JP4736245B2 - 電気自動車及びその組み立て方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池を用いた電気自動車の構成要素の配置技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池を用いた電気自動車の構成要素の配置技術としては、例えば特開２０００１−１１３９６０号公報に記載されたものが知られている。この技術では、自動車のフロア下に、車体の前後方向に沿って、燃料タンクと、燃料改質装置と、燃料電池と、２次電池とを、この順に配置している。このような構成は、乗員スペースや荷室の空間を過度に狭めることなく、各構成要素の効率的な配置を達成することを意図したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来技術では、各構成要素がフロア下に配置されているので、燃料タンク、燃料改質装置、燃料電池、２次電池の搭載スペースの広さ、等がやや狭くなる。また、乗員スペースの広さを確保しようとすると、乗員スペースが地面から高い位置になってしまうという問題がある。すなわち、従来の技術では、電気自動車の主要な構成要素の配置によって、乗員スペースに大きな制約が課されてしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池を用いた電気自動車において、乗員スペースの制約を緩和することのできる技術を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の電気自動車は、車軸を駆動するためのモータと、前記モータに電源を供給するための燃料電池と、前記モータと前記燃料電池の動作を制御するための制御ユニットと、を備え、前記モータと前記燃料電池と前記制御ユニットとが、前記電気自動車の同一の車体空間内に配設されている。前記モータは、第１のフレーム上に搭載されており、前記第１のフレームの上に固定された第２のフレームの上に前記燃料電池が固定され、前記燃料電池の上に前記制御ユニットが固定されており、前記第１のフレームは、サスペンション機構に連結されているとともに、車体に固定されているサスペンションフレームである。
【０００６】
この電気自動車では、モータと燃料電池と制御ユニットとが同一の車体空間内に配設されているので、これらの構成要素による乗員スペースへの制約が少なく、従って、十分な乗員スペースを確保し易い。また、制御ユニットからの放熱が容易になるので、制御ユニットの温度上昇を緩和することができる。また、燃料電池と制御ユニットの組み立てが容易である。
【０００７】
なお、前記車体空間は、ボンネット下の空間であることが好ましい。
【０００８】
モータ等の構成要素をボンネット下の空間に配置すれば、これらの構成要素による乗員スペースの制約が最も小さくなる。
【０００９】
また、前記モータと前記燃料電池と前記制御ユニットとが、一体に組み立てられた組み立て体として構成されており、前記組み立て体が車体に取り付けられていることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、モータと燃料電池と制御ユニットの組み付けが容易である。
【００１１】
さらに、前記モータと前記燃料電池と前記制御ユニットとが、下方から上方に向けてこの順に搭載するようにしてもよい。
【００１２】
モータは車軸を駆動するために最も下の位置が好ましく、また、制御ユニットは、回路の放熱のために最も上の位置が好ましい。従って、上記の順序で３つの構成要素を搭載することが好ましい。
【００１３】
前記モータは、第１のフレーム上に搭載されており、前記燃料電池と前記制御ユニットとは、前記第１のフレームとは異なる第２のフレーム上に搭載されているようにしてもよい。
【００１４】
この構成によれば、振動体であるモータと、非振動体である燃料電池および制御ユニットとが別々のフレームに搭載されているので、モータの振動が燃料電池や制御ユニットに伝わり難い構造にすることができる。
【００１５】
前記第１のフレームは、サスペンション機構に連結されているとともに、車体に固定されているサスペンションフレームであるとしてもよい。
【００１６】
この構成によれば、サスペンションフレームを流用してモータを搭載できるので、自動車の構造部材を削減することが可能である。
【００１７】
前記第２のフレームは、前記第１のフレームの上に固定されているようにしてもよい。
【００１８】
この構成によれば、第１のフレームと第２のフレームとを組み立てることによって、１つの組み立て体を容易に構成することができる。
【００１９】
前記第２のフレームの上に前記燃料電池が固定され、前記燃料電池の上に前記制御ユニットが固定されていることが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、制御ユニットからの放熱が容易になるので、制御ユニットの温度上昇を緩和することができる。また、燃料電池と制御ユニットの組み立てが容易である。
【００２１】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、電気自動車およびその組み立て方法、燃料電池システムおよびその組み立て方法、等の態様で実現することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．燃料電池システムと電気自動車の構成：
Ｂ．電気駆動系の組み立て体の構成：
Ｃ．変形例：
【００２３】
Ａ．燃料電池システムと電気自動車の構成：
図１は本発明の一実施例としての燃料電池車輌における燃料電池システムの構成図である。また、図２は、車両における各部品の概略の配置を示す説明図、図３は、この車両の電気的な系統を動力系と共に示す説明図である。本実施例では、燃料電池搭載機器として、燃料電池車両を取り上げる。この車両における燃料電池システム１００は、水素ガスの供給を受けて電力を発生する燃料電池２００と、その燃料電池２００に水素ガスを供給する高圧水素ガスタンク３００と、を備えている。
【００２４】
燃料電池２００は、水素を含んだ水素ガスの他、酸素を含んだ酸化ガス（例えば、空気）が供給され、水素極と酸素極において、下記の反応式で示される電気化学反応を起こし、電力を発生する。
【００２５】
即ち、水素極には水素ガスが、酸素極には酸化ガスがそれぞれ供給され、水素極側では式（１）の反応が、酸素極側では式（２）の反応がそれぞれ起こり、燃料電池全体としては、式（３）の反応が起きたことになる。
【００２６】
Ｈ2 → ２Ｈ+ ＋２ｅ- …（１）
２Ｈ+ ＋２ｅ- ＋（１／２）Ｏ2 → Ｈ2 Ｏ …（２）
Ｈ2 ＋（１／２）Ｏ2 → Ｈ2 Ｏ …（３）
【００２７】
燃料電池２００を車両の動力源として用いる場合、燃料電池２００が作り出した電力によって駆動モータ１１０を駆動し、その発生トルクをギア１２０によって車軸１３０に伝達して、車輪１４１ないし１４２を駆動し、車両の推進力を得る。
【００２８】
燃料電池２００は、周知の単セルを複数積層した燃料電池スタックとして構成されている。１つの単セルは、ナフィオン（デュポン社の商標）といった電解質膜、それを両側から挟み込む拡散電極である水素極及び酸素極（カーボンの不織布とし構成）、さらにそれらを両側から挟み込む２枚の焼結カーボンにより成形されたセパレータなどを備えている。セパレータの両面には、凹凸が形成されており、挟み込んだ水素極と酸素極との間で、単セル内ガス流路を形成している。このうち、水素極との間で形成される単セル内ガス流路には、前述したごとく供給された水素ガスが、一方、酸素極との間で形成される単セル内ガス流路には、酸化ガスが、それぞれ流れている。なお、燃料電池スタックは、車両への搭載に際しては、スタックケース内に収納して、取り付けられている。
【００２９】
高圧水素ガスタンク３００は、内部に高圧の水素ガスを蓄えており、根本に取り付けられたシャットバルブ３０２を開くことにより、およそ２０〜３５ＭＰａの圧力を有する水素ガスが放出する。実施例の場合、図２に示すように、高圧水素ガスタンク３００は、車両後部床下に、計４本搭載されている。
【００３０】
その他、本実施例の燃料電池システム１００は、図１に示すように、システム内で水素ガスを流通させるための水素ガス流路（図１では実線で表示）と、酸化ガスを流通させるための酸化ガス流路（図１では一点鎖線で表示）と、酸素オフガスに含まれる水を循環させるための水循環流路６０１（図１では破線で表示）と、システム全体を制御するためのパワーコントロールユニット７００を備えている。
【００３１】
このうち、水素ガス流路は、高圧水素ガスタンク３００の放出口から燃料電池２００の供給口に至る本流流路４０１と、燃料電池２００の排出口からポンプ４１０を介して本流流路４０１に戻る循環流路４０３と、循環している水素ガス中の不純物を排出するための排出流路４０５と、圧力異常時に水素ガスを排出するためのリリーフ流路４０７，４０９と、水素ガス漏れをチェックする際に用いるリークチェック流路４１１と、水素ガス供給ポート４２８から高圧水素ガスタンク３００の充填口に至る供給流路４１３と、を備えている。本実施例では、水素ガスの供給源として高圧水素ガスタンク３００を用いており、高圧の水素ガスを放出することができる。
【００３２】
本流流路４０１には、高圧水素ガスタンク３００の放出口にシャットバルブ３０２および放出マニュアルバルブ３０４が配置されており、流路途中に減圧バルブ４１８，熱交換器４２０および減圧バルブ４２２がそれぞれ配置されており、燃料電池２００の供給口にシャットバルブ２０２が配置されている。また、循環流路４０３には、燃料電池２００の排出口にシャットバルブ２０４が配置されており、流路途中に、気液分離器４０６，ポンプ４１０及び逆止弁４１９がそれぞれ配置されている。また、供給流路４１３には、高圧水素ガスタンク３００の充填口に逆止弁３０６および充填マニュアルバルブ３０８が配置されている。さらに、排出流路４０５にはシャットバルブ４１２および水素希釈器４２４が、リリーフ流路４０７にはリリーフバルブ４１４が、同じくリリーフ流路４０９にはリリーフバルブ４１６が、リークチェック流路４１１にはリークチェックボート４２６が、それぞれ配置されている。
【００３３】
次に酸化ガス流路について説明する。酸化ガス流路は、燃料電池２００に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路５０１と、燃料電池２００から排出された酸素オフガスを排出する酸素オフガス排出流路５０３と、水素希釈器４２４に酸素オフガスを導く酸素オフガス導入流路５０５とを備えている。
【００３４】
酸化ガス供給流路５０１には、エアクリーナ５０２と、コンプレッサ５０４と、加湿モジュール５０６とが配置されている。また、酸素オフガス排出流路５０３には、調圧弁５０８と、前述の加湿モジュール５０６と、気液分離器５１０と、消音器５１２と、オフガス排出口５１４が配されている。
【００３５】
また、水循環流路６０１には、ポンプ６０２，６０６と、加湿水タンク６０４と、インジェクタ６０８とが配されている。
【００３６】
さらに、パワーコントロールユニット７００は、図示せざる各種センサから得られた検出結果を入力すると共に、各バルブ２０２，２０４，３０２，４１２や、ポンプ４１０，６０２，６０６や、コンプレッサ５０４をそれぞれ制御する。制御線等は、図示の都合上省略した。ポンプ４１０や、コンプレッサ５０４、あるいはポンプ６０２，６０６などは、それぞれ、駆動用のモータが設けられているが、モータの図示は省略した。なお、放出マニュアルバルブ３０４および充填マニュアルバルブ３０８は、それぞれ、手動で開閉されるようになっている。
【００３７】
酸化ガスの流れについて簡略に説明する。パワーコントロールユニット７００によってコンプレッサ５０４を駆動すると、大気中の空気が、エアクリーナ５０２を介して酸化ガスとして取り込まれる。空気は、エアクリーナ５０２によって浄化され、さらに、コンプレッサ５０４によって加圧された後、酸化ガス供給流路５０１を通り、加湿モジュール５０６を介して燃料電池２００に供給される。
【００３８】
供給された酸化ガスは、燃料電池２００内において、上述した電気化学反応に使用された後、酸素オフガスとして排出される。排出された酸素オフガスは、酸素オフガス排出流路５０３を通り、調圧弁５０８を介した後、再び、加湿モジュール５０６に流入される。
【００３９】
前述したように、燃料電池２００内の酸素極側では、式（２）に従って水（Ｈ2 Ｏ）が生成されるため、燃料電池２００から排出される酸素オフガスは、非常にウェットで、多くの水分を含んでいる。一方、大気中から取り入れて、コンプレッサ５０４によって加圧された酸化ガス（空気）は、湿度の低いガスである。本実施例では、酸化ガス供給流路５０１と酸素オフガス排出流路５０３を一つの加湿モジュール５０６を通過させ、両者の間で水蒸気交換を行なうことにより、非常にウェットな酸素オフガスからドライな酸化ガスへ水分を与えるようにしている。この結果、加湿モジュール５０６から流出され燃料電池２００へ供給される酸化ガスはある程度ウェットになり、加湿モジュール５０６から流出され車両外部の大気中へ排出される酸素オフガスはある程度ドライになる。
【００４０】
こうして、加湿モジュール５０６においてある程度ドライになった酸素オフガスは、次に、気液分離器５１０に流入される。気液分離器５１０では、加湿モジュール５０６からの酸素オフガスを気体分と液体分に気液分離し、酸素オフガスに含まれている水分を液体分としてさらに除去して、よりドライにしている。また、除去された水分は回収水として回収され、ポンプ６０２によって汲み上げられて、加湿水タンク６０４に蓄えられる。そして、この回収水はポンプ６０６によってインジェクタ６０８に送り出され、コンプレッサ５０４の流入口で、霧吹きされる。この結果、エアクリーナ５０２からの酸化ガスに、所望の水分（水蒸気）が混合される。こうして、酸化ガス供給流路５０１を通る酸化ガスは、加湿モジュール５０６による加湿に加えて、更にウェットにされる。
【００４１】
以上のようにして、気液分離器５１０においてさらにドライになった酸素オフガスは、その後、消音器５１２に導かれることで、圧力の変動が緩和されて消音作用を受け、オフガス排出口５１４から車両外部の大気中に排出される。
【００４２】
次に、水素ガスの流れについて説明する。高圧水素ガスタンク３００の放出マニュアルバルブ３０４は、通常時は、常に開いており、充填マニュアルバルブ３０８は、常に閉じている。また、高圧水素ガスタンク３００のシャットバルブ３０２と、燃料電池２００のシャットバルブ２０２，２０４は、それぞれ、パワーコントロールユニット７００によって、燃料電池システムの運転時には開いているが、停止時には閉じている。その他、排出流路４０５のシャットバルブ４１２は、パワーコントロールユニット７００によって、運転時には、基本的に閉じている。なお、リリーフバルブ４１４，４１６は、通常は綴じており、圧力異常時などの場合に開いて、過剰な圧力を逃がす働きをなす。
【００４３】
運転時において、前述したとおり、パワーコントロールユニット７００がシャットバルブ３０２を開くと、高圧水素ガスタンク３００からは水素ガスが放出される。放出された水素ガスは、本流流路４０１を通って燃料電池２００に供給され、燃料電池２００内において前述の電気化学反応に使用される。使用後のガスは、水素オフガスとして排出され、循環流路４０３を通って本流流路４０１に戻され、再び、燃料電池２００に供給される。このとき、循環流路４０３の途中に設けられているポンプ４１０を駆動することによって、循環流路４０３を通る水素オフガスは加圧されて、本流流路４０１に送り出される。こうして、水素ガスは、本流流路４０１及び循環流路４０３を通って循環している。なお、循環流路４０３中において、本流流路４０１との接続点と、ポンプ４１０と、の間には、循環している水素オフガスが逆流しないようにするために、逆止弁４１９が設けられている。
【００４４】
このように、水素オフガスを本流流路４０１に戻して水素ガスを循環させることにより、燃料電池２００で使用される水素量は同じであっても、燃料電池２００に供給される水素ガスの見かけの流量が多くなり、流速も速くなるため、燃料電池２００に対する水素の供給という観点から、有利な条件を作り出している。この結果、燃料電池２００の出力電圧も上がる。
【００４５】
更に、水素ガスを循環させることで、電解質膜を透過して酸素極側から水素極側に漏れ出してくる空気中の窒素などの不純物が、水素極に溜まるということがない。従って、窒素などの不純物の滞留により、燃料電池２００が発電動作に支障を来し、出力電圧が落ちてしまうということもない。
【００４６】
もとより、水素ガスを循環して均一化させたとしても、燃料電池２００内において、酸素極側から水素極側には不純物が常時漏れ出してくるため、長時間経てば、均一化された水素ガス中の不純物の濃度は次第に上がり、それに連れて水素の濃度は低下する。そのため、循環流路４０３から分岐した排出流路４０５に、シャットバルブ４１２を設け、パワーコントロールユニット７００によって、このシャットバルブ４１２を定期的に開いて、循環している不純物を含む水素ガスの一部を排出している。シャットバルブ４１２を開くことで、不純物を含んだ水素ガスの一部は循環路から排出され、その分だけ、高圧水素ガスタンク３００からの純粋な水素ガスが導入される。これにより、水素ガス中の不純物の濃度は下がり、逆に水素の濃度は上がる。この結果、燃料電池２００は、発電を継続して適切に行なうことができる。シャットバルブ４１２を開く時間間隔は、運転条件や出力により異なるが、例えば５秒に１回程度としても良い。
【００４７】
なお、燃料電池２００の発電動作中にシャットバルブ４１２を開けたとしても、燃料電池２００の出力電圧は一瞬下がるだけで、大きな電圧低下にはならない。シャットバルブ４１２の開放時間としては、１秒以下が好ましく、例えば、５００ｍｓｅｃ程度がより好ましい。
【００４８】
シャットバルブ４１２から排出された水素ガスは、排出流路４０５を通って、水素希釈器４２４に供給される。水素希釈器４２４には、酸素オフガス排出流路５０３から分岐した酸素オフガス導入流路５０５を通って、酸素オフガスも供給されている。水素希釈器４２４では、これら供給された水素ガスと酸素オフガスとを混合することによって、シャットバルブ４１２から排出された水素ガスを希釈している。希釈された水素ガスは、酸素オフガス排出流路５０３に送り込まれ、酸素オフガス排出流路５０３を流れる酸素オフガスとさらに混合される。そして、混合されたガスは、オフガス排出口５１４から車輌外の大気中に排気される。
【００４９】
なお、ポンプ４１０は、パワーコントロールユニット７００によって、その駆動が制御されており、燃料電池２００の発生した電力の消費量に応じて、循環流路４０３を流れる水素オフガスの流速、即ち燃料としての水素ガスの供給量を変化させている。
【００５０】
また、高圧水素ガスタンク３００の出口近傍には、１次減圧用の減圧バルブ４１８と２次減圧用の減圧バルブ４２２の２つ減圧バルブが設けられている。これらの減圧バルブは、高圧水素ガスタンク３００内の高圧の水素ガスを、２段階で減圧している。即ち、具体的には、１次減圧用の減圧バルブ４１８によって、およそ２０〜３５ＭＰａからおよそ０．８〜１ＭＰａに減圧し、さらに２次減圧用の減圧バルブ４２２によって、およそ０．８〜１ＭＰａからおよそ０．２〜０．３ＭＰａに減圧する。この結果、高圧の水素ガスを燃料電池２００に供給して、燃料電池２００を傷めるということがない。
【００５１】
なお、１次減圧用の減圧バルブ４１８によって、高圧の水素ガスをおよそ２０〜３５ＭＰａからおよそ０．８〜１ＭＰａに減圧される。高圧水素ガスタンク３００からの水素放出は、膨張を伴うために圧力、流量によって、放出温度が変化する。本実施例では、１次減圧用の減圧バルブ４１８と２次減圧用の減圧バルブ４２２との間に、熱交換器４２０を配置して、減圧後の水素ガスに対して熱交換する仕組みを採用している。この熱交換器４２０には、図示していないが、燃料電池２００を循環した冷却水が供給されており、その冷却水と温度変化した水素ガスとの間で熱交換が行なわれる。水素ガスの温度は、この熱交換器４２０を通過することによって、ほぼ適正な温度範囲となり、燃料電池２００に供給することができる。従って、燃料電池２００内では、十分な反応温度が得られるため、電気化学反応が進み、適正な発電動作を行なうことができる。
【００５２】
また、前述したように、燃料電池２００内の酸素極側では、式（２）に従って水（Ｈ2 Ｏ）が生成され、その水は水蒸気として酸素極側から電解質膜を通して水素極側にも入ってくる。従って、燃料電池２００から排出される水素オフガスは、ウェットで、かなり多くの水分を含んでいる。本実施例では、循環流路４０３の途中に気液分離器４０６を設け、この気液分離器４０６によって、水素オフガスに含まれる水分を気液分離し、液体分を除去して、気体（水蒸気）分のみを他の気体と共にポンプ４１０に送るようにしている。これにより、水素ガスに含まれる水分は気体分のみとなり、燃料電池２００には、水分が気液混合体として供給されることがなく、発電動作は良好に継続される。
【００５３】
一方、減圧バルブ４１８や４２２が故障するなどの異常が生じた場合には、燃料電池２００に供給される水素ガスの圧力が異常に高くなることがあり得る。本実施例では、本流流路４０１における減圧バルブ４１８の後段で分岐したリリーフ流路４０７に、リリーフバルブ４１４を設けると共に、減圧バルブ４２２の後段で分岐したリリーフ流路４０９に、リリーフバルブ４１６を設けている。この結果、減圧バルブ４１８から減圧バルブ４２２に至る本流流路４０１中の水素ガスの圧力が所定値以上に上がった場合に、リリーフバルブ４１４が開いて、また、減圧バルブ４２２から燃料電池２００に至る本流流路４０１中の水素ガスの圧力が所定値以上に上がった場合には、リリーフバルブ４１６が開いて、車両外の大気中に水素ガスを排気して、水素ガスの圧力がそれ以上過大になることを防止している。
【００５４】
高圧水素ガスタンク３００に水素ガスを充填する場合には、車両の側面に設けられている水素ガス供給ポート４２８に、水素ガス供給パイプ（図示せず）をつなぎ、高圧水素ガスタンク３００に取り付けられている充填マニュアルバルブ３０８を手動で開く。こうすることで、水素ガス供給パイプから供給される高圧の水素ガスは、供給流路４１３を介して高圧水素ガスタンク３００に充填される。なお、高圧水素ガスタンク３００の根本には逆止弁３０６が設けられており、ガス充填時の逆流事故を防止している。
【００５５】
図２は、図１の燃料電池システムを搭載した車両の縦断面を模式的に示した断面図である。本実施例の燃料電池システム１００は、図２に示すように、車両１０全体にわたって配置されている。このうち、車両１０のフロント部１０ａには、主として、燃料電池２００や、パワーコントロールユニット７００や、コンプレッサ５０４などが配置され、床下部１０ｂには、水素ガス流路４０１，４０３やポンプ４１０などが配置され、リア部１０ｃには、高圧水素ガスタンク３００や水素ガス供給ポート４２８などが配置されている。
【００５６】
図１に示した燃料電池システムの他、フロント部１０ａには、燃料電池２００によって発生された電力により車両１０の推進力を生じさせる駆動モータ８００や、駆動モータ８００の発生したトルクを車軸に伝えるギア８１０や、駆動モータ８００を冷却させるためのラジエタ８２０や、エアコン用のコンデンサ８３０や、燃料電池２００を冷却するためのメインラジエタ８４０などが配置されている。床下部１０ｂには、燃料電池２００を冷却するためのサブラジエタ８５０などが配置されている。リア部１０ｃには、燃料電池２００を補助するための２次電池８６０などが配置されている。
【００５７】
この電気自動車の特徴の１つは、モータ８００と、燃料電池２００と、これらを制御するためのパワーコントロールユニット７００とが、フロント部１０ａ（すなわちボンネット下の空間）に配設されている点にある。このような配置では、これらの構成要素８００，２００，７００による乗員スペースへの制約が少ないので、十分な乗員スペースを確保し易いという利点がある。
【００５８】
Ｂ．電気駆動系の組み立て体の構成：
図３（Ａ）は、モータ８００と、燃料電池２００と、パワーコントロールユニット７００とを含む組み立て体１０００の構成を示している。この組み立て体１０００は、サスペンションフレーム９１０と、サスペンションフレーム９１０の上に固定されたＦＣフレーム９２０とを備えている。サスペンションフレーム９１０の上には、モータ８００とギア８１０とが図示しないゴムマウント部材を介して搭載されている。ＦＣフレーム９２０の上には、燃料電池２００が固定されており、さらに、燃料電池２００の上にはパワーコントロールユニット７００が固定されている。
【００５９】
図３（Ｂ）は、サスペンションフレーム９１０とＦＣフレーム９２０とを示す平面図である。サスペンションフレーム９１０は、井型フレーム構造を有しており、ほぼ平行な２本のサイドビーム９１２の間に、ほぼ平行な２本のコネクションビーム９１４が設けられている。サイドビーム９１２は、フロントサスペンション９３０のロワーアーム９３２に連結されている。
【００６０】
ＦＣフレーム９２０は、４本の脚部９２２と、脚部９２２の上に設けられた矩形フレーム部材９２４とを有している。脚部９２２は、コネクションビーム９１４の上に固定されている。
【００６１】
この組み立て体１０００では、サスペンションフレーム９１０上にモータ８００が搭載されているので、モータ８００を搭載するための構造部材を特別に用意する必要がなく、車両に必要な構造部材を削減することが可能である。
【００６２】
また、振動源であるモータ８００が、ゴムマウント部材を介してサスペンションフレーム９１０に搭載されているので、モータ振動を、このゴムマウント部材によってかなり減衰させることができる。従って、モータ振動によって、燃料電池２００やパワーコントロールユニット７００に不具合が発生する可能性を低下させることが可能である。なお、モータ振動の伝達をさらに低減するために、サスペンションフレーム９１０とＦＣフレーム９２０との間に、弾性体（例えばゴム）を有するマウント部材を設けるようにしてもよい。
【００６３】
図３（Ａ）に示されているように、パワーコントロールユニット７００は、ブラケット７０２によって、燃料電池２００の筐体（ハウジング）の上方にギャップを介して固定されている。パワーコントロールユニット７００は、多数のパワー半導体素子を含んでいるので、これらのパワー半導体素子からかなりの発熱がある。図３（Ａ）に示す構成では、パワーコントロールユニット７００の全周囲に空間が設けられているので、このユニット７００の過熱を防止しやすいという利点がある。この意味からは、パワーコントロールユニット７００を、この組み立て体１０００の最上部に配置することが好ましい。一方、モータ８００は、ギア８１０を介して車軸を駆動するので、なるべく下方に配置することが好ましい。これらの事項を考慮すると、図３（Ａ）に示すように、モータ８００と燃料電池２００とパワーコントロールユニット７００とを、下方から上方に向けてこの順に搭載することが好ましいことが理解できる。
【００６４】
図４は、組み立て体１０００を車体２０に取り付ける工程を示している。組み立て体１０００は、車体２０の下方から車体２０に取り付けられる。この際、車体２０と組み立て体１０００の間には、ゴム製のマウント部材３０が介挿された状態で、ボルト３２によって締め付けられる。このように、モータ８００と燃料電池２００とパワーコントロールユニット７００とを含む組み立て体１０００が一体として組み立てられた後に、この組み立て体１０００が車体２０に取り付けられるので、これらの構成要素８００，２００，７００を容易に組み付けることが可能である。
【００６５】
Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６６】
Ｃ１．変形例１：
上記実施例では、水素ガスタンク３００から水素を供給していたが、この代わりに、燃料改質装置を用いて水素ガスを供給するようにしてもよい。
【００６７】
Ｃ２．変形例２：
上記実施例では、モータ８００と燃料電池２００とパワーコントロールユニット７００とを含む組み立て体１０００を用いていたが、これらの構成要素８００，２００，７００は１つの組み立て体を構成する必要は無く、少なくとも同一の車体空間内に配置されていれば良い。但し、これらの構成要素８００，２００，７００をボンネット下の空間に配置するようにすれば、これらによる乗員スペースに対する制約を最小限に抑えることが可能である。
【００６８】
Ｃ３．変形例３：
上記実施例では、モータ８００と燃料電池２００とパワーコントロールユニット７００とが、下方から上方に向けてこの順に搭載されていたが、これ以外の配置も可能である。例えば、ＦＣフレーム９２０の上には燃料電池２００のみを搭載し、パワーコントロールユニット７００を、これとは別の位置に配置するようにしてもよい。また、燃料電池２００とパワーコントロールユニット７００とを、ＦＣフレーム９２０上において水平方向に隣接して配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料電池システム１００の内部構成を示す説明図。
【図２】本発明の実施例としての電気自動車の概略構成図。
【図３】モータ８００と、燃料電池２００と、パワーコントロールユニット７００とを含む組み立て体１０００の構成を示す図。
【図４】組み立て体１０００を車体２０に取り付ける工程を示す説明図。
【符号の説明】
１０…車両
１０ａ…フロント部
１０ｂ…床下部
１０ｃ…リア部
２０…車体
３０…マウント部材
３２…ボルト
１００…燃料電池システム
２００…燃料電池
２０２，２０４…シャットバルブ
３００…高圧水素ガスタンク
３０２…シャットバルブ
３０４…放出マニュアルバルブ
３０６…逆止弁
３０８…充填マニュアルバルブ
４０１…水素ガス本流流路
４０３…水素ガス循環流路
４０５…排出流路
４０６…気液分離器
４０７，４０９…リリーフ流路
４１０…ポンプ
４１１…リークチェック流路
４１２…シャットバルブ
４１３…供給流路
４１４，４１６…リリーフバルブ
４１８…減圧バルブ
４１９…逆止弁
４２０…熱交換器
４２２…減圧バルブ
４２４…水素希釈器
４２６…リークチェックボート
４２８…水素ガス供給ポート
５０１…酸化ガス供給流路
５０２…エアクリーナ
５０３…酸素オフガス排出流路
５０４…コンプレッサ
５０５…酸素オフガス導入流路
５０６…加湿モジュール
５０８…調圧弁
５１０…気液分離器
５１２…消音器
５１４…オフガス排出口
６０１…水循環流路
６０２，６０６…ポンプ
６０２…ポンプ
６０４…加湿水タンク
６０６…ポンプ
６０８…インジェクタ
７００…パワーコントロールユニット（制御ユニット）
７０２…ブラケット
８００…モータ
８００…駆動モータ
８１０…ギア
８２０…ラジエタ
８３０…コンデンサ
８４０…メインラジエタ
８５０…サブラジエタ
９１０…サスペンションフレーム
９１２…サイドビーム
９１４…コネクションビーム
９２０…ＦＣフレーム
９２２…脚部
９２４…矩形フレーム部材
９３０…フロントサスペンション
９３２…ロワーアーム
１０００…組み立て体

Claims (5)

  1. 電気自動車であって、
    車軸を駆動するためのモータと、
    前記モータに電源を供給するための燃料電池と、
    前記モータと前記燃料電池の動作を制御するための制御ユニットと、
    を備え、
    前記モータと前記燃料電池と前記制御ユニットとが、前記電気自動車の同一の車体空間内に配設されており、
    前記モータは、第１のフレーム上に搭載されており、
    前記第１のフレームの上に固定された第２のフレームの上に前記燃料電池が固定され、前記燃料電池の上に前記制御ユニットが固定されており、
    前記第１のフレームは、サスペンション機構に連結されているとともに、車体に固定されているサスペンションフレームである、電気自動車。
  2. 請求項１記載の電気自動車であって、
    前記車体空間は、ボンネット下の空間である、電気自動車。
  3. 請求項１または２記載の電気自動車であって、
    前記モータと前記燃料電池と前記制御ユニットとが、一体に組み立てられた組み立て体として構成されており、前記組み立て体が車体に取り付けられている、電気自動車。
  4. 請求項３記載の電気自動車であって、
    前記モータと前記燃料電池と前記制御ユニットとが、下方から上方に向けてこの順に搭載されている、電気自動車。
  5. 電気自動車の組み立て方法であって、
    車軸を駆動するためのモータと、前記モータに電源を供給するための燃料電池と、前記モータと前記燃料電池の動作を制御するための制御ユニットとを含む組み立て体を組み立てる工程と、
    前記組み立て体を、車体の下方から前記車体に取り付ける工程と、
    を備え、
    前記組み立て体は、第１のフレームと、前記第１のフレームの上に固定された第２のフレームとを含み、
    前記モータは、第１のフレーム上に搭載されており、
    前記第２のフレームの上に前記燃料電池が固定され、前記燃料電池の上に前記制御ユニットが固定されており、
    前記第１のフレームは、サスペンション機構に連結されるとともに、車体に固定されるサスペンションフレームである、電気自動車の組み立て方法。
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