WO2004020237A1 - 燃料電池搭載車両 - Google Patents

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WO2004020237A1
WO2004020237A1 PCT/JP2003/008215 JP0308215W WO2004020237A1 WO 2004020237 A1 WO2004020237 A1 WO 2004020237A1 JP 0308215 W JP0308215 W JP 0308215W WO 2004020237 A1 WO2004020237 A1 WO 2004020237A1
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WO
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vehicle
wheel
seat
fuel
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PCT/JP2003/008215
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Inventor
Masayoshi Yamashita
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell.
  • Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2000-125032 discloses an arrangement in which a driving module and a fuel cell are arranged in a vehicle front room.
  • the driving motor is located near the center of the axle that bridges the left and right front wheels, and the fuel cell is located close to the driving motor.
  • a fuel tank that supplies fuel gas (hydrogen) to the fuel cell is located close to the fuel cell.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a fuel cell-equipped vehicle in which a fuel cell can be arranged with a margin between left and right wheels. Another object of the present invention is to provide a vehicle equipped with a fuel cell, which can be properly arranged so that the mounted equipment is not cramped. Disclosure of the invention The present invention employs the following means in order to achieve at least one of the above objects. That is, the first fuel cell vehicle of the present invention is:
  • the left and right wheel motors Utilize the space between the left and right wheels in front of or behind the vehicle, and the left and right wheel motors, which are located near at least one of the left and right wheels in front of and behind the vehicle and rotate the wheels, respectively.
  • the left-wheel motor and the right-wheel motor are located near the left and right wheels in front of the vehicle, near the left and right wheels behind the vehicle, or in front of the vehicle. It is located near both left and right wheels and both right and left wheels behind the vehicle.
  • the fuel cell is arranged using a space generated between the left and right wheels in front of the vehicle or a space generated between the left and right wheels behind the vehicle.
  • the fuel cell can be arranged with a margin. it can.
  • the left wheel motor and the right wheel motor are respectively left wheels.
  • a smaller one can be used as compared with the case of using a motor that rotates both the left and right wheels.
  • the fuel cells can be arranged with a margin.
  • the fuel cell may be arranged so as to fit entirely in the space formed between the wheels, or may be arranged so that a part thereof covers the space formed between the wheels.
  • the “fuel cell” may be configured to be able to supply electric power to the left wheel motor or the right wheel motor, or may be configured to use other on-vehicle devices (for example, air conditioners, AV devices, navigation devices, Power to lighting equipment, etc.) It may be constituted so that it may be.
  • on-vehicle devices for example, air conditioners, AV devices, navigation devices, Power to lighting equipment, etc.
  • the fuel cell may be arranged by utilizing a motor-to-motor space generated between the left wheel motor and the right wheel motor.
  • the motor for the left wheel is located near the left wheel
  • the motor for the right wheel is located near the right wheel, so there is a space between the two motors.
  • the left wheel motor and the right wheel motor rotate the left wheel and the right wheel, respectively, a smaller motor can be used compared to the case where a motor that rotates both the left wheel and the right wheel is used.
  • the space between the motors can be made relatively large. Therefore, the fuel cells can be arranged with a sufficient margin by utilizing the space during the morning and evening.
  • the fuel cell may be arranged so as to fit entirely in the motor and evening space, or may be arranged so that a part thereof covers the space between the motors.
  • the fuel cell may be arranged in front of the vehicle.
  • the fuel cell is located at the front of the vehicle and serves as a front-ship, which is convenient for replacement and repair work.
  • the motor for the left wheel and the motor for the right wheel may be a wheel-in motor. In this way, a sufficiently large space can be taken in the evening.
  • auxiliary equipment of the fuel cell may be arranged near the fuel cell.
  • wiring and piping can be simplified as compared with a case where the fuel cell and at least a part of the auxiliary devices are arranged at a distance from each other.
  • fuel cell auxiliary equipment refers to equipment necessary for operating the fuel cell, for example, an oxidizing gas supply device that supplies an oxidizing gas to the fuel cell, or a fuel gas that supplies the fuel cell.
  • Fuel gas supply device oxidizing gas supplied to the fuel cell
  • a muff controller that controls the pressure and flow rate of the fuel gas
  • a gas circulation device that supplies the oxidizing gas and fuel gas discharged from the fuel cell unreacted to the fuel cell again, and to cool the fuel cell
  • a cooling water circulating device that circulates cooling water through the fuel cell is exemplified.
  • the fuel cell vehicle may include a secondary disposed in a region below the seat in the passenger compartment. Since the lower area of the seat is not occupied by the fuel cell, the secondary cell can be disposed here. At this time, the secondary battery may be arranged inside the vehicle (on the vehicle floor) or outside the vehicle (under the vehicle floor). In addition, it is preferable that the secondary battery is disposed by using an underfloor reinforcement bridged in the vehicle front-rear direction with the longitudinal direction of the secondary battery being the vehicle left-right direction. In this case, the number of fixtures for the secondary battery can be reduced because the secondary battery is arranged by using the underfloor reinforcement normally used for the vehicle, and the rigidity of the vehicle against a side collision can be improved. Can be.
  • the “secondary battery” may be configured so as to be able to supply electric power to the left wheel motor or the right wheel motor, or may be configured to use other in-vehicle devices (for example, air conditioners, AV devices, (Pigment equipment, lighting equipment, etc.). Further, a power storage device capable of charging and discharging such as a capacity battery may be used instead of the secondary battery.
  • in-vehicle devices for example, air conditioners, AV devices, (Pigment equipment, lighting equipment, etc.).
  • a power storage device capable of charging and discharging such as a capacity battery may be used instead of the secondary battery.
  • the fuel cell-equipped vehicle may include a fuel gas supply source arranged in a lower area of the passenger compartment below the seat to supply fuel gas to the fuel cell. Since the lower area of the sheet is not occupied by the fuel cell, a fuel gas supply source can be arranged here.
  • the “fuel gas supply source” may be any device that can supply a fuel gas used for an electrochemical reaction of a fuel cell, for example, a container storing the fuel gas.
  • the generator may generate a fuel gas from a certain raw material.
  • the second fuel cell vehicle according to the present invention includes:
  • a fuel cell arranged in the front room of the vehicle
  • a secondary battery disposed in a lower area of a front seat of a passenger compartment
  • a fuel gas supply source arranged in a lower region of a rear seat of a passenger compartment to supply fuel gas to the fuel cell;
  • the fuel cell, the secondary battery, and the fuel gas supply source which are the on-board equipment, are arranged in this order from the front to the rear of the vehicle, in this order. For this reason, these mounted devices can be arranged favorably without becoming cramped.
  • the fuel cell and the secondary battery of the high-voltage power supply system can be arranged separately from the fuel gas supply source.
  • the fuel cell and the secondary battery may be the fuel cell and the secondary battery in the first fuel cell vehicle of the present invention. In this case, the first operational effect of the present invention can also be obtained.
  • the front row seat is the front seat, the middle row or the last row is the rear row, and if the middle row is the front row, the last row is the last row.
  • the seat in the row is the rear seat.
  • a power storage device capable of charging and discharging capacity or the like may be used instead of the secondary battery.
  • FIG. 1 is a plan view of a vehicle equipped with a fuel cell according to this embodiment
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of the vehicle equipped with a fuel cell according to this embodiment
  • FIG. 3 is a block diagram of the vehicle equipped with a fuel cell according to this embodiment
  • FIG. 5 is an explanatory diagram relating to an arrangement of a secondary battery
  • FIG. 5 is an explanatory diagram relating to another arrangement of a secondary battery.
  • the fuel cell vehicle 10 has a monocoque structure in which the chassis frame and the body are integrally formed, and mainly includes a left-wheel motor 11, a right-wheel motor 12, a front seat 14, a rear chassis It has a unit 16, a fuel cell 20, a secondary battery 40, a hydrogen cylinder 21, and a power control unit (hereinafter referred to as PCU) 50.
  • PCU power control unit
  • a frame structure may be adopted instead of the monocoque structure.
  • the PCU 50 is omitted.
  • the left-wheel motor 11 is a wheel built in the wheel of the left front wheel FLW, and serves to rotate the axle of the left front wheel FLW.
  • the right wheel motor 12 is a wheel wheel built in the wheel of the right front wheel F RW, and serves to rotate the axle of the right front wheel F RW. Since the left wheel motor 11 and the right wheel motor 12 are separated from each other, both motors 1 1 and 1 of the vehicle front room 6 1 separated by the passenger compartment 62 and the dash panel 15 are provided.
  • a relatively large inter-motor space S is formed between the two.
  • the night space S is composed of the outer shape when the left front wheel F LW is directed straight ahead and the left wheel motor 11 is viewed from the left and right direction of the vehicle, and the right and left front wheel F RW is directed straight ahead. This is a virtual cavity space that is created when the outer shape of the right wheel module 12 is viewed from the right and the vehicle is connected in the left-right direction.
  • the DC currents output from the fuel cell 20 and the rechargeable battery 40 are passed through the distributor 27 to the motors 11 and 12 so that the motors 1 1 and 12 a Is converted into a three-phase AC and supplied.
  • 1 / 12 receives the supply of the electric power and generates a rotational driving force.
  • the rotational driving force is transmitted to the axles of the left front wheel FLW and the right front wheel FRW, respectively, and becomes the power for driving the fuel cell vehicle 10. .
  • the front seat 14 is a seat in the front row of the two rows of seats installed in the passenger compartment 62, and includes a driver's seat and a passenger seat.
  • the floor 70 of the vehicle has a raised shape below the front seat 14, and the front seat 14 is installed on the raised portion, that is, the step surface 71.
  • the space created between the step surface 71 and the reference surface 74 when determining the ground clearance is the lower region 63 of the front sheet 14 where the secondary battery 40 is disposed.
  • the rear seat 16 is a seat in the rear row of the two rows of seats, and is a so-called bench seat.
  • the floor 70 of the vehicle also has a raised shape below the rear seat 16, and the rear seat 16 is installed on the raised portion, that is, the stepped surface 72.
  • the space created between the step surface 72 and the reference surface 74 is the lower region 64 of the rear chamber 16, where the hydrogen cylinder 21 is installed.
  • a partition surface 73 of the trunk room 65 is provided so as to be continuous with the stepped surface 72, and the space created between the partition surface 73 and the reference surface 74 is also below the rear seat 16. It shall be included in the area 64.
  • the fuel cell 20 is arranged in the front room 61 of the vehicle as shown in FIGS. 1 and 2, and in detail, a part of the fuel cell 20 is arranged so as to cover the space S overnight. .
  • the fuel cell 20 is a well-known solid polymer electrolyte type fuel cell, has a stack structure in which a plurality of unit cells, which are constituent units, are stacked, and functions as a high-voltage power supply (several hundred V).
  • the hydrogen gas fuel gas
  • the humidifier 2 Humidified by 3 and supplied to the anode, from the air compressor 1 3 Compressed air (oxidizing gas) whose pressure is adjusted is supplied to the force sword, and a predetermined electrochemical reaction proceeds to generate an electromotive force.
  • Electrodes are generated by the electrochemical reaction in which oxygen reaches protons and electrons to form water through a power cable that reaches a cathode.
  • the auxiliary equipment of the fuel cell 20 includes the air compressor 13 described above, the hydrogen cylinder 21 described above, the mass flow controller 22 described above, the humidifier 23 described above, and the like.
  • the DCZDC converter 24, which reduces the output voltage from the fuel cell 20 and the secondary battery 40 to a predetermined voltage, and the hydrogen gas discharged unreacted from the fuel cell 20 to the fuel cell 20 again A hydrogen gas circulation pump 25 to be supplied, a heat pump 26 that circulates cooling water to the fuel cell 20 to cool the fuel cell 20, a fuel cell 20 and a secondary battery 40
  • the distributor 27 supplies power to the wheel motors 11, 12 by using one or both of the fuel cell 20 and the secondary battery 40, and the secondary battery 4 by the fuel cell 20. It is a switching circuit for charging 0.
  • the cooling fans of the air compressor 13, the mashuh outlet controller 22, the humidifier 23, the hydrogen gas circulation pump 25, the water pump 26, and the heat sink 32 After the power from the fuel cell 20 and the secondary battery 40 passes through the distributor 27, the power is dropped to a predetermined voltage by the DCZDC converter 24 and supplied.
  • the air conditioner 13, the muff outlet controller 22, the humidifier 23, the DC / DC converter 24, the hydrogen gas circulation pump 25, the water pump 26, and the distributor 2 The radiator 7 and the radiator 32 are arranged in the vehicle front room 61 in which the fuel cell 20 is arranged. Further, the air compressor 13 is arranged so that a part of the air compressor 13 covers the space S between the motors.
  • the secondary battery 40 has a structure in which a plurality of well-known nickel-metal hydride secondary batteries are connected in series, and functions as a high-voltage power supply (several hundred V). Under the control of the PCU 50, the secondary battery 40 drives the wheels 11 and 12 at the time of starting the vehicle, collects regenerative power during deceleration regeneration, and controls each wheel during acceleration. The motors 11 and 12 are assisted or charged by the fuel cell 20 according to the load.
  • the secondary battery 40 may be a chargeable / dischargeable battery, and is not limited to a nickel-metal hydride secondary battery, and may be, for example, a nickel cadmium secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lead storage battery, or the like. Further, a capacitor may be employed instead of the secondary battery 40.
  • the rechargeable battery 40 is oriented such that the longitudinal direction of the rechargeable battery 40 is in the left-right direction of the vehicle in the lower region 63 of the front seat 14 and in the front-rear direction of the vehicle on the left and right sides of the vehicle. It is arranged using a pair of underfloor reinforcements 6 6, 6 7 extending to the bottom.
  • the underfloor reinforcements 66, 67 are one of the members constituting the monocoque structure of the fuel cell vehicle 10.
  • a bridge member 68 bridging the lower portions of the members 66, 67 is provided, and the secondary battery 40 is mounted and fixed on the bridge member 68.
  • FIG. 4 (a) is a side view of the vicinity of the front seat 14, and FIG. 4 (b) is a front view thereof.
  • the rechargeable batteries 40 fit within the space between the underfloor reinforcement 66, 67 and the stepped surface 71 of the front seat 14, as shown in FIG. It may be fixed so that it is placed so as to be bridged below the underfloor reinforcements 66, 67.
  • Fig. 5 (a) is a side view of the vicinity of the front seat 14, and (b) is a front view thereof.
  • FIGS. 4 and 5 show that the secondary battery 40 is placed outside the passenger compartment (under the vehicle floor), the secondary battery 40 may be placed inside the passenger compartment (on the vehicle floor).
  • a recess may be provided below the front seat 14 in the floor panel, the secondary battery 40 may be arranged in the recess, and a hat-shaped lid including the step surface 71 may be covered.
  • the PCU 50 controls the driving force of the left wheel motor 11 and the right wheel motor 12 and is configured as a logic circuit centered on a microcomputer. It is composed of CPU, R ⁇ M, RAM and input / output ports. This PCU 50 is arranged above the vehicle front room 61.
  • the PCU 50 inputs the output current of the pedal position sensor 11 a, 12 a of the accelerator pedal sensor, the output voltage, the residual capacity value of the secondary battery 40, and the detection values of various sensors (not shown). Based on the input values, control signals for controlling the supply gas amount are output to the mashu port controller 22 and the air compressor 13, and the inverters 1 1 a and 1 2 a and the distributor 2 7 Output a control signal to the
  • the left wheel motor 11 and the right wheel motor 12 are wheel-in motors for rotating the left front wheel FLW and the right front wheel FRW, respectively. Therefore, a smaller motor can be used as compared with the case where a motor that rotates both the left front wheel FLW and the right front wheel FRW is used, and the motor and evening space S can be relatively large in the vehicle front room 61. . Therefore, the fuel cell 20 can be arranged with a margin by using the space S between the motors. In addition, the fuel cell 20 is convenient because it becomes a front ship so that the hood can be opened for replacement and repair work.
  • the air compressor 13 gas oxide Supply device
  • mass flow controller 22 and hydrogen gas circulating pump 25 (fuel gas circulating device), hot water pump 26 (cooling water circulating device), distributor 27 and radiator 32
  • the rechargeable battery 40 is disposed by effectively utilizing the lower region 63 of the front sheet 14, and the vehicle is placed in such a posture that the longitudinal direction of the rechargeable battery 40 is in the lateral direction of the vehicle.
  • the number of fixtures for the secondary battery 40 can be reduced, and the rigidity of the vehicle against side collisions is reduced. It can also be improved.
  • This secondary battery 40 may be arranged in the vehicle compartment, in which case the secondary battery 40 can be prevented from dust.
  • the hydrogen cylinder 21 (fuel gas supply source) is disposed by effectively using the area 64 below the rear seat 16 (including the area below the partition surface 73 of the trunk room 65).
  • the fuel cell 20, the secondary battery 40, and the hydrogen cylinder 21 are arranged in this order from the front of the vehicle so as not to be cramped at intervals, and the fuel cell 20 of the high-voltage power supply system and the secondary The battery 40 can be arranged at a distance from the hydrogen cylinder 21.
  • two rows of seats are provided in the passenger compartment 62 in the vehicle front-rear direction, but three or more rows of seats may be provided.
  • three rows of seats are provided, if the front row seat is the front seat, the middle or last row seat will be the rear seat, and if the middle row seat is the front seat, the last row seat will be the rear seat.
  • the front row seat is the front seat
  • the middle or last row seat will be the rear seat
  • the middle row seat is the front seat
  • the last row seat will be the rear seat.
  • a hydrogen cylinder 21 may be arranged below the partition surface 73 of the trunk room 65.
  • the hydrogen cylinder 21 is used as a supply source for supplying hydrogen gas (fuel gas) to the fuel cell 20.
  • a hydrogen storage alloy may be used instead of the hydrogen cylinder 21.
  • a reformer that generates a hydrogen-rich gas by reacting a hydrocarbon-based fuel (eg, gasoline or methanol) with water may be used.
  • a front wheel drive vehicle is illustrated, but the configuration of the present invention may be applied to a rear wheel drive vehicle or a four wheel drive vehicle.
  • a rear-wheel drive vehicle it is only necessary to provide a wheel indicator for rotating the left rear wheel and the right rear wheel, and to dispose the fuel cell 20 by utilizing the space created between the two motors (space between the motors).
  • the fuel cells 20 may be arranged using the space between the motors on the front wheel side or the rear wheel side.
  • the fuel cell 20 is arranged so that a part of the fuel cell 20 covers the space S between the motors in the front room 61 of the vehicle.
  • the fuel cells 20 may be arranged so as to fit in the space S.
  • the configuration is adopted in which both the fuel cell 20 and the secondary battery 40 can be used as the drive sources of the wheels 11 and 12 (in terms of control, When the motors 11 and 12 are driven by both the fuel cell 20 and the secondary battery 40, the motors 11 and 12 are driven by only one of the fuel cell 20 and the secondary battery 40. It may include a configuration in which only one of the fuel cell 20 and the secondary battery 40 can be used as a drive source for the motors 11 and 12. Can be used as a drive source for the motors 11 and 12, and the other battery can be used as another device (for example, It may be configured so that it can be used as a power source for traps.
  • a drive source for motors 11 and 12 may be provided in addition to the batteries 20 and 40, and one or both of the batteries 20 and 40 may serve to assist the drive source.
  • the batteries 11 and 12 may be configured so that at least one of the fuel cell 20 and the secondary battery 40 can be used as a drive source.
  • the left wheel motor 11 and the right wheel motor 12 are wheel wheels mounted on the left front wheel FLW and the right front wheel FRW.
  • Motors for the left and right wheels 11 and 12 may be wheel-in motors attached to the left rear wheel and the right rear wheel.
  • the fuel cell 20 can be arranged with a sufficient margin in this space.
  • the present invention can be used in the automobile industry.

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Abstract

燃料電池車両１０では、左車輪用モータ１１及び右車輪用モータ１２はそれぞれ左前輪ＦＲＷ及び右前輪ＦＬＷを回転させるホイールインモータであるため、左前輪及び右前輪の両方を回転させるモータを用いる場合に比べて小型のものを用いることができ、車両前室６１において両モータ１１，１２の間の空間（モータ間スペースＳ）を比較的大きく取ることができる。したがって、このモータ間スペースＳを利用して燃料電池２０を余裕を持って配置することができる。

Description

明細 ; 燃料電池搭載車両 技術分野
本発明は、 燃料電池を搭載した燃料電池搭載車両に関する。 背景技術
従来、 燃料電池搭載車両としては、 乗員室内を狭めることなく燃料電 池を配置したものが種々提案されている。 例えば、 特開 2 0 0 1— 2 5 3 2 4 8号公報には、 車両前室に走行用モ一夕と燃料電池とを配置した ものが開示されている。 ここでは、 走行用モー夕は左右前輪を架け渡す 車軸の中央付近に配置され、 燃料電池はその走行用モータに近接して配 置されている。 また、 燃料電池に燃料ガス （水素） を供給する燃料タン クは燃料電池に近接して配置されている。
しかしながら、 上述の公報に記載された燃料電池搭載車両では、 一つ の走行用モータで左右前輪の両方を回転させるため、 走行用モータのサ ィズが大きくなりがちで燃料電池を配置するスペースを十分取ることが できないという問題があった。 また、 燃料タンクも燃料電池と同じ場所 に配置されているため、 窮屈なレイアウトになっていた。
本発明は、 このような課題に鑑みになされたものであり、 左右両輪の 間に燃料電池を余裕を持って配置可能な燃料電池搭載車両を提供するこ とを目的の一つとする。 また、 搭載機器が窮屈にならないよう良好に配 置可能な燃料電池搭載車両を提供することを目的の一つとする。 発明の開示 本発明は、 上述の目的の少なくとも一つを達成するために以下の手段 を採用した。 即ち、 本発明の第 1の燃料電池搭載車両は、
車両前方及び車両後方の少なくとも一方の左右両輪の近傍にそれぞれ 配置され車輪を回転させる左車輪用モー夕及び右車輪用モータと、 車両前方又は車両後方の左右両輪の間に生じたスペースを利用して配 置された燃料電池と
を備えたものである。
この燃料電池搭載車両では、 左車輪用モ一夕及び右車輪用モー夕は、 車両前方の左右両輪の近傍に配置されるか、 車両後方の左右両輪の近傍 に配置されるか、 車両前方の左右両輪及び車両後方の左右両輪の近傍に 配置される。 また、 燃料電池は、 車両前方の左右両輪の間に生じたスぺ ースか、 車両後方の左お両輪の間に生じたスペースを利用して配置され る。 ここで、 車輪用モータが配置されていない車輪間に生じたスペース を利用して燃料電池を配置する場合には、 このスペースに車輪用モータ がないため余裕を持って燃料電池を配置することができる。 また、 車輪 用モ一夕が配置されている車輪間に生じたスペースを利用して燃料電池 が配置されている場合には、 左車輪用モー夕及び右車輪用モー夕はそれ ぞれ左車輪及び右車輪を回転させるため、 左車輪及び右車輪の両方を回 転させるモー夕を用いる場合に比べて小型のものを用いることができ、 このスペースを比較的大きく取ることができ、 このスペースに余裕を持 つて燃料電池を配置することができる。 なお、 燃料電池はその全体が車 輪間に生じたスペースに収まるように配置されていてもよいし、 その一 部が車輪間に生じたスペースにかかるように配置されていてもよい。
ここで、 「燃料電池」 は、 左車輪用モータや右車輪用モータに電力を 供給可能なように構成されていてもよいし、 他の車載機器 （例えば空調 機器、 A V機器、 ナビゲーシヨン機器、 照明機器など） に電力を供給す るように構成されていてもよい。
この燃料電池搭載車両において、 前記燃料電池は、 前記左車輪用モー 夕と前記右車輪用モータとの間に生じたモータ間スペースを利用して配 置されていてもよい。 この場合、 左車輪用モータは左車輪の近傍に配置 され、 右車輪用モ一夕は右車輪の近傍に配置されているため、 両モータ の間にはスペース （モ一夕間スペース） が生じる。 また、 左車輪用モー 夕及び右車輪用モー夕はそれぞれ左車輪及び右車輪を回転させるため、 左車輪及び右車輪の両方を回転させるモータを用いる場合に比べて小型 のものを用いることができ、 モータ間スペースを比較的大きく取ること ができる。 したがって、 このモー夕間スペースを利用して燃料電池を余 裕を持って配置することができる。 なお、 燃料電池はその全体がモー夕 間スペースに収まるように配置されていてもよいし、 その一部がモ一タ 間スペースにかかるように配置されていてもよい。
この燃料電池搭載車両において、 前記燃料電池は車両前方に配置され ていてもよい。. こうすれば、 燃料電池は車両前方に配置されフロントシ ップとなるため、 交換作業や修理作業などを行ううえで便利である。 この燃料電池搭載車両において、 前記左車輪用モー夕及び前記右車輪 用モータは、 ホイールインモータであってもよい。 こうすれば、 モー夕 間スペースを十分広く取ることができる。
この燃料電池搭載車両において、 前記燃料電池の補機類のうち少なく とも一部は、 前記燃料電池の近傍に配置されていてもよい。 こうすれば、 燃料電池とその補機類の少なくとも一部とを離れた場所に配置する場合 に比べて、 配線、 配管等の引き回しを簡素化することができる。 ここで、 「燃料電池の補機類」 とは、 燃料電池の作動に必要な機器類をいい、 例 えば燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給装置や、 燃料電池に燃 料ガスを供給する燃料ガス供給装置や、 燃料電池に供給する酸化ガスや 燃料ガスの圧力や流量を調節するマスフ口コントローラや、 燃料電池か ら未反応のまま排出された酸化ガスや燃料ガスを再び燃料電池に供給す るガス循環装置や、 燃料電池を冷却するために燃料電池に冷却水を循環 させる冷却水循環装置などが挙げられる。
この燃料電池搭載車両は、 乗員室のシートの下方領域に配置された二 次を備えていてもよい。 シートの下方領域は燃料電池に占有されていな いため、 ここに二次電池を配置することができる。 このとき、 二次電池 は、 車室内 （車両床上） に配置されていてもよいし、 車室外 （車両床 下） に配置されていてもよい。 また、 二次電池は、 該二次電池の長手方 向が車両左右方向となるような姿勢で車両前後方向に架け渡された床下 リインホ一スメントを利用して配置されていることが好ましい。 こうす れば、 通常、 車両に用いられる床下リインホースメントを利用して二次 電池を配置するため二次電池の取付具を減らすことができ、 また、 車両 の側面衝突に対する剛性を向上させることができる。 ここで、 「二次電 池」 は、 左車輪用モータや右車輪用モータに電力を供給可能なように構 成されていてもよいし、 他の車載機器 （例えば空調機器、 A V機器、 ナ ピゲ一シヨン機器、 照明機器など） に電力を供給するように構成されて いてもよい。 また、 キャパシ夕などの充放電が可能な蓄電装置を二次電 池の代わりに採用してもよい。
この燃料電池搭載車両は、 乗員室のシートの下方領域に配置され前記 燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給源を備えていてもよい。 シ ートの下方領域は燃料電池に占有されていないため、 ここに燃料ガス供 給源を配置することができる。 ここで、 「燃料ガス供給源」 は、 燃料電 池の電気化学反応に用いられる燃料ガスを供給可能な機器であればどの ようなものでもよく、 例えば燃料ガスを貯蔵した容器であってもよいし、 ある原料から燃料ガスを生成する生成器であってもよい。 本発明の第 2の燃料電池搭載車両は、
車両前室に配置された燃料電池と、
乗員室の前側シートの下方領域に配置された二次電池と、
乗員室の後側シートの下方領域に配置され前記燃料電池に燃料ガスを 供給する燃料ガス供給源と
を備えたものである。
この燃料電池搭載車両では、 車両前方から後方に向かって搭載機器で ある燃料電池、 二次電池、 燃料ガス供給源がこの順に間隔をもって配置 されている。 このため、 これらの搭載機器を窮屈にならないよう良好に 配置することができる。 また、 高圧電源系の燃料電池や二次電池を燃料 ガス供給源から離間して配置することができる。 このとき、 前記燃料電 池及び前記二次電池は、 本発明の第 1の燃料電池搭載車両における燃料 電池及び二次電池であってもよい。 こうすれば、 本発明の第 1の作用効 果も併せて得ることができる。 なお、 車両前後方向に三列のシートが存 在する場合、 最前列のシートを前側シートとすると中列又は最後列のシ 一トが後側シートとなり、 中列のシートを前側シートとすると最後列の シートが後側シートとなる。 また、 キャパシ夕などの充放電が可能な蓄 電装置を二次電池の代わりに採用してもよい。 図面の簡単な説明
図 1は本実施形態の燃料電池搭載車両の平面図、 図 2は本実施形態の 燃料電池搭載車両の概略断面図、 図 3は本実施形態の燃料電池搭載車両 のブロック図、 図 4は二次電池の配置に関する説明図、 図 5は二次電池 の別の配置に関する説明図である。 発明を実施するための最良の形態 本発明を一層明らかにするために、 本発明の好適な実施形態について 図面を参照しながら以下に説明する。 図 1は本実施形態の燃料電池搭載 車両の概略平面図、 図 2は燃料電池搭載車両の概略断面図、 図 3は燃料 電池搭載車両のブロック図である。
本実施形態の燃料電池搭載車両 1 0は、 シャシフレームとボディとが 一体に作られたモノコック構造であり、 主として左車輪用モータ 1 1、 右車輪用モー夕 1 2、 フロントシート 1 4、 リアシ一ト 1 6、 燃料電池 2 0、 二次電池 4 0、 水素ボンべ 2 1、 パヮ一コントロールュニッ ト (以下 P CUという） 5 0を備えている。 なお、 モノコック構造を採用 する代わりにフレーム構造を採用してもよい。 また、 図 2では P CU 5 0を省略した。
左車輪用モータ 1 1は、 左前輪 F LWのホイールに組み込まれたホイ —ルインモ一夕であり、 左前輪 F LWの車軸を回転させる役割を果たす。 右車輪用モー夕 1 2は、 右前輪 F RWのホイ一ルに組み込まれたホイ一 ルインモ一夕であり、 右前輪 F RWの車軸を回転させる役割を果たす。 この左車輪用モ一タ 1 1と右車輪用モータ 1 2とは分離しているため、 乗員室 6 2とダッシュパネル 1 5により区切られた車両前室 6 1のうち 両モータ 1 1， 1 2の間には比較的広いモータ間スペース Sが形成され ている。 このモ一夕間スペース Sは、 左前輪 F LWを直進方向に向け車 両左右方向から左車輪用モー夕 1 1をみたときの外郭形状と、 右前輪 F RWを直進方向に向け車両左右方向から右車輪用モ一夕 1 2をみたとき の外郭形状とを車両左右方向に繋げたときに生じる仮想空洞スペースで ある。
また、 両モータ 1 1 , 12には、 図 3に示すように、 燃料電池 2 0や 二次電池 40の出力する直流電流が分配器 2 7を経たあとィンバ一夕 1 1 a, 1 2 aによって三相交流に変換されて供給される。 両モ一夕 1 1 , 1 2はこのような電力の供給を受けて回転駆動力を発生し、 この回転駆 動力はそれぞれ左前輪 F L W及び右前輪 F R Wの車軸に伝えられ、 燃料 電池搭載車両 1 0を走行させる動力となる。
フロントシート 1 4は、 図 2に示すように、 乗員室 6 2内に設置され た二列のシートのうちの前列のシ一トであり、 運転席と助手席とからな る。 車両の床面 7 0はフロントシート 1 4の下側で盛り上がった形状と なっており、 この盛り上がった部分即ち段差面 7 1にフロントシート 1 4が設置されている。 この段差面 7 1と地上高を決めるときの基準面 7 4との間に生じたスペースがフロントシ一ト 1 4の下方領域 6 3であり、 ここに二次電池 4 0が配置されている。 また、 リアシート 1 6は、 二列 のシートのうちの後列のシ一トであり、 いわゆるベンチシートである。 車両の床面 7 0はリアシート 1 6の下側でも盛り上がった形状となって おり、 この盛り上がった部分即ち段差面 7 2にリアシート 1 6が設置さ れている。 この段差面 7 2と基準面 7 4との間に生じたスペースがリア シ一卜 1 6の下方領域 6 4であり、 ここに水素ボンべ 2 1が設置されて いる。 本実施形態では、 段差面 7 2に連なるようにしてトランクルーム 6 5の仕切面 7 3が設けられ、 この仕切面 7 3と基準面 7 4との間に生 じたスペースもリアシート 1 6の下方領域 6 4に含まれるものとする。 燃料電池 2 0は、 図 1及び図 2に示すように、 車両前室 6 1に配置さ れ、 詳しくは燃料電池 2 0の一部がモ一夕間スペース Sにかかるように 配置されている。 この燃料電池 2 0は、 周知の固体高分子電解質型の燃 料電池であり、 構成単位である単セルを複数積層したスタック構造を有 し、 高電圧電源 （数百 V ) として機能する。 燃料電池 2 0を構成する各 単セルでは、 図 3に示すように、 水素ボンべ 2 1から水素ガス （燃料ガ ス） がマスフ口コントローラ 2 2で圧力 ·流量が調節されたあと加湿器 2 3により加湿されてァノ一ドに供給され、 エアコンプレッサ 1 3から 圧力が調節された圧縮空気 （酸化ガス） が力ソードに供給され、 所定の 電気化学反応が進行することにより起電力が生じる。 即ち、 アノードで は水素がプロトンと電子とに分離し、 アノードで分離したプロトンが固 体高分子電解質膜を伝導してカソ一ドに達すると共に同じくアノードで 分離した電子が負荷を介して接続された電線を通ってカソ一ドに達し、 力ソードでは酸素がプロトンと電子と結合して水が生成する、 という電 気化学反応が進行することにより、 起電力が生じる。
燃料電池 2 0の補機類は、 既述のエアコンプレッサ 1 3や、 既述の水 素ボンべ 2 1や、 既述のマスフロコントロ一ラ 2 2や、 既述の加湿器 2 3や、 燃料電池 2 0及び二次電池 4 0からの出力電圧を所定の電圧まで 降下させる D C Z D Cコンバータ 2 4や、 燃料電池 2 0から未反応のま ま排出された水素ガスを再び燃料電池 2 0に供給する水素ガス循環ボン プ 2 5や、 燃料電池 2 0を冷却するために燃料電池 2 0に冷却水を循環 させるゥォ一夕ポンプ 2 6や、 燃料電池 2 0及び二次電池 4 0の出力を 分配する分配器 2 7や、 ウォー夕ポンプ 2 6によって燃料電池 2 0を循 環する冷却水を放熱させる放熱器 3 2などである。 なお、 分配器 2 7は、 各車輪用モータ 1 1 , 1 2への電力供給を燃料電池 2 0及び二次電池 4 0のいずれか一方又は両方で行ったり燃料電池 2 0による二次電池 4 0 の充電を行つたりするためのスィツチング回路である。
これら補機類のうち、 エアコンプレッサ 1 3やマスフ口コント口一ラ 2 2や加湿器 2 3や水素ガス循環ポンプ 2 5やウォー夕ポンプ 2 6や放 熱器 3 2のクーリングファンには、 燃料電池 2 0及び二次電池 4 0から の電力が分配器 2 7を経たあと D C Z D Cコンパ一夕 2 4により所定の 電圧に降下されて供給される。 また、 これら補機類のうち、 エアコンプ レッサ 1 3やマスフ口コントローラ 2 2や加湿器 2 3や D C / D Cコン パー夕 2 4や水素ガス循環ポンプ 2 5やウォー夕ポンプ 2 6や分配器 2 7や放熱器 3 2は、 燃料電池 2 0の配置された車両前室 6 1に配置され ている。 また、 エアコンプレッサ 1 3はその一部がモータ間スペース S にかかるように配置されている。
二次電池 4 0は、 周知のニッケル水素二次電池を複数個直列に接続し た構造を有し、 高電圧電源 （数百 V ) として機能する。 この二次電池 4 0は、 P C U 5 0の制御によって、 車両の始動時に各車輪用モ一夕 1 1 , 1 2を駆動したり、 減速回生時に回生電力を回収したり、 加速時に各車 輪用モータ 1 1， 1 2をアシストしたり、 負荷に応じて燃料電池 2 0に よって充電されたりする。 なお、 この二次電池 4 0は充放電可能な電池 であればよく、 ニッケル水素二次電池に限らず例えばニツカドニ次電池 やリチウムイオン二次電池や鉛蓄電池などであってもよい。 また、 二次 電池 4 0の代わりにキャパシタを採用してもよい。
この二次電池 4 0は、 フロントシート 1 4の下方領域 6 3にて二次電 池 4 0の長手方向が車両左右方向となるような姿勢で、 車両左側及び車 両右側にて車両前後方向に延びる一対の床下リインホースメント 6 6 , 6 7を利用して配置されている。 床下リインホースメント 6 6 , 6 7は、 燃料電池搭載車両 1 0のモノコック構造を構成するメンバの一つである。 ここでは、 床下リインホ一スメント 6 6 , 6 7とフロントシート 1 4の 段差面 7 1との間隔よりも二次電池 4 0の高さが高いため、 図 4に示す ように一対の床下リインホースメント 6 6 , 6 7の下部同士を架け渡し た架橋部材 6 8を設けて、 その架橋部材 6 8に二次電池 4 0を載せた状 態で固定している。 なお、 図 4 ( a ) はフロントシート 1 4付近の側面 図、 （b ) はその正面図である。 但し、 床下リインホ一スメント 6 6， 6 7とフロントシート 1 4の段差面 7 1との間隔に二次電池 4 0が収ま る場合には、 図 5に示すように二次電池 4 0を一対の床下リインホース メント 6 6， 6 7に架け渡すように載せた状態で固定してもよい。 なお、 図 5 ( a ) はフロントシート 1 4付近の側面図、 （b ) はその正面図で ある。 図 4や図 5では、 二次電池 4 0を乗員室外 （車両床下） に配置し た様子を示したが、 二次電池 4 0を乗員室内 （車両床上） に配置しても よい。 例えばフロアパネルのうちフロントシート 1 4の下方に凹部を設 けその凹部に二次電池 4 0を配置し、 段差面 7 1を含むハット状の蓋部 を被せてもよい。
P C U 5 0は、 左車輪用モ一夕 1 1や右車輪用モ一夕 1 2の駆動力を 制御するものであり、 マイクロコンピュータを中心とした論理回路とし て構成され、 図示しないが周知の C P U、 R〇M、 R A M及び入出力ポ —トなどから構成されている。 この P C U 5 0は、 車両前室 6 1の上方 に配置されている。 また、 P C U 5 0は、 アクセルペダルセンサのぺダ ル位置ゃィンパー夕 1 1 a， 1 2 aの出力電流 出力電圧や二次電池 4 0の残留容量値や図示しない各種センサの検出値を入力し、 入力した各 値に基づいて、 マスフ口コントローラ 2 2及びエアコンプレッサ 1 3に 供給ガス量を制御するための制御信号を出力したりインバ一夕 1 1 a， 1 2 aや分配器 2 7への制御信号を出力したりする。
以上のように構成された本実施形態の燃料電池搭載車両 1 0では、 左 車輪用モータ 1 1及び右車輪用モータ 1 2はそれぞれ左前輪 F L W及び 右前輪 F R Wを回転させるホイールィンモータであるため、 左前輪 F L W及び右前輪 F R Wの両方を回転させるモータを用いる場合に比べて小 型のものを用いることができ、 車両前室 6 1においてモー夕間スペース Sを比較的大きく取ることができる。 したがって、 このモータ間スぺ一 ス Sを利用して燃料電池 2 0を余裕を持って配置することができる。 また、 燃料電池 2 0はフロントシップとなりボンネットを開いて交換 作業や修理作業を行うことができるため、 便利である。
更に、 燃料電池 2 0の補機類のうち、 エアコンプレッサ 1 3 (酸化ガ ス供給装置） やマスフ口コントローラ 2 2や水素ガス循環ポンプ 2 5 (燃料ガス循環装置） やゥォ一夕ポンプ 2 6 (冷却水循環装置） や分配 器 2 7や放熱器 3 2は、 燃料電池 4 0の配置された車両前室 6 1に配置 されているため、 燃料電池 2 0と別の場所に配置される場合に比べて、 燃料電池 2 0との配線、 配管等の引き回しを簡素化することができる。 更にまた、 二次電池 4 0はフロントシ一ト 1 4の下方領域 6 3を有効 に利用して配置され、 しかも、 二次電池 4 0の長手方向が車両左右方向 となるような姿勢で車両前後方向に架け渡された床下リインホ一スメン ト 6 6， 6 7を利用して配置されているため二次電池 4 0の取付具を減 らすことができるし、 車両の側面衝突に対する剛性を向上させることも できる。 この二次電池 4 0を車室内に配置してもよく、 その場合には塵 埃から二次電池 4 0を防止することができる。
そしてまた、 水素ボンべ 2 1 (燃料ガス供給源） はリアシート 1 6の 下方領域 6 4 (トランクルーム 6 5の仕切面 7 3の下方領域を含む） を 有効に利用して配置されている。 この結果、 車両前方から燃料電池 2 0、 二次電池 4 0、 水素ボンべ 2 1がこの順に間隔をもって窮屈にならない ように良好に配置されるうえ、 高圧電源系の燃料電池 2 0や二次電池 4 0を水素ボンべ 2 1から離間して配置することができる。
なお、 本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、 本発 明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでも ない。
例えば、 上述した実施形態では、 乗員室 6 2の車両前後方向に二列の シートを設けたが、 三列以上のシートを設けてもよい。 例えば三列のシ 一トを設けた場合、 最前列のシ一トをフロントシートとすると中列又は 最後列のシートがリアシートとなり、 中列のシートをフロントシートと すると最後列のシートがリアシートとなる。 あるいは、 乗員室 6 2に一 列のシートしか持たない場合には、 そのシートの下方領域に二次電池 4
0を配置し、 トランクルーム 6 5の仕切面 7 3の下方領域に水素ボンべ 2 1を配置してもよい。
また、 上述した実施形態では、 燃料電池 2 0に水素ガス （燃料ガス） を供給する供給源として水素ボンべ 2 1を用いたが、 水素ボンべ 2 1に 代えて水素吸蔵合金を用いてもよいし炭化水素系燃料 （例えばガソリン やメタノールなど） と水との反応により水素リツチなガスを生成する改 質器を用いてもよい。
更に、 上述した実施形態では、 前輪駆動車を例示したが、 後輪駆動車 や四輪駆動車に本発明の構成を採用してもよい。 後輪駆動車の場合には、 左後輪及び右後輪をそれぞれ回転させるホイールィンモ一夕を設けて両 モータ間に生じる空間 （モータ間スペース） を利用して燃料電池 2 0を 配置すればよく、 四輪駆動車の場合には、 前輪側か後輪側のモータ間ス ペースを利用して燃料電池 2 0を配置すればよい。
更にまた、 上述した実施形態では、 車両前室 6 1にて燃料電池 2 0の 一部がモータ間スペース Sにかかるように燃料電池 2 0を配置したが、 燃料電池 2 0の全部がモータ間スぺ一ス Sに収まるように燃料電池 2 0 を配置してもよい。
そしてまた、 上述した実施形態では、 燃料電池 2 0及び二次電池 4 0 の両方を各車輪用モ一夕 1 1， 1 2の駆動源として利用可能な構成を採 用したが （制御上は、 燃料電池 2 0及び二次電池 4 0の両方でモー夕 1 1， 1 2を駆動する場合や、 燃料電池 2 0及び二次電池 4 0のいずれか 一方のみでモータ 1 1， 1 2を駆動する場合も含む） 、 燃料電池 2 0及 び二次電池 4 0のいずれか一方のみをモータ 1 1， 1 2の駆動源として 利用可能な構成を採用してもよく、 例えば、 一方の電池をモータ 1 1， 1 2の駆動源として利用可能な構成とし他方の電池を別の機器 （例えば 捕機類） の電源として利用可能な構成としてもよい。 あるいは、 両電池 20, 40以外にモー夕 1 1， 1 2の駆動源を有しており、 両電池 2 0 , 40の一方又は両方はその駆動源を補助する役割を果たすようにしても よい。 このように、 モ一夕 1 1 , 1 2は、 燃料電池 2 0及び二次電池 4 0の少なくとも一方を駆動源として利用可能なように構成されていれば よい。
そして更にまた、 上述した実施形態では、 左車輪用モ一夕 1 1及び右 車輪用モータ 1 2は左前輪 FLW及び右前輪 FRWに取り付けたホイ一 ルインモ一夕としたが、 燃料電池 2 0を車両前方に配置し、 左車輪用モ —夕 1 1及び右車輪用モータ 1 2は左後輪及び右後輪に取り付けたホイ —ルインモータとしてもよい。 こうすれば、 左前輪 F LWと右前輪 F R Wとの間のスペースには車輪用モ一夕が配置されていないためこのスぺ —スに燃料電池 20を余裕を持って配置することができる。 産業上の利用の可能性
本発明は、 自動車産業に利用することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 車両前方及び車両後方の少なくとも一方の左右両輪の近傍にそれぞ れ配置され車輪を回転させる左車輪用モータ及び右車輪用モ一夕と、 車両前方又は車両後方の左右両輪の間に生じたスペースを利用して配 置された燃料電池と、
を備えた燃料電池搭載車両。
2 . 前記燃料電池は、 前記左車輪用モータと前記右車輪用モ一夕との間 に生じたモータ間スペースを利用して配置されている、
請求項 1に記載の燃料電池搭載車両。
3 . 前記燃料電池は、 車両前方に配置されている、
請求項 1又は 2に記載の燃料電池搭載車両。
4 . 前記左車輪用モ一夕及び前記右車輪用モー夕は、 ホイールインモー 夕である、
請求項 1〜 3のいずれかに記載の燃料電池搭載車両。
5 . 前記燃料電池の補機類のうち少なくとも一部は、 前記燃料電池の近 傍に配置されている、
請求項 1〜4のいずれかに記載の燃料電池搭載車両。
6 . 請求項 1〜 5のいずれかに記載の燃料電池搭載車両であって、 乗員室のシートの下方領域に配置された二次電池
を備えた燃料電池搭載車両。
7 . 前記二次電池は、 該二次電池の長手方向が車両左右方向となるよう な姿勢で車両前後方向に架け渡された床下リインホースメントを利用し て配置されている、
請求項 6に記載の燃料電池搭載車両。
8 . 請求項 1〜 5のいずれかに記載の燃料電池搭載車両であって、 乗員室のシートの下方領域に配置された蓄電装置
を備えた燃料電池搭載車両。
9 . 前記蓄電装置は、 該蓄電装置の長手方向が車両左右方向となるよう な姿勢で車両前後方向に架け渡された床下リィンホースメントを利用し て配置されている、
請求項 8に記載の燃料電池搭載車両。
1 0 . 請求項 1〜 9のいずれかに記載の燃料電池搭載車両であって、 乗員室のシートの下方領域に配置され前記燃料電池に燃料ガスを供給 する燃料ガス供給源
を備えた燃料電池搭載車両。
1 1 . 車両前室に配置された燃料電池と、
乗員室の前側シートの下方領域に配置された二次電池と、
乗員室の後側シ一卜の下方領域に配置され前記燃料電池に燃料ガスを 供給する燃料ガス供給源と、
を備えた燃料電池搭載車両。
1 2 . 車両前室に配置された燃料電池と、
乗員室の前側シートの下方領域に配置された蓄電装置と、
乗員室の後側シートの下方領域に配置され前記燃料電池に燃料ガスを 供給する燃料ガス供給源と、
を備えた燃料電池搭載車両。
1 3 . 前記燃料電池の補機類のうち少なくとも一部は、 前記燃料電池の 近傍に配置されている、
請求項 1 1又は 1 2に記載の燃料電池搭載車両。
1 4 . 前記二次電池は、 乗員室のシートの下方領域に配置されている、 請求項 1 1記載の燃料電池搭載車両。
1 5 . 前記蓄電装置は、 乗員室のシートの下方領域に配置されている、 請求項 1 2記載の燃料電池搭載車両 <
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