JP2011011619A - Fuel cell drive vehicle - Google Patents

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Hisashi Niioka
久 新岡
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    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently use a space in a front box of a fuel cell drive vehicle so that the layer number of fuel cells can be increased.SOLUTION: In the fuel cell drive vehicle 1, a cowl top 7 is projected downward from the rear end of the front box 2. A fuel cell stack 14, an electric motor 9, and a reducer 13 are mounted inside the front box 2. The fuel cell stack 14 comprises a plurality of upward laminated fuel cells, and is arranged in a backward tilted state in a forward moving direction of the vehicle.

Description

この発明は、燃料電池をエネルギー源として走行する燃料電池駆動車両のフロントボックスへの燃料電池スタックの配置に関する。   The present invention relates to an arrangement of a fuel cell stack in a front box of a fuel cell drive vehicle that runs using a fuel cell as an energy source.

燃料電池をエネルギー源として走行する燃料電池駆動車両に関して、特許文献1は車両のフロントボックス内への燃料電池スタックの配置に関する提案を行っている。
具体的には、フロントボックス内において燃料電池の積層方向が垂直となるように、燃料電池スタックを搭載することを提案している。電動モータの高出力化のために、燃料電池の積層枚数を増やす場合でも、このように燃料電池スタックを配置することで、車体の前後方向及び左右方向の寸法に影響を及ぼさずに高出力化が図れるからである。
Regarding a fuel cell-driven vehicle that travels using a fuel cell as an energy source, Patent Document 1 proposes an arrangement of a fuel cell stack in a front box of the vehicle.
Specifically, it has been proposed to mount the fuel cell stack so that the stacking direction of the fuel cells is vertical in the front box. Even when the number of stacked fuel cells is increased to increase the output of the electric motor, by arranging the fuel cell stack in this way, the output can be increased without affecting the longitudinal and lateral dimensions of the vehicle body. It is because it can plan.

特開2003−173790号公報JP 2003-173790 A

一般的な乗用車タイプの車両においてフロントボックスの上方はボンネットに画成される。ボンネットとフロントガラスの間にはカウルトップが存在する。カウルトップはフロントボックス内に下向きに突出する。   In a general passenger car type vehicle, the upper part of the front box is defined by a bonnet. There is a cowl top between the bonnet and the windshield. The cowl top projects downward into the front box.

こうした車両において、垂直方向に燃料電池を積層した燃料電池スタックをフロントボックス内に配置する場合、燃料電池の積層枚数を増やして行くと、やがて燃料電池がカウルトップと干渉する。つまり、積層枚数はカウルトップの位置に依存して決まる。   In such a vehicle, when a fuel cell stack in which fuel cells are stacked in the vertical direction is arranged in the front box, as the number of stacked fuel cells increases, the fuel cells eventually interfere with the cowl top. That is, the number of stacked layers is determined depending on the position of the cowl top.

しかながら、カウルトップと干渉しない上限まで燃料電池を積層した場合でも、フロントボックス内のスペースにはまだ余裕があることが多い。これはカウルトップがボンネットの大半の部位よりも下向きに突出しているからである。   However, even when the fuel cells are stacked up to the upper limit that does not interfere with the cowl top, the space in the front box still often has room. This is because the cowl top protrudes downward from most parts of the hood.

特許文献1の従来技術は、車体の前後方向及び左右方向の寸法に影響を与えないという利点はあるものの、フロントボックス内のスペースの有効利用や燃料電池の積層枚数の最大化という点では、必ずしも最良の配置とは言えない。   Although the prior art of Patent Document 1 has an advantage that it does not affect the longitudinal and lateral dimensions of the vehicle body, it is not necessarily in terms of effective use of space in the front box and maximization of the number of stacked fuel cells. Not the best arrangement.

この発明は、燃料電池スタックを搭載するフロントボックス内のスペースのより効率的な利用と、燃料電池の積層枚数の一層の増加とを実現することを目的とする。   An object of the present invention is to realize more efficient use of the space in the front box on which the fuel cell stack is mounted and further increase in the number of stacked fuel cells.

以上の目的を達成するために、この発明は、後端部においてカウルトップを下向きに突出させたフロントボックスを備え、燃料電池スタックをフロントボックス内に搭載した燃料電池駆動車両において、上向きに積層した複数の燃料電池で構成される燃料電池スタックを、車両の前進方向に関して後傾した状態でフロントボックス内に配置している。   In order to achieve the above object, the present invention includes a front box having a cowl top projecting downward at a rear end portion, and a fuel cell drive vehicle in which a fuel cell stack is mounted in the front box is stacked upward. A fuel cell stack composed of a plurality of fuel cells is disposed in the front box in a state where the fuel cell stack is tilted backward with respect to the forward direction of the vehicle.

複数の燃料電池を上向きに積層した燃料電池スタックを後傾した状態でフロントボックス内に配置することで、フロントボックスの後端部に下向きに突出するカウルトップとの干渉を避けつつ、フロントボックス内により多くの枚数の燃料電池を積層することが可能となる。その結果、フロントボックス内のスペースを電動モータの高出力化に効率良く利用できる。   By placing the fuel cell stack, which is a stack of multiple fuel cells facing upward, in the front box while tilting backward, avoiding interference with the cowl top protruding downward at the rear end of the front box, Thus, it becomes possible to stack a larger number of fuel cells. As a result, the space in the front box can be efficiently used to increase the output of the electric motor.

この発明の実施形態による燃料電池駆動車両の要部の概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of the principal part of the fuel cell drive vehicle by embodiment of this invention.

図1を参照すると、乗用車タイプの燃料電池駆動車両1の前部には、ボンネット3により前輪4の略上方に位置してフロントボックス2が画成される。   Referring to FIG. 1, a front box 2 is defined at a front portion of a passenger car type fuel cell drive vehicle 1 by being positioned substantially above the front wheels 4 by a bonnet 3.

フロントボックス2の後端部には車両のフロントガラス6とボンネット3の間に位置するカウルトップ7が下向きに突出する。   A cowl top 7 located between the windshield 6 and the hood 3 of the vehicle projects downward at the rear end of the front box 2.

同様に、フロントボックス2の前端部にはラジエータ8が若干後傾した状態で配置される。   Similarly, the radiator 8 is disposed at a front end portion of the front box 2 in a state where the radiator 8 is slightly inclined backward.

前輪4は電動モータ9により減速機13を介して回転駆動される。減速機13は駆動輪10と、ベルト11を介して駆動輪10と連動する従動輪12とを備える。駆動輪10は電動モータ9の出力軸に結合し、従動輪12の回転が前輪4に伝達される。減速機13は電動モータ9の回転を減速して前輪4に伝達する。そのため、従動輪12の径は駆動輪10の径より大きく設定される。   The front wheel 4 is rotationally driven by the electric motor 9 via the speed reducer 13. The speed reducer 13 includes drive wheels 10 and driven wheels 12 that are linked to the drive wheels 10 via a belt 11. The driving wheel 10 is coupled to the output shaft of the electric motor 9, and the rotation of the driven wheel 12 is transmitted to the front wheel 4. The speed reducer 13 decelerates the rotation of the electric motor 9 and transmits it to the front wheels 4. Therefore, the diameter of the driven wheel 12 is set larger than the diameter of the driving wheel 10.

電動モータ9を回転駆動する燃料電池スタック14は上向きに積層された複数の燃料電池からなる。燃料電池スタック14はカウルトップ7との干渉を避けるために車両の前進方向に関して後傾した状態でフロントボックス2内に固定される。   The fuel cell stack 14 that rotationally drives the electric motor 9 is composed of a plurality of fuel cells stacked upward. In order to avoid interference with the cowl top 7, the fuel cell stack 14 is fixed in the front box 2 in a state of being tilted backward with respect to the forward direction of the vehicle.

電動モータ9と減速機13は燃料電池スタック14の下方に配置される。後傾した燃料電池スタック14の下方のスペースは前方ほど高さが高くなる。このスペースを有効に利用すべく、減速機13は大径の従動輪12が駆動輪10の前方に位置するように配置される。   The electric motor 9 and the speed reducer 13 are disposed below the fuel cell stack 14. The space below the rearwardly inclined fuel cell stack 14 increases in height toward the front. In order to effectively use this space, the speed reducer 13 is arranged such that the large-diameter driven wheel 12 is positioned in front of the drive wheel 10.

燃料電池スタック14の上方にはさらに補機15が配置される。補機15は好ましくは燃料電池スタック14と同様に後傾した状態で配置される。   An auxiliary machine 15 is further disposed above the fuel cell stack 14. The auxiliary machine 15 is preferably arranged in a state of being tilted backward in the same manner as the fuel cell stack 14.

フロントボックス2内における燃料電池スタック14の以上の配置がもたらす作用を次に説明する。   Next, the operation provided by the above arrangement of the fuel cell stack 14 in the front box 2 will be described.

この実施形態においては、上向きに積層された複数の燃料電池からなる燃料電池スタック14を後傾状態でフロントボックス2内に配置したので、燃料電池スタック14と、フロントボックス2の後端部において下向きに突出するカウルトップ7とが干渉しにくい環境が得られる。したがって、上向きに燃料電池を積層した燃料電池スタックを後傾させずにフロントボックス2内に配置した前記従来技術と比較して、より多く燃料電池の積層が可能となる。   In this embodiment, since the fuel cell stack 14 composed of a plurality of fuel cells stacked upward is disposed in the front box 2 in a tilted state, the fuel cell stack 14 and the rear end portion of the front box 2 face downward. Thus, an environment in which the cowl top 7 projecting from the surface does not easily interfere with each other is obtained. Therefore, more fuel cells can be stacked as compared with the conventional technique in which the fuel cell stack in which the fuel cells are stacked upward is disposed in the front box 2 without tilting backward.

燃料電池スタック14の後傾角度を、カウルトップ7のフロントボックス2への突出寸法に基づき決定するならば、燃料電池の積層枚数を増加させた場合に、燃料電池スタック14とカウルトップ7とが干渉し始める際に、燃料電池スタック14はボンネット3とも干渉し始める。言い換えれば、燃料電池スタック14とカウルトップ7とが干渉し始める段階では、フロントボックス2内に余計なスペースがほとんど残存せず、フロントボックス2内のスペースを燃料電池の積層枚数の増加に最大限利用することができる。   If the backward tilt angle of the fuel cell stack 14 is determined based on the projecting dimension of the cowl top 7 to the front box 2, when the number of stacked fuel cells is increased, the fuel cell stack 14 and the cowl top 7 When starting to interfere, the fuel cell stack 14 also begins to interfere with the bonnet 3. In other words, at the stage where the fuel cell stack 14 and the cowl top 7 begin to interfere, there is almost no extra space remaining in the front box 2, and the space in the front box 2 is maximized to increase the number of stacked fuel cells. Can be used.

燃料電池スタック14の下方には電動モータ9と減速機13が配置されている。後傾した燃料電池スタック14の下方に形成されるスペースの上下の寸法は車両の前方で大きく後方に向かって小さくなる。減速機13は駆動輪10の前方により径の大きな従動輪12を配置しているので、電動モータ9と減速機13は燃料電池スタック14の下方のこのスペースに無駄なく配置することができる。   An electric motor 9 and a speed reducer 13 are disposed below the fuel cell stack 14. The upper and lower dimensions of the space formed below the rearwardly inclined fuel cell stack 14 are large in the front of the vehicle and smaller in the rear. Since the speed reducer 13 has the driven wheel 12 having a larger diameter in front of the drive wheel 10, the electric motor 9 and the speed reducer 13 can be disposed in this space below the fuel cell stack 14 without waste.

燃料電池スタック14を後傾状態で配置することは、後傾したラジエータ8との干渉を避けるうえでも好ましい。   Arranging the fuel cell stack 14 in a rearward tilted state is also preferable in order to avoid interference with the rearward tilted radiator 8.

さらに、燃料電池スタック14の上方に補機15を同様に後傾状態で配置することで、カウルトップ7とボンネット3の間に形成されるスペースを有効に利用しで、燃料電池の積層枚数を減らすことなく補機15を配置することができる。ただし、補機15の配置は燃料電池スタック14の上方に限らない。フロントボックス2内の任意の空きスペースに配置可能である。   Further, by arranging the auxiliary machine 15 in the rearward inclined state similarly above the fuel cell stack 14, the space formed between the cowl top 7 and the bonnet 3 can be used effectively, and the number of stacked fuel cells can be reduced. The auxiliary machine 15 can be arranged without reducing. However, the arrangement of the auxiliary machine 15 is not limited to the upper side of the fuel cell stack 14. It can be placed in any free space in the front box 2.

以上のように、この実施形態は、燃料電池スタック14を後傾した状態でフロントボックス2内に配置したので、フロントボックス2の後端部に下向きに突出するカウルトップ7との干渉をさけつつ、燃料電池スタック14の燃料電池積層枚数を最大限に確保することができる。したがって、車体の寸法を代えずに電動モータ9の高出力化を図れる余地が拡大し、燃料電池駆動車両の出力増大要求に対する対応性を向上させる効果が得られる。   As described above, in this embodiment, since the fuel cell stack 14 is disposed in the front box 2 in a rearwardly inclined state, avoiding interference with the cowl top 7 protruding downward at the rear end portion of the front box 2. The number of fuel cell stacks of the fuel cell stack 14 can be ensured to the maximum. Therefore, the room for increasing the output of the electric motor 9 without changing the dimensions of the vehicle body is expanded, and the effect of improving the response to the output increase request of the fuel cell driven vehicle is obtained.

また、後傾した燃料電池スタック14の下方に減速機13と電動モータ9を配置することで、後傾した燃料電池スタック14の下方に生じるスペースを有効に利用できる。さらに、大径の従動輪12が駆動輪10の前方に位置するように減速機13を配置することで、後傾した燃料電池スタック14の下方のスペースをより一層有効に活用できる。   Further, by arranging the speed reducer 13 and the electric motor 9 below the fuel cell stack 14 tilted backward, the space generated below the fuel cell stack 14 tilted backward can be used effectively. Furthermore, by arranging the speed reducer 13 so that the large-diameter driven wheel 12 is positioned in front of the drive wheel 10, the space below the rearwardly inclined fuel cell stack 14 can be utilized more effectively.

以上のように、この発明を特定の実施形態を通じて説明して来たが、この発明は上記の実施形態に限定されるものではない。当業者にとっては、クレームの技術範囲でこれらの実施形態にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。   As described above, the present invention has been described through specific embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments. Those skilled in the art can make various modifications or changes to these embodiments within the scope of the claims.

1 燃料電池駆動車両
2 フロントボックス
7 カウルトップ
8 ラジエータ
9 電動モータ
10 駆動輪
11 ベルト
12 従動輪
13 減速機
14 燃料電池スタック
15 補機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell drive vehicle 2 Front box 7 Cowl top 8 Radiator 9 Electric motor 10 Drive wheel 11 Belt 12 Driven wheel 13 Reducer 14 Fuel cell stack 15 Auxiliary machine

Claims (6)

後端部においてカウルトップを下向きに突出させたフロントボックスを備え、燃料電池スタックをフロントボックス内に搭載した燃料電池駆動車両において、
上向きに積層した複数の燃料電池で構成される燃料電池スタックを、車両の前進方向に関して後傾した状態でフロントボックス内に配置したことを特徴とする燃料電池駆動車両。
In a fuel cell drive vehicle having a front box with a cowl top protruding downward at the rear end, and a fuel cell stack mounted in the front box,
A fuel cell drive vehicle, characterized in that a fuel cell stack composed of a plurality of fuel cells stacked upward is disposed in a front box in a state of being tilted backward with respect to the forward direction of the vehicle.
燃料電池スタックの後傾角度はカウルトップのフロントボックス内への突出寸法に応じて設定されることを特徴とする請求項1の燃料電池駆動車両。   2. The fuel cell drive vehicle according to claim 1, wherein the rearward tilt angle of the fuel cell stack is set in accordance with a protruding dimension of the cowl top into the front box. フロントボックス内の燃料電池スタックの下方のスペースに、燃料電池スタックの出力電流で運転される電動モータと電動モータの回転を減速する減速機とを配置したことを特徴とする請求項1または2の燃料電池駆動車両。   The electric motor driven by the output current of the fuel cell stack and the speed reducer for reducing the rotation of the electric motor are arranged in a space below the fuel cell stack in the front box. Fuel cell powered vehicle. 減速機は、電動モータに結合した駆動輪と駆動輪の回転に従って、駆動輪と異なる軸上で回転する駆動輪より大径の従動輪とを備え、減速機は従動輪を駆動輪の前方に配置した状態で、燃料電池スタックの下方に配置されることを特徴とする請求項3の燃料電池駆動車両。   The speed reducer includes a driving wheel coupled to the electric motor and a driven wheel having a diameter larger than that of the driving wheel that rotates on a different axis from the driving wheel according to the rotation of the driving wheel, and the speed reducer places the driven wheel in front of the driving wheel. 4. The fuel cell drive vehicle according to claim 3, wherein the vehicle is disposed below the fuel cell stack in the disposed state. 燃料電池スタックと同様に後傾した補機を燃料電池スタックの上方に配置したことを特徴とする請求項1から4のいずれかの燃料電池駆動車両。   The fuel cell drive vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein an auxiliary machine tilted backward is disposed above the fuel cell stack in the same manner as the fuel cell stack. フロントボックス内の、車両の前進方向に関して燃料電池スタックの前方に、後傾したラジエータをさらに備えることを特徴とする請求項1から5のいずれかの燃料電池駆動車両。   The fuel cell drive vehicle according to any one of claims 1 to 5, further comprising a rearwardly inclined radiator in front of the fuel cell stack in the front box with respect to a vehicle forward direction.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013244756A (en) * 2012-05-23 2013-12-09 Suzuki Motor Corp Fuel cell vehicle
JP2015217903A (en) * 2014-05-21 2015-12-07 トヨタ自動車株式会社 Electric vehicle
JP2017074819A (en) * 2015-10-13 2017-04-20 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell vehicle
JP2020092040A (en) * 2018-12-06 2020-06-11 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell vehicle

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