JP4497276B2

JP4497276B2 - 車両用燃料電池システム

Info

Publication number: JP4497276B2
Application number: JP2003360448A
Authority: JP
Inventors: 光弘根上
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2023-10-21
Also published as: JP2005129245A

Description

この発明は車両用燃料電池システムに係り、特に、外寸の大きいエアクリーナとコンプレッサをリヤアクスルの後側のフロアパネル下側にコンパクトに収容することができ、エアクリーナからコンプレッサへの酸化ガス供給路の通路抵抗を低減できる車両用燃料電池システムに関する。

燃料電池自動車等の車両においては、走行用のモータを駆動する電気エネルギを車両用燃料電池システムにより発生している。車両用燃料電池システムは、固体高分子電解質膜を挟んでアノード側電極（水素極）とカソード側電極（空気極）とを対向して配置してなる燃料電池セルを多数積層した燃料電池スタックを設け、この燃料電池スタックに水素ガスを供給する水素ガス供給装置や酸化ガスを供給する酸化ガス供給装置を備えている。

車両用燃料電池システムを車両に搭載する際には、車室のスペースを広く確保するために、燃料電池スタック、水素ガス供給装置、酸化ガス供給装置を分散してコンパクトに搭載する必要がある。

従来の車両用燃料電池システムとしては、車軸を駆動するためのモータと燃料電池とパワーコントロールユニットとを車両の同一空間内に配設し、モータをサスペンションフレームに搭載し、燃料電池とパワーコントロールユニットとをサスペンションフレーム上方のフレームに搭載したものがある。
従来の車両用燃料電池システムとしては、燃料電池車両のフロント室に搭載される燃料電池スタックの単位燃料電池セルを、鉛直方向に積層したものがある。
特開２００２−３７０５４４号公報特開２００３−１７３７９０号公報

ところで、車両用燃料電池システムには、エンジンルームに相当する車両前側のフロント室に走行用のモータと燃料電池スタック、酸化ガス供給装置を配設し、フロアパネル下側に水素ガスを貯留する水素タンクを含む水素ガス供給装置を配設したものがある。

ところが、この車両用燃料電池システムは、走行用のモータと燃料電池スタック、酸化ガス供給装置を配設するためにフロント室を大きくする必要があり、全長の短い小型車に採用した場合に、車室が狭くなる問題がある。

また、車両用燃料電池システムの酸化ガス供給装置には、酸化ガスとして空気を圧送するコンプレッサを設け、コンプレッサの上流側に空気中の不純物を除去するエアクリーナを設けているものがある。

ところが、この車両用燃料電池システムは、コンプレッサを駆動するために電力を消費し、コンプレッサに接続される通路の圧力損失が大きいと、コンプレッサによる消費電力が大きくなり、燃費の低下を招く問題がある。

この発明は、車両のフロアパネル下側に酸化ガス供給装置を配設した車両用燃料電池システムにおいて、前記酸化ガス供給装置の酸化ガス供給路に介装されるエアクリーナとコンプレッサとを前記車両のリヤアクスルよりも後側において車両の幅方向に並べて配設し、前記エアクリーナの出口部と前記コンプレッサの入口部とが対向するように配設したことを特徴とする。

この発明の車両用燃料電池システムは、酸化ガス供給装置の酸化ガス供給路に介装されるエアクリーナとコンプレッサとを車両のリヤアクスルよりも後側において車両の幅方向に並べて配設したことにより、外寸の大きいエアクリーナとコンプレッサをリヤアクスルの後側のフロアパネル下側にコンパクトに収容することができ、車室のスペースを広く確保することができ、また、エアクリーナの出口部とコンプレッサの入口部とが対向するように配設したことにより、エアクリーナからコンプレッサへの酸化ガス供給路の通路抵抗を低減でき、コンプレッサを駆動するための消費電力を小さくして燃費を向上することができる。

この発明の車両用燃料電池システムは、酸化ガス供給装置のエアクリーナとコンプレッサとを車両のリヤアクスルよりも後側において車両の幅方向に並べて配設し、エアクリーナの出口部とコンプレッサの入口部とが対向するように配設することによって、エアクリーナとコンプレッサとをコンパクトに収容し、エアクリーナからコンプレッサへの酸化ガス供給路の通路抵抗を低減している。
以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図４は、この発明の実施例を示すものである。図１・図２において、２は燃料電池自動車である車両、４は車体、６は前輪、８は後輪、１０はフレーム、１２はフロアパネル、１４はフロント室、１６は車室である。この車両２は、車体４前側のフロント室１４に設けた走行用のモータ１８をギヤボックス２０からドライブシャフト２２を介して前輪６に連絡し、車体４後側に設けた後輪８をリヤアクスル２４により連絡している。この車両２には、車両用燃料電池システム２６を搭載している。

車両用燃料電池システム２６は、図４に示す如く、固体高分子電解質膜を挟んでアノード側電極（水素極）とカソード側電極（空気極）とを対向して配置してなる燃料電池セル（図示せず）を多数積層した燃料電池スタック２８を設け、この燃料電池スタック２８に水素ガスを供給する水素ガス供給装置３０と酸化ガスを供給する酸化ガス供給装置３２とを備えている。

前記水素ガス供給装置３０は、水素ガスを貯留する水素タンク３４を設け、この水素タンク３４に一端側を連絡して他端側を燃料電池スタック２８の燃料電池セルのアノード側電極に連絡する水素ガス供給路３６を設け、この水素ガス供給路３６に、水素タンク３４側から順次に、自動遮断弁３８と減圧弁４０と流量調整弁４２と水素ガス循環ポンプ４４と熱交換器４６とを介装して設けている。

また、水素ガス供給装置３０は、前記燃料電池セルのアノード側電極に一端側を連絡して他端側を水素ガス循環ポンプ４４に連絡する水素ガス循環路４８を設け、この水素ガス循環路４８に気液分離器５０を介装して設けるとともに、水素ガス循環路４８から分岐してアノード側排気口５２に開放するアノード側排出路５４を設け、このアノード側排出路５４に圧力調整弁５６を介装して設けている。

前記酸化ガス供給装置３２は、空気取入口５８に一端側を開放して他端側を燃料電池スタック２８の燃料電池セルのカソード側電極に連絡する酸化ガス供給路６０を設け、この酸化ガス供給路６０に、大気側から順次に、エアクリーナ６２と流量計６４とコンプレッサ６６と消音器６８と熱交換器７０とを介装して設けている。コンプレッサ６６は、コンプレッサ用モータ７２により駆動される。

また、酸化ガス供給装置３２は、前記燃料電池セルのカソード側電極に一端側を連絡して他端側をカソード側排気口７４に開放するカソード側排出路７６を設け、このカソード側排出路７６に気液分離器７８と圧力調整弁８０とを介装して設けている。

車両用燃料電池システム２６は、図１・図２に示す如く、車両２の車体４前側のフロント室１４に燃料電池スタック２８を配設し、車体４後側のフロアパネル１２下側に水素ガス供給装置３０の水素タンク３４を配設するとともに酸化ガス供給装置３２のエアクリーナ６２と流量計６４とコンプレッサ６６と消音器６８とを配設している。これらエアクリーナ６２と流量計６４とコンプレッサ６６と消音器６８とは、酸化ガス供給路６０を形成する供給ホース８２により連絡されている。

車両用燃料電池システム２６は、水素ガス供給装置３０により水素タンク３４に貯留した水素ガスを燃料電池スタック２８に供給するとともに酸化ガス供給装置３２によりコンプレッサ６６の圧送する空気である酸化ガスを燃料電池スタック２８に供給し、燃料電池スタック２８により電気エネルギを発生して走行用のモータ１８を駆動し、前輪６に駆動して車両２を走行させる。

この車両用燃料電池システム２６は、図１に示す如く、車両２のフロアパネル１２下側に配設した水素ガス供給装置３０の水素タンク３４を車両２のリヤアクスル２４よりも前側において長手方向を車両２の幅方向に指向させて配設し、車両２のフロアパネル１２下側に配設した酸化ガス供給装置３２の酸化ガス供給路６０に介装されるエアクリーナ６２とコンプレッサ６６とを車両２のリヤアクスル２４よりも後側において車両２の幅方向に並べて配設している。

これにより、この車両用燃料電池システム２６は、外寸の大きいエアクリーナ６２とコンプレッサ６６をリヤアクスル２４の後側のフロアパネル１２下側にコンパクトに収容することができ、車室１６のスペースを広く確保することができる。

また、この車両用燃料電池システム２６は、図３に示す如く、エアクリーナ６２の出口部６２ａとコンプレッサ６６の入口部６６ａとが対向するように配設していることにより、エアクリーナ６２からコンプレッサ６６へ酸化ガス供給路６０の流路軸線を直線的にすることができ、エアクリーナ６２からコンプレッサ６６への酸化ガス供給路６０を形成する供給ホース８２の通路抵抗を低減することができ、コンプレッサ６６を駆動するためのコンプレッサ用モータ７２の消費電力を小さくして燃費を向上することができる。

さらに、この車両用燃料電池システム２６は、エアクリーナ６２の出口部６２ａとコンプレッサ６６の入口部６６ａとを連絡する酸化ガス供給路６０に流量計６４を介装していることにより、エアクリーナ６２とコンプレッサ６６との間に流量計６４をコンパクトに収容しつつ、流量計６４の上下流側に夫々接続される酸化ガス供給路６０を形成する供給ホース８２の流路軸線の湾曲を防止して直線的に流れる酸化ガスを計測することができ、計測精度を向上することができる。

さらにまた、この車両用燃料電池システム２６は、図１に示す如く、コンプレッサ６６よりも下流側の酸化ガス供給路６０に消音器６８を介装し、この消音器６８の流路軸線を車両２の幅方向に指向させるとともにコンプレッサ６６とリヤアクスル２４との間に配設したことにより、流路軸線方向に長い消音器６８をコンプレッサ６６とリヤアクスル２４との間にコンパクトに配設しつつ、消音器６８の上下流側に接続される供給ホース８２の取り回しを容易にすることができる。

この発明の車両用燃料電池システムは、酸化ガス供給装置の外寸の大きいエアクリーナとコンプレッサをコンパクトに収容して車室のスペースを広く確保し、また、エアクリーナからコンプレッサへの酸化ガス供給路の通路抵抗を低減して燃費を向上するものであり、燃料電池自動車のみならずエアクリーナとコンプレッサとを備えた車両のレイアウトに適用することができる。

実施例を示す車両用燃料電池システムを搭載した車両後部の拡大平面図である。実施例を示す車両用燃料電池システムを搭載した車両の平面図である。実施例を示すエアクリーナからコンプレッサへの酸化ガスの流れを説明する概略図である。実施例を示す車両用燃料電池システムの構成図である。

符号の説明

２車両
６前輪
８後輪
１２フロアパネル
１４フロント室
１６車室
１８モータ
２０ギヤボックス
２２ドライブシャフト
２４リヤアクスル
２６車両用燃料電池システム
２８燃料電池スタック
３０水素ガス供給装置
３２酸化ガス供給装置
３４水素タンク
３６水素ガス供給路
５２アノード側排出路
６０酸化ガス供給路
６２エアクリーナ
６４流量計
６６コンプレッサ
６８消音器
７２コンプレッサ用モータ
７６カソード側排出路
８２供給ホース

Claims

車両のフロアパネル下側に酸化ガス供給装置を配設した車両用燃料電池システムにおいて、前記酸化ガス供給装置の酸化ガス供給路に介装されるエアクリーナとコンプレッサとを前記車両のリヤアクスルよりも後側において車両の幅方向に並べて配設し、前記エアクリーナの出口部と前記コンプレッサの入口部とが対向するように配設したことを特徴とする車両用燃料電池システム。
前記エアクリーナの出口部と前記コンプレッサの入口部とを連絡する酸化ガス供給路に流量計を介装したことを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料電池システム。
前記コンプレッサよりも下流側の酸化ガス供給路に消音器を介装し、この消音器の流路軸線を車両の幅方向に指向させるとともに前記コンプレッサと前記リヤアクスルとの間に配設したことを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料電池システム。