JP6341221B2 - 燃料電池車両および燃料電池車両に対する動力モジュールの搭載方法 - Google Patents

Description

本発明は燃料電池を動力源としモータによって駆動される燃料電池車両および燃料電池車両に対する動力モジュールの搭載方法に関する。

内燃機関とモータによって駆動されるハイブリッド車両には、モータの動作を制御する動力制御装置が備えられている。動力制御装置は、内燃機関の振動からの分離、非ハイブリッド車両を含む複数車種間におけるプラットホームの共通化の観点から、内燃機関とは別の車体側に載置されている。ハイブリッド車両においては、二次電池から補機への電力配線（電源配線）の分岐部は動力制御装置に備えられており、空調機用コンプレッサも動力制御装置と電力配線によって接続されている場合がある（例えば、特許文献１）。

動力制御装置は車両の高さ方向の上方に配置されており、一方、空調機用コンプレッサは重量物であると共に振動源でもあるため、一般的に内燃機関の下方に配置されている場合が多い。したがって、内燃機関を車体のエンジンルームに搭載した後に、動力制御装置と空調機用コンプレッサとを電力配線で接続することは作業スペースの観点から困難を伴うことが多い。一方、これを避けるために、内燃機関をエンジンルームに搭載する前に動力制御装置と空調機用コンプレッサとを電力配線で接続する場合には、電力配線によって接続されている動力制御装置と空調機用コンプレッサの双方を同時に保持した状態で内燃機関をエンジンルーム内に搭載しなければならず、作業効率が低下するという問題がある。なお、この問題は、エンジンルームが車体の前方に位置する場合にのみならず、車体の後方に位置する場合にも同様に生じ得る問題である。

そこで、動力制御装置と空調機用コンプレッサとを接続する電力配線として単一の配線に代えて、二組の電力配線を動力制御装置と空調機用コンプレッサとの間の作業性の良い中間位置で接続する２分割配線を用いられることが考えられる。この場合、一方の電力配線が接続されている空調機用コンプレッサが装着されている内燃機関と、他方の電力配線が接続されている動力制御装置とをそれぞれ独立してエンジンルームに搭載し、内燃機関と動力制御装置とがエンジンルームに搭載された後に、一方の電力配線と他方の電力配線とが接続される。

特開２０１２−８５４８１号公報

しかしながら、２分割配線を用いる場合、動力制御装置と空調機用コンプレッサとを電力配線で接続する作業の作業性は向上するものの、中間位置での接続を実現するために、電力配線において重量物であると共に、配線部分よりもコストの高いコネクタを２つ（一組）余分に備えなければならないという問題があった。これによりは重量増およびコスト高を招くという問題があった。

動力制御装置と空調機用コンプレッサとを電力配線で接続する際に発生するこれらの問題は、燃料電池車両において、内燃機関に代えて、エンジンルーム（動力源ルーム）内に燃料電池用高電圧装置、あるいは、燃料電池用高電圧装置および燃料電池を搭載する際に同様に発生し得る問題である。また、燃料電池車両においてエンジンルーム内に燃料電池用高電圧装置、あるいは、燃料電池用高電圧装置および燃料電池を搭載する際の電力配線の取り回しの効率化についてはこれまで十分な検討が成されていなかった。

したがって、燃料電池車両において、動力源ルーム内に燃料電池用高電圧装置、あるいは、燃料電池用高電圧装置および燃料電池を搭載する際における作業効率とコスト低減を両立できる電力配線の効率的な配線が望まれている。

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、以下の態様として実現することが可能である。

第１の態様は、燃料電池を電源としてモータにより駆動される燃料電池車両を提供する。第１の態様に係る燃料電池車両は、前記燃料電池車両の車室の前方または後方に、燃料電池用高電圧装置と、前記燃料電池用高電圧装置の下方に配置され、前記燃料電池用高電圧装置と一体のモジュールを構成する空調機用のコンプレッサと、前記燃料電池用高電圧装置と電力配線によって接続され、前記燃料電池用高電圧装置とは別体であり、前記燃料電池車両の車体の側に配置され、前記モータの動作を制御する動力制御装置とを備え、前記コンプレッサは前記動力制御装置とは電力配線によって接続されておらず、前記燃料電池用高電圧装置と単一の電力配線によって接続されている。

第１の態様に係る燃料電池車両によれば、車体側に配置され、モータの動作を制御する動力制御装置とを備える燃料電池車両において、コンプレッサは燃料電池用高電圧装置と一体のモジュールを構成し、燃料電池用高電圧装置と単一の電力配線によって接続された後に燃料電池車両に搭載される。したがって、搭載後に動力制御装置とコンプレッサとを電力配線で接続しなくて良く、作業効率を向上させることが可能となり、また、単一の電力配線を用いるので余分なコネクタを備えることなくコスト低減を図ることができる。

第１の態様に係る燃料電池車両において、前記燃料電池は前記コンプレッサと前記燃料電池用高電圧装置との間に配置され、前記燃料電池用高電圧装置、前記燃料電池および前記コンプレッサは一体のモジュールを構成する。この場合には、動力制御装置とコンプレッサとの距離はさらに離れるが、モジュールが車体に搭載される前に、モジュールにおいてコンプレッサは燃料電池用高電圧装置と単一の電力配線によって接続することができるので、燃料電池車両において、動力源ルーム内に燃料電池用高電圧装置および燃料電池スタックを搭載する際における作業効率とコスト低減を両立することができる。

第１の態様に係る燃料電池車両はさらに、前記燃料電池が上側に固定され、前記コンプレッサが下側に固定され、前記車体に装着されている支持部材を備え、前記燃料電池用高電圧装置、前記燃料電池および前記コンプレッサは前記支持部材によって一体のモジュールを構成する。この場合には、支持部材によって燃料電池用高電圧装置およびコンプレッサを保護することができると共に、支持部材と共にモジュール化されることによって、車体への燃料電池用高電圧装置、燃料電池およびコンプレッサの搭載を容易にすることができる。

第１の態様に係る燃料電池車両において、前記モータは前記燃料電池の下方に配置され、前記燃料電池用高電圧装置、前記燃料電池、前記モータおよび前記コンプレッサは一体のモジュールを構成する。この場合には、モータを含めてモジュールとして、車体に搭載することができる。

第１の態様に係る燃料電池車両はさらに、前記燃料電池が上側に固定され、前記コンプレッサおよび前記モータが下側に固定され、前記車体に装着されている支持部材を備え、前記燃料電池用高電圧装置、前記燃料電池、前記モータおよび前記コンプレッサは前記支持部材によって一体のモジュールを構成する。支持部材によって燃料電池用高電圧装置、モータおよびコンプレッサを保護することができると共に、支持部材と共にモジュール化されることによって、車体への燃料電池用高電圧装置、燃料電池、モータおよびコンプレッサの搭載を容易にすることができる。

第１の態様に係る燃料電池車両において、前記燃料電池用高電圧装置と前記動力制御装置とは単一の電力配線によって接続されている。燃料電池用高電圧装置と動力制御装置とは車体の上方に配置されているので、モジュールが車体に搭載された後であっても、単一の電力配線によって容易に電力配線作業を行うことができる。

第１の態様に係る燃料電池車両はさらに、前記燃料電池用高電圧装置の上部に配置されている電気式ヒータを備え、前記電気式ヒータは前記動力制御装置と単一の電力配線によって接続されている。電気式ヒータは燃料電池用高電圧装置の上部に配置されているので、モジュールが車体に搭載された後であっても、単一の電力配線によって容易に電力配線作業を行うことができる。

第１の態様に係る燃料電池車両はさらに、二次電池を備え、前記燃料電池用高電圧装置は電力分岐部を備え、前記二次電池は前記電力分岐部と電力配線によって接続され、前記動力制御装置、前記コンプレッサは前記電力分岐部を介して、前記燃料電池用高電圧装置と電力配線によって接続されていても良い。この場合には、電力分岐部によって、動力源ルーム内に燃料電池用高電圧装置および燃料電池スタックを搭載する際における作業効率とコスト低減との両立を実現することができると共に、二次電池からの電力を分配することができる。

第２の態様は、燃料電池車両に対する動力モジュールの搭載方法を提供する。第２の態様に係る方法は、前記燃料電池車両の車室の前方または後方に、支持部材の下側に空調機用のコンプレッサを装着し、前記支持部材の上方に燃料電池用高電圧装置を装着し、前記コンプレッサと前記燃料電池用高電圧装置とを単一の電力配線によって接続し、前記コンプレッサおよび前記燃料電池用高電圧装置が装着された前記支持部材を前記動力モジュールとして前記車体に装着し、前記燃料電池用高電圧装置とは別体であり、前記燃料電池車両の車体の側に配置され、モータの動作を制御する動力制御装置と前記燃料電池用高電圧装置とを単一の電力配線によって接続する、ことを備える。

第２の態様に係る方法によれば、支持部材の下側に装着されている空調機用のコンプレッサと支持部材の上側に装着されている燃料電池用高電圧装置とを単一の電力配線によって接続した後に、当該支持部材を動力モジュールとして車体に装着し、燃料電池用高電圧装置とは別体であり、燃料電池車両の車体側に配置され、モータの動作を制御する動力制御装置と燃料電池用高電圧装置とを単一の電力配線によって接続するので、燃料電池車両において、動力源ルーム内に燃料電池用高電圧装置を搭載する際における作業効率とコスト低減を両立することができる。また、支持部材によって燃料電池用高電圧装置およびコンプレッサを保護することができる。

第２の態様に係る方法において、前記支持部材の上方に前記燃料電池用高電圧装置を装着することは、前記支持部材の上側に燃料電池を装着し、前記燃料電池の上側に前記燃料電池用高電圧装置を装着することを含み、前記支持部材を前記動力モジュールとして前記車体に装着することは、前記コンプレッサ、前記燃料電池および前記燃料電池用高電圧装置が装着された前記支持部材を前記動力モジュールとして前記車体に装着することであっても良い。この場合には、動力制御装置とコンプレッサとの距離はさらに離れるが、支持部材が車体に装着される前に、コンプレッサと燃料電池用高電圧装置とを単一の電力配線によって接続するので、燃料電池車両において、動力源ルーム内に燃料電池用高電圧装置および燃料電池を搭載する際における作業効率とコスト低減を両立することができる。

第２の態様に係る方法はさらに、前記支持部材の下側の前記コンプレッサとは異なる位置に前記モータを装着することを備え、前記支持部材を前記動力モジュールとして前記車体に装着することは、前記モータ、前記コンプレッサ、前記燃料電池および前記燃料電池用高電圧装置が装着された前記支持部材を前記動力モジュールとして前記車体に装着することであっても良い。この場合には、支持部材によって燃料電池用高電圧装置、モータおよびコンプレッサを保護することができると共に、支持部材を車体に装着することによって、燃料電池用高電圧装置、燃料電池、モータおよびコンプレッサを車体に一度に搭載することができる。

第１の実施形態に係る燃料電池車両のフロントルームにおける各搭載装置の配置を前進方向左側から側面視して模式的に示す説明図である。 第１の実施形態に係る燃料電池車両のフロントルームにおける各搭載装置の配置を平面視して模式的に示す説明図である。 車体への動力モジュールの搭載工程を示すフローチャートである。 燃料電池車両が備える各装置間における電力配線を模式的に示す説明図である。 第２の実施形態に係る燃料電池車両のフロントルームにおける各搭載装置の配置を前進方向左側から側面視して模式的に示す説明図である。 第２の実施形態に係る燃料電池車両のフロントルームにおける各搭載装置の配置を平面視して模式的に示す説明図である。 第１の変形例に係る動力モジュールをリアルームに備える燃料電池車両の概略構成図である。 第１の変形例に係る動力モジュールをミッドルームに備える燃料電池車両の概略構成図である。

本発明に係る燃料電池車両並びに燃料電池車両に対する動力モジュールの搭載方法について以下説明する。

・第１の実施形態：
図１は第１の実施形態に係る燃料電池車両のフロントルームにおける各搭載装置の配置を前進方向左側から側面視して模式的に示す説明図である。図２は第１の実施形態に係る燃料電池車両のフロントルームにおける各搭載装置の配置を平面視して模式的に示す説明図である。燃料電池車両ＦＣＶは、車室Ｒ１の前方にフロントルームＲ２を有している。フロントルームＲ２は、内燃機関を搭載する内燃機関車両および内燃機関とモータを搭載するハイブリッド車両においては、エンジンルームと呼ばれていた室である。なお、エンジンルームは内燃機関の搭載位置によって、車体中央（ミッドエンジン）または車体後方（リアエンジン）に位置することもあるが、本実施形態においては車体前方にエンジンルームを備えるフロントエンジン車両を例にとって説明する。なお、燃料電池車両においては内燃機関は備えられていないので、以下では、動力源ルームと呼ぶことがある。

フロントルームＲ２は、車体５０およびダッシュパネル５５によって区画形成されており、フロントルームＲ２における車体５０には車体側方に沿って前後方向に延びるフロントフレーム５１および動力制御装置１０を搭載するための搭載部５２が備えられている。フロントルームＲ２には、動力制御装置１０、燃料電池用高電圧装置２０、空調機用コンプレッサ３０、モータ４０、支持部材６０が備えられている。第１の実施形態において、空調機用コンプレッサ３０は燃料電池用高電圧装置２０の下方に配置され、動力制御装置１０は空調機用コンプレッサ３０の上方に配置されている。より具体的には、燃料電池用高電圧装置２０は支持部材６０の上側に装着され、空調機用コンプレッサ３０は支持部材６０の下方に装着され、動力制御装置１０は支持部材６０より上方に位置する車体５０に装着されている。なお、本明細書において、上方および下方とは走行面である道路に対する鉛直方向における構成要素間の接触および非接触を問わない相対的な位置関係を意味し、上方とは走行面から離間する向きを意味する。

第１の実施形態においては、フロントルームＲ２にモータ４０が配置され前輪４２を駆動する前輪駆動型の車両を例にとって説明するが、モータ４０が車室Ｒ１後方に配置され後輪を駆動する後輪駆動型の車両に対しても適用可能であり、その場合、フロントルームＲ２にモータ４０は存在しない。また、第１の実施形態において、燃料電池ＦＣは、車室Ｒ１の下側に配置されている。本実施形態においては、燃料電池ＦＣとして、例えば、固体高分子型の燃料電池が用いられ、外力による変形、損傷を防止、低減するための強度を有する筐体内に、一対のセパレータに膜電極接合体が挟まれてなる単位セルが複数個積層されている。

動力制御装置１０は、車体５０に用意された搭載部５２（車体側）に装着されている。搭載部５２は、フロントルームＲ２に備えられているフロントフードを開けた際に、上方からアクセス容易な車体５０の高さ方向の上部に位置している。車体（プラットホーム）の共通化によって、内燃機関車両、ハイブリッド車両、燃料電池車両において、共通のプラットホームが用いられ、動力制御装置１０は、例えば、燃料電池車両においては空きスペースとなる、内燃機関車両においてバッテリが搭載されていた位置に搭載され、車体５０側に配置されている。動力制御装置１０は、燃料電池用高電圧装置２０とは別体の、主に、三相交流モータであるモータ４０の動作を制御するための制御装置であり、モータ４０を力行動作または回生動作させる。動力制御装置１０は、例えば、制御ユニットおよび、制御ユニットにより制御されるモータ用のインバータおよび二次電池用のコンバータを備えている。動力制御装置１０は、燃料電池用高電圧装置２０、モータ４０と電力配線（電源配線）ＷＨ２、ＷＨ１０によって接続されており、燃料電池用高電圧装置２０を介して二次電池２５と接続されている。動力制御装置１０は、二次電池２５の出力電圧をモータ４０の駆動電圧まで昇圧する。動力制御装置１０は、力行時には燃料電池ＦＣまたは昇圧した二次電池２５からの直流電力を交流電力に変換してモータ４０に対して供給し、回生時にはモータ４０から出力される交流電力を直流電力に変換し、降圧して二次電池２５に対して供給する。回生時の交流電力は、燃料電池ＦＣの補機であるエアコンプレッサの駆動に用いられても良い。二次電池２５にはリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、キャパシタが用いられ得る。モータ４０としては、直流モータまたは他の交流モータが用いられても良い。

燃料電池用高電圧装置２０は、燃料電池ＦＣの出力電圧をモータ４０の駆動に要する所定電圧まで昇圧するための箱形形状の装置であり、筐体内部に昇圧コンバータを備えている。燃料電池用高電圧装置２０と燃料電池ＦＣとは電力配線ＷＨ６によって接続されている。燃料電池用高電圧装置２０において昇圧された直流電力は動力制御装置１０に供給され、交流電力に変換されてモータ４０に供給される。

燃料電池用高電圧装置２０には、燃料電池ＦＣのカソードに酸化ガスとしての空気を供給するためのエアコンプレッサ、燃料電池ＦＣのアノードにおいて燃料ガスとしての水素を循環させるための循環ポンプ、および燃料電池ＦＣの冷却回路において冷却液を循環させるための冷却液ポンプを駆動するために直流電力を交流電力に変換するポンプインバータ３２が備えられている。ポンプインバータ３２は、燃料電池用高電圧装置２０と一体に形成されても良い。なお、高電圧装置には、例えば、昇圧コンバータ、エアコンプレッサ用のインバータ、循環ポンプ用のインバータ、および冷却液ポンプ用のインバータが含まれ得る。

燃料電池用高電圧装置２０には、二次電池２５の電力を分岐するための電力分岐部２１が備えられている。電力分岐部２１には、動力制御装置１０、空調機用コンプレッサ３０、二次電池２５が電力配線ＷＨ２、ＷＨ１、ＷＨ５によって接続されている。なお、本明細書において、燃料電池用高電圧装置２０に対して電力配線が接続されているという表現は、電力分岐部２１に電力配線が接続されることを意味する。すなわち、電力分岐部２１と他の装置との位置的関係の対比を目的とする場合には、燃料電池用高電圧装置２０を用いて説明する。

燃料電池用高電圧装置２０の上面には、電気式ヒータ１５が備えられており、電力配線ＷＨ３を介して動力制御装置１０と接続されている。電気式ヒータ１５は、発熱抵抗体に対して通電することによって発熱するヒータであり、車室Ｒ１の暖房の熱源として用いられる。

空調機用コンプレッサ３０は、車室Ｒ１におけるエアコン用の冷媒を圧縮する。空調機用コンプレッサ３０は、単一の電力配線ＷＨ１によって、燃料電池用高電圧装置２０（電力分岐部２１）と接続され、燃料電池用高電圧装置２０を介して電力の供給を受ける。空調機用コンプレッサ３０にはインバータが備えられており、二次電池２５から燃料電池用高電圧装置２０を介して供給された直流電力はインバータによって交流電力に変換され、空調機用コンプレッサ３０を駆動する交流モータに供給される。

支持部材６０は、平板状の支持パネル６１と、支持パネル６１における前後端辺の下方に配置されている２本の支持フレーム６２と備えている。支持パネル６１の上面には燃料電池用高電圧装置２０が固定されており、支持パネル６１の下面にはモータ４０および空調機用コンプレッサ３０がそれぞれ吊り下げて固定されている。すなわち、第１の実施形態においては、車両５０の高さ方向下側（路面側）から空調機用コンプレッサ３０、支持パネル６１、燃料電池用高電圧装置２０の順に積層され、燃料電池用高電圧装置２０は、高さ方向の最も高い位置に配置されている。なお、支持フレーム６２は、支持パネル６１の下方の空間の容積を稼ぐために鉛直方向に伸びる脚状のフレームであっても良く、図示するように、鉛直方向に薄い板状のフレームであっても良い。以下では、燃料電池用高電圧装置２０、空調機用コンプレッサ３０およびモータ４０といった一体のモジュールを形成する装置を総称して、搭載モジュールと呼び、搭載モジュールが支持部材６０に搭載されることにより形成される一体のモジュールを動力モジュールと呼ぶ。ここで、一体のモジュールとは、各構成装置が結合または組み合わせられ、一体に取り扱われる一の構成体（組み合わせ体）を意味する。搭載モジュールは、支持部材６０（支持パネル６１）のフットプリント内に配置されている。

車体５０のフロントルームＲ２への動力モジュールの搭載工程について説明する。図３は車体への動力モジュールの搭載工程を示すフローチャートである。支持パネル６１（支持部材６０）に搭載モジュールを装着する（ステップＳ１００）。具体的には、支持パネル６１の上面には燃料電池用高電圧装置２０が装着され、燃料電池用高電圧装置２０の上面には電気式ヒータ１５およびポンプインバータ３２が装着される。一方、支持パネル６１の下面にはモータ４０、空調機用コンプレッサ３０、エアコンプレッサ、循環ポンプ、および冷却液ポンプが装着される。搭載モジュール（動力モジュール）において、燃料電池用高電圧装置２０は高さ方向の最も高い位置に配置されている。支持パネル６１に対する各装置の装着は、溶接、適切な締結具、例えば、ボルト、ナット、リベット並びに適切な装着用の補助部材、例えば、装着用ホルダ、装着用片を用いて実行される。

支持パネル６１に搭載モジュールが搭載されると、搭載モジュールの配線作業を実行し、動力モジュールの組み立てを完了して動力モジュールを完成させる（ステップＳ１１０）。具体的には、搭載モジュール間において電力配線のコネクタを接続する作業が実行される。なお、空調機用コンプレッサ３０は、単一の電力配線ＷＨ１を用いて燃料電池用高電圧装置２０（電力分岐部２１）に接続される。この段階では、搭載モジュールに対して任意の方向、角度から作業が可能であるから、各装置の装着位置（配置位置）の影響を受けることなく、各配線作業を容易に実行することができる。

車体５０に対して動力モジュールを搭載する（ステップＳ１２０）。具体的には、支持部材６０の支持フレーム６２が車体５０のフロントフレーム５１に配置され、所定の締結方法によって締結される。所定の締結方法には、溶接、適切な締結具、例えば、ボルト、ナットを用いて固定する方法、並びに適切な装着用の補助部材、例えば、液体が封入されたダンパーを用いた固定方法が含まれる。

車体５０に予め搭載されている各装置と、動力モジュールに含まれる各装置との間の配線作業を実行し（ステップＳ１３０）、本搭載作業を終了する。車体５０には予め種々の装置が搭載されており、例えば、動力制御装置１０は搭載部５２に搭載されている。動力制御装置１０は燃料電池用高電圧装置２０と電力配線ＷＨ２により接続され、電気式ヒータ１５と電力配線ＷＨ３により接続される。動力制御装置１０は車体５０の上部に配置されているが、燃料電池用高電圧装置２０は、空調機用コンプレッサ３０の上方である、支持パネル６１の上側に配置され、電気式ヒータ１５は燃料電池用高電圧装置２０の上面に配置されているので、これらの配線作業は容易に実行可能である。

各装置間における電力配線の接続関係について説明する。図４は燃料電池車両が備える各装置間における電力配線を模式的に示す説明図である。既述のように、燃料電池用高電圧装置２０には、電力分岐部２１が備えられている。電力分岐部２１には、電力源としての二次電池２５が電力配線ＷＨ５を介して接続されており、電力により駆動される空調機用コンプレッサ３０が電力配線ＷＨ１を介して、ポンプインバータ３２が電力配線ＷＨ４を介してそれぞれ接続されている。電力分岐部２１にはさらに、二次電池２５の電力を用いてモータ４０を駆動制御する動力制御装置１０が電力配線ＷＨ２を介して接続されている。これら電力配線のうち、電力配線ＷＨ１、ＷＨ４は、空調機用コンプレッサ３０およびポンプインバータ３２が支持部材６０に装着された際に配線作業が実行される。動力制御装置１０および二次電池２５と電力分岐部２１との間の電力配線、電力配線ＷＨ２、ＷＨ５は、動力モジュールが車体５０に搭載された後に配線作業が実行される。電気式ヒータ１５は、電力配線ＷＨ３を介して動力制御装置１０と接続される。

動力制御装置１０とモータ４０とは電力配線ＷＨ１０によって接続される。モータ４０は、支持部材６０の下方に配置されているが、電力配線ＷＨ１０は車体５０の主要電力配線であるため、フロントルームＲ２に対して動力モジュールを搭載した後の作業性が考慮されている。燃料電池ＦＣは電力配線ＷＨ１２ａによって燃料電池用高電圧装置２０と接続されており、燃料電池用高電圧装置２０は電力配線ＷＨ１２ｂによって動力制御装置１０と接続されている。電力配線ＷＨ１２ｂの配線作業は、電力配線ＷＨ２と同様にして良好な作業性の下、実行することができる。

以上説明した第１の実施形態に係る燃料電池車両ＦＣＶによれば、燃料電池用高電圧装置２０と空調機用コンプレッサ３０とを搭載モジュールとして扱い、車体５０に装着されている動力制御装置１０に代えて燃料電池用高電圧装置２０から、空調機用コンプレッサ３０に対して電力配線を行う構成を備えている。したがって、搭載モジュールが搭載されている支持部材６０（動力モジュール）を車体５０に搭載する前に、任意の角度および位置から燃料電池用高電圧装置２０と空調機用コンプレッサ３０との間の電力配線を完了することが可能となり、配線作業の自由度を向上させることができる。すなわち、燃料電池用高電圧装置２０と空調機用コンプレッサ３０とを車体５０に搭載後に、車体５０の上方に配置されている動力制御装置１０と車体５０の下方に配置されている空調機用コンプレッサ３０とを電力配線により接続しなくて良い。この結果、単一の電力配線ＷＨ１によって燃料電池用高電圧装置２０と空調機用コンプレッサ３０とを接続することが可能となり、複数の電力配線を用い複数組のコネクタを要していた従来と異なり１組のコネクタを備えれば足り電力配線の重量の軽減並びにコストの低減を図ることができる。

第１の実施形態に係る燃料電池車両ＦＣＶにおける電力配線の態様は、動力制御装置が車体に備えられていることが一般的である、内燃機関車両、ハイブリッド車両といった従来の車両と共通のプラットホームを燃料電池車両ＦＣＶにおいても利用することを可能にする。したがって、配線作業の自由度の向上、並びに電力配線コストの低減を図りつつ、車両コストの低減化を図ることができる。

第１の実施形態に係る燃料電池車両ＦＣＶによれば、燃料電池用高電圧装置２０が支持部材６０のフットプリント内に配置されているので、衝突等によって外部から力を受けた場合であっても、支持部材６０によって燃料電池用高電圧装置２０の損傷を抑制または防止することができる。加えて、モータ４０および空調機用コンプレッサ３０についても同様にして、支持部材６０により、衝突等による外部からの作用力に起因する損傷を防止または軽減することができる。

第１の実施形態に係る燃料電池車両ＦＣＶによれば、燃料電池用高電圧装置２０、空調機用コンプレッサ３０および空調機用コンプレッサ３０、並びに他の補機は、搭載モジュールとして支持部材６０に予め搭載され、動力モジュールとして一体化される。したがって、車体５０に対して一括して搭載することが可能となり、また、搭載モジュールにおいて予め配線作業等を行うことが可能となり、車体５０に対する搭載モジュールの搭載を容易化することができる。

・第２の実施形態：
図５は第２の実施形態に係る燃料電池車両のフロントルームにおける各搭載装置の配置を前進方向左側から側面視して模式的に示す説明図である。図６は第２の実施形態に係る燃料電池車両のフロントルームにおける各搭載装置の配置を平面視して模式的に示す説明図である。第１の実施形態においては、燃料電池ＦＣは車室Ｒ１の下方に配置されていたが、第２の実施形態においては、燃料電池用高電圧装置２０と支持パネル６１との間に配置されている。第２の実施形態におけるその他の構成については、第１の実施形態における構成と同様であるから、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第２の実施形態においては、燃料電池用高電圧装置２０と空調機用コンプレッサ３０との間に燃料電池ＦＣが配置されている。すなわち、上側に向かって、空調機用コンプレッサ３０、燃料電池ＦＣ、燃料電池用高電圧装置２０の順に配置されている。より具体的には、燃料電池用高電圧装置２０と支持部材６０（支持パネル６１）との間に燃料電池ＦＣが配置されている。

支持パネル６１の上面には燃料電池ＦＣが固定されており、燃料電池ＦＣの上面には燃料電池用高電圧装置２０が固定されている。支持パネル６１の下面にはモータ４０および空調機用コンプレッサ３０がそれぞれ吊り下げて固定されている。なお、支持フレーム６２は、支持パネル６１の下方の空間の容積を稼ぐために鉛直方向に伸びる脚状のフレームであっても良く、図示するように、鉛直方向に薄い板状のフレームであっても良い。

空調機用コンプレッサ３０は、燃料電池用高電圧装置２０と、単一の電力配線ＷＨ１を介して接続されている。なお、他の電力配線についても、第１の実施形態と同様に各装置間において接続されている。

車体５０のフロントルームＲ２への動力モジュールの搭載について第１の実施形態との相違点を中心に図３を参照して説明する。ステップＳ１００において、支持パネル６１（支持部材６０）に対して、第１の実施形態における搭載モジュールに対して燃料電池ＦＣが加えられた搭載モジュールが搭載される。具体的には、支持パネル６１の上面に燃料電池ＦＣが装着され、燃料電池ＦＣの上面に燃料電池用高電圧装置２０が装着され、燃料電池用高電圧装置２０の上面に電気式ヒータ１５およびポンプインバータ３２が装着される。

ステップＳ１１０において、搭載モジュールにおける各電力配線が接続される。空調機用コンプレッサ３０は、燃料電池ＦＣを挟んで、単一の電力配線ＷＨ１を用いて燃料電池用高電圧装置２０（電力分岐部２１）に接続され、また、燃料電池ＦＣと燃料電池用高電圧装置２０との間の電力配線ＷＨ１２ａもこの段階で接続される。第２の実施形態においては、搭載モジュールとして、燃料電池ＦＣが更に積載され、燃料電池用高電圧装置２０と空調機用コンプレッサ３０との鉛直方向の距離が遠くなるが、車体５０に搭載前の搭載モジュール（動力モジュール）に対しては、任意の方向、角度から作業が可能であるから、各配線作業を容易に実行することができる。

車体５０に対して動力モジュールが搭載され（ステップＳ１２０）、車体５０に予め搭載されている各装置と、動力モジュールに含まれる各装置との間の配線作業が実行され（ステップ１３０）、車体５０に対する動力モジュールの搭載作業が終了する。車体５０に搭載されている動力制御装置１０は燃料電池用高電圧装置２０と電力配線ＷＨ２により接続され、電気式ヒータ１５と電力配線ＷＨ３により接続される。動力制御装置１０は車体５０の上部に配置されているが、燃料電池用高電圧装置２０は空調機用コンプレッサ３０よりも上方である支持パネル６１の上側に配置され、電気式ヒータ１５は燃料電池用高電圧装置２０の上面に配置されているので、これらの配線作業は容易に実行可能である。

各装置間における電力配線については、第１の実施形態と同様である。第２の実施形態においては、燃料電池ＦＣと燃料電池用高電圧装置２０との間の電力配線ＷＨ１２ａは、搭載モジュール（動力モジュール）を車体５０に搭載する前に配線が実施されている。

以上説明した第２の実施形態に係る燃料電池車両ＦＣＶによれば、燃料電池ＦＣを含み、より鉛直方向の寸法が大きい搭載モジュールを備えている場合であっても、燃料電池用高電圧装置２０から空調機用コンプレッサ３０に対して電力配線する構成を備えているので、搭載モジュールを車体５０に搭載する前に、単一の電力配線ＷＨ１によって燃料電池用高電圧装置２０と空調機用コンプレッサ３０とを接続することができる。したがって、搭載モジュールを車体に搭載後に、車体の上方に装着されている動力制御装置と搭載モジュールの下方に配置されている空調機用コンプレッサとを配線接続する従来の手法において求められていた複数組の電力配線を用いた配線作業は不要となる。この結果、電力配線の重量の軽減並びにコストの低減を図ることができる。

第２の実施形態に係る燃料電池車両ＦＣＶによれば、燃料電池用高電圧装置２０、モータ４０および燃料電池ＦＣおよび空調機用コンプレッサ３０を含む補機が支持部材６０に一体に搭載されるので、一の動力モジュールとして取り扱いが容易になる。例えば、内燃機関を搭載する車両において、燃料電池車両ＦＣＶ用の追加の搭載スペースを作り出すことなく、内燃機関の代わりにエンジンルームに動力モジュールを搭載すれば足り、車体（プラットホーム）を内燃機関車両、ハイブリッド車両および燃料電池車両において容易に共用化することができる。

第２の実施形態によれば、燃料電池用高電圧装置２０が燃料電池ＦＣと共に支持部材６０のフットプリント内に配置されているので、衝突等によって外部から力を受けた場合であっても、支持部材６０並びに燃料電池ＦＣの筐体によって燃料電池用高電圧装置２０の損傷を抑制または防止することができる。加えて、モータ４０および空調機用コンプレッサ３０についても同様にして、支持部材６０並びに燃料電池ＦＣにより、衝突等による外部からの作用力に起因する損傷を防止または軽減することができる。

さらに、第２の実施形態に係る燃料電池車両ＦＣＶによれば、第１の実施形態に係る燃料電池車両ＦＣＶと同様の他の技術的効果を得ることができる。

変形例：
（１）第１の変形例：第１および第２の実施形態では、動力モジュールＦＣＭがフロントルームＲ２に備えられている場合について説明したが、図７および図８に示すように、車室Ｒ１より後方の、後輪４３付近のリアルームＲ３、または、後輪４３と車室Ｒ１との間のミッドルームＲ４に備えられても良い。図７は動力モジュールをリアルームに備える燃料電池車両の概略構成図である。図８は動力モジュールをミッドルームに備える燃料電池車両の概略構成図である。これらの場合においても、第１および第２の実施形態と同様の技術的効果を得ることができる。

（２）第２の変形例：第１および第２の実施形態では、前輪駆動車両を例にとって説明したので搭載モジュール（動力モジュール）にモータ４０が含まれているが、後輪駆動車両の場合にはモータ４０は含まれなくても良い。すなわち、後輪駆動車両の場合には、モータ４０は、後輪側に備えられるからである。この場合であっても、搭載モジュールとして一体化されている燃料電池用高電圧装置２０と空調機用コンプレッサ３０とを単一の電力配線ＷＨ１によって接続することによる種々の技術的効果を得ることができる。すなわち、搭載モジュールとしては、少なくとも燃料電池用高電圧装置２０と空調機用コンプレッサ３０とが一体化されていれば良く、更には、燃料電池ＦＣ、モータ４０、その他の補機が一体化されていても良い。

（３）第３の変形例：第１および第２の実施形態では、支持部材６０を用いて動力モジュールを構成したが、支持部材６０を用いることなく動力モジュールを構成しても良い。すなわち、支持部材６０を用いることなく、搭載モジュールを構成する各装置を互いに直接結合することによって動力モジュールが構成されても良い。例えば、燃料電池ＦＣの筐体の下面にモータ４０および空調機用コンプレッサ３０を装着する装着部を形成し、燃料電池ＦＣの筐体の上面に燃料電池用高電圧装置２０を装着する用にしても良く、あるいは、燃料電池用高電圧装置２０の下面にモータ４０および空調機用コンプレッサ３０を装着する装着部を形成しても良い。このように構成された動力モジュールは、車体５０に用意されている、あるいは、別部材である取付部材を介して車体５０に装着される。さらには、モータ４０が有する取付フレームに対して空調機用コンプレッサ３０および燃料電池用高電圧装置２０、更には、燃料電池ＦＣが装着されても良い。この場合には、新たに取付部材を要することなく空調機用コンプレッサ３０および燃料電池用高電圧装置２０、更には、燃料電池ＦＣを車体５０に搭載することが可能となる。

以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。たとえば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…動力制御装置
１５…電気式ヒータ
２０…燃料電池用高電圧装置
２１…電力分岐部
２５…二次電池
３０…空調機用コンプレッサ
３２…ポンプインバータ
４０…モータ
４２…前輪
４３…後輪
５０…車体
５１…フロントフレーム
５２…搭載部
５５…ダッシュパネル
６０…支持部材
６１…支持パネル
６２…支持フレーム
ＦＣ…燃料電池
ＦＣＶ…燃料電池車両
ＦＣＭ…動力モジュール
Ｒ１…車室
Ｒ２…フロントルーム
Ｒ３…リアルーム
Ｒ４…ミッドルーム
ＷＨ１、ＷＨ２、ＷＨ３、ＷＨ４、ＷＨ５、ＷＨ６…電力配線
ＷＨ１０、ＷＨ１２ａ、ＷＨ１２ｂ…電力配線

Claims (11)

1. 燃料電池を電源としてモータにより駆動される燃料電池車両であって、前記燃料電池車両の車室の前方または後方に、
   燃料電池用高電圧装置と、
   前記燃料電池用高電圧装置の下方に配置され、前記燃料電池用高電圧装置と一体のモジュールを構成する空調機用のコンプレッサと、
   前記燃料電池用高電圧装置と電力配線によって接続され、前記燃料電池用高電圧装置とは別体であり、前記燃料電池車両の車体の側に配置され、前記モータの動作を制御する動力制御装置とを備え、
   前記コンプレッサは前記動力制御装置とは電力配線によって接続されておらず、前記燃料電池用高電圧装置と単一の電力配線によって接続されている、燃料電池車両。
2. 請求項１に記載の燃料電池車両において、
   前記燃料電池は前記コンプレッサと前記燃料電池用高電圧装置との間に配置され、
   前記燃料電池用高電圧装置、前記燃料電池および前記コンプレッサは一体のモジュールを構成する、燃料電池車両。
3. 請求項２に記載の燃料電池車両はさらに、
   前記燃料電池が上側に固定され、前記コンプレッサが下側に固定され、前記車体に装着されている支持部材を備え、
   前記燃料電池用高電圧装置、前記燃料電池および前記コンプレッサは前記支持部材によって一体のモジュールを構成する、燃料電池車両。
4. 請求項２に記載の燃料電池車両において、
   前記モータは前記燃料電池の下方に配置され、
   前記燃料電池用高電圧装置、前記燃料電池、前記モータおよび前記コンプレッサは一体のモジュールを構成する、燃料電池車両。
5. 請求項４に記載の燃料電池車両はさらに、
   前記燃料電池が上側に固定され、前記コンプレッサおよび前記モータが下側に固定され、前記車体に装着されている支持部材を備え、
   前記燃料電池用高電圧装置、前記燃料電池、前記モータおよび前記コンプレッサは前記支持部材によって一体のモジュールを構成する、燃料電池車両。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の燃料電池車両において、
   前記燃料電池用高電圧装置と前記動力制御装置とは単一の電力配線によって接続されている、燃料電池車両。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の燃料電池車両はさらに、
   前記燃料電池用高電圧装置の上側に配置されている電気式ヒータを備え、
   前記電気式ヒータは前記動力制御装置と単一の電力配線によって接続されている、燃料電池車両。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の燃料電池車両はさらに、
   二次電池を備え、
   前記燃料電池用高電圧装置は電力分岐部を備え、
   前記二次電池は前記電力分岐部と電力配線によって接続され、前記動力制御装置、前記コンプレッサは前記電力分岐部を介して、前記燃料電池用高電圧装置と電力配線によって接続されている、燃料電池車両。
9. 燃料電池車両に対する動力モジュールの搭載方法であって、前記燃料電池車両の車室の前方または後方に、
   支持部材の下側に空調機用のコンプレッサを装着し、
   前記支持部材の上方に燃料電池用高電圧装置を装着し、
   前記コンプレッサと前記燃料電池用高電圧装置とを単一の電力配線によって接続し、
   前記コンプレッサおよび前記燃料電池用高電圧装置が装着された前記支持部材を前記動力モジュールとして前記燃料電池車両の車体に装着し、
   前記燃料電池用高電圧装置とは別体であり、前記車体の側に配置され、モータの動作を制御する動力制御装置と前記燃料電池用高電圧装置とを単一の電力配線によって接続する、ことを備える、方法。
10. 請求項９に記載の方法において、
    前記支持部材の上方に前記燃料電池用高電圧装置を装着することは、前記支持部材の上側に燃料電池を装着し、前記燃料電池の上側に前記燃料電池用高電圧装置を装着することを含み、
    前記支持部材を前記動力モジュールとして前記車体に装着することは、前記コンプレッサ、前記燃料電池および前記燃料電池用高電圧装置が装着された前記支持部材を前記動力モジュールとして前記車体に装着することである、方法。
11. 請求項１０に記載の方法はさらに、
    前記支持部材の下側の前記コンプレッサとは異なる位置に前記モータを装着することを備え、
    前記支持部材を前記動力モジュールとして前記車体に装着することは、前記モータ、前記コンプレッサ、前記燃料電池および前記燃料電池用高電圧装置が装着された前記支持部材を前記動力モジュールとして前記車体に装着することである、方法。

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