JP2008247323A - 燃料電池車両 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で電圧変換器の冷却効果を高めると共に、電圧変換器の配設位置によって車体の重量バランスを向上できる燃料電池車両を提供する。
【解決手段】燃料電池３０の発電電圧を所定値に変換する電圧変換器５０と、前輪ＷＦを操舵する操向ハンドル５と、運転者が着座するシート１８とを備えた燃料電池車両１において、操向ハンドル５とシート１８との間に運転者１００の跨ぎ部２０が設けられ、電圧変換器５０には放熱フィン５０ａが取り付けられる。電圧変換器５０は、複数の板状部材５０ｂを車体前後方向に立設してなる放熱フィン５０ａが車体の上方側を向き、かつ車体外部に露出するように跨ぎ部２０に収められる。跨ぎ部２０は、車幅方向において運転者が足を乗せる左右の足乗せ部１９に挟まれて形成される。電圧変換器５０は、車両正面からの走行風が当たるように、車両左右側方の左右ラジエータ６０Ｌ，６０Ｒの間に配設される。
【選択図】図３

Description

本発明は、燃料電池車両に係り、特に、簡単な構成で電圧変換器の冷却効果を高めると共に、電圧変換器の配設位置によって車体の重量バランスを向上させることができる燃料電池車両に関する。

従来から、燃料電池からの供給電力で駆動される燃料電池車両において、燃料電池からの供給電圧を、走行用のモータや電装品の駆動に適した電圧に変換する電圧変換器を備えた構成が知られている。電圧変換器は、電圧変換時に熱を発生するので、これを適切に処理する種々の手法が検討されている。

特許文献１には、電圧変換器（ＤＣ−ＤＣコンバータ）の近隣に水素吸蔵合金製の水素燃料容器を配置することで、電圧変換器の熱を水素燃料容器に伝達可能にした構成が開示されている。
特開２００２−３７１６７号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、電圧変換器の冷却を十分に行うために車体内部に走行風を導入する場合、車体カバー等に導風板等を設ける必要があった。また、電圧変換器の配設位置は、車体の重量バランスを考慮して設定されることが望まれている。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、簡単な構成で電圧変換器の冷却効果を高めると共に、電圧変換器の配設位置によって車体の重量バランスを向上させることができる燃料電池車両を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、燃料電池の発電電圧を所定の電圧に変換する電圧変換器と、前輪を操舵する操向ハンドルと、運転者が着座するシートとを備えた燃料電池車両において、前記操向ハンドルとシートとの間に、運転者の跨ぎ部が設けられており、前記電圧変換器には放熱フィンが取り付けられ、前記電圧変換器は、前記放熱フィンが前記車体の上方側を向くように前記跨ぎ部に収められている点に第１の特徴がある。

また、前記跨ぎ部は、車幅方向において、運転者が足を乗せる左右の足乗せ部に挟まれて形成されている点に第２の特徴がある。

また、車両左右側方に前記燃料電池の冷却水の放熱器である左右ラジエータを備え、前記電圧変換器は、前記左右ラジエータの間に配設されている点に第３の特徴がある。

また、前記電圧変換器は、前記放熱フィンが車体外方に露出するように配設されている点に第４の特徴がある。

さらに、前記放熱フィンが、車体前後方向に延びるように配置されている点に第５の特徴がある。

第１の発明によれば、操向ハンドルとシートとの間に、運転者の跨ぎ部が設けられており、電圧変換器には放熱フィンが取り付けられ、電圧変換器は、放熱フィンが車体の上方側を向くように跨ぎ部に収められているので、放熱フィンが車体外部と近い位置に置かれることとなり、電圧変換器の冷却効果を高めることが可能となる。また、車体前方寄りに位置する跨ぎ部に重量物である電圧変換器が配設されることで、前輪側の重量配分を増大しやすくなり、車体の前後重量バランスを向上させることができるようになる。

第２の発明によれば、跨ぎ部は、車幅方向において、運転者が足を乗せる左右の足乗せ部に挟まれて形成されているので、スクータ式の鞍乗り型車両における一般的な形状を踏襲しながら、電圧変換器の冷却効果を高めた燃料電池車両が得られるようになる。

第３の発明によれば、車両左右側方に燃料電池の冷却水の放熱器である左右ラジエータを備え、電圧変換器は左右ラジエータの間に配設されているので、ラジエータを通過した温風が電圧変換器に当たるのを防止し、車両正面からの走行風を電圧変換器に当てることができるようになる。

第４の発明によれば、電圧変換器は、放熱フィンが車体外方に露出するように配設されているので、放熱フィンが外気に直接触れるようになり、電圧変換器の冷却効果をより一層高めることができるようになる。

第５の発明によれば、放熱フィンが、車体前後方向に延びるように配置されているので、放熱フィンの向きと走行風の向きとが揃い、放熱フィンに触れる外気が流れやすくなることで冷却効果をさらに高めることができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池車両１の斜視図である。また、図２は、燃料電池車両１の右側面図である。鞍乗型自動二輪車としての燃料電池車両１は、複数のセルが積層されたセルスタック（電極、セパレータ、電解質膜等を含む）と、該セルスタックに燃料の水素ガスを供給する燃料（水素）ガス供給系と、該セルスタックに酸素を含む反応ガス（空気）を供給する反応ガス供給系とから構成される燃料電池発電システムを備えており、以下では、セルスタックが収納される略直方体のケーシング全体を燃料電池３０と呼称する。

燃料電池車両１は、操向ハンドル５のハンドルポスト４を回動自在に軸支するヘッドパイプが接合されるメインフレーム２と、ヘッドパイプに接合されて車体下方かつ後方に延びるアンダーフレーム６と、車体の略中央に配設される燃料電池３０を覆うガードパイプ７と、ガードパイプ７の上方に配設されるアッパーパイプ８と、ガードパイプ７の後端部から上方に延びてアッパーパイプ８と連結される連結パイプ２８と、アッパーパイプ８の後方で２本の水素ボンベ１５を支持するリヤフレーム９とからなる骨格を有する。ハンドルポスト４の下方には、前輪ＷＦを回転自在に軸支する左右一対のフロントフォーク３が取り付けられており、操向ハンドル５の回動により前輪ＷＦの操舵角を変更することができる。

アンダーフレーム６の後端部に設けられたピボット軸１３には、リヤクッション１２によって車体に吊り下げられたスイングアーム１１が揺動自在に軸支されている。スイングアーム１１には、燃料電池車両１の動力源としての駆動モータ（不図示）が内蔵されており、後輪ＷＲはこの駆動モータで駆動される。

メインフレーム２とアンダーフレーム６とで囲まれた空間には、反応ガスを強制的に圧送する過給機としてのスクロール型圧縮機５２、反応ガスの湿度を調整する加湿機５３、略直方体形状を有する燃料電池３０、該燃料電池３０の発電電圧を昇圧または降圧することにより所定の電圧に変換する電圧変換器（ＶＣＵ）５０、燃料電池３０から供給される電力を蓄積する二次電池５１とが配設されている。また、メインフレーム２の車体前方側には、燃料電池３０の冷却水を冷却する左右一対のラジエータ６０Ｌ，６０Ｒが取り付けられており、該ラジエータ６０Ｌ，６０Ｒの背面部には冷却効果を高めるための電動の冷却ファン６１が配設されている。

側面視長方形の燃料電池３０は、その長方形を縦長とし、かつ車体後方側に傾けられて車体に取り付けられている。燃料電池３０には、水素を含む燃料ガスを供給する燃料ガス管４５と、酸素を含む反応ガスを供給する配管である吸入側マニホールド３３と、セルスタックを通過した未反応ガスおよび生成水を排出する配管である排出側マニホールド３６とが取り付けられている。略円柱状の水素ボンベ１５は、水素ボンベレギュレータ１６と接続されるバルブ側を車体前方側に向けて、後輪（駆動輪）ＷＲの上方でリヤフレーム９およびガイドパイプ１０に支持されている。水素ボンベ１５に充填された水素は、各種センサ等からの情報に基づいて電気的に制御される水素ボンベレギュレータ１６によって降圧された後、燃料ガス管４５を介して燃料電池３０に供給される。なお、リヤフレーム９の上方には、外装部品の一部としてのリヤカウル１４が、水素ボンベ１５を覆うようにして配設されている。

前記ハンドルポスト４の車体前方側には、外気を濾過するエアクリーナボックス５４が設けられており、該エアクリーナボックス５４から導入された空気は、スクロール型圧縮機５２によって加湿機５３に圧送される。そして、加湿機５３によって適切な湿度が与えられた反応ガスは、反応ガス管３４およびこれに接続される吸入側マニホールド３３を介して、燃料電池３０に圧送される。

前記ラジエータ６０Ｌ，６０Ｒの下方には、樹脂の薄板等で形成されて車体を覆う外装部品（不図示）の内側、すなわち、車体の内部へ積極的に外気を導入するための左右一対の電動ファン７０が取り付けられている。また、スクロール型圧縮機５２の車幅方向右側には、燃料電池３０の冷却水の温度を所定値に保つためのサーモスタット５２ａが取り付けられている。

図３は、燃料電池車両１の上面図である。図４は、燃料電池車両１の左側面図であり、また、図５は燃料電池車両１の外装部品の一例を示す斜視図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。車幅方向中央に配設される燃料電池３０の上部には、燃料ガス管４５が接続される燃料ガス吸入孔３８と、前記吸入側マニホールド３３が接続される反応ガス吸入口３２とが設けられている。略直方体の電圧変換器５０は、燃料電池３０の車体前方側において、左右一対のメインフレーム２に挟まれるように車幅方向中央に配設されている。また、電圧変換器５０の天面には、金属等で形成された多数の薄い板状部材を車体前後方向に立設してなる放熱フィン５０ａが取り付けられている。

図６は、図３のＡ−Ａ線断面図である。前記放熱フィン５０ａは、多数の板状部材５０ｂを車体前後方向に配置して構成されているので、放熱フィン５０ａの向きと走行風の向きとが揃い、放熱フィン５０ａに触れる外気が流れやすくなって冷却効果をさらに高めることができる。また、板状部材５０ｂを互いに連結する基部にも車体前後方向の放熱通風孔５０ｃが形成されており、外気との接触面積が拡大されて、電圧変換器５０の冷却効果がさらに高められる。

電圧変換器５０は、前輪ＷＦを操舵する操向ハンドル５と、運転者１００が着座するシート１８との間に形成される跨ぎ部２０の内部に収められている。車幅方向左右に形成される足乗せ部１９に挟まれると共に、足乗せ部１９より一段高い天面を有する跨ぎ部２０は、乗降時に運転者が跨ぎやすいように極力低く形成されるため、自ずと電圧変換器５０と跨ぎ部２０の天面との間隔は小さくなる。したがって、電圧変換器５０および放熱フィン５０ａが車体外部と近い位置に置かれることとなり、電圧変換器５０の冷却効果を高めることが可能となる。また、本実施形態では、前記放熱フィン５０ａが、跨ぎ部２０の天面に形成された窓部から車体外方に臨むように構成されているので、放熱フィン５０ａが外気に直接触れるようになり、冷却効果をより一層高めることができるようになる。

本実施形態に係る燃料電池車両１では、樹脂の薄板等で形成された外装部品としてのカウリング１７の内側に、燃料電池３０を冷却する冷却水の放熱器としてのラジエータ６０Ｌ，６０Ｒが配設されており、電圧変換器５０は、左右ラジエータ６０Ｌ，６０Ｒの間に配設されている。これにより、ラジエータを通過した温風が電圧変換器５０に当たるのを防止し、車両正面からの走行風を車幅方向中央に配設された電圧変換器５０に当てることができる。なお、電圧変換器５０の側方を通過する走行風は、放熱フィン５０ａが臨む跨ぎ部の窓部から車体外部に排出するほか、車体後方の燃料電池３０の冷却に利用してもよい。

上記したように、本発明に係る燃料電池車両においては、放熱フィン５０ａを有する電圧変換器５０を、操向ハンドル５とシート１８との間に設けられた跨ぎ部２０に、放熱フィン５０ａが上を向くように配設したので、放熱フィン５０ａが車体外部に近い位置に置かれるようになり、簡単な構成によって電圧変換器５０の冷却効果を高めることができるようになる。また、本実施形態に係る燃料電池車両１においては、燃料電池３０やシート下の水素ボンベ１５、駆動モータを内装するスイングアーム１１等の重量物によって、前後輪の重量配分が後輪側寄りになりやすいが、車体前方寄りに位置する跨ぎ部２０に重量物である電圧変換器５０を配設することにより、前輪側の比率を増加させやすくなり、車体の前後重量バランスを向上させることができるようになる。

なお、電圧変換器、放熱フィン、操向ハンドル、シート、跨ぎ部、外装部品の形状等は、上記した実施形態に限られず種々の変更が可能である。例えば、電圧変換器の放熱フィンは、その一部のみが車体外方に露出するようにしてもよい。

また、燃料電池車両の形態は、自動二輪車のほか３／４輪車等であってもよく、燃料電池、水素貯蔵手段、過給機、加湿機、二次電池、ラジエータ等の構成部品の形態や配置も種々の変更が可能である。

本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の右側面図である。 本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の上面図である。 本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の左側面図である。 本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の斜視図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１…燃料電池車両、５…操向ハンドル、１５…水素ボンベ、１７…カウリング、１８…シート、１９…足乗せ部、２０…跨ぎ部、３０…燃料電池、５０…電圧変換器、５０ａ…放熱フィン、６０Ｌ，６０Ｒ…ラジエータ、５１…二次電池、５２…スクロール型圧縮機、５３…加湿機、１００…運転者

Claims (5)

1. 燃料電池の発電電圧を所定の電圧に変換する電圧変換器と、前輪を操舵する操向ハンドルと、運転者が着座するシートとを備えた燃料電池車両において、
   前記操向ハンドルとシートとの間に、運転者の跨ぎ部が設けられており、
   前記電圧変換器には放熱フィンが取り付けられ、
   前記電圧変換器は、前記放熱フィンが前記車体の上方側を向くように前記跨ぎ部に収められていることを特徴とする燃料電池車両。
2. 前記跨ぎ部は、車幅方向において、運転者が足を乗せる左右の足乗せ部に挟まれて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両。
3. 車両左右側方に前記燃料電池の冷却水の放熱器である左右ラジエータを備え、
   前記電圧変換器は、前記左右ラジエータの間に配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池車両。
4. 前記電圧変換器は、前記放熱フィンが車体外方に露出するように配設されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料電池車両。
5. 前記放熱フィンが、車体前後方向に延びるように配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の燃料電池車両。

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