JP2007238013A - 燃料電池自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 外気、各機器における発生熱、燃料電池における発生熱等を有効利用することができる燃料電池自動車を提供する。
【解決手段】 燃料電池自動車（１００）は、燃料電池（１）と、燃料電池（１）を着脱可能な複数の着脱部（１１〜１６）とを備え、燃料電池（１）は複数の着脱部（１１〜１６）のいずれかに設置されていることを特徴とする。複数の着脱部（１１〜１６）のいずれかに選択的に燃料電池（１）を装着させることによって、外気、各機器における発生熱を有効利用して燃料電池（１）の暖機を効率的に行うことができる。また、燃料電池（１）において発生した熱を有効利用することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料電池自動車に関する。

燃料電池は、一般的には水素及び酸素を燃料として電気エネルギーを得る装置である。この燃料電池は、環境面において優れかつ高いエネルギー効率を実現できることから、今後のエネルギー供給システムとして広く開発が進められてきている。また、燃料電池を搭載した自動車の開発も進められている。

例えば、この燃料電池を着脱可能な電気駆動自動車が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、電気駆動自動車にエネルギーを容易に補給することができる。

特開２００４−２９７８６７号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、燃料電池の着脱可能位置が既定されている。したがって、自動車の各機器における発生熱または燃料電池における発生熱を有効利用することができない。

本発明は、外気、各機器における発生熱、燃料電池における発生熱等を有効利用することができる燃料電池自動車を提供することを目的とする。

本発明に係る燃料電池自動車は、燃料電池と、燃料電池を着脱可能な複数の着脱部とを備え、燃料電池は複数の着脱部のいずれかに設置されていることを特徴とするものである。本発明に係る燃料電池自動車においては、複数の着脱部のいずれかに選択的に燃料電池を装着することによって、外気、各機器における発生熱を有効利用して燃料電池の暖機を効率的に行うことができる。それにより、燃料電池の起動時間の短縮化および起動エネルギーの低減化を図ることができる。また、燃料電池において発生した熱を有効利用することができる。

複数の着脱部のうち少なくとも１つは、外気温よりも高い温度を有する第１の温度域に設けられていてもよい。この場合、第１の温度域に設けられた着脱部に燃料電池を装着することによって、燃料電池の暖機を効率よく行うことができる。

複数の着脱部のうち少なくとも１つは、燃料電池の作動温度よりも低い温度を有する第２の温度域に設けられていてもよい。この場合、第２の温度域に設けられた着脱部に燃料電池を装着することによって、暖機後の燃料電池の熱損傷を防止することができる。特に、放熱量よりも発熱量の方が大きい燃料電池に有効である。

複数の着脱部のうち少なくとも１つは、燃料電池の作動温度より高い温度を有する第３の温度域に設けられていてもよい。この場合、燃料電池の暖機を効率よく行うことができるとともに、作動中の燃料電池の温度低下を防止することができる。特に、放熱量よりも発熱量の方が小さい燃料電池に有効である。

座席をさらに備え、複数の着脱部のうち少なくとも１つは、座席の下方に設けられていてもよい。この場合、燃料電池を座席のヒータとして用いることができる。したがって、燃料電池において発生した熱を有効利用することができる。また、炭化水素系燃料を貯蔵し、表面に凹部が形成された燃料タンクをさらに備え、複数の着脱部の少なくとも１つは、燃料タンクの凹部に設けられていてもよい。この場合、炭化水素燃料の熱容量が比較的大きいことから、燃料電池の過度の温度低下を防止することができる。したがって、燃料電池を燃料タンクの凹部の着脱部に装着することによって、燃料電池の暖機効率を向上させることができる。

本発明に係る他の燃料電池自動車は、燃料電池と、燃料電池の位置を変更する位置変更手段と、燃料電池の位置を所望の位置に変更するように位置変更手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とするものである。本発明に係る燃料電池自動車においては、燃料電池を所望の位置に移動させることができる。それにより、外気、各機器における発生熱を有効利用して燃料電池の暖機を効率的に行うことができる。その結果、燃料電池の起動時間の短縮化および起動エネルギーの低減化を図ることができる。また、燃料電池において発生した熱を有効利用することができる。

位置変更手段が変更可能な位置には、外気温よりも高い温度を有する第４の温度域が含まれていてもよい。この場合、第４の温度域に燃料電池を移動させることによって、燃料電池の暖機を効率よく行うことができる。また、位置変更手段が変更可能な位置には、燃料電池の作動温度よりも低い温度を有する第５の温度域が含まれていてもよい。この場合、第５の温度域に燃料電池を移動させることによって、暖機後の燃料電池の熱損傷を防止することができる。特に、放熱量よりも発熱量の方が大きい燃料電池に有効である。

位置変更手段が変更可能な位置には、燃料電池の作動温度より高い温度を有する第６の温度域が含まれていてもよい。この場合、燃料電池の暖機を効率よく行うことができるとともに、作動中の燃料電池の温度低下を防止することができる。特に、放熱量よりも発熱量の方が小さい燃料電池に有効である。

燃料電池の暖機が終了したか否かを判定する判定手段をさらに備え、燃料電池は、作動時において放熱量に比較して発熱量の方が大きい燃料電池であり、制御手段は、燃料電池の暖機が終了したと判定手段によって判定された場合に、燃料電池を前記第５の温度域に移動させるように位置変更手段を制御してもよい。この場合、暖機後において燃料電池の過度の温度上昇を防止することができる。それにより、燃料電池の熱損傷を防止することができるとともに、燃料電池の発電効率低下を防止することができる。

燃料電池の暖機が終了したか否かを判定する判定手段をさらに備え、燃料電池は、作動時において発熱量に比較して放熱量の方が大きい燃料電池であり、制御手段は、燃料電池の暖機が終了したと判定手段によって判定された場合に、燃料電池を前記第６の温度域に移動させるように位置変更手段を制御してもよい。この場合、燃料電池の温度低下を防止することができる。したがって、燃料電池の発電効率低下を防止することができる。

制御手段は、暦に基づいて位置変更手段を制御してもよい。また、位置変更手段が変更可能な位置の少なくとも２箇所の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、制御手段は、温度検出手段の検出結果に基づいて位置変更手段を制御してもよい。さらに、位置変更手段が変更可能な位置の温度を記憶する記憶部をさらに備え、制御手段は、記憶部に記憶された温度に基づいて位置変更手段を制御してもよい。この場合、温度センサ等を新たに設ける必要がなくなる。

本発明によれば、外気、各機器における発生熱を有効利用して燃料電池の暖機を効率的に行うことができる。また、燃料電池において発生した熱を有効利用することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、第１実施例に係る燃料電池自動車１００の模式図である。図１に示すように、燃料電池自動車１００は、燃料電池１、ボンネット２、内燃機関３、内燃機関３の排気ガスが通過するエキゾーストマニホールド４、排気ガスを浄化する排気触媒５、表面に凹部が形成された燃料タンク６および複数の座席７を備える。

また、燃料電池自動車１００には、複数の燃料電池着脱部が設けられている。本実施例に係る燃料電池自動車１００は、ボンネット２の内面近傍に設けられた第１着脱部１１、内燃機関３に近接する第２着脱部１２、エキゾーストマニホールド４に近接する第３着脱部１３、排気触媒５に近接する第４着脱部１４、燃料タンク６の凹部に設けられた第５着脱部１５および座席７下に設けられた第６着脱部１６を備える。第６着脱部１６は、いずれか１つの座席７下に設けられていてもよく、複数の座席７下にわたって設けられていてもよい。燃料電池１は、第１着脱部１１〜第６着脱部１６のいずれかに着脱可能である。

ボンネット２は外気温の影響を受けやすいことから、第１着脱部１１も外気温の影響を受けやすくなる。したがって、夏等の外気温が高い場合に燃料電池１を第１着脱部１１に装着することによって、燃料電池１の温度を上昇させることができる。それにより、燃料電池１の暖機効率を向上させることができる。特に、夏等の外気温が高い場合で内燃機関３の温度が十分に上昇していない場合に有効である。また、日差しが強い場合には、燃料電池１の温度をさらに効率よく上昇させることができる。

内燃機関３、エキゾーストマニホールド４および排気触媒５は、外気温にかかわらず、内燃機関３における燃焼およびその排ガスによって高温になる。それにより、内燃機関３の動作によって第２着脱部１２〜第４着脱部１４も高温になる。したがって、燃料電池１を第２着脱部１２、第３着脱部１３または第４着脱部１４に装着することによって、燃料電池１の温度を上昇させることができる。この場合、燃料電池１の暖機効率を向上させることができる。特に、冬等の外気温が低い場合でボンネット２の温度が低い場合に効果的である。

燃料タンク６には、炭化水素系燃料が貯蔵されている。この場合、冬等の外気温が低くなる場合においても、燃料タンク６の温度は所定の温度よりも低下しなくなる。炭化水素系燃料の熱容量が比較的大きいからである。したがって、冬等の外気温が低い場合に、燃料電池自動車１００の起動前に燃料電池１を第５着脱部１５に装着しておくことによって、燃料電池１の過度の温度低下を防止することができる。それにより、燃料電池１の暖機効率を向上させることができる。

ここで、燃料電池１は発電に伴って発熱する。したがって、燃料電池１を第６着脱部１６に装着すれば、燃料電池１を座席７のヒータとして用いることができる。特に、冬等の外気温が低い場合に効果的である。なお、燃料電池１を、第１着脱部１１〜第４着脱部１４のいずれかに装着して暖機させた後に、第６着脱部１６に装着することもできる。この場合、燃料電池１を効率よく暖機させた後に、燃料電池１における発生熱を有効利用することができる。

以上のように、燃料電池１の着脱部を複数設けることによって、外気温等の条件に応じてまたは各機器における発生熱を利用して燃料電池１の暖機を効率的に行うことができる。それにより、燃料電池１の起動時間の短縮化および起動エネルギーの低減化を図ることができる。また、燃料電池１において発生した熱を有効利用することができる。

ここで、燃料電池１には、放熱量が発熱量よりも大きいものと放熱量が発熱量よりも小さいものとがある。放熱量が発熱量よりも大きいと、燃料電池１を保温しなければ燃料電池１の温度が低下する。したがって、燃料電池１の発電効率が低下する。一方、放熱量が発熱量よりも小さいと、燃料電池１を冷却しなければ燃料電池１の温度が上昇し続ける。燃料電池１は、必要以上に温度が上昇すれば熱損傷を受ける可能性がある。この場合にも、燃料電池１の発電効率が低下する。以上の理由により、燃料電池１の暖機が終了した後には、燃料電池１の装着位置を変更してもよい。以下、詳細を説明する。

まず、作動時の燃料電池１における放熱量が発熱量よりも大きい場合について説明する。この場合の燃料電池１としては、補器用の低出力（例えば、１ｋＷ以下）燃料電池等があげられる。この場合、例えば、燃料電池１を、燃料電池１の作動温度よりも高い温度を有する着脱部に装着することによって、燃料電池１の発電効率低下を防止することができる。燃料電池１の作動温度よりも高い着脱部としては、第２着脱部１２〜第４着脱部１４のいずれかを用いることができる。なお、暖機後に限らず、起動前から上記着脱部に燃料電池１を装着してもよい。

次に、作動時の燃料電池１における放熱量が発熱量よりも小さい場合について説明する。この場合の燃料電池１としては、主器用の高出力（例えば、５ｋＷ以上）燃料電池等があげられる。この場合、例えば、燃料電池１を、外気温よりも高くかつ燃料電池１の作動温度よりも低い温度を有する着脱部に装着することによって、燃料電池１の発電効率低下を防止することができる。この場合の着脱部としては、第１着脱部〜第６着脱部１６のいずれかを用いることができる。なお、暖機後に限らず、起動前から上記着脱部に燃料電池１を装着してもよい。

図２は、第１着脱部１１〜第６着脱部１６における燃料電池１との接続部１７の斜視図である。図２に示すように、接続部１７には、燃料ガス供給管１７１ａ、燃料ガス排出管１７１ｂ、酸化剤ガス供給管１７２ａ、酸化剤ガス排出管１７２ｂ、冷媒供給管１７３ａ、冷媒排出管１７３ｂおよび電源コネクタ１７４を備える。接続部１７の各管を燃料電池１の対応する各管と連通させ、電源コネクタ１７４を燃料電池１の対応する各コネクタと導通させることによって、燃料電池１を各着脱部に装着することができる。

なお、本実施例に係る燃料電池１としては、種々の燃料電池を用いることができる。例えば、固体高分子型燃料電池、水素分離膜電池、固体酸化物燃料電池等が挙げられる。ここで、水素分離膜電池とは、水素分離膜層を備えた燃料電池である。水素分離膜層は水素透過性を有する金属によって形成される層であり、たとえば、パラジウム、パラジウム合金等により形成することができる。水素分離膜電池は、この水素分離膜層及びプロトン導電性を有する電解質を積層した構造をとっている。水素分離膜電池の電解質としては、固体酸化物電解質、ガラス電解質等を用いることができる。水素分離膜電池の作動温度は、例えば、１００℃〜６００℃程度である。

さらに、燃料電池自動車１００の着脱部は、第１着脱部１１〜第６着脱部１６に限られない。燃料電池１の着脱部は、外気温よりも高い温度を有する位置、燃料電池１の作動温度よりも低い温度を有する位置、燃料電池１の作動温度よりも高い温度を有する位置または燃料電池１における発生熱を有効利用できる位置であれば、いずれの箇所に設けられていてもよい。

本実施例においては、第１着脱部１１〜第６着脱部１６が第１の温度域、第２の温度域または第３の温度域に設けられた着脱部に相当する。

図３は、第２実施例に係る燃料電池自動車１００ａの一部を拡大した模式図である。図３に示すように、燃料電池自動車１００ａは、燃料電池２１、ボンネット２２、内燃機関２３、昇降機２４、温度センサ２５〜２７および制御部２８を備える。燃料電池２１は、昇降機２４に搭載されている。昇降機２４は、モータ等の駆動部、燃料電池２１の搭載部、搭載部を上下動可能に保持するレール等を含む。昇降機２４は、制御部２８の指示に従って、ボンネット２２と内燃機関２３との間で燃料電池２１を昇降させる。

温度センサ２５は、燃料電池２１の昇降可能範囲の最上端の温度を検出し、その検出結果を制御部２８に与える。温度センサ２６は、燃料電池２１の昇降可能範囲の中間地点の温度を検出し、その検出結果を制御部２８に与える。温度センサ２７は、燃料電池２１の昇降可能範囲の最下端の温度を検出し、その検出結果を制御部２８に与える。制御部２８は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等から構成される。制御部２８は、温度センサ２５〜２７から与えられる検出結果に基づいて、最も温度が高い位置に燃料電池２１を移動させるように昇降機２４を制御する。

図４は、制御部２８による昇降機２４の制御についてのフローチャートの一例を示す図である。制御部２８は、所定の周期で下記フローチャートを実行する。図４に示すように、まず、制御部２８は、温度センサ２５〜２７から検出結果を取得する（ステップＳ１）。次に、制御部２８は、燃料電池２１を移動させる目標位置を計算する（ステップＳ２）。この場合、制御部２８は、温度センサ２５〜２７が検出した温度のうち最も高い温度の位置を目標位置に定める。次いで、制御部２８は、燃料電池２１が目標位置に移動するように、昇降機２４を制御する（ステップＳ３）。その後、制御部２８は、動作を終了する。

このように、燃料電池２１を温度の高い位置に移動させることにより、燃料電池２１を効率よく暖機させることができる。それにより、燃料電池２１の起動時間の短縮化および起動エネルギーの低減化を図ることができる。

なお、温度センサの数は特に限定されない。温度センサは、少なくとも２つ設けられていればよい。また、放熱量よりも発熱量の方が大きい燃料電池を用いる場合には、燃料電池２１の作動温度よりも低い位置に燃料電池２１を移動させてもよい。さらに、昇降機２４を設置する箇所は、燃料電池自動車１００ａにおいて温度勾配を有する箇所であればどこであってもかまわない。また、燃料電池２１において発生する熱を有効利用できる箇所に昇降機２４を設けてもよい。

本実施例においては、昇降機２４が位置変更手段に相当し、制御部２８が制御手段、判定手段および記憶部に相当し、燃料電池１の移動位置が第４の温度域〜第６の温度域に相当し、温度センサ２５〜２７が温度検出手段に相当する。

図５は、第３実施例に係る燃料電池自動車１００ｂの一部を拡大した模式図である。図５に示すように、燃料電池自動車１００ｂが図３の燃料電池自動車１００ａと異なる点は、温度センサ２９をさらに備える点である。温度センサ２９は、燃料電池２１内を流動する冷媒の温度を検出し、その検出結果を制御部２８に与える。制御部２８は、温度センサ２５〜２７，２９から与えられる検出結果に基づいて、昇降機２４の動作を制御する。以下、制御部２８による昇降機２４の制御について詳説する。

燃料電池２１が起動すると、発電に伴って発生する熱によって燃料電池２１の温度が上昇する。燃料電池２１の暖機が終了した場合、燃料電池２１内を流動する冷媒は所定の温度を上回るようになる。制御部２８は、冷媒の温度が例えば燃料電池２１の作動下限温度を上回った場合に、燃料電池２１の暖機が終了したと判定することができる。

燃料電池２１として、補器用の低出力燃料電池等の作動時の放熱量が発熱量よりも大きい燃料電池を用いている場合、制御部２８は、最も温度が高い位置に燃料電池２１を移動させるように昇降機２４を制御する。また、燃料電池２１として、主器用の高出力燃料電池等の作動時の放熱量が発熱量よりも小さい燃料電池を用いている場合、制御部２８は、外気温よりも高くかつ燃料電池２１の作動温度よりも低い位置に燃料電池２１を移動させるように昇降機２４を制御する。以上のことから、燃料電池２１の発電効率低下を防止することができる。

作動時の放熱量が発熱量よりも大きい燃料電池を用いている場合、制御部２８は、図４のフローチャートに従って昇降機２４を制御する。一方、作動時の放熱量が発熱量よりも小さい燃料電池を用いている場合、制御部２８は、図６に示すフローチャートに従って昇降機２４を制御する。

図６は、制御部２８による昇降機２４の制御についてフローチャートの一例を示す図である。制御部２８は、所定の周期で下記フローチャートを実行する。図６に示すように、制御部２８は、温度センサ２５〜２７，２９から検出結果を取得する（ステップＳ１１）。次に、制御部２８は、冷媒の温度がしきい値を超えているか否かを判定する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２において冷媒の温度がしきい値を超えていると判定されなかった場合、制御部２８は、燃料電池２１を移動させる目標位置を計算する（ステップＳ１３）。この場合、制御部２８は、温度センサ２５〜２７が検出した温度のうち最も高い温度の位置を目標位置に定める。次いで、制御部２８は、燃料電池２１が目標位置に移動するように、昇降機２４を制御する（ステップＳ１４）。その後、制御部２８は、動作を終了する。

ステップＳ１２において冷媒の温度がしきい値を超えていると判定された場合、制御部２８は、燃料電池２１を移動させる目標位置を計算する（ステップＳ１５）。この場合、制御部２８は、温度センサ２５〜２７が検出した温度のうち燃料電池２１の作動温度よりも低い位置を目標位置に定める。目標位置が複数ある場合は、その中で最も温度が高い位置を目標位置とする。次いで、制御部２８は、燃料電池２１が目標位置に移動するように、昇降機２４を制御する（ステップＳ１６）。その後、制御部２８は動作を終了する。

このように、暖機過程において燃料電池２１を温度の高い位置に移動させることにより、燃料電池２１を効率よく暖機させることができる。それにより、燃料電池２１の起動時間の短縮化および起動エネルギーの低減化を図ることができる。また、暖機後においては、燃料電池２１の過度の温度上昇を防止することができる。それにより、燃料電池２１の熱損傷を防止することができるとともに、燃料電池２１の発電効率低下を防止することができる。

なお、本実施例においては冷媒の温度に基づいて燃料電池２１の暖機終了が判定されているが、燃料電池２１の起電力が所定の値を超えた場合に燃料電池２１の暖機が終了したと判定されてもよい。

また、制御部２８は、燃料電池２１を移動させる位置をあらかじめ記憶していてもよい。例えば、制御部２８は、内燃機関２３の動作中における昇降機２４による移動範囲の各位置の温度を記憶していてもよい。この場合、温度センサを設ける必要がなくなる。また、制御部２８は、暦に基づいて昇降機２４を制御してもよい。例えば、夏等の外気温が高い場合には、燃料電池２１をボンネット２２近傍に移動させ、内燃機関２３の温度が上昇してから内燃機関２３近傍に燃料電池２１を移動させてもよい。また、冬等の外気温が低い場合には、燃料電池２１を内燃機関２３近傍に移動させて燃料電池２１を起動させてもよい。なお、本実施例においても、昇降機２４を設置する箇所は、燃料電池自動車１００ｂにおいて温度勾配を有する箇所であればどこであってもかまわない。また、燃料電池２１において発生する熱を有効利用できる箇所に昇降機２４を設けてもよい。

図７は、第４実施例に係る燃料電池自動車１００ｃの模式図である。燃料電池自動車１００ｃは、内燃機関が設けられていない電気自動車である。図７に示すように、燃料電池自動車１００ｃは、燃料電池４１、ボンネット４２、インバータ４３、モータ４４、バッテリ４５および複数の座席４６を備える。また、燃料電池自動車１００ｃには、複数の燃料電池着脱部が設けられている。

本実施例に係る燃料電池自動車１００ｃは、ボンネット４２の内面近傍に設けられた第１着脱部５１、インバータ４３に近接する第２着脱部５２、モータ４４に近接する第３着脱部５３、バッテリ４５に近接する第４着脱部５４および座席４６下に設けられた第５着脱部５５を備える。モータ４４が複数設けられている場合には、第３着脱部５３は、いずれか１つのモータ４４に近接するように設けられていてもよい。また、第５着脱部５５は、いずれか１つの座席４６下に設けられていてもよく、複数の座席４６下にわたって設けられていてもよい。燃料電池４１は、第１着脱部５１〜第５着脱部５５のいずれかに着脱可能である。

ボンネット４２は外気温の影響を受けやすいことから、第１着脱部５１も外気温の影響を受けやすくなる。したがって、夏等の外気温が高い場合に燃料電池４１を第１着脱部５１に装着することによって、燃料電池４１の温度を上昇させることができる。それにより、燃料電池４１の暖機効率を向上させることができる。特に、夏等の外気温が高い場合でインバータ４３およびモータ４４の温度が十分に上昇していない場合に有効である。また、日差しが強い場合には、燃料電池４１の温度をさらに効率よく上昇させることができる。

インバータ４３、モータ４４およびバッテリ４５は、外気温にかかわらず、燃料電池自動車１００ｃの起動によって高温になる。それにより、燃料電池自動車１００ｃの起動によって第２着脱部５２〜第４着脱部５４も高温になる。したがって、燃料電池４１を第２着脱部５２、第３着脱部５３または第４着脱部５４に装着することによって、燃料電池４１の温度を上昇させることができる。この場合、燃料電池４１の暖機効率を向上させることができる。特に、冬等の外気温が低い場合でボンネット４２の温度が低い場合に効果的である。

また、燃料電池４１を第５着脱部５５に装着すれば、燃料電池４１を座席４６のヒータとして用いることができる。特に、冬等の外気温が低い場合に効果的である。なお、燃料電池４１を、第１着脱部５１〜第４着脱部５４のいずれかに装着して暖機させた後に、第５着脱部５５に装着することもできる。この場合、燃料電池４１を効率よく暖機させた後に、燃料電池４１における発生熱を有効利用することができる。

以上のように、燃料電池４１の着脱部を複数設けることによって、外気温等の条件に応じてまたは各機器における発生熱を利用して燃料電池４１の暖機を効率的に行うことができる。それにより、燃料電池４１の起動時間の短縮化および起動エネルギーの低減化を図ることができる。また、燃料電池４１において発生した熱を有効利用することができる。

なお、燃料電池４１の暖機後に燃料電池４１の装着位置を変更してもよい。まず、補器用の低出力燃料電池等の、作動時の燃料電池４１における放熱量が発熱量よりも大きい場合について説明する。この場合、燃料電池４１を保温しなければ燃料電池４１の発電効率が低下する。例えば、燃料電池４１を、燃料電池４１の作動温度よりも高い着脱部に装着することによって、燃料電池４１の発電効率低下を防止することができる。燃料電池４１の作動温度よりも高い着脱部としては、第２着脱部５２〜第４着脱部５４のいずれかを用いることができる。なお、暖機後に限らず、起動前から上記着脱部に燃料電池４１を装着してもよい。

次に、主器用の高出力燃料電池等の、作動時の燃料電池４１における放熱量が発熱量よりも小さい場合について説明する。この場合、燃料電池４１の温度を冷却しなければ燃料電池４１が熱損傷を受ける可能性がある。例えば、燃料電池４１を、外気温よりも高くかつ燃料電池４１の作動温度よりも低い着脱部に装着することによって、燃料電池４１の発電効率低下を防止することができる。この場合の着脱部としては、第１着脱部５１〜第４着脱部５４のいずれかを用いることができる。なお、暖機後に限らず、起動前から上記着脱部に燃料電池４１を装着してもよい。

なお、本実施例に係る燃料電池４１としては、第１実施例に係る燃料電池１と同様のものを用いることができる。また、燃料電池４１の着脱部は、第１着脱部５１〜第５着脱部５５に限られない。燃料電池４１の着脱部は、外気温よりも高い温度を有する位置、燃料電池４１の作動温度よりも低い温度を有する位置、燃料電池４１の作動温度よりも高い温度を有する位置または燃料電池４１における発生熱を有効利用できる位置であれば、いずれの箇所に設けられていてもよい。

本実施例においては、第１着脱部５１〜第５着脱部５５が第１の温度域、第２の温度域または第３の温度域に設けられた着脱部に相当する。

図８は、第５実施例に係る燃料電池自動車１００ｄの一部を拡大した模式図である。図８に示すように、燃料電池自動車１００ｄは、燃料電池６１、ボンネット６２、インバータ６３、モータ６４、昇降機６５、温度センサ６６〜６８および制御部６９を備える。燃料電池６１は、昇降機６５に搭載されている。昇降機６５は、図３の昇降機２４と同様のものである。本実施例においては、昇降機６５は、燃料電池６１をモータ６４近傍、インバータ６３近傍およびボンネット６２近傍にかけて移動させる。

温度センサ６６は、ボンネット６２近傍の温度を検出し、その検出結果を制御部６９に与える。温度センサ６７は、インバータ６３近傍の温度を検出し、その検出結果を制御部６９に与える。温度センサ６８は、モータ６４近傍の温度を検出し、その検出結果を制御部６９に与える。制御部６９は、温度センサ６６〜６８から与えられる検出結果に基づいて、最も温度が高い位置に燃料電池６１を移動させるように昇降機６５を制御する。この場合のフローチャートは、図４のフローチャートと同様である。なお、その場合には、温度センサ２５〜２７を温度センサ６６〜６８に変更すればよい。

このように、燃料電池６１を温度の高い位置に移動させることにより、燃料電池６１を効率よく暖機させることができる。それにより、燃料電池６１の起動時間の短縮化および起動エネルギーの低減化を図ることができる。

なお、放熱量よりも発熱量の方が大きい燃料電池を用いている場合には、制御部６９は、燃料電池６１の暖機後に燃料電池６１を作動温度よりも低い温度の位置に燃料電池６１を移動させる。この場合のフローチャートは、図６のフローチャートと同様である。なお、その場合には、燃料電池６１内を流動する冷媒の温度を検出する温度センサを新たに設ければよい。

このように、暖機過程において燃料電池６１を温度の高い位置に移動させることにより、燃料電池６１を効率よく暖機させることができる。それにより、燃料電池６１の起動時間の短縮化および起動エネルギーの低減化を図ることができる。また、暖機後においては、燃料電池６１の過度の温度上昇を防止することができる。それにより、燃料電池６１の熱損傷を防止することができるとともに、燃料電池６１の発電効率低下を防止することができる。

なお、昇降機６５を設置する箇所は、燃料電池自動車１００ｄにおいて温度勾配を有する箇所であればどこであってもかまわない。また、燃料電池６１において発生する熱を有効利用できる箇所に昇降機６５を設けてもよい。

本実施例においては、昇降機６５が位置変更手段に相当し、制御部６９が制御手段、判定手段および記憶部に相当し、燃料電池６１の移動位置が第４の温度域〜第６の温度域に相当し、温度センサ６６〜６８が温度検出手段に相当する。

第１実施例に係る燃料電池自動車の模式図である。 第１着脱部〜第６着脱部における燃料電池との接続部の斜視図である。 第２実施例に係る燃料電池自動車の一部を拡大した模式図である。 制御部による昇降機の制御についてのフローチャートの一例を示す図である。 第３実施例に係る燃料電池自動車の一部を拡大した模式図である。 制御部による昇降機の制御についてフローチャートの一例を示す図である。 第４実施例に係る燃料電池自動車の模式図である。 第５実施例に係る燃料電池自動車の一部を拡大した模式図である。

符号の説明

１，２１，４１，６１ 燃料電池
２，２２，４２，６２ ボンネット
３，２３ 内燃機関
４ エキゾーストマニホールド
５ 排気触媒
６ 燃料タンク
７，４６ 座席
１１，５１ 第１着脱部
１２，５２ 第２着脱部
１３，５３ 第３着脱部
１４，５４ 第４着脱部
１５，５５ 第５着脱部
１６ 第６着脱部
２４，６５ 昇降機
２８，６９ 制御部
４３，６３ インバータ
４４，６４ モータ
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ 燃料電池自動車

Claims (15)

1. 燃料電池と、
   前記燃料電池を着脱可能な複数の着脱部とを備え、
   前記燃料電池は、前記複数の着脱部のいずれかに設置されていることを特徴とする燃料電池自動車。
2. 前記複数の着脱部のうち少なくとも１つは、外気温よりも高い温度を有する第１の温度域に設けられていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池自動車。
3. 前記複数の着脱部のうち少なくとも１つは、前記燃料電池の作動温度よりも低い温度を有する第２の温度域に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池自動車。
4. 前記複数の着脱部のうち少なくとも１つは、前記燃料電池の作動温度より高い温度を有する第３の温度域に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池自動車。
5. 座席をさらに備え、
   前記複数の着脱部のうち少なくとも１つは、前記座席の下方に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池自動車。
6. 炭化水素系燃料を貯蔵し、表面に凹部が形成された燃料タンクをさらに備え、
   前記複数の着脱部の少なくとも１つは、前記燃料タンクの凹部に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電池自動車。
7. 燃料電池と、
   前記燃料電池の位置を変更する位置変更手段と、
   前記燃料電池の位置を所望の位置に変更するように前記位置変更手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする燃料電池自動車。
8. 前記位置変更手段が変更可能な位置には、外気温よりも高い温度を有する第４の温度域が含まれることを特徴とする請求項７記載の燃料電池自動車。
9. 前記位置変更手段が変更可能な位置には、前記燃料電池の作動温度よりも低い温度を有する第５の温度域が含まれることを特徴とする請求項７または８記載の燃料電池自動車。
10. 前記位置変更手段が変更可能な位置には、前記燃料電池の作動温度より高い温度を有する第６の温度域が含まれることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の燃料電池自動車。
11. 前記燃料電池の暖機が終了したか否かを判定する判定手段をさらに備え、
    前記燃料電池は、作動時において放熱量に比較して発熱量の方が大きい燃料電池であり、
    前記制御手段は、前記燃料電池の暖機が終了したと前記判定手段によって判定された場合に、前記燃料電池を前記第５の温度域に移動させるように前記位置変更手段を制御することを特徴とする請求項９記載の燃料電池自動車。
12. 前記燃料電池の暖機が終了したか否かを判定する判定手段をさらに備え、
    前記燃料電池は、作動時において発熱量に比較して放熱量の方が大きい燃料電池であり、
    前記制御手段は、前記燃料電池の暖機が終了したと前記判定手段によって判定された場合に、前記燃料電池を前記第６の温度域に移動させるように前記位置変更手段を制御することを特徴とする請求項１０記載の燃料電池自動車。
13. 前記制御手段は、暦に基づいて前記位置変更手段を制御することを特徴とする請求項７〜１２のいずれかに記載の燃料電池自動車。
14. 前記位置変更手段が変更可能な位置の少なくとも２箇所の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
    前記制御手段は、前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記位置変更手段を制御することを特徴とする請求項７〜１３のいずれかに記載の燃料電池自動車。
15. 前記位置変更手段が変更可能な位置の温度を記憶する記憶部をさらに備え、
    前記制御手段は、前記記憶部に記憶された温度に基づいて前記位置変更手段を制御することを特徴とする請求項７〜１４のいずれかに記載の燃料電池自動車。

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