(57)【要約】【課題】燃料電池システムの耐熱性に劣る構成ユニットが、熱を発生する構成ユニットからの熱に曝されるのを、遮熱板などの追加部品なしで防止する。【解決手段】二次電池１２を含む燃料電池システムの構成ユニット、つまり燃料電池８、改質装置９、空気系補機１０、燃料タンク１１、二次電池１２、および駆動モジュール１３を車体床下部に配置するに際し、高温を発生する燃料電池８、改質装置９および空気系補機１０の構成ユニットグループ２１と、耐熱性に劣る二次電池１２および駆動モジュール１３の構成ユニットグループ２２とにグループ分けし、高温を発生するユニットグループ２１と、耐熱性に劣るユニットグループ２２とは、車両の左右方向に分離して車体床下部分に搭載する。この時、発熱量の大きな駆動モーター６が位置する車両左右方向右側に高温を発生するユニットグループ２１が位置するよう上記の分離配置を実行する。【選択図】　　　　図１
2004095345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の床下部分に二次電池を含む車輪駆動用の燃料電池システムを搭載した燃料電池車両において、
前記燃料電池システムの構成ユニットを、高温を発するユニットグループと耐熱性に劣るユニットグループとにグループ分けし、これら２個のユニットグループを車両の左右方向に分離して車体床下部分に搭載したことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池車両において、前記燃料電池システムからの電力により駆動される駆動モーターと、該駆動モーターからの回転を減速して前輪に伝える減速機とを同軸に並置して前輪側に横置き配置し、前記駆動モーターが位置する車両左右方向の側に前記高温を発するユニットグループを配置することを特徴とする燃料電池車両。
【請求項３】
請求項１または２に記載の燃料電池車両において、耐熱性に劣るユニットグループに前記二次電池および該二次電池の電力を前記駆動モーターに供給するときの制御を司る駆動モジュールを含ませたことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池車両において、車体左右方向に分離させて配置したユニットグループ間に、これらユニットグループ間での熱風流の往来を防止する導風板を介在させたことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池車両において、前記導風板は、前記駆動モーターを越えて該駆動モーターの収納室の前端まで前方に延在させ、後方には前記燃料システムの後端位置まで延在させたことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池車両において、前記導風板の後端部を前記燃料電池システムの後端位置から更に、前記高温を発生するユニットグループが存在する側へ向け車両横方向に折曲して延在させ、この導風板後端折曲部を、前記高温を発生するユニットグループと後輪サスペンション装置との間に位置させたことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料電池車両において、前記導風板後端折曲部の後方に前記燃料電池システムの燃料タンクを配置したことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項８】
請求項４乃至７のいずれか１項に記載の燃料電池車両において、前記燃料電池システムを越えて車体下方に向け前記導風板を突出させ、導風版の少なくとも該下方突出部を弾性体で構成したことを特徴とする燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料電池車両に関し、特に燃料電池システムを構成するユニットのうち、耐熱性に劣る構成ユニットの熱対策に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池車両の主たる構成要素である燃料電池システムは、幾多のユニットで構成されており、燃料電池や二次電池等の比較的重量のある構成ユニットがある一方、比較的軽量な構成ユニットもあるし、更には燃料電池や改質器等のように高温になる構成ユニットがあれば、二次電池等のように熱的に許容値の低い構成ユニットもある。
重い構成ユニットおよび軽い構成ユニットの配置に関しては従来、特開２００１−０７１７５３号広報に示されているように重い構成ユニットと軽い構成ユニットの配置を、車両重量の左右バランスが改善されるようなものとして、車両の操縦安定性や回頭性への悪影響を抑制する技術がすでに提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のような構成ユニットの配置では耐熱を考慮した配置でないため、耐熱性に劣る構成ユニットの耐熱のために遮熱板を設置する必要や、高温を発する構成ユニットの熱が周辺の構成ユニットに影響を及ぼさないよう遮断するための仕切板を設置する必要があり、その結果、重量増、コスト増、部品搭載スペースの増大によるキャビンやトランクスペースの減少を招くという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記のような遮熱のための追加部品を要することなく、耐熱性に劣る構成ユニットの耐熱性を確保し得るようにして、上記重量増、コスト増、スペース上の問題を解消した燃料電池車両を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、本発明による燃料電池車両は、請求項１に記載のごとく、
車輪駆動用の燃料電池システムを構成するユニットを、高温を発するユニットグループと耐熱性に劣るユニットグループとに車体左右方向で分離して車体に搭載したことを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の効果】
かかる本発明の燃料電池車両によれば、燃料電池システムの構成ユニットを、高温を発生するユニットグループと耐熱性に劣るユニットグループとにグループ分けし、これらユニットグループを車両の左右方向に分離して車体床下部分に搭載したから、
高温を発生する構成ユニットと耐熱性に劣る構成ユニットとが車両前後方向に並ぶことはなく、例えば車両前部に配置された高温発生ユニットの熱が、走行風に乗って車両後部の耐熱性に劣る構成ユニットに影響するのを回避することができる。
【０００７】
しかもこの作用効果を、上記構成ユニットのグループ分けと、これら２個のユニットグループの左右分離配置とにより達成したから、
遮熱や断熱のための追加部品を必要とすることなしに上記の作用効果を奏し得て、部品の追加による重量増、コスト増、およびスペース上の問題を生ずることもない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態になる燃料電池車両の駆動系を示す平面図、図２は、同燃料電池車両の側面図、図３は、同じくその縦断側面図である。
本実施の形態においては、図１に示すごとくサスペンションブッシュ１ａ，２ａを含むサスペンション装置１，２により車体（図示せず）に懸架された左右後輪３Ｌ，３Ｒを従動輪とし、左右前輪４Ｌ，４Ｒを駆動ユニット５により駆動される前輪駆動車として構成する。
【０００９】
ここで、上記の駆動ユニット５は駆動モーター６および減速機７を同軸に並置して構成し、これら同軸並置した駆動モーター６および減速機７を、駆動モーター６が車両の右側に位置し、減速機７が車両の左側に位置するよう配置して、左右前輪４Ｌ，４Ｒの回転軸線に沿うよう車両前部に横置きする。
なお駆動モーター６からの回転は減速機７により減速され、トルク増大下に左右前輪４Ｌ，４Ｒに伝達され、これら前輪を駆動するが、このとき駆動モーター６は熱を発生する。
【００１０】
駆動モーター６への電力は基本的に、燃料電池８と、改質装置９と、空気系補機１０と、燃料タンク１１と、二次電池１２と、駆動モジュール１３とで構成される燃料電池システムによって、以下のごとくにこれを賄う。
改質装置９は、燃料タンク１１から燃料を供給され、この燃料を後で詳述するように改質し、これから水素ガスを分離して燃料電池８に供給する。
一方で空気補機１０は、空気ダクト１４から吸入した空気を後で詳述するように処理した清浄な空気を燃料電池８に供給する。
燃料電池８は、改質装置９からの水素ガスおよび空気補機１０からの清浄空気を基に電力を発生させ、この電力を駆動モーター６の駆動に供して車両を走行させる。
【００１１】
ところで、運転者が図示せざるアクセルペダルを大きく踏み込む急加速時などでは、燃料電池８からの電力のみで必要電力の全てを賄いきれないことから動力不足となる。
この時は二次電池１２の電力を、駆動モジュール１３による制御下で駆動モーター６に供給して駆動力の補佐を行う。
二次電池１２および駆動モジュール１３は更に、車両の減速時における逆駆動力を電気エネルギーに変換する回生ブレーキからの電力を蓄電する用もなす。
【００１２】
燃料電池８、改質装置９および空気系補機１０、特に燃料電池８および改質装置９は高熱を発生するためこれを冷却する必要があり、このためにラジエータ１５を設け、これからの冷媒供給管１６ａを燃料電池８および改質装置９に至らしめ、燃料電池８および改質装置９に通流した後の冷媒を冷媒戻り管１６ｂを経てラジエータ１５に戻すようになす。
駆動モーター６および減速機７も高熱を発生するためこれを冷却する必要があり、これらと駆動モジュール１３の冷却用にラジエータ１７を設け、これからの冷媒供給管１８ａを駆動モーター６、減速機７および駆動モジュール１３に至らしめ、駆動モーター６、減速機７および駆動モジュール１３に通流した後の冷媒を冷媒戻り管１８ｂを経てラジエータ１７に戻すようになす。
【００１３】
改質装置９および空気系補機１０は図４にその詳細を示すごときものとする。
先ず改質装置９を説明するに、これを概ね、蒸発器２０１と、水蒸気改質反応器２０２と、水素分離膜２０３ａを内蔵した分離装置２０３と、クーラー２０４と、加湿器２０５と、コンプレッサ２０６と、循環ポンプ２０７と、コンプレッサ２０８と、燃焼器２０９とで構成する。
燃料タンク１１内にはエタノールおよび水を成分とする液体燃料を貯蔵しておき、蒸発器２０１はこの液体燃料から水とエタノールからなる蒸気を作る。
水蒸気改質反応器２０２は、この蒸気を水素ガスと一酸化炭素ガスとからなる改質ガスにする。
改質ガスは分離装置２０３の水素分離膜２０３ａにより、水素ガスと一酸化炭素ガスとに分離され、水素ガスはクーラー２０４へと向かわせ、一酸化炭素ガスは燃焼器２０９へ向かわせる。
水素ガスはクーラー２０４で冷却された後、加湿器２０５により加湿され、その後に燃料電池８に供給される。
【００１４】
空気系補機１０は同じく図４に示すように、コンプレッサ２１０と、クーラー２１１と、加湿器２１２とで構成する。
コンプレッサ２１０は空気ダクト１４（図１参照）から吸入した空気を圧搾してクーラー２１１に送給し、このクーラー２１１で冷却した後の空気を加湿器２１２で加湿し、この清浄空気を燃料電池８に供給する。
燃料電池８は、加湿器２０５からの水素ガスと、加湿器２１２からの空気とを基に電力を発生させて、この発生電力を駆動モーター６に供給する。
この時燃料電池８から排出される排水素および排空気のうち、排水素はコンプレッサ２０６で凝縮された後循環ポンプ２０７により分離装置２０３に戻されて循環利用され、他方で排空気はコンプレッサ２０８により凝縮されて燃焼器２０９戻されて循環利用される。
【００１５】
改質装置９における蒸発器２０１は上記の作用中に排気を発生し、これを、図１に示すごとく車体後方の床下部分に配した排気装置１９を経て外部に排出する。
改質装置９における蒸発器２０１は更に上記の作用中に熱を発生するから、これを前記したラジエータ１５により冷却する。
【００１６】
以上の構成になる燃料電池車両において、二次電池１２を含む燃料電池システムの構成ユニット、つまり燃料電池８、改質装置９、空気系補機１０、燃料タンク１１、二次電池１２、および駆動モジュール１３は、図２および図３に明示するごとく車体床２０の下部に配置するが、この配置に際し本実施の形態においては特に図１に示すごとく、高温を発生する燃料電池８、改質装置９および空気系補機１０の構成ユニットグループ２１と、耐熱性に劣る二次電池１２および駆動モジュール１３の構成ユニットグループ２２とにグループ分けする。
しかして燃料タンク１１は、その占有スペースが大きくて設置場所が限られることから、従前通り後輪サスペンション装置１，２に近い後部の車幅方向中程に配置する。
【００１７】
そして、上記のごとくにグループ分けした高温を発生する構成ユニットのグループ２１と、耐熱性に劣る構成ユニットのグループ２２とは、車両の左右方向（車幅方向）に分離して車体床下部分に搭載する。
この時、発熱量の大きな駆動モーター６が位置する車両左右方向の側（図示例では、図１に示すごとく車幅方向右側）に高温を発生するユニットグループ２１が位置し、車幅方向反対側に耐熱性に劣るユニットグループ２２が位置するよう上記の分離配置を実行する。
【００１８】
なお、ユニットグループ２１，２２の車体床下部分への搭載に当たっては、図３に空気系補機１０および二次電池１２に関して明示するように、それぞれをケース２３，２４内に収納し、これらケース２３，２４を車体床下部分を成す車体両側のサイドメンバ２５，２６および車幅方向中程のセンターメンバ２７にボルト・ナット装置２８等により取着して搭載するのがよい。
【００１９】
なお本実施の形態においては更に、前記のごとくグループ分けして車両の左右方向（車幅方向）に分離して配置した、高温を発生するユニットグループ２１と、耐熱性に劣るユニットグループ２２との間に、図１〜図３に示すごとく導風板２９を介在させ、これにより車両走行中の走行風がユニットグループ２１，２２間で熱を往来させるのを防止し得るようになす。
この導風板２９は図１および図２に示すように、ユニットグループ２１，２２間から更に駆動モーター６を越えて車両前方に延在させ、前端が駆動モーター収納室の前縁に位置するようになし、また後方には燃料電池システムの後端位置まで延在させる。
導風板２９は図３に示すように車体センターメンバ２７にボルト・ナット装置３０等により取着し、下端を燃料電池システムよりも下方まで延在させる。
【００２０】
上記した本実施の形態になる燃料電池車両においては、燃料電池システムの構成ユニットを、高温を発生するユニットグループ２１と耐熱性に劣るユニットグループ２２とにグループ分けし、これらユニットグループ２１，２２を車両の左右方向に分離して車体床下部分に搭載したため、
高温を発生する構成ユニット８〜１０と耐熱性に劣る構成ユニット１２，１３とが車両前後方向に並ぶことはなく、例えば車両前部に配置された高温発生ユニットの熱が、走行中に走行風に運ばれて車両後部の耐熱性に劣る構成ユニットに影響するのを回避することができる。
【００２１】
しかもこの作用効果を、高温を発生するユニットグループ２１と耐熱性に劣るユニットグループ２２とのグループ分けと、これら２個のユニットグループ２１，２２の左右分離配置とにより達成したから、遮熱や断熱のための追加部品を必要とすることなしに上記の作用効果を奏し得て、部品の追加による重量増、コスト増、およびスペース上の問題を回避することができる。
【００２２】
更に本実施の形態によれば、駆動モーター６が位置する車両左右方向の側に高温を発するユニットグループ２１が位置するようユニットグループ２１，２２を車両左右方向に分離して配置したから、
駆動モーター６で発生した熱が車両走行風に乗って耐熱性に劣るユニットグループ２２に至るのも回避することができ、当該ユニットグループ２２の耐熱性を更に向上させることができる。
また、耐熱性に劣るユニットグループ２２に二次電池１２および駆動モジュール１３を含ませたことで、熱に弱いこれら二次電池１２および駆動モジュール１３が熱の影響を受けて性能劣化するのを回避することができる。
【００２３】
本実施の形態においてはまた、車体左右方向に分離させて配置したユニットグループ２１，２２間に、これらユニットグループ間での熱風流の往来を防止する導風板２９を介在させたため、
高温発生ユニット８〜１０の熱が、走行中に走行風に運ばれて耐熱性に劣る構成ユニット１２，１３に達するのを更に確実に回避することができ、前記の作用効果を一層顕著なものにし得る。
しかも導風板２９を、駆動モーター６を越えて車両の駆動モーター収納室前縁まで前方に延在させ、後方には燃料システムの後端位置まで延在させたため、
駆動モーター６の熱が、走行中に走行風に運ばれて耐熱性に劣る構成ユニット１２，１３に達するのも更に確実に回避することができ、この点においても前記の作用効果を一層顕著なものにし得る。
【００２４】
図５は、本発明の他の実施の形態になる燃料電池車両を示し、本実施の形態においては、導風板２９の後端部２９ａを燃料電池システムの後端位置から更に、高温を発生するユニットグループ２１が存在する側へ向け車両横方向に折曲して延在させ、この導風板後端折曲部２９ａを高温を発生するユニットグループ２１と後輪サスペンション装置１，２との間に位置させ、導風板後端折曲部２９ａの後方に燃料タンク１１を配置する。
かかる構成とした本実施の形態によれば、高温を発生するユニットグループ２１からの熱が走行風により後輪サスペンション装置１，２の弾性ブッシュ１ａ，２ａや燃料タンク１１まで運ばれるのを導風板後端折曲部２９ａにより防止することができ、これらの耐熱性を向上させることができる。
【００２５】
図６は、本発明の更に他の実施の形態になる燃料電池車両を示し、本実施の形態においては、導風板２９の下端部２９ｂを、Ｈ１−Ｈ２だけ燃料電池システムを越えて車体下方に向け突出させ、導風版２９の少なくとも下方突出部２９ｂを弾性体で構成し、これをボルト・ナット装置３１などで導風板２９の本体に取着する。
かように導風板２９の下端部２９ｂを、燃料電池システムを越えて車体下方に向け突出させる場合、耐熱性に劣る構成ユニット１２，１３や、燃料タンク１１や、弾性ブッシュ１ａ，２ａの耐熱性能の向上が前記に増して顕著なものとなる。
また、導風版２９の少なくとも下方突出部２９ｂを弾性体で構成したことにより、当該導風版下方突出部２９ｂが走行中に路面と干渉した時に導風板２９が破損するのを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態になる燃料電池車両を示す概略平面図である。
【図２】同燃料電池車両の概略側面図である。
【図３】同燃料電池車両の縦断正面図である。
【図４】同燃料電池車両における改質装置および空気系補機の機能別ブロック線図である。
【図５】本発明の他の実施の形態になる燃料電池車両を示す、図１と同様な概略平面図である。
【図６】本発明の更に他の実施の形態になる燃料電池車両を示す、図３と同様な縦断正面図である。
【符号の説明】
１，２　後輪サスペンション装置
１ａ，２ａ　弾性ブッシュ
３Ｌ，３Ｒ　左右後輪
４Ｌ，４Ｒ　左右前輪
５　駆動ユニット
６　駆動モーター
７　減速機
８　燃料電池
９　改質装置
１０　空気系補機
１１　燃料タンク
１２　二次電池
１３　駆動モジュール
１４　空気ダクト
１５　ラジエータ
１６ａ　冷媒供給管
１６ｂ　冷媒戻り管
１７　ラジエータ
１８ａ　冷媒供給管
１８ｂ　冷媒戻り管
１９　排気装置
２０　車体床
２１　高温を発生するユニットグループ
２２　耐熱性に劣るユニットグループ
２３　空気系補機ケース
２４　二次電池ケース
２５，２６　車体サイドメンバ
２７　車体センターメンバ
２９　導風板
２９ａ　導風板後端折曲部
２９ｂ　導風板下方突出部
【図１】
2004095345.tif 000003
【図２】
2004095345.tif 000004
【図３】
2004095345.tif 000005
【図４】
2004095345.tif 000006
【図５】
2004095345.tif 000007
【図６】
2004095345.tif 000008