文部科学省委託事業 次世代自動車 養成教育 開発事業

実証実験授業講座名

次世代自動車 編

構造及 整備技術

自動車株式会社 編集 電子技術 参照

車両 主要諸元

車両特徴

下 搭載 高圧水素 水素 車両前方 吸 込 空気中 酸素 電気 変換 発電

発電 電気 昇圧 交流電力 変換 駆動

車両後方 搭載 高圧水素 水素 封入 車両左側面 充 口 水素 差 込 水素 充填

発電 際 生成 水 車両後方 配置 排水管 排水口 通過 空気 一緒 排出

設定 押 排水管内 水 任意 排出 可能

動力性能 燃費性能

水素 酸素 化学反応 利用 電気 作 発電装置 燃料電池 作 出 電気 使 駆動 回 走行 走行時 車両 二酸化 炭素 環境負荷物質 排出 優 環境性能 実現

走行性能

制御 採用 優 油圧制御性 回生 細 協調制御 行 回収効率 向上

部品配置図

燃料電池

酸素 空気

水 車外 排出

余 電気 駆動用 充電

水素 水素 特徴

水素 比較 分子 小 漏 色及 発見 広 可燃濃度範囲 燃 性質 比重 軽 拡散 着火温度 高 自己着火 爆 濃度範囲 高 密閉空間 酸素 混合 爆発 特徴

項目 水素 天然 水素 特徴分子量 漏

着色 色 付臭可 漏 発見 可燃濃度範囲 燃 爆 濃度範囲 爆発 比重 空気 拡散 着火温度 着火

STEP 駆動 駆動 走

STEP 化学反応 電気 水 発生

STEP 酸素 水素 燃料電池 送

水素系部品安全 基本的 考 方

漏 漏 設計 水素燃料配管 接合部分 漏 十分配慮 設計

材料 選定 水素 化 考慮 材料 適所 採用

検知 止

水素検知器 装着万 一水素燃料漏 発生 水素 検知

場合 作動 漏 防止

衝突 装着車両 衝突 場合 作動

漏 防止

漏 水素 万 一水素燃料 漏 場合 漏 水素 車両

設計

火種 置 水素系部品 付近 火種 配置 設計

高電圧安全 燃料電池車 高電圧安全 車 同様 高電圧系 隔離 高電圧回路 遮断 点 高電圧 対 安全 基本的 考 方 燃料電池車 特徴 冷却水 内 高電圧部分 接触 冷却水 専用 絶縁性 高 使用

高電圧系 隔離

高電圧系 両極 車体 絶縁

高電圧機器 高電圧配線 及 設定

高電圧機器 機器内高電圧導電部 絶縁構造

高電圧系 遮断

手動遮断装置 設定

取 外 高電圧回路 物理的 切 離

自動遮断装置

連動遮断

運転者 操作 連動 及

内蔵 遮断 非運転時

高電圧 出力 行

時遮断

今電圧部位 各部 設定

及 遮断

衝突検出遮断

衝突事故 際 衝撃 検知 及 遮断

行 衝撃 検知 信号

受信 行

自動遮断 連動 高電圧停止機能

及 遮断

内蔵 電荷 残留 高電圧状態 継続 自動遮断後 蓄 残留電荷 放電

高電圧作業 注意点 用 両方 抜 分間 時間 確保 分間 時間 確保 作業 行 及 内 高電圧 残電圧 感電 恐

出力制御 車両 状態 判断 出力制限 行 場合

温度上昇 出力制限 及 制限

上 坂 連続走行 高地 高出力走行 冷却 温度 高 駆動 電力供給 制限 冷却 温度上昇 出力制限中 表示 冷却 温度 正常 温度 復帰 制限 解除

及 駆動 温度上昇 出力制限 制限

高負荷走行 駆動系冷却 温度 高 駆動 電力供給 制限 及 駆動 温度上昇 出力制限中 表示 及 駆動 温度 正常 温度 復帰 制限 解除

氷点下始動時 出力制限

制限

氷点下始動時 燃料電池 性能 低下 温度上昇 徐 出力制限 解除

燃料残量低下 出力制限

制限

内 水素燃料残量 基準値 以下 燃料残量低下 出力制限中 表示 走行 水素燃料残量 以下 停止 発電 停止 低 場合 車両 停止

温度 出力制限

制限

内蔵 温度 上昇 又 部 温度 低下 場合 保護 出力 制限

加減速走行 繰 返 続 場合 急激 充放電 繰 返 温度上昇及 低下 発生 出力 低下 低温環境下 温度 低 場合 出力 低下

制御

通常制御

凍結防止制御 内部 水分量 適正 制御 特 次回始動時 車両放置中 外気温度 以下 判断 場合 内部 水分量 次回始動 氷点下性能低下 防 量 低減 運動温度 供給 空気 圧力 調整 不要 余剰水分 低減 運転中 回転数 変化

熱連携制御 発電 際 発生 熱 熱源 活用 温度 一定以上 取 込 発生 熱 合 利用 寒冷地 暖房性能 向上 水加熱電気 消費電力 抑 暖房性能 保

外部給電時制御 災害時 外部給電 際 要求 応 発電 給電中 車両 停止状態 走行風 入 通常 多 回転

排水制御 燃料電池 電気 作 出 時 水 生成 生成 水 排出 燃料電池 排出 生成水 逐次 水又 水蒸気 排出

排出車庫 立体駐車場 排気管 排水 水 防止 運転者 任意 強制排水 制御 採用

水素圧力監視制御 低圧 中圧 及 用 起動時 配管内水素圧力 監視 基準値 下回 場合 異常判定 内 異常 表示

作動 停止 運転中 中圧配管内圧力 基準値 下回 場合 欠判定 行

内 間上部 設 車両配管継 手 水素漏 検知

燃料電池 水素 酸素 化学反応 電気 発生 装置

枚 燃料電池 水素系部品

系部品 分流 調圧 冷却系部品 高電圧部品

構成

燃料電池 仕組

水素 極 供給

水素 極 触媒層 活性化 電子 放出

水素 離 電子 極 極 流 電気 発生

電子 放出 水素 水素 側 高分子電解質膜 通 側 移動

極 触媒層 空気中 酸素 水素 電子 結合 水 生成

水素充填機構 水素充填

水素 水素燃料 通 側 分岐 及 逆止弁 押 開 水素 充填

赤外線通信 赤外線通信 利用 車両 充 量 内温度及 水素燃料充 中 側 圧力 介 水素 送信

開閉位置制御水素充填中 車両 動 出 開 中 開 押 開 参考 半開 場合

水素漏 検知機構

水素 水素漏 検知 水素 内 間上部 設 車両配管継 手 水素漏 検知

表示及

推定状況 出力

点灯

点灯 単発吹鳴水素濃度 以上 漏 可能性

内水素漏

水素漏

点灯 断続吹鳴水素濃度 以上 漏 可能性

内水素漏 停止

水素漏

水素 高 充 圧力 対応 構造 車両

後方床下 本配置 十分 航続距離 確保 燃料電池車 最適化 炭素繊維強化 主 部材 採用

排水処理 水素 酸素 電気 取 出 走行 水 生成 車両停止後 生成水 残留 氷点下 生成水 凍結 流路 閉塞 供給 起動 凍結 始 残留 水 強制排水

排出方法 制御内容

自動 残水量管理

運転中排水速度 排出 流量 決定 軽負荷時 負荷変化 走行 停車 応 安定 排水 行

後 強制的 排水管内 水 排出

手動 強制排水

車庫 入 前 排水 行 排出 水 水 回避

冬判定 時 次回起動可能 排水処理 行

水素供給遮断機構

水素 各水素 取 付 燃料 供給 遮断 行

名称 役割

電磁弁

信号 燃料経路 供給 遮断 行 万一 水素 漏

場合 水素 検知 電磁弁 閉 水素 漏 止 衝突

検知 時 電磁弁 閉 水素 大量漏 防止

手動弁

手動操作 水素 流 止 通常 開 状態 使用

単体 保管 高圧配管継手部 行 場合 操作 燃料経路

遮断

溶栓弁車両火災 水素 破損 軽減 水素 内 水素

溶栓弁 車両後方 下 放出 車両 離

圧抜弁手動操作 内部 大気解放 通常時 閉 使用

電磁弁閉故障時 内 抜 場合 開 内 抜

逆止弁水素燃料充填時 圧 押 開 水素 充填 水素燃料

逆流 防止

温度 内 水素温度 検出

冷却 直接冷却 冷却水 電気 流 高電圧部品 冷却 冷却液 電気 流 必要

性質

交換器

PCU冷却液用

FC 用

発電時 発熱 熱 吸熱 放熱

導電率 低 着色剤 苦味剤 防錆剤等 性添加剤含 無色 無味

導電率 低 酸化 生成物 抑

低温 度以上 凍結

冷却液濃度 水分

危険物 用冷却液 原液 危険物

補充 交換時 留意点 性能 低下 水道水 補充液等 希釈

誤注入 場合 修理書 手順 従 交換

冷却液 等 不純物 混入 性能 低下

補充 交換作業 使 等 使用前 水道水 洗浄 乾 後 使用

保管 直射日光 冷暗所 保管 以下 場合 消費期限 年

以上 条件 保管 場合 酸化 進行 生成物 生成 導電率 上昇

交換器 短 可能性

安全対策 応急処置 流出時 処置 火災 処置 用冷却液 同 扱

廃棄時 無色 間違 下水 流

交換器 経年使用中 増加 専用冷却液 成分 吸着 冷却経路内 交換器 設定 交換性能 限界 定期的 交換 必要 万 超過 時 吹鳴 同時 内 交換 促 表示 部品交換後 操作 必要

交換器 定期的 初回 年以降 年毎又 万 毎 交換 交換性能 確保 絶縁性能 保 無交換

交換器 交換 怠 入力 走行

水素 水素 充填可能期限 年 年経過後 充填

年間使用 続 定期的 検査 容器再検査 行 必要

容器再検査 初回 年 月 以降 年 月以内 実施 必要 水素 付与 車両 車台番号 紐付

車両火災時 対応

燃料電池自動車 圧縮 水素 搭載

放水時 水素 引火 備 車両 離 放水

特 車両後部床下 水素 部 大量 放水 冷却

水素 引火 場合 水素 火災 完全 消化 未燃焼 水素 溜 二次 爆発 発生 恐 周囲 延焼 防 放水 水素 火災 自然 燃 尽 待

車両火災 水素 温度 圧力 異常 上昇 場合 水素 爆発 避 水素 設 溶栓弁 約 超 開 内 水素 外部 放出

純粋 水素火炎 無色 目 見 車両火災 際 周囲 可燃物 炎 巻 込 見

水素 火炎温度 非常 高 火炎 放射熱 少 近 熱 感 特性

自動車株式会社 技術部 編集 発行 電子技術 参照

燃料電池 教育用

使用諸元

動 力 燃料電池 駆動

定 員 名

体重制限

個

燃 料 電 池

燃料電池型式 水素圧力

数 冷却方式 空冷 冷却

定格出力 重量

発電能力 重量

電圧 個搭載 駆動 使用 燃料電池 電源 使用

直流 構造 付 使用 踏込 量 応 電圧 掛 駆動

水素 水素 金属性 使用 最大充填時 圧力 燃料電池 燃料電池 及 燃料電池 水素 酸素 化学反応 電気 水 作 電気 及 送 水 大気 放出 熱 出 後方 電動 冷却 直流 電圧 変換 装置 燃料電池 発電 最大 電圧 変換

燃料電池 及

DC-DC

水素

回路図