特許 7514954 車載用燃料電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-03

(45)【発行日】2024-07-11

(54)【発明の名称】車載用燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20240704BHJP

   H01M 8/249 20160101ALI20240704BHJP

   H01M 8/04014 20160101ALI20240704BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20240704BHJP

   B60L 50/71 20190101ALI20240704BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20240704BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 Z

H01M8/249

H01M8/04014

H01M8/00 Z

H01M8/04 N

B60L50/71

H01M8/12 101

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2022567704

(86)(22)【出願日】2020-12-10

(86)【国際出願番号】 IB2020001064

(87)【国際公開番号】W WO2022123280

(87)【国際公開日】2022-06-16

【審査請求日】2023-06-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507308902

【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．

【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＡＵＬＴ Ｓ．Ａ．Ｓ．

【住所又は居所原語表記】１２２－１２２ ｂｉｓ， ａｖｅｎｕｅ ｄｕ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌｅｃｌｅｒｃ， ９２１００ Ｂｏｕｌｏｇｎｅ－Ｂｉｌｌａｎｃｏｕｒｔ， Ｆｒａｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】礒田 博之

(72)【発明者】

【氏名】筑後 隼人

(72)【発明者】

【氏名】臼田 昌弘

【審査官】橋本 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－４１７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－４７８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１５８３１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ １／００－３／１２

７／００－１３／００

１５／００－５８／４０

Ｈ０１Ｍ ８／００－８／２４９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池と、前記燃料電池との間でガスの授受を行う補機と、を備えた車載用燃料電池システムにおいて、
前記補機を収容する補機構造体を含み、
前記燃料電池は、前記補機構造体の上面に固定された第１の燃料電池と、前記補機構造体の下面に固定された第２の燃料電池と、を含み、
前記補機構造体は、車体の骨格部材と高さ方向で略同一となる位置に配置され、
前記第１の燃料電池及び前記第２の燃料電池は、前記補機構造体を介して前記骨格部材に固定されている車載用燃料電池システム。

【請求項2】

前記第１の燃料電池は、前記車体内において前記骨格部材よりも高い位置を占める第１の内部空間に配置され、
前記第２の燃料電池は、前記車体内において前記骨格部材よりも低い位置を占める第２の内部空間に配置され、
前記第１の内部空間の高さ寸法が前記第２の内部空間の高さ寸法よりも高い場合には、前記第１の燃料電池の高さ寸法は前記第２の燃料電池の高さ寸法よりも高く設定され、
前記第２の内部空間の高さ寸法が前記第１の内部空間の高さ寸法よりも高い場合には、前記第２の燃料電池の高さ寸法は前記第１の燃料電池の高さ寸法よりも高く設定されている請求項１に記載の車載用燃料電池システム。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の車載用燃料電池システムであって、前記車体を支持する前方懸架装置よりも上方であって前記車体の内部に配置された前方原動機室に搭載された車載用燃料電池システムにおいて、
前記第２の燃料電池の下面は、前記前方懸架装置を構成する構造骨格の下面よりも上方に配置されている車載用燃料電池システム。

【請求項5】

前記第２の燃料電池、前記補機構造体、及び前記第１の燃料電池の順に積層された積層構造体において、
前記積層構造体の車両の前方側の端部は略同一面を形成し、
前記積層構造体の車両の後方側の端部には、前記補機構造体の一部であって前記第１の燃料電池及び前記第２の燃料電池よりも後方に突出した突出部が形成されている請求項３又は４に記載の車載用燃料電池システム。

【請求項7】

請求項１又は２に記載の車載用燃料電池システムであって、前記車体を支持する後方懸架装置よりも上方であって前記車体の内部に配置された後方原動機室に搭載された車載用燃料電池システムにおいて、
前記第２の燃料電池の下面は、前記後方懸架装置を構成する構造骨格の下面よりも上方に配置されている車載用燃料電池システム。

【請求項9】

請求項７に記載の車載用燃料電池システムであって、客室の床板の高さが後部窓の下端以下に設定された車両に搭載された車載用燃料電池システムにおいて、
前記第１の燃料電池の上面は、客室の床板に対して所定の距離だけ低い位置に設定した仮想面よりも低い位置に配置されている車載用燃料電池システム。

【請求項10】

前記第２の燃料電池、前記補機構造体、及び前記第１の燃料電池の順に積層された積層構造体において、
前記積層構造体の車両の後方側の端部は略同一面を形成し、
前記積層構造体の車両の前方側の端部には、前記補機構造体の一部であって前記第１の燃料電池及び前記第２の燃料電池よりも前方に突出した突出部が形成されている請求項７乃至９の何れか１項に記載の車載用燃料電池システム。

【請求項12】

前記補機構造体は、
前記第１の燃料電池のカソードと前記第２の燃料電池のカソードとを接続する空気流路を含み、
前記補機は、
前記第１の燃料電池及び前記第２の燃料電池から排出された燃料オフガスと、前記第１の燃料電池及び前記第２の燃料電池から排出された空気オフガスと、を混合して燃焼する燃焼器と、
前記第１の燃料電池及び前記第２の燃料電池に供給する空気を前記燃焼器の熱による加熱する熱交換器と、を含み、
前記空気流路は、前記補機構造体において前記燃焼器及び前記熱交換器よりも車両の前方側に配置されている請求項３乃至６の何れか１項に記載の車載用燃料電池システム。

【請求項13】

前記補機構造体は、前記第１の燃料電池のアノードと前記第２の燃料電池のアノードとを接続する一対の燃料流路を含み、
一対の前記燃料流路は、前記補機構造体において前記車両の幅方向の両端側に配置され、
前記空気流路は、前記補機構造体において一対の前記燃料流路の間に配置されるとともにその幅方向の両端が前記燃料流路に隣接するように幅広に配置されている請求項１２に記載の車載用燃料電池システム。

【請求項14】

前記空気流路は前記補機構造体の前記車両の前方から見て前記熱交換器を覆うように配置されている請求項１３に記載の車載用燃料電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、車載用燃料電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

ＪＰ２０１２－２２１６３０Ａは、熱交換器、改質器、燃焼器等を包含する構造体の上に複数の燃料電池スタックを積層した燃料電池システムを開示している。

【発明の概要】

【0003】

しかし、ＪＰ２０１２－２２１６３０Ａに示す燃料電池システムを車両に搭載する場合、前記の構造体を車両に固定することになるが、燃料電池システムの最下部にある構造体と車両骨格とでは高さが異なることになるので、構造体を車両骨格に取り付けるためのブラケットを大型にする必要があり、その分、重量が増加する。また、燃料電池システムの最下部を大型のブラケットで固定することになるので、運転時において燃料電池システム及びブラケットの揺動の振幅が大きくなり、車両の制振性や操縦安定性を損ねる虞がある。

【0004】

そこで、本発明は、車両の重量増加を抑制するとともに、車両の制振性や操縦安定性の低下を抑制した車載用燃料電池システムを提供することを目的とする。

【0005】

本発明のある態様によれば、燃料電池と、燃料電池との間でガスの授受を行う補機と、を備えた車載用燃料電池システムにおいて、補機を収容する補機構造体を含み、燃料電池は、補機構造体の上面に固定された第１の燃料電池と、補機構造体の下面に固定された第２の燃料電池と、を含み、補機構造体は、車体の骨格部材と高さ方向で略同一となる位置に配置され、第１の燃料電池及び第２の燃料電池は、補機構造体を介して骨格部材に固定されている。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、本実施形態の車載用燃料電池システムを車両前方に搭載した例を示す斜視図である。

【図2】図２は、本実施形態の車載用燃料電池システムを車両前方に搭載した例を示す側面図である。

【図3】図３は、本実施形態の車載用燃料電池システムに取り付けられた配管を説明するための側面図である。

【図4】図４は、図３の部分拡大図である。

【図5】図５は、比較例の車載用燃料電池システムを車両前方に搭載した場合であって車両前方から見た図である。

【図6】図６は、本実施形態の車載用燃料電池システムを車両前方に搭載した例であって車両前方から見た図である。

【図7】図７は、本実施形態の車載用燃料電池システムの基本構成を示す図である。

【図8】図８は、本実施形態の車載用燃料電池システムの構成部品である、燃料電池スタックと補機構造体の斜視図である。

【図9】図９は、本実施形態の車載用燃料電池システムの構成部品である、燃料電池スタックと補機構造体の分解斜視図である。

【図10】図１０は、本実施形態の車載用燃料電池システムを構成する補機構造体の平面図である。

【図11】図１１は、本実施形態の車載用燃料電池システムの正面図である。

【図12】図１２は、本実施形態の車載用燃料電池システムを車両後方に搭載した第１変形例を示す図である。

【図13】図１３は、比較例の車載用燃料電池システムを車両後方に搭載した場合であって車両後方から見た図である。

【図14】図１４は、本実施形態の車載用燃料電池システムを車両後方に搭載した第１変形例であって車両後方から見た図である。

【図15】図１５は、本実施形態の車載用燃料電池システムを車両後方に搭載した第２変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、図を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

【0008】

［車載用燃料電池システムが搭載される電動車両］
図１は、本実施形態の車載用燃料電池システムを車両前方に搭載した例を示す斜視図である。図２は、本実施形態の車載用燃料電池システムを車両前方に搭載した例を示す側面図である。なお、図１では、後述の第１燃料電池スタック１及び第２燃料電池スタック２の図示を省略している。

【0009】

本実施形態の車載用燃料電池システム（以下、「燃料電池システム」と称す。）は、駆動モータ７３（図７参照）により走行する電動車両に搭載されるものである。

【0010】

電動車両は、原動機室（前方原動機室Ｂ２Ｆ（図３参照）、又は後方原動機室Ｂ２Ｒ（図１２参照））、客室Ｂ４（図１２参照）等を形成する車体Ｂと、復元力を用いて車体Ｂを支持する前方懸架装置ＳＦ（図３参照）及び後方懸架装置ＳＲ（図１２参照）を備える。

【0011】

本実施形態の適用対象の電動車両はＦＦ車（ＦＲ車）、又は後述のＲＲ車が適用される。

【0012】

電動車両がＦＦ車（ＦＲ車）の場合、車体Ｂの前方に前方原動機室Ｂ２Ｆが配置される。また車体Ｂの前方には電動車両の前後方向に延びるとともに前方原動機室Ｂ２Ｆを車幅方向から挟むように配置されたサイドメンバーＢ１Ｆ（骨格部材）が配置されている。前方原動機室Ｂ２Ｆ（後述の後方原動機室Ｂ２Ｒも同様）において、サイドメンバーＢ１Ｆよりも高い位置を占める空間を第１の内部空間とし、サイドメンバーＢ１Ｆよりも低い位置を占める空間を第２内部空間とする。

【0013】

ＦＦ車の場合、前方懸架装置ＳＦは、駆動装置Ｂ２３（駆動モータ７３（図７参照）、トランスアクスル装置（不図示））、操舵装置Ｂ２４を搭載したサブフレームＳ１Ｆ（構造骨格）に、車輪（不図示）と、当該車輪を保持し転舵を可能とするナックル（不図示）を取り付けたアーム（不図示）（又はリンク（不図示））を介して車体Ｂを支持するスプリング（不図示）と、路面からの振動を吸収するショックアブソーバ（不図示）と、が取り付けられた構造を有している。ＲＲ車の場合も同様に、後方懸架装置ＳＲ（図１２参照）は、サブフレームＳ１Ｒ（図１２参照）に、車輪（不図示）と、当該車輪を保持するハブ（不図示）を取り付けたアーム（不図示）（又はリンク（不図示））を介して車体Ｂを支持するスプリング（不図示）と、路面からの振動を吸収するショックアブソーバ（不図示）と、が取り付けられた構造を有している。

【0014】

ＦＲ車の場合、前方懸架装置ＳＦは、駆動装置Ｂ２３（駆動モータ７３（図７参照））、操舵装置Ｂ２４（不図示）を搭載したサブフレームＳ１Ｆに、車輪（不図示）と、当該車輪を保持し転舵を可能とするナックル（不図示）を取り付けたアーム（不図示）（又はリンク（不図示））を介して車体Ｂを支持するスプリング（不図示）と、路面からの振動を吸収するショックアブソーバ（不図示）と、が取り付けられた構造を有している。後方懸架装置ＳＲ（図１２参照）は、トランスアクスル装置（不図示）を搭載したサブフレームＳ１Ｒに、車輪（不図示）と、当該車輪を保持するハブ（不図示）を取り付けたアーム（不図示）（又はリンク（不図示））を介して車体Ｂを支持するスプリング（不図示）と、路面からの振動を吸収するショックアブソーバ（不図示）と、が取り付けられた構造を有し、トランスアクスル装置（不図示）には駆動モータ７３（図７参照）からの駆動力がプロペラシャフト（不図示）を介して伝達される。また、駆動モータ７３とトランスアクスル装置（不図示）を一体とし、後方懸架装置ＳＲに取り付けることで、プロペラシャフト（不図示）を省略した構成も適用できる。

【0015】

図２に示すように、前方原動機室Ｂ２Ｆの車両前方側には、ラジエータ等の冷却デバイスＢ２１が配置されている。

【0016】

前方原動機室Ｂ２Ｆの第１の内部空間の車両後方側には、艤装部品Ｂ２２が配置される。艤装部品Ｂ２２としては、エアボックス（ワイパー系内蔵）、制動系部品（マスタシリンダ、倍力装置、油圧ポンプ、ＡＢＳ／ＶＤＣＡＣＴＲ等）、空調系部品（ヒータホース、Ａ／Ｃ ＴＵＢＥ）が配置される。また前方原動機室Ｂ２Ｆの第２の内部空間の車両後方には、駆動装置Ｂ２３（駆動モータ７３（図７参照）、トランスアクスル装置）、操舵装置Ｂ２４が配置される。なお、車載バッテリー７２（図７参照）は車両中央下部に配置される。

【0017】

電動車両では、走行する際は、車載バッテリー７２（図７参照）からインバータ（不図示）を介して駆動モータ７３（図７参照）に電力供給されることで駆動モータ７３が駆動し、減速する際は、インバータ（不図示）を介して駆動モータ７３が発生させた回生電力を車載バッテリー７２に供給して充電させる。

【0018】

また車載バッテリー７２のＳＯＣ（充電量）が所定の下限値に到達すると燃料電池システムを起動し、燃料電池スタック（第１燃料電池スタック１、第２燃料電池スタック２）を発電させて車載バッテリー７２に充電する。

【0019】

そして、車載バッテリー７２のＳＯＣが所定の上限値に到達したところで発電を停止する。

【0020】

燃料電池システムを構成する補機（コンプレッサー６４（図７参照）等）の電力は上記の車載バッテリー７２、又は補機用バッテリー（不図示）から供給される。補機用バッテリー（不図示）には燃料電池スタックからの電力が供給される。

【0021】

［燃料電池システムの配置態様］
本実施形態の燃料電池システムは、前方原動機室Ｂ２Ｆにおいて冷却デバイスＢ２１と艤装部品Ｂ２２（及び駆動装置Ｂ２３、操舵装置Ｂ２４）の間となる位置に配置されている。

【0022】

図２に示すように、本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池スタックの補機（熱交換器６５、燃焼器６７等）を包含する筐体である補機構造体３（マニホールド）に第１燃料電池スタック１（第１の燃料電池）及び第２燃料電池スタック２（第２の燃料電池）が取り付けられ、下から順に第２燃料電池スタック２、補機構造体３、第１燃料電池スタック１が積層された積層構造体Ａを有する。さらに、積層構造体Ａはケース４に収容され、当該ケース４はブラケット（ケース側ブラケット４１、車両側ブラケットＢ６）を介してサイドメンバーＢ１Ｆに取り付けられる（図１）。なお、積層構造体Ａの詳細については後述する。

【0023】

図１に示すように、ケース４は、積層構造体Ａの車両前方側を収容するとともに補機構造体３が取り付けられるトレー形状の前側ケース４Ｆと、積層構造体Ａの車両後方側を収容するとともに前側ケース４Ｆと接続する後側ケース４Ｒと、を備える。前側ケース４Ｆと後側ケース４Ｒは互いの開口部を合わせて接続されるが、後側ケース４Ｒの開口部の一部は開口したままとなり、その開口した部分から補機構造体３に接続された配管が延出している。

【0024】

ケース４の補機構造体３（サイドメンバーＢ１Ｆ）と略同じ高さとなる位置からはケース側ブラケット４１が延出している。一方、サイドメンバーＢ１Ｆのケース側ブラケット４１に対向する位置には車両側ブラケットＢ６が取り付けられている。そして、ケース側ブラケット４１が車両側ブラケットＢ６にねじ止めされることで積層構造体Ａを包含するケース４がサイドメンバーＢ１Ｆに固定される。

【0025】

ケース４は、積層構造体Ａに吹き付けられる走行風を回避して燃料電池スタックの温度低下を抑制するものであるが、走行風の影響が小さい場合は省略することができる。この場合、例えば車両側ブラケットＢ６を介して補機構造体３をサイドメンバーＢ１Ｆに取り付ける、或いは補機構造体３をサイドメンバーＢ１Ｆに直接取り付ける。またケース４は、路面から前方原動機室Ｂ２Ｆ（及び後方原動機室Ｂ２Ｒ）に飛び込む縁石等から積層構造体Ａを保護する機能も有するので、少なくとも積層構造体Ａの下部を覆うように配置することも好適である。

【0026】

本実施形態では、図２に示すように、補機構造体３がサイドメンバーＢ１Ｆとほぼ同じ高さに配置されている。また、第１燃料電池スタック１が第１の内部空間に配置され、第２燃料電池スタック２が第２の内部空間に配置されている。

【0027】

前方原動機室Ｂ２Ｆにおいて、サイドメンバーＢ１Ｆと前方原動機室Ｂ２Ｆを上からカバーするフードＢ２５（ボンネット）との高さ方向の距離（第１の内部空間の高さ）が、サイドメンバーＢ１ＦとサブフレームＳ１Ｆとの高さ方向の距離（第２の内部空間の高さ）よりも長くなっている。このため、第１燃料電池スタック１の燃料電池セルのスタック数を第２燃料電池スタック２の燃料電池セルのスタック数よりも多くすることで、第１燃料電池スタック１の高さ方向の寸法を第２燃料電池スタック２の高さ方向の寸法よりも高くなるように設定している。

【0028】

第１燃料電池スタック１の上端（ケース４の上端含む）は、フードＢ２５（ボンネット）よりも所定距離だけ下に設定した仮想面Ｂ３Ｆよりも低くなるように配置されている。これにより、フードＢ２５と積層構造体Ａ（ケース４含む）との間で衝撃緩和用の隙間を確保できるので、例えば交通事故発生時の対人衝撃を緩和することができ、特に歩行者の頭部保護が可能となる。

【0029】

また、第２燃料電池スタック２（ケース４含む）の下端は、前方懸架装置ＳＦを構成するサブフレームＳ１Ｆの下端よりも上方となるように設定される。これにより、縁石や轍等の路上障害物の直撃を回避できる。

【0030】

ところで、ケース４に対して縁石等が衝突しても、それによる損傷が小さいとケース４の割れを検知しにくい。しかし、小さな割れであっても、雨天時等の走行で漏電や高温ガスのガス漏れ等の不具合が発生する可能性がある。

【0031】

しかし、サブフレームＳ１Ｆは車体系部品の中で最も強度のある部材の一つである。よって、サブフレームＳ１Ｆが損傷した場合は走行に影響が出るため、前方懸架装置ＳＦ（又は後方懸架装置ＳＲ）の異常を容易に検知できるとともに、その際にケース４の損傷も容易に推定できる。

【0032】

図２に示すように、積層構造体Ａ（第１燃料電池スタック１、補機構造体３、第２燃料電池スタック２）の電動車両の前方側の端部（側面）は略同一面を形成している。これにより、積層構造体Ａ（ケース４を含む）を冷却デバイスＢ２１に近接して配置することがき、その分、積層構造体Ａ（ケース４を含む）よりも後方となる空間を広げることができる。

【0033】

図３は、本実施形態の車載用燃料電池システムに取り付けられた配管を説明するための側面図である。図４は、図３の部分拡大図である。

【0034】

積層構造体Ａの車両の後方側の端部には、補機構造体３の一部が第１燃料電池スタック１及び第２燃料電池スタック２よりも後方に突出した突出部３１として形成されている。

【0035】

詳細は後述するが、図３に示すように、補機構造体３の突出部３１には、第１燃料電池スタック１及び第２燃料電池スタック２に燃料（アノードガス）及び空気（カソードガス）を供給するための配管（燃料供給配管５１、空気供給配管５２、オフガス排気配管５３）の少なくとも何れか一つが取り付けられる。

【0036】

ここで、燃料供給配管５１は、燃料タンク６１（図７参照）から供給された燃料を補機構造体３に供給するものである。空気供給配管５２は、コンプレッサー６４（図７参照）から供給された空気を補機構造体３に供給するものである。オフガス排気配管５３は補機構造体３から排出されたオフガス（燃焼ガス）を外部に排出するものである。

【0037】

このような構成により、燃焼器６７及び熱交換器６５を、第１燃料電池スタック１の直下及び第２燃料電池スタック２の直上に配置することができる。よって、燃料電池スタックからの排出されるオフガス（燃料オフガス、空気オフガス）を最短で燃焼器６７に供給できるともに、熱交換器６５で昇温した空気を最短で燃料電池スタックに供給できる。また燃焼器６７（熱交換器６５）の発する熱を燃料電池スタックへ伝達しやすくなり熱効率が改善する。さらに、配管（燃料供給配管５１、空気供給配管５２、オフガス排気配管５３）を積層構造体Ａの後方に配置することにより、電動車両が前突した場合の配管の損傷リスクを回避できる。なお、熱交換器６５は、図３、図４に示すように燃焼器６７に隣接して配置することも可能であるが、図７等に示すように燃焼器６７の内部に配置することも可能である。

【0038】

なお、図示は省略するが、燃料電池システムを構成する燃料タンク６１、コンプレッサー６４、補機用バッテリー等は、前方原動機室Ｂ２Ｆにおいて、ケース４の電動車両の幅方向に隣接する位置（図６においてケース４よりも右側となる位置）に配置することができる。

【0039】

［本実施形態と比較例との対比］
図５は、比較例の車載用燃料電池システムを車両前方に搭載した場合であって車両前方から見た図である。図６は、本実施形態の車載用燃料電池システムを車両前方に搭載した例であって車両前方から見た図である。

【0040】

図５に示す比較例の燃料電池システムは、上記のＪＰ２０１２－２２１６３０Ａと同様の構成であり、燃焼器、熱交換器、改質器等を包含する補機構造体３Ａの上に第２燃料電池スタック２Ａ、第１燃料電池スタック１Ａが順に配置された積層構造体ＡＡを有する。

【0041】

このような積層構造体ＡＡを前方原動機室Ｂ２Ｆに配置する場合、本願発明と同様に例えばブラケットＢ６Ａを用いてサイドメンバーＢ１Ｆに積層構造体ＡＡを固定することになる。しかし、比較例の積層構造体ＡＡにおいてブラケットＢ６Ａと接続可能な補機構造体３Ａは積層構造体ＡＡの最下部となるので、補機構造体３ＡはサイドメンバーＢ１Ｆよりも低い位置に配置される。このため、補機構造体３ＡをサイドメンバーＢ１Ｆに取り付けるブラケットＢ６Ａが大型となり、その分、重量が増加する。また、ブラケットＢ６Ａの垂直方向に延びる成分の長さと、積層構造体ＡＡにおいて第１燃料電池スタック１ＡとブラケットＢ６Ａにより固定された部分（補機構造体３Ａ）との距離が長くなる。したがって、運転時において積層構造体ＡＡ及びブラケットＢ６Ａの揺動の振幅がそれぞれ大きくなり、車両の制振性や操縦安定性を損ねる虞がある。

【0042】

一方、図６に示す本実施形態の積層構造体Ａを構成する補機構造体３は、サイドメンバーＢ１Ｆと略同一の高さに配置される。このため、積層構造体Ａの重心はサイドメンバーＢ１Ｆとほぼ同じ高さとなり、積層構造体Ａ（ケース４を含む）の重心の高さ位置においてブラケット（ケース側ブラケット４１、車両側ブラケットＢ６）を積層構造体Ａに接続することができる。これにより、ブラケット（ケース側ブラケット４１、車両側ブラケットＢ６）を小型にすることができ、且つ積層構造体Ａの重心がブラケット（ケース側ブラケット４１、車両側ブラケットＢ６）に近接するので、運転時において積層構造体Ａ及びブラケット（ケース側ブラケット４１、車両側ブラケットＢ６）の揺動の振幅を抑制し、車両の制振性や操縦安定性を高めることができる。

【0043】

また、比較例の積層構造体ＡＡでは、第１燃料電池スタック１Ａと第２燃料電池スタック２Ａの高さ寸法（燃料電池セルのスタック数）が同じである。よって、仮に比較例の積層構造体ＡＡにおいて、第１燃料電池スタック１Ａと第２燃料電池スタック２Ａの間に補機構造体３Ａを挟んだ構成を構築し、ブラケットを介して補機構造体３ＡをサイドメンバーＢ１Ｆに固定する態様で前方原動機室Ｂ２Ｆに搭載すると、第２燃料電池スタック２ＡがサブフレームＳ１Ｆの下端よりも低くなる、或いは第１燃料電池スタック１ＡがフードＢ２５に接触する等の配置上の問題が発生する。

【0044】

これに対して、本実施形態の積層構造体Ａでは、サイドメンバーＢ１Ｆと仮想面Ｂ３Ｆとの間隔に合わせて第１燃料電池スタック１のスタック数を設定し、サイドメンバーＢ１ＦとサブフレームＳ１Ｆの下端との間隔に合わせて第２燃料電池スタック２のスタック数を設定できる。よって、仮想面Ｂ３Ｆを超えることなく且つサブフレームＳ１Ｆの下端からはみ出ることなく積層構造体Ａ（ケース４を含む）を前方原動機室Ｂ２Ｆに搭載することができる。したがって、電動車両の設計変更を行うことなく積層構造体Ａ（ケース４を含む）を最適な状態で前方原動機室Ｂ２Ｆに搭載し、燃料電池スタックの出力を最適化させることができる。

【0045】

［車載用燃料電池スタックの基本構成と動作］
図７は、本実施形態の車載用燃料電池システムの基本構成を示す図である。本実施形態の燃料電池システムは、前記のように第１燃料電池スタック１と第２燃料電池スタック２の間に補機構造体３が配置された構成を有している。

【0046】

補機構造体３には、例えば燃焼器６７と、燃焼器６７の内部に配置された熱交換器６５と、バルブ６６と、が収容されている。

【0047】

補機構造体３は、燃料供給配管５１に接続され、燃料供給配管５１と第１燃料電池スタック１のアノード入口とを接続する燃料流路３２Ａと、第１燃料電池スタック１のアノード出口と第２燃料電池スタック２のアノード入口とを接続する燃料流路３２Ｂと、第２燃料電池スタック２のアノード出口と燃焼器６７の燃料入口とを接続する燃料流路３２Ｃと、第２インジェクタ６３Ｂに連通するとともに燃焼器６７の燃料入口に接続された燃料流路３２Ｄと、有する。

【0048】

補機構造体３は、空気供給配管５２に接続され、空気供給配管５２と熱交換器６５の入口とを接続する空気流路３３Ａと、熱交換器６５の出口と第２燃料電池スタック２のカソード入口とを接続する空気流路３３Ｂと、第２燃料電池スタック２のカソード出口と第１燃料電池スタック１のカソード入口とを接続する空気流路３３Ｃと、第１燃料電池スタック１のカソード出口と燃焼器６７の空気入口とを接続する空気流路３３Ｄと、空気流路３３Ｂの途中から分岐してバルブ６６の入口に接続する空気流路３３Ｅと、バルブ６６の出口と燃料流路３２Ａとを接続する空気流路３３Ｆと、を有する。

【0049】

補機構造体３は、オフガス排気配管５３に接続され、燃焼器６７の出口とオフガス排気配管５３とを接続するオフガス流路３４を有する。

【0050】

本実施形態の燃料電池システムは、燃料（アノードガス）を第１燃料電池スタック１及び第２燃料電池スタック２のアノードにそれぞれ供給する燃料供給系統と、空気（カソードガス）を第１燃料電池スタック１及び第２燃料電池スタック２のカソードに供給する空気供給系統と、第１燃料電池スタック１から排出された燃料オフガスと第２燃料電池スタック２から排出された空気オフガスを混合して燃焼させるガス燃焼系統と、第１燃料電池スタック１及び第２燃料電池スタック２を発電させるとともに取り出し電流を車載バッテリー７２側に供給する電力供給系統を有する。

【0051】

また、本実施形態の燃料電池システムは、燃料供給系統、空気供給系統、ガス燃焼系統、電力供給系統を統括的に制御するコントローラ８を備えている。

【0052】

本実施形態の燃料電池システムにおいて、補機構造体３は、第１燃料電池スタック１と第２燃料電池スタック２との間に配置され、燃料供給系統、空気供給系統、ガス燃焼系統の一部を収容することになる。

【0053】

燃料供給系は、燃料タンク６１（ＴＡＮＫ）、ポンプ６２（ＰＵＭＰ）、第１インジェクタ６３Ａ（ＩＮＪ１）により構成される。ポンプ６２は燃料タンク６１に蓄えられた燃料を与圧して第１インジェクタ６３Ａに供給し、第１インジェクタ６３Ａはポンプ６２により与圧された燃料を第１燃料電池スタック１のアノードに供給する。燃料供給系において、第１燃料電池スタック１のアノードと第２燃料電池スタック２のアノードは燃料流路３２Ｂにより直列に接続され、第１燃料電池スタック１のアノードが上流となるように接続されている。

【0054】

空気供給系は、コンプレッサー６４（ＣＯＭＰ）、熱交換器６５（ＨＥＸ）、バルブ６６により構成される。コンプレッサー６４は外気を導入して熱交換器６５に供給し、熱交換器６５で加熱された空気を第２燃料電池スタック２のカソードに供給する。空気供給系において、第１燃料電池スタック１のカソードと第２燃料電池スタック２のカソードは空気流路３３Ｃにより直列に接続され、第２燃料電池スタック２のカソードが上流となるように接続されている。またバルブ６６は空気流路３３Ｂから分岐して燃料流路３２Ａに熱交換器６５で加熱された空気（酸素）を所定の流量で第１燃料電池スタック１のアノードに供給する。

【0055】

ガス燃焼系統は、燃焼器６７（ＣＭＢ）、第２インジェクタ６３Ｂ（ＩＮＪ２）により構成される。第２インジェクタ６３Ｂ（ＩＮＪ２）は、ポンプ６２に対して第１インジェクタ６３Ａ（ＩＮＪ１）と並列に接続され、燃料を燃焼器６７に供給する。燃焼器６７は燃料電池システムの起動時において第２インジェクタ６３Ｂ（ＩＮＪ２）から供給された燃料と第２燃料電池スタック２のカソードから供給された空気（酸素）とを混合して燃焼ガスを発生させ、当該燃焼ガスにより熱交換器６５（及び第１燃料電池スタック１、第２燃料電池スタック２）を加熱する。また、燃焼器６７は第１燃料電池スタック１及び第２燃料電池スタック２の発電時において第２燃料電池スタック２のアノードから排出された燃料オフガスと、第１燃料電池スタック１のカソードから排出された空気オフガスとを混合して燃焼ガスを発生させ、熱交換器６５等を加熱する。燃焼ガスはオフガス排気配管５３を介して最終的に外部に排出される。

【0056】

電力供給系統は、燃料電池スタックを、車載バッテリー７２（ＢＡＴＴ）（又は補機用バッテリー）及び駆動モータ７３（Ｍ）に電気的に接続するＤＣ／ＤＣコンバータ７１（ＣＯＮＶ）により構成される。

【0057】

燃料電池スタック（第１燃料電池スタック１、第２燃料電池スタック２）は、固体酸化物型の燃料電池（ＳＯＦＣ）である。第１燃料電池スタック１には燃料を水蒸気改質（及び部分酸化改質）するための触媒が配置されている。さらに、第１燃料電池スタック１のアノードにはバルブ６６を介して空気（酸素）が所定の流量で供給され、燃料に対して部分酸化改質を実施することができる。

【0058】

コントローラ８は、車載バッテリー７２のＳＯＣが所定の下限値に到達するとポンプ６２及び第２インジェクタ６３Ｂを起動することで燃焼器６７に燃料を供給し、コンプレッサー６４を起動することで燃焼器６７に空気（酸素）を供給する。これにより、燃焼器６７において燃料と空気（酸素）を混合させた状態で燃焼して燃焼ガスを発生させ、燃焼器６７（熱交換器６５）、第１燃料電池スタック１、第２燃料電池スタック２を暖気する。

【0059】

そして、コントローラ８は、燃焼器６７が所定の温度に到達し、且つ第１燃料電池スタック１及び第２燃料電池スタック２が発電可能な温度になると第２インジェクタ６３Ｂを停止して、第１インジェクタ６３Ａを起動しＤＣ／ＤＣコンバータ７１を起動する。これにより、第１燃料電池スタック１及び第２燃料電池スタック２が発電を開始する。

【0060】

このとき、第１燃料電池スタック１では、触媒を介して燃料を水蒸気改質（吸熱反応）させて水素を包含する燃料に改質され、これが第１燃料電池スタック１及び第２燃料電池スタック２において発電に用いられる。また、コントローラ８はバルブ６６を制御して第１燃料電池スタック１に空気（酸素）を供給し、触媒を介して燃料を部分酸化改質（発熱化反応）させて第１燃料電池スタック１の温度低下を抑制する。

【0061】

コントローラ８は、車載バッテリー７２のＳＯＣが所定の上限値に到達すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１を停止させることで第１燃料電池スタック１及び第２燃料電池スタック２の発電を停止させる。さらにポンプ６２、第１インジェクタ６３Ａを停止させつつコンプレッサー６４の駆動を継続させ燃料電池スタックを降温させる。そして、コントローラ８は燃料電池スタックの温度が所定温度まで低下するとコンプレッサー６４を停止させる。

【0062】

［燃料電池システムの構造］
図８は、本実施形態の車載用燃料電池システムの構成部品である、燃料電池スタック２と補機構造体３の斜視図である。図９は、本実施形態の車載用燃料電池システムの構成部品である、燃料電池スタック２と補機構造体３の分解斜視図である。図１０は、本実施形態の車載用燃料電池システムを構成する補機構造体３の平面図である。図１１は、本実施形態の車載用燃料電池システムの正面図である。

【0063】

本実施形態の燃料電池システムは、前記のように第１燃料電池スタック１と第２燃料電池スタック２の間に補機構造体３が配置され、下から第２燃料電池スタック２、補機構造体３、第１燃料電池スタック１の順に積層された積層構造体Ａとなっている。

【0064】

第１燃料電池スタック１はエンドプレート１１を上端とし、補機構造体３の上面を下端として多段に積層された燃料電池セルを挟み込み、締結ボルト１２で燃料電池セルを積層方向から押圧して形成される。

【0065】

第２燃料電池スタック２はエンドプレート２１を下端とし、補機構造体３の下面を上端として多段に積層された燃料電池セルを挟み込み、締結ボルト２２で燃料電池セルを積層方向から押圧して形成される。

【0066】

また、エンドプレート１１の下面と補機構造体３の上面には集電板（不図示）が配置されている。集電板（不図示）は第１燃料電池スタック１を構成する燃料電池セルとは導通するが、エンドプレート１１及び補機構造体３とは電気的に絶縁するように構成されている。よって、一対の集電板（不図示）から第１燃料電池スタック１の取り出し電流を抽出することができる。同様に、エンドプレート２１の上面と補機構造体３の下面には集電板（不図示）が配置され、一対の集電板（不図示）から第２燃料電池スタック２の取り出し電流を抽出することができる。

【0067】

図９，１０等では、補機構造体３の中央部に配置された燃焼器６７と、燃焼器６７の内部に配置された熱交換器６５が図示されている。また図９，１０等では、外部から燃料を導入して第１燃料電池スタック１のアノードに燃料を供給する燃料流路３２Ａと、第１燃料電池スタック１のアノード出口と第２燃料電池スタック２のアノード入口とを接続する燃料流路３２Ｂと、熱交換器６５に空気を供給する空気流路３３Ａと、第２燃料電池スタック２のカソード出口と第１燃料電池スタック１のカソード入口とを接続する空気流路３３Ｃと、第１燃料電池スタック１のカソードから排気された空気（酸素）を燃焼器６７に供給する空気流路３３Ｄと、燃焼器６７から排出された燃焼ガスを外部に排出するためのオフガス流路３４が図示されている。

【0068】

図９－１１に示すように、補機構造体３の燃焼器６７（熱交換器６５）よりも車両前方側となる位置には、燃料流路３２Ｂ、及び空気流路３３Ｃが配置されている。燃料流路３２Ｂは、第１燃料電池スタック１のアノード出口と第２燃料電池スタック２のアノード入口とを接続するものであって一対で配置され、一方の燃料流路３２Ｂが補機構造体３の電動車両の幅方向の一方の端部側に配置され、他方の燃料流路３２Ｂが補機構造体３の車両の幅方向の他方の端部側に配置されている。

【0069】

空気流路３３Ｃは、第２燃料電池スタック２のカソード出口と第１燃料電池スタック１のカソード入口とを接続するものである。空気流路３３Ｃは、一対の燃料流路３２Ｂの間に配置されているが、電動車両の幅方向で幅広に形成されている。また、図１０に示すように空気流路３３Ｃは、電動車両の幅方向において熱交換器６５とほぼ同じ長さを有し、図１１に示すように車両の前方向から見て熱交換器６５を覆うように配置されている。補機構造体３の車両前方の側面は、走行風の影響により放熱量が最も大きい部分となる。したがって、当該側面側に空気流路３３Ｃを配置することで、図３のように燃焼器６７の前方に熱交換器６５を配置した構成の場合であっても、走行風による温度低下を抑制することができる。特に空気流路３３Ｃを電動車両の幅方向に幅広に形成することで熱交換器６５（及び燃焼器６７）の走行風による温度低下を効率よく抑制することができる。また、空気流路３３Ｃは第２燃料電池スタック２のカソード出口と第１燃料電池スタック１のカソード入口を短距離で連通させるので、その間における放熱量を抑制することができる。

【0070】

［第１変形例］
図１２は、本実施形態の車載用燃料電池システムを車両後方に搭載した第１変形例を示す図である。第１変形例の燃料電池システムの適用対象の電動車両はＲＲ車であり、第１変形例の燃料電池システムは電動車両の後方原動機室Ｂ２Ｒに取り付けられる。

【0071】

車体後方には車両の前後方向に延びるとともに後方原動機室Ｂ２Ｒを車幅方向から挟むように配置されたサイドメンバーＢ１Ｒ（図１４参照）が配置されている。また、後方原動機室Ｂ２Ｒと客室Ｂ４は床板Ｂ５により仕切られている。

【0072】

電動車両がＲＲ車の場合、前方懸架装置（不図示）は、操舵装置を搭載したサブフレームに、車体Ｂを支持するスプリングと、路面からの振動を吸収するショックアブソーバが取り付けられた構造を有している。後方懸架装置ＳＲは、駆動装置Ｂ２３（駆動モータ７３、トランスアクスル装置）を搭載したサブフレームＳ１Ｒに、車体Ｂを支持するスプリング（不図示）と、路面からの振動を吸収するショックアブソーバ（不図示）が取り付けられた構造を有している。

【0073】

第１変形例の燃料電池システムは、図１等に示す燃料電池システムと同様に、第２燃料電池スタック２、補機構造体３、第１燃料電池スタック１の順に積層した積層構造体Ａをケース４に収容した形態を有する。そして、補機構造体３は、サイドメンバーＢ１Ｒと略同じ高さ位置に配置され、ケース４において補機構造体３と略同じ高さ位置においてケース４とサイドメンバーＢ１Ｒがブラケット（ケース側ブラケット４１、車両側ブラケットＢ６）により接続されることで積層構造体Ａを包含するケース４がサイドメンバーＢ１Ｒに固定される。

【0074】

図１２に示すように、例えば、後方原動機室Ｂ２ＲにおいてサイドメンバーＢ１Ｒと床板Ｂ５との高さ方向の距離（第１の内部空間の高さ方向の寸法）が、サイドメンバーＢ１ＲとサブフレームＳ１Ｒとの高さ方向の距離（第２の内部空間の高さ方向の寸法）よりも短くなっている。このため、第１燃料電池スタック１の燃料電池セルのスタック数を第２燃料電池スタック２の燃料電池セルのスタック数よりも少なくすることで、第１燃料電池スタック１の高さ方向の寸法を第２燃料電池スタック２の高さ方向の寸法よりも小さく設定している。

【0075】

図１２に示すように、第１燃料電池スタック１の上端（ケース４の上端含む）は、その上方にある床板Ｂ５よりも所定距離だけ下にある仮想面Ｂ３Ｒよりも低くなるように設定される。これにより、客室Ｂ４を設計変更することなく燃料電池システムを搭載することができる。また、客室Ｂ４側から床板Ｂ５に衝撃を受けたとしても燃料電池システムは床板Ｂ５から所定距離以上離れているので、燃料電池システムの損傷を回避できる。

【0076】

また、第２燃料電池スタック２（ケース４の下端を含む）の下端は、後方懸架装置ＳＲを構成するサブフレームＳ１Ｒの下端よりも上方となるように設定される。これにより、縁石や轍等の路上障害物の直撃を回避できる。

【0077】

積層構造体Ａ（第１燃料電池スタック１、補機構造体３、第２燃料電池スタック２）の電動車両の後方側の端部（側面）は、略同一面に形成され、積層構造体Ａの車両の前方側の端部には、補機構造体３の一部が第１燃料電池スタック１及び第２燃料電池スタック２よりも前方に突出した突出部３１として形成されている。この場合、例えば、図２等に示す積層構造体Ａを包含するケース４を、電動車両の前後方向で逆向きにして後方原動機室Ｂ２Ｒに搭載する態様としてもよい。

【0078】

これにより、後方原動機室Ｂ２Ｒにおいて、突出部３１、第２燃料電池スタック２（ケース４を含む）、及びサブフレームＳ１Ｒに囲まれた領域に駆動装置Ｂ２３（駆動モータ７３（図７参照）、トランスアクスル装置）を配置することができ、後方原動機室Ｂ２Ｒ内を有効利用することができる。

【0079】

そして、突出部３１には、配管（燃料供給配管５１、空気供給配管５２）の少なくとも何れか一つが接続されている。これにより、第１変形例においても、燃焼器６７及び熱交換器６５を、第１燃料電池スタック１の直下及び第２燃料電池スタック２の直上に配置することができる。

【0080】

なお、上記構成において、燃料タンク６１（不図示）及びコンプレッサー６４（不図示）は、前方原動機室（不図示）に配置されており、燃料タンク６１が燃料供給配管５１を介して突出部３１（補機構造体３）に連通し、コンプレッサー６４が空気供給配管５２を介して突出部３１（補機構造体３）に連通している。もちろん、燃料タンク６１及びコンプレッサー６４を後方原動機室Ｂ２Ｒに配置することも可能である。

【0081】

［第１変形例と比較例との対比］
図１３は、比較例の車載用燃料電池システムを車両後方に搭載した場合であって車両後方から見た図である。図１４は、本実施形態の車載用燃料電池システムを車両後方に搭載した第１変形例であって車両後方から見た図である。

【0082】

図１３に示す比較例の燃料電池システムは、図５と同様に、燃焼器、熱交換器、改質器等を包含する補機構造体３Ａの上に第２燃料電池スタック２Ａ、第１燃料電池スタック１Ａが順に配置された積層構造体ＡＡを有する。

【0083】

このような積層構造体ＡＡを後方原動機室Ｂ２Ｒに配置する場合、例えばブラケットＢ６Ａを用いてサイドメンバーＢ１Ｒに積層構造体ＡＡを固定することになる。しかし、上記同様の理由により、積層構造体ＡＡをサイドメンバーＢ１Ｒに取り付けるブラケットＢ６Ａが大型となり、その分、重量が増加する。また、これにより車両の制振性や操縦安定性を損ねる虞がある。

【0084】

一方、図１４に示す本実施形態の第１変形例の積層構造体Ａを構成する補機構造体３は、サイドメンバーＢ１Ｒと略同一の高さに配置される。よって、上記同様の理由により、ブラケット（ケース側ブラケット４１、車両側ブラケットＢ６）を小型にすることができ、且つ積層構造体Ａの重心がブラケットに近接するので、運転時において燃料電池システム及びブラケットの揺動の振幅を抑制し、車両の制振性や操縦安定性を高めることができる。

【0085】

［第２変形例］
図１５は、本実施形態の車載用燃料電池システムを車両後方に搭載した第２変形例を示す図である。第２変形例の適用対象である電動車両において、電動車両の客室Ｂ４の後方の床板Ｂ５が例えば後部窓Ｂ７の下端と略同じ高さ（又はそれ以下）に設定されている。

【0086】

図１５に示すように、後方原動機室Ｂ２ＲにおいてサイドメンバーＢ１Ｒと床板Ｂ５との高さ方向の距離（第１の内部空間の高さ）が、サイドメンバーＢ１ＲとサブフレームＳ１Ｒとの高さ方向の距離（第２の内部空間の高さ）よりも高くなっている。このため、第１燃料電池スタック１の燃料電池セルのスタック数を第２燃料電池スタック２の燃料電池セルのスタック数よりも多くすることで、第１燃料電池スタック１の高さ方向の寸法を第２燃料電池スタック２の高さ方向の寸法よりも大きく設定している。このように、第１の内部空間、第２の内部空間の高さ方向の寸法に応じて燃料電池セルのスタック数を適宜設定することができる。したがって、電動車両の設計変更を行うことなく積層構造体Ａ（ケース４を含む）を最適な状態で後方原動機室Ｂ２Ｒに搭載し、燃料電池スタックの出力を最適化させることができる。

【0087】

［本実施形態の効果］
本実施形態の車載用燃料電池システムによれば、燃料電池（第１燃料電池スタック１、第２燃料電池スタック２）と、燃料電池（第１燃料電池スタック１、第２燃料電池スタック２）との間でガスの授受を行う補機（燃焼器６７、熱交換器６５）と、を備えた車載用燃料電池システムにおいて、補機（燃焼器６７、熱交換器６５）を収容する補機構造体３を含み、燃料電池（第１燃料電池スタック１、第２燃料電池スタック２）は、補機構造体３の上面に固定された第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）と、補機構造体３の下面に固定された第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）と、を含み、補機構造体３は、車体Ｂの骨格部材（サイドメンバーＢ１Ｆ、サイドメンバーＢ１Ｒ）と高さ方向で略同一となる位置に配置され、第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）及び第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）は、補機構造体３を介して骨格部材（サイドメンバーＢ１Ｆ、サイドメンバーＢ１Ｒ）に固定されている。

【0088】

上記構成により、補機構造体３が骨格部材（サイドメンバーＢ１Ｆ、サイドメンバーＢ１Ｒ）と略同一の高さに配置される。このため、積層構造体Ａの重心は骨格部材（サイドメンバーＢ１Ｆ、サイドメンバーＢ１Ｒ）とほぼ同じ高さとなり、積層構造体Ａ（ケース４を含む）の重心の高さ位置においてブラケット（ケース側ブラケット４１、車両側ブラケットＢ６）を介して骨格部材（サイドメンバーＢ１Ｆ、サイドメンバーＢ１Ｒ）に取り付ける、或いは積層構造体Ａを骨格部材（サイドメンバーＢ１Ｆ、サイドメンバーＢ１Ｒ）に直接取り付けることができる。これにより、ブラケット（ケース側ブラケット４１、車両側ブラケットＢ６）を小型にすることができ、且つ積層構造体Ａの重心がブラケット（ケース側ブラケット４１、車両側ブラケットＢ６）に近接するので、運転時において積層構造体Ａ及びブラケット（ケース側ブラケット４１、車両側ブラケットＢ６）の揺動の振幅を抑制し、車両の制振性や操縦安定性を高めることができる。

【0089】

本実施形態において、第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）は、車体Ｂ内において骨格部材（サイドメンバーＢ１Ｆ、サイドメンバーＢ１Ｒ）よりも高い位置を占める第１の内部空間に配置され、第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）は、車体Ｂ内において骨格部材（サイドメンバーＢ１Ｆ、サイドメンバーＢ１Ｒ）よりも低い位置を占める第２の内部空間に配置され、第１の内部空間の高さ寸法が第２の内部空間の高さ寸法よりも高い場合には、第１の燃料電池の高さ寸法は第２の燃料電池の高さ寸法よりも高く設定され、第２の内部空間の高さ寸法が第１の内部空間の高さ寸法よりも高い場合には、第２の燃料電池の高さ寸法は第１の燃料電池の高さよりも高く設定されている。

【0090】

これにより、電動車両の設計変更を行うことなく第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）、補機構造体３、第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）からなる積層構造体Ａ（ケース４を含む）を最適な状態で第１の内部空間及び第２の内部空間（前方原動機室Ｂ２Ｆ又は後方原動機室Ｂ２Ｒ）に搭載し、燃料電池スタック（第１燃料電池スタック１、第２燃料電池スタック２）の出力を最適化させることができる。

【0091】

本実施形態において、車体Ｂを支持する前方懸架装置ＳＦよりも上方であって前記車体Ｂの内部に配置された前方原動機室Ｂ２Ｆに搭載された車載用燃料電池システムにおいて、第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）の下面は、前方懸架装置ＳＦを構成する構造骨格（サブフレームＳ１Ｆ）の下面よりも上方に配置されている。

【0092】

これにより、燃料電池スタック（特に第２燃料電池スタック２）が縁石や轍等の路上障害物の直撃を回避できる。

【0093】

本実施形態において、第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）の上面は、前方原動機室Ｂ２Ｆを覆うフードＢ２５に対して所定の距離だけ低い位置に設定した仮想面Ｂ３Ｆよりも低い位置に配置されている。

【0094】

これにより、フードＢ２５と積層構造体Ａ（ケース４含む）との間で衝撃緩和用の隙間を確保できるので、例えば交通事故発生時の対人衝撃を緩和することができ、特に歩行者の頭部保護が可能となる。

【0095】

本実施形態において、第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）、補機構造体３、及び第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）の順に積層された積層構造体Ａにおいて、積層構造体Ａの車両の前方側の端部は略同一面を形成し、積層構造体Ａの車両の後方側の端部には、補機構造体３の一部であって第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）及び第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）よりも後方に突出した突出部３１が形成されている。

【0096】

これにより、積層構造体Ａの車両の前方側の端部は略同一面を形成することで、積層構造体Ａ（ケース４を含む）を冷却デバイスＢ２１に近接して配置することがき、その分、積層構造体Ａ（ケース４を含む）よりも後方となる空間を広げることができる。

【0097】

また、突出部３１を形成することにより、燃焼器６７及び熱交換器６５を、第１燃料電池スタック１の直下及び第２燃料電池スタック２の直上に配置することができる。よって、燃料電池スタックからの排出されるオフガス（燃料オフガス、空気オフガス）を最短で燃焼器６７に供給できるともに、熱交換器６５で昇温した空気を最短で燃料電池スタックに供給できる。また燃焼器６７（熱交換器６５）の発する熱を燃料電池スタックへ伝達しやすくなり熱効率が改善する。

【0098】

本実施形態において、突出部３１には、第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）及び第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）に燃料を供給する燃料供給配管５１、第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）及び第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）に空気を供給する空気供給配管５２、第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）及び第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）から排出されたオフガスを排気するオフガス排気配管５３の少なくとも何れか１つ以上が接続されている。

【0099】

これにより、配管（燃料供給配管５１、空気供給配管５２、オフガス排気配管５３）を積層構造体Ａの後方に配置することになるので、電動車両が前突した場合の配管の損傷リスクを回避できる。

【0100】

本実施形態において、車体Ｂを支持する後方懸架装置ＳＲよりも上方であって車体Ｂの内部に配置された後方原動機室Ｂ２Ｒに搭載された車載用燃料電池システムにおいて、第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）の下面は、後方懸架装置ＳＲを構成する構造骨格（サブフレームＳ１Ｒ）の下面よりも上方に配置されている。

【0101】

これにより、燃料電池スタック（特に第２燃料電池スタック２）が縁石や轍等の路上障害物の直撃を回避できる。

【0102】

本実施形態において、第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）の上面は、客室Ｂ４の後部の床板Ｂ５に対して所定の距離だけ低い位置に設定した仮想面Ｂ３Ｒよりも低い位置に配置されている。

【0103】

これにより、客室Ｂ４を設計変更することなく、又は設計変更を最小限にして、車載用燃料電池システムを搭載することができる。また、客室Ｂ４側から床板Ｂ５に衝撃を受けたとしても燃料電池システムは床板Ｂ５から所定距離以上離れているので、車載用燃料電池システムの損傷を回避できる。

【0104】

本実施形態において、客室Ｂ４の床板Ｂ５の高さが後部窓Ｂ７の下端以下に設定された車両に搭載された車載用燃料電池システムにおいて、第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）の上面は、客室Ｂ４の床板Ｂ５に対して所定の距離だけ低い位置に設定した仮想面Ｂ３Ｒよりも低い位置に配置されている。

【0105】

これにより、客室Ｂ４を設計変更することなく、又は設計変更を最小限にして、車載用燃料電池システムを搭載することができる。また、積層構造体Ａ（ケース４を含む）を最適な状態で第１の内部空間及び第２の内部空間（後方原動機室Ｂ２Ｒ）に搭載し、燃料電池スタック（第１燃料電池スタック１、第２燃料電池スタック２）の出力を最適化させることができる。

【0106】

本実施形態において、第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）、補機構造体３、及び第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）の順に積層された積層構造体Ａにおいて、積層構造体Ａの車両の後方側の端部は略同一面を形成し、積層構造体Ａの車両の前方側の端部には、補機構造体３の一部であって第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）及び第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）よりも前方に突出した突出部３１が形成されている。

【0107】

これにより、後方原動機室Ｂ２Ｒにおいて、突出部３１、第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）（ケース４を含む）、及びサブフレームＳ１Ｒに囲まれた領域に駆動装置Ｂ２３（駆動モータ７３（図７参照）、トランスアクスル装置）を配置することができ、後方原動機室Ｂ２Ｒ内を有効利用することができる。また、補機構造体３の車両の後方側の端部を略同一面となるように形成することで、補機構造体３の車両後方側の端部と後方原動機室Ｂ２Ｒの最後部との干渉を回避することができる。

【0108】

本実施形態において、突出部３１には、第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）及び第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）に燃料を供給する燃料供給配管５１、第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）及び第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）に空気を供給する空気供給配管５２の少なくとも何れか１つ以上が接続されている。

【0109】

これにより、補機構造体３において補機（燃焼器６７及び熱交換器６５）を、第１燃料電池スタック１の直下及び第２燃料電池スタック２の直上に配置することができる。よって、熱交換器６５で昇温した空気を最短で燃料電池スタックに供給できる。また燃焼器６７（熱交換器６５）の発する熱を燃料電池スタックへ伝達しやすくなり熱効率が改善する。

【0110】

本実施形態において、補機構造体３は、第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）のカソードと第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）のカソードとを接続する空気流路３３Ｃを含み、補機は、第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）及び第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）から排出された燃料オフガスと、第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）及び第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）から排出された空気オフガスと、を混合して燃焼する燃焼器６７と、第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）及び第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）に供給する空気を燃焼器６７の熱により加熱する熱交換器６５と、を含み、空気流路３３Ｃは、補機構造体３において燃焼器６７及び熱交換器６５よりも車両の前方側に配置されている。

【0111】

補機構造体３の車両前方の側面は、走行風の影響により放熱量が最も大きい部分となる。したがって、当該側面側となる補機構造体３の車両の前方側に空気流路３３Ｃを配置することで、熱交換器６５（及び燃焼器６７）の走行風による温度低下を抑制することがでる。また、空気流路３３Ｃは第２燃料電池スタック２のカソード出口と第１燃料電池スタック１のカソード入口を短距離で連通させるので、その間における放熱量を抑制することができる。

【0112】

本実施形態において、補機構造体３は、第１の燃料電池（第１燃料電池スタック１）のアノードと第２の燃料電池（第２燃料電池スタック２）のアノードとを接続する一対の燃料流路３２Ｂを含み、一対の燃料流路３２Ｂは、補機構造体３において車両の幅方向の両端側に配置され、空気流路３３Ｃは、補機構造体３において一対の燃料流路３２Ｂの間に配置されるとともにその幅方向の両端が燃料流路３２Ｂに隣接するように幅広に配置されている。

【0113】

これにより、空気流路３３Ｃを、車両の前後方向の寸法を小さくして全体的に扁平に形成して断面積（圧力損失）を維持することになるが、補機構造体３の車両の前後方向のスペースを確保することができる。

【0114】

本実施形態において、空気流路３３Ｃは補機構造体３の車両の前方から見て熱交換器６５を覆うように配置されている。

【0115】

これにより、空気流路３３Ｃを電動車両の幅方向に幅広に形成することで熱交換器６５（及び燃焼器６７）の走行風による温度低下を効率よく抑制することができる。

【0116】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】