JP2013244941A - 燃料電池車両 - Google Patents

Abstract

【課題】フロアパネルの上方側からサービスプラグの操作を行うことが可能な燃料電池車両であって、サービスプラグの上方に形成されたフロアパネルの開口を覆うカバーのシール性を容易に確保することのできる燃料電池車両を提供すること。
【解決手段】この燃料電池車両に搭載された燃料電池システムは、フロアパネルＦＰに形成されたセンタートンネルＣＴの内部にＤＣ−ＤＣコンバータ４が配置されている。サービスプラグＳＰは、上面視でセンタートンネルＣＴとは離間した位置に配置されており、フロアパネルＦＰに形成された開口ＳＰＨを通じて、フロアパネルＦＰの上方側から操作可能となっている。
【選択図】図７

Description

本発明は、燃料電池システムを搭載した燃料電池車両に関する。

燃料電池車両に搭載される燃料電池システムは、燃料電池スタックの出力電圧を昇圧して電力を出力する昇圧コンバータと、燃料電池スタックと昇圧コンバータとを接続する電流経路とを備えている。

このような燃料電池システムには、メンテナンス作業時等において電力を遮断することを目的として、電流経路の途上にサービスプラグが設けられる（例えば、下記特許文献１）。サービスプラグは、脱着可能な引き抜きプラグを備えており、当該引き抜きプラグを引き抜くことで、燃料電池スタックと昇圧コンバータとの間の電流経路を遮断することができるものである。

ところで、燃料電池車両の車室（乗員スペース）を広く確保するために、燃料電池システムはフロアパネルの下方の空間内に設置されるのが一般的である。特に昇圧コンバータは、フロアパネルに形成されたセンタートンネルの内部に設置されることが多い。サービスプラグは、昇圧コンバータの近くとなる位置において、少なくともその一部がフロアパネルの下方となるように設置される。

しかし、サービスプラグは、メンテナンス作業に先立って操作する必要があることから、燃料電池車両の車室内側、すなわち、フロアパネルの上方側から操作可能であることが作業の簡略化のため望ましい。このため、フロアパネルのうちサービスプラグの上方となる位置に開口を形成しておき、当該開口を通じてフロアパネルの上方側からサービスプラグの操作を行う構成とすることが考えられる。

特開２０１１−２２８０７６号公報

フロアパネルに開口を形成し、当該開口を通じてサービスプラグの操作を行うような構成においては、メンテナンス作業時以外においてサービスプラグにアクセスされてしまうことを防止するために、開口を塞ぐカバーを備える必要がある。このようなカバーは、フロアパネルの上方側から開口内に水等が浸入することも防止する必要があるため、高いシール性が求められる。

ところが、フロアパネルのうち例えばセンタートンネルを形成する部分に当該開口を形成した場合、当該部分は平坦ではないため、開口を覆うカバーのシール性を確保することは容易ではない。燃料電池システムをフロアパネルの下方に設置した際において、カバーのシール性を容易に確保できるようなサービスプラグの配置については、従来は何ら具体的な検討がなされていなかった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、フロアパネルの上方側からサービスプラグの操作を行うことが可能な燃料電池車両であって、サービスプラグの上方に形成されたフロアパネルの開口を覆うカバーのシール性を容易に確保することのできる燃料電池車両を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る燃料電池車両は、燃料電池システムを搭載した燃料電池車両において、前記燃料電池システムは、複数の燃料電池セルを積層してなる燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックの出力電圧を昇圧して電力を出力する昇圧コンバータと、前記燃料電池スタックと前記昇圧コンバータとを接続する電流経路の途上に配置されたサービスプラグと、を備え、前記昇圧コンバータは、車両のフロアパネルに形成されたセンタートンネルの内部に配置されており、前記サービスプラグは、上面視で前記センタートンネルとは離間した位置に配置され、前記フロアパネルに形成された開口を通じて前記フロアパネルの上方側から操作可能であることを特徴としている。

本発明では、車両のフロアパネルに形成されたセンタートンネルの内部に昇圧コンバータを配置している。一方、サービスプラグは、上面視で前記センタートンネルとは離間した位置に配置されており、フロアパネルに形成された開口を通じてフロアパネルの上方側から操作可能となっている。

このような構成とすることによって、昇圧コンバータをセンタートンネルの内部に配置しながら、サービスプラグはセンタートンネルとは離間した位置、例えば燃料電池車両の助手席の下方等に配置される。その結果、サービスプラグの操作をフロアパネルの上方側から行うことを可能とするためにフロアパネルに形成される開口は、フロアパネルのうち比較的平坦な部分に形成されることとなる。従って、当該開口を塞ぐカバーを複雑な（平坦ではない）形状に沿って形成する必要がないため、カバーのシール性を容易に確保することが可能となる。

また本発明に係る燃料電池車両では、前記燃料電池スタックを内部に収納する燃料電池ケースを更に備え、前記サービスプラグは、前記燃料電池ケースに対して固定されていることも好ましい。

この好ましい態様では、燃料電池スタックを内部に収納する燃料電池ケースに対しサービスプラグが固定される。燃料電池ケースとサービスプラグとが一体となるため、フロアパネルの下方に燃料電池システムを設置する際において、所定の位置にサービスプラグを設置することが容易なものとなる。

また本発明に係る燃料電池車両では、前記燃料電池ケースのうち車両の左右方向に沿った一端側に配置され、補機類を内部に収納する補機ケースを更に備え、前記昇圧コンバータは、車両の左右方向において、前記燃料電池ケースと前記補機ケースとを含めた全体形状の略中央となる位置であり、且つ前記燃料電池ケースの一側面に隣接する位置に配置されており、前記サービスプラグは、前記燃料電池ケースの前記一側面側であって、且つ、前記昇圧コンバータを挟んで前記補機ケースとは反対側となる位置に配置されていることも好ましい。

燃料電池車両においては、補機類を内部に収納する補機ケースが、燃料電池ケースに対し車両の左右方向に沿った一端側に配置される。この場合、車両衝突時のボディ変形等から燃料電池スタックを守るために、燃料電池ケースと補機ケースとを含めた全体形状のうち積層方向の中央となる位置が、燃料電池車両の左右方向における中央位置と略一致するように配置される。従って、センタートンネルの内部に配置された昇圧コンバータの位置は、車両の左右方向において、燃料電池ケースと補機ケースとを含めた全体形状の略中央となる位置であり、且つ燃料電池ケースの一側面に隣接する位置となる。

この好ましい態様では、上記のような構成において、燃料電池ケースの上記一側面側であって、且つ、昇圧コンバータを挟んで補機ケースとは反対側となる位置に、サービスプラグを配置している。このような構成により、補機ケースに接続された多数の配管（排気管等）と干渉することなく、昇圧コンバータの近くにサービスプラグを配置することができる。また、燃料電池スタックとサービスプラグとを接続するバスバーの長さを短くすることができる。

本発明によれば、フロアパネルの上方側からサービスプラグの操作を行うことが可能な燃料電池車両であって、サービスプラグの上方に形成されたフロアパネルの開口を覆うカバーのシール性を容易に確保することのできる燃料電池車両を提供することができる。

本発明の一実施形態である燃料電池車両の構成を、上面視において模式的に示した図である。 図１に示した燃料電池車両に搭載される燃料電池システムの電気的な構成を説明するための模式図である。 図１に示した燃料電池車両に搭載される燃料電池システムのうち、燃料電池装置及びサービスプラグの外観を示した斜視図である。 図１に示した燃料電池車両に搭載される燃料電池システムの外観を示した上面図である。 図３に示したサービスプラグにおいて、引き抜きプラグが引き抜かれた状態を示した斜視図である。 図３に示したサービスプラグの内部におけるバスバーの配置を模式的に示した図である。 図１に示した燃料電池車両における燃料電池システムの配置を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

まず、図１を参照しながら、本発明の一実施形態である燃料電池車両の構成を説明する。図１は、本発明の一実施形態である燃料電池車両の構成を、上面視において模式的に示した図である。図１に示すように、燃料電池車両１は、燃料電池装置２と、燃料タンク３と、ＤＣ−ＤＣコンバータ４と、インバータ５と、トラクションモーター６と、ラジエータ７を搭載している。

尚、以下の説明においては、特に断らない限り「前方」とは燃料電池車両１の前進方向（図１等においてＦＲとして示す方向）のことを示し、「後方」とは燃料電池車両１の後進方向のことを示す。また、「右側」とは燃料電池車両１の前進方向を向いた場合の右側のことを示し、「左側」とは燃料電池車両１の前進方向を向いた場合の左側のことを示す。

燃料電池装置２は、燃料電池車両１を走行させるための電力を発生させる装置であって、燃料電池車両１のフロアパネルＦＰ（図１では図示せず）の下方に配置されている。燃料電池装置２は、複数の燃料電池セル（単セル）を積層し電気的に直列接続してなる燃料電池スタックＦＳＴを、燃料電池ケース２００の内部に収納した構成となっている。単セルは、例えば高分子電解質型燃料電池であって、イオン交換膜からなる電解質膜の一方の面に空気極を有し、他方の面に燃料極を有し、さらに空気極および燃料極を両側から挟み込むように一対のセパレータを有する構造となっている。この場合、一方のセパレータの水素ガス通路に水素ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス通路に酸化ガスが供給され、これらの反応ガスが化学反応することで電力が発生する。

複数の単セルは、燃料電池車両１の左右方向に沿って積層されている。燃料電池ケース２００のうち単セルの積層方向の一端部（燃料電池車両１の右側における端部）には、燃料ガス供給ポンプ等の補機類を内部に収納した補機ユニットＡＵ（補機ケース）が接続固定されている。

燃料タンク３は、燃料電池装置２に供給する水素ガスを貯えておくためのタンクであって、燃料電池車両１の後方に配置されている。燃料タンク３から燃料電池装置２に供給される水素ガスの流量は、アクセル開度等によって定まる要求電力に応じて、図示しない制御装置及び流量調整弁等により制御されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、直流の電圧変換器であり、燃料電池装置２から入力された電力を、その直流電圧（燃料電池スタックＦＳＴの出力電圧）を昇圧してからインバータ５に出力する機能を有する。ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、燃料電池車両１のフロアパネルＦＰの下方で、且つ運転席８と助手席９との間に形成されたセンタートンネルＣＴの内部に配置されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、ＦＤＣ容器４００の内部に収納された状態で、燃料電池装置２の前方に配置されている。

フロアパネルの下方には、側面衝突時における車両の変形を抑制するための保護柱ＰＬが、燃料電池車両１の左右方向に沿って配置されている。保護柱ＰＬは、燃料電池車両１の右側側面近傍から中央に向かって延びる右側柱ＰＬ１と、燃料電池車両１の左側側面近傍から中央に向かって延びる左側柱ＰＬ２とを備えている。燃料電池車両１の中央付近においては、右側柱ＰＬ１の先端と左側柱ＰＬ２の先端とが対向しており、両者は離間した状態となっている。これは、燃料電池ケース２００とＤＣ−ＤＣコンバータ４とを接続するための空間を確保するためである。右側柱ＰＬ１の先端と左側柱ＰＬ２の先端とは、燃料電池ケース２００とＤＣ−ＤＣコンバータ４との接続部分の上方において、図示しない接続柱により接続されている。

フロアパネルＦＰの下方の空間は、保護柱ＰＬが存在することにより、燃料電池車両１の前後方向に沿って連続して広い空間を確保することができない。このため、図１に示したように、燃料電池ケース２００は保護柱ＰＬよりも後方側に配置する一方で、ＤＣ−ＤＣコンバータ４は当該保護柱ＰＬよりも前方側に配置している。すなわち、燃料電池ケース２００とＤＣ−ＤＣコンバータ４は、保護柱ＰＬを挟んだ状態で、燃料電池車両１の前後方向に沿って並ぶように配置されている。

図１においては、燃料電池ケース２００とＤＣ−ＤＣコンバータ４との位置関係を模式的に示す便宜のため、両者が離間したように描いている。しかし実際には、ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、フロアパネルの下方の空間のうち保護柱ＰＬよりも下方となる位置において、燃料電池ケース２００に対し締結固定されている。また、このように締結固定された部分において、両者は電気的にも接続された状態となっている。

燃料電池ケース２００の前面（前方側の側面）には、左側柱ＰＬ２の下方を前方に向かって突出するようにバスバー収納部ＢＣが形成されている。また、バスバー収納部ＢＣの前方側端部には、サービスプラグＳＰが接続固定されている。サービスプラグＳＰは安全装置の一つであって、作業者が引き抜きプラグＳＰＰ（図１では図示せず）を上方に引き抜くことで、燃料電池スタックＦＳＴとＤＣ−ＤＣコンバータ４とを接続する電流経路を遮断することができるものである。サービスプラグＳＰの具体的な構成や配置等については、後に詳しく説明する。

インバータ５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４から出力された直流電力を三相交流電力に変換し、トラクションモーター６に供給する機能を有する。インバータ５は、燃料電池装置２の出力電圧よりも大きい例えば６５０Ｖの入力電圧を受けて動作する仕様となっている。ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、燃料電池装置２とインバータ５との間に配置されることで、燃料電池装置２の出力電圧と、インバータ５が動作可能な入力電圧との差を埋める役割を果たしている。

トラクションモーター６は、インバータ５から出力される三相交流電力の供給を受け、燃料電池車両１を走行させるための駆動力を発生させる電磁モーターである。トラクションモーター６が発生させる駆動力は、図示しない制御装置がアクセル開度等に基づいて要求電力を算出し、かかる要求電力基づいて燃料電池装置２の出力電力及びインバータ５の出力電力を制御することにより調整される。

ラジエータ７は、燃料電池車両１に搭載された燃料電池装置２、ＤＣ−ＤＣコンバータ４、トラクションモーター６等の冷却を行うための装置である。ラジエータ７は、冷却対象であるそれぞれの装置との間で、図１には図示しない配管を通じて冷媒を循環させるものである。燃料電池車両１のバンパフェイス部分に設けられた通風口１０から導入した外気が、ラジエータ７を通過する冷媒から熱を奪うことにより、各装置の冷却が行われる。このため、ラジエータ７は車両の最前方に配置されている。

続いて、図２を参照しながら、本実施形態に係る燃料電池システムの電気的な構成を説明する。図２は、燃料電池車両１に搭載される燃料電池システムの電気的な構成を説明するための模式図である。燃料電池ケース２００の内部に収納された燃料電池スタックＦＳＴは、その積層方向における両端部に配置された第一集電部ＥＴ１及び第二集電部ＥＴ２によって挟まれている。第一集電部ＥＴ１及び第二集電部ＥＴ２は、いずれも燃料電池スタックＦＳＴの断面形状と略同一の形状に形成された金属板である。

第一集電部ＥＴ１は、燃料電池スタックＦＳＴのうち右側の端面に沿って配置され、右側端部に位置する単セルのカソード極と接続されている。第二集電部ＥＴ２は、燃料電池スタックＦＳＴのうち左側の端面に沿って配置され、左側端部に位置する単セルのアノード極と接続されている。すなわち、第一集電部ＥＴ１及び第二集電部ＥＴ２は、燃料電池スタックＦＳＴから電力を取り出すための、一対の電極端子として機能するものである。

燃料電池装置２は、燃料電池スタックＦＳＴから取り出した電力を外部に出力するための２本の電流経路を有しており、それぞれの電流経路の末端において出力端子２０１、２０２が配置されている。出力端子２０１は、一方の電流経路によって第一集電部ＥＴ１と接続されており、出力端子２０２は、他方の電流経路によって第二集電部ＥＴ２と接続されている。

図２に示したように、第一集電部ＥＴ１と出力端子２０１とを接続する電流経路の途上には、第一集電部ＥＴ１側から順に第一リレーＲＬ１、サービスプラグＳＰ１が配置されている。また、第二集電部ＥＴ２と出力端子２０２とを接続する電流経路の途上には、第二集電部ＥＴ２側から順に第二リレーＲＬ２、サービスプラグＳＰ２が配置されている。

後に説明するように、サービスプラグＳＰ１、ＳＰ２は一体形成されており、一つのサービスプラグＳＰを構成している。サービスプラグＳＰは安全装置の一つであって、作業者が引き抜きプラグＳＰＰ（図２では図示せず）を上方に引き抜くことで、第一集電部ＥＴ１と出力端子２０１との間、及び、第二集電部ＥＴ２と出力端子２０２との間を、いずれも電気的に遮断された状態とすることができるものである。

第一集電部ＥＴ１と第一リレーＲＬ１とは集電バスバーＣＢ１で接続されており、第二集電部ＥＴ２と第二リレーＲＬ２とは集電バスバーＣＢ２で接続されている。第一リレーＲＬ１とサービスプラグＳＰ１とは内部入力バスバーＡＢ１で接続されており、第二リレーＲＬ２とサービスプラグＳＰ２とは内部入力バスバーＡＢ２で接続されている。サービスプラグＳＰ１と出力端子２０１とは内部出力バスバーＯＢ１で接続されており、サービスプラグＳＰ２と出力端子２０２とは内部出力バスバーＯＢ２で接続されている。出力端子２０１、２０２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の入力端子４２５，４２６とそれぞれ接続されている。

続いて、図３を参照しながら、燃料電池装置２の具体的な形状について説明する。図３に示したように、燃料電池ケース２００は略直方形状のケースであって、その長手方向が燃料電池車両１の左右方向に沿うように配置されている。燃料電池ケース２００の内部には、複数の単セルが燃料電池車両１の左右方向に沿って積層された状態で収納されている。

燃料電池ケース２００の側面に接続固定された補機ユニットＡＵは、燃料電池車両１の側面から見た場合において燃料電池ケース２００と略同一の外形を有している。このため、燃料電池ケース２００と補機ユニットＡＵとは、両者で一つの略直方形状をなしているということができる。

燃料電池ケース２００のうち前方側の端部近傍には、燃料電池ケース２００の上面よりも低い位置において水平なＦＣ側シール面２０３が形成されている。ＦＣ側シール面２０３には、長辺が燃料電池車両１の左右方向に沿うように形成された略長方形状の貫通孔２０４が形成されている。燃料電池装置２が発電した電力をＤＣ−ＤＣコンバータ４に向けて出力するための出力端子２０１、２０２が、燃料電池車両１の左右方向に並ぶように配置されており、これらは貫通孔２０４から上方に向けて突出している。出力端子２０１、２０２の先端且つ中央寄りの部分には、それぞれ締結用ボルト穴２２０、２２１が形成されている。

燃料電池ケース２００の前方側側面であって、左右方向の略中央となる位置には、出力バスバー収納部２０５が形成されている。出力バスバー収納部２０５の下部には、前方側に向けて延びるように水平部２０５ｃが形成されている。出力バスバー収納部２０５の内部には空間が形成されており、当該空間は燃料電池ケース２００の内部空間（燃料電池スタックＦＳＴ等が収納された空間）と連通している。

水平部２０５ｃには、先述のＦＣ側シール面２０３及び貫通孔２０４がその上面に形成されている。貫通孔２０４から上方に突出する出力端子２０１、２０２は、水平部２０５ｃの内部空間内において、サービスプラグＳＰから延びる内部出力バスバーＯＢ１、ＯＢ２とそれぞれ接続されている。

水平部２０５ｃの前方側側面には、水平部２０５ｃの内部空間に通じるサービスホールが形成されており、サービスカバー２０６が当該サービスホールを塞いでいる。サービスホールは、水平部２０５ｃの内部において、出力端子２０１等を内部出力バスバーＯＢ１等に締結固定する作業を行うために形成された開口である。

サービスカバー２０６は、ボルトＢＴ１、ＢＴ２により水平部２０５ｃに対して固定されている。このため、水平部２０５ｃの前方側側面からは、ボルトＢＴ１、ＢＴ２が前方側に向かって突出している。

燃料電池ケース２００には、水平部２０５ｃを左右両側から挟むように締結ベース２０７、２０８が形成されている。締結ベース２０７は、水平部２０５ｃの右側に位置しており、ＦＣ側シール面２０３と同一の高さにおいて水平な締結面２０９を有している。締結面２０９には、内部が雌螺子加工された二か所のボルト挿入穴２１０ａ、２１０ｃが形成されている。

締結ベース２０８（不図示）は、水平部２０５ｃの左側に位置しており、ＦＣ側シール面２０３と同一の高さにおいて水平な締結面２１３を有している。締結面２１３には、内部が雌螺子加工された二か所のボルト挿入穴２１４ａ、２１４ｃが形成されている。

ボルト挿入穴２１０ａ、２１０ｃ、２１４ａ、２１４ｃは、ＤＣ−ＤＣコンバータ４を燃料電池ケース２００に締結固定する際、締結固定用のボルトを挿入するために形成されたものである。

図４は、燃料電池車両１に搭載される燃料電池システムの外観を示した上面図であって、ＤＣ−ＤＣコンバータ４を燃料電池ケース２００に締結固定した状態を示している。図４に示したように、ＤＣ−ＤＣコンバータ４を内部に収納するＦＤＣ容器４００は、後方側にＦＤＣフランジ４０３を有している。ＦＤＣフランジ４０３には、ボルト挿入穴２１０ａ、２１０ｃ、２１４ａ、２１４ｃと対応する位置において、それぞれボルト用貫通穴４１０ａ、４１０ｃ、４１４ａ、４１４ｃが形成されている。

ＦＤＣフランジ４０３の下面を締結面２０９、２１３に上方から重ねた状態で、ボルト用貫通穴４１０ａ、４１０ｃ、４１４ａ、４１４ｃに上方からボルトを挿入することで、ＦＤＣフランジ４０３と締結ベース２０７等とが締結固定されている。

燃料電池車両１の左右方向において、燃料電池ケース２００と補機ユニットＡＵとを含めた全体形状の略中央となる位置は、燃料電池車両１の中央位置（センタートンネルＣＴが形成された位置）と一致している。従って、センタートンネルＣＴの内部に配置されたＤＣ−ＤＣコンバータ４は、燃料電池車両１の左右方向において、燃料電池ケース２００と補機ユニットＡＵとを含めた全体形状の略中央となる位置であり、且つ燃料電池ケース２００の一側面（前方側側面）に隣接する位置に配置されている。

再び図３に戻って説明を続ける。燃料電池ケース２００の前方側側面には、２枚のＦＣ側リブ２１７、２１８が、前方に向けて突出するように形成されている。ＦＣ側リブ２１７、２１８は互いに平行で且つ対向配置された薄板であって、締結ベース２０７及び締結ベース２０８を、その間に挟むような位置に形成されている。すなわち、ＦＣ側リブ２１７は締結ベース２０７よりも右側となる位置に形成されており、ＦＣ側リブ２１８は締結ベース２０８よりも左側となる位置に形成されている。

燃料電池ケース２００の前方側は、図２に示したように階段状に形成されており、上面よりも低い位置において水平面ＦＬ１、ＦＬ２を有している。水平面ＦＬ１は燃料電池ケース２００の前方側のうち右側に形成されており、その上部は右側柱ＰＬ１を配置するための空間となっている。右側柱ＰＬ１は、水平面ＦＬ１の上方において燃料電池車両１の右側から中央に向かって延び、その先端はＦＣ側リブ２１７の近傍に位置している。

水平面ＦＬ２は燃料電池ケース２００の前方側のうち左側に形成されており、その上部は左側柱ＰＬ２を配置するための空間となっている。左側柱ＰＬ２は、水平面ＦＬ２の上方において燃料電池車両１の左側から中央に向かって延び、その先端はＦＣ側リブ２１８の近傍に位置している。

燃料電池ケース２００の前方側側面のうち水平面ＦＬ２の下方となる位置（ＤＣ−ＤＣコンバータ４を挟んで、補機ユニットＡＵとは反対側となる位置）には、左側柱ＰＬ２の下方を前方に向かって突出するようにバスバー収納部ＢＣが形成されている。また、バスバー収納部ＢＣの前方側端面には、サービスプラグＳＰが接続固定されている。バスバー収納部ＢＣは内部に空間が形成されており、当該空間は、燃料電池ケース２００の内部空間（燃料電池スタックＦＳＴ等が収納された空間）、及びサービスプラグＳＰの内部空間の両方と連通している。バスバー収納部ＢＣは、サービスプラグＳＰに繋がる４本のバスバー（内部入力バスバーＡＢ１、ＡＢ２、内部出力バスバーＯＢ１、ＯＢ２）を内部に収納している。

既に説明したように、サービスプラグＳＰは、二つのサービスプラグＳＰ１、ＳＰ２を一体形成したものであって、作業者が引き抜きプラグＳＰＰを上方に引き抜くことで、第一集電部ＥＴ１と出力端子２０１との間、及び、第二集電部ＥＴ２と出力端子２０２との間を、いずれも電気的に遮断された状態とすることができるものである。サービスプラグＳＰは、サービスプラグケースＳＰＣと、サービスプラグベースＳＰＢと、引き抜きプラグＳＰＰと、インターロックＩＮＣとを有している。

サービスプラグケースＳＰＣは、バスバー収納部ＢＣの前方側端面の全体を覆うように形成されたフランジ部ＣＦＬと、フランジ部ＣＦＬから前方に向けて突出するように形成されたボックス部ＣＢＸとを有している。フランジ部ＣＦＬは、バスバー収納部ＢＣの前方側端面に対し２本のボルトＢＴＣにより締結固定されている。バスバー収納部ＢＣの前方側端部、すなわち、フランジ部ＣＦＬと当接する部分には、平坦且つ鉛直方向と平行なシール面が形成されている。フランジ部ＣＦＬのうち上記シール面と当接する部分には、Ｏリングが挿入された溝が周状に形成されており、その内側には、ボックス部ＣＢＸの内部空間に繋がる開口が形成されている。このような構成により、バスバー収納部ＢＣの内部に水が浸入することを防止している。

ボックス部ＣＢＸは、バスバーを収納するための空間が内部に形成されており、当該空間はバスバー収納部ＢＣの内部空間と連通している。ボックス部ＣＢＸの内部には、バスバー収納部ＢＣから延びる４つのバスバー（内部入力バスバーＡＢ１、ＡＢ２、内部出力バスバーＯＢ１、ＯＢ２）が収納されている。これら各バスバーは、サービスプラグベースＳＰＢの内部に配置された４本の端子ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４に対して、それぞれ下方からボルトで締結されている。

サービスプラグベースＳＰＢは、引き抜きプラグＳＰＰを脱着可能に保持する部分であって、フランジ部ＢＦＬと、フランジ部ＢＦＬから上方に向けて突出するように形成された円筒部ＢＣＬとを有している。フランジ部ＢＦＬは、ボックス部ＣＢＸの上部に形成された開口を上方から封止するものであって、ボックス部ＣＢＸの上面に対し複数のボルトＢＴＢにより締結固定されている。

図５は、サービスプラグＳＰにおいて、引き抜きプラグＳＰＰが引き抜かれた状態を示した斜視図である。図５に示したように、円筒部ＢＣＬはその内部において、上方に向けて突出した略円筒形状の４つの端子ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４を有している。これらは、上面視で２行２列となるように配置されている。

図６は、サービスプラグＳＰの内部におけるバスバーの配置を模式的に示した図であって、サービスプラグＳＰを上方から見た場合における４つのバスバー（内部入力バスバーＡＢ１、ＡＢ２、内部出力バスバーＯＢ１、ＯＢ２）の配置を示している。尚、内部入力バスバーＡＢ１等は、それぞれの全体が一本のバスバーで構成されているのではなく、複数のバスバーを締結し繋ぎ合せることによってそれぞれ構成されている。図６においては、内部入力バスバーＡＢ１等をそれぞれ構成する複数のバスバーのうち、ボックス部ＣＢＸの内部に収納されるもののみを示している。

図６に示したように、内部入力バスバーＡＢ１は、ボックス部ＣＢＸの内部を前方に向かって延びるように配置されており、その端部が端子ＳＴ１の下端に接続されている。内部出力バスバーＯＢ１は、ボックス部ＣＢＸの内部を前方に向かって延びるように配置されており、その端部が端子ＳＴ２の下端に接続されている。内部入力バスバーＡＢ２は、ボックス部ＣＢＸの内部を前方に向かって延びた後、左側に向かって延びるように配置されており、その先端が端子ＳＴ３の下端に接続されている。内部出力バスバーＯＢ２は、ボックス部ＣＢＸの内部を前方に向かって延びた後、右側に向かって延びるように配置されており、その先端が端子ＳＴ４の下端に接続されている。

尚、ボックス部ＣＢＸは底部に開口を有しており、当該開口を下部カバーＵＣＢが下方から覆っている。内部入力バスバーＡＢ１等と端子ＳＴ１等との締結作業は、下部カバーＵＣＢを取り外した状態で、下方からボックス部ＣＢＸの開口を通じて行われる。その際、まず内部入力バスバーＡＢ１等と端子ＳＴ１等との締結作業を行った後に下部カバーＵＣＢを取付け、その状態（フランジ部ＣＦＬから、後方に向けて４本のバスバーが突出した状態）で、サービスプラグケースＳＰＣをバスバー収納部ＢＣの前方側端面に取り付け、固定する。

このような作業は、先に４本のバスバーがバスバー収納部ＢＣの前方側端面から前方に向けて突出した状態としておき、その後、バスバー収納部ＢＣにサービスプラグケースＳＰＣを取り付けるという手順で行ってもよい。しかし、この場合は、バスバー収納部ＢＣにサービスプラグケースＳＰＣを取り付ける直前において、４本のバスバーの突出量が大きく（長く）なるため、取り付け作業の作業性が悪くなる。従って、上記のように内部入力バスバーＡＢ１等と端子ＳＴ１等との締結作業を先に行い、フランジ部ＣＦＬから、後方に向けて４本のバスバーが（短く）突出した状態としてから、サービスプラグケースＳＰＣをバスバー収納部ＢＣの前方側端面に取り付ける方が望ましい。

内部入力バスバーＡＢ１、ＡＢ２、内部出力バスバーＯＢ１、ＯＢ２のうち、バスバー収納部ＢＣ及びボックス部ＣＢＸに収納される部分は、全て同一の高さとなるように配置されている。このような配置とすることにより、バスバー収納部ＢＣの高さ方向の寸法が小さくなっている。その結果、バスバー収納部ＢＣの上方には広い空間が確保されるため、断面積の大きい（太い）左側柱ＰＬ２を配置することが可能となっている。

図５のように、円筒部ＢＣＬから引き抜きプラグＳＰＰが引き抜かれた状態においては、端子ＳＴ１と端子ＳＴ２、及び、端子ＳＴ３と端子ＳＴ４はいずれも電気的に接続されていない状態であるから、第一集電部ＥＴ１と出力端子２０１との間、及び、第二集電部ＥＴ２と出力端子２０２との間は、いずれも電気的に遮断された状態となっている。

一方、図３に示したように、円筒部ＢＣＬに引き抜きプラグＳＰＰが装着された状態においては、引き抜きプラグＳＰＰの内部に備えられた接続バスバーＩＢ１（図示せず）によって端子ＳＴ１と端子ＳＴ２とが電気的に接続された状態となり、引き抜きプラグＳＰＰの内部に備えられた接続バスバーＩＢ２（図示せず）によって端子ＳＴ３と端子ＳＴ４とが電気的に接続された状態となる。すなわち、図３の状態においては、第一集電部ＥＴ１と出力端子２０１との間、及び、第二集電部ＥＴ２と出力端子２０２との間は、いずれも電気的に接続された状態となっている。

以上のように、サービスプラグＳＰは、第一集電部ＥＴ１と出力端子２０１との間を接続又は遮断するサービスプラグＳＰ１と、第二集電部ＥＴ２と出力端子２０２との間を接続又は遮断するサービスプラグＳＰ２とが、一体形成されたものである。以上の説明で明らかなように、サービスプラグＳＰ１は、サービスプラグＳＰのうち端子ＳＴ１、端子ＳＴ２、及び接続バスバーＩＢ１によって構成される部分である。また、サービスプラグＳＰ２は、サービスプラグＳＰのうち端子ＳＴ３、端子ＳＴ４、及び接続バスバーＩＢ２によって構成される部分である。

引き抜きプラグＳＰＰは、サービスプラグベースＳＰＢの円筒部ＢＣＬに対し上方から装着されており、その上端部には把持部ＳＰＧが形成されている。作業者は、把持部ＳＰＧを掴むことにより、引き抜きプラグＳＰＰを上方に引き抜くことが可能となっている。

引き抜きプラグＳＰＰの上面には、換気膜ＡＦが形成されている。換気膜ＡＦは、樹脂により形成されたメッシュであって、水の浸入を防止しながら気体の通過を許容するものである。燃料電池スタックＦＳＴから仮に水素ガスが漏洩したとしても、換気膜ＡＦを通過して外部に流出するため、水素ガスがサービスプラグＳＰの内部に残留してしまうことが防止されている。

続いて、燃料電池車両１におけるサービスプラグＳＰの位置について、更に具体的に説明する。図７は、燃料電池車両１における燃料電池システムの配置を説明するための図であって、フロアパネルＦＰの下方に配置された燃料電池システムを、燃料電池車両１の前方側から見た状態を模式的に示している。

図７に示したように、フロアパネルＦＰのうち左右方向の略中央となる部分は、上方に向けた凸状となっており、センタートンネルＣＴを形成している。既に述べたように、センタートンネルＣＴの内部空間には、ＤＣ−ＤＣコンバータ４が配置されている。

フロアパネルＦＰは、センタートンネルＣＴよりも右側の部分、及び左側の部分において、それぞれ略水平且つ平坦に形成された平坦部ＦＬＰを有している。サービスプラグＳＰは、左側に形成された平坦部ＦＬＰよりも下方となる位置にその大部分が配置されている。平坦部ＦＬＰのうち、上面視でサービスプラグＳＰと重なる位置には、略長方形の開口ＳＰＨが形成されており、引き抜きプラグＳＰＰの一部が、開口ＳＰＨから上方に突出している。

このような構成により、燃料電池車両１の室内側（フロアパネルＦＰの上方側）から引き抜きプラグＳＰＰにアクセスすることが可能となっている。ただし、平坦部ＦＬＰの上方には、引き抜きプラグＳＰＰ及び開口ＳＨＬを覆うような保護カバーＰＣＶが装着されており、保護カバーＰＣＶを取り外した後でなければ、燃料電池車両１の室内側から引き抜きプラグＳＰＰにアクセスすることができないようになっている。保護カバーＰＣＶは、その下面にＯリングが装着されており、開口ＳＨＬの周囲全体を水密な状態でシールすることが可能となっている。フロアパネルＦＰのうち当該Ｏリングが当接する部分、すなわちシール面は、その全体が平坦部ＦＬＰ上に形成される。

以上のように、本実施形態に係る燃料電池車両１においては、フロアパネルＦＰに形成されたセンタートンネルＣＴの内部にＤＣ−ＤＣコンバータ４を配置している。一方、サービスプラグＳＰは、上面視でセンタートンネルＣＴとは左右方向に離間した位置に配置されており、フロアパネルＦＰに形成された開口ＳＨＬを通じてフロアパネルＦＰの上方側から操作可能となっている。

このような構成とすることによって、ＤＣ−ＤＣコンバータ４をセンタートンネルＣＴの内部に配置しながら、サービスプラグＳＰはセンタートンネルＣＴとは離間した位置（本実施形態では助手席９の下方となる位置）に配置している。その結果、サービスプラグＳＰの操作をフロアパネルＦＰの上方側から行うことを可能とするためにフロアパネルＦＰに形成される開口ＳＨＬは、フロアパネルＦＰのうち比較的平坦な部分である平坦部ＦＬＰに形成されている。従って、開口ＳＨＬを塞ぐ保護カバーＰＣＶを複雑な（平坦ではない）形状に沿って形成する必要がないため、保護カバーＰＣＶのシール性を容易に確保することが可能となっている。

尚、図７には図示していないが、サービスプラグベースＳＰＢには、円筒部ＢＣＬの側面から左右方向に向けて突出するリブを形成してもよい。このようなリブは、平坦部ＦＬＰの下方となる位置に形成され、上面視において、それぞれの先端位置が開口ＳＨＬよりも外側となるように形成される。

ボルトＢＴＢを外して、サービスプラグベースＳＰＢを燃料電池車両１の室内側から上方に持ち上げようとした場合、上記リブの上部が平坦部ＦＬＰの下面に当たることとなる。すなわち、サービスプラグベースＳＰＢは僅かにしか持ち上げることができなくなるため、燃料電池車両１の室内側から活電部に対してアクセスされることを防止することができる。

図３に戻って説明を続ける。図３に示した点線ＤＬは、フランジ部ＢＦＬの上面を通る仮想平面に対し、開口ＳＨＬの縁の形状を鉛直下方に向けて投影して描いたものである。同図で明らかなように、点線ＤＬは、複数のボルトＢＴＢのうち１本（左側後方に配置されているもの）の内側を通っている。すなわち、ボルトＢＴＢのうち１本が、上面視で開口ＳＨＬよりも外側となっているため、当該ボルトＢＴＢを燃料電池車両１の室内側（センタートンネルＣＴの上方側）から取り外すことができないようになっている。

更に、複数のボルトＢＴＢのうち１本（右側後方に配置されており、図３において不図示となっているもの）は、ボックス部ＣＢＸの内側から上方に向けて挿入されており、ボックス部ＣＢＸの内側から締結されている。このため、当該ボルトＢＴＢについても、燃料電池車両１の室内側からは取り外すことができないようになっている。

インターロックＩＮＣは、引き抜きプラグＳＰＰの状態（有無）を燃料電池車両１の制御装置が検知するためのセンサーであって、引き抜きプラグＳＰＰの有無に応じてＯＮ／ＯＦＦが切り替わるスイッチを内蔵している。これにより、引き抜きプラグＳＰＰが引き抜かれた状態であるにもかかわらず、燃料電池装置２の起動が行われてしまうこと等を防止することができる。

インターロックＩＮＣは、図示しないロック機構をも備えている。インターロックＩＮＣの下部はフランジ部ＢＦＬの上面に固定されており、上部は引き抜きプラグＳＰＰの側面に対して固定されている。インターロックＩＮＣは、上記ロック機構が解除されていない状態においては、引き抜きプラグＳＰＰが引き抜かれることを妨げるようになっている。

燃料電池車両１の室内から引き抜きプラグＳＰＰを引き抜く際は、前席（運転席８又は助手席９）側から引き抜きプラグＳＰＰにアクセスすることとなる。本実施形態では、サービスプラグＳＰの前方側にインターロックＩＮＣを配置しているため、前席から上記ロック機構を解除する作業や、引き抜きプラグＳＰＰを引き抜く作業を容易に行うことが可能となっている。

尚、図４に示したように、燃料電池車両１は、前方からの衝突時において車体を保護するためのサイドフレームＳＦＭを有している。サイドフレームＳＦＭは、前後方向に沿って配置されたフレームであって、フロアパネルＦＰの下方において、左右方向に互いに離間して２本配置されている（図４では、左側のサイドフレームＳＦＭの一部のみを描いている）。

サイドフレームＳＦＭは、上面視で直線状とはなっておらず、前方側の部分が内側寄りとなるように一部が湾曲している。これは、前方側においては燃料電池車両の車輪の位置を避ける必要があるためである。また、サイドフレームＳＦＭの内側には、衝突時にサイドフレームＳＦＭが変形することを抑制するために配置されたサブフレームＳＦＳの先端が固定されている。その結果、図４に示したように、フロアパネルＦＰの下方の空間のうち、サービスプラグＳＰが配置された部分は、後方側で広くなっており、前方側で狭くなっている。

サービスプラグＳＰは、前方側にインターロックＩＮＣを有しているため、上面視において、前方側の一部が突出した形状となっている。すなわち、サービスプラグＳＰの外形も、後方側で広くなっており、前方側で狭くなっているということができる。サービスプラグＳＰの形状が周囲の空間と同様な形状となっているため、インターロックＩＮＣがサイドフレームＳＦＭ等と干渉することがない。このように、インターロックＩＮＣの位置をサービスプラグの前方側とすることで、フロアパネルＦＰ下方の限られた空間を有効に利用している。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１：燃料電池車両
２：燃料電池装置
３：燃料タンク
４：コンバータ
５：インバータ
６：トラクションモーター
７：ラジエータ
８：運転席
９：助手席
１０：通風口
２００：燃料電池ケース
２０１，２０２：出力端子
２０３：ＦＣ側シール面
２０４：貫通孔
２０５：出力バスバー収納部
２０５ｃ：水平部
２０６：サービスカバー
２０７，２０８：締結ベース
２０９：締結面
２１０ａ，２１０ｃ，２１４ａ，２１４ｃ：ボルト挿入穴
２１３：締結面
２１７，２１８：ＦＣ側リブ
２２０：締結用ボルト穴
４００：ＦＤＣ容器
４０３：ＦＤＣフランジ４０３
４１０ａ，４１０ｃ，４１４ａ，４１４ｃ：ボルト用貫通穴
４２５，４２６：入力端子
ＡＢ１，ＡＢ２：内部入力バスバー
ＡＦ：換気膜
ＡＵ：補機ユニット
ＢＣ：バスバー収納部
ＢＣＬ：円筒部
ＢＦＬ：フランジ部
ＢＴ１：ボルト
ＢＴＢ：ボルト
ＢＴＣ：ボルト
ＣＢ１，ＣＢ２：集電バスバー
ＣＢＸ：ボックス部
ＣＦＬ：フランジ部
ＣＴ：センタートンネル
ＥＴ１：第一集電部
ＥＴ２：第二集電部
ＦＬ１，ＦＬ２：水平面
ＦＬＰ：平坦部
ＦＰ：フロアパネル
ＦＳＴ：燃料電池スタック
ＩＢ１，ＩＢ２：接続バスバー
ＩＮＣ：インターロック
ＯＢ１，ＯＢ２：内部出力バスバー
ＰＣＶ：保護カバー
ＰＬ：保護柱
ＰＬ１：右側柱
ＰＬ２：左側柱
ＲＬ１：第一リレー
ＲＬ２：第二リレー
ＳＦＭ：サイドフレーム
ＳＦＳ：サブフレーム
ＳＨＬ：開口
ＳＰ，ＳＰ１，ＳＰ２：サービスプラグ
ＳＰＢ：サービスプラグベース
ＳＰＣ：サービスプラグケース
ＳＰＧ：把持部
ＳＰＨ：開口
ＳＰＰ：プラグ
ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３，ＳＴ４：端子
ＵＣＢ：下部カバー

Claims (3)

1. 燃料電池システムを搭載した燃料電池車両において、
   前記燃料電池システムは、
   複数の燃料電池セルを積層してなる燃料電池スタックと、
   前記燃料電池スタックの出力電圧を昇圧して電力を出力する昇圧コンバータと、
   前記燃料電池スタックと前記昇圧コンバータとを接続する電流経路の途上に配置されたサービスプラグと、を備え、
   前記昇圧コンバータは、車両のフロアパネルに形成されたセンタートンネルの内部に配置されており、
   前記サービスプラグは、上面視で前記センタートンネルとは離間した位置に配置され、前記フロアパネルに形成された開口を通じて前記フロアパネルの上方側から操作可能であることを特徴とする燃料電池車両。
2. 前記燃料電池スタックを内部に収納する燃料電池ケースを更に備え、
   前記サービスプラグは、前記燃料電池ケースに対して固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池車両。
3. 前記燃料電池ケースのうち車両の左右方向に沿った一端側に配置され、補機類を内部に収納する補機ケースを更に備え、
   前記昇圧コンバータは、車両の左右方向において、前記燃料電池ケースと前記補機ケースとを含めた全体形状の略中央となる位置であり、且つ前記燃料電池ケースの一側面に隣接する位置に配置されており、
   前記サービスプラグは、前記燃料電池ケースの前記一側面側であって、且つ、前記昇圧コンバータを挟んで前記補機ケースとは反対側となる位置に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の燃料電池車両。

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