(57)【要約】【課題】簡単かつ経済的な構成で車両前突時に電気部材を保護することができる燃料電池車両を提供する。【解決手段】燃料電池車両１０は、燃料電池スタック１８と、燃料電池スタック１８を収容するスタックケース２０と、車両衝突時に燃料電池スタック１８の出力ライン５２を電気的に遮断するための遮断制御ユニット４２とを備える。遮断制御ユニット４２は、スタックケース２０の上面２０ｕに配置され、遮断制御ユニット４２の前端は、スタックケース２０の前端よりも車両後方に位置している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックを収容するスタックケースと、車両衝突時に前記燃料電池スタックの出力ラインを電気的に遮断するための遮断制御ユニットと、を備える燃料電池車両であって、
前記遮断制御ユニットは、前記スタックケースの上面に配置され、
前記遮断制御ユニットの前端は、前記スタックケースの前端よりも車両後方に位置している、燃料電池車両。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池車両であって、
前記遮断制御ユニットに電気的に接続されて前記燃料電池スタックの出力電圧を制御する電圧制御ユニットを備え、
前記電圧制御ユニットは、前記スタックケースの車両後方に配置されている、燃料電池車両。
【請求項３】
請求項１または２に記載の燃料電池車両において、
前記スタックケースを固定するためのマウント部と、
前記燃料電池スタックを制御する燃料電池制御ユニットと、を備え、
前記燃料電池制御ユニットは、車両前方からの正面視で前記マウント部と重なるように前記マウント部の車両後方に配置されている、燃料電池車両。
【請求項４】
請求項３記載の燃料電池車両であって、
前記マウント部および前記燃料電池制御ユニットのそれぞれは、前記スタックケースにおける車幅方向の同一の側面に配置され、
前記マウント部の前端は、前記スタックケースの前端よりも車両後方に位置している、燃料電池車両。
【請求項５】
請求項４記載の燃料電池車両であって、
前記燃料電池制御ユニットに電気的に接続されたケーブルと、
前記スタックケースの前面に設けられて前記燃料電池スタックの冷却水の不純物を除去するイオン交換器と、を備え、
前記ケーブルのうち最も車両前方に位置する部位は、前記イオン交換器の前端よりも車両後方に位置している、燃料電池車両。
【請求項６】
請求項５記載の燃料電池車両であって、
前記ケーブルのうち最も車両前方に位置する部位は、前記イオン交換器の車両前後方向の中央よりも車両後方に位置している、燃料電池車両。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池車両であって、
前記燃料電池スタックの冷却水の温度を調節する温度調節弁を備え、
前記温度調節弁は、前記スタックケースの前面に配置されている、燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックを収容するスタックケースと、車両衝突時に前記燃料電池スタックの出力ラインを電気的に遮断するための遮断制御ユニットと、を備える燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、燃料電池スタックを収容するスタックケースの前面（車両前方を指向する面）に遮断制御ユニットを配置した構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−０７７８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料電池車両では、車両前突時（軽衝突時）に、遮断制御ユニット、ＦＣＥＣＵ（燃料電池制御ユニット）、ＶＣＵ（電圧制御ユニット）、ケーブルなどの種々の電気部材が破損しないように保護する必要がある。
【０００５】
上述した従来技術では、スタックケースの前面に遮断制御ユニットを配置しているため、車両前突時に遮断制御ユニットを保護するための保護部材を遮断制御ユニットの前方に配置する必要があり、構成が複雑化するとともにコストが高騰化するおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、簡単かつ経済的な構成で車両前突時に電気部材を保護することができる燃料電池車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックを収容するスタックケースと、車両衝突時に前記燃料電池スタックの出力ラインを電気的に遮断するための遮断制御ユニットと、を備える燃料電池車両であって、前記遮断制御ユニットは、前記スタックケースの上面に配置され、前記遮断制御ユニットの前端は、前記スタックケースの前端よりも車両後方に位置している、燃料電池車両である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、遮断制御ユニットの前端がスタックケースの前端よりも車両後方に位置しているため、車両前突時の衝突荷重を遮断制御ユニットよりも先にスタックケースで受けることができる。これにより、簡単かつ経済的な構成で車両前突時に遮断制御ユニット（電気部材）を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の一部省略平面図である。
【図２】図１の燃料電池システムの右側面図である。
【図３】図１の燃料電池システムの車両前方からの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る燃料電池車両について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係る燃料電池車両１０は、燃料電池電気自動車であって、前輪１２の近傍のモータルーム１４に配設された燃料電池システム１６を備える。燃料電池システム１６は、燃料電池スタック１８と、燃料電池スタック１８を収容するスタックケース２０とを有する。
【００１２】
燃料電池スタック１８は、互いに積層された複数の発電セル２２を含む。複数の発電セル２２は、車幅方向に積層されている。発電セル２２は、燃料ガス（例えば、水素ガス）と酸化剤ガス（例えば、空気）との電気化学反応により発電する。燃料電池スタック１８の内部には、冷却水が流通する。
【００１３】
スタックケース２０は、燃料電池スタック１８を外部荷重から保護するための筐体である。スタックケース２０は、金属材料または硬質樹脂材料などによって構成されている。金属材料としては、アルミニウム合金および鉄合金などが挙げられる。
【００１４】
スタックケース２０は、ケース本体２４、右端部カバー２６および左端部カバー２８を有する。ケース本体２４は、燃料電池スタック１８を車幅方向と直交する方向（車両前後方向および上下方向）から覆う。すなわち、ケース本体２４は、四角筒状に構成されている。右端部カバー２６は、ケース本体２４の右端に連結されている。左端部カバー２８は、ケース本体２４の左端に連結されている。
【００１５】
左端部カバー２８には、燃料電池用補機３０を収容する補機ケース３２が連結されている。補機ケース３２は、燃料電池用補機３０を保護するための保護ケースであり、左端部カバー２８の車両左方向に隣接している。補機ケース３２内には、燃料電池用補機３０として、水素系補機（水素ガス供給デバイス）が収納されている。詳細な図示は省略するが、水素系補機は、インジェクタ、エゼクタ、水素ポンプ、バルブ類などを有する。
【００１６】
図１〜図３に示すように、スタックケース２０の前面２０ｆ（車両前方を指向する面）には、イオン交換器３４と温度調節弁３６とが車幅方向に並ぶように配置されている。イオン交換器３４は、燃料電池スタック１８の冷却水の不純物を除去するためのものである。イオン交換器３４は、スタックケース２０の前面２０ｆの車両右側に図示しないボルトなどの締結部材によって固定されている。イオン交換器３４は、円筒状の筐体であるイオン交換器ケース３４ａを含む。イオン交換器ケース３４ａは、例えば、硬質樹脂材料によって構成されている。イオン交換器３４は、車両前突時に車両後方に潰れ変形可能に構成されている。
【００１７】
温度調節弁３６は、燃料電池スタック１８の冷却水の温度を調整するためのサーモスタットである。つまり、温度調節弁３６は、燃料電池スタック１８を冷却させる場合に冷却水を図示しないラジエータに流通させ、燃料電池スタック１８を暖機させる場合に冷却水をラジエータに流通させないように流路を切り替える。温度調節弁３６は、スタックケース２０の前面２０ｆの車両左側に図示しないボルトなどの締結部材によって固定されている。温度調節弁３６の前端は、イオン交換器３４の前端よりも車両後方に位置している。
【００１８】
スタックケース２０の右側面２０ｓ（右端部カバー２６の外面）には、スタックケース２０を車体１５に対して固定するためのマウント部３８が配置されている。マウント部３８の前端は、スタックケース２０の前端よりも車両後方に位置している。マウント部３８は、スタックケース２０の右側面２０ｓの前方下方に図示しないボルトなどの締結部材によって固定されている（図２参照）。
【００１９】
燃料電池システム１６は、電圧制御ユニット（ＶＣＵ）４０、遮断制御ユニット４２および燃料電池制御ユニット（ＦＣＥＣＵ）４６、ケーブル４８などの電気部材５０をさらに備える。
【００２０】
図１および図２において、電圧制御ユニット４０は、燃料電池スタック１８の出力電圧を制御する。具体的には、電圧制御ユニット４０は、燃料電池スタック１８の出力電圧を昇圧する昇圧コンバータである。電圧制御ユニット４０は、スタックケース２０の車両後方に配置されている。換言すれば、電圧制御ユニット４０は、スタックケース２０の後面２０ｒ（車両後方を指向する面）に配置されている。電圧制御ユニット４０は、直方体形状（箱形）の筐体である電圧制御ケース４０ａを含む。電圧制御ケース４０ａは、スタックケース２０の後面２０ｒに図示しないボルトなどの締結部材によって固定されている。
【００２１】
図１〜図３に示すように、遮断制御ユニット４２は、車両衝突時に燃料電池スタック１８の出力ライン５２（高電圧出力ライン）を電気的に遮断するスタックボードセンサである。遮断制御ユニット４２は、燃料電池車両１０が衝突していない定常状態で電圧制御ユニット４０に電気的に接続されている。つまり、遮断制御ユニット４２には、燃料電池スタック１８から出力されて電圧制御ユニット４０によって昇圧された電流が導かれる。
【００２２】
遮断制御ユニット４２は、スタックケース２０の上面２０ｕに配置されている。遮断制御ユニット４２の前端は、スタックケース２０の前端よりも車両後方に位置している（図１および図２参照）。遮断制御ユニット４２の後端は、スタックケース２０の上面２０ｕの後端と略同じ位置にある。ただし、遮断制御ユニット４２の後端は、スタックケース２０の上面２０ｕの後端よりも車両前方に位置していてもよい。遮断制御ユニット４２は、直方体形状（箱形）の筐体である遮断制御ケース４２ａを含む。遮断制御ケース４２ａは、上方からの平面視でスタックケース２０の上面２０ｕよりも小さく形成されている（図１参照）。
【００２３】
燃料電池制御ユニット４６（ＦＣＥＣＵ）は、燃料電池スタック１８を制御するものであって、スタックケース２０の右側面２０ｓ（右端部カバー２６の外面）に配置されている。すなわち、マウント部３８と燃料電池制御ユニット４６のそれぞれは、スタックケース２０における同一の側面（右側面２０ｓ）に配置されている。
【００２４】
燃料電池制御ユニット４６は、車両前方からの正面視でマウント部３８と重なるようにマウント部３８の車両後方に配置されている（図３参照）。図２において、燃料電池制御ユニット４６は、その上端部がスタックケース２０の上面２０ｕよりも上方に突出するようにスタックケース２０の右側面２０ｓの上方部分に位置している。燃料電池制御ユニット４６の前端は、マウント部３８の前端よりも車両後方に位置する。図１において、燃料電池制御ユニット４６の厚さ寸法（車幅方向に沿った寸法）は、マウント部３８の車幅方向に沿った寸法よりも小さい。つまり、燃料電池制御ユニット４６の車両右側の端は、マウント部３８の車両右側の端よりも車両左側（車幅方向内方）に位置している。
【００２５】
燃料電池制御ユニット４６は、直方体形状（箱形）の筐体である燃料電池制御ケース４６ａを含む。燃料電池制御ケース４６ａは、図示しないボルトなどの締結部材によってスタックケース２０の右側面２０ｓに固定されている。
【００２６】
図１に示すように、ケーブル４８は、燃料電池制御ユニット４６に電気的に接続されている。具体的には、ケーブル４８は、遮断制御ユニット４２と燃料電池制御ユニット４６とを互いに電気的に接続する第１ケーブル５４と、燃料電池制御ユニット４６と図示しない電気機器とを互いに接続するための第２ケーブル５６とを含む。
【００２７】
第１ケーブル５４は、燃料電池スタック１８の出力ライン５２の一部を構成する。第１ケーブル５４の一端は、遮断制御ケース４２ａの左側面に設けられたコネクタ５８に接続されている。第１ケーブル５４の他端は、燃料電池制御ケース４６ａのうちスタックケース２０とは反対側（車両右側）を指向する面に設けられた第１コネクタ６０に電気的に接続されている。
【００２８】
第１ケーブル５４は、遮断制御ユニット４２のコネクタ５８から第１延在部５４ａ、第１屈曲部５４ｂ、第２延在部５４ｃ、第２屈曲部５４ｄ、第３延在部５４ｅ、第３屈曲部５４ｆ、第４延在部５４ｇ、第４屈曲部５４ｈ、第５延在部５４ｉを介して燃料電池制御ユニット４６の第１コネクタ６０まで延びている。
【００２９】
第１延在部５４ａは、遮断制御ユニット４２のコネクタ５８から車両前方に延在している。第１屈曲部５４ｂは、遮断制御ユニット４２の前端とスタックケース２０の前端との間に位置している。第２延在部５４ｃは、第１屈曲部５４ｂから第２屈曲部５４ｄまで車両右側に延在している。第２屈曲部５４ｄは、スタックケース２０の車幅方向の略中央に位置している。
【００３０】
第３延在部５４ｅは、第２屈曲部５４ｄから第３屈曲部５４ｆまで車両前方に延在している。第３屈曲部５４ｆは、スタックケース２０の前端よりも車両前方に位置している。第３屈曲部５４ｆは、車幅方向においてイオン交換器３４と温度調節弁３６との間に位置している。
【００３１】
第４延在部５４ｇは、第３屈曲部５４ｆから第４屈曲部５４ｈまで車両右側に車幅方向に沿って延在している。第４延在部５４ｇは、スタックケース２０の前端よりも車両前方に位置している。第４延在部５４ｇは、イオン交換器３４の前端よりも車両後方に位置している。換言すれば、第４延在部５４ｇは、イオン交換器３４の車両前後方向の中央よりも車両後方に位置している。第４延在部５４ｇは、イオン交換器３４の上方に位置している（図２参照）。第４屈曲部５４ｈは、スタックケース２０の車両右側に位置している。第５延在部５４ｉは、第４屈曲部５４ｈから燃料電池制御ユニット４６の第１コネクタ６０まで車両後方に延在している。
【００３２】
第１ケーブル５４の一部（第２延在部５４ｃ、第２屈曲部５４ｄ、第３延在部５４ｅ、第３屈曲部５４ｆおよび第４延在部５４ｇ）は、絶縁カバー６２に覆われた状態でスタックケース２０に固定されている。
【００３３】
第２ケーブル５６の一端は、燃料電池制御ケース４６ａのうちスタックケース２０とは反対側（車両右側）を指向する面に設けられた第２コネクタ６４に電気的に接続されている。第２ケーブル５６の他端は、図示しない電気機器に電気的に接続されている。
【００３４】
第２ケーブル５６は、燃料電池制御ユニット４６の第２コネクタ６４から第１延在部５６ａ、第１屈曲部５６ｂ、第２延在部５６ｃ、第２屈曲部５６ｄ、第３延在部５６ｅ、第３屈曲部５６ｆ、第４延在部５６ｇを介して図示しない電気機器まで延びている。
【００３５】
第１延在部５６ａは、第１ケーブル５４の第５延在部５４ｉに対して車両右側に沿うように配置されている。第１屈曲部５６ｂは、第１ケーブル５４の第４屈曲部５４ｈに沿うように配置されている。第２延在部５６ｃは、第１ケーブル５４の第４延在部５４ｇに対して車両前方側に沿うように配置されている。すなわち、第２延在部５６ｃは、イオン交換器３４の前端よりも車両後方に位置している。換言すれば、第２延在部５６ｃは、イオン交換器３４の車両前後方向の中央よりも車両後方に位置している。第２延在部５６ｃは、イオン交換器３４の上方に位置している（図２参照）。
【００３６】
第２屈曲部５６ｄは、第１ケーブル５４の第３屈曲部５４ｆに沿うように配置されている。第３延在部５６ｅは、第１ケーブル５４の第３延在部５４ｅに対して車両左側に沿うように配置されている。第３屈曲部５６ｆは、第１ケーブル５４の第２屈曲部５４ｄに沿うように配置されている。第４延在部５６ｇは、第３屈曲部５６ｆからスタックケース２０の車両左側に延在している。
【００３７】
第２ケーブル５６の一部（第２延在部５６ｃ、第２屈曲部５６ｄ、第３延在部５６ｅ、第３屈曲部５６ｆおよび第４延在部５６ｇの一部）は、絶縁カバー６２に覆われた状態でスタックケース２０に固定されている。
【００３８】
図１および図２において、ケーブル４８のうち最も車両前方に位置する部位（ケーブル最前部位）は、イオン交換器３４の前端よりも車両後方に位置している。本実施形態において、ケーブル最前部位は、第２ケーブル５６の第２延在部５６ｃである。
【００３９】
ケーブル最前部位は、イオン交換器３４よりも上方に位置している。ケーブル最前部位は、イオン交換器３４の車両前後方向の中央よりも車両後方に位置している。ケーブル最前部位は、イオン交換器３４の限界潰れラインＬよりも車両後方に位置している。ここで、限界潰れラインＬとは、車両前突の際にイオン交換器３４が車両後方に限界まで潰れた際のイオン交換器３４の前端の位置を示すラインをいう。
【００４０】
この燃料電池車両１０は、以下の効果を奏する。
【００４１】
遮断制御ユニット４２の前端がスタックケース２０の前端よりも車両後方に位置しているため、車両前突時の衝突荷重を遮断制御ユニット４２よりも先にスタックケース２０で受けることができる。これにより、簡単かつ経済的な構成で車両前突時に遮断制御ユニット４２（電気部材５０）を保護することができる。
【００４２】
燃料電池車両１０は、遮断制御ユニット４２に電気的に接続されて燃料電池スタック１８の出力電圧を制御する電圧制御ユニット４０を備える。電圧制御ユニット４０は、スタックケース２０の車両後方に配置されている。
【００４３】
このような構成によれば、車両前突時の衝突荷重を電圧制御ユニット４０よりも先にスタックケース２０で受けることができる。これにより、簡単かつ経済的な構成で車両前突時に電圧制御ユニット４０（電気部材５０）を保護することができる。
【００４４】
燃料電池車両１０は、スタックケース２０を固定するためのマウント部３８と、燃料電池スタック１８を制御する燃料電池制御ユニット４６と、を備える。燃料電池制御ユニット４６は、車両前方からの正面視でマウント部３８と重なるようにマウント部３８の車両後方に配置されている。
【００４５】
このような構成によれば、車両前突時の衝突荷重を燃料電池制御ユニット４６よりも先にマウント部３８で受けることができる。これにより、簡単かつ経済的な構成で車両前突時に燃料電池制御ユニット４６（電気部材５０）を保護することができる。
【００４６】
マウント部３８および燃料電池制御ユニット４６のそれぞれは、スタックケース２０における車幅方向の同一の側面に配置されている。マウント部３８の前端は、スタックケース２０の前端よりも車両後方に位置している。
【００４７】
このような構成によれば、車両前突時の衝突荷重をマウント部３８よりも先にスタックケース２０で受けることができる。これにより、車両前突時に燃料電池制御ユニット４６を効果的に保護することができる。
【００４８】
燃料電池車両１０は、燃料電池制御ユニット４６に電気的に接続されたケーブル４８と、スタックケース２０の前面２０ｆに設けられて燃料電池スタック１８の冷却水の不純物を除去するイオン交換器３４と、を備える。ケーブル４８のうち最も車両前方に位置する部位（ケーブル最前部位、第２延在部５６ｃ）は、イオン交換器３４の前端よりも車両後方に位置している。
【００４９】
このような構成によれば、車両前突時の衝突荷重をケーブル４８よりも先にイオン交換器３４で受けることができる。これにより、簡単かつ経済的な構成で車両前突時に燃料電池制御ユニット４６（電気部材５０）を保護することができる。また、車両前突時の衝突荷重をスタックケース２０よりも先にイオン交換器３４で受けることができる。よって、車両前突時に、遮断制御ユニット４２、電圧制御ユニット４０および燃料電池制御ユニット４６を一層効果的に保護することができる。
【００５０】
ケーブル４８のうち最も車両前方に位置する部位（ケーブル最前部位、第２延在部５６ｃ）は、イオン交換器３４の車両前後方向の中央よりも車両後方に位置している。
【００５１】
このような構成によれば、車両前突時の衝突荷重でイオン交換器３４が車両後方に潰れた場合であっても、衝突荷重がケーブル４８に作用することを抑えることができる。
【００５２】
燃料電池車両１０は、燃料電池スタック１８の冷却水の温度を調節する温度調節弁３６を備え、温度調節弁３６は、スタックケース２０の前面２０ｆに配置されている。
【００５３】
このような構成によれば、車両前突時の衝突荷重をスタックケース２０よりも先に温度調節弁３６で受けることができる。これにより、簡単かつ経済的な構成で車両前突時に電気部材５０を一層効果的に保護することができる。
【００５４】
本発明に係る燃料電池車両は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００５５】
１０…燃料電池車両                      １８…燃料電池スタック
２０…スタックケース                    ３４…イオン交換器
３６…温度調節弁                        ３８…マウント部
４０…電圧制御ユニット                  ４２…遮断制御ユニット
４６…燃料電池制御ユニット              ４８…ケーブル
５２…出力ライン
【図１】
2020082753.tif 000003
【図２】
2020082753.tif 000004
【図３】
2020082753.tif 000005