(57)【要約】【課題】  トランクスペースなどを狭めることが無く、且つ騒音や振動の低減を実現することのできる燃料電池自動車を提供する。【解決手段】  前輪１を駆動するモータ２と、このモータ２に電源を供給する燃料電池３とを車体４のモータルーム５内に設け、さらに車体４のフロアーパネル８の下に蓄電池６を配置した燃料電池自動車において、蓄電池６の冷却に使用した空気を燃料電池３に供給する空気供給パイプ１０の排出口１０ａを燃料電池３に接続した。これにより、蓄電池６の冷却に使用した空気を再利用することができると共に、バッテリー冷却ファン７の能力低減が図れる。また、リアシート後方の室内スペースを確保することができ、室内スペースの有効利用を実現できる。【選択図】      図２
2005306210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を駆動するモータと、このモータに電源を供給する燃料電池とを車体前方のモータルーム内に設けると共に、該車体の床下に蓄電池を配置した燃料電池自動車であって、
前記蓄電池の冷却に使用した空気を前記燃料電池に供給する空気供給パイプの排出口を、該燃料電池に接続した
ことを特徴とする燃料電池自動車。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池自動車であって、
前記蓄電池を冷却する冷却装置を前記モータールームに配置した
ことを特徴とする燃料電池自動車。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池自動車であって、
前記空気供給パイプの排出口を、空気コンプレッサーを介して前記燃料電池の空気極に接続した
ことを特徴とする燃料電池自動車。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池自動車であって、
前記空気供給パイプの排出口を、前記燃料電池のケースに接続した
ことを特徴とする燃料電池自動車。
【請求項５】
車輪を駆動するモータと、このモータに電源を供給する燃料電池とを車体前方のモータルーム内に設けると共に、該車体の床下に蓄電池を配置した燃料電池自動車であって、
前記燃料電池から排出される水素の濃度を低減する水素濃度低減装置を有し、前記蓄電池の冷却に使用した空気の排出口を、該水素濃度低減装置に接続した
ことを特徴とする燃料電池自動車。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池自動車であって、
前記水素濃度低減装置を前記車体の床下に配置した
ことを特徴とする燃料電池自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば燃料電池自動車に関し、詳細には、燃料電池システムを構成する部品のレイアウト技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、燃料電池車両のパッケージの1つとして、燃料電池システムを構成するモータや燃料電池（燃料電池スタック）などの主要部品は、通常、車体のモータルーム内に配置され、水素ガスを充填した燃料タンクは後部トランク下などに配置される。そして、燃料電池システムを構成するその他の構成部品である蓄電池（バッテリー）やこの蓄電池から出力される電力の遮断を行う電力遮断装置などは、残ったスペースとして、たいていリアシート後方に配置されている（例えば、特許文献１、２など参照）。
【特許文献１】特開２００２−３７０５４４号公報（第６頁、第２図）
【特許文献２】特開２００３−７２３９２号公報（第２頁及び第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、蓄電池は発熱によってバッテリー性能が低下するため、室内空気を取り込みその空気を蓄電池に供給するバッテリー冷却用の専用ファンを必要とする。通常、この専用ファンは、リアシート後方の蓄電池が設けられた近傍部に配置されている。
【０００４】
しかしながら、リアシート後方に専用ファンを配置すると、トランクスペースや収納スペースが狭くなったり、或いはこれらのスペースが全く無くなるという不都合がある。また、リアシート後方に専用ファンがあると、騒音が発生し音振動対策が必要となる。
【０００５】
そこで、本発明は、トランクスペースなどを狭めることが無く、且つ騒音や振動の低減を実現することのできる燃料電池自動車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】
本発明の燃料電池自動車は、車輪を駆動するモータと、このモータに電源を供給する燃料電池とを車体のモータルーム内に設け、車体の床下に蓄電池を配置している。そして、この燃料電池自動車では、蓄電池の冷却に使用した空気を前記燃料電池に供給する空気供給パイプの排出口を、該燃料電池に接続させている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の燃料電池自動車によれば、蓄電池の冷却に使用した空気を燃料電池に供給する空気供給パイプの排出口を、該燃料電池に接続させているので、通常蓄電池の冷却に使用した空気は車外に排気されるが、その空気を再利用することができると共に、蓄電池を冷却するための冷却装置と、燃料電池での空気コンプレッサや燃料電池換気ファンなどの空気減のトータルでの能力と電力消費を大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態は、通常のガソリンエンジンを搭載した自動車の車体構造をなるべく利用して燃料電池システムを構成する構成部品を実装するようにした燃料電池自動車の例である。
【０００９】
「第１の実施の形態」
図１は床下に配置した蓄電池の冷却に使用した空気を燃料電池に供給するようにした燃料電池自動車の斜視図であり、図２（Ａ）は床下に配置した蓄電池の冷却に使用した空気を燃料電池に供給するようにした燃料電池自動車の概略図であり、図２（Ｂ）は蓄電池の冷却に使用した空気を燃料電池に供給する空気供給パイプの排出口を該燃料電池に接続した例を示す要部概略斜視図である。
【００１０】
第１の実施の形態の燃料電池自動車は、図２（Ａ）に示すように、燃料電池システムの主要構成部品である、前輪（車輪）１を駆動するモータ２と、このモータ２に電源を供給する燃料電池３とを車体４のモータルーム５内に設けた、いわゆる前輪駆動用の燃料電池自動車である。そして、この燃料電池自動車においては、前記モータ２及び燃料電池３などの主要構成部品以外の他の構成部品である蓄電池（バッテリー）６を、車体４の床下であるフロアーパネル８の下に配置させている。
【００１１】
具体的には、図１及び図２（Ａ）に示すように、運転席及び助手席のフロアーパネル８の下に、蓄電池６を配置している。ガソリンエンジン車の場合、運転席や助手席のシート下および足元下には、変速機を避けて排気管を配するなどでフロアーパネル下空間が僅かに存在するため、その空間部を利用して蓄電池６を配置する。
【００１２】
蓄電池６は、燃料電池３に比べれば発熱量は少ないが、発熱することによってバッテリー性能が劣化するから、モータルーム５内に設けた冷却装置であるバッテリー冷却ファン７から供給される冷却された空気が吹き付けられるようになっている。具体的には、バッテリー冷却ファン７と蓄電池６との間には、空気吹付パイプ９を設け、この空気吹付パイプ９でこれらバッテリー冷却ファン７と蓄電池６とを連結させている。そして、バッテリー冷却ファン７から吹き出される冷却された空気は、この空気吹付パイプ９を介して蓄電池６に吹き付けられる。
【００１３】
また、この実施の形態では、蓄電池６の冷却に使用した空気を燃料電池３に供給する空気供給パイプ１０の排出口１０ａを、該燃料電池３に接続させている。具体的には、蓄電池６と燃料電池３との間には、空気供給パイプ１０を設け、この空気供給パイプ１０でこれら蓄電池６と燃料電池３とを連結させている。そして、バッテリー冷却ファン７から供給され蓄電池６の冷却に使用された空気は、この空気供給パイプ１０を介して燃料電池３に吹き付けられる。
【００１４】
以上のように構成された燃料電池自動車においては、バッテリー冷却ファン７から冷却された空気が空気吹付パイプ９を介して蓄電池６に吹き付けられて発熱した蓄電池６が冷却さた後、該蓄電池６の冷却に使用した空気が空気供給パイプ１０を介して燃料電池３に供給される。
【００１５】
このように、本実施の形態では、室内後方のトランクスペースや収納スペースを有効利用するためにフロアーパネル８の下に配置した蓄電池６に対してバッテリー冷却ファン７により冷却した空気を吹き付け、その蓄電池６の冷却に使用した空気を再利用して空気供給パイプ１０を介して燃料電池３に吹き付けるように構成したので、従来蓄電池６にバッテリー冷却ファン７で直接冷却した空気を吹き付けることによる冷却空気の排出先を無くせると共に、バッテリー冷却ファン７の能力低減を実現できる。
【００１６】
また、本実施の形態では、バッテリー冷却ファン７をリアシート後方ではなくキャビン前方に配置したので、騒音も低減することができると共に振動も抑制することができる。
【００１７】
また、本実施の形態では、バッテリー冷却ファン７、蓄電池６、燃料電池３の順で空気を流し、バッテリー冷却ファン７の排出圧力のある空気を燃料電池への空気を供給するコンプレッサの吸入空気にすることで、燃料電池用のコンプレッサ上流の圧損要因を低減でき、コンプレッサ運転効率を向上できる。
【００１８】
また、本実施の形態では、蓄電池６をフロアーパネル８の下に配置し、その蓄電池６に接続した空気供給パイプ１０の排出口１０ａを燃料電池３に接続したので、冷却空気の蓄電池６における排出口での冠水対策を考慮しなくてよい。
【００１９】
なお、蓄電池６を冷却するための空気をバッテリー冷却ファン７で取り込んだが、燃料電池３のケース内を換気するために使用される燃料電池換気ファンをこのバッテリー冷却ファン７に変えて使用することもできる。
【００２０】
「第２の実施の形態」
図３（Ａ）は床下に配置した蓄電池の冷却に使用した空気を空気コンプレッサーを介して燃料電池の空気極に供給する燃料電池自動車の概略図、図３（Ｂ）はその接続状態を示す機能ブロック図である。
【００２１】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態の構成に加えて、蓄電池６と燃料電池３とを連結した空気供給パイプ１０の途中に、燃料電池（燃料電池スタック）３を構成する水素極１１と酸素極１２のうち、酸素極１２に空気を送り込む空気コンプレッサー１３を介在させている。
【００２２】
空気コンプレッサー１３は、酸素極１２に酸素を導入するものであり、バッテリー冷却ファン７にて蓄電池６を冷却した空気を強制的に吸い込み、その吸い込んだ空気を燃料電池３の酸素極１２に供給するようになっている。
【００２３】
このように、本実施の形態では、空気コンプレッサー１３によって蓄電池６を冷却した空気を強制的に吸い込んで酸素極１２に供給する構成としているので、この空気コンプレッサー１３によって空気を吸い込む作用が働くのでバッテリー冷却ファン７の能力低減が実現される。つまり、この空気コンプレッサー１３による吸い込み力が加わることによって、それ程、バッテリー冷却ファン７を作動させて空気を蓄電池６に吹き付けなくても該蓄電池６を充分に冷却するに足る空気量を確保することができるから、当該バッテリー冷却ファン７の作動能力を低減させることができる。
【００２４】
また、この実施の形態では、酸素極１２に供給する空気を別途吸い込まなくとも蓄電池６を冷却した空気を利用することができるので、吸い込み音を低減させることができる。
【００２５】
「第３の実施の形態」
図４は床下に配置した蓄電池の冷却に使用した自然吸気による空気を燃料電池の空気極に供給する燃料電池自動車の概略図である。
【００２６】
第３の実施の形態は、図４に示すように、第２の実施の形態のバッテリー冷却ファン７を使用せずに、自然吸気にて、蓄電池６に冷却空気を吹き付けるように構成したものである。
【００２７】
このように、バッテリー冷却ファン７を使用せずに自然吸気とした場合、空気コンプレッサー１３の作動によって空気が強制的に吸い込まれることから蓄電池６に充分な空気を吹き付けることができる。こうすることで、バッテリー冷却ファン７を無くすことができると共に、騒音及び振動の低減を実現できる。
【００２８】
「第４の実施の形態」
図５（Ａ）は床下に配置した蓄電池の冷却に使用した空気を換気ファンを介して燃料電池のケースに供給する燃料電池自動車の概略図、図５（Ｂ）はその接続状態を示す機能ブロック図である。
【００２９】
第４の実施の形態では、第１の実施の形態の構成に加えて、蓄電池６と燃料電池３とを連結した空気供給パイプ１０の途中に、燃料電池３のケース３Ａ内に換気用の空気を送り込む換気手段である換気ファン１４を介在させている。具体的には、蓄電池６に接続した空気供給パイプ１０の途中に換気ファン１４を設け、この換気ファン１４から空気供給パイプ１０の排出口１０ａを燃料電池３のケース３Ａに接続させている。
【００３０】
このように、本実施の形態では、蓄電池６の冷却に使用した空気を換気ファン１４にて燃料電池３のケース３Ａ内に送り込めば、換気用の空気を別途取り込む必要がなく、換気ファン１４とバッテリー冷却ファン７のトータルでの作動能力の低減を実現できる。
【００３１】
「第５の実施の形態」
図６（Ａ）は蓄電池の冷却に使用した空気を水素濃度低減装置に供給するようにした燃料電池自動車の概略図であり、図６（Ｂ）は蓄電池の冷却に使用した空気を水素濃度低減装置に供給する空気供給パイプの排出口を該水素濃度低減装置に接続した例を示す要部概略斜視図である。
【００３２】
第５の実施の形態は、第１の実施の形態と同様、前輪１を駆動するモータ２と、このモータ２に電源を供給する燃料電池３と、蓄電池６を冷却するバッテリー冷却ファン７とをモータルーム５内に配置させると共に、運転席及び助手席のフロアーパネル８の下に蓄電池６を配置させている。
【００３３】
そして、この実施の形態では、蓄電池６の冷却に使用した空気を供給する空気供給パイプ１０の排出口１０ａを、キャビン前方に配置した水素濃度低減装置１５に接続させている。具体的には、蓄電池６と水素濃度低減装置１５との間には、空気供給パイプ１０を設け、この空気供給パイプ１０でこれら蓄電池６と水素濃度低減装置１５とを連結させている。そして、バッテリー冷却ファン７から供給され蓄電池６の冷却に使用された空気は、この空気供給パイプ１０を介して水素濃度低減装置１５に送り込まれる。
【００３４】
以上のように構成された燃料電池自動車においては、バッテリー冷却ファン７から冷却された空気が空気吹付パイプ９を介して蓄電池６に吹き付けられて発熱した蓄電池６が冷却された後、該蓄電池６の冷却に使用した空気が空気供給パイプ１０を介して水素濃度低減装置１５に供給される。水素濃度低減装置１５では、供給された空気によって燃料電池３から排出される水素濃度が所望値以下に低減された後、希釈された水素ガスはこの水素濃度低減装置１５に接続された排気管１６より車外へと排出される。
【００３５】
このように、本実施の形態では、フロアーパネル８の下に配置した蓄電池６に対してバッテリー冷却ファン７により冷却した空気を吹き付け、その蓄電池６の冷却に使用した空気を再利用して空気供給パイプ１０を介して水素濃度低減装置１５に供給するように構成したので、濃度低減用空気を専用ファンにて別途取り込む必要が無く、バッテリー冷却ファン７の能力のみにてまかなうことができる。
【００３６】
「第６の実施の形態」
図７は蓄電池の冷却に使用した空気を床下に配置した水素濃度低減装置に供給するようにした燃料電池自動車の概略図である。
【００３７】
第５の実施の形態は、図７に示すように、水素濃度低減装置１５をフロアーパネル８の下またはセンタートンネル内に配置すると共に蓄電池６の後方に配置し、該蓄電池６と水素濃度低減装置１５とを空気供給パイプ１０にて接続させている。
【００３８】
このように、本実施の形態では、水素濃度低減装置１５をフロアーパネル８の下またはセンタートンネル内に配置すれば、モータルーム５などのスペースを有効利用することができる。また、蓄電池６の後方に空気供給パイプ１０を介して水素濃度低減装置１５を配置し、バッテリー冷却ファン７にて蓄電池６を冷却した空気を再利用して空気供給パイプ１０を介して水素濃度低減装置１５に供給するように構成したので、蓄電池６を冷却した空気を有効に水素希釈に活用することができると共に、水素希釈用の空気供給パイプ１０の長さを短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は床下に配置した蓄電池の冷却に使用した空気を燃料電池に供給するようにした燃料電池自動車の斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は床下に配置した蓄電池の冷却に使用した空気を燃料電池に供給するようにした燃料電池自動車の概略図であり、図２（Ｂ）は蓄電池の冷却に使用した空気を燃料電池に供給する空気供給パイプの排出口を該燃料電池に接続した例を示す要部概略斜視図である。
【図３】図３（Ａ）は床下に配置した蓄電池の冷却に使用した空気を空気コンプレッサーを介して燃料電池の空気極に供給する燃料電池自動車の概略図であり、図３（Ｂ）はその接続状態を示す機能ブロック図である。
【図４】図４は床下に配置した蓄電池の冷却に使用した自然吸気による空気を燃料電池の空気極に供給する燃料電池自動車の概略図である。
【図５】図５（Ａ）は床下に配置した蓄電池の冷却に使用した空気を換気ファンを介して燃料電池のケースに供給する燃料電池自動車の概略図であり、図５（Ｂ）はその接続状態を示す機能ブロック図である。
【図６】図６（Ａ）は蓄電池の冷却に使用した空気を水素濃度低減装置に供給するようにした燃料電池自動車の概略図であり、図６（Ｂ）は蓄電池の冷却に使用した空気を水素濃度低減装置に供給する空気供給パイプの排出口を該水素濃度低減装置に接続した例を示す要部概略斜視図である。
【図７】図７は蓄電池の冷却に使用した空気を床下に配置した水素濃度低減装置に供給するようにした燃料電池自動車の概略図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…前輪（車輪）
２…モータ
３…燃料電池
４…車体
５…モータルーム
６…蓄電池（バッテリー）
７…バッテリー冷却ファン（冷却装置）
８…フロアーパネル（床）
１０…空気供給パイプ
１２…空気極
１３…空気コンプレッサー
１４…換気ファン
１５…水素濃度低減装置
１６…排気管
【図１】
2005306210.tif 000003
【図２】
2005306210.tif 000004
【図３】
2005306210.tif 000005
【図４】
2005306210.tif 000006
【図５】
2005306210.tif 000007
【図６】
2005306210.tif 000008
【図７】
2005306210.tif 000009