JP2016046852A - 燃料電池二輪車 - Google Patents
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Abstract
Description
また、説明を容易にするため、燃料電池二輪車10は車両前方側を符号「F」、車両後方側を符号「R」でそれぞれ表わす。
図1および図2に示すように、本実施形態に係る燃料電池二輪車10は、燃料電池から得られる電力を用いて走行する自動二輪車である。
燃料電池二輪車10は、スクータ型の自動二輪車である。燃料電池二輪車10は、車両本体11(車体)と、操舵輪である前輪12と、前輪12を操舵する操向ハンドル13と、駆動輪である後輪14と、後輪14を駆動させるモータ15と、を備える。モータ15は駆動輪を駆動する電動機として機能する。
ヘッドパイプ26は、車両本体11の前部にフォーク式のフロントフォーク32を軸支する。
上部ダウンフレーム27は、ヘッドパイプ26の上部に接続され、車両本体11の後方に向かって後下がりに傾斜して設けられる。
下部ダウンフレーム28は、ヘッドパイプ26の下部からほぼ真下あるいは後下方に向かって延在される。
燃料電池二輪車10に備えられる燃料電池20は、車両本体11のメインフレーム後部にレイアウトされ、燃料電池20は、シート19の下方に区画された機器搭載領域45の後側に偏倚して前方傾斜状態で配置される。燃料電池20は、扁平な直方体形状に形成され、反応ガスの導入口を有する吸気面20aを前下方に斜め下向きに傾斜して位置される。燃料電池20の吸気面20aは、シート19の前部シート19aと後部シート19bとの段差部分の下方に位置され、車両前方側に斜め下向きに傾斜して設けられる。
燃料タンク21は、例えば炭素繊維強化プラスチック(CFRP)で構成された両端に半球状の鏡板を有する円柱形状の圧力容器であり、例えば約70MPa高圧圧縮水素貯蔵システムを構成する。燃料タンク21は、例えば約70MPa高圧圧縮水素貯蔵システムであり、圧力レギュレータを備えた遮断弁(燃料供給弁、図示せず)を介して、燃料としての水素ガスを燃料電池20に供給する。燃料タンク21は、車両本体11の略中央下部のセンタートンネル領域44に、中央ボディカバー51で覆われて、その長手軸方向を車両本体11の前後方向に沿わせて横臥状態で設置される。したがって、燃料タンク21は、その周囲を一対のアッパーフレーム29および一対のロアーフレーム30のメインフレームによって囲まれ、燃料電池二輪車10の転倒や衝突などの事象に対し、堅牢に保護される。また、燃料タンク21は、ロアーフレーム30に設けられた左右のフットレスト36の間に挟まれる。
二次電池22は、燃料電池20の吸気ダクト54の前方に備えられ、例えば、箱状のリチウムイオン電池で構成される。二次電池22は、シート19の下方に区画された機器搭載領域45の前側に偏倚させて配置されるとともに、燃料タンク21の圧力容器68の後方側鏡板の上方に配置される。さらに具体的には、二次電池22は、ライダーが着座するシート19の前部シート19aの下方に配置され、燃料電池二輪車10の仮想的な水平面に略直立される。この燃料電池二輪車10は、燃料電池20と二次電池22を電源に持つハイブリッド車両である。二次電池22は燃料電池20と並列にモータコントローラ(負荷)に接続され、交流電力に変換してモータ15の駆動用電力を供給するとともに、減速時の回生エネルギを吸収している。 なお、燃料電池二輪車10は、二次電池22の他に、メータ類(図示省略)、ランプ類(図示省略)用の電源として、例えば12V系の電力を供給できる二次電池22を備えることができる。二次電池22は、燃料タンク21の圧力容器61の側方、例えば車両本体11の右側方に配置される。
本実施形態に備えられる燃料電池二輪車10は、燃料電池20を車両駆動モータ15の電力源として用いられる。
より具体的には、たとえば通常の固体高分子型燃料電池(PEFC)においては、燃料電池20は、それ自体はよく知られているように、水素および空気(酸素)をそれぞれ供給するアノード極とカソード極との間に、拡散層/触媒層/水素イオンを選択的に透過する固体高分子電解質膜/触媒層/拡散層の積層体を挟持させて単位セルを構成し、この単位セルを多数積層してなるスタック66構造を有するものであり、上記のようにして、燃料タンク21および吸気通路79からそれぞれ燃料電池20に供給される水素と空気(酸素)との電気化学反応により電力を発生するとともに、水を副成する電気化学システムである。
本実施形態(第1の実施形態)においては、図2および図4に示すように、車体中央部の水素タンク21の上部、好ましくは燃料電池20へ配管を通じて燃料水素を供給する燃料供給弁(特に図示せず)の上、に第1の車体内水素センサ81を設け、燃料電池20の上方に第2の車体内水素センサ82を設けるとともに、排気ダクト59中の上下に二つに分割された排気流路のうち、上側排気流路61を区画する天井面の出口近傍にダクト内水素センサ83を設けてある。この実施形態における車体内水素センサの設置位置は、車体内における水素漏えい危険個所のうち最も代表的な、水素タンクおよび燃料電池からの漏えい水素の検出に最適である。また、一般にダクト内水素センサは、ダクト59内のパージ水素と吸気ファン57の風により十分に混合された位置に設けることが、燃料電池スタック内の動作状態把握のために好ましいが、空気よりも軽い水素の検出位置としてダクト内の最高位置となる上記した位置は、この意味でも最適な設置位置となる。ダクト内センサ83により検出された水素濃度の上昇が軽度の場合には、水素希釈ファン57の制御にフィードバックさせて、車外排出濃度が法規制値(4%未満)を超えないように希釈ファンを制御する。それでも、異常値が改善しない場合には、燃料供給バルブあるいはパージバルブの故障あるいは高分子電解質膜の重大な損傷等と判断して、システムの停止、または警告を行うことになる。水素センサ81〜83としては、例えば接触燃焼式水素センサ、車載用水素センサ(0〜4%濃度検出)等が好適に用いられる。
本実施形態(図5)は、前記第1の実施形態(図4)と比べて、第2車体内水素センサ82の代わりに、水素センサ83aを燃料電池20の上方で且つ車体後方側に設置するとともに、上側排気流路61を区画する排気ダクト59に排気ホース(バイパス配管)84を挿通し、その一端を上側排気流路61中に配置し、且つ該一端から斜め上方に位置する水素センサ83aに向けて他端を開口させ、水素の上方指向性を利用して、水素センサ83aを、第2の車体内水素センサおよびダクト内水素センサとして兼用するものである。これにより、燃料電池スタック内の動作状態の早期把握のために好ましいダクト内水素センサの機能を持たせつつ、水素センサの使用点数の増加を防止できる。
Claims (6)
- 車体内に、駆動輪を駆動する電動機と、この電動機に電力を供給する空冷式の燃料電池と、この燃料電池に供給するための燃料ガスを貯蔵する水素タンクとを備え、
前記燃料電池に反応用兼冷却用空気を供給するファンと、このファンにより供給され、前記燃料電池を冷却した空気を車両後方に排出する排気ダクトとが設けられ、この排気ダクトの入口は前記燃料電池の車体後方側に接続されている燃料電池二輪車であって、
車体内の前記排気ダクト以外の領域における前記水素タンクおよび燃料電池並びにこれらをつなぐ配管およびバルブから漏れ出る水素を検出するための車体内水素センサと、前記ダクト内の水素を検出するダクト内センサと、を備えたことを特徴とする燃料電池二輪車。 - 前記排気ダクト内センサは、燃料電池からの排出ガスが十分に混合された排気ダクト内の高所の混合気中の水素濃度を検出可能な位置に設置される請求項1に記載の燃料電池二輪車。
- 前記排気ダクト内センサは、燃料電池出口よりも高い位置にある排気ダクト内面(天井面)の排気ダクトの出口近傍に設置される請求項2に記載の燃料電池二輪車。
- 前記排気ダクトは、前記燃料電池の車両後方側にダクト入口が接続され、車両後部に配置されたリアコンビネーションランプを迂回して前記リアコンビネーションランプ上側に開口する上側排気流路と、前記リアコンビネーションランプ下側の後部ボディカバー下面に開口する下側排気流路とに分岐しており、
前記ダクト内センサは、前記排気ダクトの出口近傍の上側排気流路を区画する天井面に配置される請求項3に記載の燃料電池二輪車。 - 前記排気ダクトに排気ホースを挿通し、その一端を排気ダクト内と連通させ、他端を車体内水素センサに向けることにより、車体内センサにダクト内センサの機能を持たせる請求項2に記載の燃料電池二輪車
- 前記車体内水素センサは、車体中央部の水素タンクの上方に設けた第1車体内センサと、燃料電池上部あるいは燃料電池の上方且つ車体後方側でダクト外に設けられた第2車体内センサとを含む請求項1〜4のいずれかに記載の燃料電池二輪車。
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