JP2006218966A - 燃料電池を搭載する車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料電池を備えた車両において、操縦特性の劣化を抑制しつつ燃料電池の冷却効率を高める装備配置技術を提供する。
【解決手段】 本発明は、車両を提供する。本車両は、車両の移動のための電力を供給するとともに、車両の乗員室より前側に備えられた燃料電池と、燃料電池の冷却のために外気との熱交換を行うとともに、車両の乗員室より前側に備えられた熱交換器と、供給された電力を回転駆動力に変換する駆動モータを用いて、車両の前輪を回転駆動する前輪駆動部とを備える。熱交換器は、前輪の直進状態における車軸よりも前側に配置されている。前輪駆動部は、駆動モータの回転軸が前輪の直進状態における車軸よりも後側に配置されていることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、動力源として燃料電池を搭載する車両に関する。

近年、動力源として燃料電池を搭載する車両が提案されている。車両への装備品の搭載においては、従来は、操縦特性の観点から重心位置の設定が支配的であった。ところが、燃料電池は、従来の内燃機関と比較して作動温度が低いため、内燃機関よりも外気との熱交換では十分な冷却がおこなえないおそれがあった。

特開２００２−３７０５４４号公報 特開２００３−７２３９４号公報 特開２００４−１６８１３９号公報 特開２００４−９５３４５号公報 特開平９−１７２７０５号公報 米国特許公報 ＵＳ５６６２１８４号公報

しかし、従来は、車両の装備設計においては、その初期の段階から重心位置の設定と燃料電池の冷却の双方を両立させることは考えられていなかった。すなわち、第１に重心位置の設定を行った上で、可能な範囲で燃料電池の冷却を考慮した装備配置設計が行われることが通例であった。

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、燃料電池を備えた車両において、操縦特性の劣化を抑制しつつ燃料電池の冷却効率を高める装備配置技術を提供することを目的とする。

本発明は、車両を提供する。本車両は、
前記車両の移動のための電力を供給するとともに、前記車両の乗員室より前側に備えられた燃料電池と、
前記燃料電池の冷却のために外気との熱交換を行うとともに、前記車両の乗員室より前側に備えられた熱交換器と、
前記供給された電力を回転駆動力に変換する駆動モータを用いて、前記車両の前輪を回転駆動する前輪駆動部と、
を備え、
前記熱交換器は、前記前輪の直進状態における車軸よりも前記車両の前側に配置されており、
前記前輪駆動部は、前記駆動モータの回転軸が前記前輪の直進状態における車軸よりも前記車両の後側となるように配置されていることを特徴とする。

本発明の車両では、重量物である熱交換器が前輪車軸よりも前記車両の前側に配置されているとともに、駆動モータの回転軸が前輪車軸よりも前記車両の後側となるように前輪駆動部が配置されている。これにより、前輪車軸に十分な荷重が加わって好ましい操縦特性が維持されるとともに、駆動モータの回転軸が前輪車軸よりも前記車両の後側とすることによって熱交換器から排出された外気の流れが駆動モータに妨げられることを抑制することができる。

上記車両において、前記燃料電池は、前記燃料電池の重心が前記前輪の直進状態における車軸よりも前記車両の前側に位置するように配置されているようにしても良い。こうすれば、さらに前輪車軸に加えられる荷重を大きくすることができる。

かかる燃料電池の配置は、前輪の直進状態における車軸の軸回りに前記燃料電池を傾斜させることによって実現するようにしても良い。

上記車両において、さらに、
前記燃料電池から供給された直流電力を、前記駆動モータを駆動するための三相交流に変換するとともに、前記前輪の駆動力を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記制御部の重心が前記前輪の直進状態における車軸よりも前記車両の前側に位置するように配置されているようにしても良い。このようにしても、さらに前輪車軸に加えられる荷重を大きくすることができる。

かかる制御部の配置は、前輪の直進状態における車軸の軸回りに前記制御部を傾斜させることによって実現するようにしても良い。

なお、本発明は、燃料電池のみによって駆動される車両だけでなく、燃料電池と内燃機関の双方によって駆動される移動体などの装置その他の種々の態様で実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．本発明の実施例における車両システムの概略構成：
Ｂ．変形例：

Ａ．本発明の実施例における車両システム１０の概略構成：
図１は、本発明の実施例における車両システム１０の概略構成を示す説明図である。車両システム１０は、車両主構造１１と、後述する燃料電池を冷却するためのラジエータ１１０と、２つの冷却ファン６００、６０１と、ラジエータ１１０からの空気を２つの冷却ファン６００、６０１のそれぞれに導く２つのダクト６１０、６１１と、車両駆動モータ１２０ｍと、駆動力伝達装置１２０と、駆動力伝達装置１２０によって回転駆動される２本の前輪車軸１５０、１５１と、２つの前輪２００、２０１とを備えている。なお、本図では、ステアリング機構は省略されている。

このように、車両システム１０は、前輪駆動の車両である。前輪駆動の車両は、特に上り坂における駆動力の増大や操縦特性の観点から２つの前輪２００、２０１への荷重配分を大きくすることが望まれている。

ラジエータ１１０は、２本の前輪車軸１５０、１５１よりも車両システム１０の前側に配置されている。かかる装備配置は、ラジエータ１１０への外気の導入を円滑にすることを主目的とするものであるが、２本の前輪車軸１５０、１５１への荷重配分を大きくする役割も果たしている。

車両駆動モータ１２０ｍは、その図示しない回転軸が２本の前輪車軸１５０、１５１よりも車両システム１０の後側に配置されている。かかる装備配置は、車両駆動モータ１２０ｍによるラジエータ１１０から排出された外気の流れの阻害を抑制するためである。なお、本実施例では、車両駆動モータ１２０ｍと駆動力伝達装置１２０とが特許請求の範囲における「前輪駆動部」に相当する。

図２は、本発明の実施例における車両システム１０の装備配置を示す説明図である。本図から分かるように、車両駆動モータ１２０ｍが２本の前輪車軸１５０、１５１よりも車両システム１０の後側に配置されているので、ラジエータ１１０から排出された外気の流れの阻害が抑制されている。

図２から分かるように、車両システム１０は、さらに、パワーコントロールユニット１００（以下では、「ＰＣＵ」と呼ぶ。）と、燃料電池３００と、を備えている。燃料電池３００は、車両システム１０に移動その外の動力のためのエネルギーを供給する。このエネルギーは、車両システム１０において、車両を駆動するための電力として供給される。ＰＣＵ１００は、図示しないアクセルの踏み込み量に応じて電力を車両駆動モータ１２０ｍに供給して車両システム１０の駆動を制御する。ＰＣＵ１００と燃料電池３００とは、いずれも高い剛性と強度とを有する筐体に格納されているとともに大きな重量を有する。

ＰＣＵ１００と燃料電池３００とは、いずれも傾斜して装備されている。かかる装備は、重量物であるＰＣＵ１００と燃料電池３００の重心を少しでも車両システム１０の前側に移動させるためである。本実施例では、ラジエータ１１０から排出された外気を下方に逃がすように構成され、ダクト６１０、６１１が下方に広がっているので、上方に空間を提供することができる。かかる傾斜した装備は、この空間を有効利用して重心位置を前側に移動させている。

かかる傾斜した装備配置は、下部で主構造１１にマウントされる場合には、その傾斜自体によっても重心位置を前側に移動させることができるという利点をも有する。たとえば図３に示されるＰＣＵ１００では、移動量δだけ前側に重心位置が移動している。かかる重心位置の移動は、ＰＣＵ１００の下部でマウントされた場合において水平状態に装備されたときを基準とするものである。

このように、本実施例は、ＰＣＵ１００や燃料電池３００を傾斜して装備することによって、前輪２００、２０１の配分荷重を大きくすることができるという利点をも有している。なお、本実施例では、ＰＣＵ１００が特許請求の範囲における「制御部」に相当する。

Ｂ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形例が可能である。

上記実施例においては、ＰＣＵ１００や燃料電池３００が上下に重なるように装備されているが、たとえば横方向に並べて配置するように構成しても良い。

本発明の実施例における車両システム１０の概略構成を示す説明図。 本発明の実施例における車両システム１０の装備配置を示す説明図。 本発明の実施例における傾斜装備によって重心位置が前側に移動する様子を示す説明図。

符号の説明

１０…車両システム
１１…車両主構造
１００…パワーコントロールユニット
１１０…ラジエータ
１２０…駆動力伝達装置
１２０ｍ…車両駆動モータ
１５０、１５１…前輪車軸
２００、２０１…前輪
３００…燃料電池
６００、６０１…冷却ファン
６１０、６１１…ダクト

Claims (5)

1. 車両であって、
   前記車両の移動のための電力を供給するとともに、前記車両の乗員室より前側に備えられた燃料電池と、
   前記燃料電池の冷却のために外気との熱交換を行うとともに、前記車両の乗員室より前側に備えられた熱交換器と、
   前記供給された電力を回転駆動力に変換する駆動モータを用いて、前記車両の前輪を回転駆動する前輪駆動部と、
   を備え、
   前記熱交換器は、前記前輪の直進状態における車軸よりも前記車両の前側に配置されており、
   前記前輪駆動部は、前記駆動モータの回転軸が前記前輪の直進状態における車軸よりも前記車両の後側となるように配置されていることを特徴とする、車両。
2. 請求項１記載の車両であって、
   前記燃料電池は、前記燃料電池の重心が前記前輪の直進状態における車軸よりも前記車両の前側に位置するように配置されている、車両。
3. 請求項２記載の車両であって、
   前記燃料電池は、前記前輪の直進状態における車軸の軸回りに前記燃料電池を傾斜させることによって、前記燃料電池の重心が前記前輪の直進状態における車軸よりも前記車両の前側に位置するように配置されている、車両。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の車両であって、さらに、
   前記燃料電池から供給された直流電力を、前記駆動モータを駆動するための三相交流に変換するとともに、前記前輪の駆動力を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記制御部の重心が前記前輪の直進状態における車軸よりも前記車両の前側に位置するように配置されている、車両。
5. 請求項４記載の車両であって、
   前記制御部は、前記前輪の直進状態における車軸の軸回りに前記制御部を傾斜させることによって、前記制御部の重心が前記前輪の直進状態における車軸よりも前記車両の前側に位置するように配置されている、車両。

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