送電ケーブル３１との間に形成される隙間によって実現されている。
【００３８】
駆動モータ２５は、例えば三相交流モータであり、燃料電池搭載車両１０の主動力源を構成する。つまり、この駆動モータ２５の駆動力によって車体１１の車輪３３が回転駆動され、燃料電池搭載車両１０が走行する。インバータは、直流電流を三相交流に変換して駆動モータ２５に供給し、駆動モータ２５を駆動させる。
【００３９】
上記構成からなる燃料電池搭載車両１０では、燃料電池スタック１６での発電時に、燃料電池スタック１６内のシール部等から僅かに水素ガスが漏出したとしても、空気より軽い水素ガスが燃料電池スタック１６の上方へと上昇し、スタックケース２１から防水膜２１ｂを介してフロア下の空間に排出される。
【００４０】
このとき、フロア下の空間の一部は、極めて低濃度とはいえ水素ガス雰囲気となるが、本実施形態においても、コンバータ１７が燃料電池スタック１６を覆うスタックケース２１とは別個に構成されたコンバータケース２２に収納されているので、コンバータ１７が水素ガス雰囲気に晒されることはない。
【００４１】
また、コンバータ１７を収納しているコンバータケース２２と、コンバータ１７よりも高位に配置された電力制御ユニット２６を収納しているＰＣＵケース２７とが連通管１０１を介して相互に連通していることにより、温度変化によるコンバータケース２２内の圧力変動が抑制される。
【００４２】
したがって、例えば雨天時での走行の際に、車体の下部が水没してコンバータケース２２内が冷却されるような事態が生じたとしても、ケース内圧の低下を抑制することが可能となり、内圧の低下によってコンバータケース２２のシール部分から水が入り込むことによるコンバータ１７の不具合の発生を抑制することができる。
【００４３】
以上説明したとおり、本実施形態の燃料電池搭載車両１００によれば、電力変換器であるコンバータ１７の良好な性能を維持して良好な走行を確保することが可能となる。
【００４４】
さらに、本実施形態の燃料電池搭載車両１００は、送電ケーブル３１が連通管１０１内に収納されていると共に、当該連通管１０１の一端側とコンバータケース２２とが所定のシール性を確保したうえで接続され、かつ、当該連通管１０１の他端側とＰＣＵケース２７とが所定のシール性を確保したうえで接続されているので、送電ケーブル３１の一端側とコンバータケース２２との接続部、および、送電ケーブル３１の他端側とＰＣＵケース２７との接続部において確保しなければならないシール構造よりもシール構造を簡略化することできる。
【符号の説明】
【００４５】
１０，１００…燃料電池搭載車両、１１…車体、１６…燃料電池スタック、１７…コンバータ（電力変換器）、２１…スタックケース（ケース）、２２…コンバータケース（ケース）、２２ａ…開口部、２２ｂ…防水膜、２３，１０１…連通管（連通路、管）、２６…電力制御ユニット、２７…ＰＣＵケース（ケース）、３１…送電ケーブル（ケーブル）、Ｃ…コンパートメント。
【図１】
2010260391.tif 000003
【図２】
2010260391.tif 000004