燃料電池搭載電動車両
【課題】燃料電池システムの熱交換ユニットをコンパクトに形成して、当該システムを含む電力ユニットをコンパクト化できること。
【解決手段】車両の前端部と後端部に一対の前輪と後輪１２を備え、車両前部に足載せフロアが、車両後部に運転シートがそれぞれ設けられ、この運転シートの下方に、車体カバー１５で覆われ電力ユニット１６を収容した動力室１７が配置され、電力ユニットは燃料電池システム１８を有し、電動モータへ電力を供給して後輪を駆動するハンドル型電動車椅子車両１０において、電力ユニットでは、車両進行方向前側に燃料電池システムが配置され、この燃料電池システムでは、動力室の前側下部にセルスタック３２が配置され、動力室の前側上部に、熱交換器４２、４８、冷却ファン４３、４９及びこれらを連結する冷却風ダクトからなり、電気エネルギー生成時に発生する熱を冷却して除去する熱交換ユニット５４、５５が配置されたものである。
【解決手段】車両の前端部と後端部に一対の前輪と後輪１２を備え、車両前部に足載せフロアが、車両後部に運転シートがそれぞれ設けられ、この運転シートの下方に、車体カバー１５で覆われ電力ユニット１６を収容した動力室１７が配置され、電力ユニットは燃料電池システム１８を有し、電動モータへ電力を供給して後輪を駆動するハンドル型電動車椅子車両１０において、電力ユニットでは、車両進行方向前側に燃料電池システムが配置され、この燃料電池システムでは、動力室の前側下部にセルスタック３２が配置され、動力室の前側上部に、熱交換器４２、４８、冷却ファン４３、４９及びこれらを連結する冷却風ダクトからなり、電気エネルギー生成時に発生する熱を冷却して除去する熱交換ユニット５４、５５が配置されたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムからの電力で電動モータを駆動して走行する燃料電池搭載電動車両に係り、特に、燃料電池システムを構成する構成部品のレイアウトを好適にした燃料電池搭載電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在販売されているハンドル型電動車椅子車両は、電動モータを駆動するための動力がバッテリから供給されるものがほとんどであるが、近年、燃料電池にて発生した電力を電動モータへ供給するものが開発されている。
【０００３】
このような燃料電池からの電力で駆動される燃料電池搭載電動車両では、バッテリ搭載電動車両がバッテリを単体で搭載すれば足りるのに対し、燃料電池のほかに、この燃料電池に燃料や空気を供給したり、燃料電池を冷却するシステムが必要となる。そのため、燃料電池搭載電動車両では、ポンプやコンプレッサ、ファンなどのように、バッテリ搭載電動車両には存在しなかった機器を搭載する必要がある。
【０００４】
特許文献１に記載の電動車両にあっては、燃料電池（セルスタック）のほかに、ポンプやフィルタ、ファンなどの燃料電池システムの構成部品が搭載され、これらの構成部品のレイアウトが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３６２４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、燃料電池システムの構成部品の設置場所によっては、雨水や跳ね水などが上記構成部品に付着して、この構成部品が水により故障し、燃料電池システムの信頼性が低下する恐れがある。特に、特許文献１の電動車両のように、車輪外径の最上部よりも下方に存在する構成部品にあっては、上述のように水による故障が発生しやすい。
【０００６】
また、特許文献１に記載の電動車両では、走行風導入口が車両前方に、走行風排出口が車両後方にそれぞれ設けられているため、走行風導入口から走行風排出口へ向かって流れて、燃料電池（セルスタック）にて発生した熱を冷却する走行風の経路が長くなり、燃料電池システムのコンパクト化を実現することができない。
【０００７】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、燃料電池システムの熱交換ユニットをコンパクトに形成して、当該システムを含む電力ユニットをコンパクト化できる燃料電池搭載電動車両を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、燃料電池システムを構成する構成部品の水による故障を未然に防止して、当該システムの信頼性を向上できる燃料電池搭載電動車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、車両の前端部と後端部にそれぞれ一対の前輪と後輪を備え、車両前部に低床の足載せフロアが、車両後部に運転シートがそれぞれ設けられ、この運転シートの下方に、車体カバーで覆われ電力ユニットを収容した動力室が配置され、上記電力ユニットは、燃料電池システム及び二次電池を有してなり、電動モータへ電力を供給して前記後輪を駆動する燃料電池搭載電動車両において、前記電力ユニットでは、車両進行方向の前側に前記燃料電池システムが、後側に前記二次電池がそれぞれ配置され、前記燃料電池システムでは、前記動力室の前側下部に、電気化学反応を行って発電するセルスタックが配置され、前記動力室の前側上部に、熱交換器、冷却ファン及びこれらを連結する冷却風ダクトからなり、電気エネルギー生成時に発生する熱を冷却して除去する熱交換ユニットが配置されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、動力室の前側上部に熱交換ユニットが配置されたので、この熱交換ユニットをコンパクトに形成でき、燃料電池システムを含む電力ユニットをコンパクト化できる。また、熱交換ユニットが動力室の前側上部に配置されたので、この熱交換ユニットの冷却ファンを含む燃料電池システムの構成部品に対して水による故障を未然に防止でき、当該システムの信頼性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る燃料電池搭載電動車両の一実施形態が適用されたハンドル型電動車椅子車両を示す全体側面図である。図２は、図１のハンドル型電動車椅子車両の運転シートと共に、動力室の内部の電力ユニットを示す側面図である。
【００１３】
図１に示す燃料電池搭載電動車両としてのハンドル型電動車椅子車両１０は、車両の前端部に左右一対の前輪１１が、車両の後端部に左右一対の後輪１２がそれぞれ設けられ、車両前部に低床の足載せフロア１３が、車両後部に運転シート１４がそれぞれ設置され、この運転シート１４の下方に、車体カバー１５で覆われ電力ユニット１６（図２）を収容した動力室１７が配置されて構成される。
【００１４】
図１に示す足載せフロア１３は、運転シート１４に着座した乗員が足を揃えて置くことが可能になるようにフラット形状に形成されている。また、運転シート１４は、背もたれ付きの椅子型に構成される。
【００１５】
電力ユニット１６は、図２に示すように、燃料電池システム１８及び二次電池１９を供給するハイブリッド型に構成される。この電力ユニット１６は、燃料電池システム１８にて発生した電力（電気エネルギー）、及びこの電力を蓄電した二次電池１９からの電力を、電動モータを具備した駆動ユニット２０(図１)へ供給して後輪１２を駆動する。
【００１６】
上述のハンドル型電動車椅子車両１０の車体フレーム２１はプラットフォーム型の車体フレームであり、車幅方向に左右一対配置されたメインフレーム２２と、このメインフレーム２２間に架設される複数本のビーム部材２３（図３及び図７）とを有して構成される。また、メインフレーム２２の中央前側には、足載せフロア１３用のフロア部材２４が、この一対のメインフレーム２２間に架設される。更に、メインフレーム２２の後部には、湾曲形状に形成されたシートパイプ２５が跨設され、このシートパイプ２５の中央頂部に、運転シート１４を支持するシートポスト２６が取り付けられている。
【００１７】
このように構成された車体フレーム２１の前端部に前輪１１が、図１に示すように、前輪懸架装置（不図示）、及びステアリングポスト２７を備えるステアリング機構によって左右に操舵可能に枢支される。ステアリングポスト２７は、乗員の足元を覆うレッグシールド２８内を上方へ向かって立設し、その上端部に操向ハンドル２９が回転一体に設けられる。前輪１１は、ステアリングポスト２７を介して操向ハンドル２９により左右に操舵される。
【００１８】
車体フレーム２１の後端部に設けられたピポットブラケット３０に、駆動ユニット２０の前端部が上下方向にスイング自在に枢着されると共に、この駆動ユニット２０は、クッションユニット３１によって車体フレーム２１のシートパイプ２５に弾性的に支持される。この駆動ユニット２０は、電動モータ及びギアケース（共に図示せず）を備える。
【００１９】
さて、運転シート１４の下方に配置された動力室１７の電力ユニット１６(図２)は燃料電池システム１８を有するが、この燃料電池システム１８はダイレクトメタノール型燃料電池システムである。ダイレクトメタノール型燃料電池は、メタノールを燃料として燃料電池（セルスタック）の負極へ直接投入して電気エネルギーを発生させる燃料電池である。
【００２０】
このダイレクトメタノール型燃料電池システムを、図１１を用いて説明する。セルスタック３２の負極に燃料を、正極に空気（酸素）をそれぞれ供給することにより、当該セルスタック３２において電気化学反応が行われて電力が発生すると共に、負極に二酸化炭素が、正極に水が生ずる。
【００２１】
燃料系については、燃料タンク３３に貯溜された燃料（例えばメタノール５４％水溶液）は、燃料ポンプ３４によって希釈タンク３５へ搬送され、この希釈タンク３５内で水により最適濃度（例えばメタノール３％水溶液）まで希釈される。この希釈された燃料は、燃料フィルタ３６にて不純物が除去された後に、循環ポンプ３７によってセルスタック３２の負極へ送り込まれる。
【００２２】
セルスタック３２の出力特性は、燃料濃度に大きく影響されるため、希釈タンク３５内の燃料濃度（メタノール水溶液濃度）はメタノール濃度センサ３８によって監視されている。このメタノール濃度センサ３８からの濃度情報に基づき水ポンプ３９及び燃料ポンプ３４の駆動が制御されて、水タンク４１から水が、燃料タンク３３から燃料が希釈タンク３５内へそれぞれ供給されて、この希釈タンク３５内の燃料濃度が最適濃度になるように調整される。
【００２３】
また、ダイレクトメタノール型燃料電池の場合、燃料が液体であるため燃料自体がセルスタック３２の冷却機能を有する。そこで、セルスタック３２の負極出口から排出された未反応燃料と、電気化学反応により発生した二酸化炭素等を燃料冷却系熱交換器４２へ導入し、この燃料冷却系熱交換器４２に冷却ファン４３から冷却風を導くことで上記未反応燃料等を冷却し、これにより負極出口の燃料温度を最適温度まで低下させて、セルスタック３２の温度を制御する。ここで、燃料冷却系熱交換器４２の設置場所は、セルスタック３２通過後のみならず、セルスタック３２通過前の燃料配管中に設置してもかまわない。
【００２４】
燃料冷却系熱交換器４２にて冷却された未反応燃料及び二酸化炭素等は希釈タンク３５へ導かれ、未反応燃料は燃料として再利用され、二酸化炭素は二酸化炭素配管４４を通って水タンク４１へ導入される。この二酸化炭素配管４４には、希釈タンク３５側への逆流を防ぐために逆止弁４５が設けられている。
【００２５】
空気系については、エアフィルタ４６にて空気中の不純物が除去され、コンプレッサ４７にてセルスタック３２の正極へ空気（酸素）が圧送される。セルスタック３２の正極出口からは、未反応の空気と、電気化学反応により生成された水とが排出される。
【００２６】
ここで、セルスタック３２の最適運転温度は７０℃〜８０℃程度と比較的高温であるため、生成水の多くは水蒸気の状態となっている。希釈タンク３５にて燃料を希釈するためには、生成水を水の状態にして水タンク４１に貯溜する必要がある。そこで、セルスタック３２の正極出口の未反応空気と水蒸気を排気冷却系熱交換器４８へ導入し、この排気冷却系熱交換器４８へ冷却ファン４９から冷却風を導くことで、これらの未反応空気および水蒸気を冷却し、水蒸気を凝集させて生成水の回収率を高めている。
【００２７】
排気冷却系熱交換器４８により冷却された未反応空気及び水蒸気と、二酸化炭素配管４４を通って水タンク４１に排出された二酸化炭素は、水タンク４１内で混合され、排ガス浄化器５０（例えば触媒）により有害成分が除去されて浄化された後、排ガス排出管５１を経て大気中へ排出される。
【００２８】
上述のような構成の燃料電池システム１８を含む電力ユニット１６の構成部品のレイアウトを以下に説明する。
【００２９】
図２〜図４及び図７に示すように、電力ユニット１６では、動力室１７において、シートパイプ２５を境にして車両進行方向の前側に上述の燃料電池システム１８が配置され、後側に二次電池１９と、車両を制御する車両コントローラ５２と、燃料電池システム１８を制御する燃料電池システムコントローラ５３とが配置されている。
【００３０】
燃料電池システム１８では、動力室１７の前側下部にセルスタック３２、希釈タンク３５、燃料フィルタ３６及び水タンク４１等が配置される。更に、燃料電池システム１８では、動力室１７の前側上部に、燃料冷却系熱交換ユニット５４と排気冷却系熱交換ユニット５５が、車両左右方向の両側にそれぞれ対称に配置されると共に、エアフィルタ４６、コンプレッサ４７、排ガス浄化器５０、循環ポンプ３７、水ポンプ３９及びメタノール濃度センサ３８等が配置されている。また、排ガス排出管５１は、動力室１７における最上部に位置し、排ガス浄化器５０から車両後方へ向かって延在して設けられる。
【００３１】
ここで、動力室１７における上下の境界は、例えば図１に示す前輪１１及び後輪１２の外径最上部を結ぶ直線Ａを基準としている。従って、動力室１７において、直線Ａよりも上方が上部、下方が下部としてそれぞれ定義される。
【００３２】
一方、図１に示すように、燃料タンク３３は、レッグシールド２８内のステアリングポスト２７の前方空間に配置され、車両前後方向の寸法が小さく、車両上下及び左右方向の寸法が大きな板形状に構成されている。符号６４は、この燃料タンク３３への燃料供給口である。
【００３３】
前記燃料冷却系熱交換ユニット５４は、図３、図６及び図７に示すように、燃料冷却系熱交換器４２、冷却ファン４３、及びこれらの燃料冷却系熱交換器４２と冷却ファン４３とを連結する冷却風ダクト５６を有して構成される。この燃料冷却系熱交換ユニット５４は、前述のごとく、セルスタック３２の負極から排出される未反応燃料及び二酸化炭素を冷却し、電気エネルギー生成時に発生する熱を除去する。また、排気冷却系熱交換ユニット５５は、排気冷却系熱交換器４８、冷却ファン４９、及びこれらの排気冷却系熱交換器４８と冷却ファン４９とを連結する冷却風ダクト５７を有して構成される。この排気冷却系熱交換ユニット５５は、前述のごとく、セルスタック３２の正極から排出された空気及び水蒸気を冷却し、電気エネルギー生成時に発生する熱を除去する。
【００３４】
図１に示すように、動力室１７の車体カバー１５には、車両進行方向前方の足載せフロア１３に面する前壁５８に、冷却風取入口６０または冷却風排出口６１（本実施の形態では冷却風取入口６０）が、車両の左右両側に一つずつ開口して設けられる。更に、車体カバー１５には、車両進行方向側方の車両外側に面する両横壁５９に、冷却風排出口６１または冷却風取入口６０（本実施の形態では冷却風排出口６１）がそれぞれ開口して設けられる。これらの冷却風取入口６０及び冷却風排出口６１は、前記直線Ａの上方にそれぞれ設けられる。
【００３５】
そして、図６及び図８に示すように、燃料冷却系熱交換ユニット５４の燃料冷却系熱交換器４２と排気冷却系熱交換ユニット５５の排気冷却系熱交換器４８が、車体カバー１５の前壁５８のそれぞれの冷却風取入口６０近傍に配置される。また、図６及び図９に示すように、燃料冷却系熱交換ユニット５４の冷却ファン４３と排気冷却系熱交換ユニット５５の冷却ファン４９が、車体カバー１５の横壁５９のそれぞれの冷却風排出口６１近傍に配置される。従って、前壁５８のそれぞれの冷却風取入口６０から取り込まれた冷却風（空気）によって燃料冷却系熱交換器４２、排気冷却系熱交換器４８がそれぞれ直接冷却され、この燃料冷却系熱交換器４２、排気冷却系熱交換器４８にて熱交換されて高温になった冷却風は、冷却ファン４３、４９の作用で冷却風ダクト５６、５７内を流れ、横壁５９のそれぞれの冷却風排出口６１から車外へ排出される。
【００３６】
上記冷却風取入口６０及び冷却風排出口６１には、図８及び図９に示すようにガイド板６２が複数枚整列して設けられている。これらのガイド部材６２は、車両外方へ向かって斜め下方に傾斜して設置される。また、図１０に示すように、排ガス排出管５１の先端の排出口６３は、水平方向によりも下向きに設けられる。また、冷却ファン４３及び４９は軸流ファンにて構成され、図示しない切替回路からの指令により、正転または逆転が任意に変更可能に構成されている。
【００３７】
以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば、次の効果（１）〜（１１）を奏する。
【００３８】
（１）図３及び図６に示すように、動力室１７の前方上部に、燃料冷却系熱交換器４２、冷却ファン４３及び冷却風ダクト５６からなる燃料冷却系熱交換ユニット５４と、排気冷却系熱交換器４８、冷却ファン４９及び冷却風ダクト５７からなる排気冷却系熱交換ユニット５５とが配置されたことから、これらの冷却風ダクト５６、５７の占有体積を最小限に抑えることができるので、燃料冷却系熱交換ユニット５４、排気冷却系熱交換ユニット５５のそれぞれの占有体積をコンパクトに形成できる。このため、燃料冷却系熱交換ユニット５４及び排気冷却系熱交換ユニット５５の構造を簡素化できると共に、燃料電池システム１８を含む電力ユニット１６をコンパクト化でき、更に燃料電池システム１８を構成する構成部品のレイアウトの自由度を増大できる。
【００３９】
また、燃料冷却系熱交換ユニット５４、排気冷却系熱交換ユニット５５のそれぞれがコンパクトに形成されたことで、これらの熱交換ユニット５４、５５から動力室１７内への放熱量が減少して、燃料電池システム１８の構成部品の熱による故障を未然に防止でき、燃料電池システム１８の信頼性及び安全性を向上させることができる。
【００４０】
（２）図３、図６及び図７に示すように、動力室１７の前側上部に燃料冷却系熱交換ユニット５４及び排気冷却系熱交換ユニット５５が配置されたので、冷却ファン４３及び４９に雨水や跳ね水が付着することが抑制される。その他の電気部品（コンプレッサ４７、循環ポンプ３７、水ポンプ３９、メタノール濃度センサ３８、二次電池１９、車両コントローラ５２、燃料電池システムコントローラ５３等）も動力室１７の上部に配置されたので、同様に雨水や跳ね水などの付着を抑制できる。この結果、冷却ファン４３及び４９を含めた電気部品の水による故障を未然に防止でき、燃料電池システム１８を含めた電力ユニット１６の信頼性及び安全性を向上させることができる。
【００４１】
（３）エアフィルタ４６及び排ガス排出管５１が動力室１７の上部に配置されたので、エアフィルタ４６およびコンプレッサ４７の水の吸引による故障を防止できる。同様に、排ガス排出管５１を経た水タンク４１への外部の不純物を含んだ水の侵入を抑制できるので、燃料電池システム１８中への不純物の浸入によるセルスタック３２の特性低下を防止できる。この結果、燃料電池システム１８の性能低下を抑制でき、当該システムの信頼性及び安全性を向上させることができる。
【００４２】
（４）燃料冷却系熱交換ユニット５４が動力室１７の前側上部左側に、排気冷却系熱交換ユニット５５が動力室１７の前側上部右側に離間して配置されたので、燃料冷却系熱交換ユニット５４及び排気冷却系熱交換ユニット５５以外の燃料電池システム１８の構成部品のレイアウトの自由度を増大させることができると共に、車体カバー１５内の温度上昇を最小限に抑制して、燃料電池システム１８の構成部品の熱による故障を未然に防止できる。
【００４３】
（５）図１及び図６に示すように、車体カバー１５の前壁５８に冷却風取入口６０が、横壁５９に冷却風排出口６１がそれぞれ形成されたので、冷却風取入口６０と冷却風排出口６１とが異なる方向の壁面に設けられることになる。このため、冷却風排出口６１から排出された排熱風が冷却風取入口６０へ回り込んで冷却風として取り込まれることを防止できるので、燃料冷却系熱交換ユニット５４、排気冷却系熱交換ユニット５５による冷却効率を向上させることができる。
【００４４】
（６）車体カバー１５の前壁５８に冷却風取入口６０が形成されたので、車体の走行によって生ずる走行風を冷却風として冷却風取入口６０から積極的に取り込むことができる。この結果、燃料冷却系熱交換ユニット５４及び排気冷却系熱交換ユニット５５による冷却効率を向上させることができる。
【００４５】
（７）図６及び図８に示すように、燃料冷却系熱交換器４２、排気冷却系熱交換器４８が冷却風取入口６０近傍に配置されたことから、これらの熱交換器４２及び４８が外気温に最も近い冷却風によって冷却されることになるので、これら燃料冷却系熱交換器４２及び排気冷却系熱交換器４８の冷却効率を向上させることができる。
【００４６】
（８）図１に示すように、車体カバー１５の横壁５９に冷却風排出口６１が形成されたので、この冷却風排出口６１から排出される排熱風が、運転シート１４に着座した乗員に当たることを防止できる。
【００４７】
（９）図８及び図９に示すように、冷却風取入口６０、冷却風排出口６１にそれぞれ設けられた複数枚のガイド板６２が、車両外方へ向かって斜め下方に傾斜して設けられたので、これらの冷却風取入口６０及び冷却風排出口６１への水の侵入を抑制でき、冷却ファン４３、４９の水による故障を防止できる。また、車両付近にいる歩行者等へ、冷却風排出口６１から排出される排熱風が直接当たることを防止できる。
【００４８】
（１０）図４及び図１０に示すように、排ガス排出管５１の先端の排出口６３が、水平方向よりも斜め下方に設けられたので、この排ガス排出管５１へ水の侵入を防止でき、排ガス浄化器５０の水による故障を未然に防止できる。また、車両付近にいる歩行者等へ排ガス排出管５１から排ガスが直接当たることを防止できる。
【００４９】
（１１）図１及び図６に示すように、燃料冷却系熱交換ユニット５４の冷却ファン４３と排気冷却系熱交換ユニット５５の冷却ファン４９とが軸流ファンにて構成され、正転または逆転可能に構成されている。このため、例えば冬季において、冷却ファン４３、４９を逆転させて、車体カバー１５の横壁５９の冷却風排出口６１を空気取入口とし、車体カバー１５の前壁５８の空気取入口６０を空気排出口として、この空気排出口から、燃料冷却系熱交換器４２及び排気冷却系熱交換器４８にて熱交換されて加熱された冷却風を、暖房用の温風として、運転シート１４に着座した乗員の足元へ導くことができる。
【００５０】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５１】
例えば、車体カバー１５の冷却風取入口６０近傍に、燃料冷却系熱交換器４２、排気冷却系熱交換器４８ではなく冷却ファン４３、４９が設置され、冷却風排出口６１近傍に、冷却ファン４３、４９ではなく燃料冷却系熱交換器４２、排気冷却系熱交換器４８が設置されてもよい。この場合には、冷却風取入口６０から取り込まれた冷却風が冷却風ダクト５６、５７を流れた後に燃料冷却系熱交換器４２、排気冷却系熱交換器４８へ導かれる。これによって、燃料冷却系熱交換器４２、排気冷却系熱交換器４８によりそれぞれ熱交換されて高温になった冷却風（熱風）が冷却風ダクト５６、５７内を通過しないので、これらの冷却風ダクト５６、５７からの輻射熱による動力室１７内の温度上昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る燃料電池搭載電動車両の一実施形態が適用されたハンドル型電動車椅子車両を示す全体側面図。
【図２】図１のハンドル型電動車椅子車両の運転シートと共に、動力室の内部の電力ユニットを示す側面図。
【図３】図２の電力ユニットを示す正面図。
【図４】図３の電力ユニットを示す右側面図。
【図５】図３の電力ユニットを示す左側面図。
【図６】図３の電力ユニットを示す平面図。
【図７】図３の電力ユニットを示す斜視図。
【図８】図５の電力ユニットの前側部分を、車体カバーの前壁部分と共に示す部分拡大図。
【図９】図３の電力ユニットの左側部分を、車体カバーの横壁部分と共に示す部分拡大図。
【図１０】図４の電力ユニットの後側部分を、車体カバーの後壁部分と共に示す部分拡大図。
【図１１】燃料電池システムのシステム構成を示す構成図。
【符号の説明】
【００５３】
１０ ハンドル型電動車椅子車両（燃料電池搭載電動車両）
１１ 前輪
１２ 後輪
１３ 足載せフロア
１４ 運転シート
１５ 車体カバー
１６ 電力ユニット
１７ 動力室
１８ 燃料電池システム
１９ 二次電池
２０ 駆動ユニット（電動モータ）
３２ セルスタック
４２ 燃料冷却系熱交換器
４３ 冷却ファン
４６ エアフィルタ
４８ 排気冷却系熱交換器
４９ 冷却ファン
５０ 排ガス浄化器
５１ 排ガス排出管
５４ 燃料冷却系熱交換ユニット
５５ 排気冷却系熱交換ユニット
５６、５７ 冷却風ダクト
５８ 前壁
５９ 横壁
６０ 冷却風取入口
６１ 冷却風排出口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムからの電力で電動モータを駆動して走行する燃料電池搭載電動車両に係り、特に、燃料電池システムを構成する構成部品のレイアウトを好適にした燃料電池搭載電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在販売されているハンドル型電動車椅子車両は、電動モータを駆動するための動力がバッテリから供給されるものがほとんどであるが、近年、燃料電池にて発生した電力を電動モータへ供給するものが開発されている。
【０００３】
このような燃料電池からの電力で駆動される燃料電池搭載電動車両では、バッテリ搭載電動車両がバッテリを単体で搭載すれば足りるのに対し、燃料電池のほかに、この燃料電池に燃料や空気を供給したり、燃料電池を冷却するシステムが必要となる。そのため、燃料電池搭載電動車両では、ポンプやコンプレッサ、ファンなどのように、バッテリ搭載電動車両には存在しなかった機器を搭載する必要がある。
【０００４】
特許文献１に記載の電動車両にあっては、燃料電池（セルスタック）のほかに、ポンプやフィルタ、ファンなどの燃料電池システムの構成部品が搭載され、これらの構成部品のレイアウトが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３６２４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、燃料電池システムの構成部品の設置場所によっては、雨水や跳ね水などが上記構成部品に付着して、この構成部品が水により故障し、燃料電池システムの信頼性が低下する恐れがある。特に、特許文献１の電動車両のように、車輪外径の最上部よりも下方に存在する構成部品にあっては、上述のように水による故障が発生しやすい。
【０００６】
また、特許文献１に記載の電動車両では、走行風導入口が車両前方に、走行風排出口が車両後方にそれぞれ設けられているため、走行風導入口から走行風排出口へ向かって流れて、燃料電池（セルスタック）にて発生した熱を冷却する走行風の経路が長くなり、燃料電池システムのコンパクト化を実現することができない。
【０００７】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、燃料電池システムの熱交換ユニットをコンパクトに形成して、当該システムを含む電力ユニットをコンパクト化できる燃料電池搭載電動車両を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、燃料電池システムを構成する構成部品の水による故障を未然に防止して、当該システムの信頼性を向上できる燃料電池搭載電動車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、車両の前端部と後端部にそれぞれ一対の前輪と後輪を備え、車両前部に低床の足載せフロアが、車両後部に運転シートがそれぞれ設けられ、この運転シートの下方に、車体カバーで覆われ電力ユニットを収容した動力室が配置され、上記電力ユニットは、燃料電池システム及び二次電池を有してなり、電動モータへ電力を供給して前記後輪を駆動する燃料電池搭載電動車両において、前記電力ユニットでは、車両進行方向の前側に前記燃料電池システムが、後側に前記二次電池がそれぞれ配置され、前記燃料電池システムでは、前記動力室の前側下部に、電気化学反応を行って発電するセルスタックが配置され、前記動力室の前側上部に、熱交換器、冷却ファン及びこれらを連結する冷却風ダクトからなり、電気エネルギー生成時に発生する熱を冷却して除去する熱交換ユニットが配置されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、動力室の前側上部に熱交換ユニットが配置されたので、この熱交換ユニットをコンパクトに形成でき、燃料電池システムを含む電力ユニットをコンパクト化できる。また、熱交換ユニットが動力室の前側上部に配置されたので、この熱交換ユニットの冷却ファンを含む燃料電池システムの構成部品に対して水による故障を未然に防止でき、当該システムの信頼性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る燃料電池搭載電動車両の一実施形態が適用されたハンドル型電動車椅子車両を示す全体側面図である。図２は、図１のハンドル型電動車椅子車両の運転シートと共に、動力室の内部の電力ユニットを示す側面図である。
【００１３】
図１に示す燃料電池搭載電動車両としてのハンドル型電動車椅子車両１０は、車両の前端部に左右一対の前輪１１が、車両の後端部に左右一対の後輪１２がそれぞれ設けられ、車両前部に低床の足載せフロア１３が、車両後部に運転シート１４がそれぞれ設置され、この運転シート１４の下方に、車体カバー１５で覆われ電力ユニット１６（図２）を収容した動力室１７が配置されて構成される。
【００１４】
図１に示す足載せフロア１３は、運転シート１４に着座した乗員が足を揃えて置くことが可能になるようにフラット形状に形成されている。また、運転シート１４は、背もたれ付きの椅子型に構成される。
【００１５】
電力ユニット１６は、図２に示すように、燃料電池システム１８及び二次電池１９を供給するハイブリッド型に構成される。この電力ユニット１６は、燃料電池システム１８にて発生した電力（電気エネルギー）、及びこの電力を蓄電した二次電池１９からの電力を、電動モータを具備した駆動ユニット２０(図１)へ供給して後輪１２を駆動する。
【００１６】
上述のハンドル型電動車椅子車両１０の車体フレーム２１はプラットフォーム型の車体フレームであり、車幅方向に左右一対配置されたメインフレーム２２と、このメインフレーム２２間に架設される複数本のビーム部材２３（図３及び図７）とを有して構成される。また、メインフレーム２２の中央前側には、足載せフロア１３用のフロア部材２４が、この一対のメインフレーム２２間に架設される。更に、メインフレーム２２の後部には、湾曲形状に形成されたシートパイプ２５が跨設され、このシートパイプ２５の中央頂部に、運転シート１４を支持するシートポスト２６が取り付けられている。
【００１７】
このように構成された車体フレーム２１の前端部に前輪１１が、図１に示すように、前輪懸架装置（不図示）、及びステアリングポスト２７を備えるステアリング機構によって左右に操舵可能に枢支される。ステアリングポスト２７は、乗員の足元を覆うレッグシールド２８内を上方へ向かって立設し、その上端部に操向ハンドル２９が回転一体に設けられる。前輪１１は、ステアリングポスト２７を介して操向ハンドル２９により左右に操舵される。
【００１８】
車体フレーム２１の後端部に設けられたピポットブラケット３０に、駆動ユニット２０の前端部が上下方向にスイング自在に枢着されると共に、この駆動ユニット２０は、クッションユニット３１によって車体フレーム２１のシートパイプ２５に弾性的に支持される。この駆動ユニット２０は、電動モータ及びギアケース（共に図示せず）を備える。
【００１９】
さて、運転シート１４の下方に配置された動力室１７の電力ユニット１６(図２)は燃料電池システム１８を有するが、この燃料電池システム１８はダイレクトメタノール型燃料電池システムである。ダイレクトメタノール型燃料電池は、メタノールを燃料として燃料電池（セルスタック）の負極へ直接投入して電気エネルギーを発生させる燃料電池である。
【００２０】
このダイレクトメタノール型燃料電池システムを、図１１を用いて説明する。セルスタック３２の負極に燃料を、正極に空気（酸素）をそれぞれ供給することにより、当該セルスタック３２において電気化学反応が行われて電力が発生すると共に、負極に二酸化炭素が、正極に水が生ずる。
【００２１】
燃料系については、燃料タンク３３に貯溜された燃料（例えばメタノール５４％水溶液）は、燃料ポンプ３４によって希釈タンク３５へ搬送され、この希釈タンク３５内で水により最適濃度（例えばメタノール３％水溶液）まで希釈される。この希釈された燃料は、燃料フィルタ３６にて不純物が除去された後に、循環ポンプ３７によってセルスタック３２の負極へ送り込まれる。
【００２２】
セルスタック３２の出力特性は、燃料濃度に大きく影響されるため、希釈タンク３５内の燃料濃度（メタノール水溶液濃度）はメタノール濃度センサ３８によって監視されている。このメタノール濃度センサ３８からの濃度情報に基づき水ポンプ３９及び燃料ポンプ３４の駆動が制御されて、水タンク４１から水が、燃料タンク３３から燃料が希釈タンク３５内へそれぞれ供給されて、この希釈タンク３５内の燃料濃度が最適濃度になるように調整される。
【００２３】
また、ダイレクトメタノール型燃料電池の場合、燃料が液体であるため燃料自体がセルスタック３２の冷却機能を有する。そこで、セルスタック３２の負極出口から排出された未反応燃料と、電気化学反応により発生した二酸化炭素等を燃料冷却系熱交換器４２へ導入し、この燃料冷却系熱交換器４２に冷却ファン４３から冷却風を導くことで上記未反応燃料等を冷却し、これにより負極出口の燃料温度を最適温度まで低下させて、セルスタック３２の温度を制御する。ここで、燃料冷却系熱交換器４２の設置場所は、セルスタック３２通過後のみならず、セルスタック３２通過前の燃料配管中に設置してもかまわない。
【００２４】
燃料冷却系熱交換器４２にて冷却された未反応燃料及び二酸化炭素等は希釈タンク３５へ導かれ、未反応燃料は燃料として再利用され、二酸化炭素は二酸化炭素配管４４を通って水タンク４１へ導入される。この二酸化炭素配管４４には、希釈タンク３５側への逆流を防ぐために逆止弁４５が設けられている。
【００２５】
空気系については、エアフィルタ４６にて空気中の不純物が除去され、コンプレッサ４７にてセルスタック３２の正極へ空気（酸素）が圧送される。セルスタック３２の正極出口からは、未反応の空気と、電気化学反応により生成された水とが排出される。
【００２６】
ここで、セルスタック３２の最適運転温度は７０℃〜８０℃程度と比較的高温であるため、生成水の多くは水蒸気の状態となっている。希釈タンク３５にて燃料を希釈するためには、生成水を水の状態にして水タンク４１に貯溜する必要がある。そこで、セルスタック３２の正極出口の未反応空気と水蒸気を排気冷却系熱交換器４８へ導入し、この排気冷却系熱交換器４８へ冷却ファン４９から冷却風を導くことで、これらの未反応空気および水蒸気を冷却し、水蒸気を凝集させて生成水の回収率を高めている。
【００２７】
排気冷却系熱交換器４８により冷却された未反応空気及び水蒸気と、二酸化炭素配管４４を通って水タンク４１に排出された二酸化炭素は、水タンク４１内で混合され、排ガス浄化器５０（例えば触媒）により有害成分が除去されて浄化された後、排ガス排出管５１を経て大気中へ排出される。
【００２８】
上述のような構成の燃料電池システム１８を含む電力ユニット１６の構成部品のレイアウトを以下に説明する。
【００２９】
図２〜図４及び図７に示すように、電力ユニット１６では、動力室１７において、シートパイプ２５を境にして車両進行方向の前側に上述の燃料電池システム１８が配置され、後側に二次電池１９と、車両を制御する車両コントローラ５２と、燃料電池システム１８を制御する燃料電池システムコントローラ５３とが配置されている。
【００３０】
燃料電池システム１８では、動力室１７の前側下部にセルスタック３２、希釈タンク３５、燃料フィルタ３６及び水タンク４１等が配置される。更に、燃料電池システム１８では、動力室１７の前側上部に、燃料冷却系熱交換ユニット５４と排気冷却系熱交換ユニット５５が、車両左右方向の両側にそれぞれ対称に配置されると共に、エアフィルタ４６、コンプレッサ４７、排ガス浄化器５０、循環ポンプ３７、水ポンプ３９及びメタノール濃度センサ３８等が配置されている。また、排ガス排出管５１は、動力室１７における最上部に位置し、排ガス浄化器５０から車両後方へ向かって延在して設けられる。
【００３１】
ここで、動力室１７における上下の境界は、例えば図１に示す前輪１１及び後輪１２の外径最上部を結ぶ直線Ａを基準としている。従って、動力室１７において、直線Ａよりも上方が上部、下方が下部としてそれぞれ定義される。
【００３２】
一方、図１に示すように、燃料タンク３３は、レッグシールド２８内のステアリングポスト２７の前方空間に配置され、車両前後方向の寸法が小さく、車両上下及び左右方向の寸法が大きな板形状に構成されている。符号６４は、この燃料タンク３３への燃料供給口である。
【００３３】
前記燃料冷却系熱交換ユニット５４は、図３、図６及び図７に示すように、燃料冷却系熱交換器４２、冷却ファン４３、及びこれらの燃料冷却系熱交換器４２と冷却ファン４３とを連結する冷却風ダクト５６を有して構成される。この燃料冷却系熱交換ユニット５４は、前述のごとく、セルスタック３２の負極から排出される未反応燃料及び二酸化炭素を冷却し、電気エネルギー生成時に発生する熱を除去する。また、排気冷却系熱交換ユニット５５は、排気冷却系熱交換器４８、冷却ファン４９、及びこれらの排気冷却系熱交換器４８と冷却ファン４９とを連結する冷却風ダクト５７を有して構成される。この排気冷却系熱交換ユニット５５は、前述のごとく、セルスタック３２の正極から排出された空気及び水蒸気を冷却し、電気エネルギー生成時に発生する熱を除去する。
【００３４】
図１に示すように、動力室１７の車体カバー１５には、車両進行方向前方の足載せフロア１３に面する前壁５８に、冷却風取入口６０または冷却風排出口６１（本実施の形態では冷却風取入口６０）が、車両の左右両側に一つずつ開口して設けられる。更に、車体カバー１５には、車両進行方向側方の車両外側に面する両横壁５９に、冷却風排出口６１または冷却風取入口６０（本実施の形態では冷却風排出口６１）がそれぞれ開口して設けられる。これらの冷却風取入口６０及び冷却風排出口６１は、前記直線Ａの上方にそれぞれ設けられる。
【００３５】
そして、図６及び図８に示すように、燃料冷却系熱交換ユニット５４の燃料冷却系熱交換器４２と排気冷却系熱交換ユニット５５の排気冷却系熱交換器４８が、車体カバー１５の前壁５８のそれぞれの冷却風取入口６０近傍に配置される。また、図６及び図９に示すように、燃料冷却系熱交換ユニット５４の冷却ファン４３と排気冷却系熱交換ユニット５５の冷却ファン４９が、車体カバー１５の横壁５９のそれぞれの冷却風排出口６１近傍に配置される。従って、前壁５８のそれぞれの冷却風取入口６０から取り込まれた冷却風（空気）によって燃料冷却系熱交換器４２、排気冷却系熱交換器４８がそれぞれ直接冷却され、この燃料冷却系熱交換器４２、排気冷却系熱交換器４８にて熱交換されて高温になった冷却風は、冷却ファン４３、４９の作用で冷却風ダクト５６、５７内を流れ、横壁５９のそれぞれの冷却風排出口６１から車外へ排出される。
【００３６】
上記冷却風取入口６０及び冷却風排出口６１には、図８及び図９に示すようにガイド板６２が複数枚整列して設けられている。これらのガイド部材６２は、車両外方へ向かって斜め下方に傾斜して設置される。また、図１０に示すように、排ガス排出管５１の先端の排出口６３は、水平方向によりも下向きに設けられる。また、冷却ファン４３及び４９は軸流ファンにて構成され、図示しない切替回路からの指令により、正転または逆転が任意に変更可能に構成されている。
【００３７】
以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば、次の効果（１）〜（１１）を奏する。
【００３８】
（１）図３及び図６に示すように、動力室１７の前方上部に、燃料冷却系熱交換器４２、冷却ファン４３及び冷却風ダクト５６からなる燃料冷却系熱交換ユニット５４と、排気冷却系熱交換器４８、冷却ファン４９及び冷却風ダクト５７からなる排気冷却系熱交換ユニット５５とが配置されたことから、これらの冷却風ダクト５６、５７の占有体積を最小限に抑えることができるので、燃料冷却系熱交換ユニット５４、排気冷却系熱交換ユニット５５のそれぞれの占有体積をコンパクトに形成できる。このため、燃料冷却系熱交換ユニット５４及び排気冷却系熱交換ユニット５５の構造を簡素化できると共に、燃料電池システム１８を含む電力ユニット１６をコンパクト化でき、更に燃料電池システム１８を構成する構成部品のレイアウトの自由度を増大できる。
【００３９】
また、燃料冷却系熱交換ユニット５４、排気冷却系熱交換ユニット５５のそれぞれがコンパクトに形成されたことで、これらの熱交換ユニット５４、５５から動力室１７内への放熱量が減少して、燃料電池システム１８の構成部品の熱による故障を未然に防止でき、燃料電池システム１８の信頼性及び安全性を向上させることができる。
【００４０】
（２）図３、図６及び図７に示すように、動力室１７の前側上部に燃料冷却系熱交換ユニット５４及び排気冷却系熱交換ユニット５５が配置されたので、冷却ファン４３及び４９に雨水や跳ね水が付着することが抑制される。その他の電気部品（コンプレッサ４７、循環ポンプ３７、水ポンプ３９、メタノール濃度センサ３８、二次電池１９、車両コントローラ５２、燃料電池システムコントローラ５３等）も動力室１７の上部に配置されたので、同様に雨水や跳ね水などの付着を抑制できる。この結果、冷却ファン４３及び４９を含めた電気部品の水による故障を未然に防止でき、燃料電池システム１８を含めた電力ユニット１６の信頼性及び安全性を向上させることができる。
【００４１】
（３）エアフィルタ４６及び排ガス排出管５１が動力室１７の上部に配置されたので、エアフィルタ４６およびコンプレッサ４７の水の吸引による故障を防止できる。同様に、排ガス排出管５１を経た水タンク４１への外部の不純物を含んだ水の侵入を抑制できるので、燃料電池システム１８中への不純物の浸入によるセルスタック３２の特性低下を防止できる。この結果、燃料電池システム１８の性能低下を抑制でき、当該システムの信頼性及び安全性を向上させることができる。
【００４２】
（４）燃料冷却系熱交換ユニット５４が動力室１７の前側上部左側に、排気冷却系熱交換ユニット５５が動力室１７の前側上部右側に離間して配置されたので、燃料冷却系熱交換ユニット５４及び排気冷却系熱交換ユニット５５以外の燃料電池システム１８の構成部品のレイアウトの自由度を増大させることができると共に、車体カバー１５内の温度上昇を最小限に抑制して、燃料電池システム１８の構成部品の熱による故障を未然に防止できる。
【００４３】
（５）図１及び図６に示すように、車体カバー１５の前壁５８に冷却風取入口６０が、横壁５９に冷却風排出口６１がそれぞれ形成されたので、冷却風取入口６０と冷却風排出口６１とが異なる方向の壁面に設けられることになる。このため、冷却風排出口６１から排出された排熱風が冷却風取入口６０へ回り込んで冷却風として取り込まれることを防止できるので、燃料冷却系熱交換ユニット５４、排気冷却系熱交換ユニット５５による冷却効率を向上させることができる。
【００４４】
（６）車体カバー１５の前壁５８に冷却風取入口６０が形成されたので、車体の走行によって生ずる走行風を冷却風として冷却風取入口６０から積極的に取り込むことができる。この結果、燃料冷却系熱交換ユニット５４及び排気冷却系熱交換ユニット５５による冷却効率を向上させることができる。
【００４５】
（７）図６及び図８に示すように、燃料冷却系熱交換器４２、排気冷却系熱交換器４８が冷却風取入口６０近傍に配置されたことから、これらの熱交換器４２及び４８が外気温に最も近い冷却風によって冷却されることになるので、これら燃料冷却系熱交換器４２及び排気冷却系熱交換器４８の冷却効率を向上させることができる。
【００４６】
（８）図１に示すように、車体カバー１５の横壁５９に冷却風排出口６１が形成されたので、この冷却風排出口６１から排出される排熱風が、運転シート１４に着座した乗員に当たることを防止できる。
【００４７】
（９）図８及び図９に示すように、冷却風取入口６０、冷却風排出口６１にそれぞれ設けられた複数枚のガイド板６２が、車両外方へ向かって斜め下方に傾斜して設けられたので、これらの冷却風取入口６０及び冷却風排出口６１への水の侵入を抑制でき、冷却ファン４３、４９の水による故障を防止できる。また、車両付近にいる歩行者等へ、冷却風排出口６１から排出される排熱風が直接当たることを防止できる。
【００４８】
（１０）図４及び図１０に示すように、排ガス排出管５１の先端の排出口６３が、水平方向よりも斜め下方に設けられたので、この排ガス排出管５１へ水の侵入を防止でき、排ガス浄化器５０の水による故障を未然に防止できる。また、車両付近にいる歩行者等へ排ガス排出管５１から排ガスが直接当たることを防止できる。
【００４９】
（１１）図１及び図６に示すように、燃料冷却系熱交換ユニット５４の冷却ファン４３と排気冷却系熱交換ユニット５５の冷却ファン４９とが軸流ファンにて構成され、正転または逆転可能に構成されている。このため、例えば冬季において、冷却ファン４３、４９を逆転させて、車体カバー１５の横壁５９の冷却風排出口６１を空気取入口とし、車体カバー１５の前壁５８の空気取入口６０を空気排出口として、この空気排出口から、燃料冷却系熱交換器４２及び排気冷却系熱交換器４８にて熱交換されて加熱された冷却風を、暖房用の温風として、運転シート１４に着座した乗員の足元へ導くことができる。
【００５０】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５１】
例えば、車体カバー１５の冷却風取入口６０近傍に、燃料冷却系熱交換器４２、排気冷却系熱交換器４８ではなく冷却ファン４３、４９が設置され、冷却風排出口６１近傍に、冷却ファン４３、４９ではなく燃料冷却系熱交換器４２、排気冷却系熱交換器４８が設置されてもよい。この場合には、冷却風取入口６０から取り込まれた冷却風が冷却風ダクト５６、５７を流れた後に燃料冷却系熱交換器４２、排気冷却系熱交換器４８へ導かれる。これによって、燃料冷却系熱交換器４２、排気冷却系熱交換器４８によりそれぞれ熱交換されて高温になった冷却風（熱風）が冷却風ダクト５６、５７内を通過しないので、これらの冷却風ダクト５６、５７からの輻射熱による動力室１７内の温度上昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る燃料電池搭載電動車両の一実施形態が適用されたハンドル型電動車椅子車両を示す全体側面図。
【図２】図１のハンドル型電動車椅子車両の運転シートと共に、動力室の内部の電力ユニットを示す側面図。
【図３】図２の電力ユニットを示す正面図。
【図４】図３の電力ユニットを示す右側面図。
【図５】図３の電力ユニットを示す左側面図。
【図６】図３の電力ユニットを示す平面図。
【図７】図３の電力ユニットを示す斜視図。
【図８】図５の電力ユニットの前側部分を、車体カバーの前壁部分と共に示す部分拡大図。
【図９】図３の電力ユニットの左側部分を、車体カバーの横壁部分と共に示す部分拡大図。
【図１０】図４の電力ユニットの後側部分を、車体カバーの後壁部分と共に示す部分拡大図。
【図１１】燃料電池システムのシステム構成を示す構成図。
【符号の説明】
【００５３】
１０ ハンドル型電動車椅子車両（燃料電池搭載電動車両）
１１ 前輪
１２ 後輪
１３ 足載せフロア
１４ 運転シート
１５ 車体カバー
１６ 電力ユニット
１７ 動力室
１８ 燃料電池システム
１９ 二次電池
２０ 駆動ユニット（電動モータ）
３２ セルスタック
４２ 燃料冷却系熱交換器
４３ 冷却ファン
４６ エアフィルタ
４８ 排気冷却系熱交換器
４９ 冷却ファン
５０ 排ガス浄化器
５１ 排ガス排出管
５４ 燃料冷却系熱交換ユニット
５５ 排気冷却系熱交換ユニット
５６、５７ 冷却風ダクト
５８ 前壁
５９ 横壁
６０ 冷却風取入口
６１ 冷却風排出口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前端部と後端部にそれぞれ一対の前輪と後輪を備え、車両前部に低床の足載せフロアが、車両後部に運転シートがそれぞれ設けられ、この運転シートの下方に、車体カバーで覆われ電力ユニットを収容した動力室が配置され、
上記電力ユニットは、燃料電池システム及び二次電池を有してなり、電動モータへ電力を供給して前記後輪を駆動する燃料電池搭載電動車両において、
前記電力ユニットでは、車両進行方向の前側に前記燃料電池システムが、後側に前記二次電池がそれぞれ配置され、
前記燃料電池システムでは、前記動力室の前側下部に、電気化学反応を行って発電するセルスタックが配置され、前記動力室の前側上部に、熱交換器、冷却ファン及びこれらを連結する冷却風ダクトからなり、電気エネルギー生成時に発生する熱を冷却して除去する熱交換ユニットが配置されたことを特徴とする燃料電池搭載電動車両。
【請求項２】
前記熱交換ユニットは、動力室の車体カバーにおける車両進行方向前方の前壁と車両進行方向側方の横壁に、冷却風取入口または冷却風排出口の開口が設けられ、これらの開口の一方側に熱交換器が、他方側に冷却ファンがそれぞれ配置されたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池搭載電動車両。
【請求項３】
前記冷却風取入口が、動力室における車体カバーの前壁に設けられると共に、冷却風排出口が、前記車体カバーの横壁に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池搭載電動車両。
【請求項４】
前記熱交換ユニットでは、冷却風取入口の近傍に熱交換器が、冷却風排出口の近傍に冷却ファンがそれぞれ配置されたこと特徴とする請求項２に記載の燃料電池搭載電動車両。
【請求項５】
前記熱交換ユニットでは、冷却風取入口の近傍に冷却ファンが、冷却風排出口の近傍に熱交換器がそれぞれ配置されたこと特徴とする請求項２に記載の燃料電池搭載電動車両。
【請求項６】
前記燃料電池システムは、ダイレクトメタノール型燃料電池システムであり、熱交換器ユニットは、セルスタック通過前、あるいは通過後の燃料等を冷却する燃料冷却系熱交換ユニットと、上記セルスタックにて発生する水蒸気を凝縮して回収する排気系熱交換ユニットを備え、これらの熱交換器ユニットが、動力室において車両の左右にそれぞれ配置されたこと特徴とする請求項１に記載の燃料電池搭載電動車両。
【請求項７】
前記熱交換器ユニットの冷却ファンは軸流ファンにて構成され、切替回路からの指令により正転または逆転が任意に変更可能に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池搭載電動車両。
【請求項８】
前記燃料電池システムでは、セルスタックへ供給する空気を浄化するエアフィルタが、動力室の前側上部に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池搭載電動車両。
【請求項９】
前記燃料電池システムでは、セルスタックにて生成され排ガス浄化器にて浄化された排ガスを排出する排ガス排出管が、動力室の上部に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池搭載電動車両。
【請求項１】
車両の前端部と後端部にそれぞれ一対の前輪と後輪を備え、車両前部に低床の足載せフロアが、車両後部に運転シートがそれぞれ設けられ、この運転シートの下方に、車体カバーで覆われ電力ユニットを収容した動力室が配置され、
上記電力ユニットは、燃料電池システム及び二次電池を有してなり、電動モータへ電力を供給して前記後輪を駆動する燃料電池搭載電動車両において、
前記電力ユニットでは、車両進行方向の前側に前記燃料電池システムが、後側に前記二次電池がそれぞれ配置され、
前記燃料電池システムでは、前記動力室の前側下部に、電気化学反応を行って発電するセルスタックが配置され、前記動力室の前側上部に、熱交換器、冷却ファン及びこれらを連結する冷却風ダクトからなり、電気エネルギー生成時に発生する熱を冷却して除去する熱交換ユニットが配置されたことを特徴とする燃料電池搭載電動車両。
【請求項２】
前記熱交換ユニットは、動力室の車体カバーにおける車両進行方向前方の前壁と車両進行方向側方の横壁に、冷却風取入口または冷却風排出口の開口が設けられ、これらの開口の一方側に熱交換器が、他方側に冷却ファンがそれぞれ配置されたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池搭載電動車両。
【請求項３】
前記冷却風取入口が、動力室における車体カバーの前壁に設けられると共に、冷却風排出口が、前記車体カバーの横壁に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池搭載電動車両。
【請求項４】
前記熱交換ユニットでは、冷却風取入口の近傍に熱交換器が、冷却風排出口の近傍に冷却ファンがそれぞれ配置されたこと特徴とする請求項２に記載の燃料電池搭載電動車両。
【請求項５】
前記熱交換ユニットでは、冷却風取入口の近傍に冷却ファンが、冷却風排出口の近傍に熱交換器がそれぞれ配置されたこと特徴とする請求項２に記載の燃料電池搭載電動車両。
【請求項６】
前記燃料電池システムは、ダイレクトメタノール型燃料電池システムであり、熱交換器ユニットは、セルスタック通過前、あるいは通過後の燃料等を冷却する燃料冷却系熱交換ユニットと、上記セルスタックにて発生する水蒸気を凝縮して回収する排気系熱交換ユニットを備え、これらの熱交換器ユニットが、動力室において車両の左右にそれぞれ配置されたこと特徴とする請求項１に記載の燃料電池搭載電動車両。
【請求項７】
前記熱交換器ユニットの冷却ファンは軸流ファンにて構成され、切替回路からの指令により正転または逆転が任意に変更可能に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池搭載電動車両。
【請求項８】
前記燃料電池システムでは、セルスタックへ供給する空気を浄化するエアフィルタが、動力室の前側上部に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池搭載電動車両。
【請求項９】
前記燃料電池システムでは、セルスタックにて生成され排ガス浄化器にて浄化された排ガスを排出する排ガス排出管が、動力室の上部に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池搭載電動車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−８７８５９（Ｐ２００９−８７８５９Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５８８３３（Ｐ２００７−２５８８３３）
【出願日】平成１９年１０月２日（２００７．１０．２）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２日（２００７．１０．２）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【Ｆターム（参考）】
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