JP5999477B2

JP5999477B2 - 燃料電池車両

Info

Publication number: JP5999477B2
Application number: JP2012117623A
Authority: JP
Inventors: 直樹小沢; 善文高井; 史郎松本
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2032-05-23
Also published as: JP2013244756A

Description

本発明は、車体前部の空間であるエンジンコンパートメント内に配置される燃料電池ユニットと、該燃料電池ユニットに対して車体後方側に配置される駆動モータとを備えている燃料電池車両に関する。

燃料電池ユニットを搭載した燃料電池車両の開発が進められている。燃料電池車両は、燃料電池ユニットを用いて水素又は改質水素等を含む燃料を酸素と反応させることによって発電を行い、発電した電気を用いて駆動モータを回転駆動させて、この回転駆動に伴う力を用いて走行するものである。

例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されるように、燃料電池ユニット及び駆動モータは、主に、車体前部の空間であるエンジンコンパートメント内に配置されており、特に、車両走行時に車体前面からエンジンコンパートメントに導入される走行風によって燃料電池ユニットを効率良く空冷するために、燃料電池ユニットが駆動モータに対して車両前方側に配置されている。しかしながら、発熱した燃料電池ユニットを通過して駆動モータ側に流れる空気の温度は高くなっており、このような空気流が駆動モータの環境温度を上昇させることとなる。このことは、駆動モータにとって好ましくない。

そこで、一例として、図９に示されるような従来の燃料電池車両１０１では、車体１０２前部（仮想線で示す）の空間であるエンジンコンパートメント１０３内に、燃料電池ユニット１０４が配置され、この燃料電池ユニット１０４は、車両上方側に位置する上側スタック１０５と、該上側スタック１０５に対して車両下方側で上下に配置される下側スタック１０６とを有している。この上側スタック１０５の車両前方側の前面には、空気を取り込むための吸気部１０５ａが設けられ、上側スタック１０５の車両後方側の後面には、上側スタック１０５を通過した空気を車両上方に送る経路である上側排気ダクト１０７が設けられ、上側排気ダクト１０７の内部には、空気を車両上方に送るための上側ファン１０８が配置され、上側排気ダクト１０７の上端部は、エンジンコンパートメント１０３上部のエンジンフード１０９（仮想線で示す）に設けられた排気口１１０（仮想線で示す）に接続されている。また、下側スタック１０６の車両前方側の前面には、空気を取り込むための吸気部１０６ａが設けられ、下側スタック１０６の車両後方側の後面には、下側スタック１０６を通過した空気を車体の車幅方向外側に送る経路である下側排気ダクト１１１が設けられ、下側排気ダクト１１１の内部には、空気を車体の車幅方向外側に送るための下側ファン１１２が配置されている。このような構成において、上側スタック１０５では、空気が吸気部１０５ａから取り込まれ、取り込まれた空気が上側スタック１０５を通過し、上側スタック１０５を通過した空気が上側排気ダクト１０７内で上側ファン１０８によってエンジンフード１０９の排気口１１０に送られ、送られた空気がこの排気口１１０から車体１０２の外部に排気されることとなる。また、下側スタック１０６では、空気が吸気部１０６ａから取り込まれ、取り込まれた空気が下側スタック１０６を通過し、下側スタック１０６を通過した空気が下側排気ダクト１１１内で下側ファン１１２によって車体の車幅方向外側に送られて、車体１０２の外部に排気されることとなる。

特表２０００−５１４７４５号公報特開２００５−２１６７７７号公報

しかしながら、図９に示したような従来の燃料電池車両１０１では、燃料電池ユニット１０４を構成する上側スタック１０５及び下側スタック１０６が上下方向に並列に配置されているので、燃料電池ユニット１０４を配置するエンジンコンパートメント１０３が上下方向に大きくなっている。そのため、従来の燃料電池車両１０１では、車体１０２が大型化し、特に、車体１０２の上下方向への大型化は、燃料電池車両１０１の走行安定性に影響するので、このことは問題である。その一方で、車室内のスペースを広くすることもまた要求されている。

さらに、従来の燃料電池車両１０１では、上側スタック１０５及び下側スタック１０６を通過した後の空気は、急激に方向を変えた後に車体の外部に排気されるので、排気効率が悪くなっている。この排気効率の悪化によって、燃料電池ユニット１０４の冷却効率が低下するので、このことは問題である。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、車体を小型化でき、車室内のスペースを広くでき、かつ駆動モータの環境温度の上昇を防止すると共に燃料電池ユニットを冷却する空気の排気効率を高めることができる燃料電池車両を提供することにある。

課題を解決するために、本発明の一態様に係る燃料電池車両は、車体前部の空間であるエンジンコンパートメント内に配置される燃料電池ユニットと、該燃料電池ユニットに対して車両後方側に配置される駆動モータとを備え、前記燃料電池ユニットが、車両上方側に位置する上側スタックと、該上側スタックに対して車両下方側に位置する下側スタックとを有している、燃料電池車両において、前記上側スタックが、車幅方向側方視で前記駆動モータから前方に向かうに従って上方に傾斜して配置され、前記下側スタックが、車幅方向側方視で前記駆動モータから前方に向かうに従って下方に傾斜して配置され、前記上側及び下側スタックが略ボックス形状に形成され、前記上側及び下側スタックの車両前方側の傾斜側面に、空気を取り込む吸気部が設けられ、前記上側及び下側スタックの車両後方側の傾斜側面に、前記取り込んだ空気を排出する排気口を有する排気部が設けられ、前記駆動モータが、前記上側スタックの吸気部及び排気部を結ぶ方向で前記上側スタックの排気口から車両後方斜め上方に向かう範囲と、前記下側スタックの吸気部及び排気部を結ぶ方向で前記下側スタックの排気口から車両後方斜め下方に向かう範囲とを避けるように配置されている。

本発明の一態様に係る燃料電池車両では、前記上側スタックが略ボックス形状に形成され、前記上側スタックの車両上方側の傾斜上面が、前記エンジンコンパートメントの上部に位置するエンジンフードの平面に対して略平行に配置されている。

本発明の一態様に係る燃料電池車両では、前記上側及び下側スタックが略ボックス形状に形成され、前記上側及び下側スタックの車両後方側の傾斜側面に、前記上側及び下側スタックに取り込んだ空気を排出する排気口を有する排気部が設けられ、前記駆動モータが、前記上側スタックの最上端と前記下側スタックの最下端との間で、前記上側及び下側スタックの排気口を避けるように配置されている。

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。本発明の一態様に係る燃料電池車両は、車体前部の空間であるエンジンコンパートメント内に配置される燃料電池ユニットと、該燃料電池ユニットに対して車両後方側に配置される駆動モータとを備え、前記燃料電池ユニットが、車両上方側に位置する上側スタックと、該上側スタックに対して車両下方側に位置する下側スタックとを有している、燃料電池車両において、前記上側スタックが、車幅方向側方視で前記駆動モータから前方に向かうに従って上方に傾斜して配置され、前記下側スタックが、車幅方向側方視で前記駆動モータから前方に向かうに従って下方に傾斜して配置され、前記上側及び下側スタックが略ボックス形状に形成され、前記上側及び下側スタックの車両前方側の傾斜側面に、空気を取り込む吸気部が設けられ、前記上側及び下側スタックの車両後方側の傾斜側面に、前記取り込んだ空気を排出する排気口を有する排気部が設けられ、前記駆動モータが、前記上側スタックの吸気部及び排気部を結ぶ方向で前記上側スタックの排気口から車両後方斜め上方に向かう範囲と、前記下側スタックの吸気部及び排気部を結ぶ方向で前記下側スタックの排気口から車両後方斜め下方に向かう範囲とを避けるように配置されている。そのため、上側及び下側スタックの傾斜配置によって、燃料電池ユニットの高さを低減することができて、エンジンコンパートメントの高さを低減することができる。よって、車体を小型化することができる。なお、車体の高さ低減によって、車両が低重心化されて、車両の走行安定性も向上することとなる。また、上側スタックを通過した後に車体外部に排出される空気流の経路を、駆動モータを避け、かつ上側スタックの車両前方側から車両後方斜め上方に直線的に延びるように形成できる。さらに、下側スタックを通過した後に車体外部に排出される空気流を、駆動モータを避け、かつ下側スタックの車両前方側から車両後方斜め下方に直線的に延びるように形成できる。よって、燃料電池ユニットを空冷する空気流をスムーズにすることができて、駆動モータの環境温度の上昇を防止すると共に燃料電池ユニットを冷却する空気の排気効率を高めることができる。

特に、前記上側及び下側スタックが略ボックス形状に形成され、前記上側及び下側スタックの車両前方側の傾斜側面に、空気を取り込む吸気部が設けられ、前記上側及び下側スタックの車両後方側の傾斜側面に、前記取り込んだ空気を排出する排気口を有する排気部が設けられ、前記駆動モータが、前記上側スタックの吸気部及び排気部を結ぶ方向で前記上側スタックの排気口から車両後方斜め上方に向かう範囲と、前記下側スタックの吸気部及び排気部を結ぶ方向で前記下側スタックの排気口から車両後方斜め下方に向かう範囲とを避けるように配置されているので、上側及び下側スタックを通過した空気流が確実に駆動モータを避けることができる。よって、駆動モータの環境温度の上昇を防止すると共に燃料電池ユニットを冷却する空気の排気効率を高めることができる。また、上側スタックの車両下方側の傾斜下面と下側スタックの車両上方側の傾斜上面との間にスペースができるので、このスペースを利用して駆動モータを車両前方寄りに配置することによって、車室の車両前後方向の長さを長くすることができる。車室内のスペースを広くすることができる。

本発明の一態様に係る燃料電池車両では、前記上側スタックが略ボックス形状に形成され、前記上側スタックの車両上方側の傾斜上面が、前記エンジンコンパートメントの上部に位置するエンジンフードの平面に対して略平行に配置されているので、上側スタックの傾斜上面をエンジンフードに接近するように配置できて、エンジンコンパートメントの高さを低減することができる。よって、車体を小型化することができる。

本発明の一態様に係る燃料電池車両では、前記上側及び下側スタックが略ボックス形状に形成され、前記上側及び下側スタックの車両後方側の傾斜側面に、前記上側及び下側スタックに取り込んだ空気を排出する排気口を有する排気部が設けられ、前記駆動モータが、前記上側スタックの最上端と前記下側スタックの最下端との間で、前記上側及び下側スタックの排気口を避けるように配置されているので、駆動モータ全体が、上側及び下側スタックを通過した空気流を避けるように、上下方向で燃料電池ユニットの上側及び下側スタック間に配置されることとなる。よって、エンジンコンパートメントの高さを低減することができるので、車体を小型化することができる。また、上側及び下側スタックを通過した空気流が確実に駆動モータを避けることができるので、駆動モータの環境温度の上昇を防止すると共に燃料電池ユニットを冷却する空気の排気効率を高めることができる。また、上側スタックの車両下方側の傾斜下面と下側スタックの車両上方側の傾斜上面との間にスペースができるので、このスペースを利用して駆動モータを車両前方寄りに配置することによって、車室の車両前後方向の長さを長くすることができる。車室内のスペースを広くすることができる。

本発明の実施形態に係る燃料電池車両に用いられる車体のエンジンコンパートメント内部の構造を概略的に示す側面図である。本発明の実施形態に係る燃料電池車両に用いられる車体のエンジンコンパートメント内部の構造を概略的に示す平面図である。本発明の実施形態に係る燃料電池車両に用いられる燃料電池ユニットを概略的に示す斜視図である。本発明の実施形態に係る燃料電池車両に用いられる燃料電池ユニットを概略的に示す平面図である。図３の燃料電池ユニットを分解した状態で概略的に示す分解斜視図である。図４のＡ−Ａ断面図である。本発明の実施形態に係る燃料電池車両に用いられる燃料電池ユニットの上側スタックを空気の吸気部側から見て概略的に示す斜視図である。本発明の実施形態に係る燃料電池車両に用いられる燃料電池ユニットの上側スタックを空気の排気部側から見て概略的に示す斜視図である。従来の燃料電池車両に用いられる車体のエンジンコンパートメント内に配置された燃料電池ユニット及びその周辺を概略的に示す側面図である。

本発明の実施形態に係る燃料電池車両について説明する。図１及び図２を参照すると、燃料電池車両１の車体２前部の空間であるエンジンコンパートメント３内には、燃料電池車両１を駆動する駆動モータ４（図１では簡略化して円形状で示し、かつ図２では簡略化して四角形状で示す）と、該駆動モータ４に電力を供給する燃料電池ユニット５とが配置されている。この燃料電池ユニット５に対して、駆動モータ４は車両後方側に配置されている。なお、燃料電池ユニット５は、水素又は改質水素等を含む燃料を酸素と反応させることによって発電を行うように構成されている。このような燃料電池ユニット５は、車両上方側に位置する上側スタック６と、該上側スタック６に対して車両下方側に位置する下側スタック７とを有している。また、上側スタック６及び下側スタック７の車両前方側には、上側スタック６及び下側スタック７に空気を送る吸気ダクト組立体８が配置されている。上側スタック６の車両後方側には、上側スタック６を通過した空気を車体２の外部に送る上側排気ダクト９が配置されている。下側スタック７の車両後方側には、下側スタック７を通過した空気を車体２の外部に送る下側排気ダクト１０が配置されている。

図１及び図２を参照すると、駆動モータ４の下方には駆動シャフト１１（仮想線で示す）が配置され、該駆動シャフト１１の車幅方向両端には走行輪１２（仮想線で示す）が取付けられている。駆動モータ４により発生する回転動力は、駆動シャフト１１を経由して走行輪１２に伝えられるように構成されている。すなわち、燃料電池車両１は前輪駆動車になっている。図２を参照すると、燃料電池ユニット５の車幅方向一方側には、駆動モータ４の回転速度調節、出力トルク調節等に用いられるインバータ１３が配置されており、図２では、一例として、燃料電池ユニット５の車両前進方向（矢印Ｆで示す）の左側に、インバータ１３が配置されている。インバータ１３の車両前方側には、駆動モータ４及びインバータ１３を冷却するラジエータ１４が配置されている。

図２を参照すると、走行輪１２の車幅方向内側には、車体２の骨格部材であるフロントサイドメンバ１５（仮想線で示す）が車両前後方向に沿って配置されている。このような一対のサイドメンバ１５の間に、駆動モータ４、燃料電池ユニット５、インバータ１３、及びラジエータ１４が配置されている。フロントサイドメンバ１５の前端部には、車幅方向に沿って配置されるフロントメンバ１６（仮想線で示す）が取付けられている。

再び図１を参照すると、エンジンコンパートメント３の上部には、略平板形状のエンジンフード１７（仮想線で示す）が配置されている。エンジンフード１７は、車両前方から後方に向かうに従って車両上方に傾斜するように形成されている。エンジンコンパートメント３の下部には、アンダーガード１８（仮想線で示す）が配置されている。図１及び図２を参照すると、フロントメンバ１６の車両前方側には、フロントバンパ１９（仮想線で示す）が配置されている。フロントバンパ１９の車両上方側には、上側フロントグリル２０（仮想線で示す）が配置されており、フロントバンパ１９の車両下方側には、下側フロントグリル２１（仮想線で示す）が配置されている。特に図示はしないが、上側フロントグリル２０及び下側フロントグリル２１は、車体２の前部からエンジンコンパートメント３内に空気を取り入れることができるように、網目形状、スリット形状等に形成されている。図１を参照すると、駆動モータ４の車両後方側には、ダッシュパネル２２（仮想線で示す）が配置されている。ダッシュパネル２２の車両上方側には、カウルトップ２３（仮想線で示す）が配置されている。カウルトップ２３の車両上方側には、フロントガラス２４（仮想線で示す）が配置されている。フロントガラス２４は、車両前方から後方に向かうに従って車両上方に傾斜するように配置されている。

図２を参照すると、燃料電池ユニット５に対して車両後方側に位置するエンジンフード１７の領域には、上側排気ダクト組立体９から送られる空気を車体２の外部に排気する上側排気口２５（仮想線で示す）が設けられている。また、図１及び図２を参照すると、車体２の車両進行方向（矢印Ｆで示す）の右側側面には、上側排気ダクト９から送られる空気を車体２の外部に排気する右側排気口２６（仮想線で示す）が設けられており、車体２の車両進行方向（矢印Ｆで示す）の左側側面には、上側排気ダクト９から送られる空気を車体２の外部に排気する左側排気口２７（仮想線で示す）が設けられている。アンダーガード１８の車両後方側には、下側排気ダクト１０から送られる空気を車体２の外部に排気する下側排気口２８（仮想線で示す）が設けられている。

図１〜図８を参照して、駆動モータ４及び燃料電池ユニット５の詳細について説明する。図５〜図８を参照すると、燃料電池ユニット５の上側スタック６及び下側スタック７は、略ボックス形状に形成されている。図１、図３、図５、及び図６を参照すると、上側スタック６は、車幅方向側方視で駆動モータ４から車両前方に向かうに従って上方に傾斜して配置され、下側スタック７は、車幅方向側方視で駆動モータ４から車両前方に向かうに従って下方に傾斜して配置されている。

このような上側スタック６及び下側スタック７は同様の構造を有しており、特に図示はしないが、上側スタック６及び下側スタック７には、車両前方側の傾斜側面と車両後方側の傾斜側面との間で貫通する複数のスリットが形成されている。図５〜図７を参照すると、上側スタック６の車両前方側の傾斜側面には、空気を取り込む２つの吸気部６ａが設けられており、下側スタック７の車両前方側の傾斜側面には、空気を取り込む２つの吸気部７ａが設けられている。上側スタック６の吸気部６ａ及び下側スタック７の吸気部７ａは、略ボックス形状に形成されている。図５を参照すると、上側スタック６の２つの吸気部６ａ及び下側スタック７の２つの吸気部７ａには吸気ダクト組立体８が取付けられている。

図１〜図６及び図８を参照すると、上側スタック６の車両後方側の傾斜側面には、吸気部６ａから取り込んだ後に複数のスリットを通過した空気を排出する２つの排気部６ｂが設けられており、下側スタック７の車両後方側の傾斜側面には、吸気部７ａから取り込んだ後に複数のスリットを通過した空気を排出する２つの排気部７ｂが設けられている。上側スタック６の排気部６ｂ及び下側スタック７の排気部７ｂは、車幅方向側方視で略台形状に形成されている。上側スタック６の２つの排気部６ｂには、上側排気ダクト９が取付けられており、下側スタック７の２つの排気部７ｂには、下側排気ダクト１０が取付けられている。図６を参照すると、上側スタック６の排気部６ｂの頂面には、上側スタック６を通過した空気を排気する排気口６ｃが設けられており、下側スタック７の排気部７ｂの頂面には、下側スタック７を通過した空気を排気する排気口７ｃが設けられている。図５〜図７を参照すると、上側スタック６の排気口６ｃには、該排気口６ｃから排出された空気を上側排気ダクト９に送るように構成された上側ファン６ｄが取付けられており、下側スタック７の排気口７ｃには、該排気口７ｃから排出された空気を下側排気ダクト１０に送るように構成された下側ファン７ｄが取付けられている。

このような構造において、図１に示すように、駆動モータ４は、上側スタック６の最上端と下側スタック７の最下端との間で、上側スタック６及び下側スタック７の排気口６ｃ，７ｃを避けるように配置されている。より詳細に述べると、駆動モータ４は、上側スタック６の吸気部６ａ及び排気部６ｂを結ぶ方向で上側スタック６の排気口６ｃから車両後方斜め上方に向かう範囲と、下側スタック７の吸気部７ａ及び排気部７ｂを結ぶ方向で下側スタック７の排気口７ｃから車両後方斜め下方に向かう範囲とを避けるように配置されている。なお、上側スタック６の車両上方側の傾斜上面６ｅは、略平板形状のエンジンフード１７の平面に対して略平行に配置されている。

図１及び図３〜図６を参照して、吸気ダクト組立体８の詳細について説明する。図３〜図６を参照すると、吸気ダクト組立体８は、車両前方側の前側吸気ダクト８ａと、該前側吸気ダクト８ａの車両後方側に配置される中間吸気ダクト８ｂと、該中間吸気ダクト８ｂの車両後方側に配置される後側吸気ダクト８ｃとを有している。

図３〜図６を参照すると、前側吸気ダクト８ａは、車幅方向側面視で略Ｕ字形状に形成されている。前側吸気ダクト８ａの前端部には、吸気ダクト８ａ内に空気を取り込むための上側吸気口８ａ１及び下側吸気口８ａ２が互いに車両上下方向に間隔を空けて設けられている。図１を参照すると、上側吸気口８ａ１は上側フロントグリル２０と略等しい高さに配置されている。図３〜図６を参照すると、上側吸気口８ａ１は、上側フロントグリル２０に対応するように略長方形状に形成されており、上側フロントグリル２０からエンジンコンパートメント３内に入る空気を取り込むことができるように構成されている。図１を参照すると、下側吸気口８ａ２は上側フロントグリル２１と略等しい高さに配置されている。図３〜図６を参照すると、下側吸気口８ａ２は、下側フロントグリル２１に対応するように略長方形状に形成されており、下側フロントグリル２１からエンジンコンパートメント３内に入る空気を取り込むことができるように構成されている。図６を参照すると、前側吸気ダクト８ａの後端部には、１つの通気口８ａ３が形成されている。この通気口８ａ３は略四角形状に形成されている。前側吸気ダクト８ａには、上側吸気口８ａ１及び下側吸気口８ａ２と通気口８ａ３との間を連通する合流経路８ａ４が形成されている。

図５及び図６を参照すると、中間吸気ダクト８ｂは略直方体形状に形成されている。この中間吸気ダクト８ｂには、前側吸気ダクト８ａの通気口８ａ３に対応するように、車両前後方向に貫通する通気経路８ｂ１が形成されている。図３及び図６を参照すると、このような中間吸気ダクト８ｂの通気経路８ｂ１の前端部が、前側吸気ダクト８ａの通気口８ａ３に接続されている。

図３、図５、及び図６を参照すると、後側吸気ダクト８ｃの前部は車幅方向側方視で略台形状に形成されており、後側吸気ダクト８ｃの後部は車幅方向側方視で略三角形状に形成されている。図５及び図６を参照すると、後側吸気ダクト８ｃの前面には、中間吸気ダクト８ｂの通気経路８ｂ１に対応するように、略四角形状の通気口８ｃ１が形成されている。図６を参照すると、後側吸気ダクト８ｃの上側傾斜後面には、上側スタック６の吸気部６ａに対応して四角形状の上側供給口８ｃ２が形成されている。後側吸気ダクト８ｃの下側傾斜後面には、下側スタック７の吸気部７ａに対応して四角形状の下側供給口８ｃ３が形成されている。後側吸気ダクト８ｃには、通気口８ｃ１と上側供給口８ｃ２及び下側供給口８ｃ３との間を連通する分流経路８ｃ４が形成されている。図３及び図６を参照すると、このような後側吸気ダクト８ｃの通気口８ｃ１が、中間吸気ダクト８ｂの通気経路８ｂ１の後端に接続されている。また、上側供給口８ｃ２は、上側スタック６の吸気部６ａに接続され、下側供給口８ｃ３は、下側スタック７の吸気部７ａに接続されている。

図１及び図２を参照して、上側排気ダクト９の詳細を説明する。図２を参照すると、上側排気ダクト９は、車両平面視で略Ｙ字形状に形成されている。図１及び図２を参照すると、上側排気ダクト９は、上側スタック６の排気部６ｂから車両上方斜め後方に向かって延びる上流部９ａと、該上流部９ａの後端から車両前進方向（矢印Ｆで示す）の右側斜め後方に向かって延びる右側下流部９ｂと、合流部９ａの後端から車両前進方向（矢印Ｆで示す）の左側斜め後方に向かって延びる左側下流部９ｃとを有している。図２を参照すると、上流部９ａの前端は、上側スタック６の２つの排気部６ｂに接続されている。エンジンフード１７に設けられた上側排気口２５は、上流部９ａ、右側下流部９ｂ、及び左側下流部９ｃの交差領域に対応して配置されている。右側下流部９ｂの車両前進方向（矢印Ｆで示す）の右側端は、車体２の車両進行方向（矢印Ｆで示す）の右側側面に設けられた右側排気口２６に接続されている。左側下流部９ｃの車両前進方向（矢印Ｆで示す）の左側端は、車体２の車両進行方向（矢印Ｆで示す）の左側側面に設けられた左側排気口２７に接続されている。

図１を参照して、下側排気ダクト１０の詳細を説明する。下側排気ダクト１０は、下側スタック７の排気部７ｂから車両下方斜め後方に向かって延びるように形成されている。下側排気ダクト１０の前端は、下側スタック７の排気部７ｂに接続されている。下側排気ダクト１０の後端は、アンダーガード１８の車両後方側に設けられた下側排気口２８に接続されている。

図１、図２、及び図６を参照して、燃料電池ユニット５を通過する空気の流れについて説明する。図１を参照すると、燃料電池車両１の走行時に、車体２の外部の空気は、車体２に対してその前方から後方に向かって流れる。このような空気は、車体２の前面の上側フロントグリル２０及び下側フロントグリル２１からエンジンコンパートメント３内に入る。上側フロントグリル２０からの空気は、吸気ダクト組立体８の前側吸気ダクト８ａの上側吸気口８ａ１から吸気ダクト組立体８内に入り、かつ下側フロントグリル２１からの空気は、吸気ダクト組立体８の前側吸気ダクト８ａの下側吸気口８ａ２から吸気ダクト組立体８内に入る。図６を参照すると、上側吸気口８ａ１からの空気、及び下側吸気口８ａ２からの空気は、前側吸気ダクト８ａの合流経路８ａ４を通って、前側吸気ダクト８ａの通気口８ａ３で合流する。合流した空気は、中間吸気ダクト８ｂの通気経路８ｂ１を通って、後側吸気ダクト８ｃの通気口８ｃ１に送られる。後側吸気ダクト８ｃの通気口８ｃ１に送られた空気は、後側吸気ダクト８ｃの分流経路８ｃ４を通って分岐される。分岐された空気の一方は、後側吸気ダクト８ｃの上側供給口８ｃ２に送られ、分岐された空気のもう一方は、後側吸気ダクト８ｃの下側供給口８ｃ３に送られる。

図２を参照すると、後側吸気ダクト８ｃの上側供給口８ｃ２に送られた空気は、上側スタック６の２つの吸気部６ａに送られる。吸気部６ａに送られた空気は、上側スタック６のスリットを通過して、上側スタック６の排気部６ｂに送られる。排気部６ｂに送られた空気は、排出口６ｃを通過して、上側ファン６ｄによって上側排気ダクト９の上流部９ａに送られる。上流部９ａに送られた空気の一部分は、エンジンフード１７の上側排気口２５から排出される。上側排気口２５から排出された空気は、エンジンフード１７の上方で車両前方から後方に向かう空気流によって、車体２の外部の車両後方側に逃がされることとなる。上流部９ａに送られた空気の残りの部分は、上流部９ａ、右側下流部９ｂ、及び左側下流部９ｃの交差領域で分岐される。分岐された空気の一方は、右側下流部９ｂを通って、右側排気口２６から車体２の外部に排出される。分岐された空気のもう一方は、左側下流部９ｃを通って、左側排気口２７から車体２の外部に排出される。右側排気口２６及び左側排気口２７から排出された空気は、それぞれ車体２の左右側面で車両前方から後方に向かう空気流によって、車体２の外部の車両後方側に逃がされることとなる。

その一方で、図１を参照すると、後側吸気ダクト８ｃの下側供給口８ｃ３に送られた空気は、下側スタック７の２つの吸気部７ａに送られる。吸気部７ａに送られた空気は、下側スタック７のスリットを通過して、下側スタック７の排気部７ｂに送られる。排気部７ｂに送られた空気は、排出口７ｃを通過して、下側ファン７ｄによって下側排気ダクト１０に送られる。下側排気ダクト１０に送られた空気は、下側排気ダクト１０を通って、下側排気口２８から車体２の外部に排出される。下側排気口２８から排出された空気は、それぞれ車体２の下面で車両前方から後方に向かう空気流によって、車体２の外部の車両後方側に逃がされることとなる。

以上のように本発明の実施形態によれば、上側スタック６は、車幅方向側方視で駆動モータ４から車両前方に向かうに従って上方に傾斜して配置され、下側スタック７は、車幅方向側方視で駆動モータ４から車両前方に向かうに従って下方に傾斜して配置されている。そのため、燃料電池ユニット５の高さを低減することができて、エンジンコンパートメント３の高さを低減することができる。よって、車体２を小型化することができる。なお、車体２の高さ低減によって、燃料電池車両１が低重心化されて、燃料電池車両１の走行安定性も向上することとなる。また、上側スタック６を通過した後に車体２の外部に排出される空気流の経路を、駆動モータ４を避け、かつ上側スタック６の車両前方側から車両後方斜め上方に直線的に延びるように形成できる。さらに、下側スタック７を通過した後に車体２の外部に排出される空気流を、駆動モータ４を避け、かつ下側スタック７の車両前方側から車両後方斜め下方に直線的に延びるように形成できる。よって、燃料電池ユニット５を空冷する空気流をスムーズにすることができて、駆動モータ４の環境温度の上昇を防止すると共に燃料電池ユニット５を冷却する空気の排気効率を高めることができる。

本発明の実施形態によれば、上側スタック６が略ボックス形状に形成され、上側スタック６の車両上方側の傾斜上面６ｅが、エンジンフード１７の平面に対して略平行に配置されているので、上側スタック６の傾斜上面６ｅをエンジンフード１７に接近するように配置できて、エンジンコンパートメント３の高さを低減することができる。よって、車体２を小型化することができる。

本発明の実施形態によれば、上側スタック６及び下側スタック７が略ボックス形状に形成され、上側スタック６及び下側スタック７の車両前方側の傾斜側面に、空気を取り込む吸気部６ａ，７ａが設けられ、上側スタック６及び下側スタック７の車両後方側の傾斜側面に、取り込んだ空気を排出する排気口６ｃ，７ｃを有する排気部６ｂ，７ｂが設けられ、駆動モータ４が、上側スタック６の吸気部６ａ及び排気部６ｂを結ぶ方向で上側スタック６の排気口６ｃから車両後方斜め上方に向かう範囲と、下側スタック７の吸気部７ａ及び排気部７ｂを結ぶ方向で下側スタック７の排気口７ｃから車両後方斜め下方に向かう範囲とを避けるように配置されているので、上側スタック６及び下側スタック７を通過した空気流が確実に駆動モータ４を避けることができる。よって、駆動モータ４の環境温度の上昇を防止すると共に燃料電池ユニット５を冷却する空気の排気効率を高めることができる。また、上側スタック６の車両下方側の傾斜下面と下側スタック７の車両上方側の傾斜上面との間にスペースができるので、このスペースを利用して駆動モータ４を車両前方寄りに配置することによって、車室の車両前後方向の長さを長くすることができる。車室内のスペースを広くすることができる。

本発明の実施形態によれば、上側スタック６及び下側スタック７が略ボックス形状に形成され、上側スタック６及び下側スタック７の車両後方側の傾斜側面に、上側スタック６及び下側スタック７に取り込んだ空気を排出する排気口６ｃ，７ｃを有する排気部６ｂ，７ｂが設けられ、駆動モータ４が、上側スタック６の最上端と下側スタック７の最下端との間で、上側スタック６及び下側スタック７の排気口６ｃ，７ｃを避けるように配置されているので、駆動モータ４全体が、上側スタック６及び下側スタック７を通過した空気流を避けるように、上下方向で燃料電池ユニット５の上側スタック６及び下側スタック７間に配置されることとなる。よって、エンジンコンパートメント３の高さを低減することができるので、車体２を小型化することができる。また、上側スタック６及び下側スタック７を通過した空気流が確実に駆動モータ４を避けることができるので、駆動モータ４の環境温度の上昇を防止すると共に燃料電池ユニット５を冷却する空気の排気効率を高めることができる。また、上側スタック６の車両下方側の傾斜下面と下側スタック７の車両上方側の傾斜上面との間にスペースができるので、このスペースを利用して駆動モータ４を車両前方寄りに配置することによって、車室の車両前後方向の長さを長くすることができる。車室内のスペースを広くすることができる。

ここまで本発明の実施形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。

例えば、本発明の第１変形例として、燃料電池車両１が、後輪駆動車、又は四輪駆動車であってもよい。

本発明の第２変形例として、上側スタック６に１つ又は３つ以上の吸気部６ａ及び排気部６ｂが設けられてもよい。

本発明の第３変形例として、下側スタック７に１つ又は３つ以上の吸気部７ａ及び排気部７ｂが設けられてもよい。

１燃料電池車両
２車体
３エンジンコンパートメント
４駆動モータ
５燃料電池ユニット
６上側スタック
６ａ吸気部
６ｂ排気部
６ｃ排気口
６ｅ傾斜上面
７下側スタック
７ａ吸気部
７ｂ排気部
６ｅ７ｃ排気口
１７エンジンフード
Ｆ矢印

Claims

車体前部の空間であるエンジンコンパートメント内に配置される燃料電池ユニットと、
該燃料電池ユニットに対して車両後方側に配置される駆動モータと
を備え、
前記燃料電池ユニットが、車両上方側に位置する上側スタックと、該上側スタックに対して車両下方側に位置する下側スタックとを有している、燃料電池車両において、
前記上側スタックが、車幅方向側方視で前記駆動モータから前方に向かうに従って上方に傾斜して配置され、
前記下側スタックが、車幅方向側方視で前記駆動モータから前方に向かうに従って下方に傾斜して配置され、
前記上側及び下側スタックが略ボックス形状に形成され、
前記上側及び下側スタックの車両前方側の傾斜側面に、空気を取り込む吸気部が設けられ、
前記上側及び下側スタックの車両後方側の傾斜側面に、前記取り込んだ空気を排出する排気口を有する排気部が設けられ、
前記駆動モータが、前記上側スタックの吸気部及び排気部を結ぶ方向で前記上側スタックの排気口から車両後方斜め上方に向かう範囲と、前記下側スタックの吸気部及び排気部を結ぶ方向で前記下側スタックの排気口から車両後方斜め下方に向かう範囲とを避けるように配置されている、燃料電池車両。
前記上側スタックが略ボックス形状に形成され、
前記上側スタックの車両上方側の傾斜上面が、前記エンジンコンパートメントの上部に位置するエンジンフードの平面に対して略平行に配置されている、請求項１に記載の燃料電池車両。
前記上側及び下側スタックが略ボックス形状に形成され、
前記上側及び下側スタックの車両後方側の傾斜側面に、前記上側及び下側スタックに取り込んだ空気を排出する排気口を有する排気部が設けられ、
前記駆動モータが、前記上側スタックの最上端と前記下側スタックの最下端との間で、前記上側及び下側スタックの排気口を避けるように配置されている、請求項１又は２に記載の燃料電池車両。