JP5040428B2 - 燃料電池搭載車両 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池搭載車両の構造と装備配置に関する。

従来から、燃料電池搭載車両において、車両客室のスペースを確保しつつ車両客室の床下へ装備する燃料電池システムの装備配置技術が提案されている（特許文献１）。

特開２００６−３６１１７号公報

しかし、車幅方向に流体を分配する流体分配器を利用する燃料電池システムに適した構造や装備配置までは考慮されていなかった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池搭載車両において、燃料電池システムの効率的な装備配置を実現する技術を提供することを目的とする。

上述の課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は、燃料電池搭載車両を提供する。この燃料電池搭載車両は、
車両の前後方向に伸びるセンタートンネルが形成されたフロアパネルを有する燃料電池車両と、
前記フロアパネルの下方において少なくとも一部が前記センタートンネル内に配置され、前記車幅方向に流体を分配する流体分配器と、
前記フロアパネルの下方において前記流体分配器の前記車幅方向に配置され、前記流体分配器から流体の供給を受ける少なくとも一つの燃料電池スタックと、
を備え、
前記流体分配器には、燃料ガス供給管と、アノードオフガス排出管と、酸化剤ガス供給管と、カソードオフガス排出管と、冷却液供給管と、冷却液排出管と、
を備え、
前記冷却液排出管は、少なくとも前記センタートンネル内において、前記燃料ガス供給管と、前記アノードオフガス排出管と、前記酸化剤ガス供給管と、前記カソードオフガス排出管と、のうちの少なくとも一つの上方に配置されている。

本発明の燃料電池搭載車両では、燃料電池スタックに流体を供給する流体分配器の少なくとも一部がセンタートンネル内に配置されるので、流体の配管が集中する流体分配器からの配管を効率的にセンタートンネル内に配置することが可能となる。この結果、スペース効率を高めることができる。さらに、配管が集中する流体分配器線の少なくとも一部がセンタートンネル内に配置されるので、配管ルートとして効率的にセンタートンネルを利用することも可能である。しかも、本発明によれば、冷却水排出口や冷却液供給管の下方に必ず一つの配管が配置されることになるので、安全性を向上させることができる。加えて、これにより、冷却水排出口が比較的に高い位置に配置されれば高い位置に浮かび上がろうとする気泡の排出が促進されることになるという利点もある。

上記燃料電池搭載車両において、
前記燃料電池搭載車両は、燃料ガス供給管と、アノードオフガス排出管と、酸化剤ガス供給管と、カソードオフガス排出管と、冷却液供給管と、冷却液排出管と、を備え、
前記冷却液排出管は、少なくとも前記センタートンネル内において、前記燃料ガス供給管と、前記アノードオフガス排出管と、前記酸化剤ガス供給管と、前記カソードオフガス排出管と、のうちの少なくとも一つの上方に配置されていても良いし、
あるいは、さらに、
前記冷却液供給管は、少なくとも前記センタートンネル内において、前記燃料ガス供給管と、前記アノードオフガス排出管と、前記酸化剤ガス供給管と、前記カソードオフガス排出管と、のうちの少なくとも一つの上方に配置されていても良い。

上述の課題の少なくとも一部を解決するために、
車両の前後方向に伸びるセンタートンネルが形成されたフロアパネルを有する燃料電池車両と、
前記フロアパネルの下方において少なくとも一部が前記センタートンネル内に配置され、前記車幅方向に流体を分配する流体分配器と、
前記フロアパネルの下方において前記流体分配器の前記車幅方向に配置され、前記流体分配器から流体の供給を受ける少なくとも一つの燃料電池スタックと、
を備えた燃料電池搭載車両として、本発明を把握することもできる。

上記燃料電池搭載車両において、
前記酸化剤ガス供給管および前記カソードオフガス排出管は、管内圧力の上昇に応じて開弁するバルブを備えるようにしても良い。こうすれば、カソード極への外気の流入による腐食を抑制することができる。

上記燃料電池搭載車両において、
前記冷却液排出管は、前記冷却液供給管よりも高い位置に配置されていても良い。こうすれば、冷却液供給管から冷却液排出管に向かって気泡を含む冷却水を円滑に流すことができる。

上記燃料電池搭載車両において、
前記アノードオフガス排出管は、絞り部と、管内圧力の上昇に応じて前記絞り部による絞り機能を抑制するバルブと、を備えるようにしても良い。こうすれば、アノードオフガスの排出量が少ない通常出力時においては上流側の圧力を維持して逆流を抑制する一方、アノードオフガスの排出量が多い大出力時においては排出抵抗を減らすことができる。

上記燃料電池搭載車両において、さらに、
前記車両を駆動する駆動部と、
前記燃料電池スタックから供給される電力を前記駆動部に供給する電力制御部と、
少なくとも一部が前記センタートンネルの内部に配置され、前記電力制御部と前記燃料電池スタックとを電気的に接続する電力配線と、前記電気的な接続を遮断可能な中継器とを有する電力供給回路と、
を備え、
前記中継器は、前記センタートンネルの上方からアクセス可能としても良い。

こうすれば、フロアパネルの上部から容易にアクセス可能な中継器が備える遮断機能を利用して整備性を向上させることができるという利点もある。さらに、中継器の経由によって、電力配線の配索がセンタートンネルで行われることになるので、仮に整備手順を間違えて電力配線への不意のアクセスが生じても感電を抑制することができるというフェイルセーフ性を実現することもできる。このように、本構成は、中継器のアクセス容易性と、電力配線へのアクセス困難性と、によって極めて高い安全性と整備性の両立を実現させている。

上記燃料電池搭載車両において、
前記燃料電池スタックに電気的に接続された電装部品が、前記燃料電池スタックの上部に配置されていても良い。こうすれば、電装部品を下部からアクセスし難い位置に配置することになるので、電装部品に仮に漏電が発生していても感電を抑制するようなフェイルセーフ性を実現するためである。さらに、車両冠水の際の電装部品の水没の可能性を小さくすることもできる。

上記燃料電池搭載車両において、
前記センタートンネルは、前記車両の前方向と後方向の少なくとも一方において前記センタートンネルの外部に開放されていても良い。こうすれば、たとえ流体分配器や配管から水素透過（金属透過や非金属材料の水素透過）によって水素ガスが漏洩しても、センタートンネルの内部における水素ガスの滞留を抑制することができる。

上記燃料電池搭載車両において、
前記センタートンネルは、前記流体分配器から前記開放された側の少なくとも一方に近づくほど高く形成されていても良い。こうすれば、たとえば停車時や不作動時に水素透過によって水素ガスが漏洩しても、センタートンネルの傾斜に沿って自然に前方に排出させることができる。

上記燃料電池搭載車両において、
前記フロアパネルは、少なくとも前記流体分配器の前記車幅方向において、前記センタートンネルに近づくほど高く形成されていても良い。こうすれば、燃料電池スタックの近傍で、たとえば水素透過等によって仮に水素ガスが漏洩してもセンタートンネルを介して外部に開放し、これにより滞留を抑制することができる。

上記燃料電池搭載車両において、
前記燃料電池搭載車両は、前記フロアパネルの下方において前記流体分配器を挟んで前記車幅方向の双方に配置され、前記流体分配器から流体の供給を受ける２つの燃料電池スタックを備えるようにしても良い。こうすれば、いわゆるミッドシップを実現して左右の重量バランス（慣性１次モーメント並びに慣性２次モーメント）を左右均等に近づけることができる。

本発明は、さらに、他の燃料電池搭載車両を提供する。この燃料電池搭載車両は、
座席と、前記座席の後方に配置された後方パネルとを有する燃料電池車両と、
前記後方パネルの後方に配置された少なくとも一つの燃料電池スタックと、
を備える。

この燃料電池搭載車両では、後方パネルの後方のスペースを有効活用して燃料電池スタックが配置されているので、車両客室を広く取ることができる。

上記燃料電池搭載車両において、
前記燃料電池スタックは、前記後方パネルの傾斜の方向とほぼ同一の方向に傾斜されていても良い。こうすれば、後方パネルの後方のスペースを効率的に使用することができ、燃料電池スタックの内部のマニホルドにおける流体の滞留を抑制することもできる。

上記燃料電池搭載車両において、
前記燃料電池スタックは、前記車両の前後方向や車幅方向よりも上下方向に近い方向に積層されていても良い。こうすれば、燃料電池スタック内部で積層方向に形成されるマニホルドが車両の傾斜に拘わらず水平とならないので、生成水が滞留しにくいという利点がある。

上記燃料電池搭載車両において、
前記燃料電池スタックは、前記車両の下方側の端部に酸化剤ガスのオフガスを排出するカソードオフガス排出管が装備されていても良い。こうすれば、カソード極側で生成される生成水を燃料電池スタックの下方側の端部で円滑に排出することができる。

本発明は、さらに、他の燃料電池搭載車両を提供する。この燃料電池搭載車両は、
前記車両の車幅方向中央部において前後方向に伸びるセンタートンネルが形成されたフロアパネルを有する車両客室と、
少なくとも一つの燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックに水素ガスを供給する水素ガス供給部と、を有し、少なくとも一部が前記センタートンネルの下方に配置された燃料電池システムと、
を備え、
前記センタートンネルは、前記車両の前方向と後方向の少なくとも一方において前記センタートンネルの外部に開放されているとともに、前記開放された側の少なくとも一方に近づくほど高くなるように連続的な傾斜を有する。

本発明の燃料電池搭載車両では、車両の前方向と後方向の少なくとも一方においてセンタートンネルの外部に開放されているとともに、この開放された側の少なくとも一方に近づくほど高くなるように連続的な傾斜を有するので、たとえば非作動時や長期保管時において水素ガスの水素透過で水素ガスが漏洩してもセンタートンネル内へのガスの滞留を抑制することができる。

上記燃料電池搭載車両において、
前記センタートンネルは、前記車両の前方向において前記センタートンネルの外部に開放されており、
前記燃料電池搭載車両は、前記開放位置よりも高い位置において前記車両の外部に開放する開口部が形成されたボンネットを有し、前記開放位置から前記開口部まで連続的な傾斜を有するようにしても良い。こうすれば、たとえば非作動時や長期保管時においてもセンタートンネルから車両外部へ水素ガスを円滑に排出することができる。

上記燃料電池搭載車両において、
前記フロアパネルは、少なくとも前記燃料電池スタックの装備位置の前記車幅方向において、前記センタートンネルに近づくほど高く形成されていても良い。こうすれば、たとえば非作動時や長期保管時におけるセンタートンネルの外部からセンタートンネルを経由して円滑に水素ガスを排出することができる。

なお、本発明は、燃料電池搭載方法、燃料電池搭載用車両構造その他の種々の態様で実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．本発明の第１実施例における燃料電池システムの装備配置：
Ａ-１．第１実施例の第１変形例における燃料電池システムの装備配置：
Ａ-２．第１実施例の第２変形例における燃料電池システムの装備配置：
Ａ-３．第１実施例の第３変形例における燃料電池システムの装備配置：
Ｂ．本発明の第２実施例における燃料電池システムの装備配置：
Ｂ-１．第２実施例の第１変形例における燃料電池システムの装備配置：
Ｂ-２．第２実施例の第２変形例における燃料電池システムの装備配置：
Ｂ-３．第２実施例の第３変形例における燃料電池システムの装備配置：
Ｃ．その他の変形例：

Ａ．本発明の第１実施例における燃料電池システムの装備配置：
図１は、本発明の第１実施例における燃料電池搭載車両の車台１０を示す説明図である。車台１０は、フレーム２００と、フロアパネル２１０と、パワーコントロールユニット１１０と、２個の水素タンク１７０と、２次電池１６０と、高電圧中継ボックスケース１２０と、マフラ１８０と、流体分配器１４０と、２個の燃料電池スタック１５０Ｌ、１５０Ｒと、２個の高電圧部品１２９Ｌ、１２９Ｒと、を備えている。

２個の水素タンク１７０から供給される燃料ガス（水素ガス）は、水素供給管１７１とレギュレータ１７２とを介して流体分配器１４０に供給される。流体分配器１４０は、流体分配器１４０の左右に接続された２個の燃料電池スタック１５０Ｌ、１５０Ｒの各々の図示しないアノード極に燃料ガスを供給する。２個の燃料電池スタック１５０Ｌ、１５０Ｒから排出されるアノードオフガスは、アノードオフガス排出管１８１とマフラ１８０とを介して車外に排出される。

図２は、燃料電池搭載車両２０の矢視ＡＡを示す説明図である。矢視ＡＡは、フロアパネル２１０の車幅方向（図１の左右方向）の中央部に形成されたセンタートンネル２１０ＣＴの断面と、流体分配器１４０と、流体分配器１４０の左側に装着された燃料電池スタック１５０Ｌと、この燃料電池スタック１５０Ｌの上部に装備された高電圧部品１２９Ｌと、を備えている。高電圧部品１２９Ｌは、燃料電池スタック１５０Ｌの近傍に装備され、その内部電極（図示せず）の各電位（一部は高電位）をモニタするセルモニタ（図示せず）を備えている。

高電圧部品１２９Ｌ、１２９Ｒが燃料電池スタック１５０Ｌ、１５０Ｒの上部に装備されている。このような位置に装備されているのは、高電圧部品１２９Ｌ、１２９Ｒを下部からアクセスし難い位置に配置することによって、仮に高電圧部品１２９Ｌ、１２９Ｒに漏電が発生し、かつ、整備手順を誤ったような場合にも感電を抑制するようなフェイルセーフ性を実現するためである。さらに、車両冠水の際の高電圧部品１２９Ｌ、１２９Ｒの水没の可能性を小さくすることができるという利点もある。

高電圧部品１２９Ｌ、１２９Ｒは、遮断機能を有する高電圧中継ボックス１２３を介してパワーコントロールユニット１１０（図１）に電気的に接続されている。具体的には、パワーコントロールユニット１１０と高電圧中継ボックス１２３との間の接続は、高電圧ケーブル１２１Ｆ（図１、図２）で接続されており、また、２つの高電圧部品１２９Ｒ、１２９Ｌと高電圧中継ボックス１２３との間の接続は、それぞれ高電圧ケーブル１２１Ｂ１と、高電圧ケーブル１２１Ｂ２とで接続されている。なお、２つの高電圧部品１２９Ｒ、１２９Ｌとの接続は、たとえば高電圧中継ボックスケース１２０の内部で一本にまとめて、高電圧ケーブル１２１Ｆと接続するようにしても良い。

高電圧中継ボックス１２３を介して接続されているのは、パワーコントロールユニット１１０側の配線（高電圧ケーブル１２１Ｆ）と、燃料電池スタック１５０Ｌ、１５０Ｒ側の配線（高電圧ケーブル１２１Ｂ１、Ｂ２）とを分離可能として配索を容易にして作業性を向上させるためである。本実施例の装備配置では、パワーコントロールユニット１１０と、２つの高電圧部品１２９Ｌ、１２９Ｒと、の間の距離が大きいので長い高電圧ケーブル（図示せず）を接続して一体として装備することは極めて困難であるが、本実施例では、高電圧中継ボックス１２３で分断されているので、このような作業性の悪化を回避させることができる。

加えて、高電圧中継ボックス１２３を利用すれば、フロアパネル２１０の上部からアクセス可能な高電圧中継ボックス１２３が備える遮断機能を利用して整備性を向上させることができるという利点もある。さらに、高電圧中継ボックス１２３の経由によって、高電圧ケーブル１２１Ｆ、１２１Ｂ１、１２１Ｂ２の配索がセンタートンネル２１０ＣＴの上部で行われることになるので、仮に整備手順を間違えて漏電が疑われる高電圧ケーブル１２１Ｆ、１２１Ｂ１、１２１Ｂ２への不意のアクセスが生じても電力の遮断によって感電を抑制することができるというフェイルセーフ性を実現することもできる。

高電圧中継ボックス１２３は、センタートンネル２１０ＣＴに設けられた高電圧中継ボックスケース１２０に格納されている。高電圧中継ボックスケース１２０は、センタートンネル２１０ＣＴに結合されて水密性（あるいは防水性）が与えられている。これにより、仮に車台１０が高電圧中継ボックスケース１２０の位置まで水没しても高電圧中継ボックス１２３は浸水しないように車台１０を構成することも可能である。一方、高電圧中継ボックスケース１２０は、高電圧中継ボックスカバー１２０ｃを取り外すと、フロアパネル２１０の上部からの容易なアクセスが可能である。

このように、本実施例の高電圧中継ボックス１２３の装備方法は、高電圧中継ボックス１２３のアクセス容易性と、高電圧ケーブル１２１Ｆ、１２１Ｂ１、１２１Ｂ２へのアクセス困難性と、によって極めて高い安全性と整備性の両立を実現させている。

一方、センタートンネル２１０ＣＴは、流体分配器１４０の上方から前方に向かって連続的に傾斜しているとともに前方でセンタートンネル２１０ＣＴの外部に開放されている。このような傾斜は、車台１０の作動時だけでなく停止時においても漏洩した水素ガスが滞留し難くなるように形成されたものである。これにより、たとえ水素透過によって水素ガスが漏洩してもセンタートンネル２１０ＣＴの傾斜に沿って自然に前方に排出されるような簡易な構成として実現されている。

センタートンネル２１０ＣＴの傾斜に沿って前方に誘導され開放された水素ガスは、この開放位置よりも高い位置のボンネット８００の内部に到達する。ボンネット８００の内部に到達した水素ガスは、連続的な傾斜に沿ってボンネット８００の開口部８１０に流れて燃料電池搭載車両２０の外部に開放されることになる。このように、第１実施例の装備配置では、仮に燃料電池搭載車両２０の停止時において水素ガスが漏洩しても車両２０の外部に円滑に誘導することができるという利点をも有している。

なお、センタートンネル２１０ＣＴやボンネット８００の傾斜は、本発明の必須の要素ではなく、水素ガスの排出ルートの設定や排出装置の装備といった他の方法で水素ガスの滞留を抑制するようにしても良い。さらに、このような傾斜は、流体分配器１４０を使用する場合に限られず、流体分配器１４０を使用しない場合においても燃料電池スタック１５０Ｌ、１５０Ｒや、水素供給管１７１、レギュレータ１７２といった水素ガスを供給する系統から漏洩した水素ガスを円滑に誘導して滞留を抑制することもできる。

図３は、車台１０の矢視ＢＢ（図２）であって、燃料電池スタック１５０Ｌ、１５０Ｒとその周辺を前方から見た図である。流体分配器１４０は、車台１０の前方において上方から順に、冷却水排出口１４１ｏｕｔと、冷却水供給口１４１ｉｎと、酸化剤ガス供給口１４２ｉｎと、を備えている。他の配管よりも高温となる冷却水排出口１４１ｏｕｔが冷却水供給口１４１ｉｎや酸化剤ガス供給口１４２ｉｎよりも上方に配置されているのは、安全性の向上と燃料電池スタック１５０Ｌ、１５０Ｒ内からの気泡の排出促進のためである。

安全性の向上は、以下のようにして実現される。すなわち、冷却水排出口１４１ｏｕｔが冷却水供給口１４１ｉｎや酸化剤ガス供給口１４２ｉｎよりも上方に配置されるとともに、少なくともセンタートンネルＣＴ内において冷却水排出口１４１ｏｕｔに接続される配管を冷却水供給口１４１ｉｎや酸化剤ガス供給口１４２ｉｎに接続される配管（図示せず）よりも高い位置に配置可能なので、このような配置によって冷却水供給口１４１ｉｎや酸化剤ガス供給口１４２ｉｎを取り外さなければ冷却水排出口１４１ｏｕｔに触れ難い位置に配置されていることになるからである。

ただし、このような安全性の向上や気泡の排出促進は、冷却水排出口１４１ｏｕｔが酸化剤ガス供給口１４２ｉｎ、カソードオフガス排出口１４２ｏｕｔ、水素ガス供給口１４３ｉｎ、アノードオフガス１４３ｏｕｔのうちの少なくとも一つの上方に配置されていれば実現可能である。なお、冷却水供給口１４１ｉｎについては、冷却水排出口１４１ｏｕｔほどの高温とはなりにくいが、冷却水排出口１４１ｏｕｔ以外の配管よりも高温となる可能性があるので、冷却水供給口１４１ｉｎについても冷却水排出口１４１ｏｕｔに準ずる扱いをすることが好ましい。

燃料電池スタック１５０Ｌ、１５０Ｒ内からの気泡の排出促進は、以下のようにして実現される。すなわち、冷却水排出口１４１ｏｕｔが比較的に高い位置に配置されることになるので、高い位置に浮かび上がろうとする気泡の排出が促進されることになるからである。なお、詳細については後述する。

さらに、フロアパネル２１０は、図３から分かるように、左右端からセンタートンネル２１０ＣＴに近づくほど高くなるように形成されている。この傾斜は、２個の燃料電池スタック１５０Ｌ、１５０Ｒの近傍で、たとえば水素透過等によって仮に水素ガスが漏洩してもセンタートンネル２１０ＣＴに流れるようにして滞留を抑制するためである。センタートンネル２１０ＣＴに流れ込んだ水素ガスは、センタートンネル２１０ＣＴの傾斜に沿って前方に流れ、センタートンネル２１０ＣＴの外部に開放されることになる。

図４は、車台１０の矢視ＤＤ（図３）であって、流体分配器１４０、燃料電池スタック１５０Ｌ、および高電圧部品１２９Ｌを車台１０の左側（図１）から見た図である。燃料電池スタック１５０Ｌには、その内部に形成された冷却水排出マニホルド１４１Ｍｏｕｔが形成されている。冷却水排出マニホルド１４１Ｍｏｕｔは、燃料電池スタック１５０Ｌにおいて比較的に高い位置（上下方向すなわち重力方向）に配置されているので、燃料電池スタック１５０Ｌの内部で気泡が発生しても円滑に冷却水排出マニホルド１４１Ｍｏｕｔに導かれることになる。

さらに、冷却水排出口１４１ｏｕｔは、冷却水排出マニホルド１４１Ｍｏｕｔよりも高い位置に配置されるので、流体分配器１４０において燃料電池スタック１５０Ｌの内部で発生した気泡が円滑に冷却水排出口１４１ｏｕｔに導かれるような流路を設定することができる。加えて、流体分配器１４０の上方から前方に向かって連続的に傾斜するセンタートンネル２１０ＣＴに沿って、冷却水排出口１４１ｏｕｔからラジエータ（図示せず）への配管流路（図示せず）を設定することができるので、かかる配管流路においても円滑な気泡の排出を実現することができる。これにより、気泡の発生による冷却性能の低下を抑制することができる。このような装備配置は、車台１０が仮に傾斜しても上下関係に変化が生じにくいので、特に車台１０の傾斜に対して耐性を有するという特徴を有している。

図５は、車台１０の矢視ＣＣ（図２）であって、燃料電池スタック１５０Ｌ、１５０Ｒとその周辺を後方から見た図である。図６は、車台１０の矢視ＥＥ（図５）であって、流体分配器１４０を車台１０の上方（図１）から見た図である。図３ないし図６から分かるように、流体分配器１４０は、外部配管（図示せず）との接続に脱着容易な６個のクイックコネクタ１４１ＱＣｉｎ、１４１ＱＣｏｕｔ、１４２ＱＣｉｎ、１４２ＱＣｏｕｔ、１４３ＱＣｉｎ、１４３ＱＣｏｕｔを使用している。

流体分配器１４０の前方に装備されたクイックコネクタ１４１ＱＣｏｕｔ、１４１ＱＣｉｎ（図３、図４）は、冷却系の給排用の配管（図示せず）に接続されている。

流体分配器１４０の前方と後方にそれぞれ装備されたクイックコネクタ１４２ＱＣｉｎと、１４２ＱＣｏｕｔ（図３、図４）は、酸化剤ガス系（空気系）の給排用の配管（図示せず）に接続されている。２個のクイックコネクタ１４２ＱＣｉｎ、１４２ＱＣｏｕｔは、いずれも遮断機能を備え、作動時に酸化剤ガスの圧力が加わったときのみ開弁するように構成されている。かかる遮断機能は、燃料電池スタック１５０Ｌ、１５０Ｒの停止時における外気の進入による腐食を防止するために設けられたものである。

流体分配器１４０の後方に装備されたクイックコネクタ１４３ＱＣｉｎと、１４３ＱＣｏｕｔ（図５、図６）は、燃料ガス系（水素ガス系）の給排用の配管（図示せず）に接続されている。アノードオフガスを排出する側のクイックコネクタ１４３ＱＣｏｕｔは、オリフィス１４３ｏｒと、オリフィス１４３ｏｒをバイパスさせて絞り機能を抑制させるバルブ１４３ｂｖとを備えている。オリフィス１４３ｏｒによる絞り機能は、アノードオフガスの排出量が少ない通常出力時においてクイックコネクタ１４３ＱＣｏｕｔの上流側の圧力を維持して逆流を抑制するために設けられている。バルブ１４３ｂｖによる開弁機能は、アノードオフガスの排出量が多い大出力時においてクイックコネクタ１４３ＱＣｏｕｔから排出抵抗を減らすために上流側の圧力が一定以上となった場合に開弁して絞り機能を抑制（あるいは停止）するために設けられている。

このように、第１実施例では、冷却水の空気抜き性能の向上や水素排出、高電圧配線の装着性や整備性といった総合的な観点から燃料電池系統の装備配置が実現されている。さらに、比較的に重量の大きな燃料電池スタック１５０Ｌ、１５０Ｒが車台１０の中心に配置されることになるので、いわゆるミッドシップを実現して燃料電池搭載車両の操縦性を向上させることも可能となる。加えて、燃料電池スタック１５０Ｌ、１５０Ｒが流体分配器１４０の左右に対称的に配置されるので、左右の重量バランス（慣性１次モーメント並びに慣性２次モーメント）も左右均等となる。

ただし、流体分配器１４０の左右に二つの燃料電池スタック１５０Ｌ、１５０Ｒが対称的に配置されることは必須ではなく、たとえば一方に燃料電池スタック１５０Ｌが配置され、他方に燃料電池スタック１５０Ｌの補機類（図示せず）を配置しても良い。このようにしても、いわゆるミッドシップを実現することも、左右の重量バランス（慣性１次モーメント並びに慣性２次モーメント）を左右均等に近づけることも可能である。

Ａ-１．第１実施例の第１変形例における燃料電池システムの装備配置：
図７および図８は、第１実施例の第１変形例における燃料電池システムの装備配置を示す説明図であり、第１実施例の図３および図４に相当する。この第１変形例では、高電圧部品１２９Ｌ、１２９Ｒの装備位置が第１実施例と相違する。具体的には、第１実施例では、高電圧部品１２９Ｌ、１２９Ｒが燃料電池スタック１５０Ｌ、１５０Ｒの上方に装備されているのに対して、この第１変形例では、高電圧部品１２９Ｌａ、１２９Ｒａが形状を変えて燃料電池スタック１５０Ｌ、１５０Ｒの前方に装備されている。

このような装備配置は、燃料電池スタック１５０Ｌ、１５０Ｒと高電圧部品１２９Ｌａ、１２９Ｒａの装備に必要とされる床下の高さｈｓを小さくできるという利点を有している。

Ａ-２．第１実施例の第２変形例における燃料電池システムの装備配置：
図９は、第１実施例の第２変形例における燃料電池システムの装備配置を示す説明図であり、第１実施例の図３に相当する。この第２変形例では、燃料電池スタック１５０Ｌａ、１５０Ｒａが傾斜して装備されている点で第１実施例と相違する。具体的には、第２変形例の流体分配器１４０ａに接続される側が低くなるように装備されている。第２変形例の流体分配器１４０ａは、このような角度の装備に対応するように楔形のような形状を有している。

このような装備配置は、車台１０の車幅方向に積層された燃料電池スタック１５０Ｌａ、１５０Ｒａの内部のマニホルド（図示せず）を流れる流体が円滑に流体分配器１４０ａに戻って来やすいという利点を有している。なお、第２変形例は、燃料電池スタック１５０Ｌａ、１５０Ｒａの傾斜によって、必要とする床下の高さが大きくなる傾向があるので、床下の高さｈｓを小さくできる第１変形例と組み合わせて相殺させることが好ましい。

Ａ-３．第１実施例の第３変形例における燃料電池システムの装備配置：
図１０は、第１実施例の第３変形例における燃料電池システムの装備配置を示す説明図であり、第１実施例の図４に相当する。この第３変形例では、燃料電池スタック１５０Ｌａ、１５０Ｒａが装備される角度が第１実施例と相違する。具体的には、燃料電池スタック１５０Ｌ、１５０Ｒの積層方向を軸にして回転し、燃料電池スタック１５０Ｌａ、１５０Ｒａが斜めとなった状態で装備されている。

第１実施例は、このような第３変形例の装備配置にも適用可能である。すなわち、第１実施例は、第１〜第３の変形例のいずれの組み合わせにも適用することができる。

Ｂ．本発明の第２実施例における燃料電池システムの装備配置：
図１１および図１２は、本発明の第２実施例における燃料電池システムの装備配置を示す説明図である。第２実施例は、座席５００の後方に配置された後方パネル２３０の後方において、２個の燃料電池スタック１５０Ｌｂ、１５０Ｒｂの積層方向が車台１０の車幅方向とされるとともに、積層方向を軸として後方パネル２３０の傾斜に沿って傾斜させて装備している点で第１実施例と相違する。２個の燃料電池スタック１５０Ｌｂ、１５０Ｒｂは、後方パネル２３０の後方において傾斜して装備された流体分配器１４０ｂの両側に接続されている。これにより、燃料電池スタック１５０Ｌｂ、１５０Ｒｂが流体分配器１４０ｂの左右に対称的に配置されるので、第１実施例と同様に左右の重量バランスも左右均等となるという利点を有している。

第２実施例の装備配置では、流体分配器１４０ｂの上方に冷却水排出口１４１ｏｕｔが装備され、その下方に冷却水排出マニホルド１４１Ｍｂｏｕｔ（燃料電池スタック１５０Ｒｂ側）が配置されている。一方、冷却水排出マニホルド１４１Ｍｂｏｕｔは、燃料電池スタック１５０Ｒｂにおいて比較的に高い位置（上下方向すなわち重力方向）に配置されているので、第１実施例と同様に燃料電池スタック１５０Ｒｂの内部で気泡が発生しても円滑に冷却水排出マニホルド１４１Ｍｂｏｕｔに導かれることになる。なお、この点は、燃料電池スタック１５０Ｌｂについても同様である。このような装備配置は、車台１０が仮に傾斜しても上下関係に変化が生じにくいので、特に車台１０の傾斜に対して耐性を有するという特徴を有している点は第１実施例と同様である。

第２実施例の装備配置では、さらに、高電圧部品１２９Ｌｂ、１２９Ｒｂが燃料電池スタック１５０Ｌｂ、１５０Ｒｂの上方に配置されているので、仮に車台１０が冠水しても高電圧部品１２９Ｌｂ、１２９Ｒｂの水没を回避することができるという利点を有している。一方、水素タンク１７０ａや水素供給管１７１ａ、レギュレータ１７２といった燃料ガス供給系統が１箇所にまとめられているので、水素供給管１７１の短縮化が図れるとともに水素ガスの滞留を抑制することもできる。加えて、水素検知器６１０を単一の場所に配置するだけで、燃料ガス供給系統からの水素ガスの漏洩の有無を監視することも可能となる。

なお、このような利点は、２個の燃料電池スタック１５０Ｌｂ、１５０Ｒｂを後方パネル２３０の後方へ配置すれば得ることができるので上述の傾斜は必須の要素ではない。ただし、このような傾斜は、スペースの効率化と、２個の燃料電池スタック１５０Ｌｂ、１５０Ｒｂの内部のマニホルド（図示せず）における流体の滞留の抑制という利点をもたらすものである。また、この装備配置では、２個の燃料電池スタック１５０Ｌｂ、１５０Ｒｂや２次電池７００がフロアパネル２１０ａの上方に配置されているので、車台１０が冠水しても２個の燃料電池スタック１５０Ｌｂ、１５０Ｒｂや２次電池７００の水没を抑制することができるという利点もある。

Ｂ-１．第２実施例の第１変形例における燃料電池システムの装備配置：
図１３は、第２実施例の第１変形例における燃料電池システムの装備配置を示す説明図である。この第１変形例は、２個の燃料電池スタック１５０Ｌｂ、１５０Ｒｂの代わりに単一の燃料電池スタック１５０ｂが車幅方向の中央に装備されている点で第２実施例と相違する。この第１変形例は、流体分配器１４０ｂが使用されておらず、燃料電池スタック１５０ｂの積層方向の端部（一方あるいは両方）から燃料ガスや酸化剤ガスといった流体が供給されることになる。このように、第２実施例における後方パネル２３０の後方への配置は、流体分配器１４０ｂの双方に複数の燃料電池スタックが配置されるような装備配置に限られず、単一の燃料電池スタックの装備にも適用可能である。

Ｂ-２．第２実施例の第２変形例における燃料電池システムの装備配置：
図１４および図１５は、第２実施例の第２変形例における燃料電池システムの装備配置を示す説明図である。この第２変形例は、後方パネル２３０の後方において、燃料電池スタック１５０ｃが後方パネル２３０の傾斜に沿って傾斜させて装備されている点で第２実施例（第１変形例を含む）と共通するが、単一の燃料電池スタック１５０ｃの積層方向が車台１０の左右方向よりも上下方向に近づくように装備されている点で第２実施例と相違する。

第２実施例の第１変形例の装備配置では、冷却水供給口１４１ｉｎ、冷却水排出口１４１ｏｕｔ、酸化剤ガス供給口１４２ｉｎ、カソードオフガス排出口１４２ｏｕｔ、水素ガス供給口１４３ｉｎ、アノードオフガス１４３ｏｕｔが燃料電池スタック１５０ｃの下方の積層端に集中的に配置されている。一方、燃料電池スタック１５０ｃの上方の積層端には、高電圧部品１２９ｃが配置されているので、仮に車台１０が冠水しても高電圧部品１２９ｃの水没を回避することができるという利点を有している点は第１実施例と同様である。

第１変形例の装備配置では、さらに、燃料電池スタック１５０ｃの積層数を増減させることによって燃料電池スタック１５０ｃの出力容量を維持しつつ燃料電池スタック１５０ｃの厚さＷｓを調整することも可能なので、この設計自由度を利用して後方パネル２３０の後方のスペースに応じた燃料電池スタック１５０ｃの設計が容易となるという利点がある。さらに、後方パネル２３０の後方には、上下方向に大きな空間が得られるので、厚さＷｓを小さくして客室を広くすることも可能である。

さらに、この変形例では、燃料電池スタック１５０ｃが車台１０の前後方向や車幅方向よりも上下方向に近い方向に積層されているので、燃料電池スタック１５０ｃの内部で積層方向に形成されるマニホルド（図示せず）が車両の傾斜に拘わらず水平とならないので、生成水が滞留しにくいという利点がある。加えて、燃料電池スタック１５０ｃの下方側の端部にカソードオフガス排出口１４２ｏｕｔが装備されているので、カソード極側（図示せず）で生成される生成水を燃料電池スタックの下方側の端部で円滑に排出することができるという利点もある。

Ｂ-３．第２実施例の第３変形例における燃料電池システムの装備配置：
図１６は、第２実施例の第３変形例における燃料電池システムの装備配置を示す説明図である。この第３変形例は、後方パネル２３０の後方において、燃料電池スタック１５０ｄの積層方向が車台１０の左右方向よりも上下方向に近づくように装備されているとともに、後方パネル２３０の傾斜に沿って傾斜して装備されている点で第２変形例と共通するが、燃料電池スタック１５０ｄの右側に２次電池７００ａが装備されている点で第２変形例と相違する。

このように、燃料電池スタック１５０ｅと、２次電池７００ａとを左右に対称的に配置して左右の重量バランスを左右均等とするように構成しても良い。なお、この構成では、水素タンクを後席下に配置することも可能である。また、２次電池７００ａは、キャパシタその他の蓄電装置であればよく、この点は、他の２次電池１６０、７００についても同様である。

Ｃ．その他の変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。特に、上記各実施例における構成要素中の独立請求項に記載された要素以外の要素は、付加的な要素なので適宜省略可能である。

本発明の第１実施例における燃料電池搭載車両の車台１０を示す説明図。 車台１０の矢視ＡＡを示す説明図。 車台１０の矢視ＢＢであって燃料電池スタックとその周辺を前方から見た図。 車台１０の矢視ＤＤであって流体分配器、燃料電池スタックおよび高電圧部品を車台１０の左側から見た図。 車台１０の矢視ＣＣであって燃料電池スタックとその周辺を後方から見た図。 車台１０の矢視ＥＥであって流体分配器を車台１０の上方から見た図。 第１実施例の第１変形例における燃料電池システムの装備配置を示す説明図。 第１実施例の第１変形例において、車台１０の矢視ＦＦであって、流体分配器、燃料電池スタックおよび高電圧部品を車台１０の左側から見た図。 第１実施例の第２変形例における燃料電池システムの装備配置を示す説明図。 第１実施例の第３変形例における燃料電池システムの装備配置を示す説明図。 本発明の第２実施例における燃料電池システムの装備配置を示す説明図。 第２実施例を示す図１１における矢視ＧＧであって、燃料電池システムの装備配置を示す説明図。 第２実施例の第１変形例における燃料電池システムの装備配置を示す説明図。 第２実施例の第２変形例における燃料電池システムの装備配置を示す説明図。 第２実施例の第２変形例を示す図１４における矢視ＨＨであって、燃料電池システムの装備配置を示す説明図。 第２実施例の第３変形例における燃料電池システムの装備配置を示す説明図。

符号の説明

１０…車台
１１０…パワーコントロールユニット
１２０…高電圧中継ボックスケース
１２０ｃ…高電圧中継ボックスカバー
１２１Ｆ…高電圧ケーブル
１２１Ｂ１…高電圧ケーブル
１２１Ｂ２…高電圧ケーブル
１２３…高電圧中継ボックス
１２９Ｌ、１２９Ｒ、１２９ｃ、１２９Ｌａ、１２９Ｌｂ…高電圧部品
１４０、１４０ａ、１４０ｂ…流体分配器
１４１ｉｎ…冷却水供給口
１４１ｏｕｔ…冷却水排出口
１４２ｉｎ…酸化剤ガス供給口
１４２ｏｕｔ…カソードオフガス排出口
１４３ｉｎ…水素ガス供給口
１４３ｏｕｔ…アノードオフガス
１４１Ｍｏｕｔ、１４１Ｍｂｏｕｔ…冷却水排出マニホルド
１４１ＱＣｉｎ…クイックコネクタ（冷却水供給口）
１４１ＱＣｏｕｔ…クイックコネクタ（冷却水排出口）
１４２ＱＣｉｎ…クイックコネクタ（酸化剤ガス供給口）
１４２ＱＣｏｕｔ…クイックコネクタ（カソードオフガス排出口）
１４３ＱＣｉｎ…クイックコネクタ（水素ガス供給口）
１４３ＱＣｏｕｔ…クイックコネクタ（アノードオフガス排出口）
１５０Ｒｂ側…燃料電池スタック
１５０Ｌ、１５０Ｒ、１５０Ｌａ、１５０Ｒａ、１５０Ｌｂ、１５０Ｒｂ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄ、１５０ｅ…燃料電池スタック
１７０、１７０ａ…水素タンク
１７１、１７１ａ…水素供給管
１７２…レギュレータ
１８０…マフラー
１８１…アノードオフガス排出管
２００…フレーム
２１０…フロアパネル
２１０ＣＴ…センタートンネル
２３０…後方パネル
５００…座席
６１０…水素検知器
７００、７００ａ…２次電池
６１０…

Claims (11)

1. 車両の前後方向に伸びるセンタートンネルが形成されたフロアパネルを有する燃料電池車両と、
   前記フロアパネルの下方において少なくとも一部が前記センタートンネル内に配置され、前記車幅方向に流体を分配する流体分配器と、
   前記フロアパネルの下方において前記流体分配器の前記車幅方向に配置され、前記流体分配器から流体の供給を受ける少なくとも一つの燃料電池スタックと、
   を備え、
   前記流体分配器には、燃料ガス供給管と、アノードオフガス排出管と、酸化剤ガス供給管と、カソードオフガス排出管と、冷却液供給管と、冷却液排出管とが設けられ、
   前記冷却液排出管は、少なくとも前記センタートンネル内において、前記燃料ガス供給管と、前記アノードオフガス排出管と、前記酸化剤ガス供給管と、前記カソードオフガス排出管と、のうちの少なくとも一つの上方に配置されている
   燃料電池搭載車両。
2. 請求項１記載の燃料電池搭載車両であって、
   前記冷却液供給管は、少なくとも前記センタートンネル内において、前記燃料ガス供給管と、前記アノードオフガス排出管と、前記酸化剤ガス供給管と、前記カソードオフガス排出管と、のうちの少なくとも一つの上方に配置されている燃料電池搭載車両。
3. 請求項１ないし請求項２のいずれか一項に記載の燃料電池搭載車両であって、
   前記酸化剤ガス供給管および前記カソードオフガス排出管は、管内圧力の上昇に応じて開弁するバルブを備える燃料電池搭載車両。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池搭載車両であって、
   前記冷却液排出管は、前記冷却液供給管よりも高い位置に配置されている燃料電池搭載車両。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の燃料電池搭載車両であって、
   前記アノードオフガス排出管は、絞り部と、管内圧力の上昇に応じて前記絞り部による絞り機能を抑制するバルブと、を備える燃料電池搭載車両。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の燃料電池搭載車両であって、さらに、
   前記車両を駆動する駆動部と、
   前記燃料電池スタックから供給される電力を前記駆動部に供給する電力制御部と、
   少なくとも一部が前記センタートンネルの内部に配置され、前記電力制御部と前記燃料電池スタックとを電気的に接続する電力配線と、前記電気的な接続を遮断可能な中継器とを有する電力供給回路と、
   を備え、
   前記中継器は、前記センタートンネルの上方からアクセス可能である燃料電池搭載車両。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の燃料電池搭載車両であって、
   前記燃料電池スタックに電気的に接続された電装部品が、前記燃料電池スタックの上部に配置されている燃料電池搭載車両。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の燃料電池搭載車両であって、
   前記センタートンネルは、前記車両の前方向と後方向の少なくとも一方において前記センタートンネルの外部に開放されている燃料電池搭載車両。
9. 請求項８記載の燃料電池搭載車両であって、
   前記センタートンネルは、前記流体分配器から前記開放された側の少なくとも一方に近づくほど高く形成されている燃料電池搭載車両。
10. 請求項９記載の燃料電池搭載車両であって、
    前記フロアパネルは、少なくとも前記流体分配器の前記車幅方向において、前記センタートンネルに近づくほど高く形成されている燃料電池搭載車両。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の燃料電池搭載車両であって、
    前記燃料電池搭載車両は、前記フロアパネルの下方において前記流体分配器を挟んで前記車幅方向の双方に配置され、前記流体分配器から流体の供給を受ける２つの燃料電池スタックを備える燃料電池搭載車両。

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