JP2001253248A - 電気化学的エンジンの配置 - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
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- Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 トータルの乗員車室及び車両貯蔵空間を減少
させることなく、燃料電池に水素を供給する。 【解決手段】 車両の電気化学的エンジンは、水素及び
酸素が与えられて電気を生成するように作動可能な燃料
電池スタックと、酸素を燃料電池スタックに供給するた
めの空気生成器と、解放温度にまで加熱したとき、蓄え
られた水素を燃料電池スタックに解放する水素保有材料
を含む第１の貯蔵タンクと、を備える。電気化学的エン
ジンは、第１の貯蔵タンク内の水素保有材料のための熱
を生成する熱生成器を更に含み、車両床部の下方の車両
後部床下車室内に配置される。熱生成器及び第１の貯蔵
タンクは燃料電池スタックの長さ方向前方に、該スタッ
クに近接して配置され、空気生成器は燃料電池スタック
の長さ方向後方に、該スタックに近接して配置される。
させることなく、燃料電池に水素を供給する。 【解決手段】 車両の電気化学的エンジンは、水素及び
酸素が与えられて電気を生成するように作動可能な燃料
電池スタックと、酸素を燃料電池スタックに供給するた
めの空気生成器と、解放温度にまで加熱したとき、蓄え
られた水素を燃料電池スタックに解放する水素保有材料
を含む第１の貯蔵タンクと、を備える。電気化学的エン
ジンは、第１の貯蔵タンク内の水素保有材料のための熱
を生成する熱生成器を更に含み、車両床部の下方の車両
後部床下車室内に配置される。熱生成器及び第１の貯蔵
タンクは燃料電池スタックの長さ方向前方に、該スタッ
クに近接して配置され、空気生成器は燃料電池スタック
の長さ方向後方に、該スタックに近接して配置される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両における電気
化学的エンジンの配置に関する。
化学的エンジンの配置に関する。
【０００２】
【従来技術】燃料電池の電力プラントは、使用に適した
車両の中に組み込まれているので、燃料電池スタックを
作動させるため必要とされる燃料を供給する効率的な方
法を開発することは、ますます重要となってきている。
水素ガスは、スタックに導入される一般的な燃料であ
る。それは、ガソリン又はメタノールなどの燃料を改質
器により処理して当該燃料を水素、二酸化炭素、一酸化
炭素及び水蒸気を含む改質物に転化させることにより、
車両に搭載された状態で改質され得る。改質物は、水素
を燃料電池スタックに分配する前に、シフトコンバータ
ー及びガス浄化装置を通過させられ、一酸化炭素を除去
され得る。この完全な改質プロセスは、エンジニアにと
って複雑であるのみならず、有益なパッケージ用空間及
び質量を消費する。
車両の中に組み込まれているので、燃料電池スタックを
作動させるため必要とされる燃料を供給する効率的な方
法を開発することは、ますます重要となってきている。
水素ガスは、スタックに導入される一般的な燃料であ
る。それは、ガソリン又はメタノールなどの燃料を改質
器により処理して当該燃料を水素、二酸化炭素、一酸化
炭素及び水蒸気を含む改質物に転化させることにより、
車両に搭載された状態で改質され得る。改質物は、水素
を燃料電池スタックに分配する前に、シフトコンバータ
ー及びガス浄化装置を通過させられ、一酸化炭素を除去
され得る。この完全な改質プロセスは、エンジニアにと
って複雑であるのみならず、有益なパッケージ用空間及
び質量を消費する。
【０００３】車両に搭載されている状態で燃料を改質す
ることの代わりとして、水素ガスを、搭載された適切な
タンクに蓄えてもよい。純粋な水素ガスは効率的な燃料
であるが、それを車両に搭載された状態で蓄えること
は、パッケージング及び質量に関連した欠点を持つ。水
素をそのガス状態で蓄える代わりに、搭載された貯蔵タ
ンク内部に含まれる水素保有材料により吸収され、捕捉
されるようにしてもよい。
ることの代わりとして、水素ガスを、搭載された適切な
タンクに蓄えてもよい。純粋な水素ガスは効率的な燃料
であるが、それを車両に搭載された状態で蓄えること
は、パッケージング及び質量に関連した欠点を持つ。水
素をそのガス状態で蓄える代わりに、搭載された貯蔵タ
ンク内部に含まれる水素保有材料により吸収され、捕捉
されるようにしてもよい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した燃料貯蔵方法
のうち任意のものを用いた場合、ハードウェアのパッケ
ージング（packaging）が問題となる。顧客への重要な
配慮があるので、最大化された乗員車室及び貯蔵空間に
対する要求を妨げないことが重要である。車両の重心に
又はその付近に配置された燃料電池は、乗員車室の体積
を制限し得る。
のうち任意のものを用いた場合、ハードウェアのパッケ
ージング（packaging）が問題となる。顧客への重要な
配慮があるので、最大化された乗員車室及び貯蔵空間に
対する要求を妨げないことが重要である。車両の重心に
又はその付近に配置された燃料電池は、乗員車室の体積
を制限し得る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、車体に搭載さ
れた状態で貯蔵タンク内に水素を蓄える、車両中の電気
化学的エンジンのための新規な配置を提供する。この貯
蔵タンクは、水素を吸収し、これを蓄える水素保有材料
を含む。燃料を水素に改質するための構成要素が必要と
されないので、電気化学的エンジンの配置は非常に融通
のきくものとなる。それは、車両床部の下方の後部底下
車室、又は、より伝統的な前部レール車室内にパッケー
ジされることができる。エンジンの配置は、トータルの
乗員車室及び車両貯蔵空間を減少させない。
れた状態で貯蔵タンク内に水素を蓄える、車両中の電気
化学的エンジンのための新規な配置を提供する。この貯
蔵タンクは、水素を吸収し、これを蓄える水素保有材料
を含む。燃料を水素に改質するための構成要素が必要と
されないので、電気化学的エンジンの配置は非常に融通
のきくものとなる。それは、車両床部の下方の後部底下
車室、又は、より伝統的な前部レール車室内にパッケー
ジされることができる。エンジンの配置は、トータルの
乗員車室及び車両貯蔵空間を減少させない。
【０００６】各構成要素は、熱管理、パッケージング
（packaging）及びポンピング（pumping）を含むシステ
ムの効率を提供するため近接して配置される。相互接続
長さをより短くすることが、システムの圧力降下を最小
にするため望ましい。
（packaging）及びポンピング（pumping）を含むシステ
ムの効率を提供するため近接して配置される。相互接続
長さをより短くすることが、システムの圧力降下を最小
にするため望ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】最初に図１を参照して、参照番号
１０として略示された電気化学的エンジン（ＥＣＥ）の
作動を説明する。燃料電池スタック１２内部で水素及び
酸素の間の既知の電気化学的反応により電気が生成され
る。燃料電池スタック１２は、当該技術分野で知られて
いるように、個々の燃料電池１４のシリーズから構成さ
れる。水素ガスが水素配給ライン１６を介して燃料電池
１４のアノード側に供給される。空気生成器１７は、コ
ンプレッサ及び加湿器を備えてもよく、酸化剤ライン１
８を介して燃料電池１４のカソード側に加湿された酸化
剤を供給する。カソードは電解質によってアノードから
分離される。電気及び熱が燃料電池スタック１２内で生
成される。アノード側から水素排出ライン１９への排出
バルブ２０は、通常では、全ての水素が燃料電池スタッ
ク１２内で消費されるように閉じられるが、開放して未
消費の水素を解放させるように作動可能である。カソー
ドの副産物は、窒素及び未消費の酸素を含み、カソード
排出ライン２１を介して排出される。
１０として略示された電気化学的エンジン（ＥＣＥ）の
作動を説明する。燃料電池スタック１２内部で水素及び
酸素の間の既知の電気化学的反応により電気が生成され
る。燃料電池スタック１２は、当該技術分野で知られて
いるように、個々の燃料電池１４のシリーズから構成さ
れる。水素ガスが水素配給ライン１６を介して燃料電池
１４のアノード側に供給される。空気生成器１７は、コ
ンプレッサ及び加湿器を備えてもよく、酸化剤ライン１
８を介して燃料電池１４のカソード側に加湿された酸化
剤を供給する。カソードは電解質によってアノードから
分離される。電気及び熱が燃料電池スタック１２内で生
成される。アノード側から水素排出ライン１９への排出
バルブ２０は、通常では、全ての水素が燃料電池スタッ
ク１２内で消費されるように閉じられるが、開放して未
消費の水素を解放させるように作動可能である。カソー
ドの副産物は、窒素及び未消費の酸素を含み、カソード
排出ライン２１を介して排出される。
【０００８】水素は、燃料電池スタック１２内の電気化
学的プロセスに燃料供給するため、ＥＣＥ１０内の貯蔵
タンク２２に蓄えられる。貯蔵タンク２２は、図示しな
い「水素保有材料」を含む。これによって、それは、水
素貯蔵温度で水素を可逆的に吸収したり、蓄えたりする
ことができ、該水素貯蔵温度より高い解放温度でそれを
解放することができる材料を意味する。一実施形態で
は、水素保有材料は、例えば、ナトリウム−アルミニウ
ム−塩化物（sodium-alminum-chloride）、ランタン−
ニッケル化合物（lanthanum-nickelide）、チタニウ
ム、又はニッケルなどの、水素と反応して金属の水素化
物として水素を蓄える金属からなる。そのような金属の
うち特に好ましいものは、ナトリウム−アルミニウム−
塩化物であり、これは、燃料電池スタック１２の作動温
度又はその近傍の温度で、その保有された水素の大部分
に対する解放温度を有する。これは、燃料電池スタック
１２からの副次的な熱を、水素化物から水素を解放する
ため使用することを可能にする。
学的プロセスに燃料供給するため、ＥＣＥ１０内の貯蔵
タンク２２に蓄えられる。貯蔵タンク２２は、図示しな
い「水素保有材料」を含む。これによって、それは、水
素貯蔵温度で水素を可逆的に吸収したり、蓄えたりする
ことができ、該水素貯蔵温度より高い解放温度でそれを
解放することができる材料を意味する。一実施形態で
は、水素保有材料は、例えば、ナトリウム−アルミニウ
ム−塩化物（sodium-alminum-chloride）、ランタン−
ニッケル化合物（lanthanum-nickelide）、チタニウ
ム、又はニッケルなどの、水素と反応して金属の水素化
物として水素を蓄える金属からなる。そのような金属の
うち特に好ましいものは、ナトリウム−アルミニウム−
塩化物であり、これは、燃料電池スタック１２の作動温
度又はその近傍の温度で、その保有された水素の大部分
に対する解放温度を有する。これは、燃料電池スタック
１２からの副次的な熱を、水素化物から水素を解放する
ため使用することを可能にする。
【０００９】ＥＣＥ１０は、エンジンを通して冷却剤を
循環させるため、放熱器２６、冷却剤リザーバー２８、
主要冷却剤ポンプ３０及び主要冷却剤流体回路３２を含
む熱管理システム２４を更に備える。主要冷却剤流体回
路３２は、冷却剤リザーバー２８から、主要冷却剤ポン
プ３０、燃料電池スタック１２、貯蔵タンク２２及び放
熱器２６を通って冷却剤リザーバー２８に戻るように延
在する。冷却剤分配バルブ３４は、燃料電池スタック１
２及び貯蔵タンク２２の間に主要冷却剤流体回路３２に
沿って介設されている。バイパス冷却剤流れライン３６
は、分配バルブ３４から放熱器２６まで延在する。
循環させるため、放熱器２６、冷却剤リザーバー２８、
主要冷却剤ポンプ３０及び主要冷却剤流体回路３２を含
む熱管理システム２４を更に備える。主要冷却剤流体回
路３２は、冷却剤リザーバー２８から、主要冷却剤ポン
プ３０、燃料電池スタック１２、貯蔵タンク２２及び放
熱器２６を通って冷却剤リザーバー２８に戻るように延
在する。冷却剤分配バルブ３４は、燃料電池スタック１
２及び貯蔵タンク２２の間に主要冷却剤流体回路３２に
沿って介設されている。バイパス冷却剤流れライン３６
は、分配バルブ３４から放熱器２６まで延在する。
【００１０】主要冷却剤流体回路３２は、スタックから
出た副次的な熱を輸送し、それを貯蔵タンク２２に配給
するため、低温度の冷却剤を燃料電池スタック１２に配
給する。貯蔵タンク２２は、導管３８（例えばコイル）
を含み、該導管を通って加熱された冷却剤が水素保有材
料を加熱するため循環させられる。加熱された冷却剤
は、貯蔵タンク２２をバイパスして、冷却剤分配バルブ
３４からバイパス冷却剤流れライン３６を介して放熱器
２６に直接分配されてもよい。冷却剤分配バルブ３４
は、燃料電池スタック１２からの加熱された冷却剤を、
貯蔵タンク２２及び放熱器２６のいずれか又はその両方
に差し向けるように作動することができる。
出た副次的な熱を輸送し、それを貯蔵タンク２２に配給
するため、低温度の冷却剤を燃料電池スタック１２に配
給する。貯蔵タンク２２は、導管３８（例えばコイル）
を含み、該導管を通って加熱された冷却剤が水素保有材
料を加熱するため循環させられる。加熱された冷却剤
は、貯蔵タンク２２をバイパスして、冷却剤分配バルブ
３４からバイパス冷却剤流れライン３６を介して放熱器
２６に直接分配されてもよい。冷却剤分配バルブ３４
は、燃料電池スタック１２からの加熱された冷却剤を、
貯蔵タンク２２及び放熱器２６のいずれか又はその両方
に差し向けるように作動することができる。
【００１１】ＥＣＥ始動を開始するため、燃料電池スタ
ック１２に燃料供給するべく水素ガスを解放するよう
に、初期に電気的に生成された熱を水素保有材料に提供
するため電気加熱エレメント４０を貯蔵タンク２２内又
はそれに隣接して設けることができる。加熱エレメント
４０は、ＥＣＥ１０が自立系、即ち、燃料電池スタック
１２が該スタックに燃料供給するため貯蔵タンク２２か
らの水素を解放するのに十分な熱を生成していることを
意味する状態になるまで、短時間の間、作動するだけで
済む。従って、加熱エレメント４０により費やされる寄
生的なエネルギーが最小化される。
ック１２に燃料供給するべく水素ガスを解放するよう
に、初期に電気的に生成された熱を水素保有材料に提供
するため電気加熱エレメント４０を貯蔵タンク２２内又
はそれに隣接して設けることができる。加熱エレメント
４０は、ＥＣＥ１０が自立系、即ち、燃料電池スタック
１２が該スタックに燃料供給するため貯蔵タンク２２か
らの水素を解放するのに十分な熱を生成していることを
意味する状態になるまで、短時間の間、作動するだけで
済む。従って、加熱エレメント４０により費やされる寄
生的なエネルギーが最小化される。
【００１２】任意の水素保有材料が用いられている場
合、水素の大部分は、解放温度で解放され得る。しか
し、実質的に全ての水素を完全に解放するためには、当
該温度は、より高い過熱解放温度にまで上昇する必要が
あろう。一例として、ドーピングしたナトリウム−アル
ミニウム−塩化物の水素化物を用いた場合、蓄えられて
いる水素の約７０％が、約８０℃で作動する燃料電池ス
タック１２から回送された副次的な熱により解放され得
る。水素の残りを解放するため、水素化物は、約１５０
℃の過熱解放温度にまで「過熱（superheat）」されな
ければならない。
合、水素の大部分は、解放温度で解放され得る。しか
し、実質的に全ての水素を完全に解放するためには、当
該温度は、より高い過熱解放温度にまで上昇する必要が
あろう。一例として、ドーピングしたナトリウム−アル
ミニウム−塩化物の水素化物を用いた場合、蓄えられて
いる水素の約７０％が、約８０℃で作動する燃料電池ス
タック１２から回送された副次的な熱により解放され得
る。水素の残りを解放するため、水素化物は、約１５０
℃の過熱解放温度にまで「過熱（superheat）」されな
ければならない。
【００１３】水素保有材料を過熱することは、過熱冷却
剤ループ４４内に熱生成器４２を備え、熱生成器が冷却
剤を加熱するようにこのループ内に冷却剤を孤立させる
ことによって達成することができる。冷却剤流れの残り
から過熱冷却剤ループ４４を孤立させるために、バイパ
スバルブ４６が、貯蔵タンク２２及び放熱器２６の中間
に備えられる。更に、第２のポンプ４８は、過熱冷却剤
を循環させるため過熱冷却剤ループ４４内に備えられ
る。従って、過熱冷却剤ループ４４は、冷却剤分配バル
ブ３４、貯蔵タンク２２、バイパスバルブ４６、第２の
ポンプ４８及び熱生成器４２を備える。
剤ループ４４内に熱生成器４２を備え、熱生成器が冷却
剤を加熱するようにこのループ内に冷却剤を孤立させる
ことによって達成することができる。冷却剤流れの残り
から過熱冷却剤ループ４４を孤立させるために、バイパ
スバルブ４６が、貯蔵タンク２２及び放熱器２６の中間
に備えられる。更に、第２のポンプ４８は、過熱冷却剤
を循環させるため過熱冷却剤ループ４４内に備えられ
る。従って、過熱冷却剤ループ４４は、冷却剤分配バル
ブ３４、貯蔵タンク２２、バイパスバルブ４６、第２の
ポンプ４８及び熱生成器４２を備える。
【００１４】熱生成器４２は、触媒反応器として作動す
ることができ、該触媒反応器では、未消費の水素が燃料
電池スタック１２のアノードにより排出され、水素排出
ライン１９を通って、触媒燃焼のため熱生成器に回され
る。更に、カソードにより排出される、窒素及び未消費
の酸素は、カソード排出ライン２１の熱生成器４２に回
される。熱生成器４２における燃焼反応は、熱エネルギ
ーを生成する。この熱エネルギーは、過熱冷却剤ループ
４４を介して貯蔵タンク２２に移行され得る。ＥＣＥ１
０内に熱生成器４２を備えることは、水素保有材料に蓄
えられる実質的に全ての水素を利用可能にさせる。熱生
成器４２は、熱を電気的に生成する手段に代わる効率的
な手段である。
ることができ、該触媒反応器では、未消費の水素が燃料
電池スタック１２のアノードにより排出され、水素排出
ライン１９を通って、触媒燃焼のため熱生成器に回され
る。更に、カソードにより排出される、窒素及び未消費
の酸素は、カソード排出ライン２１の熱生成器４２に回
される。熱生成器４２における燃焼反応は、熱エネルギ
ーを生成する。この熱エネルギーは、過熱冷却剤ループ
４４を介して貯蔵タンク２２に移行され得る。ＥＣＥ１
０内に熱生成器４２を備えることは、水素保有材料に蓄
えられる実質的に全ての水素を利用可能にさせる。熱生
成器４２は、熱を電気的に生成する手段に代わる効率的
な手段である。
【００１５】次に、図２及び３を参照すると、車両８内
にＥＣＥ１０をパッケージするための第１の配置が示さ
れている。ＥＣＥ１０は、少なくとも１つの貯蔵タンク
２２、熱生成器４２、空気生成器１７及び燃料電池スタ
ック１２を含んでおり、車両８の後部底下車室６０内の
中央に配置されている。後部底下車室６０は、後部フレ
ームレール６１の間及び車両床６２の下方の体積空間に
よって画定される。車両床６２は、乗員座席を支持する
座席床部６３と、後部貯蔵空間８０に保管された物を支
持するためのトランク床部６４と、を含む。従って、Ｅ
ＣＥ１０は、車両床６２の下方に配置されている。熱生
成器４２及び貯蔵タンク２２は、燃料電池スタック１２
の第１の側に配置され、好ましくは、車両の長さ方向軸
６５に関して長さ方向前方に燃料電池スタック１２に近
接して配置される。この配置は、解放された水素が、貯
蔵タンク２２から燃料電池スタック１２に容易に回送さ
れることを可能にする。空気生成器１７は、燃料電池ス
タック１２の第２の側に配置され、好ましくは、長さ後
方に燃料電池スタック１２に近接して配置される。同様
に、この配置は、酸素が燃料電池スタック１２に容易に
回送されることを可能にする。
にＥＣＥ１０をパッケージするための第１の配置が示さ
れている。ＥＣＥ１０は、少なくとも１つの貯蔵タンク
２２、熱生成器４２、空気生成器１７及び燃料電池スタ
ック１２を含んでおり、車両８の後部底下車室６０内の
中央に配置されている。後部底下車室６０は、後部フレ
ームレール６１の間及び車両床６２の下方の体積空間に
よって画定される。車両床６２は、乗員座席を支持する
座席床部６３と、後部貯蔵空間８０に保管された物を支
持するためのトランク床部６４と、を含む。従って、Ｅ
ＣＥ１０は、車両床６２の下方に配置されている。熱生
成器４２及び貯蔵タンク２２は、燃料電池スタック１２
の第１の側に配置され、好ましくは、車両の長さ方向軸
６５に関して長さ方向前方に燃料電池スタック１２に近
接して配置される。この配置は、解放された水素が、貯
蔵タンク２２から燃料電池スタック１２に容易に回送さ
れることを可能にする。空気生成器１７は、燃料電池ス
タック１２の第２の側に配置され、好ましくは、長さ後
方に燃料電池スタック１２に近接して配置される。同様
に、この配置は、酸素が燃料電池スタック１２に容易に
回送されることを可能にする。
【００１６】水素貯蔵容量を増加させるために、第２の
貯蔵タンク２２ｂを追加してもよい。このような場合に
は、熱生成器４２は、第１の貯蔵タンク２２及び第２の
貯蔵タンク２２ｂの間に、これらに隣接して配置される
のが好ましい。一定長さの燃料電池スタック１２は、車
両８の後部車軸６８と平行なスタック軸６６を画定す
る。燃料電池スタック１２は、後部車軸６８の長さ方向
前方に配置される。ＥＣＥ１０は、スルーダンプトエン
ジンマウント（through damped engine mounts）など、
当該技術分野で知られた態様で車両構造に取り付けるこ
とができる。
貯蔵タンク２２ｂを追加してもよい。このような場合に
は、熱生成器４２は、第１の貯蔵タンク２２及び第２の
貯蔵タンク２２ｂの間に、これらに隣接して配置される
のが好ましい。一定長さの燃料電池スタック１２は、車
両８の後部車軸６８と平行なスタック軸６６を画定す
る。燃料電池スタック１２は、後部車軸６８の長さ方向
前方に配置される。ＥＣＥ１０は、スルーダンプトエン
ジンマウント（through damped engine mounts）など、
当該技術分野で知られた態様で車両構造に取り付けるこ
とができる。
【００１７】車両８は、少なくとも１つの電気駆動モー
タ７２及び組み込まれたコントローラからなる駆動シス
テム７０を備える。駆動システム７０は、例えば前部車
軸８４によって一対の前車輪７４に接続されている。そ
の代わりに、図示していないが、駆動モータを、例えば
後部車軸６８により一対の後車輪７６に作働的に接続し
てもよい。図示しない更なる構成では、前車輪駆動、後
車輪駆動、又は全車輪駆動の車両にパワーを与えるため
駆動システムを使用することができるように、前車輪及
び／又は後車輪の各々において駆動モータを提供する。
タ７２及び組み込まれたコントローラからなる駆動シス
テム７０を備える。駆動システム７０は、例えば前部車
軸８４によって一対の前車輪７４に接続されている。そ
の代わりに、図示していないが、駆動モータを、例えば
後部車軸６８により一対の後車輪７６に作働的に接続し
てもよい。図示しない更なる構成では、前車輪駆動、後
車輪駆動、又は全車輪駆動の車両にパワーを与えるため
駆動システムを使用することができるように、前車輪及
び／又は後車輪の各々において駆動モータを提供する。
【００１８】熱管理システム２４の放熱器２６は、前部
レール車室８２の前端部における従来位置に配置された
状態で示されている。その代わりに、放熱器２６を、図
３の二点鎖線で示されるように、後部貯蔵空間８０の外
側寄りの側に配置してもよい。
レール車室８２の前端部における従来位置に配置された
状態で示されている。その代わりに、放熱器２６を、図
３の二点鎖線で示されるように、後部貯蔵空間８０の外
側寄りの側に配置してもよい。
【００１９】このＥＣＥの配置は、乗員車室７８を妨害
しない。更に、トータルの車両貯蔵空間は、後部貯蔵空
間８０が存在するので維持され、追加の貯蔵空間が前部
レール車室８２内で利用可能となる。乗員車室空間及び
トータルの車両貯蔵空間の両方は、顧客にとって重要な
考慮の対象である。
しない。更に、トータルの車両貯蔵空間は、後部貯蔵空
間８０が存在するので維持され、追加の貯蔵空間が前部
レール車室８２内で利用可能となる。乗員車室空間及び
トータルの車両貯蔵空間の両方は、顧客にとって重要な
考慮の対象である。
【００２０】第２の実施形態に係るＥＣＥ１０の配置
が、図４及び図５に示されている。ここで、ＥＣＥ１０
は、伝統的に内燃エンジンにより占められる空間内にパ
ッケージされる。ＥＣＥ１０は、第１の貯蔵タンク２
２、熱生成器４２、空気生成器１７及び燃料電池スタッ
ク１２から構成され、車両８の前部レール車室８２に中
央に配置される。熱生成器４２及び第１の貯蔵タンク２
２は、燃料電池スタック１２の第１の側に配置され、好
ましくは、長さ方向後方に燃料電池スタック１２に近接
して配置される。この配置は、解放された水素が貯蔵タ
ンク２２から燃料電池スタック１２に容易に回送される
ことを可能とする。空気生成器１７は、燃料電池スタッ
ク１２の第２の側に配置され、好ましくは、長さ前方に
燃料電池スタック１２に近接して配置される。同様に、
この配置は、酸素が燃料電池スタック１２に容易に回送
されることを可能にする。
が、図４及び図５に示されている。ここで、ＥＣＥ１０
は、伝統的に内燃エンジンにより占められる空間内にパ
ッケージされる。ＥＣＥ１０は、第１の貯蔵タンク２
２、熱生成器４２、空気生成器１７及び燃料電池スタッ
ク１２から構成され、車両８の前部レール車室８２に中
央に配置される。熱生成器４２及び第１の貯蔵タンク２
２は、燃料電池スタック１２の第１の側に配置され、好
ましくは、長さ方向後方に燃料電池スタック１２に近接
して配置される。この配置は、解放された水素が貯蔵タ
ンク２２から燃料電池スタック１２に容易に回送される
ことを可能とする。空気生成器１７は、燃料電池スタッ
ク１２の第２の側に配置され、好ましくは、長さ前方に
燃料電池スタック１２に近接して配置される。同様に、
この配置は、酸素が燃料電池スタック１２に容易に回送
されることを可能にする。
【００２１】第２の貯蔵タンク２２ｂがＥＣＥ１０に追
加される場合には、熱生成器４２は、第１の貯蔵タンク
２２及び第２の貯蔵タンク２２ｂの間に、これらに隣接
して配置されるのが好ましい。燃料電池スタック１２
は、車両８の前部車軸と平行に配向されるように車両８
の前部車軸８４に平行となる。燃料電池スタック１２
は、前部車軸８４の長さ方向後方に配置される。ＥＣＥ
１０は、スルーダンプトエンジンマウントなどの当該技
術分野で知られた態様で車両構造に取り付けることがで
きる。
加される場合には、熱生成器４２は、第１の貯蔵タンク
２２及び第２の貯蔵タンク２２ｂの間に、これらに隣接
して配置されるのが好ましい。燃料電池スタック１２
は、車両８の前部車軸と平行に配向されるように車両８
の前部車軸８４に平行となる。燃料電池スタック１２
は、前部車軸８４の長さ方向後方に配置される。ＥＣＥ
１０は、スルーダンプトエンジンマウントなどの当該技
術分野で知られた態様で車両構造に取り付けることがで
きる。
【００２２】駆動システム７０は、前部車軸８４及び後
部車軸６８のいずれかに取り付けられ、これは内燃エン
ジンのための駆動システムにおける差動装置（differen
tial）に類似した所望の駆動形態により決定される。電
気駆動モータ７２は、エンジンの回転を車輪の回転に変
換する内燃エンジン差動装置（internal combustioneng
ine differential）に取って代わる。
部車軸６８のいずれかに取り付けられ、これは内燃エン
ジンのための駆動システムにおける差動装置（differen
tial）に類似した所望の駆動形態により決定される。電
気駆動モータ７２は、エンジンの回転を車輪の回転に変
換する内燃エンジン差動装置（internal combustioneng
ine differential）に取って代わる。
【００２３】熱管理システム２４の放熱器２６は、車両
の放熱器の典型であるように、ＥＣＥ１０に適切な冷却
を提供するため空気生成器１７の長さ方向前方に配置さ
れる。一般的な配置が、内燃エンジンに対する従来のレ
イアウトに対応しているので、乗員車室７８及び後部貯
蔵空間８０のいずれもが妥協されていない。
の放熱器の典型であるように、ＥＣＥ１０に適切な冷却
を提供するため空気生成器１７の長さ方向前方に配置さ
れる。一般的な配置が、内燃エンジンに対する従来のレ
イアウトに対応しているので、乗員車室７８及び後部貯
蔵空間８０のいずれもが妥協されていない。
【００２４】図示された配置の隣接する構成要素の近接
部分は、構成要素間の接続の長さを最小化することによ
って全体的な効率を改善し、これは、システムの圧力降
下及び熱損失を最小にする。
部分は、構成要素間の接続の長さを最小化することによ
って全体的な効率を改善し、これは、システムの圧力降
下及び熱損失を最小にする。
【００２５】本発明の好ましい実施形態の前述した説明
は、図示して解説するという目的のため与えられた。そ
れは、包括的であることを意図したものではなく、開示
された正確な形態に本発明を限定するものではない。開
示された実施形態は、本発明の原理及びその実用的な用
途を示すために選択され、これによって、当業者の一人
が、様々な実施形態で本発明を利用し、実施される特定
の使用に適するように様々な変更を加えることができ
る。従って、前述した説明は、例示と考えるべきであ
り、これに限定されるものではなく、本発明の真の範囲
は、請求の範囲内に記載された範囲である。
は、図示して解説するという目的のため与えられた。そ
れは、包括的であることを意図したものではなく、開示
された正確な形態に本発明を限定するものではない。開
示された実施形態は、本発明の原理及びその実用的な用
途を示すために選択され、これによって、当業者の一人
が、様々な実施形態で本発明を利用し、実施される特定
の使用に適するように様々な変更を加えることができ
る。従って、前述した説明は、例示と考えるべきであ
り、これに限定されるものではなく、本発明の真の範囲
は、請求の範囲内に記載された範囲である。
【図１】図１は、電気化学的エンジンの概略的な構成図
である。
である。
【図２】図２は、図１のエンジンを具体化した車両の概
略平面図である。
略平面図である。
【図３】図３は、図２の概略的な側面図である。
【図４】図４は、図１のエンジンを備える車両の第２実
施形態の概略的平面図である。
施形態の概略的平面図である。
【図５】図５は、図４の概略側面図である。
８ 車両 １０ 電気化学的エンジン １２ 燃料電池スタック １４ 個々の燃料電池 １６ 水素配給ライン １７ 空気生成器 １８ 酸化剤ライン １９ 水素排出ライン ２０ 排出バルブ ２１ カソード排出ライン ２２ （第１の）貯蔵タンク ２２ｂ 第２の貯蔵タンク ２４ 熱管理システム ２６ 放熱器 ２８ 冷却剤リザーバー ３０ 主要冷却剤ポンプ ３２ 主要冷却剤流体回路 ３４ 冷却剤分配バルブ ３６ バイパス冷却剤流れライン ３８ 導管 ４０ 電気加熱エレメント ４２ 熱生成器 ４４ 過熱冷却剤ループ ４６ バイパスバルブ ４８ 第２のポンプ ６０ 後部底下車室 ６１ 後部フレームレール ６２ 車両床 ６３ トランク床部 ６４ トランク床部 ６５ 車両の長さ方向軸 ６６ スタック軸 ６８ 後部車軸 ７０ 駆動システム ７２ 電気駆動モータ ７４ 前車輪 ７６ 後車輪 ７８ 乗員車室 ８０ 後部貯蔵空間 ８２ 前部レール車室 ８４ 前部車軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・エイ・ストラットン アメリカ合衆国ニューヨーク州14624，ロ チェスター，チェスナット・ドライブ 93 (72)発明者 ジェームズ・ブイ・マクマニス アメリカ合衆国ニューヨーク州14020，バ タビア，フィッシャー・パーク 22
Claims (10)
- 【請求項１】 車両の電気化学的エンジンであって、 水素及び酸素が与えられて電気を生成するように作動可
能な、スタック軸を画定する燃料電池スタックと、酸素
を前記燃料電池スタックに供給するための空気生成器
と、解放温度にまで加熱したとき、蓄えられた水素を前
記燃料電池スタックに解放する水素保有材料を含む第１
の貯蔵タンクと、を含み、前記電気化学的エンジンは、
車両床部の下方の車両の後部底下車室内に配置され、前
記第１の貯蔵タンクは、前記スタック軸の第１の側に、
前記燃料電池スタックに近接して配置され、前記空気生
成器は、前記スタック軸の第２の側に、前記燃料電池ス
タックに近接して配置される、電気化学的エンジン。 - 【請求項２】 前記第１の貯蔵タンク内の前記水素保有
材料のための熱を生成する熱生成器を更に含み、該熱生
成器及び前記第１の貯蔵タンクは前記燃料電池スタック
の長さ方向前方に配置され、前記空気生成器は前記燃料
電池スタックの長さ方向後方に配置されている、請求項
１に記載の電気化学的エンジン。 - 【請求項３】 前記燃料電池の前記スタック軸は、前記
車両の後部車軸に平行であり、前記燃料電池スタックは
前記後部車軸の長さ方向前方に配置される、請求項２に
記載の電気化学的エンジン。 - 【請求項４】 第２の貯蔵タンクを更に含み、前記熱生
成器は、前記第１の貯蔵タンク及び前記第２の貯蔵タン
クの間に、これらのタンクに隣接して配置される、請求
項２に記載の電気化学的エンジン。 - 【請求項５】 前記燃料電池スタックを冷却するため、
前記車両床部の上方の後部貯蔵空間の外側寄りの側に放
熱器を更に含む、請求項２に記載の電気化学的エンジ
ン。 - 【請求項６】 車両の電気化学的エンジンであって、 水素及び酸素が与えられて電気を生成するように作動可
能な、スタック軸を画定する燃料電池スタックと、酸素
を前記燃料電池スタックに供給するための空気生成器
と、解放温度にまで加熱したとき、蓄えられた水素を前
記燃料電池スタックに解放する水素保有材料を含む第１
の貯蔵タンクと、を含み、前記電気化学的エンジンは、
前記車両の前部レール車室内に配置され、前記第１の貯
蔵タンクは、前記スタック軸の第１の側に、前記燃料電
池スタックに近接して配置され、前記空気生成器は、前
記スタック軸の第２の側に、前記燃料電池スタックに近
接して配置される、電気化学的エンジン。 - 【請求項７】 前記第１の貯蔵タンク内の前記水素保有
材料のための熱を生成する熱生成器を更に含み、該熱生
成器及び前記第１の貯蔵タンクは前記燃料電池スタック
の長さ方向後方に配置され、前記空気生成器は前記燃料
電池スタックの長さ方向前方に配置されている、請求項
６に記載の電気化学的エンジン。 - 【請求項８】 前記スタック軸は、前記燃料電池が前記
車両の前部車軸に平行に配向されるように該前部車軸に
平行であり、前記燃料電池スタックは前記前部車軸の長
さ方向後方に配置される、請求項７に記載の電気化学的
エンジン。 - 【請求項９】 第２の貯蔵タンクを更に含み、前記熱生
成器は、前記第１の貯蔵タンク及び前記第２の貯蔵タン
クの間に、これらのタンクに隣接して配置される、請求
項７に記載の電気化学的エンジン。 - 【請求項１０】 前記燃料電池スタックを冷却するた
め、前記空気生成器の長さ方向前方に配置された放熱器
を更に含む、請求項７に記載の電気化学的エンジン。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US47867100A | 2000-01-06 | 2000-01-06 | |
| US09/478671 | 2000-01-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001253248A true JP2001253248A (ja) | 2001-09-18 |
Family
ID=23900904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001001626A Pending JP2001253248A (ja) | 2000-01-06 | 2001-01-09 | 電気化学的エンジンの配置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1115165A2 (ja) |
| JP (1) | JP2001253248A (ja) |
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| JP2003182379A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-07-03 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池搭載型電気自動車および燃料電池システムボックス |
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| US7559389B2 (en) | 2002-10-03 | 2009-07-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell equipped vehicle |
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| JP4036111B2 (ja) | 2003-02-13 | 2008-01-23 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池車両の補機搭載構造 |
| JP4605496B2 (ja) * | 2004-09-09 | 2011-01-05 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システムを搭載する移動体 |
| JP4534757B2 (ja) * | 2004-12-24 | 2010-09-01 | 日産自動車株式会社 | 高電圧バッテリユニットの車両搭載構造 |
-
2000
- 2000-10-11 CA CA002323196A patent/CA2323196A1/en not_active Abandoned
- 2000-11-20 EP EP00125429A patent/EP1115165A2/en not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-01-09 JP JP2001001626A patent/JP2001253248A/ja active Pending
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