(57)【要約】【課題】モータへの電力供給量および燃料電池等の搭載スペースのそれぞれに鑑みて適当な車両を提供する。【解決手段】昇圧装置１３によって燃料電池１１およびバッテリ１２の出力が昇圧され、当該昇圧電力がモータ１５に供給される。このため、その分だけ燃料電池１１およびバッテリ１２の合計出力電圧ひいては合計体積の低減を図ることができる。すなわち、燃料電池１１、バッテリ１２および昇圧装置１３を含む指定物品群の合計体積ひいては車両１における指定物品群の搭載スペースの低減を図ることができる。そして、車両室内空間におけるフロアパネル２０の上側かつ座席２４の下側に配置されたフレーム２２のスペースを、拡張することなくそのまま指定物品群の搭載スペースとして有効活用することができる。【選択図】  図３
2008265733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、走行用のモータとを備えている車両であって、
バッテリと、
入力部に前記燃料電池および前記バッテリが並列に接続され、かつ、出力部が前記モータに接続されている昇圧装置と、
前記燃料電池および前記バッテリから出力され、前記昇圧装置による昇圧を経てモータ駆動装置により前記モータに供給される電力を調節することにより、前記モータの動作を制御する電子制御ユニットとを備え、
車両に搭載される物品群のうち少なくとも前記燃料電池、前記バッテリおよび前記昇圧装置を含む指定物品群に含まれる各物品が、車両室内空間におけるフロアパネルの上側にあり、かつ、座席の下側にあるスペースに搭載されていることを特徴とする車両。
【請求項２】
請求項１記載の車両において、
前記車両室内空間における前記フロアパネルの上側、かつ、前記座席の下側に車体補強用のフレームが配置され、前記指定物品群に含まれる各物品が前記フレームの隙間に搭載または収納されていることを特徴とする車両。
【請求項３】
請求項２記載の車両において、
前記フレームが前記車両の前後方向および左右方向のそれぞれに長手方向が一致するように配置された第１骨格部材と第２骨格部材とが組み合わせられて構成され、前記第２骨格部材の長手方向の強度が前記第１骨格部材の長手方向の強度よりも低く設計されていることを特徴とする車両。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１つの記載の車両において、
前記指定物品群に前記電子制御ユニットおよび前記モータ駆動装置のうち一方または両方が含まれていることを特徴とする車両。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか１つに記載の車両において、
前記指定物品群に、電圧変換装置と、前記昇圧装置の出力部に前記電圧変換装置を介して接続された二次電池とが含まれ、
前記電子制御ユニットが前記電圧変換装置の作動を制御することにより、前記二次電池から前記電圧変換装置を経て前記モータに供給される電力を制御し、かつ、前記昇圧装置から前記電圧変換装置を経て前記二次電池に供給される電力を制御することを特徴とする車両。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか１つに記載の車両において、
前記燃料電池および前記バッテリの合計出力値が目標出力値以上に設定され、かつ、前記指定物品群の合計体積または合計重量に対する、前記燃料電池および前記バッテリの合計出力値の比である第１密度が第１基準値以上に設定されていることを特徴とする車両。
【請求項７】
請求項１〜６のうちいずれか１つに記載の車両において、
前記燃料電池および前記バッテリの合計容量が目標容量以上に設定され、かつ、前記指定物品群の合計体積または合計重量に対する、前記燃料電池および前記バッテリの合計容量の比である第２密度が第２基準値以上に設定されていることを特徴とする車両。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれか１つに記載の車両において、
前記バッテリに替えてキャパシタを備えていることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池と、走行用のモータとを備えている車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
室内空間の広さの確保等の観点から、燃料電池およびその他の構造物がさまざまな形態で搭載されている車両が提案されている（たとえば、特許文献１および２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２６８７１０号公報
【特許文献２】特開２００６−０８９０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、走行用のモータへの電力供給量の増大のために燃料電池を大型化すればその搭載のために広いスペースが必要となる一方、燃料電池等を小型化すればモータへの電力供給量が不十分となる可能性がある。
【０００４】
そこで、本発明は、モータへの電力供給量および燃料電池等の搭載スペースのそれぞれに鑑みて適当な車両を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するための第１発明の車両は、燃料電池と、走行用のモータとを備えている車両であって、バッテリと、入力部に前記燃料電池および前記バッテリが並列に接続され、かつ、出力部が前記モータに接続されている昇圧装置と、前記燃料電池および前記バッテリから出力され、前記昇圧装置による昇圧を経てモータ駆動装置により前記モータに供給される電力を調節することにより、前記モータの動作を制御する電子制御ユニットとを備え、車両に搭載される物品群のうち少なくとも前記燃料電池、前記バッテリおよび前記昇圧装置を含む指定物品群に含まれる各物品が、車両室内空間におけるフロアパネルの上側にあり、かつ、座席の下側にあるスペースに搭載されていることを特徴とする。
【０００６】
第１発明の車両によれば、昇圧装置によって燃料電池およびバッテリの出力が昇圧され、当前記昇圧電力がモータに供給される。このため、その分だけ燃料電池およびバッテリの合計出力電圧の低減を図ることができる。これにより、燃料電池において積層されるセルの個数および燃料電池の体積、ならびにバッテリの体積の低減を図ることができる。すなわち、燃料電池、バッテリおよび昇圧装置を含む指定物品群の合計体積ひいては車両における指定物品群の搭載スペースの低減を図ることができる。そして、車両に既存する室内空間におけるフロアパネルの上側かつ座席の下側のスペースを拡張することなく指定物品群の搭載スペースとして有効活用することができる。
【０００７】
第２発明の車両は、第１発明の車両において、前記車両室内空間における前記フロアパネルの上側、かつ、前記座席の下側に車体補強用のフレームが配置され、前記指定物品群に含まれる各物品が前記フレームの隙間に搭載または収納されていることを特徴とする。
【０００８】
第２発明の車両によれば、乗員の安全確保のために車両室内空間におけるフロアパネルの上側かつ座席の下側に配置されている既存の車体補強用フレームの隙間を指定物品群の搭載スペースとして有効活用することができる。また、前記のように指定物品群の合計体積の低減が図られるため、隙間またはスペースの拡張のためのフレームの減量による強度低下を回避することができる。さらに、指定物品群が当前記隙間に収納されるようにフレームに組みつけられた後で、当前記フレームが車体に組みつけられることにより、車両の製造効率の向上が図られる。また、フレームによって指定物品群が車両に加わった衝撃から保護されうる。
【０００９】
第３発明の車両は、第２発明の車両において、前記フレームが前記車両の前後方向および左右方向のそれぞれに長手方向が一致するように配置された第１骨格部材と第２骨格部材とが組み合わせられて構成され、前記第２骨格部材の長手方向の強度が前記第１骨格部材の長手方向の強度よりも低く設計されていることを特徴とする。
【００１０】
第３発明の車両によれば、物体と接触することにより衝撃を受ける可能性が比較的高い車体の前後方向の強度を、車体の左右方向の強度より強くすればよいという観点から第２骨格部材の長手方向の強度が第１骨格部材のそれよりも低く設定されている。その分だけ第１骨格部材および第２骨格部材により画定される、指定物品群の搭載スペースとしてのフレームの隙間を広くすることができる。
【００１１】
第４発明の車両は、第１〜第３発明のうちいずれか１つの車両において、前記指定物品群に前記電子制御ユニットおよび前記モータ駆動装置のうち一方または両方が含まれていることを特徴とする。
【００１２】
第４発明の車両によれば、車両に既存する室内空間における座席の下側のスペースを、燃料電池等のほかに電子制御ユニットをも含めた指定物品群の搭載スペースとして有効活用することができる。
【００１３】
第５発明の車両は、第１〜第４発明のうちいずれか１つの車両において、前記指定物品群に、電圧変換装置と、前記昇圧装置の出力部に前記電圧変換装置を介して接続された二次電池とが含まれ、前記電子制御ユニットが前記電圧変換装置の作動を制御することにより、前記二次電池から前記電圧変換装置を経て前記モータに供給される電力を制御し、かつ、前記昇圧装置から前記電圧変換装置を経て前記二次電池に供給される電力を制御することを特徴とする。
【００１４】
第５発明の車両によれば、二次電池によって、燃料電池およびバッテリによるモータへの電力供給がアシストされるので、燃料電池およびバッテリの合計容量の低減を図ることができる。これにより、燃料電池およびバッテリ、ひいては指定物品群の体積の低減を図ることができる。そして、前記のように車両に既存する室内空間における座席の下側のスペースを、燃料電池およびバッテリ等を含めた指定物品群の搭載スペースとして有効活用することができる。
【００１５】
第６発明の車両は、第１〜第５発明のうちいずれか１つの車両において、前記燃料電池および前記バッテリの合計出力値が目標出力値以上に設定され、かつ、前記指定物品群の合計体積または合計重量に対する、前記燃料電池および前記バッテリの合計出力値の比である第１密度が第１基準値以上に設定されていることを特徴とする。
【００１６】
第６発明の車両によれば、燃料電池およびバッテリの合計出力値ΣＰが目標出力値Ｐ0以上に設定され、かつ、指定物品群の合計体積ΣＶまたは合計重量ΣＭに対する当前記合計出力値ΣＰの比である第１密度Ｄ1（＝ΣＰ／ΣＶまたはΣＰ／ΣＭ）が第１基準値Ｄ10以上に設定されている。これにより、少なくとも燃料電池、バッテリおよび昇圧装置が含まれている指定物品群の合計体積ΣＶまたは合計重量ΣＭが第１基準値Ｄ10を目標出力値Ｐ0で割った値（＝Ｄ10／Ｐ0）以下に抑制される。したがって、車両の安定走行等の観点からモータへの電力供給量が必要十分な量に維持されながらも、車両における指定物品群の搭載スペースが節約され、あるいは車両の総重量が軽減されうる。
【００１７】
第７発明の車両は、第１〜第６発明のうちいずれか１つの車両において、前記燃料電池および前記バッテリの合計容量が目標容量以上に設定され、かつ、前記指定物品群の合計体積または合計重量に対する、前記燃料電池および前記バッテリの合計容量の比である第２密度が第２基準値以上に設定されていることを特徴とする。
【００１８】
第７発明の車両によれば、燃料電池およびバッテリの合計容量ΣＣが目標容量Ｃ0以上に設定され、かつ、指定物品群の合計体積ΣＶまたは合計重量ΣＭに対する当前記合計容量ΣＣの比である第２密度Ｄ2（＝ΣＣ／ΣＶまたはΣＣ／ΣＭ）が第２基準値Ｄ20以上に設定されている。これにより、指定物品群の合計体積ΣＶまたは合計重量ΣＭが第２基準値Ｄ20を目標容量Ｃ0で割った値（＝Ｄ20／Ｃ0）以下に抑制される。したがって、車両の走行距離の延長等の観点からモータに供給されうる合計蓄電量が必要十分な量に維持されながらも、車両における指定物品群の搭載スペースが節約され、あるいは車両の総重量が軽減されうる。
【００１９】
第８発明の車両は、第１〜第７発明のうちいずれか１つの車両において、前記バッテリに替えてキャパシタを備えていることを特徴とする。
【００２０】
第８発明の車両によれば、車両に既存する室内空間におけるフロアパネルの上側かつ座席の下側のスペースを拡張することなく指定物品群（燃料電池、キャパシタおよび昇圧装置を含む。）の搭載スペースとして有効活用することができる。特に、キャパシタをバッテリよりも小型化またはコンパクト化しながらも、電力出力時間の延長を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の車両の実施形態について図面を用いて説明する。
【００２２】
図１に示されているように車両１には、燃料電池（ＦＣ）１１と、バッテリ（ＢＡＴＴ）１２と、昇圧装置（ＶＢＵ（ＤＣ／ＤＣコンバータ））１３と、モータ駆動装置（ＰＤＵ（パワードライブユニット））１４と、走行用モータ（Ｍ）１５と、二次電池（ＬＩＢ（リチウム電池））１６と、電圧変換装置（ＶＣＵ）１７と、補機１８と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１９とが搭載されている。また、図２に示されているように車両１には、燃料タンク１１１およびＦＣシステム１１２も搭載されている。
【００２３】
昇圧装置１３の入力部には、燃料電池１１およびバッテリ１２が並列に接続されている。昇圧装置１３の出力部にはモータ１５および二次電池１６のそれぞれが、モータ駆動装置１４および電圧変換装置１７のそれぞれを介して並列に接続されている。
【００２４】
モータ駆動装置１４は燃料電池１１およびバッテリ１２から出力され、昇圧装置１３による昇圧を経てモータ１５に供給される電力を調節することにより、モータ１５の動作を制御等する。また、モータ駆動装置１４は電圧変換装置１７の作動を制御することにより、二次電池１６から電圧変換装置１７を経てモータ１５に供給される電力を制御し、かつ、昇圧装置１３から電圧変換装置１７を経て二次電池１６に供給される電力を制御する。
【００２５】
補機１８には、燃料タンク１１１から水素ガス、空気等の燃料を燃料電池１１に供給するためのエアポンプ、燃料電池１１の冷却水を循環させるためのウォーターポンプ、加湿器、燃料電池ヒータ等、ＦＣシステム１１２を構成する「第１補機」のほか、バッテリ１２の冷却用ファンやエアコンシステム等の「第２補機」が含まれている。
【００２６】
図２に示されているように車体補強用のフレーム２２が車両室内空間におけるフロアパネル２０の上側、かつ、座席２４の下側に配置されている。
【００２７】
図３に示されているようにフレーム２２は矩形状の外骨格部材の内側のスペースが十字形状の内骨格部材によって４つの矩形状のスペースまたは隙間が形成された形状とされている。詳細には、フレーム２２は車両１の前後方向および左右方向のそれぞれに長手方向が一致するように配置されている第１骨格部材２２１および第２骨格部材２２２によって構成されている。第１骨格部材２２１の高さおよび第２骨格部材２２２の高さは同じである一方、第１骨格部材２２１の幅ｗ1は第２骨格部材２２２の幅ｗ2よりも広く設計されている。これにより、第１骨格部材２２１の長手方向に垂直な断面積が第２骨格部材２２２の長手方向に垂直な断面積よりも大きくなっている。すなわち、第２骨格部材２２２の長手方向の強度が第１骨格部材２２１の長手方向の強度よりも低く設計されている。
【００２８】
なお、フレーム２２は矩形状の外骨格部材のみから構成される等、第１骨格部材２２１および第２骨格部材２２２の任意の組み合わせ方によってさまざまな計上に構成されてもよい。
【００２９】
フレーム２２に形成されている４つの隙間には図２に示されているように指定物品群が収納または配置されている。指定物品群には、燃料電池１１、バッテリ１２、昇圧装置１３、モータ駆動装置１４と、二次電池１６、電圧変換装置１７、ＦＣシステム１１２を構成している、補機１８の一部である第１補機および電子制御ユニット１９が含まれている。なお、少なくとも燃料電池１１、バッテリ１２および昇圧装置１３が含まれている、任意の物品の組合せが指定物品群として設定されてもよい。指定物品群はフレーム２２に組み付けられた上でフロアパネル２０の上に組み付けられる。
【００３０】
前記構成の車両１によれば、昇圧装置１３によって燃料電池１１およびバッテリ１２の出力が昇圧され、当前記昇圧電力がモータ１５に供給される（図１参照）。また、二次電池１６によって燃料電池１１およびバッテリ１２によるモータ１５への電力供給がアシストされる（図１参照）。このため、燃料電池１１およびバッテリ１２の合計出力電圧の低減を図ることができる。
【００３１】
これにより、燃料電池１１において積層されるセルの個数および燃料電池１１の体積、ならびにバッテリ１２の体積の低減を図ることができる。すなわち、燃料電池１１、バッテリ１２および昇圧装置１３等を含む指定物品群の合計体積、ひいては車両１における指定物品群の搭載スペースの低減を図ることができる。そして、車両１に既存する室内空間におけるフロアパネル２０の上側かつ座席２４の下側のスペース、または車体補強用のフレーム２２の隙間を拡張することなく、指定物品群の搭載スペースとして有効活用することができる（図２および図３参照）。
【００３２】
また、前記のように指定物品群の合計体積の低減が図られるため、当前記隙間の拡張のためのフレーム２２の減量による強度低下を回避することができる。さらに、指定物品群が当前記隙間に収納されるようにフレーム２２に組みつけられた後で、当前記フレーム２２が車体またはフロアパネル２０に組みつけられることにより、車両１の製造効率の向上が図られる。また、フレーム２２によって指定物品群が車両に加わった衝撃から保護されうる。
【００３３】
さらに、フレーム２２を構成する第２骨格部材２２２の長手方向の強度が第１骨格部材２２１のそれよりも低く設計されている。これは、物体と接触することにより衝撃を受ける可能性が比較的高い車体の前後方向の強度を、車体の左右方向の強度より強くすればよいことが考慮された結果である。したがって、その分だけ第１骨格部材２２１および第２骨格部材２２２により画定される、指定物品群の搭載スペースとしてのフレーム２２の隙間を広くすることができる。
【００３４】
なお、燃料電池１１およびバッテリ１２の合計出力値ΣＰが目標出力値Ｐ0以上に設定され、かつ、指定物品群の合計体積ΣＶまたは合計重量ΣＭに対する当前記合計出力値ΣＰの比である第１密度Ｄ1（＝ΣＰ／ΣＶまたはΣＰ／ΣＭ）が第１基準値Ｄ10以上に設定されていてもよい。これにより、少なくとも燃料電池１１、バッテリ１２および昇圧装置１３が含まれている指定物品群の合計体積ΣＶまたは合計重量ΣＭが第１基準値Ｄ10を目標出力値Ｐ0で割った値（＝Ｄ10／Ｐ0）以下に抑制される。したがって、車両１の安定走行等の観点からモータ１５への電力供給量が必要十分な量に維持されながらも、車両１における指定物品群の搭載スペースが節約され、あるいは車両の総重量が軽減されうる。
【００３５】
また、燃料電池１１およびバッテリ１２の合計容量ΣＣが目標容量Ｃ0以上に設定され、かつ、指定物品群の合計体積ΣＶまたは合計重量ΣＭに対する当前記合計容量ΣＣの比である第２密度Ｄ2（＝ΣＣ／ΣＶまたはΣＣ／ΣＭ）が第２基準値Ｄ20以上に設定されていてもよい。これにより、指定物品群の合計体積ΣＶまたは合計重量ΣＭが第２基準値Ｄ20を目標容量Ｃ0で割った値（＝Ｄ20／Ｃ0）以下に抑制される。したがって、車両１の走行距離の延長等の観点からモータ１５に供給されうる合計蓄電量が必要十分な量に維持されながらも、車両１における指定物品群の搭載スペースが節約され、あるいは車両１の総重量が軽減されうる。
【００３６】
さらに、フレーム２２に指定物品群等の構成部品をサブアッシィすることにより、内燃機関やハイブリッド車両の既存の製造ライン上に、フレーム２２をサブラインとして追加するだけで燃料電池搭載車両１を製造することができる。すなわち、専用の製造ラインを新たに作ることなく、既存の量産車両製造ラインにラインを追加するだけで燃料電池搭載車両１を製造することができる。このため、当前記車両１の全体的な製造コストを低減することができる。
【００３７】
なお、図４および図５のそれぞれに示されているようにバッテリ１２に代えてキャパシタ（ＵＣ）１２０が車両１に搭載されていてもよい。この場合、車両１に既存する室内空間におけるフロアパネルの上側かつ座席の下側のスペースを拡張することなく指定物品群（燃料電池１１、キャパシタ１２０および昇圧装置１３を含む。）の搭載スペースとして有効活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の車両の構成説明図
【図２】本発明の車両の構成説明図
【図３】本発明の車両の構成説明図
【図４】本発明の車両の他の構成説明図
【図５】本発明の車両の他の構成説明図
【符号の説明】
【００３９】
１‥車両、１１‥燃料電池、１２‥バッテリ、１３‥昇圧装置、１４‥モータ駆動装置、１５‥モータ、１６‥二次電池、１７‥電圧変換装置、１８‥補機、１９‥電子制御ユニット、２０‥フロアパネル、２２‥フレーム、２２１‥第１骨格部材、２２２‥第２骨格部材、１２０‥キャパシタ
【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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