JP2005306104A - 燃料電池自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 トランクスペースなどを狭めることなく燃料電池システムを構成する構成部品を床下に配置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内に設けた燃料電池自動車において、車体４のフロアーパネル８の下に蓄電池６を配置した。また、センタートンネル９内に、蓄電池６から出力される電力を遮断する電力遮断装置７を配置した。これにより、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することができると共に、後方からの衝突時にも蓄電池６の破損を回避できる。
【選択図】 図１

Description

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。

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、車体のモータルーム内に配置され、水素貯蔵装置は後部トランクやその周囲などに配置される。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）。
特開２００２−３７０５４４号公報（第６頁、第２図） 特開２００３−７２３９２号公報（第２頁及び第３頁、第１図）

しかしながら、リアシート後方に蓄電池や電力遮断装置を配置すると、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、モータで前輪を駆動する燃料電池自動車では、リアシート後方から車両前方のモータルームまでの距離だけワイヤーハーネスの長さが長くなる。ワイヤーハーネスの長さが長くなる分、その取り回しが難しくなると共に質量とコストが増大する。

そこで、本発明は、トランクスペースなどを狭めることなく燃料電池システムを構成する構成部品を床下に配置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。

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ている。そして、この燃料電池自動車では、車体の床下に蓄電池を配置している。

本発明の燃料電池自動車によれば、蓄電池を車体の床下に配置したので、リアシート後方のトランクスペースや収納スペースの低減を防止することができる。また、燃料電池と蓄電池との距離が短くなるため、これらを接続するワイヤーハーネスの長さを短縮でき、そのワイヤーハーネスの取り回し作業を容易なもとのとし、また、質量やコストを低減できる。

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。

「第１の実施の形態」
図１は少なくとも蓄電池を車体の床下に配置した燃料電池自動車の斜視図、図２は図１の燃料電池システムを構成する構成部品の配置状態を示す要部斜視図、図３は蓄電池及び電力遮断装置を車体の床下に配置した燃料電池自動車の概略図、図４（Ａ）は床下に配置した蓄電池及び電力遮断装置を概略して示す斜視図、図４（Ｂ）はその正面図である。

なお、図１及び図２は、第１の実施の形態と後述する第２の実施の形態の何れの状態も含んだ図面としており、第２の実施の形態の説明でこれら図１及び図２を参照するものとする。

第１の実施の形態の燃料電池自動車は、図１から図３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。

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と、この蓄電池６からの入出力電力の遮断を行う電力遮断装置７とを車体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。

具体的には、図２及び図４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を配置すると共に、その蓄電池６の上に重ねるようにしてセンタートンネル９内に電力遮断装置７を配置させている。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。蓄電池６と電力遮断装置７は、外筐体を共通にして一体化するか、或いは別々に構成されている。

このように、蓄電池６をフロアーパネル８の下に配置すれば、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ことができる。また、運転席及び助手席の足元に蓄電池６を配置することによって、リアシート後方に蓄電池６を配置した場合に比べてこれら蓄電池６と燃料電池３間を接続するワイヤーハーネス１０の長さを短くすることができ、該ワイヤーハーネス１０の配索作業が容易になる。

また、仮に、燃料電池３へ空気を供給するための空気コンプレッサーが車両後方にある場合と比較すると、空気コンプレッサーより入出力電力の大きな蓄電池６をモータ２に接近させる方が太いワイヤーハーネス１０の使用が低減できる。また、蓄電池６を室内後方ではなく、フロアーパネル８の下に配置したので、後方から追突された場合でも蓄電池６がダメージを受けることを防止できる。

また、電力遮断装置７をセンタートンネル９内に配置すれば、室内空間に影響なくスペースをより一層確保することができる。また、この電力遮断装置７を蓄電池６と一体化或いは蓄電池６の上に配置したことで、電力遮断時の帯電部分を低減することができる。

また、蓄電池６と電力遮断装置７を一体化した場合には、ワイヤーハーネス１０ではなくバスバーを使用することができ、電力伝達経路を短縮することができる。また、蓄電池６と電力遮断装置７を別々に車体４に配置するのに比べて、車載搭載作業性を大幅に簡略化することができる。

「第２の実施の形態」
図５（Ａ）は床下に配置した蓄電池、電力遮断装置及び入力制御装置を概略して示す斜視図、図５（Ｂ）はその正面図である。

第２の実施の形態では、図１、図２及び図５に示すように、蓄電池６と電力遮断装置７に加えて、該蓄電池６への電圧の入出力を調整する入力制御装置１１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。具体的には、運転席及び助手席のフロアーパネル８の下に、蓄電池６を配置すると共に、その蓄電池６の上に重ねるようにしてセンタートンネル９内に電力遮断装置７と入力制御装置１１を配置させている。

この実施の形態では、車両前方から後方に向けて電力遮断装置７と入力制御装置１１の順でセンタートンネル９内に隣接配置している。これら蓄電池６、電力遮断装置７及び入力制御装置１１は、先の実施の形態１と同様、外筐体を共通にして蓄電池６と電力遮断装置７を一体化、或いは蓄電池６と電力遮断装置７と入力制御装置１１の全てを一体化するか、或いは別々として構成されている。

また、この実施の形態では、センタートンネル９内に蓄電池６、電力遮断装置７、入力制御装置１１に接続される各種接続線を配置させている。具体的には、発熱によるバッテリー性能劣化を防止するためのバッテリー冷却空気を蓄電池６に供給させるバッテリー冷却空気供給パイプ１２と、冷却水供給パイプ１３と、ワイヤーハーネス１０とをセンタートンネル９内に配置させている。

このように、入力制御装置１１をセンタートンネル９内に配置すれば、室内に入力制御装置１１を配置する場合と比較して車両スペースを大幅に有効活用することができる。特に、入力制御装置１１を蓄電池６と電力遮断装置７の少なくとも何れか一つ以上と一体化することで、ユニット化され、コストの低減及び車載搭載作業性を良好なものとすることができる。

また、バッテリー冷却空気供給パイプ１２と、冷却水供給パイプ１３と、ワイヤーハーネス１０をセンタートンネル９内に配置すれば、室内に関係なく設置スペースと接続作業スペースを確保することができる。

「第３の実施の形態」
図６は蓄電池を冷却する冷却装置を、車室内に空調風を吹き出す室内空調装置の近傍に配置した燃料電池自動車の概略図である。

この実施の形態では、図６に示すように、蓄電池６を冷却する冷却装置であるバッテリー冷却ファン１４を、車室内に空調風を吹き出す室内空調装置１５の近傍部に配置している。ここでは、室内空調装置１５の真下にバッテリー冷却ファン１４を配置している。バッテリー冷却ファン１４から供給された冷たい空気は、先の図５で示したバッテリー冷却空気供給パイプ１２を介して蓄電池６に供給される。蓄電池６は、発熱するとバッテリー性能が低下するが、冷気を蓄電池６に当てることによってバッテリー性能を回復させることができる。

このように、バッテリー冷却ファン１４を室内空調装置１５の近傍部に配置すれば、蓄電池６までのバッテリー冷却空気供給パイプ１２の重量増加（パイプ長さが長くなることによる重量）が抑えられると共に、車両後方に冷却ファンを置かずにすむので、車両後方のスペースを拡張することができる。また、音振対策を削減することができ、車両全体での音振性能向上と軽量化を実現することができる。

「第４の実施の形態」
図７は蓄電池に空気供給装置から冷却空気を供給する接続パイプを連結させた燃料電池自動車の概略図である。

この実施の形態では、図７に示すように、空気供給装置である室内空調装置１５からの冷却空気を蓄電池６に供給するための接続パイプ１６を、該蓄電池６に接続させている。この室内空調装置１５は、車室内の空調風を供給する本来の役目の他に、発熱する蓄電池６を冷却する機能もする。

このように、蓄電池６を冷却する冷却空気を室内空調装置１５を利用して供給すれば、バッテリー冷却ファン１４を省略することができる。また、音振対策部品数を低減することができるので、音振対策を削減できる。また、室内空気温度だけでなく、室内空調装置１５が制御可能な任意の温度で冷却できるので、冷却性能の向上や低温時の暖気が可能となり、結果として電力の入出力特性を改善することができ、運動性能の向上や車両の燃費改善になる。

「第５の実施の形態」
図８は蓄電池に走行風を吹き付ける走行風取込装置を床下に配置した燃料電池自動車の概略図である。

本実施の形態では、図８に示すように、第３の実施の形態の構成に加えて、フロアーパネル８の下に配置した蓄電池６の前方（車両前方）に走行風を取り込むためのバルブなどからなる走行風取込装置１７を設けている。走行風取込装置１７から取り込んだ冷気は、直接、後方に配置された蓄電池６に吹き付けられ、発熱した蓄電池６を冷却する。

このように、蓄電池６に走行風を吹き付ける走行風取込装置１７をフロアーパネル８の下に配置すれば、バッテリー冷却ファン１４からの冷却空気に加えて走行風を蓄電池６に供給することができるため、充分に蓄電池６を冷却することができる。また、走行時にバッテリー冷却ファン１４の運転を低減することができ、音振性能の改善と、車両の燃費改善につながる。

「第６の実施の形態」
図９は容量の違う蓄電池を床下に配置した燃料電池自動車の概略図である。

本実施の形態では、第１の実施の形態で使用した蓄電池６に対して容量が小さな蓄電池６をフロアーパネル８の下に配置している。このように、フロアーパネル８の下に、容量の異なる蓄電池６を配置可能とすることで、車両室内のスペースに影響なく車両性能やコンセプトの仕様違いに対応することができる。

図１は少なくとも蓄電池を車体の床下に配置した燃料電池自動車の斜視図である。 図２は図１の燃料電池システムを構成する構成部品の配置状態を示す要部斜視図である。 図３は蓄電池及び電力遮断装置を車体の床下に配置した燃料電池自動車の概略図である。 図４（Ａ）は床下に配置した蓄電池及び電力遮断装置を概略して示す斜視図、図４（Ｂ）はその正面図である。 図５（Ａ）は床下に配置した蓄電池、電力遮断装置及び入力制御装置を概略して示す斜視図、図５（Ｂ）はその正面図である。 蓄電池を冷却する冷却装置を、車室内に空調風を吹き出す室内空調装置の近傍に配置した燃料電池自動車の概略図である。 蓄電池に空気供給装置から冷却空気を供給する接続パイプを連結させた燃料電池自動車の概略図である。 蓄電池に走行風を吹き付ける走行風取込装置を床下に配置した燃料電池自動車の概略図である。 容量の違う蓄電池を床下に配置した燃料電池自動車の概略図である。

符号の説明

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…電力遮断装置
８…フロアーパネル（床）
９…センタートンネル
１０…ワイヤーハーネス
１１…入力制御装置
１２…バッテリー冷却空気供給パイプ（接続線）
１３…冷却水供給パイプ（接続線）
１４…バッテリー冷却ファン（冷却装置）
１５…室内空調装置
１６…接続パイプ
１７…走行風取込装置

Claims (8)

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のモータルーム内に設けた燃料電池自動車において、
   前記車体の床下に蓄電池を配置した
   ことを特徴とする燃料電池自動車。
2. 請求項１に記載の燃料電池自動車であって、
   前記車体に形成されたセンタートンネル内に、前記蓄電池の入出力電力の遮断を行う電力遮断装置を配置した
   ことを特徴とする燃料電池自動車。
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、
   前記車体に形成されたセンタートンネル内に、前記蓄電池への電圧の入出力調整を行う入出力制御装置を配置した
   ことを特徴とする燃料電池自動車。
4. 請求項３に記載の燃料電池自動車であって、
   前記蓄電池、電力遮断装置、入力制御装置のうち何れか２つまたはその全てを一体化した
   ことを特徴とする燃料電池自動車。
5. 請求項３に記載される燃料電池自動車であって、
   前記車体に形成されたセンタートンネル内に、前記蓄電池、電力遮断装置、入力制御装置に接続される接続線を配置した
   ことを特徴とする燃料電池自動車。
6. 少なくとも請求項１から請求項５の何れか一つに記載された燃料電池自動車であって、
   前記蓄電池を冷却する空気供給装置を、車室内に空調風を吹き出す室内空調装置の近傍に設置した
   ことを特徴とする燃料電池自動車。
7. 少なくとも請求項１から請求項５の何れか一つに記載された燃料電池自動車であって、
   前記蓄電池に、車室内に空調風を吹き出す室内空調装置からの冷却空気を供給する接続パイプを連結させた
   ことを特徴とする燃料電池自動車。
8. 少なくとも請求項１から請求項７の何れか一つに記載された燃料電池自動車であって、
   前記蓄電池に走行風を吹き付ける走行風取込装置を床下に配置した
   ことを特徴とする燃料電池自動車。