JP7095485B2 - 燃料電池車の車両構造 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池車の車両構造に関する。
特許文献１には、水素タンクを車両の複数の位置に配置した燃料電池車が開示されている。当該燃料電池車は、車室空間を確保するために異なる大きさの水素タンクを複数箇所に配置している。
国際公開第２００７／０７４０９８号
上記のような燃料電池車において、共通化された水素タンクを使用し、かつモジュール化を行うには改善の余地がある。本発明は、共通化された水素タンクを使用して車両をモジュール化しつつ、広い車室空間を確保することができる燃料電池車の車両構造を提供することを目的とする。
請求項１の燃料電池車の車両構造は、車両の車室のルーフ側及び床下側に配置され、水素が充填される水素タンクと、前記ルーフ側及び前記床下側の各々において前記水素タンクを収納し、かつ前記水素タンクと接続される接続管の口金を車両前後方向に各々有する一組のケースと、前記車両を構成する骨格構造を含み、一組の前記ケースが設けられたセンタモジュールと、前記車両を構成する骨格構造を含み、前記センタモジュールの車両前方側に結合されるフロントモジュールと、前記車両を構成する骨格構造を含み、前記センタモジュールの車両後方側に結合されるリアモジュールと、前記フロントモジュール又は前記リアモジュールに設けられ、前記口金に接続された配管から前記水素が供給される燃料電池スタックと、前記フロントモジュール又は前記リアモジュールに設けられ、前記燃料電池スタックの出力電力を制御するコントロールユニットと、前記フロントモジュール又は前記リアモジュールに設けられ、前記コントロールユニットの出力電力により駆動輪を駆動させる駆動ユニットと、を備えている。
請求項１の燃料電池車の車両構造では、水素タンクと水素タンクを収納するケースが共通化されている。当該ケースには車両前後方向両端に口金が設けられているため、当該ケースが配置されるセンタモジュールでは、フロントモジュール及びリアモジュールの両モジュールに対して配管を引き出すことができる。これにより、燃料電池スタックは、フロントモジュール及びリアモジュールのどちらにも配置することができる。また、コントロールユニット及び駆動ユニットの各機器についても、フロントモジュール又はリアモジュールに配置する。これにより、請求項１の車両構造によれば、共通化された水素タンクを使用して車両をモジュール化しつつ、広い車室空間を確保することができる
請求項２の燃料電池車の車両構造は、前記配管の車両上下方向の延在部分は、車両前後方向の位置が車輪の前端と後端との範囲内にある。
請求項２の燃料電池車の車両構造によれば、車両が側方から衝突を受けた場合、車輪が衝撃荷重を受けるため、配管の保護構造を簡素化することができる。
請求項３の燃料電池車の車両構造は、前記燃料電池スタック、前記コントロールユニット及び前記駆動ユニットを含む高電圧部品は、前記フロントモジュール及び前記リアモジュールの一方に設けられ、前記フロントモジュール及び前記リアモジュールの他方に、車両の自動運転を制御する制御ユニットを備えている。
請求項３の燃料電池車の車両構造では、自動運転に係る制御ユニットが、高電圧の電流が流れる動力部品である燃料電池スタック、コントロールユニット及び駆動ユニットから離れて設置されている。すなわち、請求項３の車両構造によれば、制御ユニットが動力部品から発生する電磁波ノイズの影響を受けることを低減することができる。
本発明によれば、共通化された水素タンクを使用して車両をモジュール化しつつ、広い車室空間を確保することができる。
第１の実施形態に係る燃料電池車の側面図である。 第１の実施形態に係る燃料電池車の正面図である。 第１の実施形態に係る燃料電池車の平断面図である。 第１の実施形態に係る燃料電池車の水素タンク及び水素タンクケースの斜視図である。 第１の実施形態に係る燃料電池車の側方断面図であって、自動運転に係る装置を説明する図である。 第１の実施形態の変形例に係る燃料電池車の側面図である。 第１の実施形態の変形例に係る燃料電池車の水素タンク及び水素タンクケースの斜視図である。 第２の実施形態に係る燃料電池車の側面図である。 第３の実施形態に係る燃料電池車の側面図である。
本発明の実施形態に係る燃料電池車について図を用いて説明する。なお、各図において、矢印ＦＲは車両前方を示し、矢印ＵＰは車両上方を示し、矢印ＬＨは車幅方向左側を示し、矢印ＲＨは車幅方向右側を示している。
［第１の実施形態］
（構成）
本実施形態の車両１０は完全自動運転を可能とする燃料電池車である。図１及び図２に示されるように、車両１０の外観は、ルーフ２０Ｂ、前壁部２０Ｃ、側壁部２０Ｄ及び後壁部２０Ｅに囲まれた略直方体形状であって、車両前方には車輪２４のうち前輪２４Ａが設けられ、車両後方には車輪２４のうち後輪２４Ｂが設けられている。
本実施形態の車両１０は、複数のモジュールが結合されることにより構成されている。図１及び図３に示されるように、車両１０は、車両前後方向中央部分を構成するセンタモジュール１６と、センタモジュール１６の車両前方側に結合されるフロントモジュール１７と、センタモジュール１６の車両後方側に結合されるリアモジュール１８と、を含んで構成されている。フロントモジュール１７とセンタモジュール１６とは、前輪２４Ａのやや車両後方寄りの部分を境に分かれており、センタモジュール１６とリアモジュール１８とは、後輪２４Ｂのやや車両前方寄りの部分を境に分かれている。ここで、以下の説明では、車両１０の車両前後方向において、フロントモジュール１７がある部分を車両前部とし、センタモジュール１６がある部分を車両中央部とし、リアモジュール１８がある部分を車両後部とする（他の実施形態についても同じ）。
なお、センタモジュール１６、フロントモジュール１７及びリアモジュール１８は、それぞれ車両下方側のみを構成するモジュールとしてもよい。この場合の車両１０は、結合されたセンタモジュール１６、フロントモジュール１７及びリアモジュール１８に対し、車両上方側を構成するルーフモジュールをさらに結合して形成される。
センタモジュール１６は、側壁部２０Ｄの車両前後方向中央部分、及び水素タンクケース９１（図４参照）を含んで構成されている。なお、本実施形態では、車両前後方向の長さの異なる複数種類のセンタモジュール１６が用意されている。
フロントモジュール１７は、前壁部２０Ｃ、側壁部２０Ｄの車両前方部分、自動運転ユニット４０、燃料電池スタック９２及び二次バッテリ９３を含んで構成されている。
リアモジュール１８は、後壁部２０Ｅ、側壁部２０Ｄの車両後方部分、及び駆動ユニット３２及びパワーユニット３４を含んで構成されている。
車両１０の車両下方部には車両前後方向に延びる一対のサイドメンバ１４が設けられている。このサイドメンバ１４は前輪２４Ａの車両後方部から後輪２４Ｂの車両前方部にかけて延在するセンタサイドメンバ１４Ａと、センタサイドメンバ１４Ａから車幅方向内側かつ車両上方側に屈曲した後、車両前方に延びるフロントサイドメンバ１４Ｂとを有している。また、サイドメンバ１４は、センタサイドメンバ１４Ａから車幅方向内側かつ車両上方側に屈曲した後、車両後方に延びるリアサイドメンバ１４Ｃを有している。なお、センタサイドメンバ１４Ａはセンタモジュール１６に設けられ、フロントサイドメンバ１４Ｂはフロントモジュール１７に設けられ、リアサイドメンバ１４Ｃはリアモジュール１８に設けられている。
フロントサイドメンバ１４Ｂには前輪２４Ａを支持するフロントアクスル（図示省略）が固定され、リアサイドメンバ１４Ｃには駆動輪である後輪２４Ｂを駆動するための駆動ユニット３２が固定されている。
図１に示されるように、車両１０は、駆動ユニット３２が収納されるパワーユニット室２２Ａと、燃料電池スタック９２が収納されるサブユニット室２２Ｃと、を備えている。また、車両１０は、ダッシュパネル２３Ａ、２３Ｂによってパワーユニット室２２Ａ及びサブユニット室２２Ｃと仕切られた車室２０を備えている。本実施形態のパワーユニット室２２Ａは、車両後部における車両下方の部分であって、側面視において後輪２４Ｂを囲む範囲の空間として設けられている。また、サブユニット室２２Ｃは、車両前部における車両下方の部分であって、側面視において前輪２４Ａを囲む範囲の空間として設けられている。
サブユニット室２２Ｃには、燃料電池スタック９２の他、二次バッテリ９３が収納されている。燃料電池スタック９２は、複数の燃料電池セル、及び水素ポンプを含んだユニットである。また、二次バッテリ９３は、車両１０の加速時に燃料電池スタック９２の電力を補完すると共に、車両１０の減速時には回生された電力を貯蔵する。燃料電池スタック９２は、後述する水素タンク９０と配管である水素配管９６により接続されている。
また、サブユニット室２２Ｃには、制御ユニットとしての自動運転ユニット４０が収納されている。自動運転ユニット４０は、車両１０の自動運転を制御する自動運転ＥＣＵや、操舵ユニット及び加減速ユニットとの通信を制御するインターフェースＥＣＵ等を含んで構成されている。図５に示されるように、自動運転ユニット４０には、車両１０の周囲の状況を取得する複数のセンサ４２が接続されている。このセンサ４２は、所定範囲を撮像するカメラ、所定範囲に探査波を送信するミリ波レーダ、所定範囲をスキャンするライダ（Light Detection and Ranging/Laser Imaging Detection and Ranging）を含んでいる。なお、図５では、燃料電池スタック９２、二次バッテリ９３、水素配管９６及び側部乗降口２７等を省略している。
図５に示されるように、センサ４２は車両１０の前面に設けられた前部センサ４２Ａ、４２Ｂ、車両前方のルーフ２０Ｂの上面に設けられた上部センサ４２Ｃ、４２Ｄ、及び車両後方のルーフ２０Ｂの端部に設けられた後部センサ４２Ｅを有している。各センサ４２と自動運転ユニット４０とは配線としての信号ケーブル４６により接続されている。なお、走行路上の信号機の状況を識別すべく、車両前方の前部センサ４２Ａ、４２Ｂ、及び上部センサ４２Ｃの少なくとも１つにはカメラが配置されている。
自動運転ユニット４０から車両上方に延びる信号ケーブル４６は、途中、前部センサ４２Ａ、４２Ｂ及び上部センサ４２Ｃと接続した後、上部センサ４２Ｄに接続される。そして、信号ケーブル４６は、上部センサ４２Ｄから車両後方に延びて後部センサ４２Ｅに接続される。ここで、ルーフ２０Ｂ側において信号ケーブル４６は、ルーフ２０Ｂを構成するアウタパネル２０Ｂ１とインナパネル２０Ｂ２との間に車両前後方向に沿って配設されている。
図１に示されるように、パワーユニット室２２Ａには、駆動ユニット３２の他、高電圧部品としてのパワーユニット３４が収納されている。駆動ユニット３２は、少なくとも走行用モータとトランスアクスルとがユニット化されている。また、パワーユニット３４は、少なくとも昇圧コンバータとインバータとがユニット化されている。パワーユニット３４は、燃料電池スタック９２と電源ケーブル３６により電気的に接続されている。この電源ケーブル３６は、水素タンクケース９１とセンタサイドメンバ１４Ａとの隙間を車両前後方向に沿って配設されている（図３参照）。なお、電源ケーブル３６において、センタモジュール１６とフロントモジュール１７との結合部、及びセンタモジュール１６とリアモジュール１８との結合部にはそれぞれ電力コネクタ３８が設けられている。
サブユニット室２２Ｃよりも車両後方側、パワーユニット室２２Ａよりも車両前方側、及び車両上方側は、略直方体形状の空間である車室２０とされている。本実施形態の車室２０では、車両前部に設けられ、サブユニット室２２Ｃを囲むダッシュパネル２３Ｂと、車両中央部に設けられたフロアパネル２１と、車両後部に設けられ、パワーユニット室２２Ａを囲むダッシュパネル２３Ａにより床面２０Ａが形成されている。床面２０Ａは、フロアパネル２１による低床部２０Ａ１と、フロアパネル２１よりも高位置にあるダッシュパネル２３Ａ、２３Ｂによる高床部２０Ａ２と、を有している。
低床部２０Ａ１は、前輪２４Ａ及び後輪２４Ｂの車軸よりも車両下方側に位置している。そして車室２０は、乗員が起立姿勢で乗車可能な高さに形成されている。ここで、「乗員」としては、大人の標準的（平均的）な体型のダミー、例えば、国際統一側面衝突ダミー（World Side Impact Dummy：World SID）のＡＭ５０型（米国人成人男性の５０パーセンタイル）のダミーを例にすることができる。つまり、本実施形態の車室２０は、ＡＭ５０型のダミーが起立した状態において頭部とインナパネル２０Ｂ２との間にクリアランスが生じる高さを有している。なお、乗員の例は、ＡＭ５０型のダミーに限らず、他の衝突ダミーや統計的に得られた標準体型モデルとすることができる。
また、車室２０には、乗員が着座可能なシート２９が複数個設けられている。本実施形態のシート２９は、車室２０の車両前方に設置された１つの前列シート２９Ａと、前列シート２９Ａの車両後方側に並んで設置された複数の中間列シート２９Ｂと、パワーユニット室２２Ａの上部に設置された１つの後列シート２９Ｃと、を有している。前列シート２９Ａ及び中間列シート２９Ｂはフロアパネル２１に固定され、後列シート２９Ｃはダッシュパネル２３Ａに固定されている。前列シート２９Ａ及び後列シート２９Ｃは、着座した乗員が車両前方を向くように設置されている。また、中間列シート２９Ｂは少なくとも車幅方向右側に４つ配置されている。中間列シート２９Ｂは着座した乗員が車幅方向左側を向くように設置されているが、これに限らず、車両前方を向くように設置してもよい。さらに、各シート２９は車両上下方向を軸に自在に回転可能であってもよい。
車両中央部において、車室２０のルーフ２０Ｂ側と床下側（低床部２０Ａ１の車両下方側）にはそれぞれ複数の水素タンク９０が配置されている。なお、図１においては、１つの水素タンク９０のみが図示されており、その他の水素タンク９０は省略されている（図５、図６、図８及び図９に同じ）。複数の水素タンク９０は、水素タンクケース９１に収納されている。水素タンクケース９１は、アウタパネル２０Ｂ１とインナパネル２０Ｂ２との間に収納された上部タンクケース９１Ａと、車室２０の床下、詳しくは、フロアパネル２１の車両下方側に収納された下部タンクケース９１Ｂと、を有している。上部タンクケース９１Ａは、少なくともアウタパネル２０Ｂ１及びインナパネル２０Ｂ２のいずれかに固定され、下部タンクケース９１Ｂは、車両中央部に配置された一対のセンタサイドメンバ１４Ａに対して固定されている。
図４に示されるように、水素タンクケース９１は、収納部９４Ａと蓋部９４Ｂとにより構成される車両上下方向に薄い箱形の容器である。水素タンクケース９１は、内部には筒状の水素タンク９０が収納されている。本実施形態の水素タンクケース９１では、１１本の水素タンク９０が車両前後方向に並んで配置されている。水素タンク９０は、シート状のＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）を巻回して筒状とすることで形成されている。水素タンク９０の長手方向一端側（車幅方向左側）にはコネクタ９７Ａが設けられている。また、水素タンクケース９１の車幅方向他端側（車幅方向右側）には、各水素タンク９０を閉塞するプラグ９７Ｂが設けられている。また、各水素タンク９０のコネクタ９７Ａには接続管９７Ｃが接続されている。さらに、水素タンクケース９１の車両前後方向両側には、接続管９７Ｃのそれぞれの端部に接続された口金９８が突出して設けられている。
図１に示されるように、水素タンクケース９１には、口金９８（図４参照）において水素配管９６が接続されている。水素配管９６は、上部タンクケース９１Ａの車両前方側に接続される第一水素配管９６Ａと、下部タンクケース９１Ｂの車両前方側に接続される第二水素配管９６Ｂと、上部タンクケース９１Ａの車両後方側に接続される第三水素配管９６Ｃと、を有する。なお、下部タンクケース９１Ｂの車両後方側の口金９８は閉塞されている。
第一水素配管９６Ａは、上部タンクケース９１Ａと燃料電池スタック９２とを接続している。この第一水素配管９６Ａは、水素タンク９０内の水素を燃料電池スタック９２に供給するものである。第一水素配管９６Ａは、アウタパネル２０Ｂ１とインナパネル２０Ｂ２との間、及び側壁部２０Ｄを構成するパネルと内装材との隙間に配設されている。なお、側壁部２０Ｄ側における第一水素配管９６Ａの車両上下方向の延在部分は、側面視において前輪２４Ａの前端と後端との間に位置している。
第二水素配管９６Ｂは、下部タンクケース９１Ｂと燃料電池スタック９２とを接続している、この第二水素配管９６Ｂは、水素タンク９０内の水素を燃料電池スタック９２に供給すると共に、後述する充填口９５から注入される水素を下部タンクケース９１Ｂの水素タンク９０に供給するものである。第二水素配管９６Ｂは、車室２０の床下に配設されている。
第三水素配管９６Ｃは、上部タンクケース９１Ａと、車両後部の側壁部２０Ｄに設けられた充填口９５とを接続している。この第三水素配管９６Ｃは、充填口９５から注入される水素を上部タンクケース９１Ａの水素タンク９０と、下部タンクケース９１Ｂの水素タンク９０とに供給するものである。第三水素配管９６Ｃは、アウタパネル２０Ｂ１とインナパネル２０Ｂ２との間、及び側壁部２０Ｄを構成するパネルと内装材との隙間に配設されている。なお、側壁部２０Ｄ側における第三水素配管９６Ｃの車両上下方向の延在部分は、側面視において後輪２４Ｂの前端と後端との間に位置している。
車室２０の車両側方（車幅方向左側）の側壁部２０Ｄには、大人の乗員が歩いて乗降可能な側部乗降口２７が設けられている。この側部乗降口２７は、車両前方にスライド可能に固定されたスライドドア２７Ａにより閉塞されている。また、図２に示されるように、側部乗降口２７には、低床部２０Ａ１から歩道（又は車道）に向けて斜め下方に延びる側部スロープ２８が設けられている。側部スロープ２８は、車両１０が走行する場合には、フロアパネル２１と水素タンクケース９１との隙間に設けられた側部収納部２８Ａに収納され（図３参照）、乗員が乗降する使用状態においては、側部収納部２８Ａから車両側方に引き出される。
（製造方法）
本実施形態では、まず、センタモジュール１６、フロントモジュール１７及びリアモジュール１８をそれぞれ製造する。例えば、センタモジュール１６では、車両中央部のルーフ２０Ｂ、側壁部２０Ｄ及びフロアパネル２１並びにセンタサイドメンバ１４Ａなどが組み付けられる。また、上部タンクケース９１Ａがアウタパネル２０Ｂ１又はインナパネル２０Ｂ２に固定され、下部タンクケース９１Ｂがセンタサイドメンバ１４Ａに対して固定される。
また、フロントモジュール１７では、前壁部２０Ｃ、車両前部のルーフ２０Ｂ、側壁部２０Ｄ及びダッシュパネル２３Ｂ、フロントサイドメンバ１４Ｂ並びに前輪２４Ａなどが組み付けられる。また、自動運転ユニット４０、燃料電池スタック９２及び二次バッテリ９３がサブユニット室２２Ｃの内部に固定される。さらに、リアモジュール１８では、後壁部２０Ｅ、車両後部のルーフ２０Ｂ及び側壁部２０Ｄ、リアサイドメンバ１４Ｃ、ダッシュパネル２３Ａ並びに後輪２４Ｂなどが組み付けられる。そして、駆動ユニット３２及びパワーユニット３４がパワーユニット室２２Ａに固定される。
そして、センタモジュール１６に対してフロントモジュール１７及びリアモジュール１８が結合される。各モジュールを結合する際、自動運転ユニット４０と各センサ４２とが信号ケーブル４６により接続される。また、燃料電池スタック９２とパワーユニット３４とが電源ケーブル３６により接続される。つまり、燃料電池スタック９２と駆動ユニット３２とが電気的に接続される。さらに、上部タンクケース９１Ａに第一水素配管９６Ａ及び第三水素配管９６Ｃが接続され、下部タンクケース９１Ｂに第二水素配管９６Ｂが接続される。これにより、各水素タンク９０と燃料電池スタック９２とが接続され、及び各水素タンク９０と充填口９５とが接続される。
（第１の実施形態の変形例）
本実施形態の車両１０は、複数のモジュールが結合されることにより構成されており、車両中央部のセンタモジュール１６の長さを変更することにより、車両１０のサイズ及び車室２０の広さを変更することができる。例えば、図６に示されるように、本実施形態の変形例の車両１０Ａは、センタモジュール１６を短縮させて、車両前後方向の長さを本実施形態の車両１０に比べて短く形成されている。なお、本変形例の車両１０Ａは、車室２０の車両前後方向の長さが短縮されたことにより、１の中間列シート２９Ｂが省かれている。
図７に示されるように、本変形例の水素タンクケース９１では、８本の水素タンク９０が車両前後方向に並んで配置されている。すなわち、本変形例の水素タンクケース９１では、収納される水素タンク９０の本数を減らすことで、車両前後方向の長さを調整している。本変形例においても水素タンクケース９１の車両前後方向両側には、それぞれ接続管９７Ｃの端部に接続された口金９８が突出して設けられている。
（第１の実施形態のまとめ）
本実施形態の車両１０は、複数のモジュールを組み合わせることで製造される。ここで、センタモジュール１６に収納される水素タンクケース９１は、車両前後方向に水素配管９６を接続するための口金９８を備えている。そのため、フロントモジュール１７及びリアモジュール１８の何れの側においても燃料電池スタック９２や充填口９５を設けることができる。
本実施形態の車両１０では、燃料電池スタック９２、二次バッテリ９３、駆動ユニット３２及びパワーユニット３４の構成機器がフロントモジュール１７とリアモジュール１８とに分けて配置されている。また、センタモジュール１６においては、ルーフ２０Ｂ側と床下側に共通化された水素タンク９０による一対の水素タンクケース９１が配置されている。つまり、本実施形態によれば、共通化された水素タンク９０を使用して車両をモジュール化しつつ、広い車室空間を確保することができる。
特に、本実施形態のセンタモジュール１６には、燃料電池スタック９２、二次バッテリ９３、駆動ユニット３２及びパワーユニット３４が配置されず、ルーフ２０Ｂ側と床下側に水素タンク９０が配置されている。これにより、本実施形態では、低床部２０Ａ１の面積を最大化し、車室２０の空間を最大化しつつ、車両１０に十分な水素を搭載することができる。つまり、車両１０の稼働時間を確保すると共に、航続距離を増加することができる。
また、本実施形態の車室２０は、大人の乗員が起立姿勢をとることができ、かつ歩き回ることができる。そして、本実施形態の車両１０は完全自動運転車であるため、必ずしも運転席を設ける必要はなく、車室２０内のレイアウトを自由に設定することができる。つまり本実施形態によれば、低床・箱形のバリアフリーデザインによるフラットかつ広大な空間に、ライドシェアリング、宿泊、飲食、リテールショップ等の用途に応じた設備を収納することができる。また、本実施形態に車両１０は自動運転バスに好適である。
本実施形態の水素タンクケース９１には、複数の水素タンク９０がまとめた状態で収納されている。そのため、本実施形態の水素タンクケース９１によれば、車両１０が衝突した際において、水素タンク９０が衝撃により破損することを抑制することができる。
本実施形態では、センタモジュール１６とフロントモジュール１７との結合部、及びセンタモジュール１６とリアモジュール１８との結合部において、電源ケーブル３６が電力コネクタ３８を介して接続される。これにより、燃料電池スタック９２と駆動ユニット３２（パワーユニット３４）とが電気的に接続される。また、センタモジュール１６とフロントモジュール１７との結合部において、上部タンクケース９１Ａと燃料電池スタック９２とが接続され、下部タンクケース９１Ｂと燃料電池スタック９２とが接続される。
一方、上述の変形例に示したように、水素タンク９０の配列数を少なくすることにより、水素タンクケース９１を車両前後方向に短くすることができる。すなわち、共通の水素タンク９０を使用してもセンタモジュール１６の長さへの対応が可能である。
以上、本実施形態の構造によれば、センタモジュール１６が延長又は短縮されても、同一のフロントモジュール１７やリアモジュール１８を結合することができる。すなわち、本実施形態と共通のフロントモジュール１７及びリアモジュール１８に対して、車両前後方向の長さの異なるセンタモジュール１６を用意することができるため、車両のサイズを変更することが可能である。これにより、製造コストの上昇を抑制することができる。
また、本実施形態の車両１０では、電力を生成する燃料電池スタック９２及び蓄電する二次バッテリ９３をフロントモジュール１７に配置し、電力を制御するパワーユニット３４及び電力を利用する駆動ユニット３２をリアモジュール１８に配置している。すなわち、本実施形態によれば、電流の流れに沿うように各機器が配置されているため、電源ケーブル３６の長さを短縮することができ、車両１０を軽量化することができる。そして、本実施形態では、重量物である燃料電池スタック９２と駆動ユニット３２とが、フロントモジュール１７及びリアモジュール１８に別れて配置されている。そのため、本実施形態の車両１０は重量バランスを改善することができ、運動性能を向上させることができる。
また、本実施形態では、リアモジュール１８に配置される機器が燃料電池車と電気自動車とで共通である。すなわち、本実施形態によれば、燃料電池車と電気自動車とでリアモジュール１８を共通化することができる。
本実施形態では、上部タンクケース９１Ａと燃料電池スタック９２とを接続する第一水素配管９６Ａにおいて、車両上下方向の延在部分が側面視において前輪２４Ａの前端と後端との間に位置している。また、上部タンクケース９１Ａと充填口９５とを接続する第三水素配管９６Ｃにおいて、車両上下方向の延在部分が側面視において後輪２４Ｂの前端と後端との間に位置している。本実施形態によれば、例えば、図３に示されるように、他の車両ＶやポールＰにより、車両１０が側方（車幅方向）から衝突を受けた場合、車輪２４が衝撃荷重を受けるため、各水素配管９６の保護構造を簡素化することができる。
本実施形態の側部乗降口２７では、低床部２０Ａ１から歩道に向けて側部スロープ２８を設けることができる。つまり、本実施形態によれば、路面と車室の床面との段差を解消することで、車椅子での乗降、及び荷物や台車の積み下ろし作業を容易に行うことができる。なお、側部乗降口２７においては、スロープに変えて昇降機を設置してもよい。
［第２の実施形態］
第２の実施形態の車両１００は、駆動ユニット３２及びパワーユニット３４に加えて、燃料電池スタック９２及び二次バッテリ９３を車両１００の車両後方に配置した点で第１の実施形態と相違する。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付している。
図８に示されるように、本実施形態のパワーユニット室２２Ａは、第１の実施形態よりも車両上方側に張り出しており、パワーユニット室２２Ａの上部にシート２９は設けられていない。このパワーユニット室２２Ａには、駆動ユニット３２、パワーユニット３４、二次バッテリ９３及び燃料電池スタック９２が車両下方からの順に配置されている。
パワーユニット室２２Ａに配置された燃料電池スタック９２には、車両前方側から第一水素配管９６Ａ及び第二水素配管９６Ｂが接続されている。ここで、上部タンクケース９１Ａでは、車両前方側の口金９８は閉塞されている。また、上部タンクケース９１Ａの車両後方側の口金９８は２つに分岐しており、一方には第一水素配管９６Ａが接続され、他方には第三水素配管９６Ｃが接続されている。また、下部タンクケース９１Ｂでは、車両前方側の口金９８は閉塞されており、車両後方側の口金９８には第二水素配管９６Ｂが接続されている。
第一水素配管９６Ａ、第二水素配管９６Ｂ及び第三水素配管９６Ｃは、センタモジュール１６に対してリアモジュール１８が結合される際に各口金９８に接続される。
また、車室２０は車両前部に車幅方向内側に張り出した張出部２２Ｂを有している。この張出部２２Ｂは、前輪２４Ａを収納するホイールハウスの一部を構成すると共に、ホイールハウスに隣接する空間には、自動運転ユニット４０が収納されている。本実施形態の車室２０は、サブユニット室２２Ｃを有しておらず、パワーユニット室２２Ａから車両前方側が平坦なフロアパネル２１による平坦な低床部２０Ａ１が形成されている。
そして、車室２０の車両前方の前壁部２０Ｃには、大人の乗員が歩いて乗降可能な端部乗降口である前部乗降口２５が設けられている。この前部乗降口２５は、車幅方向一端を回動可能に固定されたヒンジドア２５Ａにより閉塞されている。また、前部乗降口２５には、低床部２０Ａ１から車道に向けて斜め下方に延びる端部スロープとしての前部スロープ２６が設けられている。前部スロープ２６は、車両１００が走行する場合には、フロアパネル２１の下部に設けられた前部収納部２６Ａに収納され、乗員が乗降する使用状態においては、前部収納部２６Ａから車両前方に引き出される。
なお、平面視において側部収納部２８Ａは、前部収納部２６Ａと重ならない床下の位置に形成されている。つまり、平面視において側部スロープ２８は、前部スロープ２６と重ならない位置に収納される。
（第２の実施形態のまとめ）
本実施形態の車両１００は、主要な機器を車両後部の車両下方に寄せて配置し、車両前方の前壁部２０Ｃに前部乗降口２５を設けている。これにより、車両前方端部から車両後方端部にかけて車室２０が形成されている。
また、本実施形態の車両１００は、車両前方に前部乗降口２５を備えることで車道からのアクセスを可能とし、車両側方に側部乗降口２７を備えることで車道に加えて歩道からのアクセスを可能としている。
そして、前部乗降口２５では、低床部２０Ａ１から車道に向けて前部スロープ２６を設けることができる。また、第１の実施形態と同様に、側部乗降口２７では、低床部２０Ａ１から歩道に向けて側部スロープ２８を設けることができる。つまり、本実施形態によれば、路面と車室の床面との段差を解消することで、車椅子での乗降、及び荷物や台車の積み下ろし作業を容易に行うことができる。特に、本実施形態は車両１００の前面と側面の２箇所に乗降口を備えることにより、段差のある歩道の有無に関わらず、車両１００が通行可能な道路において、車椅子での乗降、及び荷物や台車の積み下ろし作業を容易に行うことができる。なお、前部乗降口２５及び側部乗降口２７においては、スロープに変えて昇降機を設置してもよい。
本実施形態では、平面視において前部スロープ２６と側部スロープ２８とが重ならない床下の位置に収納されている。ここで、平面視において前部スロープ２６と側部スロープ２８とが重なる位置に収納される場合、低床部２０Ａ１を底上げするか、水素タンク９０を収納する水素タンクケース９１及びセンタサイドメンバ１４Ａの車両上下方向の高さを減じる必要がある。これに対して、本実施形態の車両１００によれば、平面視において側部スロープ２８は前部スロープ２６とは重ならない位置に収納されるため、低床部２０Ａ１の低床化と、水素タンクケース９１の大容量化の両立を実現することができる。
また、本実施形態の車両１００では、自動運転ユニット４０及び各センサ４２が車両前部及び車両上方に配置され、燃料電池スタック９２、二次バッテリ９３、パワーユニット３４及び駆動ユニット３２が車両後部に配置されている。つまり、本実施形態では自動運転に係る自動運転ユニット４０及びセンサ４２が、高電圧の電流が流れる動力部品である燃料電池スタック９２、二次バッテリ９３、パワーユニット３４及び駆動ユニット３２から離れて設置されている。本実施形態によれば、自動運転ユニット４０及びセンサ４２が動力部品から発生する電磁波ノイズの影響を受けることを低減することができる。
また、図５に示されるように、自動運転ユニット４０と各センサ４２とを接続する信号ケーブル４６は車両前方から車両上方にかけて配設されており、信号ケーブル４６についても動力部品から離れて設置されている。すなわち、本実施形態によればノイズの影響を受けやすい信号ケーブル４６を動力部品から遠ざけることにより、自動運転の制御信号が動力部品から発生する電磁波ノイズにより影響を受けることを低減することができる。
［第３の実施形態］
第３の実施形態の車両１１０は、充填口９５を車両前部に配置した点で第１の実施形態と相違する。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付している。
図９に示されるように、本実施形態の車両１１０では、充填口９５が車両前部の側壁部２０Ｄに設けられている。上部タンクケース９１Ａの車両前方側の口金９８は２つに分岐しており、一方には第一水素配管９６Ａが接続され、他方には第三水素配管９６Ｃが接続されている。また、上部タンクケース９１Ａでは、車両後方側の口金９８は閉塞されている。
以上、本実施形態の車両１１０によれば、第１の実施形態の車両１０と同様の効果を有する。
［補足］
上述した各実施形態は運転席のない完全自動運転車であるが、これに限らず、運転席を有する自動運転車であってもよい。つまり、各実施形態は、通常は自動運転が行われ、危険回避時や任意のタイミングで手動運転を可能とすることができる。なお、運転席を車両前部における車幅方向一方側に設けることにより、前壁部２０Ｃの車幅方向他方側に前部乗降口２５を設けることができる。
各実施形態の車両はモジュール化した車両であるが、モジュール化をせずに部品を組み付けて製造する車両であってもよい。ここで、サイズの異なる車両を製造する場合、例えば、車両前後方向の長さが異なる車両は、異なる長さ寸法のセンタサイドメンバ１４Ａ、側壁部２０Ｄ、フロアパネル２１、水素タンクケース９１等を用意すれば容易に製造することができる。
なお、各実施形態の車両は、車両前後方向を逆に形成してもよい。第１の実施形態を例にすると、車両前部に駆動ユニット３２及びパワーユニット３４を配置し、車両後部に燃料電池スタック９２及び二次バッテリ９３を配置することができる。
また、水素タンクケース９１（水素タンク９０）は、車両中央部の全域に設置する必要はない。例えば、車両前後方向の長さがセンタモジュール１６よりも短い水素タンクケース９１を用意し、収納位置を変えることで、車両の重心位置を調整することができる。
１０ 車両
１０Ａ 車両
１００ 車両
１１０ 車両
１６ センタモジュール
１７ フロントモジュール
１８ リアモジュール
２０ 車室
２４ 車輪
２４Ａ 前輪（車輪）
２４Ｂ 後輪（車輪、駆動輪）
３２ 駆動ユニット
３４ パワーユニット（コントロールユニット）
４０ 自動運転ユニット（制御ユニット）
９０ 水素タンク
９１ 水素タンクケース（ケース）
９１Ａ 上部タンクケース（ケース）
９１Ｂ 下部タンクケース（ケース）
９２ 燃料電池スタック
９６ 水素配管（配管）
９６Ａ 第一水素配管（配管）
９６Ｂ 第二水素配管（配管）
９７Ｃ 接続管
９８ 口金

Claims (3)

  1. 車両の車室のルーフ側及び床下側に配置され、水素が充填される水素タンクと、
    前記ルーフ側及び前記床下側の各々において前記水素タンクを収納し、かつ前記水素タンクと接続される接続管の口金を車両前後方向に各々有する一組のケースと、
    前記車両を構成する骨格構造を含み、一組の前記ケースが設けられたセンタモジュールと、
    前記車両を構成する骨格構造を含み、前記センタモジュールの車両前方側に結合されるフロントモジュールと、
    前記車両を構成する骨格構造を含み、前記センタモジュールの車両後方側に結合されるリアモジュールと、
    前記フロントモジュール又は前記リアモジュールに設けられ、前記口金に接続された配管から前記水素が供給される燃料電池スタックと、
    前記フロントモジュール又は前記リアモジュールに設けられ、前記燃料電池スタックの出力電力を制御するコントロールユニットと、
    前記フロントモジュール又は前記リアモジュールに設けられ、前記コントロールユニットの出力電力により駆動輪を駆動させる駆動ユニットと、
    を備える燃料電池車の車両構造。
  2. 前記配管の車両上下方向の延在部分は、車両前後方向の位置が車輪の前端と後端との範囲内にある請求項１に記載の燃料電池車の車両構造。
  3. 前記燃料電池スタック、前記コントロールユニット及び前記駆動ユニットを含む高電圧部品は、前記フロントモジュール及び前記リアモジュールの一方に設けられ、
    前記フロントモジュール及び前記リアモジュールの他方に、車両の自動運転を制御する制御ユニットを備える請求項１又は２に記載の燃料電池車の車両構造。
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