(57)【要約】【課題】  配置の制約が少なく最適な位置に配置することができると共に、コストダウンを図ることができる燃料電池自動車を提供する。【解決手段】  水素と酸素の電気化学反応によって発電する燃料電池３と、該燃料電池３へ水素を供給する加圧水素を貯蔵した水素タンク１９，２０とを備え、前記燃料電池３及び前記水素タンク１９，２０を車両の床下領域に配置した燃料電池自動車において、前記燃料電池３の側部に配置された側部ＧセンサＳ３と、前記水素タンク１９，２０の側部に配置された後部ＧセンサＳ４の検知結果に応じてサイドエアバック装置３７を展開可能とすると共に遮断弁及び各コンタクタを閉鎖作動する。【選択図】        図１
2006151130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素と酸素の電気化学反応によって発電する燃料電池と、該燃料電池へ水素を供給する加圧水素を貯蔵した水素タンクとを備え、前記燃料電池及び前記水素タンクを車両の床下領域に配置した燃料電池自動車において、前記燃料電池の側部に配置された第１衝突検知センサと、前記水素タンクの側部に配置された第２衝突検知センサの検知結果に応じて所定の保護動作を行う保護手段を設けたことを特徴とする燃料電池自動車。
【請求項２】
前記第１衝突検知センサを、前列の乗員の側部に対応する位置に設け、前記第２衝突検知センサを後列の乗員の側部に対応する位置に設けたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池自動車。
【請求項３】
前記保護手段は、乗員を保護する乗員保護装置、前記燃料電池の出力系、水素系等を保護する燃料電池保護装置を備え、前記第１及び第２衝突検知センサにはそれぞれの保護装置に応じて異なる閾値を設けたことをと特徴とする請求項２に記載の燃料電池自動車。
【請求項４】
前記閾値は、前記乗員保護装置に対する閾値の方が、前記燃料電池保護装置に対する閾値よりも低く設定してあることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池自動車。
【請求項５】
前記燃料電池保護装置は、前記水素タンクから供給される加圧水素及び燃料電池の発電出力を遮断することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の燃料電池自動車。
【請求項６】
前記燃料電池の発電電力、または燃料電池自動車を駆動する走行モータによる回生電力を貯蔵する蓄電装置とを備え、前記燃料電池保護装置は更に該蓄電装置の出力を遮断することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池自動車。
【請求項７】
前記燃料電池及び前記水素タンクを、サイドシルの内側であって、車体前後方向に延びる左右のメインフレームの間に配置することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の燃料電池自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池自動車、特に燃料電池等を衝撃から保護することができる燃料電池自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料電池を搭載した燃料電池自動車が知られている。このような燃料電池自動車においては、燃料電池自動車が衝撃を受けるとＧセンサなどの衝撃検知センサがこれを検知し、この検知結果に基づいて水素の供給を遮断する等を対策を施したものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−８２７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、燃料電池自動車にも、一般の車両と同様に車両衝突時などに乗員を衝撃から保護するためにエアバックを初めとする乗員保護装置を設ける必要があるが、このような乗員保護装置を設ける場合にもＧセンサを必要とするため、これら乗員保護装置に用いられるＧセンサを、前記燃料電池自動車特有のセンサ類と共に設けようとすると、配置スペースの制約を受けてしまうという問題がある。
また、上述したようにセンサ類の数が多くなりコストアップにつながるという問題がある。
【０００４】
そこで、この発明は、配置の制約が少なく最適な位置に配置することができると共に、コストダウンを図ることができる燃料電池自動車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】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、水素と酸素の電気化学反応によって発電する燃料電池（例えば、実施形態における燃料電池３）と、該燃料電池へ水素を供給する加圧水素を貯蔵した水素タンク（例えば、実施形態における水素タンク１９，２０）とを備え、前記燃料電池及び前記水素タンクを車両の床下領域に配置した燃料電池自動車において、前記燃料電池の側部に配置された第１衝突検知センサ（例えば、実施形態における側部ＧセンサＳ３）と、前記水素タンクの側部に配置された第２衝突検知センサ（例えば、実施形態における後部ＧセンサＳ４）の検知結果に応じて所定の保護動作を行う保護手段を設けたことを特徴とする。
このように構成することで、第１衝突検知センサと第２衝突検知センサの検知結果に基づいて、保護手段を作動させることができる。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、前記第１衝突検知センサを、前列（例えば、実施形態における前席２８）の乗員の側部に対応する位置に設け、前記第２衝突検知センサを後列（例えば、実施形態における後席２９）の乗員の側部に対応する位置に設けたことを特徴とする。
このように構成することで、燃料電池及び水素タンクの保護動作をするために設けた衝突検知センサを、乗員の保護のために利用することが可能となる。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、前記保護手段は、乗員を保護する乗員保護装置（例えば、実施形態におけるサイドエアバック装置３７）、前記燃料電池の出力系、水素系等を保護する燃料電池保護装置（例えば、実施形態における遮断弁２２、コンタクタ２７、キャパシタ用コンタクタ３２）を備え、前記第１及び第２衝突検知センサにはそれぞれの保護装置に応じて異なる閾値を設けたことを特徴とする。
このように構成することで、乗員保護装置あるいは燃料電池保護装置用として衝突検知センサを共用してはいるものの、各々に対応して最適な検知精度を確保できる。
【０００８】
請求項４に記載した発明は、前記閾値は、前記乗員保護装置に対する閾値の方が、前記燃料電池保護装置に対する閾値よりも低く設定してあることを特徴とする。
このように構成することで、乗員保護を優先することができる。
【０００９】
請求項５に記載した発明は、前記燃料電池保護装置は、前記水素タンクから供給される加圧水素及び燃料電池の発電出力を遮断することを特徴とする。
このように構成することで、衝突時において反応のため必要な水素及び燃料電池の発電出力を確実に遮断できる。
請求項６に記載した発明は、前記燃料電池の発電電力、または燃料電池自動車を駆動する走行モータによる回生電力を貯蔵する蓄電装置（例えば、実施形態におけるキャパシタ３１）とを備え、前記燃料電池保護装置は更に該蓄電装置の出力を遮断することを特徴とする。
このように構成することで、衝突時において、燃料電池の発電出力に加え蓄電装置を確実に遮断することができる。
【００１０】
請求項７に記載した発明は、前記燃料電池及び前記水素タンクを、サイドシル（例えば、実施形態におけるサイドシル１３）の内側であって、車体前後方向に延びる左右のメインフレーム（例えば、実施形態におけるメインフレーム９）の間に配置することを特徴とする。
このように構成することで、燃料電池及び前記水素タンクを車両側面衝突時にメインフレームにより保護できる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載した発明によれば、第１衝突検知センサと第２衝突検知センサの検知結果に基づいて、保護手段を作動させることができるため、乗員に対する保護動作に加え、燃料電池自動車における重要部品の一つである燃料電池、及び水素タンクを確実に衝突から保護できる。
【００１２】
請求項２に記載した発明によれば、乗員の保護動作をするために設けた衝突検知センサを、燃料電池及び水素タンクの保護のために利用することが可能となるため、配置スペースが限られた状況下で最適な位置に衝突センサを配置することで最小限の衝突検知センサで対処でき、低コストにすることができる。
【００１３】
請求項３に記載した発明によれば、乗員保護装置あるいは燃料電池保護装置用として衝突検知センサを共用してはいるものの、各々に対応して最適な検知精度を確保できるため、乗員保護装置あるいは燃料電池保護装置のために衝突検知センサを別個に設けた場合と同様な検知性能を発揮することができる効果がある。
【００１４】
請求項４に記載した発明によれば、乗員保護を優先することができるため、燃料電池保護用として兼用されながら通常の車両と同様の乗員に対する衝突安全性能を優先的に発揮させることができる効果がある。
【００１５】
請求項５に記載した発明によれば、衝突時において反応のため必要な水素及び発電出力を確実に遮断でき、水素系及び燃料電池系を確実に保護することができる効果がある。
【００１６】
請求項６に記載した発明によれば、燃料電池系が蓄電装置を備える場合にでも確実に蓄電装置を遮断でき、燃料電池及び蓄電装置を確実に保護することができる。
請求項７に記載した発明は、燃料電池及び前記水素タンクを車両側面衝突時にメインフレームにより保護できるため、重要部品保護の観点からも好ましいものとなるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２に示すように、燃料電池自動車１は水素と酸素との電気化学反応によって発電を行う燃料電池３を搭載したものであり、この発電により生じた電力でモータ２を駆動して走行する。燃料電池３はフロントフロア４下、つまり床下領域に取り付けられる燃料電池システムボックス５内に収容されていて、車体後部のリヤフロア６下である床下領域に配置され加圧水素を貯蔵した前後の水素タンク１９，２０から供給される水素ガスと、車体前部に設けたコンプレッサ８から供給される空気中の酸素により発電を行う。
【００１８】
具体的には、水素タンク１９，２０から供給される水素ガスは遮断弁（燃料電池保護装置）２２を経由して燃料電池システムボックス５内の水素循環系２３に接続されている。この水素循環系２３は燃料電池３に水素ガスを供給すると共に、燃料電池３から排出された未反応水素ガスを環流して循環再利用するものである。そして、燃料電池３内で発電に供された水素排出ガスは希釈ボックス２４（図２にのみ記載）に送られ、前述したコンプレッサ８により供給され発電に供されて排出された排出空気と共に排出管２５からサイレンサ２６を経て排出される。
一方、燃料電池３の出力電力は、コンタクタ（燃料電池保護装置）２７を介して前記走行用のモータ２に供給されると共に、一部が後席（後列）２９のシートバック２９Ｂの背面に配置されたキャパシタ用コンタクタ（燃料電池保護装置）３２を介してキャパシタ（蓄電装置）３１に蓄電される。また、燃料電池自動車１の減速時などにはモータ２からの回生電力がキャパシタ３１に蓄電される。尚、図１中３０は水素センサを示す。
【００１９】
図３、図４に示すように、フロントフロア４の下面の左右両側にはハット型断面形状のメインフレーム９がフランジ部１０により接合され、このメインフレーム９とフロントフロア４とで車体前後方向に車体骨格部１１が形成されている。メインフレーム９の外側壁にはハット型断面形状で車幅方向に延びるアウトリガ１２が３箇所に接合され、アウトリガ１２の外側端はサイドシル１３に接合されている。アウトリガ１２はメインフレーム９と同様にフロントフロア４の下面に接合されている。そして、メインフレーム９の下壁１４にボルト１５及びナット１６により燃料電池システムボックス５が締め付け固定されている。したがって、燃料電池３は前記サイドシル１３の内側にあって、左右のメインフレーム９，９の間に位置することとなる。尚、図２中前後左右の矢印は各々車体の前後左右を示す。
【００２０】
そして、前記メインフレーム９とサイドシル１３とがサイドシル後端部を介して車体後部に前後方向に設けた左右のリヤフレーム１７（図１参照）に連接されている。図１に略示するようにこのリヤフレーム１７に図示しないリヤサスペンションを備えたサブフレーム１８が下側から取り付けられている。このサブフレーム１８の前側と後側であって前記リヤフレーム１７，１７の間に前記水素タンク１９，２０が各々横向きに固定されている。したがって、前記水素タンク１９，２０も前記メインフレーム９，９間に配置されることとなる。
【００２１】
ここで、図１、図２に示すように、燃料電池システムボックス５の前部上方にはダッシュボード３３内に衝突ＥＣＵ２１が配置されている。この衝突ＥＣＵ２１は通常の車両の挙動を制御する機能に加えて、後述する各Ｇセンサの入力信号に基づいて乗員保護装置及び燃料電池保護装置を作動させるものである。尚、前記通常の車両の挙動を制御するために、衝突ＥＣＵ２１の近傍にＧセンサＳ１が配置されている。
【００２２】
前記衝突ＥＣＵ２１には、前記ＧセンサＳ１に加えて、車体前側の左右に配置された前部ＧセンサＳ２、燃料電池３の両側部に配置された側部Ｇセンサ（第１衝突検知センサ）Ｓ３、更に水素タンク１９，２０の側部に位置する後部Ｇセンサ（第２衝突検知センサ）Ｓ４が各々接続されている。
【００２３】
前記前部ＧセンサＳ２は車両前面衝突時において、減速加速度等に基づいて前席（前列）２８の運転席のステアリングハンドル３４、助手席前のインストルメントパネル３５内に設けたエアバック装置３６，３６’を展開するものであり、各エアバック装置３６，３６’へ点火信号を出力する。尚、合わせて図示しないシートベルト装置のプリテンショナに出力することも可能である。
【００２４】
前記衝突ＥＣＵ２１は前記各ＧセンサＳ１〜Ｓ４から衝突の信号が入力されると燃料電池３の出力系の高電圧系を遮断する遮断信号を出力すると共に、水素ガスの供給を遮断するものである。具体的には高電圧系の遮断は燃料電池３とモータ２との間に介装された前記コンタクタ２７及びキャパシタ用コンタクタ３２へ遮断信号を出力して行い、水素系の遮断は水素タンク１９，２０と燃料電池３との間に介装された前記遮断弁２２に閉鎖信号を出力して行われる。
【００２５】
ところで、前記燃料電池３の側部に配置された側部ＧセンサＳ３は前席２８に着座する乗員の側部に対応する位置に配置されている。具体的には、図３に示すように、前記フロントフロア４の両側の傾斜部位に断面Ｌ字型のブラケット３８が取り付けられこのブラケット３８の側方に向く面に側部ＧセンサＳ３が取り付けられている。
また、前記水素タンク１９，２０の側部に配置された後部ＧセンサＳ４は後席２９に着座した乗員の側部に対応する位置に配置されている。具体的には、前述したフロントフロア４に取り付けられた側部ＧセンサＳ３と同様にリヤフロア６に図示しないブラケットを介して側方に向くようにして後部ＧセンサＳ４が取り付けられている。
【００２６】
つまり、側部ＧセンサＳ３及び後部ＧセンサＳ４は、前述したように燃料電池３の加圧水素及び燃料電池３の発電出力を保護するためのトリガとして機能すると共に、前席２８の乗員と後席２９の乗員の保護動作、具体的には前席乗員と後席乗員のために、例えば前席２８のシートバック２８Ｂと後席２９のシートバック２９Ｂ内に設けられた各サイドエアバック装置（乗員保護装置）３７を展開するためのトリガとしても機能しているのである。尚、サイドエアバック装置３７に代えてサイドエアカーテンであってもよい。
【００２７】
ここで、前述した側部ＧセンサＳ３が配置されている前席２８に着座する乗員の側部に対応する位置とは、前席２８のシートバック２８Ｂに配置されたサイドエアバック装置３７の展開範囲（図１中幅Ｄ１）とほぼ一致し、後部ＧセンサＳ４が配置されている後席２９に着座する乗員の側部に対応する位置とは、後席２９のシートバック２９Ｂに配置されたサイドエアバック装置３７の展開範囲（図１中幅Ｄ２）とほぼ一致しているのである。
【００２８】
ここで、前記側部ＧセンサＳ３、後部ＧセンサＳ４は燃料電池３の出力系及び水素系を保護すると共に乗員を保護するためのトリガとなっているが、前記サイドエアバック装置３７に対する閾値（スクイブへの点火が開始される衝撃加速度の基準値）の方が、前記遮断弁２２、各コンタクタ２７，３２に対する閾値よりも低く設定してある。つまり乗員の保護を優先するために、各サイドエアバック装置３７が展開する前に燃料電池３の出力系及び水素系を保護する遮断弁２２及び各コンタクタ２７，３２の閉鎖作動は行われないのである。
【００２９】
上記実施形態によれば、側部ＧセンサＳ３と後部ＧセンサＳ４の検知結果に応じて乗員を保護するための主としてサイドエアバック装置３７，３７を作動させ、また、燃料電池３を保護するために、水素ガス遮断の遮断弁２２及び燃料電池３の出力を遮断する各コンタクタ２７，３２の遮断動作を行うので、水素タンク１９，２０と燃料電池３及び乗員を衝突から保護することができる。
つまり、サイドエアバック装置３７により乗員を保護すると共に、共用のＧセンサＳ３、Ｓ４を用いて車両衝突時において反応のため必要な水素及び発電出力を確実に遮断できるので、水素系及び燃料電池の出力系を確実に保護することができるのである。
【００３０】
また、これら前記燃料電池３及び水素タンク１９，２０の保護動作をするために設けた側部ＧセンサＳ３と後部ＧセンサＳ４を、乗員の保護のためのサイドエアバック装置３７，３７展開のためのセンサとして有効利用できるため、配置スペースが限られた状況下で最適な位置に最小限のＧセンサを配置することで低コストで対処できる。
【００３１】
ここで、前記側部ＧセンサＳ３、後部ＧセンサＳ４は燃料電池３の出力系及び水素系を保護すると共に乗員を保護するためのトリガとなっているが、前記サイドエアバック装置３７に対する閾値と各コンタクタ２７，３２に対する閾値とが異なる値に設定されているため、各保護動作に対応して最適な検知精度を確保できる。よって、乗員保護あるいは燃料電池３のために別個にＧセンサを設けた場合と同様な検知性能を発揮することができる。
【００３２】
とりわけ、前記サイドエアバック装置３７に対する閾値の方が、前記遮断弁２２、燃料電池用コンタクタ２７やキャパシタ用コンタクタ３２に対する閾値よりも低く設定してあり、乗員を保護するための各エアバック装置３７が展開する前に燃料電池３の出力系及び水素系を保護する遮断弁２２及び各コンタクタ２７，３２の閉鎖作動は行われないため、燃料電池保護用として兼用されながら通常の車両と同様の乗員に対する衝突安全性能を優先的に発揮させることができる。例えば、前記乗員保護手段の閾値よりも高く、前記燃料電池保護手段の閾値よりも低いＧセンサの出力の衝突が発生した場合にでも、乗員への保護は優先して行うことができると共に、燃料電池３やキャパシタ３１の各コンタクタ２７，３２の閉鎖動作は行われないため、衝突後の燃料電池自動車１の移動を行うことが可能となる。
尚、前席２８と後席２９の各サイドエアバック装置３７の展開閾値も各席に対応して異ならせることができる。
【００３３】
そして、前記燃料電池３及び前記水素タンク１９，２０を、サイドシル１３の内側であって、左右のメインフレーム９，９間に配置することにより、車両側面衝突に対して燃料電池３及び前記水素タンク１９，２０をメインフレーム９により保護できる。よって、この配置構造の点でも重要部品保護の観点から好ましいものとなる。
【００３４】
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、側部ＧセンサＳ３、後部ＧセンサＳ４により、側面衝突が検出されると前記水素タンク１９，２０から供給される加圧水素及び燃料電池３の発電出力系の双方が遮断弁２２、各コンタクタ２７，３２により遮断される場合について説明したが、加圧水素及び燃料電池３の発電出力系の少なくとも一方を遮断するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の実施形態の燃料電池自動車の側面透視図である。
【図２】図１の平面透視図である。
【図３】この発明の実施形態の燃料電池システムボックスの平面説明図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
３  燃料電池
９    メインフレーム
１３  サイドシル
１９，２０  水素タンク
２２  遮断弁（燃料電池保護装置）
２７  コンタクタ（燃料電池保護装置）
２８  前席（前列）
２９  後席（後列）
３１  キャパシタ（蓄電装置）
３２  キャパシタ用コンタクタ（燃料電池保護装置）
３７  サイドエアバック装置（乗員保護装置）
Ｓ３  側部Ｇセンサ（第１衝突検知センサ）
Ｓ４  後部Ｇセンサ（第２衝突検知センサ）
【図１】
2006151130.tif 000003
【図２】
2006151130.tif 000004
【図３】
2006151130.tif 000005
【図４】
2006151130.tif 000006