JP5035886B2

JP5035886B2 - 鞍乗型燃料電池車両

Info

Publication number: JP5035886B2
Application number: JP2007094248A
Authority: JP
Inventors: 義之堀井; 理基伊東
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP2008247324A

Description

本発明は、鞍乗型燃料電池車両に係り、特に、水素貯蔵手段および各水素経路からの水素漏れを確実に検知できる構成を有する鞍乗型燃料電池車両に関する。

従来から、水素と酸素の化学反応によって電気を発生する燃料電池を積載し、この燃料電池からの供給電力で走行する燃料電池車両が知られている。このような燃料電池車両において、水素ボンベ等の水素貯蔵手段および各水素経路からの水素漏れを検知するための水素センサを取り付けた構成が周知である。

特許文献１には、外気と遮蔽される車室を有する燃料電池車両において、車室の天井部を構成するルーフパネルの最も高い位置に水素センサを取り付けることで、空気より軽い水素が車室内へ侵入した場合でも、これを効率よく確認できるようにした構成が開示されている。
特開２００３−２９１８４９号公報

しかしながら、特許文献１には、車室を持たない自動２輪車や３輪車等の鞍乗型の燃料電池車両において、水素貯蔵手段および各水素経路からの水素漏れをより確実に検知することができる構成に関しては余り検討されていなかった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、水素貯蔵手段および各水素経路からの水素漏れを確実に検知できる構成を有する鞍乗型燃料電池車両を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、燃料電池からの供給電力で走行する鞍乗型燃料電池車両において、前記燃料電池に供給する水素ガスを貯蔵する水素貯蔵手段と、水素ガスを検知する水素センサとを具備し、前記鞍乗型燃料電池車両は、車体を覆う外装部品を備えると共に、該外装部品の車体前方側に設けられた開口部から車体内部に外気を導き、燃料電池を含む車体内部を通過させた後に車体後部に収束させて外部に排出するように構成されており、前記水素貯蔵手段は、前記燃料電池より車体後方側に配設され、前記水素センサは、前記水素貯蔵手段の後端部寄りに配設されている点に第１の特徴がある。

また、前記水素貯蔵手段は、その長手方向を車体前後方向に向けて配設されており、前記水素貯蔵手段の前端部寄りに第２の水素センサが配設されている点に第２の特徴がある。

さらに、前記開口部に、外気を強制的に車体内部に導入するための電動ファンが設けられている点に第３の特徴がある。

第１の発明によれば、燃料電池に供給する水素ガスを貯蔵する水素貯蔵手段と、水素ガスを検知する水素センサとを具備し、鞍乗型燃料電池車両は、車体を覆う外装部品を備えると共に、該外装部品の車体前方側に設けられた開口部から車体内部に外気を導き、燃料電池を含む車体内部を通過させた後に車体後部に収束させて外部に排出するように構成されており、水素貯蔵手段は燃料電池より車体後方側に配設され、水素センサは、水素貯蔵手段の後端部寄りに配設されているので、車体後方側に収束する空気の流れが、すべての水素経路の周囲を通過することとなり、どの位置で水素漏れが発生しても確実に検知できるようになる。また、万一、水素漏れが発生した場合でも、漏れた水素が速やかに車体外部に排出されるので、水素が車体内部に溜まることを防止することができる。さらに、車体内部の空気の流れを利用して、発電時に発熱する燃料電池の冷却を行うことが可能となる。

第２の発明によれば、水素貯蔵手段は、その長手方向を車体前後方向に向けて配設されており、水素貯蔵手段の前端部寄りに第２の水素センサが配設されているので、燃料電池等、水素貯蔵手段より車体前方側で水素漏れが発生した場合にも迅速に検知することが可能となる。また、例えば、水素貯蔵手段の後端部寄りの水素センサが水素漏れを検知しても第２の水素センサでは検知されない場合に、水素漏れの発生箇所が第２の水素センサより車体後方側であることを特定することが可能となる。

第３の発明によれば、開口部に、外気を強制的に車体内部に導入するための電動ファンが設けられているので、停車時においても走行時と同様の空気の流れが得られ、万一、水素漏れが発生した場合にも確実に検知すると共に車体外部に速やかに排出することが可能となる。また、停車時においても空気の流れによって燃料電池の冷却を行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池車両１の斜視図である。また、図２は、燃料電池車両１の右側面図である。鞍乗型自動二輪車としての燃料電池車両１は、複数のセルが積層されたセルスタック（電極、セパレータ、電解質膜等を含む）と、該セルスタックに燃料の水素ガスを供給する燃料（水素）ガス供給系と、該セルスタックに酸素を含む反応ガス（空気）を供給する反応ガス供給系とから構成される燃料電池発電システムを備えており、以下では、セルスタックが収納される略直方体のケーシング全体を燃料電池３０と呼称する。

燃料電池車両１は、操向ハンドル５のハンドルポスト４を回動自在に軸支するヘッドパイプが接合されるメインフレーム２と、ヘッドパイプに接合されて車体下方かつ後方に延びるアンダーフレーム６と、車体の略中央に配設される燃料電池３０を覆うガードパイプ７と、ガードパイプ７の上方に配設されるアッパーパイプ８と、ガードパイプ７の後端部から上方に延びてアッパーパイプ８と連結される連結パイプ２８と、アッパーパイプ８の後方で２本の水素ボンベ１５を支持するリヤフレーム９とからなる骨格を有する。ハンドルポスト４の下方には、前輪ＷＦを回転自在に軸支する左右一対のフロントフォーク３が取り付けられており、操向ハンドル５の回動により前輪ＷＦの操舵角を変更することができる。

アンダーフレーム６の後端部に設けられたピボット軸１３には、リヤクッション１２によって車体に吊り下げられたスイングアーム１１が揺動自在に軸支されている。スイングアーム１１には、燃料電池車両１の動力源としての駆動モータ（不図示）が内蔵されており、後輪ＷＲはこの駆動モータで駆動される。

メインフレーム２とアンダーフレーム６とで囲まれた空間には、反応ガスを強制的に圧送する過給機としてのスクロール型圧縮機５２、反応ガスの湿度を調整する加湿機５３、略直方体形状を有する燃料電池３０、該燃料電池３０の発電電圧を昇圧または降圧することにより所定の電圧に変換する電圧変換器（ＶＣＵ）５０、燃料電池３０から供給される電力を蓄積する二次電池５１とが配設されている。また、メインフレーム２の車体前方側には、燃料電池３０の冷却水を冷却する左右一対のラジエータ６０Ｌ，６０Ｒが取り付けられており、該ラジエータ６０Ｌ，６０Ｒの背面部には冷却効果を高めるための電動の冷却ファン６１が配設されている。

側面視長方形の燃料電池３０は、その長方形を縦長とし、かつ車体後方側に傾けられて車体に取り付けられている。燃料電池３０には、水素を含む燃料ガスを供給する燃料ガス管４５と、酸素を含む反応ガスを供給する配管である吸入側マニホールド３３と、セルスタックを通過した未反応ガスおよび生成水を排出する配管である排出側マニホールド３６とが取り付けられている。略円柱状の水素ボンベ１５は、水素ボンベレギュレータ１６と接続されるバルブ側を車体前方側に向けて、後輪（駆動輪）ＷＲの上方でリヤフレーム９およびガイドパイプ１０に支持されている。水素ボンベ１５に充填された水素は、各種センサ等からの情報に基づいて電気的に制御される水素ボンベレギュレータ１６によって降圧された後、燃料ガス管４５を介して燃料電池３０に供給される。なお、リヤフレーム９の上方には、外装部品の一部としてのリヤカウル１４が、水素ボンベ１５を覆うようにして配設されている。

前記ハンドルポスト４の車体前方側には、外気を濾過するエアクリーナボックス５４が設けられており、該エアクリーナボックス５４から導入された空気は、スクロール型圧縮機５２によって加湿機５３に圧送される。そして、加湿機５３によって適切な湿度が与えられた反応ガスは、反応ガス管３４およびこれに接続される吸入側マニホールド３３を介して、燃料電池３０に圧送される。

前記ラジエータ６０Ｌ，６０Ｒの下方には、樹脂の薄板等で形成されて車体を覆う外装部品（不図示）の内側、すなわち、車体の内部へ積極的に外気を導入するための左右一対の電動ファン７０が取り付けられている。また、スクロール型圧縮機５２の車幅方向右側には、燃料電池３０の冷却水の温度を所定値に保つためのサーモスタット５２ａが取り付けられている。

図３は、燃料電池車両１の正面図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。左右のラジエータ６０Ｌ，６０Ｒは、前輪ＷＦおよびフロントフォーク３によって走行風が遮られて冷却効果が低下しないように、ラジエータコアが配設される平面部を車体中心側に傾けて取り付けられている。二次電池５１は、前輪ＷＦの車体後方側において、左右ラジエータ６０Ｌ，６０Ｒの間に配設されている。燃料電池車両１の車体は、車輪を除く大部分が外装部品としてのカウリング１７で覆われている。該カウリング１７は、樹脂の薄板等で形成され、燃料電池車両１の外観を構成すると共に、車体内部への雨や埃等の侵入防止や走行風を整流する等の機能を有する。そして、カウリング１７の車体前方側には、左右一対の開口部７１が形成されており、該開口部７１の略中央に、外気を強制的にカウリング１７の内側に導入する電動ファン７０が配設されている。

図４および図５は、燃料電池車両１の左側面図および上面図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。燃料電池車両１のカウリング１７は、運転者１００の操作によって走行中の場合には、走行風２７が開口部７１から車体内部に導入され、一方、燃料電池車両１が停車中である場合でも、自動制御や手動操作によって電動ファン７０を駆動することで、図示矢印で示すような走行中と同様の空気の流れが車体内部に生じるように構成されている。

開口部７１から導入された外気は、カウリング１７の内側に形成された導風構造（不図示）によって、電圧変換器５０および燃料電池３０の側方に誘導された後、シート１８の下部に配設されている水素ボンベ１５の車体前方側に取り付けられた水素ボンベレギュレータ１６、そして、水素ボンベ１５の周囲を後方に向かって流れ、最終的にリヤカウル１４の後部に集められて排気２９として排出される。なお、本実施形態では、この車体内部の流れを利用し、燃料電池３０および電圧変換器５０の冷却も行っている。

本実施形態に係る燃料電池車両１には、水素ボンベ１５および各水素経路からの水素漏れを検知する２つの水素センサが取り付けられている。通常、外気と遮蔽される車室を持たない鞍乗型車両においては、万一、水素漏れ等が発生しても水素が車体内部に留まりにくいので、水素センサを設置しても水素漏れそのものを検知しにくいことがある。しかし、本実施形態に係る燃料電池車両１では、前記したような空気の流れを意図的に発生させると共に、所定の位置に水素センサを配設することで、水素漏れを効率よく確認することを可能としている。また、万一、水素漏れが発生した場合でも、漏れた水素が速やかに車体外部に排出されるため、水素が一箇所に溜まることを防止することができる。

本実施形態では、水素ボンベ１５の後端上部に第１の水素センサ８１、そして、水素ボンベ１５の前端上部、即ち、燃料電池３０と水素ボンベ１５との間に第２の水素センサ９１がそれぞれ取り付けられている。なお、各水素センサは、水素ボンベ１５等に比して小さい（例えば、数ｃｍ立方）ので、図４および図５では、その配設位置のみを破線四角で示している。なお、空気より軽い水素は上昇するため、各水素センサは、設置可能範囲内で最も高い位置に取り付けるのが好ましい。第１の水素センサ８１は、水素ボンベ１５の後端部寄りの設置範囲８０に配設されることで水素の検出性能が高められている。これは、作り出される空気の流れが、すべての水素経路の周囲を通過して車体後方で収束するためであり、これにより、水素漏れがどの位置で発生した場合でも、第１の水素センサ８１によって確実に検知できることとなる。

また、第２の水素センサ９１を水素ボンベ１５の前端部寄りの設置範囲９０に配設することで、さらに水素漏れの検出性能が高められている。これは、燃料電池３０や燃料ガス管４５等、車体前方側で水素漏れが発生した場合の迅速な検知を可能にするのみならず、第１の水素センサ８１が水素漏れを検知しても第２の水素センサ９１では検知されない場合には、水素漏れの発生箇所が第２の水素センサ９１より車体後方側であると推測することが可能となるためである。なお、水素漏れが検知された場合には、燃料電池車両１に取り付けられた警告灯やスピーカによって運転者等に速やかに知らせることができる。

上記したように、本発明に係る燃料電池車両によれば、カウリング１７の開口部７１から外気を導入することで車体内部に所定の空気の流れを形成し、該空気の流れを車体後部に収束して排出すると共に、車体後部に配設された水素ボンベ１５の近傍に水素センサ８１，９１を取り付けたので、すべての水素経路のうちのどこで水素漏れが発生しても確実に検知することが可能となる。

なお、カウリングの形状や開口部の形状および配設位置、車体内部における導風経路、水素センサの構造や取付個数等は、上記した実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、水素センサは、水素ボンベの前端部にのみ取り付けたり、２つ以上取り付けるようにしてもよい。

また、燃料電池車両の形態は、自動二輪車のほか３／４輪車等であってもよく、燃料電池、水素貯蔵手段、過給機、加湿機、電圧変換器、二次電池、ラジエータ等の構成部品の形態や配置も種々の変更が可能である。

本発明の一実施形態に係る鞍乗型燃料電池車両の斜視図である。本発明の一実施形態に係る鞍乗型燃料電池車両の右側面図である。本発明の一実施形態に係る鞍乗型燃料電池車両の正面図である。本発明の一実施形態に係る鞍乗型燃料電池車両の左側面図である。本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の上面図である。

符号の説明

１…鞍乗型燃料電池車両、１４…リヤカウル、１５…水素ボンベ（水素貯蔵手段）、１７…カウリング（外装部品）、２７…外気（走行風）、２９…排気、３０…燃料電池、５０…電圧変換器、５１…二次電池、５２…スクロール型圧縮機、５３…加湿機、７０…電動ファン、７１…開口部、８０，９０…設置範囲、８１，９１…水素センサ

Claims

燃料電池（３０）からの供給電力で走行する鞍乗型燃料電池車両（１）において、
前記燃料電池（３０）に供給する水素ガスを貯蔵する水素貯蔵手段（１５）と、
水素ガスを検知する水素センサ（８１）とを具備し、
前記水素貯蔵手段（１５）は、車幅方向に並べられた２本の水素ボンベからなり、前記燃料電池（３０）の車体後方側で、その長手方向が車体前後方向に指向するように後上がりに傾斜して配設されており、
前後輪（ＷＦ，ＷＲ）を除く大部分を覆って車両の外観を構成する外装部品としてのカウリング（１７）を備え、
前記カウリング（１７）には、車体正面視で前輪（ＷＦ）の両側方の位置に、電動ファン（７０）付きの開口部（７１）が形成されており、
車体のリヤフレーム（９）の上部には、前記水素貯蔵手段（１５）を覆うリヤカウル（１４）が配設されており、
前記開口部（７１）から前記カウリング（１７）の内側に外気を導き、前記燃料電池（３０）および水素貯蔵手段（１５）の周囲を通過させた後に、前記リヤカウル（１４）の後部から車体外方に排出するように構成されており、
前記水素センサ（８１）は、前記２本の水素ボンベの後端部寄りで該２本の水素ボンベの間の位置に配設されていることを特徴とする鞍乗型燃料電池車両。
前記水素貯蔵手段（１５）は、その長手方向を車体前後方向に向けて配設されており、前記２本の水素ボンベの前端部寄りで該２本の水素ボンベの間の位置に第２の水素センサ（９１）が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の鞍乗型燃料電池車両。
前記開口部（７１）に、外気を強制的に車体内部に導入するための電動ファン（７０）が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の鞍乗型燃料電池車両。