JP2008247326A

JP2008247326A - 鞍乗型燃料電池車両

Info

Publication number: JP2008247326A
Application number: JP2007094250A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Horii; 義之堀井; Yohei Makuta; 洋平幕田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP4968783B2; CN101274651A; CN101274651B

Abstract

【課題】車体前後方向の適正な重量バランスを保ちつつ全長の短縮を可能とする鞍乗型燃料電池車両を提供する。
【解決手段】略直方体に形成される燃料電池３０を、その長手方向を上下に向けた状態から車体後方側に傾けて運転者１００が着座するシート１８の下方に配設し、スイングアーム１１を揺動自在に軸支するピボット軸１３を、燃料電池３０の側面視長方形３０Ｈの頂点Ｐの前方かつ頂点Ｑの後方の範囲Ｘ内であると共に、頂点Ｐの下方かつ頂点Ｑの上方の範囲Ｙ内に配置する。操向ハンドル５とシート１８との間に、運転者１００が乗車時に足を載せる足乗せ部１９を設け、燃料電池３０の重心Ｇ１の位置が、乗車時に運転者が着座する着座部１８ａの前後方向着座部中心Ｇ２、すなわち、乗車時の運転者１００の重心より車体前方側に位置するように、燃料電池３０を足乗せ部１９の車体後方側に配設する。
【選択図】図５

Description

本発明は、鞍乗型燃料電池車両に係り、特に、車体前後方向の適正な重量バランスを保ちつつ全長の短縮を可能とする鞍乗型燃料電池車両に関する。

従来から、水素と酸素の化学反応によって電気を発生する燃料電池を積載し、この燃料電池からの供給電力で走行する燃料電池車両が知られている。このような車両において、車重に占める比率の大きい燃料電池は、車体前後方向の重量バランスを考慮して車体の中央近傍に配設されることが多い。

特許文献１には、車体の最下部かつ前後方向のほぼ中央に燃料電池を配設した燃料電池二輪車が開示されている。
特開２００５−１１２０９４号公報

しかしながら、特許文献１に開示される手法では、燃料電池の長手方向が車体前後方向に向けられているので、スイングアームを揺動自在に軸支するピボット軸を燃料電池の後端部より前方に寄せることが難しかった。これにより、十分なスイングアーム長を確保しつつ、ホイールベースを短縮して車体全長の短縮を図るという手法が適用しにくくなるという課題があった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、車体前後方向の適正な重量バランスを保ちつつ全長の短縮を可能とする鞍乗型燃料電池車両を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、燃料電池からの供給電力で走行すると共に、後輪が取り付けられるスイングアームを車体フレームに揺動自在に軸支するピボット軸と、運転者が着座するシートとを備える鞍乗型燃料電池車両において、前記燃料電池は、略直方体に形成され、その長手方向を上下に向けた状態から車体後方側に傾けられて前記シートの下方に配設されており、前記ピボット軸は、前記燃料電池の側面視長方形の後端に位置する頂点の前方かつ下端に位置する頂点の後方の範囲内に配置されている点に第１の特徴がある。

また、前記ピボット軸は、前記燃料電池の側面視長方形の後端に位置する頂点の下方かつ下端に位置する頂点の上方の範囲内に配置されている点に第２の特徴がある。

また、前輪を操舵する操向ハンドルを備え、前記操向ハンドルと前記シートとの間に、前記運転者の足乗せ部が設けられており、前記燃料電池は、該燃料電池の重心位置が、乗車時に運転者が着座する着座部の前後方向中心より車体前方側に位置するように、前記足乗せ部の車体後方側に配設されている点に第３の特徴がある。

さらに、前記燃料電池に供給する水素ガスを貯蔵する水素貯蔵手段を備え、前記水素貯蔵手段は後輪の上方に配設され、前記燃料電池の水素ガス供給口が、前記燃料電池の長手方向の上部側に設けられている点に第４の特徴がある。

第１の発明によれば、燃料電池は、略直方体に形成され、その長手方向を上下に向けた状態から車体後方側に傾けられてシートの下方に配設されており、ピボット軸は、燃料電池の側面視長方形の後端に位置する頂点の前方かつ下端に位置する頂点の後方の範囲内に配置されているので、例えば、長手方向を車体前後方向に向けて燃料電池の配設した場合に比して、ピボット軸を車体前方側に寄せることが可能となる。これにより、十分なスイングアーム長を確保しながらホイールベースを短縮し、車体全長の短縮を図ることができるようになる。さらに、燃料電池が車体後方側に傾斜しているので、発電時に生成されて燃料電池の下方に溜まる生成水の流れがよくなり、排水性を高めることが可能となる。

第２の発明によれば、ピボット軸は、燃料電池の側面視長方形の後端に位置する頂点の下方かつ下端に位置する頂点の上方の範囲内に配置されているので、燃料電池が車体下方に配置されて低重心化が図られると共に、さらにコンパクトな車体を得ることができる。

第３の発明によれば、前輪を操舵する操向ハンドルを備え、操向ハンドルとシートとの間に、運転者の足乗せ部が設けられており、燃料電池は、該燃料電池の重心位置が、乗車時に運転者が着座する着座部の前後方向中心より車体前方側に位置するように、足乗せ部の車体後方側に配設されているので、燃料電池の重心位置を、乗車時の運転者の重心位置より車体前方側に置くことができ、各重量物の重心を車体前後方向の略中央に集中させて、車体の前後重量バランスを向上させることが可能となる。また、足乗せ部の車体後方側に燃料電池が配設されているので、乗員が乗降時に燃料電池を跨ぐことがなくなり、鞍乗型燃料電池車両の乗り降りを容易にすることが可能となる。

第４の発明によれば、燃料電池に供給する水素ガスを貯蔵する水素貯蔵手段を備え、水素貯蔵手段は後輪の上方に配設されており、燃料電池の水素ガス吸入口が、燃料電池の長手方向の上部側に設けられているので、水素貯蔵手段と燃料電池の水素ガス吸入口との距離が近くなり、燃料ガス管等の水素供給経路が短縮されて、圧力損失を低減することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池車両１の斜視図である。また、図２は、燃料電池車両１の右側面図である。鞍乗型自動二輪車としての燃料電池車両１は、複数のセルが積層されたセルスタック（電極、セパレータ、電解質膜等を含む）と、該セルスタックに燃料の水素ガスを供給する燃料（水素）ガス供給系と、該セルスタックに酸素を含む反応ガス（空気）を供給する反応ガス供給系とから構成される燃料電池発電システムを備えており、以下では、セルスタックが収納される略直方体のケーシング全体を燃料電池３０と呼称する。

燃料電池車両１は、操向ハンドル５のハンドルポスト４を回動自在に軸支するヘッドパイプが接合されるメインフレーム２と、ヘッドパイプに接合されて車体下方かつ後方に延びるアンダーフレーム６と、車体の略中央に配設される燃料電池３０を覆うガードパイプ７と、ガードパイプ７の上方に配設されるアッパーパイプ８と、ガードパイプ７の後端部から上方に延びてアッパーパイプ８と連結される連結パイプ２８と、アッパーパイプ８の後方で２本の水素ボンベ１５を支持するリヤフレーム９とからなる骨格を有する。ハンドルポスト４の下方には、前輪ＷＦを回転自在に軸支する左右一対のフロントフォーク３が取り付けられており、操向ハンドル５の回動により前輪ＷＦの操舵角を変更することができる。

アンダーフレーム６の後端部に設けられたピボット軸１３には、リヤクッション１２によって車体に吊り下げられたスイングアーム１１が揺動自在に軸支されている。スイングアーム１１には、燃料電池車両１の動力源としての駆動モータ（不図示）が内蔵されており、後輪ＷＲはこの駆動モータで駆動される。

メインフレーム２とアンダーフレーム６とで囲まれた空間には、反応ガスを強制的に圧送する過給機としてのスクロール型圧縮機５２、反応ガスの湿度を調整する加湿機５３、略直方体形状を有する燃料電池３０、該燃料電池３０の発電電圧を昇圧または降圧することにより所定の電圧に変換する電圧変換器（ＶＣＵ）５０、燃料電池３０から供給される電力を蓄積する二次電池５１とが配設されている。また、メインフレーム２の車体前方側には、燃料電池３０の冷却水を冷却する左右一対のラジエータ６０Ｌ，６０Ｒが取り付けられており、該ラジエータ６０Ｌ，６０Ｒの背面部には冷却効果を高めるための電動の冷却ファン６１が配設されている。

側面視長方形の燃料電池３０は、その長方形を縦長とし、かつ車体後方側に傾けられて車体に取り付けられている。燃料電池３０には、水素を含む燃料ガスを供給する燃料ガス管４５と、酸素を含む反応ガスを供給する配管である吸入側マニホールド３３と、セルスタックを通過した未反応ガスおよび生成水を排出する配管である排出側マニホールド３６とが取り付けられている。略円柱状の水素ボンベ１５は、水素ボンベレギュレータ１６と接続されるバルブ側を車体前方側に向けて、後輪（駆動輪）ＷＲの上方でリヤフレーム９およびガイドパイプ１０に支持されている。水素ボンベ１５に充填された水素は、各種センサ等からの情報に基づいて電気的に制御される水素ボンベレギュレータ１６によって降圧された後、燃料ガス管４５を介して燃料電池３０に供給される。なお、リヤフレーム９の上方には、外装部品の一部としてのリヤカウル１４が、水素ボンベ１５を覆うようにして配設されている。

前記ハンドルポスト４の車体前方側には、外気を濾過するエアクリーナボックス５４が設けられており、該エアクリーナボックス５４から導入された空気は、スクロール型圧縮機５２によって加湿機５３に圧送される。そして、加湿機５３によって適切な湿度が与えられた反応ガスは、反応ガス管３４およびこれに接続される吸入側マニホールド３３を介して、燃料電池３０に圧送される。

前記ラジエータ６０Ｌ，６０Ｒの下方には、樹脂の薄板等で形成されて車体を覆う外装部品（不図示）の内側、すなわち、車体の内部へ積極的に外気を導入するための左右一対の電動ファン７０が取り付けられている。また、スクロール型圧縮機５２の車幅方向右側には、燃料電池３０の冷却水の温度を所定値に保つためのサーモスタット５２ａが取り付けられている。

図３は、鞍乗型燃料電池車両１の上面図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。車幅方向中央に配設される燃料電池３０の上部には、燃料ガス管４５が接続される燃料ガス吸入孔３８と、前記吸入側マニホールド３３が接続される反応ガス吸入口３２とが設けられている。このような燃料ガス吸入孔３８の配設位置によれば、後輪ＷＲの上方に配設された水素ボンベ１５との距離が近くなるので、燃料ガス管４５等の水素供給経路を短縮して圧力損失を低減することが可能となる。略直方体の電圧変換器５０は、燃料電池３０の車体前方側において、左右一対のメインフレーム２に挟まれるように車幅方向中央に配設されている。電圧変換器５０の天面には、金属等で形成された多数の薄い板状部材を車体前後方向に立設してなる放熱フィン５０ａが取り付けられている。

図４は、鞍乗型燃料電池車両１の左側面図であり、また、図５は燃料電池３０の配設状態を示す模式図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。本実施形態に係る鞍乗型燃料電池車両１においては、操向ハンドル５とシート１８との間に、運転者１００が乗車時に足を載せる足乗せ部１９が設けられており、燃料電池３０は、足乗せ部１９の車体後方側に配設されている。このような燃料電池３０の配設位置によれば、燃料電池３０の重心Ｇ１の位置を、シート１８において運転者１００が着座する運転者着座部１８ａの前後方向着座部中心Ｇ２、換言すれば、乗車時の運転者１００の重心より車体前方側に置くことができ、各重量物の重心を車体前後方向の略中央に集中させて、車体の前後重量バランスを向上させることができるようになる。本実施形態では、図４に示すように距離Ａの分だけ、燃料電池３０の重心Ｇ１が、運転者着座部１８ａの前後方向着座部中心Ｇ２、すなわち、乗車時の運転者１００の重心より車体前方に位置するように設定されている。また、足乗せ部１９の車体後方側に燃料電池３０が配設されているので、運転者１００が乗降時に燃料電池３０を跨ぐことがなくなり、鞍乗型燃料電池車両１の乗り降りを容易にすることが可能となる。

図５を参照して、略直方体に形成される燃料電池３０は、その長手方向を上下に向けた状態から車体後方側に傾けられて前記シート１８の下方に配設されている。これにより、例えば、長手方向を車体前後方向に向けて燃料電池を配設した場合に比して、スイングアーム１１を揺動自在に軸支するピボット軸１３を車体前方側に寄せることが可能となる。ここで、燃料電池３０の側面視長方形３０Ｈに注目すると、側面視長方形３０Ｈの後端部に頂点Ｐが位置し、下端部に頂点Ｑが位置する。本実施形態では、ピボット軸１３を、側面視長方形３０Ｈの頂点Ｐの前方かつ頂点Ｑの後方の範囲Ｘの範囲内であると共に、頂点Ｐの下方かつ頂点Ｑの上方の範囲Ｙの範囲内に配置している。これにより、ピボット軸１３は、燃料電池３０に隣接した直角三角形３０Ｔの中に収められることとなり、十分なスイングアーム長を確保しながらホイールベースを短縮し、車体全長の短縮を図ることが可能となる。また、燃料電池３０が車体下方に配置されて低重心化が図られると共に、コンパクトな車体を得ることができるようになる。さらに、燃料電池３０が車体後方側に大きく傾斜（例えば、３０度）しているので、発電時に生成されて燃料電池３０の下方に溜まる生成水の流れがよくなり、排水性を高めることが可能となる。

なお、燃料電池や足乗せ部の形状、ピボット軸の配設位置、燃料電池の傾斜角度や上下方向位置、スイングアームの長さとホイールベースの比率等は、上記した実施形態に限られず、種々の変更が可能である。

また、鞍乗型燃料電池車両の形態は、自動二輪車のほか３／４輪車等であってもよく、燃料電池、水素貯蔵手段、過給機、加湿機、電圧変換器、二次電池、ラジエータ等の構成部品の形態や配置も種々の変更が可能である。

本発明の一実施形態に係る鞍乗型燃料電池車両の斜視図である。本発明の一実施形態に係る鞍乗型燃料電池車両の右側面図である。本発明の一実施形態に係る鞍乗型燃料電池車両の上面図である。本発明の一実施形態に係る鞍乗型燃料電池車両の左側面図である。燃料電池の配設状態を示す模式図である。

符号の説明

１…鞍乗型燃料電池車両、５…操向ハンドル、１１…スイングアーム、１３…ピボット軸、１５…水素ボンベ（水素貯蔵手段）、１８…シート、１８ａ…運転者着座部、１９…足乗せ部、３０…燃料電池、３０Ｈ…側面視長方形、３８…燃料ガス吸入孔、４５…燃料ガス管、５０…電圧変換器、５１…二次電池、５２…スクロール型圧縮機、５３…加湿機、１００…運転者、Ｇ１…燃料電池の重心、Ｇ２…着座部中心、Ｐ…後端の頂点、Ｑ…下端の頂点

Claims

燃料電池からの供給電力で走行すると共に、後輪が取り付けられるスイングアームを車体フレームに揺動自在に軸支するピボット軸と、運転者が着座するシートとを備える鞍乗型燃料電池車両において、
前記燃料電池は、略直方体に形成され、その長手方向を上下に向けた状態から車体後方側に傾けられて前記シートの下方に配設されており、
前記ピボット軸は、前記燃料電池の側面視長方形の後端に位置する頂点の前方かつ下端に位置する頂点の後方の範囲内に配置されていることを特徴とする鞍乗型燃料電池車両。
前記ピボット軸は、前記燃料電池の側面視長方形の後端に位置する頂点の下方かつ下端に位置する頂点の上方の範囲内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の鞍乗型燃料電池車両。
前輪を操舵する操向ハンドルを備え、
前記操向ハンドルと前記シートとの間に、前記運転者の足乗せ部が設けられており、前記燃料電池は、該燃料電池の重心位置が、乗車時に運転者が着座する着座部の前後方向中心より車体前方側に位置するように、前記足乗せ部の車体後方側に配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の鞍乗型燃料電池車両。
前記燃料電池に供給する水素ガスを貯蔵する水素貯蔵手段を備え、
前記水素貯蔵手段は後輪の上方に配設され、
前記燃料電池の水素ガス供給口が、前記燃料電池の長手方向の上部側に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の鞍乗型燃料電池車両。