JP2002370544A - 燃料電池システムの車載構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料電池を用いた電気自動車において、乗員
スペースの制約を緩和する。 【解決手段】 車軸を駆動するためのモータ８００と、
燃料電池２００と、パワーコントロールユニット７００
とが、電気自動車の同一の車体空間内に配設されてい
る。モータ８００は、サスペンションフレーム９１０に
搭載されており、燃料電池２００とパワーコントロール
ユニット７００は、サスペンションフレーム９１０の上
に設けられたＦＣフレーム９１２０に搭載されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池を用いた
電気自動車の構成要素の配置技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池を用いた電気自動車の構成要素
の配置技術としては、例えば特開２０００１−１１３９
６０号公報に記載されたものが知られている。この技術
では、自動車のフロア下に、車体の前後方向に沿って、
燃料タンクと、燃料改質装置と、燃料電池と、２次電池
とを、この順に配置している。このような構成は、乗員
スペースや荷室の空間を過度に狭めることなく、各構成
要素の効率的な配置を達成することを意図したものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来技
術では、各構成要素がフロア下に配置されているので、
燃料タンク、燃料改質装置、燃料電池、２次電池の搭載
スペースの広さ、等がやや狭くなる。また、乗員スペー
スの広さを確保しようとすると、乗員スペースが地面か
ら高い位置になってしまうという問題がある。すなわ
ち、従来の技術では、電気自動車の主要な構成要素の配
置によって、乗員スペースに大きな制約が課されてしま
うという問題がある。

【０００４】本発明は、上述した従来の課題を解決する
ためになされたものであり、燃料電池を用いた電気自動
車において、乗員スペースの制約を緩和することのでき
る技術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およびその作用・効果】上
記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の電
気自動車は、車軸を駆動するためのモータと、前記モー
タに電源を供給するための燃料電池と、前記モータと前
記燃料電池の動作を制御するための制御ユニットと、を
備え、前記モータと前記燃料電池と前記制御ユニットと
が、前記電気自動車の同一の車体空間内に配設されてい
ることを特徴とする。

【０００６】この電気自動車では、モータと燃料電池と
制御ユニットとが同一の車体空間内に配設されているの
で、これらの構成要素による乗員スペースへの制約が少
なく、従って、十分な乗員スペースを確保し易い。

【０００７】なお、前記車体空間は、ボンネット下の空
間であることが好ましい。

【０００８】モータ等の構成要素をボンネット下の空間
に配置すれば、これらの構成要素による乗員スペースの
制約が最も小さくなる。

【０００９】また、前記モータと前記燃料電池と前記制
御ユニットとが、一体に組み立てられた組み立て体とし
て構成されており、前記組み立て体が車体に取り付けら
れていることが好ましい。

【００１０】この構成によれば、モータと燃料電池と制
御ユニットの組み付けが容易である。

【００１１】さらに、前記モータと前記燃料電池と前記
制御ユニットとが、下方から上方に向けてこの順に搭載
するようにしてもよい。

【００１２】モータは車軸を駆動するために最も下の位
置が好ましく、また、制御ユニットは、回路の放熱のた
めに最も上の位置が好ましい。従って、上記の順序で３
つの構成要素を搭載することが好ましい。

【００１３】前記モータは、第１のフレーム上に搭載さ
れており、前記燃料電池と前記制御ユニットとは、前記
第１のフレームとは異なる第２のフレーム上に搭載され
ているようにしてもよい。

【００１４】この構成によれば、振動体であるモータ
と、非振動体である燃料電池および制御ユニットとが別
々のフレームに搭載されているので、モータの振動が燃
料電池や制御ユニットに伝わり難い構造にすることがで
きる。

【００１５】前記第１のフレームは、サスペンション機
構に連結されているとともに、車体に固定されているサ
スペンションフレームであるとしてもよい。

【００１６】この構成によれば、サスペンションフレー
ムを流用してモータを搭載できるので、自動車の構造部
材を削減することが可能である。

【００１７】前記第２のフレームは、前記第１のフレー
ムの上に固定されているようにしてもよい。

【００１８】この構成によれば、第１のフレームと第２
のフレームとを組み立てることによって、１つの組み立
て体を容易に構成することができる。

【００１９】前記第２のフレームの上に前記燃料電池が
固定され、前記燃料電池の上に前記制御ユニットが固定
されていることが好ましい。

【００２０】この構成によれば、制御ユニットからの放
熱が容易になるので、制御ユニットの温度上昇を緩和す
ることができる。また、燃料電池と制御ユニットの組み
立てが容易である。

【００２１】なお、本発明は、種々の態様で実現するこ
とが可能であり、例えば、電気自動車およびその組み立
て方法、燃料電池システムおよびその組み立て方法、等
の態様で実現することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて以下の順序で説明する。 Ａ．燃料電池システムと電気自動車の構成： Ｂ．電気駆動系の組み立て体の構成： Ｃ．変形例：

【００２３】Ａ．燃料電池システムと電気自動車の構
成：図１は本発明の一実施例としての燃料電池車輌にお
ける燃料電池システムの構成図である。また、図２は、
車両における各部品の概略の配置を示す説明図、図３
は、この車両の電気的な系統を動力系と共に示す説明図
である。本実施例では、燃料電池搭載機器として、燃料
電池車両を取り上げる。この車両における燃料電池シス
テム１００は、水素ガスの供給を受けて電力を発生する
燃料電池２００と、その燃料電池２００に水素ガスを供
給する高圧水素ガスタンク３００と、を備えている。

【００２４】燃料電池２００は、水素を含んだ水素ガス
の他、酸素を含んだ酸化ガス（例えば、空気）が供給さ
れ、水素極と酸素極において、下記の反応式で示される
電気化学反応を起こし、電力を発生する。

【００２５】即ち、水素極には水素ガスが、酸素極には
酸化ガスがそれぞれ供給され、水素極側では式（１）の
反応が、酸素極側では式（２）の反応がそれぞれ起こ
り、燃料電池全体としては、式（３）の反応が起きたこ
とになる。

【００２６】 Ｈ₂ → ２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- …（１） ２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- ＋（１／２）Ｏ₂ → Ｈ₂ Ｏ …（２） Ｈ₂ ＋（１／２）Ｏ₂ → Ｈ₂ Ｏ …（３）

【００２７】燃料電池２００を車両の動力源として用い
る場合、燃料電池２００が作り出した電力によって駆動
モータ１１０を駆動し、その発生トルクをギア１２０に
よって車軸１３０に伝達して、車輪１４１ないし１４２
を駆動し、車両の推進力を得る。

【００２８】燃料電池２００は、周知の単セルを複数積
層した燃料電池スタックとして構成されている。１つの
単セルは、ナフィオン（デュポン社の商標）といった電
解質膜、それを両側から挟み込む拡散電極である水素極
及び酸素極（カーボンの不織布とし構成）、さらにそれ
らを両側から挟み込む２枚の焼結カーボンにより成形さ
れたセパレータなどを備えている。セパレータの両面に
は、凹凸が形成されており、挟み込んだ水素極と酸素極
との間で、単セル内ガス流路を形成している。このう
ち、水素極との間で形成される単セル内ガス流路には、
前述したごとく供給された水素ガスが、一方、酸素極と
の間で形成される単セル内ガス流路には、酸化ガスが、
それぞれ流れている。なお、燃料電池スタックは、車両
への搭載に際しては、スタックケース内に収納して、取
り付けられている。

【００２９】高圧水素ガスタンク３００は、内部に高圧
の水素ガスを蓄えており、根本に取り付けられたシャッ
トバルブ３０２を開くことにより、およそ２０〜３５Ｍ
Ｐａの圧力を有する水素ガスが放出する。実施例の場
合、図２に示すように、高圧水素ガスタンク３００は、
車両後部床下に、計４本搭載されている。

【００３０】その他、本実施例の燃料電池システム１０
０は、図１に示すように、システム内で水素ガスを流通
させるための水素ガス流路（図１では実線で表示）と、
酸化ガスを流通させるための酸化ガス流路（図１では一
点鎖線で表示）と、酸素オフガスに含まれる水を循環さ
せるための水循環流路６０１（図１では破線で表示）
と、システム全体を制御するためのパワーコントロール
ユニット７００を備えている。

【００３１】このうち、水素ガス流路は、高圧水素ガス
タンク３００の放出口から燃料電池２００の供給口に至
る本流流路４０１と、燃料電池２００の排出口からポン
プ４１０を介して本流流路４０１に戻る循環流路４０３
と、循環している水素ガス中の不純物を排出するための
排出流路４０５と、圧力異常時に水素ガスを排出するた
めのリリーフ流路４０７，４０９と、水素ガス漏れをチ
ェックする際に用いるリークチェック流路４１１と、水
素ガス供給ポート４２８から高圧水素ガスタンク３００
の充填口に至る供給流路４１３と、を備えている。本実
施例では、水素ガスの供給源として高圧水素ガスタンク
３００を用いており、高圧の水素ガスを放出することが
できる。

【００３２】本流流路４０１には、高圧水素ガスタンク
３００の放出口にシャットバルブ３０２および放出マニ
ュアルバルブ３０４が配置されており、流路途中に減圧
バルブ４１８，熱交換器４２０および減圧バルブ４２２
がそれぞれ配置されており、燃料電池２００の供給口に
シャットバルブ２０２が配置されている。また、循環流
路４０３には、燃料電池２００の排出口にシャットバル
ブ２０４が配置されており、流路途中に、気液分離器４
０６，ポンプ４１０及び逆止弁４１９がそれぞれ配置さ
れている。また、供給流路４１３には、高圧水素ガスタ
ンク３００の充填口に逆止弁３０６および充填マニュア
ルバルブ３０８が配置されている。さらに、排出流路４
０５にはシャットバルブ４１２および水素希釈器４２４
が、リリーフ流路４０７にはリリーフバルブ４１４が、
同じくリリーフ流路４０９にはリリーフバルブ４１６
が、リークチェック流路４１１にはリークチェックボー
ト４２６が、それぞれ配置されている。

【００３３】次に酸化ガス流路について説明する。酸化
ガス流路は、燃料電池２００に酸化ガスを供給する酸化
ガス供給流路５０１と、燃料電池２００から排出された
酸素オフガスを排出する酸素オフガス排出流路５０３
と、水素希釈器４２４に酸素オフガスを導く酸素オフガ
ス導入流路５０５とを備えている。

【００３４】酸化ガス供給流路５０１には、エアクリー
ナ５０２と、コンプレッサ５０４と、加湿モジュール５
０６とが配置されている。また、酸素オフガス排出流路
５０３には、調圧弁５０８と、前述の加湿モジュール５
０６と、気液分離器５１０と、消音器５１２と、オフガ
ス排出口５１４が配されている。

【００３５】また、水循環流路６０１には、ポンプ６０
２，６０６と、加湿水タンク６０４と、インジェクタ６
０８とが配されている。

【００３６】さらに、パワーコントロールユニット７０
０は、図示せざる各種センサから得られた検出結果を入
力すると共に、各バルブ２０２，２０４，３０２，４１
２や、ポンプ４１０，６０２，６０６や、コンプレッサ
５０４をそれぞれ制御する。制御線等は、図示の都合上
省略した。ポンプ４１０や、コンプレッサ５０４、ある
いはポンプ６０２，６０６などは、それぞれ、駆動用の
モータが設けられているが、モータの図示は省略した。
なお、放出マニュアルバルブ３０４および充填マニュア
ルバルブ３０８は、それぞれ、手動で開閉されるように
なっている。

【００３７】酸化ガスの流れについて簡略に説明する。
パワーコントロールユニット７００によってコンプレッ
サ５０４を駆動すると、大気中の空気が、エアクリーナ
５０２を介して酸化ガスとして取り込まれる。空気は、
エアクリーナ５０２によって浄化され、さらに、コンプ
レッサ５０４によって加圧された後、酸化ガス供給流路
５０１を通り、加湿モジュール５０６を介して燃料電池
２００に供給される。

【００３８】供給された酸化ガスは、燃料電池２００内
において、上述した電気化学反応に使用された後、酸素
オフガスとして排出される。排出された酸素オフガス
は、酸素オフガス排出流路５０３を通り、調圧弁５０８
を介した後、再び、加湿モジュール５０６に流入され
る。

【００３９】前述したように、燃料電池２００内の酸素
極側では、式（２）に従って水（Ｈ ₂ Ｏ）が生成される
ため、燃料電池２００から排出される酸素オフガスは、
非常にウェットで、多くの水分を含んでいる。一方、大
気中から取り入れて、コンプレッサ５０４によって加圧
された酸化ガス（空気）は、湿度の低いガスである。本
実施例では、酸化ガス供給流路５０１と酸素オフガス排
出流路５０３を一つの加湿モジュール５０６を通過さ
せ、両者の間で水蒸気交換を行なうことにより、非常に
ウェットな酸素オフガスからドライな酸化ガスへ水分を
与えるようにしている。この結果、加湿モジュール５０
６から流出され燃料電池２００へ供給される酸化ガスは
ある程度ウェットになり、加湿モジュール５０６から流
出され車両外部の大気中へ排出される酸素オフガスはあ
る程度ドライになる。

【００４０】こうして、加湿モジュール５０６において
ある程度ドライになった酸素オフガスは、次に、気液分
離器５１０に流入される。気液分離器５１０では、加湿
モジュール５０６からの酸素オフガスを気体分と液体分
に気液分離し、酸素オフガスに含まれている水分を液体
分としてさらに除去して、よりドライにしている。ま
た、除去された水分は回収水として回収され、ポンプ６
０２によって汲み上げられて、加湿水タンク６０４に蓄
えられる。そして、この回収水はポンプ６０６によって
インジェクタ６０８に送り出され、コンプレッサ５０４
の流入口で、霧吹きされる。この結果、エアクリーナ５
０２からの酸化ガスに、所望の水分（水蒸気）が混合さ
れる。こうして、酸化ガス供給流路５０１を通る酸化ガ
スは、加湿モジュール５０６による加湿に加えて、更に
ウェットにされる。

【００４１】以上のようにして、気液分離器５１０にお
いてさらにドライになった酸素オフガスは、その後、消
音器５１２に導かれることで、圧力の変動が緩和されて
消音作用を受け、オフガス排出口５１４から車両外部の
大気中に排出される。

【００４２】次に、水素ガスの流れについて説明する。
高圧水素ガスタンク３００の放出マニュアルバルブ３０
４は、通常時は、常に開いており、充填マニュアルバル
ブ３０８は、常に閉じている。また、高圧水素ガスタン
ク３００のシャットバルブ３０２と、燃料電池２００の
シャットバルブ２０２，２０４は、それぞれ、パワーコ
ントロールユニット７００によって、燃料電池システム
の運転時には開いているが、停止時には閉じている。そ
の他、排出流路４０５のシャットバルブ４１２は、パワ
ーコントロールユニット７００によって、運転時には、
基本的に閉じている。なお、リリーフバルブ４１４，４
１６は、通常は綴じており、圧力異常時などの場合に開
いて、過剰な圧力を逃がす働きをなす。

【００４３】運転時において、前述したとおり、パワー
コントロールユニット７００がシャットバルブ３０２を
開くと、高圧水素ガスタンク３００からは水素ガスが放
出される。放出された水素ガスは、本流流路４０１を通
って燃料電池２００に供給され、燃料電池２００内にお
いて前述の電気化学反応に使用される。使用後のガス
は、水素オフガスとして排出され、循環流路４０３を通
って本流流路４０１に戻され、再び、燃料電池２００に
供給される。このとき、循環流路４０３の途中に設けら
れているポンプ４１０を駆動することによって、循環流
路４０３を通る水素オフガスは加圧されて、本流流路４
０１に送り出される。こうして、水素ガスは、本流流路
４０１及び循環流路４０３を通って循環している。な
お、循環流路４０３中において、本流流路４０１との接
続点と、ポンプ４１０と、の間には、循環している水素
オフガスが逆流しないようにするために、逆止弁４１９
が設けられている。

【００４４】このように、水素オフガスを本流流路４０
１に戻して水素ガスを循環させることにより、燃料電池
２００で使用される水素量は同じであっても、燃料電池
２００に供給される水素ガスの見かけの流量が多くな
り、流速も速くなるため、燃料電池２００に対する水素
の供給という観点から、有利な条件を作り出している。
この結果、燃料電池２００の出力電圧も上がる。

【００４５】更に、水素ガスを循環させることで、電解
質膜を透過して酸素極側から水素極側に漏れ出してくる
空気中の窒素などの不純物が、水素極に溜まるというこ
とがない。従って、窒素などの不純物の滞留により、燃
料電池２００が発電動作に支障を来し、出力電圧が落ち
てしまうということもない。

【００４６】もとより、水素ガスを循環して均一化させ
たとしても、燃料電池２００内において、酸素極側から
水素極側には不純物が常時漏れ出してくるため、長時間
経てば、均一化された水素ガス中の不純物の濃度は次第
に上がり、それに連れて水素の濃度は低下する。そのた
め、循環流路４０３から分岐した排出流路４０５に、シ
ャットバルブ４１２を設け、パワーコントロールユニッ
ト７００によって、このシャットバルブ４１２を定期的
に開いて、循環している不純物を含む水素ガスの一部を
排出している。シャットバルブ４１２を開くことで、不
純物を含んだ水素ガスの一部は循環路から排出され、そ
の分だけ、高圧水素ガスタンク３００からの純粋な水素
ガスが導入される。これにより、水素ガス中の不純物の
濃度は下がり、逆に水素の濃度は上がる。この結果、燃
料電池２００は、発電を継続して適切に行なうことがで
きる。シャットバルブ４１２を開く時間間隔は、運転条
件や出力により異なるが、例えば５秒に１回程度として
も良い。

【００４７】なお、燃料電池２００の発電動作中にシャ
ットバルブ４１２を開けたとしても、燃料電池２００の
出力電圧は一瞬下がるだけで、大きな電圧低下にはなら
ない。シャットバルブ４１２の開放時間としては、１秒
以下が好ましく、例えば、５００ｍｓｅｃ程度がより好
ましい。

【００４８】シャットバルブ４１２から排出された水素
ガスは、排出流路４０５を通って、水素希釈器４２４に
供給される。水素希釈器４２４には、酸素オフガス排出
流路５０３から分岐した酸素オフガス導入流路５０５を
通って、酸素オフガスも供給されている。水素希釈器４
２４では、これら供給された水素ガスと酸素オフガスと
を混合することによって、シャットバルブ４１２から排
出された水素ガスを希釈している。希釈された水素ガス
は、酸素オフガス排出流路５０３に送り込まれ、酸素オ
フガス排出流路５０３を流れる酸素オフガスとさらに混
合される。そして、混合されたガスは、オフガス排出口
５１４から車輌外の大気中に排気される。

【００４９】なお、ポンプ４１０は、パワーコントロー
ルユニット７００によって、その駆動が制御されてお
り、燃料電池２００の発生した電力の消費量に応じて、
循環流路４０３を流れる水素オフガスの流速、即ち燃料
としての水素ガスの供給量を変化させている。

【００５０】また、高圧水素ガスタンク３００の出口近
傍には、１次減圧用の減圧バルブ４１８と２次減圧用の
減圧バルブ４２２の２つ減圧バルブが設けられている。
これらの減圧バルブは、高圧水素ガスタンク３００内の
高圧の水素ガスを、２段階で減圧している。即ち、具体
的には、１次減圧用の減圧バルブ４１８によって、およ
そ２０〜３５ＭＰａからおよそ０．８〜１ＭＰａに減圧
し、さらに２次減圧用の減圧バルブ４２２によって、お
よそ０．８〜１ＭＰａからおよそ０．２〜０．３ＭＰａ
に減圧する。この結果、高圧の水素ガスを燃料電池２０
０に供給して、燃料電池２００を傷めるということがな
い。

【００５１】なお、１次減圧用の減圧バルブ４１８によ
って、高圧の水素ガスをおよそ２０〜３５ＭＰａからお
よそ０．８〜１ＭＰａに減圧される。高圧水素ガスタン
ク３００からの水素放出は、膨張を伴うために圧力、流
量によって、放出温度が変化する。本実施例では、１次
減圧用の減圧バルブ４１８と２次減圧用の減圧バルブ４
２２との間に、熱交換器４２０を配置して、減圧後の水
素ガスに対して熱交換する仕組みを採用している。この
熱交換器４２０には、図示していないが、燃料電池２０
０を循環した冷却水が供給されており、その冷却水と温
度変化した水素ガスとの間で熱交換が行なわれる。水素
ガスの温度は、この熱交換器４２０を通過することによ
って、ほぼ適正な温度範囲となり、燃料電池２００に供
給することができる。従って、燃料電池２００内では、
十分な反応温度が得られるため、電気化学反応が進み、
適正な発電動作を行なうことができる。

【００５２】また、前述したように、燃料電池２００内
の酸素極側では、式（２）に従って水（Ｈ₂ Ｏ）が生成
され、その水は水蒸気として酸素極側から電解質膜を通
して水素極側にも入ってくる。従って、燃料電池２００
から排出される水素オフガスは、ウェットで、かなり多
くの水分を含んでいる。本実施例では、循環流路４０３
の途中に気液分離器４０６を設け、この気液分離器４０
６によって、水素オフガスに含まれる水分を気液分離
し、液体分を除去して、気体（水蒸気）分のみを他の気
体と共にポンプ４１０に送るようにしている。これによ
り、水素ガスに含まれる水分は気体分のみとなり、燃料
電池２００には、水分が気液混合体として供給されるこ
とがなく、発電動作は良好に継続される。

【００５３】一方、減圧バルブ４１８や４２２が故障す
るなどの異常が生じた場合には、燃料電池２００に供給
される水素ガスの圧力が異常に高くなることがあり得
る。本実施例では、本流流路４０１における減圧バルブ
４１８の後段で分岐したリリーフ流路４０７に、リリー
フバルブ４１４を設けると共に、減圧バルブ４２２の後
段で分岐したリリーフ流路４０９に、リリーフバルブ４
１６を設けている。この結果、減圧バルブ４１８から減
圧バルブ４２２に至る本流流路４０１中の水素ガスの圧
力が所定値以上に上がった場合に、リリーフバルブ４１
４が開いて、また、減圧バルブ４２２から燃料電池２０
０に至る本流流路４０１中の水素ガスの圧力が所定値以
上に上がった場合には、リリーフバルブ４１６が開い
て、車両外の大気中に水素ガスを排気して、水素ガスの
圧力がそれ以上過大になることを防止している。

【００５４】高圧水素ガスタンク３００に水素ガスを充
填する場合には、車両の側面に設けられている水素ガス
供給ポート４２８に、水素ガス供給パイプ（図示せず）
をつなぎ、高圧水素ガスタンク３００に取り付けられて
いる充填マニュアルバルブ３０８を手動で開く。こうす
ることで、水素ガス供給パイプから供給される高圧の水
素ガスは、供給流路４１３を介して高圧水素ガスタンク
３００に充填される。なお、高圧水素ガスタンク３００
の根本には逆止弁３０６が設けられており、ガス充填時
の逆流事故を防止している。

【００５５】図２は、図１の燃料電池システムを搭載し
た車両の縦断面を模式的に示した断面図である。本実施
例の燃料電池システム１００は、図２に示すように、車
両１０全体にわたって配置されている。このうち、車両
１０のフロント部１０ａには、主として、燃料電池２０
０や、パワーコントロールユニット７００や、コンプレ
ッサ５０４などが配置され、床下部１０ｂには、水素ガ
ス流路４０１，４０３やポンプ４１０などが配置され、
リア部１０ｃには、高圧水素ガスタンク３００や水素ガ
ス供給ポート４２８などが配置されている。

【００５６】図１に示した燃料電池システムの他、フロ
ント部１０ａには、燃料電池２００によって発生された
電力により車両１０の推進力を生じさせる駆動モータ８
００や、駆動モータ８００の発生したトルクを車軸に伝
えるギア８１０や、駆動モータ８００を冷却させるため
のラジエタ８２０や、エアコン用のコンデンサ８３０
や、燃料電池２００を冷却するためのメインラジエタ８
４０などが配置されている。床下部１０ｂには、燃料電
池２００を冷却するためのサブラジエタ８５０などが配
置されている。リア部１０ｃには、燃料電池２００を補
助するための２次電池８６０などが配置されている。

【００５７】この電気自動車の特徴の１つは、モータ８
００と、燃料電池２００と、これらを制御するためのパ
ワーコントロールユニット７００とが、フロント部１０
ａ（すなわちボンネット下の空間）に配設されている点
にある。このような配置では、これらの構成要素８０
０，２００，７００による乗員スペースへの制約が少な
いので、十分な乗員スペースを確保し易いという利点が
ある。

【００５８】Ｂ．電気駆動系の組み立て体の構成：図３
（Ａ）は、モータ８００と、燃料電池２００と、パワー
コントロールユニット７００とを含む組み立て体１００
０の構成を示している。この組み立て体１０００は、サ
スペンションフレーム９１０と、サスペンションフレー
ム９１０の上に固定されたＦＣフレーム９２０とを備え
ている。サスペンションフレーム９１０の上には、モー
タ８００とギア８１０とが図示しないゴムマウント部材
を介して搭載されている。ＦＣフレーム９２０の上に
は、燃料電池２００が固定されており、さらに、燃料電
池２００の上にはパワーコントロールユニット７００が
固定されている。

【００５９】図３（Ｂ）は、サスペンションフレーム９
１０とＦＣフレーム９２０とを示す平面図である。サス
ペンションフレーム９１０は、井型フレーム構造を有し
ており、ほぼ平行な２本のサイドビーム９１２の間に、
ほぼ平行な２本のコネクションビーム９１４が設けられ
ている。サイドビーム９１２は、フロントサスペンショ
ン９３０のロワーアーム９３２に連結されている。

【００６０】ＦＣフレーム９２０は、４本の脚部９２２
と、脚部９２２の上に設けられた矩形フレーム部材９２
４とを有している。脚部９２２は、コネクションビーム
９１４の上に固定されている。

【００６１】この組み立て体１０００では、サスペンシ
ョンフレーム９１０上にモータ８００が搭載されている
ので、モータ８００を搭載するための構造部材を特別に
用意する必要がなく、車両に必要な構造部材を削減する
ことが可能である。

【００６２】また、振動源であるモータ８００が、ゴム
マウント部材を介してサスペンションフレーム９１０に
搭載されているので、モータ振動を、このゴムマウント
部材によってかなり減衰させることができる。従って、
モータ振動によって、燃料電池２００やパワーコントロ
ールユニット７００に不具合が発生する可能性を低下さ
せることが可能である。なお、モータ振動の伝達をさら
に低減するために、サスペンションフレーム９１０とＦ
Ｃフレーム９２０との間に、弾性体（例えばゴム）を有
するマウント部材を設けるようにしてもよい。

【００６３】図３（Ａ）に示されているように、パワー
コントロールユニット７００は、ブラケット７０２によ
って、燃料電池２００の筐体（ハウジング）の上方にギ
ャップを介して固定されている。パワーコントロールユ
ニット７００は、多数のパワー半導体素子を含んでいる
ので、これらのパワー半導体素子からかなりの発熱があ
る。図３（Ａ）に示す構成では、パワーコントロールユ
ニット７００の全周囲に空間が設けられているので、こ
のユニット７００の過熱を防止しやすいという利点があ
る。この意味からは、パワーコントロールユニット７０
０を、この組み立て体１０００の最上部に配置すること
が好ましい。一方、モータ８００は、ギア８１０を介し
て車軸を駆動するので、なるべく下方に配置することが
好ましい。これらの事項を考慮すると、図３（Ａ）に示
すように、モータ８００と燃料電池２００とパワーコン
トロールユニット７００とを、下方から上方に向けてこ
の順に搭載することが好ましいことが理解できる。

【００６４】図４は、組み立て体１０００を車体２０に
取り付ける工程を示している。組み立て体１０００は、
車体２０の下方から車体２０に取り付けられる。この
際、車体２０と組み立て体１０００の間には、ゴム製の
マウント部材３０が介挿された状態で、ボルト３２によ
って締め付けられる。このように、モータ８００と燃料
電池２００とパワーコントロールユニット７００とを含
む組み立て体１０００が一体として組み立てられた後
に、この組み立て体１０００が車体２０に取り付けられ
るので、これらの構成要素８００，２００，７００を容
易に組み付けることが可能である。

【００６５】Ｃ．変形例：なお、この発明は上記の実施
例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲において種々の態様において実施することが
可能であり、例えば次のような変形も可能である。

【００６６】Ｃ１．変形例１：上記実施例では、水素ガ
スタンク３００から水素を供給していたが、この代わり
に、燃料改質装置を用いて水素ガスを供給するようにし
てもよい。

【００６７】Ｃ２．変形例２：上記実施例では、モータ
８００と燃料電池２００とパワーコントロールユニット
７００とを含む組み立て体１０００を用いていたが、こ
れらの構成要素８００，２００，７００は１つの組み立
て体を構成する必要は無く、少なくとも同一の車体空間
内に配置されていれば良い。但し、これらの構成要素８
００，２００，７００をボンネット下の空間に配置する
ようにすれば、これらによる乗員スペースに対する制約
を最小限に抑えることが可能である。

【００６８】Ｃ３．変形例３：上記実施例では、モータ
８００と燃料電池２００とパワーコントロールユニット
７００とが、下方から上方に向けてこの順に搭載されて
いたが、これ以外の配置も可能である。例えば、ＦＣフ
レーム９２０の上には燃料電池２００のみを搭載し、パ
ワーコントロールユニット７００を、これとは別の位置
に配置するようにしてもよい。また、燃料電池２００と
パワーコントロールユニット７００とを、ＦＣフレーム
９２０上において水平方向に隣接して配置してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料電池システム１００の内部構成を示す説明
図。

【図２】本発明の実施例としての電気自動車の概略構成
図。

【図３】モータ８００と、燃料電池２００と、パワーコ
ントロールユニット７００とを含む組み立て体１０００
の構成を示す図。

【図４】組み立て体１０００を車体２０に取り付ける工
程を示す説明図。

【符号の説明】

１０…車両 １０ａ…フロント部 １０ｂ…床下部 １０ｃ…リア部 ２０…車体 ３０…マウント部材 ３２…ボルト １００…燃料電池システム ２００…燃料電池 ２０２，２０４…シャットバルブ ３００…高圧水素ガスタンク ３０２…シャットバルブ ３０４…放出マニュアルバルブ ３０６…逆止弁 ３０８…充填マニュアルバルブ ４０１…水素ガス本流流路 ４０３…水素ガス循環流路 ４０５…排出流路 ４０６…気液分離器 ４０７，４０９…リリーフ流路 ４１０…ポンプ ４１１…リークチェック流路 ４１２…シャットバルブ ４１３…供給流路 ４１４，４１６…リリーフバルブ ４１８…減圧バルブ ４１９…逆止弁 ４２０…熱交換器 ４２２…減圧バルブ ４２４…水素希釈器 ４２６…リークチェックボート ４２８…水素ガス供給ポート ５０１…酸化ガス供給流路 ５０２…エアクリーナ ５０３…酸素オフガス排出流路 ５０４…コンプレッサ ５０５…酸素オフガス導入流路 ５０６…加湿モジュール ５０８…調圧弁 ５１０…気液分離器 ５１２…消音器 ５１４…オフガス排出口 ６０１…水循環流路 ６０２，６０６…ポンプ ６０２…ポンプ ６０４…加湿水タンク ６０６…ポンプ ６０８…インジェクタ ７００…パワーコントロールユニット（制御ユニット） ７０２…ブラケット ８００…モータ ８００…駆動モータ ８１０…ギア ８２０…ラジエタ ８３０…コンデンサ ８４０…メインラジエタ ８５０…サブラジエタ ９１０…サスペンションフレーム ９１２…サイドビーム ９１４…コネクションビーム ９２０…ＦＣフレーム ９２２…脚部 ９２４…矩形フレーム部材 ９３０…フロントサスペンション ９３２…ロワーアーム １０００…組み立て体

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気自動車であって、 車軸を駆動するためのモータと、 前記モータに電源を供給するための燃料電池と、 前記モータと前記燃料電池の動作を制御するための制御
   ユニットと、を備え、 前記モータと前記燃料電池と前記制御ユニットとが、前
   記電気自動車の同一の車体空間内に配設されていること
   を特徴とする電気自動車。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電気自動車であって、 前記車体空間は、ボンネット下の空間である、電気自動
   車。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の電気自動車であ
   って、 前記モータと前記燃料電池と前記制御ユニットとが、一
   体に組み立てられた組み立て体として構成されており、
   前記組み立て体が車体に取り付けられている、電気自動
   車。
4. 【請求項４】 請求項３記載の電気自動車であって、 前記モータと前記燃料電池と前記制御ユニットとが、下
   方から上方に向けてこの順に搭載されている、電気自動
   車。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の電
   気自動車であって、 前記モータは、第１のフレーム上に搭載されており、 前記燃料電池と前記制御ユニットとは、前記第１のフレ
   ームとは異なる第２のフレーム上に搭載されている、電
   気自動車。
6. 【請求項６】 請求項５記載の電気自動車であって、 前記第１のフレームは、サスペンション機構に連結され
   ているとともに、車体に固定されているサスペンション
   フレームである、電気自動車。
7. 【請求項７】 請求項５または６記載の電気自動車であ
   って、 前記第２のフレームは、前記第１のフレームの上に固定
   されている、電気自動車。
8. 【請求項８】 請求項７記載の電気自動車であって、 前記第２のフレームの上に前記燃料電池が固定され、前
   記燃料電池の上に前記制御ユニットが固定されている、
   電気自動車。
9. 【請求項９】 電気自動車の組み立て方法であって、 車軸を駆動するためのモータと、前記モータに電源を供
   給するための燃料電池と、前記モータと前記燃料電池の
   動作を制御するための制御ユニットとを含む組み立て体
   を組み立てる工程と、 前記組み立て体を、車体の下方から前記車体に取り付け
   る工程と、を備えることを特徴とする電気自動車の組み
   立て方法。