JP2022073236A - 燃料電池車両 - Google Patents

Abstract

【課題】水素漏れに対する安全性が向上した燃料電池車両を提供する。【解決手段】燃料電池車両１は、車両前部に配置され、乗員が着席する座席６が内部に設けられた客室４と、客室４の下方に搭載される燃料電池ＦＣと、客室４の下方に形成され、燃料電池ＦＣが収容される収容空間７と、を備える。収容空間７は、上方が客室４の底部によって形成された天井面７１に覆われ、後方が開口しており、天井面７１には、収容空間７の水素濃度を検知する水素センサＳが設けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、駆動用電動機及び燃料電池を搭載した燃料電池車両に関する。

従来から、駆動用電動機及び燃料電池を備えた車両（以下「燃料電池車両」という）が知られている。燃料電池車両では、燃料となるＨ_２ガス（以下「水素」という）と、酸化剤となる空気中のＯ_２ガス（以下「酸素」という）とが燃料電池に供給され、両者が反応して水（水蒸気）が生成する際に発生する電力を外部に取り出して、駆動用電動機を駆動する電力として利用する。燃料電池車両は、走行時に水蒸気のみを排出し、窒素酸化物（ＮＯｘ）や硫黄酸化物（ＳＯｘ）等の大気汚染物質や地球温暖化の原因とされる二酸化炭素（ＣＯ_２）を排出しないため、環境に優しい車両として乗用車のみならずトラック等の商用車両においても、その普及が期待されている。

他方、燃料電池の燃料である水素は最も軽い気体で非常に燃焼・爆発しやすいため、燃料電池車両では、水素の漏れ防止対策に加えて、万一水素が漏れ出した際の早期検知及び漏れ出した水素の滞留防止と速やかな排出が不可欠な対応として求められる。

特開平８－１７７６４１号公報

例えば、特許文献１には、タンクに圧縮充填された天然ガスを燃料としてエンジンに供給するトラックやバス等の商用車両が記載されている。天然ガスは、水素と同様に非常に燃焼・爆発しやすい。しかしながら、特許文献１には、天然ガスの逆流漏れを防止する逆止弁についての記載はあるものの、万一天然ガスが漏れ出した場合に対する具体的な安全策についての記載はない。

本発明は、水素漏れに対する安全性が向上した燃料電池車両を提供する。

本発明は、
車両前部に配置され、内部に座席が設けられる客室と、
前記客室の下方に搭載される燃料電池と、
前記客室の下方に形成され、前記燃料電池が収容される収容空間と、を備える燃料電池車両であって、
前記収容空間は、上方が前記客室の底部によって形成された天井面に覆われ、後方が開口しており、
前記天井面には、前記収容空間の水素濃度を検知する検知手段が設けられる。

本発明によれば、収容空間の天井面に水素濃度を検知する検知手段が設けられているので、燃料電池から漏れ出した水素を検知手段で早期に検知することができ、水素漏れに対する安全性が向上する。

本発明の一実施形態の燃料電池車両を示す概略上面図である。 図１の燃料電池車両の概略側面図である。 図１の燃料電池車両の客室の後面の後面視である。 図１の燃料電池車両の客室の上面の上面視である。 図１の燃料電池車両の連通路及び排気部の変形例を示す、客室の後面の後面視である。 図１の燃料電池車両の連通路及び排気部の変形例を示す、客室の上面の上面視である。

以下、本発明の燃料電池車両の一実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面は、符号の向きに見るものとする。また、以下の説明において、前後、左右、上下の各方向は、車両の運転者から見た方向に従って記載し、図面には、車両の前方をＦｒ、後方をＲｒ、右方をＲ、左方をＬ、上方をＵ、下方をＤ、として示す。

［燃料電池車両］
図１及び図２に示すように、燃料電池車両１は、前後方向に延在する左右一対のサイドメンバ２と、左右のサイドメンバ２間で車幅方向に延びて左右のサイドメンバ２を連結する複数のクロスメンバ３と、によって梯子状に形成されたフレーム構造の車体を有する。左右一対のサイドメンバ２の前端部の上方には、乗員が着席する座席６が内部に設けられた客室４が設けられている。客室４は、燃料電池車両１の前部に配置されている。客室４の後方である左右のサイドメンバ２の上方には、荷台部５が設けられている。客室４の下方には、左右一対の前輪ＦＷが設けられている。前輪ＦＷの後方には、左右一対の後前輪ＲＷ１及び後後輪ＲＷ２が設けられている。後前輪ＲＷ１は、左右それぞれに２つずつの車輪を有し、後後輪ＲＷ２は、後前輪ＲＷ１の後方で、左右それぞれに２つずつの車輪を有する。後前輪ＲＷ１及び後後輪ＲＷ２は、左右一対のサイドメンバ２の車幅方向外側に設けられている。

客室４の下方には、燃料電池ＦＣが搭載されている。左右一対のサイドメンバ２の車幅方向外側には、荷台部５よりも下方に、燃料電池ＦＣに供給される水素が圧縮充填された水素タンクＴＮＫが設けられている。水素タンクＴＮＫは、左右一対のサイドメンバ２の車幅方向外側に１つずつ設けられている。

燃料電池ＦＣは、例えば、イオン交換膜（プロトン交換膜）を燃料極（アノード）及び酸素極（カソード）からなる一対の電極で挟んだ固体高分子形燃料電池の単セルを有し、セパレータ（バイポーラプレート）を介して単セルを数百セル重ねて直列接続した構造の燃料電池スタックが用いられる。各電極とイオン交換膜との界面付近には白金（Ｐｔ）等からなる触媒が層状に設けられ、燃料極に供給された水素は触媒の作用により電子と水素イオン（プロトン）に分解される。電子は燃料極に接続された外部回路に取り出され、水素イオンはイオン交換膜を通過して酸素極に到達する。酸素極では、触媒の作用により水素イオンと空気中の酸素と外部回路を経て到達した電子とが結合して水が生成され、この一連の過程で外部回路に取り出された電子の流れが発電電力として利用される。

左右の水素タンクＴＮＫは、それぞれタンク支持部材（不図示）を介して左右それぞれのサイドメンバ２に固定されている。水素タンクＴＮＫは、円筒状のタンク胴部と、タンク胴部の前端を塞ぐ半球状のタンク前端部と、タンク胴部の後端を塞ぐ半球状のタンク後端部と、を一体的に有しており、タンク前端部の中央付近には、水素の充填及び放出を行うための充填放出孔８が設けられている。

燃料電池車両１は、燃料電池ＦＣと、左右の水素タンクＴＮＫの充填放出孔８とを接続する水素配管Ｌ１を備える。

水素配管Ｌ１は、サイドメンバ２よりも車幅方向両外側でサイドメンバ２に沿って前後方向に延び、左右の水素タンクＴＮＫそれぞれの充填放出孔８と接続する左右一対の第１配管部分Ｌ１１と、左右一対の第１配管部分Ｌ１１の前端部同士を接続し、車幅方向に延びる第２配管部分Ｌ１２と、第２配管部分Ｌ１２と燃料電池ＦＣとを接続し、前後方向に延びる第３配管部分Ｌ１３と、を有する。第３配管部分Ｌ１３には、前後方向において、客室４と荷台部５との間に、熱作動式過圧防止安全装置ＴＰＲＤ（Temperature activated Pressure Relief Device）が設けられている。

水素タンクＴＮＫには、例えば７０ＭＰａ（約７００気圧）程度の高圧で水素が圧縮充填されている。そのため、外部環境の影響等によって水素タンクＴＮＫの内部温度が上昇した場合、圧縮充填されている水素が膨張して水素タンクＴＮＫが破裂する虞がある。熱作動式過圧防止安全装置ＴＰＲＤは、水素タンクＴＮＫの内部温度が所定温度に達すると、水素タンクＴＮＫに圧縮充填された水素の一部を大気中に安全に放出するように作動して、水素タンクＴＮＫが破裂するのを回避するための装置である。

なお、水素タンクＴＮＫへの水素の充填は、例えば、水素ステーションに設置された水素ディスペンサのホース先端に取り付けられた充填ノズルを、水素タンクＴＮＫの充填放出孔に配管（不図示）を介して接続された水素充填インレット（不図示）に勘合させた後、水素ディスペンサから圧縮された水素を水素タンクＴＮＫに供給することによって行うことができる。

左右一対のサイドメンバ２の間には、荷台部５よりも下方に、駆動用電動機ＭＯＴと、二次電池ＢＡＴと、制御ユニットＰＣＵと、が搭載されている。駆動用電動機ＭＯＴは、左右一対の後前輪ＲＷ１及び後後輪ＲＷ２の少なくとも一方を駆動する電動機である。二次電池ＢＡＴは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池、キャパシタ等の再充電可能な蓄電池である。制御ユニットＰＣＵは、直流電力を交流電力に、交流電力を直流電力に変換可能であり、燃料電池車両１の走行状態に応じて、二次電池ＢＡＴの充放電及び駆動用電動機ＭＯＴの入出力電力を制御する装置である。

二次電池ＢＡＴ及び制御ユニットＰＣＵは、駆動用電動機ＭＯＴよりも前方に配置されている。本実施形態では、制御ユニットＰＣＵは、前後方向において、二次電池ＢＡＴと駆動用電動機ＭＯＴとの間に配置されているが、二次電池ＢＡＴと制御ユニットＰＣＵとの位置関係は任意である。例えば、二次電池ＢＡＴと制御ユニットＰＣＵとを別個に配置してもよく、二次電池ＢＡＴと制御ユニットＰＣＵとを一つの筐体に収めたＩＰＵ（Intelligent Power Unit）として配置してもよい。

燃料電池ＦＣ、駆動用電動機ＭＯＴ、二次電池ＢＡＴ、及び制御ユニットＰＣＵは、電力線Ｌｅによって電気的に接続されている。電力線Ｌｅは、駆動用電動機ＭＯＴと制御ユニットＰＣＵとを電気的に接続する三相交流の第１電力線Ｌｅ１と、燃料電池ＦＣと制御ユニットＰＣＵとを電気的に接続する直流の第２電力線Ｌｅ２と、二次電池ＢＡＴと制御ユニットＰＣＵとを電気的に接続する直流の第３電力線Ｌｅ３と、を有する。第１電力線Ｌｅ１、第２電力線Ｌｅ２、及び第３電力線Ｌｅ３を含む電力線Ｌｅは、車幅方向において、左右一対のサイドメンバ２の間に配置されている。

燃料電池車両１において、燃料電池ＦＣは、駆動用電動機ＭＯＴを駆動するための電力を発電する発電機として用いられる。燃料となる水素が水素タンクＴＮＫから水素配管Ｌ１を通じて燃料電池ＦＣに供給されるとともに、空気中の酸素が酸化剤として燃料電池ＦＣに供給されることによって、燃料電池ＦＣで直流電力が発電される。燃料電池ＦＣで発電された直流電力は、必要に応じて昇圧コンバータ（不図示）によって昇圧された後、第２電力線Ｌｅ２を通じて制御ユニットＰＣＵへと流れ、燃料電池車両１の走行状態に応じて、制御ユニットＰＣＵから三相交流電力に変換されて第１電力線Ｌｅ１を通じて駆動用電動機ＭＯＴに供給される電力と、制御ユニットＰＣＵから第３電力線Ｌｅ３を通じて二次電池ＢＡＴに充電される電力と、に分配される。燃料電池車両１の走行状態に応じて、燃料電池ＦＣで発電された直流電力の全てが、第１電力線Ｌｅ１を通じて駆動用電動機ＭＯＴに供給される場合や、制御ユニットＰＣＵから第３電力線Ｌｅ３を通じて二次電池ＢＡＴに充電される場合もある。

燃料電池車両１において、二次電池ＢＡＴは、駆動用電動機ＭＯＴを駆動するための電力を蓄電する蓄電池として用いられる。例えば、燃料電池車両１が発進・加速時等の通常走行時よりも大きな電力を必要とする場合には、二次電池ＢＡＴから第３電力線Ｌｅ３を通じて制御ユニットＰＣＵに放電し、制御ユニットＰＣＵにおいて、燃料電池ＦＣで発電された直流電力と二次電池ＢＡＴから放電された電力とを重畳して三相交流電力に変換し、第１電力線Ｌｅ１を通じて駆動用電動機ＭＯＴに供給することができる。また、例えば、燃料電池ＦＣの起動時や故障時、燃料の水素が枯渇した時等、燃料電池ＦＣで発電を行わない場合、又は燃料電池ＦＣで発電を行うことができない場合には、燃料電池車両１の走行に必要な電力を二次電池ＢＡＴから第３電力線Ｌｅ３を通じて制御ユニットＰＣＵに放電し、制御ユニットＰＣＵにおいて三相交流電力に変換して第１電力線Ｌｅ１を通じて駆動用電動機ＭＯＴに供給することができる。

二次電池ＢＡＴの充電方法については、上述した燃料電池ＦＣで発電された直流電力を充電する方法に加えて、燃料電池車両１に、外部電源からの電力を受電可能な充電インレット（不図示）、及び、充電インレットと二次電池ＢＡＴ又は制御ユニットＰＣＵとを電気的に接続する電力線（不図示）を設け、充電インレットを介して外部電源からの電力を充電する方法が可能であってもよい。

また、駆動用電動機ＭＯＴは、燃料電池車両１の制動時において、三相交流の回生電力を発電する発電機として機能することができる。駆動用電動機ＭＯＴで発電された三相交流の回生電力は、第１電力線Ｌｅ１を通じて制御ユニットＰＣＵへと流れ、制御ユニットＰＣＵにおいて直流電力に変換されて、第３電力線Ｌｅ３を通じて二次電池ＢＡＴに充電される。

［燃料電池車両における水素漏れ対策］
次に、燃料電池車両１における水素漏れ対策について、図２～図４を参照しながら説明する。

図２に示すように、燃料電池車両１の客室４の下方には、燃料電池ＦＣが収容される収容空間７が形成されている。客室４の内部と収容空間７とは、水素の流通がないように区画形成されており、収容空間７は、上方が客室４の底部によって形成された天井面７１に覆われ、後方が開口している。収容空間７の天井面７１には、水素濃度を検知する水素センサＳが設けられている。

水素は最も軽く、拡散しやすい気体であるため、燃料電池ＦＣに水素漏れが発生した場合、燃料電池ＦＣから漏れ出した水素は、速やかに収容空間７の天井面７１に移動する。そして、収容空間７の天井面７１に水素センサＳが設けられているので、燃料電池ＦＣから漏れ出した水素を水素センサＳで早期に検知することができる。これにより、燃料電池ＦＣに水素漏れが発生した場合に、水素漏れを早期に検知することができるので、水素供給の遮断や水素漏れ箇所の特定を含め、必要な安全処置を迅速に行うことができ、水素漏れに対する安全性が向上する。

天井面７１は、側面視で、前方から後方に向かうにしたがって、上方に位置するように形成されている。したがって、燃料電池ＦＣに水素漏れが発生した場合、燃料電池ＦＣから漏れ出した水素は、収容空間７の天井面７１に移動した後、天井面７１に沿って、より上方に位置する後方へと移動する。そして、収容空間７は後方が開口しているので、燃料電池ＦＣから漏れ出した水素は、天井面７１に沿って後方へと移動して収容空間７の外部へと排出される。

これにより、燃料電池ＦＣに水素漏れが発生した場合でも、燃料電池ＦＣから漏れ出した水素は、天井面７１に沿って後方へと移動して、収容空間７の外部へと排出されるので、燃料電池ＦＣから漏れ出した水素が収容空間７に滞留することを防止できる。

図３及び図４に示すように、天井面７１は、後面視で、車幅方向の中心に向かうにしたがって、上方に位置するように形成されている。したがって、燃料電池ＦＣに水素漏れが発生した場合、燃料電池ＦＣから漏れ出した水素は、収容空間７の天井面７１に移動した後、天井面７１に沿って、より上方に位置する車幅方向の中心へと移動する。

これにより、燃料電池ＦＣから漏れ出した水素は、天井面７１の車幅方向の中心部分に速やかに集約するため、天井面７１の車幅方向の中心部分近傍に水素センサＳを配置することで、燃料電池ＦＣから漏れ出した水素が微量であっても、早期に水素漏れを検知することが可能となる。

客室４の後面４２には、客室４の上面４１から上方に開口する排気部１０と、収容空間７と排気部１０とを連通する連通路９が形成されている。連通路９は、収容空間７の天井面７１から上方に延びて排気部１０に接続している。

本実施形態では、排気部１０及び連通路９は、客室４の後面４２に形成された、前方に向かって窪んだ凹部である。

したがって、燃料電池ＦＣに水素漏れが発生した場合、燃料電池ＦＣから漏れ出した水素は、収容空間７の天井面７１に移動した後、連通路９を通って排気部１０から燃料電池車両１外部の大気中に排出される。これにより、燃料電池ＦＣから漏れ出した水素が収容空間７に滞留することを防止できる。

さらに、排気部１０及び連通路９は、客室４の後面４２に形成された、前方に向かって窪んだ凹部であるので、客室４を貫通する貫通孔を形成することなく、客室４の上面４１から上方に開口する排気部１０と、収容空間７と排気部１０とを連通する連通路９とを容易に形成できる。

本実施形態では、天井面７１は、側面視で、前方から後方に向かうにしたがって上方に位置するように形成されており、後面視で、車幅方向の中心に向かうにしたがって上方に位置するように形成されている。そして、連通路９は、客室４の後面４２に形成され、天井面７１の車幅方向の中心から上方に延びている。換言すると、天井面７１は、連通路９に向かうにしたがって上方に位置するように形成されている。

したがって、燃料電池ＦＣに水素漏れが発生した場合、燃料電池ＦＣから漏れ出した水素は、収容空間７の天井面７１に移動した後、天井面７１に沿って、収容空間７と連通路９との接続部に向かって移動する。そして、燃料電池ＦＣから漏れ出した水素は、収容空間７の天井面７１から連通路９を通って排気部１０から燃料電池車両１外部の大気中に排出される。これにより、燃料電池ＦＣから漏れ出した水素が収容空間７に滞留することをより防止できる。

なお、排気部１０及び連通路９は、客室４の後面４２に形成された、前方に向かって窪んだ凹部でなくてもよい。

例えば、図５及び図６に示すように、連通路９は、収容空間７の天井面７１と客室４の上面４１とを貫通する上下方向に延びる貫通孔であり、排気部１０は、連通路９の上端部で客室４の上面４１から上方に開口する通気口であってもよい。

図２に戻って、燃料電池車両１は、収容空間７の天井面７１と上下方向で対向し、燃料電池ＦＣの下方を覆うアンダーカバー１１をさらに備える。そして、収容空間７は、下方がアンダーカバー１１に覆われている。

これにより、燃料電池ＦＣの下方は、アンダーカバー１１によって覆われるので、燃料電池車両１の走行中等において、地面等下方からの小石等の飛来物から燃料電池ＦＣを保護できる。

さらに、収容空間７は、上方が天井面７１に覆われており、下方がアンダーカバー１１に覆われているので、収容空間７に埃、泥水等の異物が侵入することを防止できるともに、収容空間７が外気の影響を受けにくくなる。したがって、埃、泥水等の異物によって水素センサＳの検知精度が低下することを抑制でき、また、外気の影響によって水素センサＳの検知精度が低下することを抑制できる。これにより、燃料電池ＦＣに水素漏れが発生した場合、水素センサＳによって、より確実に水素漏れを検知することができる。

本実施形態では、上述したように、水素配管Ｌ１の第２配管部分Ｌ１２に設けられた熱作動式過圧防止安全装置ＴＰＲＤは、前後方向において、客室４と荷台部５との間に配置されている。

したがって、熱作動式過圧防止安全装置ＴＰＲＤが作動して水素タンクＴＮＫから水素が放出された場合でも、放出された水素は、図２中の矢印Ａで示すように、客室４と荷台部５との間を通って、燃料電池車両１上方の大気中に排出される。これにより、熱作動式過圧防止安全装置ＴＰＲＤが作動して水素タンクＴＮＫから放出された水素が、収容空間７や荷台部５の下方に滞留することを防止できる。さらに、熱作動式過圧防止安全装置ＴＰＲＤが作動して水素タンクＴＮＫから放出された水素が、収容空間７に流れ込むことを防止できるので、熱作動式過圧防止安全装置ＴＰＲＤが作動して水素タンクＴＮＫから放出された水素を、収容空間７の天井面７１に設けられた水素センサＳが検知してしまうことを防止できる。これにより、熱作動式過圧防止安全装置ＴＰＲＤが作動して水素タンクＴＮＫから放出された水素によって、収容空間７の天井面７１に設けられた水素センサＳが燃料電池ＦＣに水素漏れが発生したと誤検知してしまうことを防止できる。

ところで、燃料電池車両１で水素漏れが発生した場合、二次電池ＢＡＴ、駆動用電動機ＭＯＴ、制御ユニットＰＣＵ、及び電力線Ｌｅは、漏れ出した水素と接触すると発火点になり得る。そのため、二次電池ＢＡＴ、駆動用電動機ＭＯＴ、制御ユニットＰＣＵ、及び電力線Ｌｅは、燃料電池車両１で水素漏れが発生した場合に、漏れ出した水素と接触しないように配置することが好ましい。

本実施形態では、水素配管Ｌ１は、側面視で、電力線Ｌｅよりも上方且つ水素センサＳよりも下方に配置されている。したがって、水素配管Ｌ１で水素漏れが発生した場合、水素配管Ｌ１から漏れ出た水素は上方に拡散する。これにより、水素配管Ｌ１から漏れ出た水素が電力線Ｌｅと接触することを防止できるので、水素配管Ｌ１で水素漏れが発生した場合でも、水素配管Ｌ１から漏れ出た水素が電力線Ｌｅに接触して発火することを防止できる。また、水素配管Ｌ１は、側面視で、水素センサＳよりも下方に設けられているので、水素配管Ｌ１で水素漏れが発生した場合、水素配管Ｌ１から漏れ出た水素を水素センサＳで検知することができる。

図１に戻って、水素タンクＴＮＫと水素配管Ｌ１の第１配管部分Ｌ１１とは、左右一対のサイドメンバ２よりも車幅方向外側に配置されている。他方、二次電池ＢＡＴ、駆動用電動機ＭＯＴ、制御ユニットＰＣＵ、及び電力線Ｌｅは、左右一対のサイドメンバ２の間に配置されている。

したがって、燃料電池車両１が側面衝突した場合でも、二次電池ＢＡＴ、駆動用電動機ＭＯＴ、制御ユニットＰＣＵ、及び電力線Ｌｅは、左右一対のサイドメンバ２によって保護され、二次電池ＢＡＴ、駆動用電動機ＭＯＴ、制御ユニットＰＣＵ、及び電力線Ｌｅが損傷することを抑制でき、さらに、水素タンクＴＮＫと水素配管Ｌ１の第１配管部分Ｌ１１とは、左右一対のサイドメンバ２に衝突するので、水素タンクＴＮＫと水素配管Ｌ１の第１配管部分Ｌ１１とが、左右一対のサイドメンバ２の間に侵入することを抑制できる。これにより、燃料電池車両１が側面衝突した場合でも、二次電池ＢＡＴ、駆動用電動機ＭＯＴ、制御ユニットＰＣＵ、及び電力線Ｌｅが損傷して外部放電することを抑制でき、水素タンクＴＮＫと水素配管Ｌ１の第１配管部分Ｌ１１とが、左右一対のサイドメンバ２の間に侵入して、水素タンクＴＮＫや水素配管Ｌ１の第１配管部分Ｌ１１から漏れ出た水素が、二次電池ＢＡＴ、駆動用電動機ＭＯＴ、制御ユニットＰＣＵ、及び電力線Ｌｅと接触することを抑制できるので、燃料電池車両１が側面衝突した場合でも、水素タンクＴＮＫや水素配管Ｌ１の第１配管部分Ｌ１１から漏れ出た水素が、二次電池ＢＡＴ、駆動用電動機ＭＯＴ、制御ユニットＰＣＵ、及び電力線Ｌｅと接触して発火することを防止できる。

以上、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

例えば、燃料電池車両１に搭載される燃料電池ＦＣの個数は一つに限られない。必要とする発電電力に応じて、複数の燃料電池ＦＣを収容空間７に収容してもよい。また、燃料電池車両１に搭載される水素タンクＴＮＫの個数とその配置場所も上記実施形態に限られない。燃料電池車両１は、必要する水素量や他の部材との重量バランス等に応じて、水素タンクの個数や配置場所を適宜設定することができ、サイドメンバ２の車幅方向外側又は内側に容量の異なる複数の水素タンクＴＮＫを配置してもよい。

また、例えば、熱作動式過圧防止安全装置ＴＰＲＤは、左右２つの第１配管部分Ｌ１１それぞれに熱作動式過圧防止安全装置ＴＰＲＤを設けてもよい。

また、例えば、水素配管Ｌ１については、第２配管部分Ｌ１２及び第３配管部分Ｌ１３を設けずに、左右２つの第１配管部分Ｌ１１のそれぞれを車体の前方に延在して燃料電池ＦＣに接続し、左右２つの第１配管部分Ｌ１１それぞれに熱作動式過圧防止安全装置ＴＰＲＤを設けてもよい。

本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を一例として示しているが、これに限定されるものではない。

（１） 車両前部に配置され、乗員が着席する座席（座席６）が内部に設けられた客室（客室４）と、
前記客室の下方に搭載される燃料電池（燃料電池ＦＣ）と、
前記客室の下方に形成され、前記燃料電池が収容される収容空間（収容空間７）と、を備える燃料電池車両（燃料電池車両１）であって、
前記収容空間は、上方が前記客室の底部によって形成された天井面（天井面７１）に覆われ、後方が開口しており、
前記天井面には、前記収容空間の水素濃度を検知する検知手段（水素センサＳ）が設けられる、燃料電池車両。

（１）によれば、収容空間の天井面に水素濃度を検知する検知手段が設けられているので、燃料電池から漏れ出した水素を検知手段で早期に検知することができる。これにより、燃料電池に水素漏れが発生した場合に、水素漏れを早期に検知することができるので、水素供給の遮断や水素漏れ箇所の特定を含め、必要な安全処置を迅速に行うことができ、水素漏れに対する安全性が向上する。

（２） （１）に記載の燃料電池車両であって、
前記天井面は、側面視で、前方から後方に向かうにしたがって、上方に位置するように形成される、燃料電池車両。

（２）によれば、天井面は、側面視で、前方から後方に向かうにしたがって、上方に位置するように形成されるので、燃料電池に水素漏れが発生した場合でも、燃料電池から漏れ出した水素は、天井面に沿って後方へと移動して、収容空間の外部へと排出される。これにより、燃料電池から漏れ出した水素が収容空間に滞留することを防止できる。

（３） （１）又は（２）に記載の燃料電池車両であって、
前記天井面は、後面視で、車幅方向の中心に向かうにしたがって、上方に位置するように形成される、燃料電池車両。

（３）によれば、天井面は、後面視で、車幅方向の中心に向かうにしたがって、上方に位置するように形成されるので、燃料電池から漏れ出した水素は、天井面の車幅方向の中心部分に速やかに集約する。これにより、天井面の車幅方向の中心部分近傍に検知手段を配置することで、燃料電池から漏れ出した水素が微量であっても、早期に水素漏れを検知することが可能となる。

（４） （１）～（３）のいずれかに記載の燃料電池車両であって、
前記客室の上面（上面４１）から上方に開口する排気部（排気部１０）と、
前記収容空間と前記排気部とを連通する連通路（連通路９）と、をさらに備え、
前記連通路は、前記天井面から上方に延びて前記排気部に接続する、燃料電池車両。

（４）によれば、燃料電池車両は、客室の上面から上方に開口する排気部と、収容空間と排気部とを連通する連通路と、をさらに備え、連通路は、天井面から上方に延びて排気部に接続するので、燃料電池に水素漏れが発生した場合、燃料電池から漏れ出した水素は、収容空間の天井面に移動した後、連通路を通って排気部から燃料電池車両外部の大気中に排出される。これにより、燃料電池から漏れ出した水素が収容空間に滞留することを防止できる。

（５） （４）に記載の燃料電池車両であって、
前記排気部及び前記連通路は、前記客室の後面（後面４２）に形成された、前方に向かって窪んだ凹部である、燃料電池車両。

（５）によれば、排気部及び連通路は、客室の後面に形成された、前方に向かって窪んだ凹部であるので、客室を貫通する貫通孔を形成することなく、排気部及び連通路を容易に形成できる。

（６） （４）又は（５）に記載の燃料電池車両であって、
前記天井面は、前記連通路に向かうにしたがって、上方に位置するように形成される、燃料電池車両。

（６）によれば、天井面は、連通路に向かうにしたがって、上方に位置するように形成されるので、燃料電池に水素漏れが発生した場合、燃料電池から漏れ出した水素は、収容空間の天井面に移動した後、天井面に沿って、収容空間と連通路との接続部に向かって移動する。そして、燃料電池から漏れ出した水素は、収容空間の天井面から連通路を通って排気部から燃料電池車両外部の大気中に排出される。これにより、燃料電池から漏れ出した水素が収容空間に滞留することをより防止できる。

（７） （１）～（６）のいずれかに記載の燃料電池車両であって、
前記天井面と上下方向で対向し、前記燃料電池の下方を覆うアンダーカバー（アンダーカバー１１）をさらに備え、
前記収容空間は、下方が前記アンダーカバーに覆われている、燃料電池車両。

（７）によれば、燃料電池車両は、天井面と上下方向で対向し、燃料電池の下方を覆うアンダーカバーをさらに備えており、燃料電池の下方は、アンダーカバーによって覆われるので、燃料電池車両の走行中等において、地面等下方からの小石等の飛来物から燃料電池を保護できる。さらに、収容空間は、上方が天井面に覆われており、下方がアンダーカバーに覆われているので、収容空間に埃、泥水等の異物が侵入することを防止できるともに、収容空間が外気の影響を受けにくくなる。したがって、埃、泥水等の異物によって検知手段の検知精度が低下することを抑制でき、また、外気の影響によって検知手段の検知精度が低下することを抑制できる。これにより、燃料電池に水素漏れが発生した場合、検知手段によって、より確実に水素漏れを検知することができる。

（８） （１）～（７）のいずれかに記載の燃料電池車両であって、
前記客室の後方に設けられた荷台部（荷台部５）と、
前記荷台部の下方に搭載され、水素が圧縮充填された水素タンク（水素タンクＴＮＫ）と、
前記水素タンクと前記燃料電池とを接続する水素配管（水素配管Ｌ１）と、をさらに備え、
前記水素配管には、熱作動式過圧防止安全装置（熱作動式過圧防止安全装置ＴＰＲＤ）が設けられており、
前記熱作動式過圧防止安全装置は、前後方向において、前記客室と前記荷台部との間に配置されている、燃料電池車両。

（８）によれば、熱作動式過圧防止安全装置は、前後方向において、客室と荷台部との間に配置されているので、熱作動式過圧防止安全装置が作動して水素タンクから水素が放出された場合でも、放出された水素は、客室と荷台部との間を通って、燃料電池車両上方の大気中に排出される。これにより、熱作動式過圧防止安全装置が作動して水素タンクから放出された水素が、収容空間や荷台部の下方に滞留することを防止できる。さらに、熱作動式過圧防止安全装置が作動して水素タンクから放出された水素が、収容空間に流れ込むことを防止できるので、熱作動式過圧防止安全装置が作動して水素タンクから放出された水素を、収容空間の天井面に設けられた検知手段が検知してしまうことを防止できる。これにより、熱作動式過圧防止安全装置が作動して水素タンクから放出された水素によって、収容空間の天井面に設けられた検知手段が燃料電池に水素漏れが発生したと誤検知してしまうことを防止できる。

（９） （１）～（８）のいずれかに記載の燃料電池車両であって、
前後方向に延在する左右一対のサイドメンバ（サイドメンバ２）を備えたフレーム構造の車体を有し、
前記客室の後方に配置され、水素が圧縮充填された水素タンク（水素タンクＴＮＫ）と、
前記水素タンクと前記燃料電池とを接続する水素配管（水素配管Ｌ１）と、
前記客室の後方に配置された二次電池（二次電池ＢＡＴ）と、
前記客室の後方に配置された駆動用電動機（駆動用電動機ＭＯＴ）と、
前記燃料電池、前記二次電池、及び前記駆動用電動機を電気的に接続する電力線（電力線Ｌｅ）と、をさらに備え、
前記二次電池、前記駆動用電動機、及び前記電力線は、前記左右一対のサイドメンバの間に配置され、
前記水素タンクは、前記左右一対のサイドメンバよりも車幅方向の外側に配置され、
前記水素配管は、側面視で、前記電力線よりも上方且つ前記検知手段よりも下方に設けられている、燃料電池車両。

（９）によれば、水素配管は、側面視で、電力線よりも上方に配置されているので、水素配管で水素漏れが発生した場合、水素配管から漏れ出た水素は上方に拡散する。これにより、水素配管から漏れ出た水素が電力線と接触することを防止できるので、水素配管で水素漏れが発生した場合でも、水素配管から漏れ出た水素が電力線に接触して発火することを防止できる。また、水素配管は、側面視で、検知手段よりも下方に設けられているので、水素配管で水素漏れが発生した場合、水素配管から漏れ出た水素を検知手段で検知することができる。
さらに、燃料電池車両が側面衝突した場合でも、二次電池、駆動用電動機、及び電力線は、左右一対のサイドメンバによって保護され、二次電池、駆動用電動機、制御ユニット、及び電力線が損傷することを抑制でき、さらに、水素タンクは、左右一対のサイドメンバに衝突するので、水素タンクが、左右一対のサイドメンバの間に侵入することを抑制できる。これにより、燃料電池車両が側面衝突した場合でも、二次電池、駆動用電動機、及び電力線が損傷して外部放電することを抑制でき、水素タンクが、左右一対のサイドメンバの間に侵入して、水素タンクから漏れ出た水素が、二次電池、駆動用電動機、及び電力線と接触することを抑制できるので、燃料電池車両が側面衝突した場合でも、水素タンクから漏れ出た水素が、二次電池、駆動用電動機、及び電力線と接触して発火することを防止できる。

１ 燃料電池車両
２ サイドメンバ
４ 客室
４１ 上面
４２ 後面
５ 荷台部
６ 座席
７ 収容空間
７１ 天井面
９ 連通路
１０ 排気部
１１ アンダーカバー
Ｌ１ 水素配管
Ｌｅ 電力線
ＢＡＴ 二次電池
ＦＣ 燃料電池
ＭＯＴ 駆動用電動機
Ｓ 水素センサ（検知手段）
ＴＮＫ 水素タンク
ＴＰＲＤ 熱作動式過圧防止安全装置

Claims (9)

1. 車両前部に配置され、乗員が着席する座席が内部に設けられた客室と、
   前記客室の下方に搭載される燃料電池と、
   前記客室の下方に形成され、前記燃料電池が収容される収容空間と、を備える燃料電池車両であって、
   前記収容空間は、上方が前記客室の底部によって形成された天井面に覆われ、後方が開口しており、
   前記天井面には、前記収容空間の水素濃度を検知する検知手段が設けられる、燃料電池車両。
2. 請求項１に記載の燃料電池車両であって、
   前記天井面は、側面視で、前方から後方に向かうにしたがって、上方に位置するように形成される、燃料電池車両。
3. 請求項１又は２に記載の燃料電池車両であって、
   前記天井面は、後面視で、車幅方向の中心に向かうにしたがって、上方に位置するように形成される、燃料電池車両。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の燃料電池車両であって、
   前記客室の上面から上方に開口する排気部と、
   前記収容空間と前記排気部とを連通する連通路（水素誘導部）と、をさらに備え、
   前記連通路は、前記天井面から上方に延びて前記排気部に接続する、燃料電池車両。
5. 請求項４に記載の燃料電池車両であって、
   前記排気部及び前記連通路は、前記客室の後面に形成された、前方に向かって窪んだ凹部である、燃料電池車両。
6. 請求項４又は５に記載の燃料電池車両であって、
   前記天井面は、前記連通路に向かうにしたがって、上方に位置するように形成される、燃料電池車両。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の燃料電池車両であって、
   前記天井面と上下方向で対向し、前記燃料電池の下方を覆うアンダーカバーをさらに備え、
   前記収容空間は、下方が前記アンダーカバーに覆われている、燃料電池車両。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の燃料電池車両であって、
   前記客室の後方に設けられた荷台部と、
   前記荷台部の下方に搭載され、水素が圧縮充填された水素タンクと、
   前記水素タンクと前記燃料電池とを接続する水素配管と、をさらに備え、
   前記水素配管には、熱作動式過圧防止安全装置が設けられており、
   前記熱作動式過圧防止安全装置は、前後方向において、前記客室と前記荷台部との間に配置されている、燃料電池車両。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載の燃料電池車両であって、
   前後方向に延在する左右一対のサイドメンバを備えたフレーム構造の車体を有し、
   前記客室の後方に配置され、水素が圧縮充填された水素タンクと、
   前記水素タンクと前記燃料電池とを接続する水素配管と、
   前記客室の後方に配置された二次電池と、
   前記客室の後方に配置された駆動用電動機と、
   前記燃料電池、前記二次電池、及び前記駆動用電動機を電気的に接続する電力線と、をさらに備え、
   前記二次電池、前記駆動用電動機、及び前記電力線は、前記左右一対のサイドメンバの間に配置され、
   前記水素タンクは、前記左右一対のサイドメンバよりも車幅方向の外側に配置され、
   前記水素配管は、側面視で、前記電力線よりも上方且つ前記検知手段よりも下方に設けられている、燃料電池車両。
   

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