(57)【要約】【課題】各装置のメンテナンス性の向上を図った燃料電池二輪車を提供するにある。【解決手段】水素ガス等の燃料ガスを貯蔵する燃料ボンベ３１と、この燃料ガスの供給を受けて発電する燃料電池３２とを備え、この燃料電池３２によって発電された電力でモータ３４を駆動して走行する燃料電池二輪車１において、車体フレーム２の上側に、前後方向に架け渡すアーチ状に形成されたサブフレーム６０を設け、このサブフレーム６０と車体フレーム２との間の空間に燃料電池３２を設けたものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガス等の燃料ガスを貯蔵する燃料ボンベと、この燃料ガスの供給を受けて発電する燃料電池とを備え、この燃料電池によって発電された電力でモータを駆動して走行する燃料電池二輪車において、車体フレームの上側に、前後方向に架け渡すアーチ状に形成されたサブフレームを設け、このサブフレームと車体フレームとの間の空間に上記燃料電池を設けたことを特徴とする燃料電池二輪車。
【請求項２】
上記燃料電池を上記サブフレームの下面に取り付けると共に、システム制御装置を上記サブフレームの上面に取り付けた請求項１記載の燃料電池二輪車。
【請求項３】
上記燃料電池を上記サブフレームの前部に取り付けると共に、システム制御装置を上記サブフレームの後部に取り付けた請求項１記載の燃料電池二輪車。
【請求項４】
上記燃料電池を上記サブフレームに取り付けた状態で、上記車体フレームに着脱可能に取り付けた請求項１、２または３記載の燃料電池二輪車。
【請求項５】
上記燃料電池下方の上記車体フレーム内に上記燃料ボンベを配設した請求項１、２、３または４記載の燃料電池二輪車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池二輪車に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池によって発電された電力でモータを駆動して走行する車両は、主要なコンポーネントとして燃料のガス（例えば水素ガス）を貯蔵する燃料ボンベや、この燃料ガスの供給を受けて発電する燃料電池、バッテリ等の二次電池の他に、車両の原動機としてのモータおよび燃料電池をそれぞれ制御する制御装置等を備えており、特に自動二輪車型の燃料電池車両は、各装置の搭載スペースが限られているため、レイアウトに多くの制限がある。
【０００３】
また、車両のメンテナンスを容易にするために、例えば燃料電池の収納部上方に二次電池を着脱可能に搭載し、この二次電池を取り外すことにより燃料電池の収納部上方にメンテナンス用の開放空間を形成している（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−８３９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、二次電池のような重量の嵩張る装置を取り外してのメンテナンスはメンテナンス性が低い。
【０００５】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、各装置のメンテナンス性の向上を図った燃料電池二輪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】
本発明に係る燃料電池二輪車は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、水素ガス等の燃料ガスを貯蔵する燃料ボンベと、この燃料ガスの供給を受けて発電する燃料電池とを備え、この燃料電池によって発電された電力でモータを駆動して走行する燃料電池二輪車において、車体フレームの上側に、前後方向に架け渡すアーチ状に形成されたサブフレームを設け、このサブフレームと車体フレームとの間の空間に上記燃料電池を設けたものである。
【０００７】
また、上述した課題を解決するために、請求項２に記載したように、上記燃料電池を上記サブフレームの下面に取り付けると共に、システム制御装置を上記サブフレームの上面に取り付けたものである。
【０００８】
さらに、上述した課題を解決するために、請求項３に記載したように、上記燃料電池を上記サブフレームの前部に取り付けると共に、システム制御装置を上記サブフレームの後部に取り付けたものである。
【０００９】
さらにまた、上述した課題を解決するために、請求項４に記載したように、上記燃料電池を上記サブフレームに取り付けた状態で、上記車体フレームに着脱可能に取り付けたものである。
【００１０】
そして、上述した課題を解決するために、請求項５に記載したように、上記燃料電池下方の上記車体フレーム内に上記燃料ボンベを配設したものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る燃料電池二輪車によれば、重い部品を外すことなく燃料電池やシステム制御装置のメンテナンスを容易に行えると共に、限られたスペースを有効利用できる。
【００１２】
また、システム全体の分解組立作業が大幅に簡素化され、作業時間の短縮化を図れるなど、メンテナンス性が向上する。
【００１３】
さらに、各機器の電気・電子回路を保護できると共に、コストの低減および組付性の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、この発明を適用した燃料電池二輪車としての自動二輪車の一例を示す左側面図である。図１に示すように、この自動二輪車１は車体フレーム２を有する。この自動二輪車１の車体フレーム２は、主にヘッドパイプ３と、ダウンフレーム部材４と、ピボットブラケット部材５と、メインフレーム部材６と、シートフレーム部材７とから構成される。また、車体フレーム２はカウリング８によって覆われる。カウリング８は、主に車体フレーム２を上方から覆うアッパーカウリング９と、車体フレーム２の前下部を覆うアンダーカウリング１０とを備える。
【００１６】
車体フレーム２の最前部に設けられたヘッドパイプ３にはステアリング機構１１が設けられる。このステアリング機構１１には、前輪１２を回動自在に支持し、フロントクッションユニット（図示せず）を装備する左右一対のフロントフォーク１３やハンドルバー１４、フロントフェンダ１５等が設けられ、ハンドルバー１４により前輪１２が左右に回動自在に操舵される。
【００１７】
図２は、カウリング８を取り外した状態の、自動二輪車１の左側面図である。図１および図２に示すように、車体フレーム２前部に設けられたヘッドパイプ３の後面からはダウンフレーム部材４が下方の前輪１２後ろ側に向かって延設される。また、車体フレーム２後部には左右一対のピボットブラケット部材５が後上方に延びるように設けられる。
【００１８】
さらに、ヘッドパイプ３の後面からはピボットブラケット部材５の前下端部に向かって左右一対のメインフレーム部材６が車両側面視後斜め下方に向かって直線状に延設される。そして、前端をダウンフレーム部材４の下部に連結し、後端をピボットブラケット部材５の上端部で支持した左右一対のシートフレーム部材７が、メインフレーム部材６の略中間部でＸ字状に交差して車両の前後方向に延設される。
【００１９】
ピボットブラケット部材５にはその下部にスイングピボット部１６が設けられ、このスイングピボット部１６にリヤスイングアーム１７の前端がスイング自在に枢着されると共に、リヤクッションユニット１８を介して車体フレーム２に弾性的に支持される。そして、このリヤスイングアーム１７の後端に後輪１９が回動自在に軸支される。また、ピボットブラケット部材５上方には運転シート２０が設けられる。
【００２０】
そしてまた、車体フレーム２の上側にはサブフレーム６０が着脱可能に取り付けられる。サブフレーム６０は、ヘッドパイプ３下部からシートフレーム部材７と平行に後上方に向かって延びる前部サブフレーム６０Ｆと、前部サブフレーム６０Ｆの後端からピボットブラケット部材５の上部に架設した後ブラケット６１に向かって延びる後部サブフレーム６０Ｒとから構成され、車体フレーム２の上側を前後方向に架け渡すアーチ状に形成される。
【００２１】
この燃料電池二輪車としての自動二輪車１は、図３に示すシステム構成図に示すように、主要なコンポーネントとして燃料ガスである高圧の水素ガスを貯蔵する燃料ボンベ３１と、この燃料ガスの供給および酸化剤である酸素を含んだ空気の供給を受けて発電する燃料電池３２と、燃料電池３２の出力を補助するバッテリ等の二次電池３３と、燃料電池３２および車両の原動機としての後述するモータ３４をそれぞれ制御するシステム制御装置３５とを備えて構成される。
【００２２】
上記主要コンポーネントは、前輪１２を操舵可能に支持する、車体フレーム２前端のヘッドパイプ３と、後輪１９の上方に配置された、車体フレーム２後部に支持される運転シート２０と、車体フレーム２の上側に架け渡されたサブフレーム６０との間の車体フレーム２に囲まれた空間内に、少なくともこれら燃料電池３２、燃料ボンベ３１および二次電池３３の三者が略上下に重なる状態で配設支持される。
【００２３】
具体的には、燃料ボンベ３１を中央部に、上側に燃料電池３２を、下側に二次電池３３をそれぞれ配設し、燃料ボンベ３１を上記左右一対のシートフレーム部材７とメインフレーム部材６との交差点にこれらの間に重なるよう、また燃料ボンベ３１の長手方向がシートフレーム部材７の長手方向に沿うように燃料ボンベ３１が前傾した状態で配設される。
【００２４】
また、燃料電池３２は車体フレーム２上方のサブフレーム６０の前側を構成する前部サブフレーム６０Ｆの下面に吊設される一方、燃料ボンベ３１はその前後が前カバー３６および後カバー３７により前後から挟まれるように保持される。また、燃料ボンベ３１の中間部分は例えば左右のシートフレーム部材７間に架設されたステー３８（またはブラケット）によって下方より保持される。
【００２５】
そして、燃料ボンベ３１と燃料電池３２との間には、燃料漏れ時に燃料系統を遮断する水素遮断弁３９（図３参照）や水素の供給圧力を調整するためのレギュレータ（圧力調整弁）（図示せず）、水素の充填口（図示せず）が配設され、燃料供給配管４０によって接続されると共に、供給される水素の圧力および温度を測定するための圧力センサ４１、温度センサ４２等（図３参照）も備えられる。
【００２６】
上記システム制御装置３５は、主に燃料電池３２の発電電力を電力変換制御する電力制御装置４３と、電力制御装置４３および二次電池３３からの電力を１２Ｖ電源に変換して各部品に供給する電力変換分配装置４４と、電力変換分配装置４４より供給される直流電力を三相交流電力に変換してモータ３４を駆動制御するモータコントローラ４５と、モータコントローラ４５より供給される電力によって駆動されるモータ３４と、これらを統括して制御する車両コントローラ４６とから構成され、各装置は電線４７によって接続される。
【００２７】
モータ３４で発生した駆動力は図示しない変速機を介して駆動輪である後輪１９に伝達される。また、モータコントローラ４５は上述したモータ３４の駆動制御に加え、車両の減速時に発生するモータ３４の負のトルクを電力に変換する回生制御を行い、この回生によって発生する電力を二次電池３３に蓄える。
【００２８】
車両コントローラ４６は、燃料電池３２を含むシステム制御および車両制御を行う装置であり、例えば運転者の加速意思を伝えるためのスロットルセンサ４８（図３参照）をはじめ、上記水素の圧力センサ４１および温度センサ４２、燃料漏れを検出する水素センサ４９等のセンサ類や、上記水素遮断弁３９も車両コントローラ４６に接続される。そして、各センサ類を介して読み込まれた情報に応じてシステム制御および車両制御が行われる。
【００２９】
そして、燃料電池３２、電力制御装置４３、電力変換分配装置４４、車両コントローラ４６および水素センサ４９はその周囲がアッパーカウリング９によって上方から覆われると共に、モータコントローラ４５および二次電池３３はアンダーカウリング１０内に配置される。
【００３０】
後輪１９を駆動する車両の原動機としてのモータ３４は上記リヤスイングアーム１７に一体的に取り付けられてユニットスイング式スイングアームを形成する。また、システム制御装置３５を構成する電力制御装置４３は、燃料電池３２の後側に設けられた後部サブフレーム６０Ｒの後部に配置されると共に、電力変換分配装置４４および車両コントローラ４６は燃料電池３２の上側に設けられた前部サブフレーム６０Ｆの上面に配置される。さらに、モータコントローラ４５および二次電池３３は燃料ボンベ３１の下側に、例えばモータコントローラ４５を前側、二次電池３３を後側に縦列配置される。このとき、二次電池３３は燃料ボンベ３１の傾斜に合わせて前傾した状態で配設される。なお、水素センサ４９は主要コンポーネントの最上部位に配設される。
【００３１】
図４は、主要コンポーネントの一部をサブフレーム６０に取り付けた状態の拡大左側面図である。図４に示すように、サブフレーム６０は燃料電池３２、電力制御装置４３、電力変換分配装置４４および車両コントローラ４６、そして水素センサ４９があらかじめ取り付けられ、電線４７による配線が施されてモジュール化した状態で、図５に示すように、車体フレーム２に着脱される。
【００３２】
図６は、サブフレーム６０の前側取付け部分を拡大した斜視図であり、図７は、サブフレーム６０の後側取付け部分を拡大した斜視図である。図６に示すように、ダウンフレーム部材４の途中には前ブラケット６２が設けられ、この前ブラケット６２に前部サブフレーム６０Ｆの前端部が例えばラバーマウント６３などの弾性体を介してフローティング状態で着脱可能に取り付けられる。また、図７に示すように、ピボットブラケット部材５の上部に後ブラケット６１が設けられ、この後ブラケット６１の上面に後部サブフレーム６０Ｒの後下端部が例えばラバーマウント６３などの弾性体を介してフローティング状態で着脱可能に取り付けられる。
【００３３】
一方、前記アッパーカウリング９の側面には燃料電池３２に酸化剤である酸素を含んだ空気を供給するための外気導入口５０が開口される。一方、本願発明に適用される燃料電池３２は空冷式の冷却装置５１を備える。この冷却装置５１は詳細には図示しないが電動式の冷却ファンを備え、この冷却ファンは燃料電池３２の下面、すなわち燃料ボンベ３１の上方に配設される。
【００３４】
そして、冷却ファンは、燃料電池３２の上方から取り入れられた、燃料と反応させるための空気を燃料電池３２の下方に導くことにより燃料電池３２を冷却すると共に、燃料電池３２を冷却した後の暖かい排風を燃料ボンベ３１に向かって排出するように構成される。
【００３５】
なお、アンダーカウリング１０には詳細には図示しないが、モータコントローラ４５冷却用の冷却風を取り込む他の外気導入口が形成される。
【００３６】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００３７】
車体フレーム２の上側に、前後方向に架け渡すアーチ状に形成されたサブフレーム６０を設け、このサブフレーム６０と車体フレーム２との間の空間に燃料電池３２を設け、具体的には燃料電池３２をサブフレーム６０の前側を構成する前部サブフレーム６０Ｆの下面に吊設すると共に、システム制御装置３５は、前部サブフレーム６０Ｆの上面には電力変換分配装置４４および車両コントローラ４６を、サブフレーム６０の後側を構成する後部サブフレーム６０Ｒの後部に電力制御装置４３をそれぞれ配置したことにより、おおくの重い部品を外すことなく燃料電池３２やシステム制御装置３５のメンテナンスを容易に行える。また、多くの部品をサブフレーム６０上に搭載することにより限られたスペースを有効利用できる。
【００３８】
また、燃料電池３２とその電力制御装置４３や電力変換分配装置４４および車両コントローラ４６等のシステム制御装置３５はそれらの間を多数の電線４７によって接続しなければいけないが、燃料電池３２とシステム制御装置３５の各機器とをサブフレーム６０に取り付けて各機器間の配線が施されてモジュール化した状態で、図５に示すように、車体フレーム２に着脱可能としたことにより、システム全体の分解組立作業が大幅に簡素化される。
【００３９】
燃料ボンベ３１自体を車体から降ろしてメンテナンスを行う頻度は比較的低いものの、その上部に配置された燃料電池３２およびシステム制御装置３５の各機器は容易に、かつモジュール化した状態で取り外すことができるので、電線４７や部品など必要最小限に留めることができ、作業時間の短縮化を図れるなど、メンテナンス性が向上する。
【００４０】
また、サブフレーム６０を車体フレーム２に取り付ける際、ラバーマウント６３などの弾性体を介してフローティング状態で取り付けたことにより、燃料電池３２およびシステム制御装置３５の各機器等の電気部品を一括して車両の走行振動から隔離でき、各機器の電気・電子回路を保護できる。その結果、電気部品それぞれ独立して車体にフローティング状態で取り付ける必要がなく、コストの低減および組付性の向上が図れる。
【００４１】
なお、上述した実施形態においては、サブフレーム６０に燃料電池３２、電力制御装置４３、電力変換分配装置４４および車両コントローラ４６を搭載してモジュール化した例を示したが、サブフレーム６０に搭載できる機器は上述したものだけには限らず、また上述したものすべてを含む必要もない。
【００４２】
また、本実施形態では本願発明を燃料電池二輪車に適用した例を示したが、電動の車椅子等の小型移動体にも適用は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る燃料電池二輪車の一実施形態を示す図。
【図２】カウリングを取り外した状態の、自動二輪車の左側面図。
【図３】燃料電池二輪車のシステム構成図。
【図４】主要コンポーネントの一部をサブフレームに取り付けた状態の拡大左側面図。
【図５】サブフレームの車体への着脱を示す左側面図。
【図６】サブフレームの前側取付け部分を拡大した斜視図。
【図７】サブフレームの後側取付け部分を拡大した斜視図。
【符号の説明】
【００４４】
１  燃料電池二輪車
２  車体フレーム
３１  燃料ボンベ
３２  燃料電池
３４  モータ
３５  システム制御装置
４３  電力制御装置(システム制御装置)
４４  電力変換分配装置(システム制御装置)
４６  車両コントローラ(システム制御装置)
６０  サブフレーム
６０Ｆ  前部サブフレーム
６０Ｒ  後部サブフレーム
【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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