JP2019009953A - 機械の設計方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】燃料電池スタック及び駆動モータを搭載する機械を新規に設計するための開発コスト及び開発期間の圧縮。【解決手段】新規に設計する自動車の巡航出力を決定した後、既に設計された燃料電池モジュールの搭載数を決定する。搭載数は、燃料電池による出力のみで巡航条件による走行が可能であることを条件に、最低限の数に決定する。続いて、新規に設計する自動車の最高出力を決定した後、燃料電池による出力では不足する分を補うことができるように、搭載する二次電池の出力を決定する。【選択図】図９

Description

本開示は、燃料電池スタック及びモータを搭載する機械の設計方法に関する。
特許文献１は、内燃機関と、二次電池からの給電によって駆動するモータとを備えるハイブリッド車を開示している。
特開２０１７−０８１３１９号公報
自動車の設計において満足させるべき条件として、巡航条件における走行（以下、巡航走行）が可能であることが挙げられる。巡航条件とは、所定の走行条件を、所定時間、継続するという条件である。所定の走行条件とは、設計において定められた車速や、上り勾配等として定められる。
さらに、自動車の設計において満足させるべき条件として、設計値としての最高出力を発揮できることが挙げられる。ハイブリッド車の場合、内燃機関とモータとを同時に駆動させることによって、最高出力が発揮される。最高出力を満足させるという点においては、出力の内訳は任意である。つまり、内燃機関による出力と、モータによる出力との和が最高出力を満足していれば、各々の最高出力は、どのような値でもよい。
自動車に搭載する内燃機関は、長期間、開発が継続されてきた歴史があるため、新規に設計される自動車に合わせてサイズや出力を変更する設計は、比較的容易に実施できる。ハイブリッド車に搭載する二次電池については、内燃機関の出力を支援できる出力が発揮できればよいという設計思想が主流であった。このため、二次電池については小型化が重視されていた。
このように、内燃機関を主たる駆動源にするという設計については手法が熟成しており、開発コストや開発期間について、大きな問題が発生することは少ない。
これに対し、燃料電池車の場合、上記のようなハイブリッド車とは事情が異なる。燃料電池の設計には、内燃機関の設計と同様、様々な部品やモジュールの擦り合わせが必要である。しかし、燃料電池は、内燃機関に比べ、開発の歴史が浅い。このため、燃料電池スタックのサイズや出力を任意に設計しようとすると、設計に要する工数や費用が莫大になる。このため、ハイブリッド車の設計思想を流用して、燃料電池車を新規に設計する場合、開発コストが大きくなり、開発期間が長くなるという課題が生じる。
上記の課題は、自動車に限られる訳では無く、燃料電池スタックを搭載する機械に共通である。ここでいう機械とは、駆動モータを搭載する機械全般を意味する。本開示は、上記を踏まえ、燃料電池スタック及び駆動モータを搭載する機械を新規に設計するための開発コスト及び開発期間の圧縮を解決課題とする。
本開示の一形態は、駆動モータと、前記駆動モータを駆動するための電流を発電する燃料電池スタックと、前記駆動モータを駆動するための電流を放電する二次電池と、を搭載し、前記駆動モータの最高出力が第１出力値に、巡航条件における前記駆動モータの出力が第２出力値に決定されている機械を設計する方法であって；前記巡航条件において出力可能な出力値が第３出力値である燃料電池スタックの搭載数をｎ（ｎは自然数）に決定し；前記二次電池の最高出力を、前記第１出力値から、前記燃料電池スタックの最高出力に前記ｎを乗じた値を差し引いた値に決定し；前記第３出力値を前記ｎ倍した値は、前記第２出力値以上であり；前記第３出力値を（前記ｎ−１）倍した値は、前記第２出力値未満であり；前記燃料電池スタックの設計は、前記機械とは別に設計された機械に搭載された燃料電池スタックの設計と同じである設計方法である。この形態によれば、別の機械のために設計された燃料電池スタックを流用できるので、機械を新規に設計するための開発コスト及び開発期間が圧縮される。さらに、上記のように二次電池を設計することによって、最高出力を満足させる設計ができる。
上記形態において、前記巡航条件においては、前記二次電池のＳＯＣが維持可能なように設計してもよい。この形態によれば、巡航条件においては、二次電池のＳＯＣを維持できる。ひいては、最高出力を発揮すべき場合において、ＳＯＣの不足によって最高出力が発揮できる時間が僅かになるという事態を回避できる。
上記形態において、前記燃料電池スタックと電気的に接続され、前記燃料電池スタックの発電電圧を制御する燃料電池用コンバータと；前記燃料電池スタックに供給するための水素を貯蔵する水素タンクと；前記燃料電池スタックによる発電のための補機類とを搭載するように設計し；前記ｎが２以上の場合、前記燃料電池用コンバータと、前記水素タンクと、前記補機類との少なくとも何れかを、前記ｎ組、搭載するように設計してもよい。この形態によれば、燃料電池用コンバータと、水素タンクと、補機類との少なくとも何れかについても設計を流用できる。
上記形態において、前記機械は、自動車であってもよい。この形態によれば、自動車の設計に適用できる。
上記形態において、前記ｎが２以上の場合、前記自動車は、貨物自動車であってもよい。この形態によれば、搭載スペース、並びに最高出力及び巡航条件の出力の関係において、適切な設計がしやすくなる。なお、この形態は、貨物自動車である場合にｎが１であることを排除していない。
上記形態において、前記自動車が貨物自動車である場合、前記ｎは２以上であってもよい。この形態によれば、搭載スペース、並びに最高出力及び巡航条件の出力の関係において、適切な設計がしやすくなる。なお、この形態は、ｎが２以上である場合に、貨物自動車以外の自動車であることを排除していない。例えば、大型バス等でもよい。
燃料電池車を示す図。 燃料電池車を示す図。 燃料電池車を示す図。 第１パワーユニットのブロック構成図。 燃料電池スタックを示す斜視図。 第２パワーユニットのブロック構成図。 パワーユニットの設計手順を示すフローチャート。 巡航出力と、燃料電池スタックの個数との関係を示す棒グラフ。 出力の内訳を縦軸に、最高出力を横軸に取ったグラフ。 燃料電池モジュールの設計手順を示すフローチャート。 電気系の設計手順を示すフローチャート。 燃料電池車の製造の流れを概略的に示す図。
図１は、燃料電池車１１を示す。図２は、燃料電池車１２を示す。図３は、燃料電池車１３を示す。燃料電池車１１，１２は、乗用車である。燃料電池車１３は、貨物自動車である。燃料電池車１３は、トレーラ１９を牽引する。
燃料電池車１１は、第１パワーユニット２１と、操作系９００とを備える。燃料電池車１２は、第２パワーユニット２２と、操作系９００とを備える。燃料電池車１３は、２つの第３パワーユニット２３と、プロペラシャフト２５と、操作系９００とを備える。第１パワーユニット２１、第２パワーユニット２２及び２つの第３パワーユニット２３それぞれは、後述するように、燃料電池による発電を実施する機能を有する。
操作系９００は、運転者が運転のために操作する機器の総称である。操作系９００は、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール等を含む。操作系９００は、燃料電池車１１，１２，１３で、完全に同一の物である訳ではない。但し、本実施形態では、燃料電池車１１，１２，１３で共通して、操作系９００と呼称する。燃料電池車１１，１２，１３それぞれは、操作系９００を１組、搭載する。
第１パワーユニット２１は、操作系９００に電力を供給する。第２パワーユニット２２は、操作系９００に電力を供給する。２つの第３パワーユニット２３それぞれは、操作系９００に電力を供給する。
第１パワーユニット２１は、２つの前輪ＦＷを駆動するためのトルクを発生する。第２パワーユニット２２は、２つの前輪ＦＷを駆動するためのトルクを発生する。第３パワーユニット２３それぞれは、４つの後輪ＲＷを駆動するためのトルクを発生する。２つの第３パワーユニット２３によって発生したトルクは、１本のプロペラシャフト２５を介して、４つの後輪ＲＷに伝わる。
図４は、第１パワーユニット２１のブロック構成図である。第１パワーユニット２１は、燃料電池モジュール５０と、電気系６１とを備える。燃料電池モジュール５０は、燃料電池スタック１００と、水素タンク１０５と、燃料電池用コンバータ１１０と、補機類１４０とを備える。電気系６１は、二次電池１２０と、二次電池用コンバータ１３０と、モータ用インバータ１５０と、制御部１６０と、駆動モータ２２０とを備える。
図５は、燃料電池スタック１００を示す斜視図である。燃料電池スタック１００は、積層方向に複数積層したセル１０１を、一対のエンドプレート１７０Ｆ，１７０Ｅで挟む。燃料電池スタック１００は、その一端側のエンドプレート１７０Ｆとセル１０１との間に、絶縁板１６５Ｆを介在させてターミナルプレート１６０Ｆを有する。
燃料電池スタック１００は、エンドプレート１７０Ｅとセル１０１との間にも、同様に、後端側の絶縁板１６５Ｅを介在させて後端側のターミナルプレート１６０Ｅを有する。セル１０１と、ターミナルプレート１６０Ｆ，１６０Ｅと、絶縁板１６５Ｆ，１６５Ｅおよびエンドプレート１７０Ｆ，１７０Ｅの輪郭は、それぞれ、略矩形である。
前端側のターミナルプレート１６０Ｆおよび後端側のターミナルプレート１６０Ｅは、集電板であり、集電した電力を集電端子１６１から外部へ出力する。
水素タンク１０５は、燃料電池スタック１００に供給するための水素を貯蔵する。燃料電池スタック１００は、燃料電池用コンバータ１１０と電気的に接続されている。燃料電池用コンバータ１１０は、燃料電池スタック１００の出力電圧を目標の電圧まで昇圧する昇圧動作を行う。燃料電池用コンバータ１１０は、高圧直流配線ＤＣＨを介してモータ用インバータ１５０と電気的に接続されている。
二次電池１２０は、リチウムイオン二次電池である。本実施形態における二次電池１２０は、チタン酸リチウム二次電池である。チタン酸リチウム二次電池は、リチウムイオン二次電池の一種である。他の形態における二次電池１２０は、チタン酸リチウム二次電池以外のリチウムイオン二次電池であってもよいし、リチウムイオン二次電池以外の二次電池であってもよい。二次電池１２０は、低圧直流配線ＤＣＬを介して、二次電池用コンバータ１３０と電気的に接続されている。二次電池１２０は、複数のセルを直列に積層した構造を有する。他の形態においては、二次電池１２０は、直列で電圧を確保し、エネルギーを並列接続で確保するタイプであってもよい。
二次電池用コンバータ１３０は、高圧直流配線ＤＣＨを介して、燃料電池用コンバータ１１０とモータ用インバータ１５０と電気的に接続されている。二次電池用コンバータ１３０は、モータ用インバータ１５０の入力電圧である高圧直流配線ＤＣＨにおける電圧を調整し、二次電池１２０の充放電を制御する。
二次電池用コンバータ１３０は、燃料電池用コンバータ１１０からの出力電力が目標出力電力に対して不足する場合には、二次電池１２０に給電を実施させる。燃料電池用コンバータ１１０からの出力電力が目標出力電力に対して不足する場合のことを、本実施形態では、過渡状態と呼ぶ。
二次電池用コンバータ１３０は、駆動モータ２２０において回生電力が発生する場合には、当該回生電力を交流から直流に変換して低圧直流配線ＤＣＬ側に出力する。
二次電池用コンバータ１３０は、燃料電池スタック１００の出力電力を変換して低圧直流配線ＤＣＬ側に出力することができる。これを利用して、制御部１６０は、燃料電池用コンバータ１１０から出力可能な電力が目標出力電力を上回る場合に、二次電池１２０のＳＯＣを上昇させる制御を実施することができる。
補機類１４０は、燃料電池スタック１００の運転に使用される補機類の総称である。補機類１４０は、エアコンプレッサ、水素循環ポンプ、ウォータポンプ等を含む。補機類１４０は、低圧直流配線ＤＣＬまたは高圧直流配線ＤＣＨに電気的に接続されている。
モータ用インバータ１５０は、高圧直流配線ＤＣＨを介して直流で供給される電力を三相交流の電力に変換する。モータ用インバータ１５０は、駆動モータ２２０と電気的に接続し、三相交流電力を駆動モータ２２０に供給する。モータ用インバータ１５０は、駆動モータ２２０において発生する回生電力を直流電力に変換して高圧直流配線ＤＣＨに出力する。
制御部１６０は、複数のＥＣＵによって構成される。制御部１６０は、上記した内容を含め、第１パワーユニット２１の各部の動作を制御する。
図６は、第２パワーユニット２２のブロック構成図を示す。第２パワーユニット２２は、燃料電池モジュール５０と、電気系６２とを備える。第３パワーユニット２３は、燃料電池モジュール５０と、電気系とを備える。第３パワーユニット２３に含まれる電気系は図示しない。
第２パワーユニット２２に搭載される燃料電池モジュール５０は、第１パワーユニット２１に搭載される燃料電池モジュール５０と同じである。第３パワーユニット２３に搭載される燃料電池モジュール５０も、第１パワーユニット２１に搭載される燃料電池モジュール５０と同じである。つまり、燃料電池スタック１００、水素タンク１０５、燃料電池用コンバータ１１０及び補機類１４０の何れについても、第１パワーユニット２１に搭載されている物と設計が同じである。
電気系６２は、二次電池と、二次電池用コンバータと、モータ用インバータと、制御部と、駆動モータとを備える点において、電気系６１と共通である。但し、電気系６２を構成する各部は、燃料電池車１２用に設計されている。同様に、第３パワーユニット２３に含まれる電気系を構成する各部は、燃料電池車１３用に設計されている。例えば、二次電池の出力特性や、駆動モータの最高出力は、燃料電池車１１の場合とは異なる。
燃料電池車１３は、電気系を２つ搭載するので、駆動モータを２つ搭載する。これら２つの駆動モータは、直列に接続され、１本のプロペラシャフト２５を回転させる。
図７は、パワーユニットの設計手順を示すフローチャートである。第２パワーユニット２２及び第３パワーユニット２３は、第１パワーユニット２１の設計を利用して、図７に示す設計手順によって設計された。図７に示すように、燃料電池モジュールを設計し（Ｓ２００）、その後、電気系を設計する（Ｓ３００）。Ｓ２００，Ｓ３００の説明に先立ち、この設計手順の前提として、第１パワーユニット２１の設計について説明する。
図８は、巡航条件における出力を縦軸に、燃料電池スタック１００の個数を横軸に取った棒グラフである。もともと、燃料電池モジュール５０は、燃料電池車１１に搭載するために設計されたものである。
燃料電池車１１の設計においては、二次電池１２０による電力供給に頼らなくても、燃料電池スタック１００による発電のみによって、巡航走行が可能であるように燃料電池スタック１００を設計するという思想が採用された。さらに、燃料電池車１１は、乗用車であり、搭載スペースが限られるため、搭載する燃料電池スタック１００の個数は１つにするという設計思想が採用された。
図８には、燃料電池車１１の巡航走行に必要な出力（以下、巡航出力）が、出力値Ｐｃ１として示されている。巡航条件は、車両毎に決定される走行条件である。具体的には、水平な道路を走行する場合を想定して、ＳＯＣが維持可能な最高車速を常用域で設定した。つまり、水平な道路を走行する場合、上記最高車速以下の車速であれば、原則として、二次電池１２０から放電しなくても、燃料電池スタック１００による発電電力を駆動モータ２２０に供給すれば、巡航走行が可能である。この場合、ＳＯＣは、殆ど増減することなく維持可能である。なお、ＳＯＣが維持可能であることは、充電によって、ＳＯＣを増大させる能力があることを排除していない。
本実施形態においては、上記最高車速による走行をする場合、拡張巡航走行についても可能なように、上記最高車速が決定されている。拡張巡航走行とは、所定の走行距離において、勾配の平均がほぼゼロである場合に、ＳＯＣの収支をゼロにして走行することである。
例えば、短い上り坂の後に、下り坂を走行する場合、上り坂を走行する際には、燃料電池スタック１００による発電に加えて二次電池１２０からの放電を実施し、下り坂において、燃料電池スタック１００による発電および／または回生電力によって二次電池１２０を充電することによって、ＳＣＯの値を、上り坂を走行する前の値に戻すことができる。このように短期間に二次電池１２０の放電量と充電量との収支が合えば、ＳＯＣを維持することができる。このような走行を、拡張巡航走行という。
拡張巡航走行は、次のような走行も含む。水平な道路を走行する際、所定時間（１０分程度）、二次電池１２０の放電を利用することによって、上記の最高車速を超えた車速による走行が可能である。ＳＯＣが実使用範囲の下限値に至る前に、走行速度が遅くなって巡航走行を開始した場合に、その後、二次電池１２０を充電する機会があったとき、上記最高車速を超えた車速による走行の前におけるＳＯＣの値に戻れば、拡張巡航走行をしたことになる。
燃料電池スタック１００を設計した結果、燃料電池スタック１００は、連続して出力値Ｐｃを出力できるようになった。出力値Ｐｃは、出力値Ｐｃ１よりも大きい。このため、上記の設計思想を満足することになる。
図９は、出力の内訳を縦軸に、最高出力を横軸に取ったグラフである。車両の設計においては、最高出力が決定される。最高出力は、通常、加速性能を担保するために決定される。例えば、予め定められた時間（以下、加速時間という）以内に、車速を０ｋｍ／ｈから１００ｋｍ／ｈに到達すること、という条件（以下、加速条件）として決定される。燃料電池車１１の最高出力は、図９に示された出力値Ｐ１に決定されている。
一方で、燃料電池スタック１００の最高出力は、図９に示された出力値Ｐｍａｘである。出力値Ｐｍａｘは、通常、出力値Ｐｃよりも大きい。これは、加速条件においては、巡航条件に比べて燃料電池スタック１００の温度が高くなることが許容されるからである。
但し、図９に示すように、出力値Ｐｍａｘは、出力値Ｐ１よりも小さい。このため、燃料電池スタック１００による発電のみによっては、燃料電池車１１の最高出力を実現できない。最高出力に対する出力値Ｐｍａｘの不足分は、二次電池１２０の出力によって補う。つまり、二次電池１２０は、二次電池１２０の最高出力が上記不足分にほぼ等しくなるように設計されている。さらに、二次電池１２０は、加速条件を満足するように、容量および実使用範囲のＳＯＣが設計されている。
図９において、二次電池に対して括弧書きで付された過渡状態は、巡航条件においては、二次電池が駆動モータに給電しないように設計されていることを示している。
燃料電池車１２，１３に搭載するパワーユニットの設計には、上記のように設計された燃料電池モジュール５０を流用する。以下、図７，図１０，図１１に示されたフローチャートに従って説明する。
燃料電池モジュールの設計手順として、図１０に示すように、巡航出力を決定する（Ｓ２１０）。燃料電池車１２の巡航出力として決定された値は、図８に出力値Ｐｃ２として示されている。燃料電池車１３の最高出力として決定された値は、図８に出力値Ｐｃ３として示されている。
次に、燃料電池モジュール５０の個数を決定する（Ｓ２２０）。決定すべき燃料電池モジュール５０の個数をｎと表記する。ｎは自然数である。ｎは次式を満たす値として決定される。
（ｎ−１）Ｐｃ＜巡航出力≦ｎＰｃ・・・（１）
図８に示されるように、燃料電池車１２の場合、式（１）を満たすｎは１である。図８に示されるように、燃料電池車１３の場合、式（１）を満たすｎは２である。本実施形態においては、燃料電池モジュール５０の個数は、パワーユニットの個数と同義である。
このように、燃料電池モジュール５０の設計は、具体的には、燃料電池モジュール５０の搭載数を決定するだけで済む。巡航出力の決定については、ハイブリッド車やエンジン車においても実施される工程であり、燃料電池車の設計に特有の工程として、開発コストや開発期間に影響がある訳では無い。
続いて、電気系の設計として、図１１に示すように、最高出力を決定する（Ｓ３１０）。燃料電池車１２の最高出力として決定された値は、図９に出力値Ｐ２として示されている。燃料電池車１３の最高出力として決定された値は、図９に出力値Ｐ３として示されている。
次に、二次電池を設計する（Ｓ３２０）。二次電池の設計については、燃料電池車１１の場合と同様に実施する。燃料電池車１２の場合、二次電池の最高出力は、（Ｐ２−Ｐｍａｘ）に相当する。燃料電池車１３の場合、二次電池の最高出力は、（Ｐ３−２Ｐｍａｘ）に相当する。燃料電池車１３の場合、ｎ＝２、つまり第３パワーユニット２３を２つ搭載するので、１つの第３パワーユニット２３に含まれる二次電池の最高出力は、（Ｐ３−２Ｐｍａｘ）／２に相当する。
本実施形態におけるＳ３２０は、具体的には、セルを何枚、積層するかを決定する手順である。本実施形態においては、使用するセルは予め定められている。このため、上記の考え方に従い、セルの枚数を決定するだけで、二次電池の設計ができる。
次に、駆動モータを設計する（Ｓ３３０）。駆動モータの設計は、Ｓ３２０における二次電池の設計と同様な思想で実施する。つまり、要求される最高出力および巡航条件における出力を満たすように設計される。
続いて、二次電池用コンバータを設計し（Ｓ３４０）、最後に、モータ用インバータを設計する（Ｓ３５０）。
図１２は、燃料電池車１１，１２，１３の製造の流れを概略的に示す。燃料電池モジュール５０は、燃料電池モジュール製造工場４００において製造される。製造された燃料電池モジュール５０は、第１組立工場５１０及び第２組立工場５２０に搬送される。
二次電池１２０，１２０Ａは、第１組立工場５１０に搬送される。二次電池１２０Ａは、電気系６２に含まれる二次電池である。二次電池１２０Ｂは、第２組立工場５２０に搬送される。二次電池１２０Ｂは、第３パワーユニット２３に含まれる二次電池である。
第１組立工場５１０においては、燃料電池車１１，１２の組立が実施される。第１組立工場５１０は、混合品種組立ラインを採用している。つまり、燃料電池車１１，１２は、１本の生産ラインで、混合して連続的に組み立てられる。
第２組立工場５２０においては、燃料電池車１３の組立が実施される。燃料電池車１３の車体は、燃料電池車１１，１２の車体よりも大幅に大きいので、燃料電池車１１，１２とは別の生産ラインで組み立てられる。
以上に説明した実施形態によれば、新規に燃料電池車を設計するための開発コスト及び開発期間が、燃料電池モジュール５０を新たに設計する手法に比べて圧縮される。このような効果が得られる理由の一つは、巡航出力は燃料電池スタックによる出力で賄い、過渡状態では二次電池の出力によって、燃料電池スタックによる出力の不足分を補うという設計思想にある。
さらに、製造工程においても、燃料電池モジュール５０が共通部品になるので、製造コストが低減される。
本開示は、本明細書の実施形態や実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例中の技術的特徴は、先述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせができる。その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除できる。例えば、以下のものが例示される。
各燃料電池車に搭載されるパワーユニットは、同じ設計で無くてもよい。例えば、水素タンクと、燃料電池用コンバータと、補機類との少なくとも一部については、設計変更してもよい。
各燃料電池車に搭載される燃料電池スタックについても、完全に同じ設計で無くてもよい。つまり、燃料電池スタックの設計としての本質的でない内容については、設計変更してもよい。例えば、集電端子１６１の位置は、搭載する自動車に合わせて変更してもよい。燃料電池スタックの設計としての本質的な内容とは、例えば、最高出力および巡航出力と捉えることもできるし、或いは、セル１０１の枚数および発電領域の面積と捉えることもできる。
貨物自動車は、トレーラを牽引するタイプで無くてもよい。例えば、フルトレーラでもよいし、ダンプカーでもよい。
貨物自動車の設計において、燃料電池モジュール５０の個数を１に決定してもよい。例えば、ピックアップトラック等が挙げられる。
貨物自動車以外の自動車の設計において、燃料電池モジュール５０の個数を２以上に決定してもよい。例えば、大型バス等が挙げられる。
自動車以外として、モータを搭載する他の機械を対象にして、実施形態として説明した設計方法を適用してもよい。例えば、自動車用として設計された燃料電池モジュールを、他の電動機械に搭載するものとして流用してもよい。他の機械としては、例えば、建設機械、ロボット、自動車以外の輸送用機器などが挙げられる。ロボットは、地上を歩行するタイプや、地上を車輪で走行するタイプ、空を飛ぶタイプを含む。自動車以外の輸送用機器としては、電車、二輪車、ヘリコプターなどを含む。
機械は、コネクテッドカーでもよい。コネクテッドカーとは、通信機を搭載し、クラウドとの通信によってサービスを受けることができる自動車である。
１１…燃料電池車
１２…燃料電池車
１３…燃料電池車
１９…トレーラ
２１…第１パワーユニット
２２…第２パワーユニット
２３…第３パワーユニット
２５…プロペラシャフト
５０…燃料電池モジュール
６１…電気系
６２…電気系
１００…燃料電池スタック
１０１…セル
１０５…水素タンク
１１０…燃料電池用コンバータ
１２０…二次電池
１２０Ａ…二次電池
１２０Ｂ…二次電池
１３０…二次電池用コンバータ
１４０…補機類
１５０…モータ用インバータ
１６０…制御部
１６０Ｅ…ターミナルプレート
１６０Ｆ…ターミナルプレート
１６１…集電端子
１６５Ｅ…絶縁板
１６５Ｆ…絶縁板
１７０Ｅ…エンドプレート
１７０Ｆ…エンドプレート
２２０…駆動モータ
４００…燃料電池モジュール製造工場
５１０…第１組立工場
５２０…第２組立工場
９００…操作系
ＤＣＨ…高圧直流配線
ＤＣＬ…低圧直流配線
ＦＷ…前輪
ＲＷ…後輪

Claims (6)

  1. 駆動モータと、前記駆動モータを駆動するための電流を発電する燃料電池スタックと、前記駆動モータを駆動するための電流を放電する二次電池と、を搭載し、前記駆動モータの最高出力が第１出力値に、巡航条件における前記駆動モータの出力が第２出力値に決定されている機械を設計する方法であって、
    前記巡航条件において出力可能な出力値が第３出力値である燃料電池スタックの搭載数をｎ（ｎは自然数）に決定し、
    前記二次電池の最高出力を、前記第１出力値から、前記燃料電池スタックの最高出力に前記ｎを乗じた値を差し引いた値に決定し、
    前記第３出力値を前記ｎ倍した値は、前記第２出力値以上であり、
    前記第３出力値を（前記ｎ−１）倍した値は、前記第２出力値未満であり、
    前記燃料電池スタックの設計は、前記機械とは別に設計された機械に搭載された燃料電池スタックの設計と同じである
    設計方法。
  2. 前記巡航条件においては、前記二次電池のＳＯＣが維持可能なように設計する
    請求項１に記載の設計方法。
  3. 前記燃料電池スタックと電気的に接続され、前記燃料電池スタックの発電電圧を制御する燃料電池用コンバータと、
    前記燃料電池スタックに供給するための水素を貯蔵する水素タンクと、
    前記燃料電池スタックによる発電のための補機類とを搭載するように設計し、
    前記ｎが２以上の場合、前記燃料電池用コンバータと、前記水素タンクと、前記補機類との少なくとも何れかを、前記ｎ組、搭載するように設計する
    請求項１から請求項２までの何れか一項に記載の設計方法。
  4. 前記機械は、自動車である
    請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の設計方法。
  5. 前記ｎが２以上の場合、前記自動車は、貨物自動車である
    請求項４に記載の設計方法。
  6. 前記自動車が貨物自動車である場合、前記ｎは２以上である
    請求項４に記載の設計方法。
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