JP4609100B2 - Vehicle with fuel cell - Google Patents

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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。   The present invention relates to a vehicle equipped with a fuel cell as a power source.

従来から、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。ところが、燃料電池は、燃料ガスと酸化ガスとを利用して発電するため、燃料電池から反応に利用するガスが漏れ出さないように、車両衝突時に燃料電池の損傷を抑制することが要請されている。   Conventionally, a vehicle equipped with a fuel cell as a power source has been proposed. However, since a fuel cell generates power using fuel gas and oxidizing gas, it is required to suppress damage to the fuel cell during a vehicle collision so that the gas used for the reaction does not leak from the fuel cell. Yes.

特開２００３−２６７０６３号公報JP 2003-267063 A 特開２００２−３７０５４４号公報JP 2002-370544 A 特開２００４−４０９５０号公報JP 2004-40950 A 特開２００３−１７３７９０号公報JP 2003-173790 A 米国特許公報 ＵＳ５６６２１８４号公報US Patent Gazette US5662184 Gazette

しかし、従来は、反応に利用するガスが漏れ出さないようにするために、燃料電池の外殻の強度や剛性の大きくするといったコストや重量の多大な負担を要する対策が提案されていた。   However, conventionally, in order to prevent the gas used for the reaction from leaking out, a measure requiring a great burden of cost and weight, such as increasing the strength and rigidity of the outer shell of the fuel cell, has been proposed.

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、コストや重量を抑制しつつ安全性を確保する技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technique for ensuring safety while suppressing cost and weight in a vehicle equipped with a fuel cell.

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、
外気との熱交換を行う熱交換部と、
前記熱交換部への外気の供給量を増大させる冷却ファンと、
前記冷却ファンを回転駆動するとともに、前記燃料電池よりも前記車両の前側に備えられたファン駆動モーターと、
前記車両に固定され、前記車両の移動のための機械的駆動力を発生させる車両駆動モータと、
を備え、
前記ファン駆動モーターは、前記燃料電池に対して高さ方向にずらすことによって、前記モーターの前記車両の直進方向への射影範囲が、前記燃料電池の前記車両の直進方向への射影範囲から外れるように配置されているとともに、前記ファン駆動モーターの前記車両の直進方向への射影範囲の少なくとも一部が、前記車両駆動モータの前記車両の直進方向への射影範囲と重なるように配置されていることを特徴とする。
The present invention provides a vehicle. This vehicle
A fuel cell that supplies electric power for moving the vehicle and is provided in front of a passenger compartment of the vehicle;
A heat exchanging section for exchanging heat with the outside air;
A cooling fan that increases the amount of outside air supplied to the heat exchange unit;
A fan drive motor that rotates the cooling fan and is provided on the front side of the vehicle with respect to the fuel cell;
A vehicle driving motor fixed to the vehicle and generating a mechanical driving force for movement of the vehicle;
With
The fan drive motor is shifted in the height direction with respect to the fuel cell so that the projection range of the motor in the straight direction of the vehicle deviates from the projection range of the fuel cell in the straight direction of the vehicle. And at least a part of the projection range of the fan drive motor in the straight direction of the vehicle is arranged so as to overlap the projection range of the vehicle drive motor in the straight direction of the vehicle . It is characterized by.

本発明の車両では、ファン駆動モーターは、その車両の直進方向への射影範囲が、燃料電池の車両の直進方向への射影範囲から外れるように配置されているので、衝突時におけるファン駆動モーターによる燃料電池の損傷の可能性を低くすることができる。これにより、燃料電池の損傷に伴う反応ガスの漏洩を抑制することができるので、反応ガスの漏洩抑制に必要とされるコストや重量の負担を軽減することができる。しかも、衝突荷重の方向は高さ方向よりも左右方向に変動する可能性が高いので、高さ方向にずらすことによって衝突荷重の方向の変動によるファン駆動モーターの燃料電池への衝突の可能性を小さくすることができる。さらに、本発明の車両では、衝突荷重がファン駆動モーターから車両駆動モータへ流れるので、燃料電池を格納する構造体へ流れる荷重が減少することになる。これにより、燃料電池を格納する構造体の変形を抑制して、燃料電池の生存空間の確保にも寄与することができる。
In the vehicle of the present invention, the fan drive motor is arranged so that the projected range of the vehicle in the straight direction is out of the projected range of the fuel cell in the straight direction of the vehicle. The possibility of damage to the fuel cell can be reduced. Thereby, since the leakage of the reactive gas accompanying damage to the fuel cell can be suppressed, the burden of cost and weight required for suppressing the leakage of the reactive gas can be reduced. In addition, the direction of the collision load is likely to fluctuate in the left-right direction rather than the height direction. Can be small. Furthermore, in the vehicle of the present invention, the collision load flows from the fan drive motor to the vehicle drive motor, so the load flowing to the structure storing the fuel cell is reduced. Thereby, the deformation of the structure for storing the fuel cell can be suppressed, which can contribute to securing the living space of the fuel cell.

上記車両において、
前記熱交換部に導入された外気を前記冷却ファンに導くためのダクトを備えるようにしても良い。 In the above vehicle,
You may make it provide the duct for guide | inducing the external air introduce | transduced into the said heat exchange part to the said cooling fan.

こうすれば、駆動力伝達装置を介して、冷却ファン駆動モータから離れた位置に配置された冷却ファンへ駆動力を伝達するよりもエネルギ損失を小さくすることができる。   In this case, energy loss can be reduced as compared with the case where the driving force is transmitted to the cooling fan disposed at a position away from the cooling fan drive motor via the driving force transmission device.

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。   The present invention can be realized not only in a vehicle driven only by a fuel cell but also in various other modes such as a moving body driven by both a fuel cell and an internal combustion engine.

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： Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. Schematic configuration of a vehicle system in an embodiment of the present invention:
B. Variations:

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、パワーコントロールユニット１００（以下では、「ＰＣＵ」と呼ぶ。）、燃料電池３００と、ラジエータ１１０と、車両駆動モータ１２０と、冷却ファン６００と、ラジエータ１１０からの空気を冷却ファン６００に導くダクト６１０とを備えている。 A. Schematic configuration of a vehicle system 10 in an embodiment of the present invention:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a vehicle system 10 according to an embodiment of the present invention. The vehicle system 10 includes a vehicle main structure 11, a power control unit 100 (hereinafter referred to as “PCU”), a fuel cell 300, a radiator 110, a vehicle drive motor 120, a cooling fan 600, and a radiator 110. And a duct 610 for guiding the air to the cooling fan 600.

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１２０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、いずれも冷却媒体を用いてラジエータ１１０から熱を外気に放散することによって冷却されている。   The fuel cell 300 supplies the vehicle system 10 with energy for power outside the vehicle. This energy is supplied as electric power for driving the vehicle in the vehicle system 10. The PCU 100 controls the driving of the vehicle system 10 by supplying electric power to the vehicle drive motor 120 in accordance with an accelerator depression amount (not shown). Both the PCU 100 and the fuel cell 300 are cooled by dissipating heat from the radiator 110 to the outside air using a cooling medium.

燃料電池３００は、燃料ガスと酸化ガスとを用いて発電を行うため、衝突時において燃料ガスと酸化ガスとが漏洩しないような対策が要請されている。かかる対策としては、一般的には、燃料電池３００の外殻の強度や剛性を高めることが検討されている。   Since the fuel cell 300 generates power using fuel gas and oxidant gas, measures are required to prevent the fuel gas and oxidant gas from leaking in the event of a collision. As such a measure, in general, increasing the strength and rigidity of the outer shell of the fuel cell 300 has been studied.

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。本図は、図１の一部を拡大して示している。冷却ファン６００は、冷却ファン駆動モータ６００ｍによって回転駆動されている。冷却ファン駆動モータ６００ｍは、駆動力を冷却ファン６００に伝える際の駆動力伝達や耐振動特性等のために高い剛性と強度を有する筐体を有している。燃料電池の反応ガスの漏洩を抑制するためには、かかる堅固な筐体が衝突時に燃料電池３００の外殻を損傷しないようにすることが要請される。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing the equipment arrangement of the vehicle system 10 in the embodiment of the present invention. This figure shows a part of FIG. 1 in an enlarged manner. The cooling fan 600 is rotationally driven by a cooling fan drive motor 600m. The cooling fan drive motor 600m has a casing having high rigidity and strength for driving force transmission, vibration resistance characteristics, and the like when the driving force is transmitted to the cooling fan 600. In order to suppress the leakage of the reaction gas of the fuel cell, it is required that such a rigid housing does not damage the outer shell of the fuel cell 300 at the time of collision.

本発明の実施例では、冷却ファン駆動モータ６００ｍおよび燃料電池３００を以下のように配置して燃料電池３００の外殻の損傷を抑制している。すなわち、冷却ファン駆動モータ６００ｍは、その後端部の車両１０の直進方向への射影範囲が、燃料電池３００の前端部の車両１０の直進方向への射影範囲から外れるように配置されている。具体的には、冷却ファン駆動モータ６００ｍの後端部の車両１０の直進方向への射影範囲Ｐｍ１は、燃料電池３００の前端部の車両１０の直進方向への射影範囲Ｐｆから外れるように配置されている。   In the embodiment of the present invention, the cooling fan drive motor 600m and the fuel cell 300 are arranged as follows to suppress damage to the outer shell of the fuel cell 300. That is, the cooling fan drive motor 600m is arranged such that the projection range of the rear end portion in the straight traveling direction of the vehicle 10 deviates from the projection range of the front end portion of the fuel cell 300 in the straight traveling direction of the vehicle 10. Specifically, the projection range Pm1 of the rear end portion of the cooling fan drive motor 600m in the straight traveling direction of the vehicle 10 is arranged to deviate from the projection range Pf of the front end portion of the fuel cell 300 in the straight traveling direction of the vehicle 10. ing.

ここで、燃料電池３００の前端部とは、本実施例では、燃料電池３００の前側の鉛直面を意味するが、衝突によって冷却ファン駆動モータ６００ｍが車両システム１０の広報に向かって移動した場合に衝突し得る燃料電池３００の表面を意味するように構成しても良い。すなわち、必ずしも鉛直面である必要はなく、傾いた面でも良く、曲面でも良い。   Here, the front end portion of the fuel cell 300 means a vertical surface on the front side of the fuel cell 300 in this embodiment, but when the cooling fan drive motor 600m moves toward the publicity of the vehicle system 10 due to a collision. You may comprise so that the surface of the fuel cell 300 which may collide is meant. That is, it does not necessarily have to be a vertical surface, and may be an inclined surface or a curved surface.

このような装備配置によれば、衝突荷重によって冷却ファン駆動モータ６００ｍの位置が車両１０の直進方向の後方に移動しても、燃料電池３００への衝突の可能性を小さくすることができる。これにより、燃料電池３００の外殻の損傷が抑制される。   According to such an equipment arrangement, the possibility of a collision with the fuel cell 300 can be reduced even if the position of the cooling fan drive motor 600m moves rearward in the straight traveling direction of the vehicle 10 due to a collision load. Thereby, damage to the outer shell of the fuel cell 300 is suppressed.

本発明の実施例では、さらに、冷却ファン駆動モータ６００ｍおよび車両駆動モータ１２０を以下のように配置して燃料電池３００の生存空間を確保している。すなわち、冷却ファン駆動モータ６００ｍは、その後端部の車両１０の直進方向への射影範囲が、車両駆動モータ１２０の前端部の車両１０の直進方向への射影範囲と重なるように配置されている。具体的には、冷却ファン駆動モータ６００ｍの後端部の車両１０の直進方向への射影範囲Ｐｍ１は、車両駆動モータ１２０の前端部の車両１０の直進方向への射影範囲Ｐｍ２と重なるように配置されている。   In the embodiment of the present invention, the cooling fan drive motor 600m and the vehicle drive motor 120 are further arranged as follows to secure the living space of the fuel cell 300. That is, the cooling fan drive motor 600m is arranged such that the projection range of the rear end portion in the straight traveling direction of the vehicle 10 overlaps the projection range of the front end portion of the vehicle drive motor 120 in the straight traveling direction of the vehicle 10. Specifically, the projection range Pm1 of the rear end portion of the cooling fan drive motor 600m in the straight traveling direction of the vehicle 10 is arranged to overlap the projection range Pm2 of the front end portion of the vehicle drive motor 120 in the straight traveling direction of the vehicle 10. Has been.

このような装備配置では、衝突荷重によって冷却ファン駆動モータ６００ｍの位置が車両１０の直進方向の後方に移動すると、冷却ファン駆動モータ６００ｍが車両駆動モータ１２０に接触することになる。かかる接触は、冷却ファン駆動モータ６００ｍから車両駆動モータ１２０への衝突荷重の流れを作り出すので、車両主構造１１のうちの燃料電池３００を格納する部分へ流れる荷重を減少させことができる。車両駆動モータ１２０は、駆動力を車輪（図示せず）に伝えるために、高い剛性と強度を有する筐体を有するとともに高い剛性と強度で車両主構造１１に支持されているからである。   In such an equipment arrangement, when the position of the cooling fan drive motor 600m moves rearward in the straight traveling direction of the vehicle 10 due to the collision load, the cooling fan drive motor 600m comes into contact with the vehicle drive motor 120. Such contact creates a collision load flow from the cooling fan drive motor 600 m to the vehicle drive motor 120, so that the load flowing to the portion of the vehicle main structure 11 storing the fuel cell 300 can be reduced. This is because the vehicle drive motor 120 has a casing having high rigidity and strength and is supported by the vehicle main structure 11 with high rigidity and strength in order to transmit driving force to wheels (not shown).

このように、かかる冷却ファン駆動モータ６００ｍと車両駆動モータ１２０の配置は、衝突荷重の流れを変えることによって、車両主構造１１の燃料電池３００を格納する部位の変形を抑制することができるので、燃料電池３００の生存空間の確保にも寄与することができるという利点を有する。   Thus, the arrangement of the cooling fan drive motor 600m and the vehicle drive motor 120 can suppress the deformation of the portion of the vehicle main structure 11 that stores the fuel cell 300 by changing the flow of the collision load. This has the advantage that it can contribute to securing the living space of the fuel cell 300.

このように、本発明の実施例では、高い剛性と強度とを有する筐体を有する冷却ファン駆動モータ６００ｍが衝突によって後方に移動しても、燃料電池３００に衝突しにくい装備配置とされているので、コストや重量を抑制しつつ反応ガスの漏洩抑制を実現することができる。加えて、本発明の実施例では、冷却ファン駆動モータ６００ｍから車両駆動モータ１２０に衝突荷重を流して、燃料電池３００の生存空間を確保するようにも構成されている。   As described above, in the embodiment of the present invention, even if the cooling fan drive motor 600m having a casing having high rigidity and strength moves rearward due to a collision, it is arranged so as not to collide with the fuel cell 300. Therefore, it is possible to suppress the leakage of the reaction gas while suppressing the cost and weight. In addition, in the embodiment of the present invention, a collision load is applied from the cooling fan drive motor 600 m to the vehicle drive motor 120 to secure the living space of the fuel cell 300.

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。 B. Variations:
As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, and implementation in a various aspect is possible within the range which does not deviate from the summary. It is. For example, the following modifications are possible.

Ｂ−１．上記実施例においては、冷却ファン駆動モータ６００ｍは、燃料電池３００に対して高さ方向にずらすことによって外れるように配置されているが、横方向にずらすことによって回避するようにしても良い。ただし、衝突荷重の方向は高さ方向よりも左右方向に変動する可能性が高いので、高さ方向にずらすと衝突荷重の方向の変動に起因するファン駆動モーターの燃料電池３００への衝突の可能性を小さくすることができるという利点がある。 B-1. In the above embodiment, the cooling fan drive motor 600m is arranged so as to be detached by shifting in the height direction with respect to the fuel cell 300, but may be avoided by shifting in the lateral direction. However, since the direction of the collision load is more likely to fluctuate in the left-right direction than in the height direction, if it is shifted in the height direction, the fan drive motor can collide with the fuel cell 300 due to fluctuations in the direction of the collision load. There is an advantage that the property can be reduced.

Ｂ−２．上記実施例では、ラジエータ１１０からの空気を冷却ファン６００に導くダクト６１０を備えているが、冷却ファン６００をラジエータ１１０の直後に配置するとともに、ベルトその他の駆動力伝達装置を介して冷却ファン６００に冷却ファン駆動モータ６００ｍの駆動力を伝えるようにしても良い。ただし、ダクト６１０によるラジエータ１１０からの空気の偏向は、駆動力伝達装置にって生ずるエネルギ喪失よりも小さいという利点を有する。 B-2. In the above embodiment, the duct 610 that guides the air from the radiator 110 to the cooling fan 600 is provided. However, the cooling fan 600 is disposed immediately after the radiator 110 and the cooling fan 600 is provided via a belt or other driving force transmission device. Alternatively, the driving force of the cooling fan driving motor 600m may be transmitted. However, the deflection of the air from the radiator 110 by the duct 610 has the advantage that it is less than the energy loss caused by the driving force transmission device.

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。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows schematic structure of the vehicle system 10 in the Example of this invention. 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。Explanatory drawing which shows the equipment arrangement | positioning of the vehicle system 10 in the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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…車両駆動モータ
３００…燃料電池
６００…冷却ファン
６００ｍ…冷却ファン駆動モータ
６１０…ダクト DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Vehicle system 11 ... Vehicle main structure 100 ... Power control unit 110 ... Radiator 120 ... Vehicle drive motor 300 ... Fuel cell 600 ... Cooling fan 600m ... Cooling fan drive motor 610 ... Duct

Claims (3)

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、
外気との熱交換を行う熱交換部と、
前記熱交換部への外気の供給量を増大させる冷却ファンと、
前記冷却ファンを回転駆動するとともに、前記燃料電池よりも前記車両の前側に備えられたファン駆動モーターと、
前記車両に固定され、前記車両の移動のための機械的駆動力を発生させる車両駆動モータと、
を備え、
前記ファン駆動モーターは、前記燃料電池に対して高さ方向にずらすことによって、前記ファン駆動モーターの前記車両の直進方向への射影範囲が、前記燃料電池の前記車両の直進方向への射影範囲から外れるように配置されているとともに、前記ファン駆動モーターの前記車両の直進方向への射影範囲の少なくとも一部が、前記車両駆動モータの前記車両の直進方向への射影範囲と重なるように配置されていることを特徴とする、車両。 A vehicle,
A fuel cell for supplying electric power for moving the vehicle and provided on the front side of a passenger compartment of the vehicle;
A heat exchanging section for exchanging heat with the outside air;
A cooling fan that increases the amount of outside air supplied to the heat exchange unit;
While driving the cooling fan to rotate, a fan drive motor provided on the front side of the vehicle with respect to the fuel cell;
A vehicle drive motor fixed to the vehicle and generating a mechanical drive force for movement of the vehicle;
With
The fan drive motor is shifted in the height direction with respect to the fuel cell, so that the projection range of the fan drive motor in the straight direction of the vehicle is different from the projection range of the fuel cell in the straight direction of the vehicle. The fan drive motor is arranged so that at least a part of the projected range of the fan drive motor in the straight direction of the vehicle overlaps the projected range of the vehicle drive motor in the straight direction of the vehicle. A vehicle characterized by being. 請求項１に記載の車両であって、さらに、
前記熱交換部に供給された外気を前記冷却ファンに導くためのダクトを備える、車両。 The vehicle according to claim 1 , further comprising:
A vehicle comprising a duct for guiding outside air supplied to the heat exchange unit to the cooling fan. 請求項２に記載の車両であって、  The vehicle according to claim 2,
前記熱交換部は、前記燃料電池の前記車両の直進方向前方に配置されている、車両。  The vehicle, wherein the heat exchanging portion is disposed forward of the fuel cell in a straight traveling direction of the vehicle.
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