JP6690588B2 - 燃料電池車両 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池車両の技術に関する。
従来、燃料電池車両において、車室よりも前方に位置するフロントルーム内に、燃料電池、および、燃料電池用の補機（例えば、エアコンプレッサ）を配置する技術が知られている（例えば、特許文献１）。エアコンプレッサは、燃料電池にカソードガスを供給する。
特開２０１５−２３１３１９号公報
フロントルーム内にエアコンプレッサなどの燃料電池用の補機を配置した場合、燃料電池車両が前方衝突したときに、エアコンプレッサに衝撃が加わり、エアコンプレッサが損傷する場合がある。例えば、他の補機よりもエアコンプレッサに高い電圧が印加される場合、エアコンプレッサが損傷した場合には高電圧となる部分がむき出しになる恐れが生じ得る。よって従来から、エアコンプレッサが損傷する可能性を低減できる技術が望まれている。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
本発明の一つの形態によれば、車室と、前記車室よりも前方に位置するフロントルームと、を有する燃料電池車両が提供される。この燃料電池車両は、前記フロントルーム内に配置された燃料電池と、前記フロントルーム内において前記燃料電池の下方に配置された、前記燃料電池にカソードガスを供給するエアコンプレッサと、前記フロントルーム内において前記燃料電池よりも下方に配置された、前記燃料電池に冷媒を供給する冷媒供給ポンプと、を備え、前記冷媒供給ポンプは、前記エアコンプレッサの前方に配置されている。また、この燃料電池車両は、さらに、前記フロントルーム内において前記燃料電池よりも下方に配置された、前記エアコンプレッサから送り出された前記カソードガスを冷却するインタークーラを有し、前記インタークーラは、前記エアコンプレッサの後方に配置されている。この形態によれば、エアコンプレッサの前方に冷媒供給ポンプが配置されているので、燃料電池車両が前方衝突した場合に、前方側（例えば、冷媒供給ポンプよりも前方側に位置する燃料電池車両の部品）からエアコンプレッサに加わる衝撃を冷媒供給ポンプによって緩和できる。これにより、エアコンプレッサが損傷する可能性を低減できる。またこの形態によれば、エアコンプレッサの前方に冷媒供給ポンプが配置されているので、燃料電池車両が前方衝突した場合に、前方側（例えば、冷媒供給ポンプよりも前方側に位置する燃料電池車両の部品）からエアコンプレッサに加わる衝撃を冷媒供給ポンプによって緩和できる。これにより、エアコンプレッサが損傷する可能性を低減できる。
（１）本発明の一形態によれば、車室と、前記車室よりも前方に位置するフロントルームと、を有する燃料電池車両が提供される。この燃料電池車両は、前記フロントルーム内に配置された燃料電池と、前記フロントルーム内において前記燃料電池の下方に配置された、前記燃料電池にカソードガスを供給するエアコンプレッサと、前記フロントルーム内において前記燃料電池よりも下方に配置された、前記燃料電池に冷媒を供給する冷媒供給ポンプと、を備え、前記冷媒供給ポンプは、前記エアコンプレッサの前方に配置されている。この形態によれば、エアコンプレッサの前方に冷媒供給ポンプが配置されているので、燃料電池車両が前方衝突した場合に、前方側（例えば、冷媒供給ポンプよりも前方側に位置する燃料電池車両の部品）からエアコンプレッサに加わる衝撃を冷媒供給ポンプによって緩和できる。これにより、エアコンプレッサが損傷する可能性を低減できる。
（２）上記形態において、さらに、前記フロントルーム内において前記燃料電池よりも下方に配置された、前記エアコンプレッサから送り出された前記カソードガスを冷却するインタークーラを有し、前記インタークーラは、前記エアコンプレッサの後方に配置されていてもよい。この形態によれば、エアコンプレッサの後方にインタークーラが配置されているので、燃料電池車両が前方衝突した場合に、後方側（例えば、インタークーラよりも後方側に位置する燃料電池車両の部品）からエアコンプレッサに加わる衝撃をインタークーラによって緩和できる。これにより、エアコンプレッサが損傷する可能性をさらに低減できる。
（３）上記形態において、前記インタークーラは、前記エアコンプレッサを挟んで前記冷媒供給ポンプと対向し、前記エアコンプレッサは、前記燃料電池車両の前後方向について前記冷媒供給ポンプと前記インタークーラとの間に位置する第１部分と、前記燃料電池車両の幅方向について、前記冷媒供給ポンプおよび前記インタークーラよりも一方の側に位置する第２部分と、を有し、前記エアコンプレッサは、前記前後方向について、前記第１部分が前記第２部分よりも後方側に傾斜して配置されていてもよい。この形態によれば、エアコンプレッサは、前後方向について第１部分が第２部分よりも後方側に位置するので、前後方向について第１部分が第２部分と同じ位置または第２部分よりも前方側に位置する場合よりも、第１部分の前方に配置された冷媒供給ポンプを後方側に配置できる。これにより、冷媒供給ポンプよりも前方側に位置する燃料電池車両の他の部品との間隔をよりあけることができるので、燃料電池車両が前方衝突した場合に、前方側から冷媒供給ポンプに加わる衝撃を低減できる。よって、冷媒供給ポンプが損傷する可能性を低減できる。
（４）上記形態であって、さらに、前記フロントルーム内において前記燃料電池の下方、かつ、前記エアコンプレッサの後方に配置された、前記燃料電池にアノードオフガスを循環させるアノードオフガス循環ポンプと、前記車室の下方に配置された、前記燃料電池に供給するアノードガスが充填されたタンクと、を有し、前記アノードオフガス循環ポンプの少なくとも後方側部分は、前記燃料電池車両を前方側から見たときに、前記タンクと重ならない位置に配置されていてもよい。この形態によれば、燃料電池車両を前方側から見たときに、アノードオフガス循環ポンプはタンクと重ならない位置に配置された後方側部分を有するので、燃料電池車両が前方衝突することでタンクが前方側に移動した場合でも、タンクが直接にアノードオフガス循環ポンプに衝突する可能性を低減できる。
（５）上記形態であって、前記エアコンプレッサは、前記冷媒供給ポンプよりも高い電圧が印加され得てもよい。この形態によれば、燃料電池車両が前方衝突した場合において、冷媒供給ポンプよりも高い電圧が印加され得るエアコンプレッサが損傷する可能性を低減できるので、燃料電池車両の安全性を向上できる。
本発明は、上記の燃料電池車両以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、燃料電池車両、燃料電池車両の製造方法などの形態で実現することができる。
燃料電池車両の概略構成を断面視にて示す説明図。 燃料電池システムの概略構成を示すブロック図。 燃料電池車両の各部の配置関係を説明するための第１の図。 燃料電池車両の各部の配置関係を説明するための第２の図。
Ａ．実施形態：
図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池車両５００の概略構成を断面視にて示す説明図である。図１では、燃料電池車両５００の幅方向ＬＨの所定位置での、車両の前方ＦＤに向かう前方方向および後方ＲＤに向かう後方方向に沿った断面を表している。本実施形態では、前方方向および後方方向に沿った方向を「前後方向ＦＲＤ」と呼ぶ。燃料電池車両５００は、燃料電池１０１を電力源として搭載し、動力源であるモータＭを駆動することにより、後輪ＲＷが駆動される。なお、図１では、燃料電池車両５００の幅方向ＬＨ、前方ＦＤに向かう前方方向、および後方ＲＤに向かう後方方向に加えて、重力方向、すなわち、鉛直下方Ｇを図示している。図１における各方向を示す符号および矢印は、他の図における各方向を示す符号および矢印に対応する。
燃料電池車両５００は、フロントルーム５１０と、タンク収容室５２０と、車室５３０とを備える。フロントルーム５１０と、タンク収容室５２０および車室５３０とは、ダッシュボードＤＢによって区画されている。タンク収容室５２０と車室５３０とは、フロアパネルＦＰによって区画されている。車室５３０は、乗員が乗る部屋であり、図１において破線で示すように、複数の座席が設けられている。車室５３０は、一対の前輪ＦＷと一対の後輪ＲＷとに挟まれた領域にほぼ位置している。フロントルーム５１０は、車室５３０よりも前方ＦＤに位置する。タンク収容室５２０は、フロントルーム５１０よりも後方ＲＤであって、車室５３０よりも下方に位置する。
フロントルーム５１０内には、サスペンションメンバ５５０と、燃料電池１０１を含む燃料電池システム２００の少なくとも一部の構成要素とが配置されている。サスペンションメンバ５５０は、前後方向ＦＲＤを長手方向とする柱状の部材であり、燃料電池１０１よりも下方に配置されている。図示は省略されているが、ほぼ同一の形状のサスペンションメンバ５５０が、幅方向ＬＨに所定の幅だけ離れて配置されている。つまり、幅方向ＬＨに所定の間隔をあけて配置された一対のサスペンションメンバ５５０が、フロントルーム５１０内に配置されている。各サスペンションメンバ５５０は、前後方向ＦＲＤに沿った途中において屈曲した形状を有する。具体的には、サスペンションメンバ５５０の前方部分と後方部分とは、いずれも前後方向ＦＲＤと略平行に配置されている。サスペンションメンバ５５０の前方部分は、サスペンションメンバ５５０の後方部分よりも上方に位置する。サスペンションメンバ５５０の中央部分は、前方部分との接続部分から後方部分との接続部分に向かうにつれて下方に位置するようになだらかに傾斜した形状を有する。サスペンションメンバ５５０の後方方向の端部は、図示しないサイドメンバに固定されている。サイドメンバは、車体フレーム、すなわち、車両の骨格の一部を成す部材であり、前後方向ＦＲＤを長手方向とする柱状の部材である。他方、サスペンションメンバ５５０の前方方向の端部は、開放されている。
燃料電池１０１および支持フレーム１５０は、フロントルーム５１０内に配置されている。燃料電池１０１は、積層された複数の単セルを含む積層体である。本実施形態では、燃料電池１０１は固体高分子形燃料電池である。支持フレーム１５０は、燃料電池１０１を下方側から支持する板状の部材である。燃料電池１０１は、前後方向ＦＲＤにおいて、タンク２０に向かう側（後方ＲＤ側）に向かうについて下方に位置するように傾斜して配置されている。このように燃料電池１０１が傾斜して配置されているので、燃料電池１０１内の水は、重力を利用して後方ＲＤ側に集めて燃料電池１０１から容易に排出される。
支持フレーム１５０の後方側部分は、後方側取付部４０１によってサスペンションメンバ５５０に取り付けられている。支持フレーム１５０の前方側部分は、前方側取付部４０２によってサスペンションメンバ５５０に取り付けられている。
燃料電池システム２００は、さらに、燃料電池１０１の発電時に動作する補機２１０を有する。補機２１０は、フロントルーム５１０内において燃料電池１０１および支持フレーム１５０よりも下方に配置されている。補機２１０は、アノードオフガス循環ポンプ２７と、エアコンプレッサ３０と、冷媒供給ポンプ４０と、インタークーラ３５と、を備える。アノードオフガス循環ポンプ２７とエアコンプレッサ３０と冷媒供給ポンプ４０とはそれぞれ、ブラケットなどの取付金具を介して支持フレーム１５０に取り付けられている。アノードオフガス循環ポンプ２７は、燃料電池車両５００にアノードオフガスを循環させる。アノードオフガスとは、燃料電池１０１から排出された未反応のアノードガスである。エアコンプレッサ３０は、燃料電池１０１にカソードガスとしての空気を供給する。冷媒供給ポンプ４０は、燃料電池１０１に冷媒としての冷却水を供給する。インタークーラ３５は、エアコンプレッサ３０から燃料電池１０１に送り出される温度が上昇したカソードガスを冷却する。
また、燃料電池車両５００は、燃料電池車両５００の補機としてのエアコンコンプレッサ５０を備える。エアコンコンプレッサ５０は、燃料電池車両５００に搭載された空調装置に用いられる空調用冷媒を熱交換器（図示せず）に向けて供給する。エアコンコンプレッサ５０は、フロントルーム５１０内において燃料電池１０１および支持フレーム１５０よりも下方に配置されている。
補機２１０およびエアコンコンプレッサ５０よりも前方ＦＤ側には、燃料電池車両５００を構成する各種部品が配置されている。各種部品としては、ボンネット５４０の一部やラジエータ４３や燃料電池車両５００の前面を形成する部品５５１（例えば、フロントグリル）などがある。
タンク収容室５２０は、タンク２０を収容する。タンク２０には、アノードガスとしての水素ガスが充填されている。タンク収容室５２０は、燃料電池車両５００の床下においてフロントルーム５１０よりも後方ＲＤに位置する。また、タンク収容室５２０は、幅方向ＬＨの略中央において前後方向ＦＲＤに沿って形成されている。タンク収容室５２０の天井部分は、車室５３０のフロアパネルＦＰにより形成されている。車室５３０の床においてタンク収容室５２０に対応する部分は、かかる床の他の部分に比べて鉛直上方に突出している。このように、タンク収容室５２０は、エンジンを搭載した車両におけるドライブシャフトが配置されたセンタートンネルと同様な形状を有している。
図２は、燃料電池システム２００の概略構成を示すブロック図である。なお、図２には、説明の便宜上、燃料電池システム２００を構成しない部品（例えば、エアコンコンプレッサ５０）も図示している。燃料電池システム２００は、上述の燃料電池１０１に加え、アノードガス給排系２０Ａと、カソードガス給排系３０Ａと、冷媒循環系４０Ａと、を備える。
燃料電池１０１は、積層された複数の単セル１１を備え、また、その積層方向ＳＤの両端部に一対のエンドプレート１１０，１２０を備える。エンドプレート１１０を第１エンドプレート１１０とも呼び、エンドプレート１２０を第２エンドプレート１２０とも呼ぶ。各単セル１１は、固体高分子電解質膜を挟んで設けられるアノード側触媒電極層に供給されるアノードガスと、カソード側触媒電極層に供給されるカソードガスとの電気化学反応により電力を発生する。本実施形態において、アノードガスは水素ガスであり、カソードガスは空気である。燃料電池１０１は、第２エンドプレート１２０が第１エンドプレート１１０よりも後方ＲＤ（図１）に位置するように設置されている。燃料電池１０１の内部には、アノードガス、カソードガス、および冷媒を流通させるためのマニホールド（図示省略）が単セル１１の積層方向ＳＤに沿って形成されている。
一対のエンドプレート１１０，１２０は、複数の単セル１１を含む積層体を挟持する。一対のエンドプレート１１０，１２０のうち、第２エンドプレート１２０は、燃料電池１０１内に形成されたマニホールドに、アノードガス、カソードガス、および冷却媒体を供給する機能、および、これらの媒体を排出するための流路を提供する機能を有する。これに対して、第１エンドプレート１１０は、かかる機能を有しない。第１エンドプレート１１０および第２エンドプレート１２０は、いずれも厚さ方向が、積層方向ＳＤと一致する略板状の外観形状を有する。
燃料電池１０１における一対の集電板１０３Ｆ，１０３Ｒは、ＤＣ−ＤＣコンバータ２９０と電気的に接続されている。集電板１０３Ｆと第１エンドプレート１１０との間には、絶縁板１０２Ｆが配置されている。同様に、集電板１０３Ｒと第２エンドプレート１２０との間には、絶縁板１０２Ｒが配置されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２９０は、モータＭと電気的に接続されており、燃料電池１０１の出力電圧を昇圧してモータＭに供給する。
アノードガス給排系２０Ａは、上述のタンク２０と、配管としてのアノードガス供給路２１と、主止弁２４と、調圧弁２５と、配管としてのアノードガス循環路２２と、気液分離器２８１と、上述のアノードオフガス循環ポンプ２７と、開閉弁２６と、配管としての排出路２３と、を有する。アノードガス供給路２１は、タンク２０と燃料電池１０１とに接続されている。アノードガス供給路２１は、タンク２０の水素ガスを燃料電池１０１に流通させる流路である。主止弁２４は、アノードガス供給路２１に設けられ、タンク２０からの水素ガスの供給の実行と停止とを、図示しない制御部からの指示に応じて切り替える。調圧弁２５は、アノードガス供給路２１のうちで主止弁２４よりも下流側に設けられている。調圧弁２５は、図示しない制御部からの指示に応じて燃料電池１０１に供給されるアノードガスの圧力を調整する。
アノードガス循環路２２は、燃料電池１０１から排出されたアノードオフガス（「アノード排ガス」とも呼ぶ）を再びアノードガス供給路２１に循環させる流路である。気液分離器２８１は、液水混じりのアノードオフガスから液水を分離する。また、アノードオフガスに含まれる不純物ガス、例えば窒素ガスも液水とともに分離される。アノードオフガス循環ポンプ２７は、アノードガス循環路２２のうちで、気液分離器２８１よりも下流側に配置されている。アノードオフガス循環ポンプ２７は、図示しない制御部からの指示に応じて、燃料電池１０１から排出されたアノードオフガスを再びアノードガス供給路２１に供給する。つまり、アノードオフガス循環ポンプ２７は、燃料電池１０１にアノードオフガスを循環させる。開閉弁２６は、排出路２３に設けられている。排出路２３は、カソードガス排出路３２に接続されている。開閉弁２６は、図示しない制御部からの指示に応じて所定のタイミングで開状態となる。これにより、分離された液水と窒素ガスが、排出路２３およびカソードガス排出路３２を通過してシステム外に放出される。
カソードガス給排系３０Ａは、上述のエアコンプレッサ３０と、上述のインタークーラ３５と、配管としてのカソードガス供給路３１と、配管としてのカソードガス排出路３２０と、調圧弁３４とを有する。カソードガス供給路３１は、燃料電池１０１に接続されている。カソードガス供給路３１は、外部の空気を燃料電池１０１に流通させるための流路である。エアコンプレッサ３０は、カソードガス供給路３１に設けられている。インタークーラ３５は、カソードガス供給路３１のうちでエアコンプレッサ３０の下流側に設けられている。カソードガス排出路３２は、燃料電池１０１からのカソードガスを外部に排出する流路である。調圧弁３４は、カソードガス排出路３２に設けられ、図示しない制御部からの指令に応じて開度が調整される。これにより、燃料電池１０１のカソード側の背圧が調整される。
冷媒循環系４０Ａは、配管としての冷媒循環路４１と、上述の冷媒供給ポンプ４０と、ラジエータ４３とを有する。冷媒循環路４１は、燃料電池１０１を冷却するための冷媒（例えば、水）を循環させる流路である。冷媒供給ポンプ４０は、図示しない制御部からの指示に応じて、冷媒循環路４１の冷媒を冷媒循環路４１および燃料電池１０１に循環させる。つまり、冷媒供給ポンプ４０は、燃料電池１０１に冷媒を供給する。ラジエータ４３は、外気を取り込むファンを有し、冷媒循環路４１の冷媒と外気との間で熱交換させることにより、冷媒を冷却する。
燃料電池システム２００は、さらに、バッテリ８０を備える。バッテリ８０は、二次電池であり、例えば充電及び放電が可能なリチウムイオン電池や、ニッケル水素電池で構成することができる。バッテリ８０は、例えば、エアコンプレッサ３０、冷媒供給ポンプ４０、アノードオフガス循環ポンプ２７、および、エアコンコンプレッサ５０と、ケーブル３８，４２，２８，５２によって電気的に接続されて、各部３０，４０，２７，５０に電力を供給する。各ケーブル３８，４２，２８，５２は、エアコンプレッサ３０、冷媒供給ポンプ４０、アノードオフガス循環ポンプ２７、および、エアコンコンプレッサ５０がそれぞれ有する端子部（図示せず）に接続される。
また、バッテリ８０は、燃料電池１０１からの出力電力によって充電可能である。なお、エアコンプレッサ３０、冷媒供給ポンプ４０、アノードオフガス循環ポンプ２７、エアコンコンプレッサ５０は、燃料電池１０１から電力が供給されてもよい。バッテリ８０の出力電圧は、各部３０，４０，２７，５０に応じて設けられたＤＣ−ＤＣコンバータ（図示せず）によって、各部３０，４０，２７，５０のそれぞれが要求する電力に応じた動作電圧に昇圧される。これにより、バッテリ８０から、エアコンプレッサ３０、冷媒供給ポンプ４０、アノードオフガス循環ポンプ２７、エアコンコンプレッサ５０のそれぞれの動作電圧に応じた電力が供給される。なお、バッテリ８０の出力電力は、各部３０，４０，２７，５０に応じて設けられたインバータ（図示せず）によって三相交流電力に変換された後に、エアコンプレッサ３０、冷媒供給ポンプ４０、アノードオフガス循環ポンプ２７、エアコンコンプレッサ５０に供給される。これにより、エアコンプレッサ３０、冷媒供給ポンプ４０、アノードオフガス循環ポンプ２７、エアコンコンプレッサ５０が駆動する。ここで、エアコンプレッサ３０、冷媒供給ポンプ４０、アノードオフガス循環ポンプ２７、エアコンコンプレッサ５０のうちで、燃料電池車両５００からの要求によって印加される最大電圧が最も高い要素は、エアコンプレッサ３０である。つまり、エアコンプレッサ３０は、冷媒供給ポンプ４０、アノードオフガス循環ポンプ２７、エアコンコンプレッサ５０よりも高い電圧が印加され得る。例えば、エアコンプレッサ３０に印加される最大電圧は２００Ｖ以上である。
図３は、燃料電池車両５００の各部の配置関係を説明するための第１の図である。図４は、燃料電池車両５００の各部の配置関係を説明するための第２の図である。ここで、図３は、燃料電池車両５００のフロントルーム５１０を含む前方ＦＤ側を鉛直下方Ｇ側から見た模式図である。また図４は、水平面に配置された燃料電池車両５００において、燃料電池１０１、支持フレーム１５０、および補機２１０を燃料電池車両５００の左側から見た模式図である。
図４に示すように、アノードオフガス循環ポンプ２７とエアコンプレッサ３０と冷媒供給ポンプ４０とはそれぞれ、ブラケットＢＣを介して支持フレーム１５０に取り付けられている。図３に示すように、ケーブル３８，４２，２８，５２が、対応するエアコンプレッサ３０、冷媒供給ポンプ４０、アノードオフガス循環ポンプ２７、および、エアコンコンプレッサ５０の端子部に接続されている。図３では、エアコンプレッサ３０の端子部３６と、アノードオフガス循環ポンプ２７の端子部２９のみが図示されている。本実施形態において、幅方向ＬＨについて、支持フレーム１５０の中央と、燃料電池車両５００の車体中央とは一致する。
図３に示すように、燃料電池車両５００を鉛直下方Ｇ側から見たときに、冷媒供給ポンプ４０とエアコンコンプレッサ５０とは、支持フレーム１５０の前端部１５０Ｖよりも後方ＲＤ側に位置する。また、図３に示すように、燃料電池車両５００を鉛直下方Ｇ側から見たときに、冷媒供給ポンプ４０、エアコンコンプレッサ５０、および、エアコンプレッサ３０は、支持フレーム１５０の外縁よりも内側に位置する。また、燃料電池車両５００を鉛直下方Ｇ側から見たときに、アノードオフガス循環ポンプ２７およびインタークーラ３５の大部分は、支持フレーム１５０の外縁よりも内側に位置する。例えば、支持フレーム１５０のうち外縁を構成する前端部１５０Ｖは、エアコンコンプレッサ５０や冷媒供給ポンプ４０よりも前方ＦＤ側に位置する。
冷媒供給ポンプ４０は、エアコンプレッサ３０の前方ＦＤに配置されている。具体的には、燃料電池車両５００を前方ＦＤ側から見たときに、冷媒供給ポンプ４０の少なくとも一部がエアコンプレッサ３０と重なるように、冷媒供給ポンプ４０がエアコンプレッサ３０の前方ＦＤに配置されている。また、冷媒供給ポンプ４０は、幅方向ＬＨについて、支持フレーム１５０の一方の側部よりも他方の側部１５０Ｔ寄りに配置されている。本実施形態において、「燃料電池車両５００を前方ＦＤ側から見たとき」とは、燃料電池車両５００を真正面から見たときのことである。
エアコンコンプレッサ５０は、エアコンプレッサ３０の前方ＦＤに配置されている。具体的には、燃料電池車両５００を前方ＦＤ側から見たときに、エアコンコンプレッサ５０の少なくとも一部がエアコンプレッサ３０と重なるように、エアコンコンプレッサ５０がエアコンプレッサ３０の前方ＦＤに配置されている。また、エアコンコンプレッサ５０は、幅方向ＬＨについて、支持フレーム１５０のうちで他方の端部１５０Ｔよりも一方の側部１５０Ｓ寄りに配置されている。また、エアコンコンプレッサ５０は、幅方向ＬＨについて、冷媒供給ポンプ４０と重なることなく間隔を開けて配置されている。
アノードオフガス循環ポンプ２７は、エアコンプレッサ３０の後方ＲＤに配置されている。具体的には、アノードオフガス循環ポンプ２７は、幅方向ＬＨについて、支持フレーム１５０のうちで一方の端部１５０Ｓよりも他方の側部１５０Ｔ寄りに配置されている。アノードオフガス循環ポンプ２７は、前後方向ＦＲＤについて、エアコンコンプレッサ５０を挟んでエアコンコンプレッサ５０と対向する。また、アノードオフガス循環ポンプ２７は、燃料電池車両５００を前方ＦＤ側から見たときに、タンク２０と重ならない位置に配置された後端側部分２７Ｐを有する。後端側部分２７Ｐは、前後方向ＦＲＤにおいてアノードオフガス循環ポンプ２７の後端を含む部分である。
インタークーラ３５は、エアコンプレッサ３０の後方ＲＤに配置されている。具体的には、インタークーラ３５の一部がエアコンプレッサ３０とタンク２０との間に位置するように、インタークーラ３５は配置されている。インタークーラ３５は、幅方向ＬＨについて、支持フレーム１５０の他方の側部１５０Ｔ寄りに配置されている。インタークーラ３５は、前後方向ＦＲＤについて、エアコンコンプレッサ５０を挟んで冷媒供給ポンプ４０と対向する。
エアコンプレッサ３０は、端子部３６が後方ＲＤ側に位置するように配置される。また、エアコンプレッサ３０の長手方向ＬＤが、幅方向ＬＨに概ね沿うように配置される。本実施形態では、例えば、幅方向ＬＨと長手方向ＬＤとの成す角度が３０°以下であれば、長手方向ＬＤと幅方向ＬＨが概ね沿っているといえる。エアコンプレッサ３０は、前後方向ＦＲＤについて冷媒供給ポンプ４０とインタークーラ３５との間に位置する第１部分３０２と、幅方向ＬＨについて冷媒供給ポンプ４０およびインタークーラ３５よりも一方の側（本実施形態では燃料電池車両５００の車体左側に位置する一方の側部１５０Ｓ側）に位置する第２部分３０３とを有する。幅方向ＬＨについて、エアコンコンプレッサ５０およびアノードオフガス循環ポンプ２７は、第２部分３０３側に配置されている。詳細には、前後方向ＦＲＤについて、第２部分３０３は、エアコンコンプレッサ５０とアノードオフガス循環ポンプ２７との間に位置する。エアコンプレッサ３０は、前後方向ＦＲＤについて、第１部分３０２が第２部分３０３よりも後方ＲＤ側に傾斜して配置されている。つまり、前後方向ＦＲＤについて、第１部分３０２の前方端部３０２ｅが、第２部分３０３の前方端部３０３ｅよりも後方ＲＤ側に位置する。換言すれば、燃料電池車両５００を鉛直下方Ｇ側から見たときに、長手方向ＬＤと幅方向ＬＨとが平行となる状態から、エアコンプレッサ３０を鉛直下方Ｇに沿った軸を中心として、第１部分３０２が冷媒供給ポンプ４０から離れる方向に回転させた後の状態となるようにエアコンプレッサ３０が配置される。
上記実施形態によれば、図３に示すように、エアコンプレッサ３０の前方ＦＤに冷媒供給ポンプ４０が配置されているので、燃料電池車両５００が前方衝突した場合に、前方ＦＤ側からエアコンプレッサ３０に加わる衝撃を冷媒供給ポンプ４０によって緩和できる。これにより、エアコンプレッサ３０が損傷する可能性を低減できる。燃料電池車両５００が前方衝突した場合、例えば、部品５５１（図１）が後方ＲＤ側に押し潰されるように移動する場合がある。この場合において、後方ＲＤ側に移動する部品５５１から加えられる衝撃を冷媒供給ポンプ４０によって緩和できる。つまり、冷媒供給ポンプ４０が緩衝材として機能することで、エアコンプレッサ３０が損傷する可能性を低減できる。
また上記実施形態によれば、図３に示すように、エアコンプレッサ３０の後方ＲＤにインタークーラ３５が配置されているので、燃料電池車両５００が前方衝突した場合に、後方ＲＤ側からエアコンプレッサ３０に加わる衝撃をインタークーラ３５によって緩和できる。これにより、エアコンプレッサ３０が損傷する可能性をさらに低減できる。燃料電池車両５００が前方衝突した場合、例えば、タンク２０が慣性力によって前方ＦＤ側に移動する場合がある。この場合において、前方ＦＤ側に移動するタンク２０から加えられる衝撃をインタークーラ３５によって緩和できる。つまり、インタークーラ３５が緩衝材として機能することで、エアコンプレッサ３０が損傷する可能性を低減できる。なお、インタークーラ３５が衝撃によって損傷した場合でもあっても、インタークーラ３５には電力が供給されておらず内部の空気が外部に漏れ出すだけであるので、安全性が低下する恐れは低減できる。
また上記実施形態によれば、図３に示すように、エアコンプレッサ３０は、前後方向ＦＲＤについて第１部分３０２が第２部分３０３よりも後方ＲＤ側に位置する。よって、前後方向ＦＲＤについて第１部分３０２が第２部分３０３と同じ位置または第２部分３０３よりも前方ＦＤ側に位置する場合よりも、第１部分３０２の前方ＦＤに配置された冷媒供給ポンプ４０を後方ＲＤ側に配置できる。つまり、冷媒供給ポンプ４０を配置するスペースをより後方ＲＤ側に確保できる。これにより、冷媒供給ポンプ４０よりも前方ＦＤ側に位置する燃料電池車両５００の他の部品（例えば、図１に示す部品５５１やラジエータ４３）との間隔をよりあけることができる。よって、燃料電池車両５００が前方衝突した場合に、前方ＦＤ側から冷媒供給ポンプ４０に加わる衝撃を低減できるので、冷媒供給ポンプ４０が損傷する可能性を低減できる。
また上記実施形態によれば、燃料電池車両５００を前方ＦＤ側から見たときに、循環ポンプはタンクと重ならない位置に配置された後端側部分２７Ｐ（図３）を有する。これにより、燃料電池車両５００が前方衝突することでタンク２０が前方ＦＤ側に移動した場合でも、タンク２０が直接にアノードオフガス循環ポンプ２７に衝突する可能性を低減できる。
また上記実施形態によれば、エアコンプレッサ３０、冷媒供給ポンプ４０、アノードオフガス循環ポンプ２７、エアコンコンプレッサ５０のうちで、最も高い電圧が印加され得る要素はエアコンプレッサ３０である。上記実施形態によれば、燃料電池車両５００が前方衝突した場合に、この高電圧部品であるエアコンプレッサ３０が損傷する可能性を低減できる。これにより、端子部３６の内部がむき出し状態となることで、乗員などが感電する可能性を低減できる。よって、燃料電池車両５００の安全性を向上できる。
また上記実施形態によれば、図３に示すように、燃料電池車両５００を鉛直下方Ｇ側から見たときに、冷媒供給ポンプ４０とエアコンコンプレッサ５０とは、支持フレーム１５０の前端部１５０Ｖよりも後方ＲＤ側に位置する。つまり、前後方向ＦＲＤにおいて、冷媒供給ポンプ４０およびエアコンコンプレッサ５０よりも前方ＦＤ側に支持フレーム１５０の一部が配置される。よって、燃料電池車両５００が前方衝突した場合に、より前方ＦＤ側に配置された部品（例えば、図１に示す部品５５１やラジエータ４３）が衝撃によって後方ＲＤ側に移動してきた場合でも、支持フレーム１５０によって移動してきた部品が冷媒供給ポンプ４０およびエアコンコンプレッサ５０に衝突する可能性を低減できる。これにより、燃料電池車両５００の安全性をさらに向上できる。さらに、図３に示すように、エアコンプレッサ３０と、エアコンプレッサ３０の前方ＦＤに位置する冷媒供給ポンプ４０およびエアコンコンプレッサ５０は、燃料電池車両５００を鉛直下方Ｇ側から見たときに、支持フレーム１５０の外縁よりも内側に位置する。よって、燃料電池車両５００が衝突した場合に、支持フレーム１５０の外縁よりも外側に配置された部品が衝撃によって冷媒供給ポンプ４０やエアコンコンプレッサ５０に近づく方向に移動してきた場合でも、支持フレーム１５０によって移動してきた部品が冷媒供給ポンプ４０およびエアコンコンプレッサ５０に衝突する可能性を低減できる。これにより、燃料電池車両５００の安全性をより一層向上できる。
また上記実施形態によれば、第２エンドプレート１２０が第１エンドプレート１１０よりも後方ＲＤに位置し、第２エンドプレート１２０が反応ガス（アノードガスやカソードガス）および冷却媒体を燃料電池１０１内に供給または燃料電池１０１から排出する機能（例えば、開口）を有する。また上記実施形態によれば、エアコンプレッサ３０の後方ＲＤにアノードオフガス循環ポンプ２７およびインタークーラ３５が配置されている。これにより、アノードオフガス循環ポンプ２７と燃料電池１０１とを接続するアノードガス循環路２２、および、インタークーラ３５と燃料電池１０１とを接続するカソードガス供給路３１を第１エンドプレート１１０に接続する場合に比べて短くできる。これにより、アノードガス循環路２２およびカソードガス供給路３１の圧力損失が高くなることを抑制できる。
また、アノードガス循環路２２を第２エンドプレート１２０に近い後方ＲＤ側に配置できるので、燃料電池１０１の発電による発熱によって、アノードガス循環路２２内の水が凍結したり、アノード循環路２２内の水蒸気が凝結したりする可能性を低減できる。よって、燃料電池１０１の発電性能が低下する可能性を低減できる。
また、上記実施形態によれば、エアコンプレッサ３０の前方ＦＤにエアコンコンプレッサ５０および冷媒供給ポンプ４０を配置し、エアコンプレッサ３０の後方ＲＤにアノードオフガス循環ポンプ２７およびインタークーラ３５を配置している。よって、エアコンプレッサ３０の前方ＦＤにおいて、エアコンコンプレッサ５０のケーブル５２および冷媒供給ポンプ４０のケーブル４２を配置するための十分な空間を確保できる。
Ｂ．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。
Ｂ−１．第１変形例：
上記実施形態において、インタークーラ３５はエアコンプレッサ３０の後方ＲＤに配置されていなくてもよい。また、上記実施形態において、エアコンプレッサ３０は、前後方向ＦＲＤについて、第１部分３０２が第２部分３０３よりも後方ＲＤ側に位置していなくてもよく、例えば、長手方向ＬＤと幅方向ＬＨとが平行であってもよい。また、上記実施形態において、アノードオフガス循環ポンプ２７は、燃料電池車両５００を前方ＦＤ側から見たときに、タンク２０と全てが重なっていてもよいし、タンク２０と全てが重なっていなくてもよい。またエアコンプレッサ３０、冷媒供給ポンプ４０、アノードオフガス循環ポンプ２７、エアコンコンプレッサ５０のうちで、燃料電池車両５００からの要求によって印加される最大電圧が最も高い要素は、エアコンプレッサ３０でなくてもよい。このようにしても、エアコンプレッサ３０の前方ＦＤに冷媒供給ポンプ４０が配置されているので、燃料電池車両５００が前方衝突した場合に、前方ＦＤ側からエアコンプレッサ３０に加わる衝撃を冷媒供給ポンプ４０によって緩和できる。
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、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、実施例、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。
１１…単セル
２０…タンク
２０Ａ…アノードガス給排系
２１…アノードガス供給路
２２…アノードガス循環路
２３…排出路
２４…主止弁
２５…調圧弁
２６…開閉弁
２７…アノードオフガス循環ポンプ
２７Ｐ…後端側部分
２８…ケーブル
２９…端子部
３０…エアコンプレッサ
３０Ａ…カソードガス給排系
３１…カソードガス供給路
３２…カソードガス排出路
３４…調圧弁
３５…インタークーラ
３６…端子部
３８…ケーブル
４０…冷媒供給ポンプ
４０Ａ…冷媒循環系
４１…冷媒循環路
４２…ケーブル
４３…ラジエータ
５０…エアコンコンプレッサ
５２…ケーブル
８０…バッテリ
１０１…燃料電池
１０２Ｆ，１０２Ｒ…絶縁板
１０３Ｆ，１０３Ｒ…集電板
１１０…エンドプレート（第１エンドプレート）
１２０…エンドプレート（第２エンドプレート）
１５０…支持フレーム
１５０Ｓ…一方の側部
１５０Ｔ…他方の側部
１５０Ｖ…前端部
２００…燃料電池システム
２１０…補機
２８１…気液分離器
２９０…ＤＣ−ＤＣコンバータ
３０２…第１部分
３０２ｅ…前方端部
３０３…第２部分
３０３ｅ…前方端部
４０１…後方側取付部
４０２…前方側取付部
５００…燃料電池車両
５１０…フロントルーム
５２０…タンク収容室
５３０…車室
５４０…ボンネット
５５０…サスペンションメンバ
５５１…部品
ＢＣ…ブラケット
ＤＢ…ダッシュボード
ＦＤ…前方
ＦＰ…フロアパネル
ＦＲＤ…前後方向
ＦＷ…前輪
Ｇ…鉛直下方
ＬＤ…長手方向
ＬＨ…幅方向
Ｍ…モータ
ＲＤ…後方
ＲＷ…後輪
ＳＤ…積層方向

Claims (4)

  1. 車室と、前記車室よりも前方に位置するフロントルームと、を有する燃料電池車両であって、
    前記フロントルーム内に配置された燃料電池と、
    前記フロントルーム内において前記燃料電池の下方に配置された、前記燃料電池にカソードガスを供給するエアコンプレッサと、
    前記フロントルーム内において前記燃料電池よりも下方に配置された、前記燃料電池に冷媒を供給する冷媒供給ポンプと、を備え、
    前記冷媒供給ポンプは、前記エアコンプレッサの前方に配置されており、
    前記燃料電池車両は、さらに、前記フロントルーム内において前記燃料電池よりも下方に配置された、前記エアコンプレッサから送り出された前記カソードガスを冷却するインタークーラを有し、
    前記インタークーラは、前記エアコンプレッサの後方に配置されている、燃料電池車両。
  2. 請求項１に記載の燃料電池車両であって、
    前記インタークーラは、前記エアコンプレッサを挟んで前記冷媒供給ポンプと対向し、
    前記エアコンプレッサは、前記燃料電池車両の前後方向について前記冷媒供給ポンプと前記インタークーラとの間に位置する第１部分と、前記燃料電池車両の幅方向について、前記冷媒供給ポンプおよび前記インタークーラよりも一方の側に位置する第２部分と、を有し、
    前記エアコンプレッサは、前記前後方向について、前記第１部分が前記第２部分よりも後方側に傾斜して配置されている、燃料電池車両。
  3. 請求項１または請求項２に記載の燃料電池車両であって、さらに、
    前記フロントルーム内において前記燃料電池の下方、かつ、前記エアコンプレッサの後方に配置された、前記燃料電池にアノードオフガスを循環させるアノードオフガス循環ポンプと、
    前記車室の下方に配置された、前記燃料電池に供給するアノードガスが充填されたタンクと、を有し、
    前記アノードオフガス循環ポンプの少なくとも後方側部分は、前記燃料電池車両を前方側から見たときに、前記タンクと重ならない位置に配置されている、燃料電池車両。
  4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の燃料電池車両であって、
    前記エアコンプレッサは、前記冷媒供給ポンプよりも高い電圧が印加され得る、燃料電池車両。
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