JP2006218964A - 燃料電池を搭載する車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料電池を備えた車両において、コストや重量を抑制しつつ反応ガスの漏洩を抑制する技術を提供する。
【解決手段】 本発明は、車両を提供する。本車両は、車両の移動のための電力を供給するとともに、車両の乗員室より前側に備えられた燃料電池と、外気との熱交換を行う熱交換部と、熱交換部への外気の導入量を増大させる冷却ファンと、冷却ファンを回転駆動するとともに、燃料電池よりも前記車両の前側に備えられたファン駆動モーターとを備える。ファン駆動モーターは、モーターの車両の直進方向への射影範囲が、燃料電池の車両の直進方向への射影範囲から外れるように配置されていることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、動力源として燃料電池を搭載する車両に関する。

従来から、動力源として燃料電池を搭載する車両が提案されている。ところが、燃料電池は、燃料ガスと酸化ガスとを利用して発電するため、燃料電池から反応に利用するガスが漏れ出さないように、車両衝突時に燃料電池の損傷を抑制することが要請されている。

特開２００３−２６７０６３号公報 特開２００２−３７０５４４号公報 特開２００４−４０９５０号公報 特開２００３−１７３７９０号公報 米国特許公報 ＵＳ５６６２１８４号公報

しかし、従来は、反応に利用するガスが漏れ出さないようにするために、燃料電池の外殻の強度や剛性の大きくするといったコストや重量の多大な負担を要する対策が提案されていた。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池を備えた車両において、コストや重量を抑制しつつ安全性を確保する技術を提供することを目的とする。

本発明は、車両を提供する。本車両は、
前記車両の移動のための電力を供給するとともに、前記車両の乗員室より前側に備えられた燃料電池と、
外気との熱交換を行う熱交換部と、
前記熱交換部への外気の供給量を増大させる冷却ファンと、
前記冷却ファンを回転駆動するとともに、前記燃料電池よりも前記車両の前側に備えられたファン駆動モーターと、
を備え、
前記ファン駆動モーターは、前記モーターの前記車両の直進方向への射影範囲が、前記燃料電池の前記車両の直進方向への射影範囲から外れるように配置されていることを特徴とする。

本発明の車両では、ファン駆動モーターは、その車両の直進方向への射影範囲が、燃料電池の車両の直進方向への射影範囲から外れるように配置されているので、衝突時におけるファン駆動モーターによる燃料電池の損傷の可能性を低くすることができる。これにより、燃料電池の損傷に伴う反応ガスの漏洩を抑制することができるので、反応ガスの漏洩抑制に必要とされるコストや重量の負担を軽減することができる。

上記車両において、さらに、
前記ファン駆動モーターは、前記燃料電池に対して高さ方向にずらすことによって、前記外れるように配置されているようにしても良い。

衝突荷重の方向は高さ方向よりも左右方向に変動する可能性が高いので、高さ方向にずらすことによって衝突荷重の方向の変動によるファン駆動モーターの燃料電池への衝突の可能性を小さくすることができる。

上記車両において、さらに、
前記車両の移動のための機械的駆動力を発生させる車両駆動モータを備え、
前記ファン駆動モーターは、前記ファン駆動モーターの前記車両の直進方向への射影範囲の少なくとも一部が、前記車両駆動モータの前記車両の直進方向への射影範囲と重なるように配置されているようにしても良い。

こうすれば、衝突荷重がファン駆動モーターから車両駆動モータへ流れるので、燃料電池を格納する構造体へ流れる荷重が減少することになる。これにより、燃料電池を格納する構造体の変形を抑制して、燃料電池の生存空間の確保にも寄与することができる。

上記車両において、
前記熱交換部に導入された外気を前記冷却ファンに導くためのダクトを備えるようにしても良い。

こうすれば、駆動力伝達装置を介して、冷却ファン駆動モータから離れた位置に配置された冷却ファンへ駆動力を伝達するよりもエネルギ損失を小さくすることができる。

なお、本発明は、燃料電池のみによって駆動される車両だけでなく、燃料電池と内燃機関の双方によって駆動される移動体などの装置その他の種々の態様で実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．本発明の実施例における車両システムの概略構成：
Ｂ．変形例：

Ａ．本発明の実施例における車両システム１０の概略構成：
図１は、本発明の実施例における車両システム１０の概略構成を示す説明図である。車両システム１０は、車両主構造１１と、パワーコントロールユニット１００（以下では、「ＰＣＵ」と呼ぶ。）、燃料電池３００と、ラジエータ１１０と、車両駆動モータ１２０と、冷却ファン６００と、ラジエータ１１０からの空気を冷却ファン６００に導くダクト６１０とを備えている。

燃料電池３００は、車両システム１０に移動その外の動力のためのエネルギーを供給する。このエネルギーは、車両システム１０において、車両を駆動するための電力として供給される。ＰＣＵ１００は、図示しないアクセルの踏み込み量に応じて電力を車両駆動モータ１２０に供給して車両システム１０の駆動を制御する。ＰＣＵ１００と燃料電池３００とは、いずれも冷却媒体を用いてラジエータ１１０から熱を外気に放散することによって冷却されている。

燃料電池３００は、燃料ガスと酸化ガスとを用いて発電を行うため、衝突時において燃料ガスと酸化ガスとが漏洩しないような対策が要請されている。かかる対策としては、一般的には、燃料電池３００の外殻の強度や剛性を高めることが検討されている。

図２は、本発明の実施例における車両システム１０の装備配置を示す説明図である。本図は、図１の一部を拡大して示している。冷却ファン６００は、冷却ファン駆動モータ６００ｍによって回転駆動されている。冷却ファン駆動モータ６００ｍは、駆動力を冷却ファン６００に伝える際の駆動力伝達や耐振動特性等のために高い剛性と強度を有する筐体を有している。燃料電池の反応ガスの漏洩を抑制するためには、かかる堅固な筐体が衝突時に燃料電池３００の外殻を損傷しないようにすることが要請される。

本発明の実施例では、冷却ファン駆動モータ６００ｍおよび燃料電池３００を以下のように配置して燃料電池３００の外殻の損傷を抑制している。すなわち、冷却ファン駆動モータ６００ｍは、その後端部の車両１０の直進方向への射影範囲が、燃料電池３００の前端部の車両１０の直進方向への射影範囲から外れるように配置されている。具体的には、冷却ファン駆動モータ６００ｍの後端部の車両１０の直進方向への射影範囲Ｐｍ１は、燃料電池３００の前端部の車両１０の直進方向への射影範囲Ｐｆから外れるように配置されている。

ここで、燃料電池３００の前端部とは、本実施例では、燃料電池３００の前側の鉛直面を意味するが、衝突によって冷却ファン駆動モータ６００ｍが車両システム１０の広報に向かって移動した場合に衝突し得る燃料電池３００の表面を意味するように構成しても良い。すなわち、必ずしも鉛直面である必要はなく、傾いた面でも良く、曲面でも良い。

このような装備配置によれば、衝突荷重によって冷却ファン駆動モータ６００ｍの位置が車両１０の直進方向の後方に移動しても、燃料電池３００への衝突の可能性を小さくすることができる。これにより、燃料電池３００の外殻の損傷が抑制される。

本発明の実施例では、さらに、冷却ファン駆動モータ６００ｍおよび車両駆動モータ１２０を以下のように配置して燃料電池３００の生存空間を確保している。すなわち、冷却ファン駆動モータ６００ｍは、その後端部の車両１０の直進方向への射影範囲が、車両駆動モータ１２０の前端部の車両１０の直進方向への射影範囲と重なるように配置されている。具体的には、冷却ファン駆動モータ６００ｍの後端部の車両１０の直進方向への射影範囲Ｐｍ１は、車両駆動モータ１２０の前端部の車両１０の直進方向への射影範囲Ｐｍ２と重なるように配置されている。

このような装備配置では、衝突荷重によって冷却ファン駆動モータ６００ｍの位置が車両１０の直進方向の後方に移動すると、冷却ファン駆動モータ６００ｍが車両駆動モータ１２０に接触することになる。かかる接触は、冷却ファン駆動モータ６００ｍから車両駆動モータ１２０への衝突荷重の流れを作り出すので、車両主構造１１のうちの燃料電池３００を格納する部分へ流れる荷重を減少させことができる。車両駆動モータ１２０は、駆動力を車輪（図示せず）に伝えるために、高い剛性と強度を有する筐体を有するとともに高い剛性と強度で車両主構造１１に支持されているからである。

このように、かかる冷却ファン駆動モータ６００ｍと車両駆動モータ１２０の配置は、衝突荷重の流れを変えることによって、車両主構造１１の燃料電池３００を格納する部位の変形を抑制することができるので、燃料電池３００の生存空間の確保にも寄与することができるという利点を有する。

このように、本発明の実施例では、高い剛性と強度とを有する筐体を有する冷却ファン駆動モータ６００ｍが衝突によって後方に移動しても、燃料電池３００に衝突しにくい装備配置とされているので、コストや重量を抑制しつつ反応ガスの漏洩抑制を実現することができる。加えて、本発明の実施例では、冷却ファン駆動モータ６００ｍから車両駆動モータ１２０に衝突荷重を流して、燃料電池３００の生存空間を確保するようにも構成されている。

Ｂ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形例が可能である。

Ｂ−１．上記実施例においては、冷却ファン駆動モータ６００ｍは、燃料電池３００に対して高さ方向にずらすことによって外れるように配置されているが、横方向にずらすことによって回避するようにしても良い。ただし、衝突荷重の方向は高さ方向よりも左右方向に変動する可能性が高いので、高さ方向にずらすと衝突荷重の方向の変動に起因するファン駆動モーターの燃料電池３００への衝突の可能性を小さくすることができるという利点がある。

Ｂ−２．上記実施例では、ラジエータ１１０からの空気を冷却ファン６００に導くダクト６１０を備えているが、冷却ファン６００をラジエータ１１０の直後に配置するとともに、ベルトその他の駆動力伝達装置を介して冷却ファン６００に冷却ファン駆動モータ６００ｍの駆動力を伝えるようにしても良い。ただし、ダクト６１０によるラジエータ１１０からの空気の偏向は、駆動力伝達装置にって生ずるエネルギ喪失よりも小さいという利点を有する。

本発明の実施例における車両システム１０の概略構成を示す説明図。 本発明の実施例における車両システム１０の装備配置を示す説明図。

符号の説明

１０…車両システム
１１…車両主構造
１００…パワーコントロールユニット
１１０…ラジエータ
１２０…車両駆動モータ
３００…燃料電池
６００…冷却ファン
６００ｍ…冷却ファン駆動モータ
６１０…ダクト

Claims (4)

1. 車両であって、
   前記車両の移動のための電力を供給するとともに、前記車両の乗員室より前側に備えられた燃料電池と、
   外気との熱交換を行う熱交換部と、
   前記熱交換部への外気の供給量を増大させる冷却ファンと、
   前記冷却ファンを回転駆動するとともに、前記燃料電池よりも前記車両の前側に備えられたファン駆動モーターと、
   を備え、
   前記ファン駆動モーターは、前記ファン駆動モーターの前記車両の直進方向への射影範囲が、前記燃料電池の前記車両の直進方向への射影範囲から外れるように配置されていることを特徴とする、車両。
2. 請求項１記載の車両であって、
   前記ファン駆動モーターは、前記燃料電池に対して高さ方向にずらすことによって、前記外れるように配置されている、車両。
3. 請求項１または２に記載の車両であって、さらに、
   前記車両の移動のための機械的駆動力を発生させる車両駆動モータを備え、
   前記ファン駆動モーターは、前記ファン駆動モーターの前記車両の直進方向への射影範囲の少なくとも一部が、前記車両駆動モータの前記車両の直進方向への射影範囲と重なるように配置されている、車両。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の車両であって、さらに、
   前記熱交換部に供給された外気を前記冷却ファンに導くためのダクトを備える、車両。

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