JP2018099000A - 燃料電池車両 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増加を抑えながら、車両のフロントルーム上部を開閉可能に覆うフードを開けた状態で燃料電池を起動させてメンテナンスを行うことができる燃料電池車両を提供する。
【解決手段】
本発明に係る燃料電池車両は、フロントルーム上部を開閉可能に覆う車両のフード５０と、フロントルーム内部に設けられ、複数の高圧部品の上部を覆う開閉可能なカバー６０とを備え、カバー６０には、カバー６０を開けた場合に燃料電池からの電力の供給を遮断するインターロック機構が設けられる一方で、車両のフード５０には、インターロック機構が設けられていない。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料電池車両に関する。

反応ガス（酸化ガス及び燃料ガス）の供給を受けて電力を発生する燃料電池を搭載した燃料電池車両が知られている。

このような車両では、燃料電池と、燃料電池を作動させるための部品及び燃料電池を冷却するための部品等を含む燃料電池ユニットを、例えば車両前方側の収容室（フロントルーム）内に配置することがある。このように配置した収容室の上部には、通常、フードが開閉自在に取り付けられており、このフードを開いて収容室内に配置されている部品のメンテナンス等が行うことができる。

ところが、燃料電池の作動時には、フード下方側に配置された複数の高圧部品（燃料電池から電力供給される部品等を含む）が高電圧になるおそれがあるため、燃料電池の作動時にフードを開けても、そのような高圧部品への接触を防止する構造とする必要がある。

このような、フードを開いたときの高圧部品への接触防止を図ることを目的として、例えば特許文献１では、フードの開閉を検知するための開閉検知手段を設け、フードが開かれたことが開閉検知手段により検知されると、燃料電池からの電力供給を遮断するインターロック装置を備えた燃料電池車両が提案されている。

特開２００９−０９０６８５号公報

上記特許文献１では、フードを開けたときに燃料電池からの電力供給を遮断するインターロック装置を設けているが、燃料電池車両では、フードを開けた状態で燃料電池を起動させて目視確認を含む修理等のサービスを行いたいというニーズがある。このニーズを満足するため、複数の高圧部品毎にインターロック機構を設定するという考え方もあるが、複数の高圧部品毎にインターロック機構を設定すると部品点数が増加し、複雑な構成となるおそれがある。

そこで、本発明は、部品点数の増加を抑えながら、車両のフロントルーム上部を開閉可能に覆うフードを開けた状態で燃料電池を起動させてメンテナンスを行うことができる燃料電池車両を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る燃料電池車両は、電力源からの電力を用いて駆動する駆動機器と電気的に接続された複数の高圧部品が、車両のフロントルーム内に配置された燃料電池車両であって、フロントルーム上部を開閉可能に覆う車両のフードと、フロントルーム内部に設けられ、複数の高圧部品の上部を開閉可能に覆うカバーとを備え、カバーには、カバーを開けた場合に燃料電池からの電力の供給を遮断するインターロック機構が設けられる一方で、車両のフードには、インターロック機構が設けられていない。

この態様によれば、複数の高圧部品の上部を覆うカバーにインターロック機構が設けられる一方で、車両のフードにはインターロック機構が設けられていないので、フードを開けた状態であっても、カバーによってユーザによる複数の高圧部品への接触が防止され、フードを開けた状態で燃料電池を起動させて修理等のメンテナンスを実施することができる。また、複数の高圧部品を覆うカバーにインターロック機構を設けているため、複数の高圧部品毎にインターロック機構を設けた構成と比較して、部品点数を抑えることができる。

本発明によれば、部品点数の増加を抑制しながら、車両のフロントルーム上部を開閉可能に覆うフードを開けた状態で燃料電池を起動させてメンテナンスを実施することができる燃料電池車両を提供することができる。

本実施形態に係る燃料電池車両の電気系統の一例を示す模式図である。 本実施形態に係る燃料電池車両のフロントルームを模式的に示す概略断面図である。 図２に示すフロントルームに配置した燃料電池ユニットの高圧部品を模式的に示す概略平面図である。

以下添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

まず図１を参照して、本実施形態に係る燃料電池車両の電気系統を説明する。図１は、本実施形態に係る燃料電池車両の電気系統の一例を表す模式図である。なお、図１は、電力制御装置１０と接続される機器を簡略化した例を示しており、図１に示した高電圧駆動機器（冷却水ポンプ２１、水素ポンプ２３等）の他にも高電圧駆動機器は存在するが、その図示を省略する。

車両用燃料電池システムＦＳは、電力制御装置（ＰＣＵ（Power Control Unit））１０に対し、燃料電池（ＦＣ）１１、駆動用モータ１２、エアコンプレッサ１３、蓄電池１７（バッテリ）、電気ヒータ２０、及びインバータ２５が電気的に接続されている。

燃料電池１１は、反応ガスの供給を受けて発電する単電池を所要数積層して構成したスタック構造を有している。燃料電池１１により発生した電力は、電力制御装置１０に供給される。

電力制御装置１０は、車両用燃料電池システムＦＳが搭載される車両内の電力を制御する装置である。電力制御装置１０は、燃料電池１１が発生させた電力や蓄電池１７が蓄積している電力を、駆動用モータ１２やエアコンプレッサ１３に供給するほか、蓄電池１７、電気ヒータ２０及びインバータ２５に供給する。昇圧コンバータ１８は、入力電圧の電圧レベルを変換して出力する電圧変換装置である。昇圧コンバータ１８は、燃料電池１１と電力制御装置１０との間に設けられ、燃料電池１１から出力される電圧を入力電圧とし、当該入力電圧の電圧レベルを、例えばモータ駆動に適した電圧に変換して出力する。駆動用モータ１２は、車両の走行用の動力源として機能すると共に、回生制動時には、車両の運動エネルギーから駆動力を得て回転し、発電する発電機として機能する。エアコンプレッサ１３は、燃料電池１１における発電の際に、燃料電池１１のカソードに空気を供給する装置である。蓄電池１７は、燃料電池１１が発生させた余剰電力或いは駆動用モータ１２の回生エネルギーを蓄積する二次電池である。電気ヒータ２０は、水加熱ヒータであり、冷却水を加熱して温水を得、温水と車室内に吹き出す空気との間で熱交換を行わせて空調用に利用するものである。

インバータ２５は、冷却水ポンプ用インバータ２２、水素ポンプ用インバータ２４を内蔵するユニットである。冷却水ポンプ用インバータ２２は、燃料電池１１に冷却水を供給する冷却水ポンプ２１と電気的に接続され、その駆動を制御している。また、水素ポンプ用インバータ２４は、燃料電池１１のアノードに水素ガスを供給する水素ポンプ２３と電気的に接続され、その駆動を制御している。

続いて、図１に示した電力制御装置１０や蓄電池１７の他、エアコンプレッサ１３、冷却水ポンプ２１、水素ポンプ２３等と電気的に接続される複数の高圧コネクタ（高圧部品）を収容した燃料電池ユニットの構成について説明する。図２は、燃料電池ユニットを、車両のフロントルームに配置した一例を示す概略断面図である。図３は、図２に示すフロントルームに配置した燃料電池ユニットの一例を示す概略平面図である。

なお、本明細書において、「前方」とは車両１の前進方向（図２、３において矢印ＦＲとして示す方向）を意味し、「後方」とは車両１の後退方向（図２、３において右方向）を意味する。また、「上方」とは車両１高さ方向の上方向（図２において上方向）を意味する。

図２に示すように、車両１のフロントルーム（ダッシュボード前方に形成した収容室）に、燃料電池ユニット３０が配置されている。フロントルームの上部は開閉自在のフード５０により覆われて閉塞されており、ユーザがフロントルーム内にアクセスする際には、このフード５０を開くことにより、フロントルーム内に収容された部品のメンテナンス等を行うことができる。なお、フード５０にはインターロック機構が設けられておらず、後述するカバー６０にインターロック機構が設けられている。

フロントルーム内部に配置された燃料電池ユニット３０は、図３に示すように、複数の高圧コネクタ（高圧部品）３１〜３８を含む。この複数の高圧コネクタ３１〜３８は、図１に示した車両用燃料電池システムＦＳにおける高電圧駆動機器（エアコンコンプレッサ、冷却水ポンプ２１、水素ポンプ２３等）と電気的に接続されるコネクタである。

車両のフロントルーム内に配置された複数の高圧コネクタ３１〜３８について説明する。図３に示すように、複数の高圧コネクタ３１〜３８のうち、第１高圧コネクタ３１は、電力制御装置１０（図１）と電気的に接続されるコネクタであり、図３に示す例では燃料電池ユニット３０における前方側（図３では左側）に配置されている。第２高圧コネクタ３２は、給電アウトレット４０と電気的に接続されるコネクタであり、燃料電池ユニット３０における前方側に配置されている。第３高圧コネクタ３３、第４高圧コネクタ３４、及び、第５高圧コネクタ３５は、燃料電池ユニット３０における右側端部（図３では上端側）にそれぞれ並んで配置されており、第３高圧コネクタ３３が電力制御装置１０（図１）と電気的に接続されるコネクタ、第４高圧コネクタ３４が蓄電池（バッテリ）１７（図１）と電気的に接続されるコネクタ、第５高圧コネクタ３５がエアコンコンプレッサと電気的に接続されるコネクタである。第６高圧コネクタ３６、第７高圧コネクタ３７は、それぞれ冷却水ポンプ２１、水素ポンプ２３等と電気的に接続されるコネクタであり、燃料電池ユニット３０における略中央側に配置されている。第８高圧コネクタ３８は、ヒータ３９と一体に配置され、電力制御装置１０（図１）と電気的に接続されるコネクタである。なお、第２高圧コネクタ３２と接続される給電アウトレット４０は、車外電源からの給電用に用いられる部材であり、例えば蓄電池１７（図１）から給電アウトレット４０を介した車外への給電を許可するものである。また図３に示すヒータ３９は、水加熱ヒータであり、冷却水を加熱して温水を得、温水と車室内に吹き出す空気との間で熱交換を行わせて空調用に利用するものである。

なお、本実施形態における複数の高圧部品（高圧コネクタ３１〜３８）の配置や個数は、図３に示す例に限定されるわけではなく、車両に搭載された駆動機器等に応じて適宜その配置や個数を変更することができる。

図２に戻り、フロントルーム内部における燃料電池ユニット３０とフード５０との間にはカバー６０が設けられている。カバー６０は、燃料電池ユニット３０の上部に、言い換えれば複数の高圧コネクタ３１〜３８（図３）の上部に開閉自在に取り付けられており、このカバー６０を開くことで複数の高圧コネクタ３１〜３８にアクセスすることができる。つまり、フロントルーム上部に開閉自在に取り付けられたフード５０を開けたとしても、このカバー６０を開けなければ、作業者は、複数の高圧部品（高圧コネクタ３１〜３８を含む部品）に接触することができない構造になっている。このような構成を備えることにより、フード５０を開けた状態で燃料電池１１（図１）を起動させて修理等を含むメンテナンスを実施することができるので、サービス性を向上させることができる。

本実施形態におけるカバー６０には、インターロック機構が設けられている。インターロック機構としては、カバー６０の開閉を検知するためのセンサをカバー６０に設け、当該センサによりカバー６０の開状態が検知されると燃料電池１１（図１）からの電力供給を遮断して複数の高圧コネクタ３１〜３８の高電圧状態を解除する機構が挙げられる。しかしながら、本実施形態におけるインターロック機構としては、このような機構に限定されるわけではなく、カバー６０を開けたときに電力供給を遮断可能な機構であれば、任意の機構を選択することができる。

なお、カバー６０に設けられるインターロック機構は、１つでも良く、また複数設けられていても良い。また、例えば高圧コネクタの数が少なく、高圧コネクタの設置面積に比べて、カバー６０のサイズが大きい場合（言い換えれば、カバー６０全体の面積に占める高圧コネクタの設置面積が小さい場合）に、インターロック機構は、高圧コネクタが配置される近傍すなわち高電圧部位近傍に設定することが好ましい。また、確実にインターロック機構を作動させる観点から、カバー６０を取り外す際に、最初にアクセスする（取り外す）部分にインターロック機構を設定することが好ましい。またインターロック機構は、カバー６０の取り外し時に接触する部位（例えば、カバー前端（バンパー側）、カバー側面端（フェンダー側））の近傍に設定することが好ましい。

また以上説明した実施形態におけるカバー６０は、図３に示す態様に限定されるわけではないが、車両１のフロントルームに配置された、少なくとも所定電圧以上（例えばＤＣ６０Ｖ以上）の高圧部品を全て覆うように設置されていることが好ましい。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、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。

１…燃料電池車両
１０…電力制御装置
１１…燃料電池
１２…駆動用モータ
１３…エアコンプレッサ
１７…蓄電池
２０…電気ヒータ
２１…冷却水ポンプ
２２…冷却水ポンプ用インバータ
２３…水素ポンプ
２４…水素ポンプ用インバータ
２５…インバータ
３０…燃料電池ユニット
３１〜３８…高圧コネクタ
４０…給電アウトレット
５０…フード
６０…カバー
ＦＳ…燃料電池システム

Claims (1)

1. 電力源からの電力を用いて駆動する駆動機器と電気的に接続された複数の高圧部品が、車両のフロントルーム内に配置された燃料電池車両であって、
   前記フロントルーム上部を開閉可能に覆う車両のフードと、
   前記フロントルーム内部に設けられ、前記複数の高圧部品の上部を開閉可能に覆うカバーとを備え、
   前記カバーには、前記カバーを開けた場合に燃料電池からの電力の供給を遮断するインターロック機構が設けられる一方で、
   前記車両のフードには、前記インターロック機構が設けられていない、ことを特徴とする燃料電池車両。