(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池車両の衝突発生時に、燃料電池モジュールとタンクとの衝突を抑制する。【解決手段】燃料電池車両は、燃料電池モジュール１００と、車体フレームと、燃料電池モジュールの前方側を車体フレームに取り付ける前方側取付部４０２と後方側を車体フレームに取り付ける後方側取付部４０１とを含む複数の取付部と、燃料電池モジュールに対して後方側に配置されたタンク２０と、を備え、車体フレームの前方部分は、車両長さ方向に荷重が加えられた場合に、上方側に移動可能に構成されており、後方側取付部は、車両長さ方向に荷重が加えられた場合に、前方側取付部に比べて破断し易く構成されている。【選択図】図１
2018099918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池車両であって、
燃料電池スタックを含む燃料電池モジュールと、
前記燃料電池モジュールが取り付けられた車体フレームと、
前記燃料電池モジュールを前記車体フレームに取り付ける複数の取付部であって、前記燃料電池モジュールにおける前記燃料電池車両の車両長さ方向の前方側を前記車体フレームに取り付ける前方側取付部と、前記燃料電池モジュールにおける前記車両長さ方向の後方側を前記車体フレームに取り付ける後方側取付部と、を含む複数の取付部と、
前記燃料電池モジュールに対して前記車両長さ方向における後方側に配置され、前記燃料電池スタックに供給されるガスを貯蔵するタンクと、
を備え、
前記車体フレームにおいて前記前方側取付部が取り付けられた前方部分は、前記車両長さ方向に荷重が加えられた場合に、車両高さ方向の上方側に移動可能に構成されており、
前記後方側取付部は、前記車両長さ方向に荷重が加えられた場合に、前記前方側取付部に比べて破断し易く構成されている、
燃料電池車両。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池車両において、
前記後方側取付部は、
前記車体フレームに接続されている第１取付部材と、
前記第１取付部材と、前記燃料電池モジュールと、にそれぞれ接続されている第２取付部材と、
を有し、
前記第１取付部材と前記第２取付部材との接続部と、前記第２取付部材と前記燃料電池モジュールとの接続部とは、鉛直方向に見て互いに離れて配置されている、
燃料電池車両。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池車両において、
前記前方側取付部は、
前記車体フレームに接続されている第３取付部材と、
前記第３取付部材と、前記燃料電池モジュールと、にそれぞれ接続されている第４取付部材と、
を有し、
前記第３取付部材と前記第４取付部材との接続部と、前記第４取付部材と前記燃料電池モジュールとの接続部とは、鉛直方向に見て互いに離れて配置されており、
前記第１取付部材と前記第２取付部材との接続部と、前記第２取付部材と前記燃料電池モジュールとの接続部との間の距離は、前記第３取付部材と前記第４取付部材との接続部と、前記第４取付部材と前記燃料電池モジュールとの接続部との間の距離よりも大きい、
燃料電池車両。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の燃料電池車両において、
前記後方側取付部は、
前記車体フレームに接続されている第１取付部材と、
前記第１取付部材と、前記燃料電池モジュールと、にそれぞれ接続されている第２取付部材と、
を有し、
前記前方側取付部は、
前記車体フレームに接続されている第３取付部材と、
前記第３取付部材と、前記燃料電池モジュールと、にそれぞれ接続されている第４取付部材と、
を有し、
前記第２取付部材の剛性は、前記第４取付部材の剛性に比べて低い、
燃料電池車両。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の燃料電池車両において、
前記後方側取付部は、
前記車体フレームに接続されている第１取付部材と、
前記第１取付部材と、前記燃料電池モジュールと、にそれぞれ接続されている第２取付部材と、
を有し、
前記前方側取付部は、
前記車体フレームに接続されている第３取付部材と、
前記第３取付部材と、前記燃料電池モジュールと、にそれぞれ接続されている第４取付部材と、
を有し、
前記第１取付部材の剛性は、前記第３取付部材の剛性に比べて低い、
燃料電池車両。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の燃料電池車両において、
前記燃料電池モジュールは、前記燃料電池スタックを鉛直下方から支える板状の支持フレームを更に含み、
前記後方側取付部は、
前記車体フレームに接続されている第１取付部材と、
前記第１取付部材と、前記支持フレームと、にそれぞれ接続されている第２取付部材と、
を有し、
前記前方側取付部は、
前記車体フレームに接続されている第３取付部材と、
前記第３取付部材と、前記支持フレームと、にそれぞれ接続されている第４取付部材と、
を有し、
前記支持フレームにおいて、前記第２取付部材が接続されている部分の剛性は、前記第４取付部材が接続されている部分の剛性に比べて低い、
燃料電池車両。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の燃料電池車両において、
前記燃料電池モジュールは、前記燃料電池スタックを鉛直下方から支える板状の支持フレームを更に含み、
前記後方側取付部は、
前記車体フレームに接続されている第１取付部材と、
前記第１取付部材と、前記支持フレームと、にそれぞれ接続されている第２取付部材と、
前記第２取付部材を前記支持フレームに接続するための後方側接続部材と、
を有し、
前記前方側取付部は、
前記車体フレームに接続されている第３取付部材と、
前記第３取付部材と、前記支持フレームと、にそれぞれ接続されている第４取付部材と、
前記第４取付部材を前記支持フレームに接続するための前方側接続部材と、
を有し、
前記後方側接続部材と前記支持フレームとの接触面積は、前記前方側接続部材と前記支持フレームとの接触面積に比べて小さい、
燃料電池車両。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の燃料電池車両において、
前記燃料電池モジュールは、前記燃料電池スタックを鉛直下方から支える板状の支持フレームを更に含み、
前記後方側取付部は、
前記車体フレームに接続されている第１取付部材と、
前記第１取付部材と、前記支持フレームと、にそれぞれ接続されている第２取付部材と、
前記第２取付部材を前記支持フレームに接続するための後方側接続部材と、
を有し、
前記前方側取付部は、
前記車体フレームに接続されている第３取付部材と、
前記第３取付部材と、前記支持フレームと、にそれぞれ接続されている第４取付部材と、
前記第４取付部材を前記支持フレームに接続するための前方側接続部材と、
を有し、
前記後方側接続部材の剛性は、前記前方側接続部材の剛性に比べて低い、
燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を搭載した燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車両として、乗員室の前方に設けられた収容室に燃料電池スタックを含む燃料電池モジュールが収容され、乗員室の床下に設けられた水素タンク室に水素ガスを貯蔵するタンクが収容された構造の燃料電池車両が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１の燃料電池車両において、燃料電池モジュールは、サスペンションメンバにマウント部材を介して取り付けられている。このマウント部材が衝突発生時に破壊されると、燃料電池モジュールの後方側が水素タンク室もより下方の退避空間に移動する。こうした燃料電池モジュールの位置や姿勢の変化によって、燃料電池モジュールは、タンクとの衝突を免れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２３１３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の燃料電池車両では、衝突時の衝撃によりタンクと車体フレームとの固定が解除され、慣性力によりタンクが前方に移動した場合には、燃料電池モジュールにタンクが衝突するおそれがある。燃料電池モジュールにタンクが衝突した場合、タンクが損傷するおそれがある。このため、燃料電池車両の衝突発生時に、燃料電池モジュールとタンクとの衝突を抑制可能な技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池車両が提供される。この燃料電池車両は、燃料電池スタックを含む燃料電池モジュールと；前記燃料電池モジュールが取り付けられた車体フレームと；前記燃料電池モジュールを前記車体フレームに取り付ける複数の取付部であって、前記燃料電池モジュールにおける前記燃料電池車両の車両長さ方向の前方側を前記車体フレームに取り付ける前方側取付部と、前記燃料電池モジュールにおける前記車両長さ方向の後方側を前記車体フレームに取り付ける後方側取付部と、を含む複数の取付部と；前記燃料電池モジュールに対して前記車両長さ方向における後方側に配置され、前記燃料電池スタックに供給されるガスを貯蔵するタンクと；を備え；前記車体フレームにおいて前記前方側取付部が取り付けられた前方部分は、前記車両長さ方向に荷重が加えられた場合に、車両高さ方向の上方側に移動可能に構成されており；前記後方側取付部は、前記車両長さ方向に荷重が加えられた場合に、前記前方側取付部に比べて破断し易く構成されている。
【０００７】
この形態の燃料電池車両によれば、衝突に伴い車両長さ方向に荷重が加えられた場合に、車体フレームの前方部分を車両高さ方向の上方側に移動させ、また、後方側取付部は、前方側取付部に比べて破断し易く構成されているので、後方側取付部を破断させて車体フレームの前方側と共に燃料電池モジュールを上方に移動させることができ、燃料電池モジュールに対して後方側に配置されているタンクが慣性力により車両長さ方向の前方に移動したとしても、燃料電池モジュールとタンクとの衝突を抑制できる。
【０００８】
（２）上記形態の燃料電池車両において、前記後方側取付部は；前記車体フレームに接続されている第１取付部材と；前記第１取付部材と、前記燃料電池モジュールと、にそれぞれ接続されている第２取付部材と；を有し；前記第１取付部材と前記第２取付部材との接続部と、前記第２取付部材と前記燃料電池モジュールとの接続部とは、鉛直方向に見て互いに離れて配置されていてもよい。上記実施形態の燃料電池車両によれば、第１取付部材と第２取付部材との接続部と、第２取付部材と燃料電池モジュールとの接続部とは、鉛直方向に見て互いに離れて配置されているので、衝突発生時に、燃料電池モジュールに接続されている第２取付部材が車体フレームの前方部分の上方への移動に伴い上方に移動しようとしたときに、第１取付部材と第２取付部材との接続部と、第２取付部材と燃料電池モジュールとの接続部との間、つまり、第２取付部材において大きなモーメントを発生させ、第２取付部材を破断させ易くできる。
【０００９】
（３）上記形態の燃料電池車両において、前記前方側取付部は；前記車体フレームに接続されている第３取付部材と；前記第３取付部材と、前記燃料電池モジュールと、にそれぞれ接続されている第４取付部材と；を有し；前記第３取付部材と前記第４取付部材との接続部と、前記第４取付部材と前記燃料電池モジュールとの接続部とは、鉛直方向に見て互いに離れて配置されており；前記第１取付部材と前記第２取付部材との接続部と、前記第２取付部材と前記燃料電池モジュールとの接続部との間の距離は、前記第３取付部材と前記第４取付部材との接続部と、前記第４取付部材と前記燃料電池モジュールとの接続部との間の距離よりも大きくてもよい。この形態の燃料電池車両によれば、第１取付部材と第２取付部材との接続部と、第２取付部材と燃料電池モジュールとの接続部との間の距離は、第３取付部材と第４取付部材との接続部と、第４取付部材と燃料電池モジュールとの接続部との間の距離よりも大きいので、衝突発生時に、第２取付部材において第３取付部材に比べてより大きなモーメントを発生させて、より破断させ易くできる。
【００１０】
（４）上記形態の燃料電池車両において、前記後方側取付部は；前記車体フレームに接続されている第１取付部材と；前記第１取付部材と、前記燃料電池モジュールと、にそれぞれ接続されている第２取付部材と；を有し；前記前方側取付部は；前記車体フレームに接続されている第３取付部材と；前記第３取付部材と、前記燃料電池モジュールと、にそれぞれ接続されている第４取付部材と；を有し；前記第２取付部材の剛性は、前記第４取付部材の剛性に比べて低くてもよい。この形態の燃料電池車両によれば、第２取付部材の剛性は、第４取付部材の剛性に比べて低いので、衝突発生時に、第２取付部材を第４取付部材に比べて破断させ易くできる。
【００１１】
（５）上記形態の燃料電池車両において、前記後方側取付部は；前記車体フレームに接続されている第１取付部材と；前記第１取付部材と、前記燃料電池モジュールと、にそれぞれ接続されている第２取付部材と；を有し；前記前方側取付部は；前記車体フレームに接続されている第３取付部材と；前記第３取付部材と、前記燃料電池モジュールと、にそれぞれ接続されている第４取付部材と；を有し；前記第１取付部材の剛性は、前記第３取付部材の剛性に比べて低くてもよい。この形態の燃料電池車両によれば、第１取付部材の剛性は、第３取付部材の剛性に比べて低いので、衝突発生時に、第１取付部材を第３取付部材に比べて破断させ易くできる。
【００１２】
（６）上記形態の燃料電池車両において、前記燃料電池モジュールは、前記燃料電池スタックを鉛直下方から支える板状の支持フレームを更に含み；前記後方側取付部は；前記車体フレームに接続されている第１取付部材と；前記第１取付部材と、前記支持フレームと、にそれぞれ接続されている第２取付部材と；を有し；前記前方側取付部は；前記車体フレームに接続されている第３取付部材と；前記第３取付部材と、前記支持フレームと、にそれぞれ接続されている第４取付部材と；を有し；前記支持フレームにおいて、前記第２取付部材が接続されている部分の剛性は、前記第４取付部材が接続されている部分の剛性に比べて低くてもよい。この形態の燃料電池車両によれば、支持フレームにおいて、第２取付部材が接続されている部分の剛性は、第４取付部材が接続されている部分の剛性に比べて低いので、衝突発生時に、支持フレームにおいて、第２取付部材が接続されている部分を、第４取付部材が接続されている部分の剛性に比べて破断させ易くできる。
【００１３】
（７）上記形態の燃料電池車両において、前記燃料電池モジュールは、前記燃料電池スタックを鉛直下方から支える板状の支持フレームを更に含み；前記後方側取付部は；前記車体フレームに接続されている第１取付部材と；前記第１取付部材と、前記支持フレームと、にそれぞれ接続されている第２取付部材と；前記第２取付部材を前記支持フレームに接続するための後方側接続部材と；を有し；前記前方側取付部は；前記車体フレームに接続されている第３取付部材と；前記第３取付部材と、前記支持フレームと、にそれぞれ接続されている第４取付部材と；前記第４取付部材を前記支持フレームに接続するための前方側接続部材と；を有し；前記後方側接続部材と前記支持フレームとの接触面積は、前記前方側接続部材と前記支持フレームとの接触面積に比べて小さくてもよい。この形態の燃料電池車両によれば、後方側接続部材と支持フレームとの接触面積は、前方側接続部材と支持フレームとの接触面積に比べて小さいので、衝突に伴い、後方側接続部材と支持フレームとの接続部分に荷重が加えられた場合に、かかる接続部分をより破断させ易くできる。
【００１４】
（８）上記形態の燃料電池車両において、前記燃料電池モジュールは、前記燃料電池スタックを鉛直下方から支える板状の支持フレームを更に含み；前記後方側取付部は；前記車体フレームに接続されている第１取付部材と；前記第１取付部材と、前記支持フレームと、にそれぞれ接続されている第２取付部材と；前記第２取付部材を前記支持フレームに接続するための後方側接続部材と；を有し；前記前方側取付部は；前記車体フレームに接続されている第３取付部材と；前記第３取付部材と、前記支持フレームと、にそれぞれ接続されている第４取付部材と；前記第４取付部材を前記支持フレームに接続するための前方側接続部材と；を有し；前記後方側接続部材の剛性は、前記前方側接続部材の剛性に比べて低くてもよい。この形態の燃料電池車両によれば、後方側接続部材の剛性は、前方側接続部材の剛性に比べて低いので、衝突に伴い荷重が加えられた場合に、後方側接続部材をより破断させ易くできる。
【００１５】
本発明は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池車両の製造方法、燃料電池車両における燃料電池モジュールと車体フレームとの固定方法、燃料電池モジュールを搭載した燃料電池車両における衝突時の燃料電池モジュールの移動方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態としての燃料電池車両の概略構成を断面視にて示す説明図である。
【図２】燃料電池車両に搭載されている燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【図３】燃料電池モジュールの概略構成を示す断面図である。
【図４】ケースおよび支持フレームの構成を示す斜視図である。
【図５】前方側取付部の詳細構成を模式的に示す説明図である。
【図６】後方側取付部の詳細構成を模式的に示す説明図である。
【図７】衝突発生時における第１室内の様子を模式的に示す断面図である。
【図８】衝突発生時の後方側取付部の様子を模式的に示す説明図である。
【図９】第２実施形態の燃料電池モジュールにおける支持フレームの詳細構成を示す断面図である。
【図１０】第３実施形態における前方側取付部を示す断面図である。
【図１１】第４実施形態におけるサスペンションメンバを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．車両全体構成：
図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池車両５００の概略構成を断面視にて示す説明図である。図１では、衝突が発生していない平常時における、燃料電池車両５００の車両幅方向ＬＨの中央位置での、車両の前方方向ＦＤおよび後方方向ＲＤに沿った断面を表している。本実施形態では、前方方向ＦＤと後方方向ＲＤとを、合せて「車両長さ方向」と呼ぶ。燃料電池車両５００は、燃料電池モジュール１００を電力源として搭載し、動力源であるモータＭを駆動することにより、後輪ＲＷが駆動される。なお、図１では、車両幅方向ＬＨ、前方方向ＦＤ、および後方方向ＲＤに加えて、重力方向、すなわち、鉛直下方Ｇを図示している。図１における各方向を示す符号および矢印は、他の図における各方向を示す符号および矢印に対応する。
【００１８】
燃料電池車両５００には、第１室５１０と、第２室５２０と、第３室５３０とが形成されている。第１室５１０は、燃料電池車両５００における前方方向ＦＤ側に位置している。第２室５２０は、第１室５１０よりも後方方向ＲＤ側であって、燃料電池車両５００における鉛直下方Ｇ側に位置している。第３室５３０は、第１室５１０よりも後方方向ＲＤであって、第２室５２０の上方側に位置している。第１室５１０と、第２室５２０および第３室５３０とは、ダッシュボードＤＢによって区画されている。第２室５２０と第３室５３０とは、フロアパネルＦＰによって区画されている。
【００１９】
第１室５１０は、サスペンションメンバ５５０と、燃料電池モジュール１００を含む燃料電池システム（後述の燃料電池システム２００）の少なくとも一部の構成要素とを収容する。サスペンションメンバ５５０は、車両長さ方向を長手方向とする柱状の部材であり、燃料電池モジュール１００よりも鉛直下方Ｇ側に配置されている。図示は省略されているが、ほぼ同一の形状のサスペンションメンバ５５０が、車両幅方向ＬＨに所定の幅だけ離れて配置されている。つまり、車両幅方向ＬＨに所定の幅で離れた配置された一対のサスペンションメンバ５５０が、第１室５１０に収容されている。各サスペンションメンバ５５０は、車両長さ方向に沿った途中において屈曲した形状を有する。具体的には、サスペンションメンバ５５０の前方部分と後方部分とは、いずれも車両長さ方向と略平行に配置されている。サスペンションメンバ５５０の前方部分は、サスペンションメンバ５５０の後方部分よりも上方に位置する。サスペンションメンバ５５０の中央部分は、前方部分との接続部分から後方部分との接続部分に向かうにつれて下方に位置するようになだらかに傾斜した形状を有する。このような形状を有することにより、サスペンションメンバ５５０は、衝突が発生した場合、すなわち、車両長さ方向から荷重が加えられた場合に、前方部分が上方に移動可能に構成されている。サスペンションメンバ５５０の後方方向ＲＤの端部は、図示しないサイドメンバに固定されている。サイドメンバは、車体フレーム、すなわち、車両の骨格の一部を成す部材であり、車両長さ方向を長手方向とする柱状の部材である。他方、サスペンションメンバ５５０の前方方向ＦＤの端部は、開放されている。サスペンションメンバ５５０および図示しないサイドメンバは、いずれも鋼材により形成されている。なお、サスペンションメンバ５５０は、請求項における車体フレームの下位概念に相当する。
【００２０】
燃料電池モジュール１００は、燃料電池スタック１０１および支持フレーム１５０を備える。なお、後述するように燃料電池モジュール１００は、さらにケース（後述のケース１３０）を備えているが、図１では省略されている。燃料電池スタック１０１は、積層された複数の単セル（後述の単セル１１）を含む積層体である。支持フレーム１５０は、燃料電池スタック１０１を下方から支える板状の部材である。なお、燃料電池スタック１０１および支持フレーム１５０を含む燃料電池モジュール１００の詳細構成は、後述する。図１に示すように、燃料電池モジュール１００は、車両長さ方向において、タンク２０に向かう側へと下方に傾斜して配置されている。換言すると、燃料電池モジュール１００は、後方方向ＲＤに向かうにつれて下方に位置するように、水平方向に対して傾斜して配置されている。このように燃料電池モジュール１００が傾斜して配置されているので、燃料電池スタック１０１内の水は、重力を利用して後方方向ＲＤに集めて燃料電池スタック１０１から容易に排出される。
【００２１】
燃料電池モジュール１００の後方側は、後方側取付部４０１によってサスペンションメンバ５５０に取り付けられている。後方側取付部４０１は、第１取付部材４１０と第２取付部材４２０とを備える。
【００２２】
第１取付部材４１０は、サスペンションメンバ５５０に接続されている。第１取付部材４１０は、リアマウントとも呼ばれる。本実施形態において、第１取付部材４１０は、金属製の筐体に弾性部材が収容された構造を有する。例えば、アルミニウム製の中空の筐体の中空部分に、柱状のゴム製部材が充填された構造としてもよい。もちろん、アルミニウムに代えてチタンなどの他の任意の種類の金属により筐体を形成してもよいし、柱状のゴム製部材に代えて樹脂やバネなどの他の任意の種類の弾性部材を筐体に収容してもよい。
【００２３】
第２取付部材４２０は、第１取付部材４１０と燃料電池モジュール１００（より正確には支持フレーム１５０）とに接続されている。第２取付部材４２０は、リアマウントブラケットとも呼ばれる。第２取付部材４２０は、屈曲した金属製の薄板部材により形成されている。本実施形態では、第２取付部材４２０は、アルミニウムにより形成されている。第２取付部材４２０の外観形状については後述する。
【００２４】
燃料電池モジュール１００の前方側は、前方側取付部４０２によってサスペンションメンバ５５０に取り付けられている。前方側取付部４０２は、第３取付部材４３０と第４取付部材４４０とを備える。第３取付部材４３０は、フロントマウントと呼ばれ、上述の第１取付部材４１０と同様の構造を有する。但し、第３取付部材４３０の形状は、第１取付部材４１０の形状とは異なる。第４取付部材４４０は、金属製の塊状の部材により形成されており、いわゆるフロントマウントブラケットと呼ばれる。本実施形態では、第４取付部材４４０は、アルミニウムにより形成されている。第４取付部材４４０の外観形状については後述する。なお、第１取付部材４１０と第３取付部材４３０とは、互いに異なる構造を有していてもよい。
【００２５】
本実施形態では、後方側取付部４０１は、車両長さ方向の荷重が加えられた場合に、前方側取付部４０２に比べて破断し易く構成されている。また、本実施形態では、後方側取付部４０１の剛性は、前方側取付部４０２の剛性に比べて低い。このような破断し易さおよび剛性の相違の原因については、後述する。
【００２６】
第２室５２０は、水素ガスを貯蔵するタンク２０を収容する。第２室５２０は、燃料電池車両５００の床下において第１室５１０よりも後方方向ＲＤに形成されている。また、第２室５２０は、車両幅方向ＬＨの略中央において車両長さ方向に沿って形成されている。第２室５２０の天井部分は、第３室５３０のフロアパネルＦＰにより形成されている。第３室５３０の床において第２室５２０に対応する部分は、かかる床の他の部分に比べて鉛直上方に突出している。このように、第２室５２０は、エンジンを搭載した車両におけるドライブシャフトが配置されたセンタートンネルと同様な形状を有している。なお、第２室５２０には、タンク２０に加えて、図示しないワイヤーハーネスなどが収容されている。
【００２７】
第３室５３０は、乗員が乗る部屋であり、図１において破線で示すように、複数の座席が設けられている。第３室５３０は、一対の前輪ＦＷと一対の後輪ＲＷとに挟まれた領域にほぼ位置している。第３室５３０と第１室５１０とは、ダッシュボードＤＢにより区画されている。
【００２８】
Ａ２．燃料電池システムの構成：
図２は、燃料電池車両５００に搭載されている燃料電池システム２００の概略構成を示すブロック図である。燃料電池システム２００は、上述の燃料電池スタック１０１およびタンク２０に加えて、気液分離器２９と、エアコンプレッサ３０と、遮断弁２４と、インジェクタ２５と、排気排水弁２６と、循環ポンプ２７と、三方弁３３と、圧力調整弁３４と、燃料ガス供給路２１と、燃料ガス循環路２２と、燃料ガス排出路２３と、酸化剤ガス供給路３１と、酸化剤ガス排出路３２と、バイパス流路３５と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０とを備える。その他、燃料電池システム２００は、燃料電池スタック１０１を介して冷却媒体を循環させる図示しない機構を備えている。
【００２９】
燃料電池スタック１０１は、積層された複数の単セル１１を備え、また、その積層方向ＳＤの両端部に一対のエンドプレート１１０，１２０を備える。各単セル１１は、固体高分子型燃料電池であり、固体高分子電解質膜を挟んで設けられるアノード側触媒電極層に供給される燃料ガスと、カソード側触媒電極層に供給される酸化剤ガスとの電気化学反応により電力を発生する。第１実施形態において、燃料ガスは水素ガスであり、酸化剤ガスは空気である。燃料電池スタック１０１は、エンドプレート１１０が前方方向ＦＤに位置し、エンドプレート１２０が後方方向ＲＤに位置するように設置されている。触媒電極層は、触媒、例えば、白金（Ｐｔ）を担持したカーボン粒子や電解質を含んで構成される。単セル１１において両電極側の触媒電極層の外側には、多孔質体により形成されたガス拡散層が配置されている。多孔質体としては、例えば、カーボンペーパーおよびカーボンクロス等のカーボン多孔質体や、金属メッシュおよび発泡金属等の金属多孔質体が用いられる。燃料電池スタック１０１の内部には、燃料ガス、酸化剤ガス、および冷却媒体を流通させるためのマニホールド（図示省略）が単セル１１の積層方向ＳＤに沿って形成されている。なお、単セル１１は、固体高分子型燃料電池に限らず、固体酸化物型燃料電池など任意の種類の燃料電池であってもよい。
【００３０】
一対のエンドプレート１１０，１２０は、複数の単セル１１を含む積層体を挟持する機能を有する。一対のエンドプレート１１０，１２０のうち、エンドプレート１２０は、燃料電池スタック１０１内に形成されたマニホールドに、燃料ガス、酸化剤ガス、および冷却媒体を供給する機能、および、これらの媒体を排出するための流路を提供する機能を有する。これに対して、エンドプレート１１０は、かかる機能を有しない。エンドプレート１１０およびエンドプレート１２０は、いずれも厚さ方向が、積層方向ＳＤと一致する略板状の外観形状を有する。
【００３１】
タンク２０は、高圧水素を貯蔵しており、燃料ガスとしての水素ガスを、燃料ガス供給路２１を介して燃料電池スタック１０１に供給する。タンク２０は、略円筒形の外観形状を有し、図１に示すように、長手方向が車両長さ方向と一致するように第２室５２０に収容されている。遮断弁２４は、タンク２０における燃料ガスの排出口近傍に配置され、タンク２０からの水素ガスの供給の実行と停止とを、図示しない制御部からの指示に応じて切り替える。インジェクタ２５は、燃料ガス供給路２１に配置され、燃料電池スタック１０１への水素ガスの供給量（流量）および圧力を調整する。気液分離器２９は、燃料電池スタック１０１内の燃料ガス排出用マニホールドと接続され、かかるマニホールドから排出されるオフガスに含まれる水を分離して排出すると共に、水が分離された後のガス（燃料ガス）を排出する。循環ポンプ２７は、燃料ガス循環路２２に配置されており、気液分離器２９から排出された燃料ガス（水が分離された後の燃料ガス）を燃料ガス供給路２１に送る。排気排水弁２６は、燃料ガス排出路２３に配置されており、気液分離器２９からの水およびオフガスの排出の実行と停止とを切り替える。エアコンプレッサ３０は、燃料電池スタック１０１に対して酸化剤ガスとしての空気を供給する。三方弁３３は、酸化剤ガス供給路３１に配置されており、エアコンプレッサ３０から供給される空気の全体量のうち、酸化剤ガス供給路３１に供給する量と、バイパス流路３５に供給する量とを調整する。圧力調整弁３４は、酸化剤ガス排出路３２における燃料電池スタック１０１との接続部分に配置されており、燃料電池スタック１０１におけるカソード排出側の圧力（いわゆる背圧）を調整することにより、各単セル１１におけるカソード側圧力を調整する。
【００３２】
燃料電池システム２００における燃料ガスの流通について説明する。タンク２０から供給される水素ガスは燃料ガス供給路２１を介して燃料電池スタック１０１に供給される。燃料電池スタック１０１から排出されるオフガス（アノード側オフガス）は、気液分離器２９に供給され、オフガスに含まれる水の少なくとも一部が分離される。水が分離された後のオフガス（すなわち、燃料ガス）は燃料ガス循環路２２および循環ポンプ２７を介して燃料ガス供給路２１に戻され、再び燃料電池スタック１０１に供給される。なお、気液分離器２９からは、オフガスから分離された水に加えて、気液分離器２９に供給されるオフガスのうちの一部のオフガスが排気排水弁２６を介して燃料ガス排出路２３に排出される。燃料ガス排出路２３は酸化剤ガス排出路３２と接続されており、燃料ガス排出路２３に排出された水およびアノード側オフガスは、燃料電池スタック１０１から排出される水およびカソード側オフガスと共に酸化剤ガス排出路３２を介して大気へと排出される。燃料ガス排出路２３は、大気開放されている酸化剤ガス排出路３２と連通しているのに対して、気液分離器２９の内部には、大気圧よりも高い背圧が加えられているため、排気排水弁２６を挟んで圧力差が存在する。したがって、排気排水弁２６が開けられた場合に、上述の圧力差によって、気液分離器２９から燃料ガス排出路２３へとオフガスが排出される。
【００３３】
燃料電池システム２００における酸化剤ガスの流通について説明する。エアコンプレッサ３０から供給される空気（圧縮空気）は、酸化剤ガス供給路３１を介して燃料電池スタック１０１に供給される。このとき、三方弁３３の開度を調整することにより燃料電池スタック１０１への空気の供給量を調整できる。燃料電池スタック１０１から排出されるオフガス（カソード側オフガス）および水は、圧力調整弁３４を介して酸化剤ガス排出路３２に排出される。酸化剤ガス排出路３２は、上述のように燃料ガス排出路２３と接続されており、また、バイパス流路３５とも接続されている。したがって、燃料電池スタック１０１から排出されたカソード側オフガスは、燃料ガス排出路２３を通って排出されるアノード側オフガスおよび水と、バイパス流路３５を通って排出される空気と共に、大気へと排出される。
【００３４】
ここで、上述のように、燃料電池スタック１０１は、後方方向ＲＤに向かうにつれて下方に位置するように、水平方向に対して傾斜して配置されているため、燃料電池スタック１０１においてエンドプレート１２０が最も鉛直下方Ｇに位置することとなる。したがって、燃料電池スタック１０１内の水は、各種マニホールドを通って重力にしたがってエンドプレート１２０へと向かうこととなり、燃料電池スタック１０１内からの排水が促される。
【００３５】
燃料電池スタック１０１における一対の集電板１０３Ｆ，１０３Ｒは、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０と電気的に接続されている。集電板１０３Ｆとエンドプレート１１０との間には、絶縁板１０２Ｆが配置されている。同様に、集電板１０３Ｒとエンドプレート１２０との間には、絶縁板１０２Ｒが配置されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０は、モータＭと電気的に接続されており、燃料電池スタック１０１の出力電圧を昇圧してモータＭに供給する。
【００３６】
上述した排気排水弁２６、エアコンプレッサ３０、循環ポンプ２７、およびその他の各弁の動作は、図示しない制御部により制御される。この制御部は、例えば、制御用プログラムが記憶されているＲＯＭ（Read Only Member）と、かかるＲＯＭを読み出して実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵのワークエリアとして利用されるＲＡＭ（Random Access Memory）とを有する構成としてもよい。
【００３７】
Ａ３．燃料電池モジュールの構成：
図３は、燃料電池モジュール１００の概略構成を示す断面図である。図３では、図１と同様な位置での燃料電池モジュール１００の断面を示している。燃料電池モジュール１００は、上述の燃料電池スタック１０１および支持フレーム１５０に加えて、ケース１３０を備える。
【００３８】
燃料電池スタック１０１は、上述した積層された複数の単セル１１と、一対のエンドプレート１１０，１２０と、一対の集電板１０３Ｆ，１０３Ｒとに加えて、一対の絶縁板１０２Ｆ，１０２Ｒとを備える。一対の集電板１０３Ｆ，１０３Ｒは、総合電極として機能する。集電板１０３Ｆは、複数の単セル１１のうち、最も前方に位置する単セル１１の前方方向ＦＤ側において、かかる単セル１１に接して配置されている。集電板１０３Ｒは、複数の単セル１１のうち、最も後方に位置する単セル１１の後方方向ＲＤ側において、かかる単セル１１に接して配置されている。一対の絶縁板１０２Ｆ，１０２Ｒは、絶縁性材料により形成された板状部材である。絶縁板１０２Ｆは、エンドプレート１１０と集電板１０３Ｆとに挟まれており、エンドプレート１１０と集電板１０３Ｆとの間を電気的に絶縁する。同様に、絶縁板１０２Ｒは、エンドプレート１２０と集電板１０３Ｒとに挟まれており、エンドプレート１２０と集電板１０３Ｒとの間を電気的に絶縁する。
【００３９】
ケース１３０は、燃料電池スタック１０１のうちのエンドプレート１２０を除く他の部分を収容する。換言すると、ケース１３０は、エンドプレート１２０が露出した状態で燃料電池スタック１０１を収容する。第１実施形態において、ケース１３０は、アルミニウム（Ａｌ）により形成されている。なお、アルミニウムに限らず、炭素鋼や、チタン（Ｔｉ）や、これらの金属の合金により形成されてもよい。或いは、ステンレス鋼（ＳＵＳ）であってもよい。また、金属に限らず、樹脂等により形成されてもよい。
【００４０】
図４は、ケース１３０および支持フレーム１５０の構成を示す斜視図である。図４において、上側は燃料電池スタック１０１を収容した状態のケース１３０の外観斜視図を表し、下側は支持フレーム１５０の外観斜視図を表している。また、図４では、支持フレーム１５０に接続されている第２取付部材４２０および第４取付部材４４０も表されている。
【００４１】
ケース１３０は、後方方向ＲＤの端が開口して、内部が空洞となった筒状の外観形状を有する。ケース１３０の内部の空間には、燃料電池スタック１０１のうちのエンドプレート１２０を除くその他の部分が収容される。ケース１３０の後方方向ＲＤの端には、外周方向に拡がるように形成された鍔部１３２が形成されている。かかる鍔部には、図示しない複数のネジ孔が形成されている。エンドプレート１２０とケース１３０とが接した状態で、上述のエンドプレート１２０のネジ孔の位置とケース１３０のネジ孔との位置とが一致して互いに連通する。この連通したネジ孔にネジ１６０が挿入されて螺合することにより、エンドプレート１２０とケース１３０とは、互いに締結される。
【００４２】
ケース１３０の底部の四隅には、それぞれ固定部１３１が形成されている。固定部１３１は、略水平方向に突出し、中央部分に厚さ方向に貫く貫通孔が形成されている。
【００４３】
支持フレーム１５０は、板状の外観形状を有する。また、支持フレーム１５０は中空構造を有する。支持フレーム１５０（より正確には、支持フレーム１５０を形成する壁部）には、厚さ方向に貫く４つの貫通孔１５９が形成されている。これらの貫通孔１５９は、上述のケース１３０の固定部１３１の貫通孔に対して鉛直下方Ｇに対応する位置に形成されている。支持フレーム１５０の上面にケース１３０が載置され、固定部１３１の貫通孔と支持フレーム１５０の貫通孔１５９とに図示しないボルトが挿入され、かかるボルトが支持フレーム１５０の底面に配置された図示しないナットと螺合することにより、ケース１３０が支持フレーム１５０に締結される。また、支持フレーム１５０には、上述の４つの貫通孔１５９に加えて、図示しない４つの貫通孔が形成されている。図４では、これらの４つの貫通孔に装着されたキャップ３２５、３４５が表されている。
【００４４】
第４取付部材４４０は、車両長さ方向と平行な断面がＬ字状の外観形状を有し、支持フレーム１５０の前方方向ＦＤの２つの隅に接して配置されている。第４取付部材４４０と支持フレーム１５０とは、後述の前方側接続部材（前方側接続部材３４０）により互いに接続されている。第４取付部材４４０の車両幅方向ＬＨの外側端面には、ネジ孔４４１が形成されている。
【００４５】
第２取付部材４２０は、支持フレーム１５０の下面壁部（後述の下面壁部１５２）における後方方向ＲＤの２つの隅の近傍に接して配置されている。第２取付部材４２０には、厚さ方向に貫く貫通孔４２５が形成されている。
【００４６】
以下、上述の第４取付部材４４０を含む前方側取付部４０２の詳細構成、および第２取付部材４２０を含む後方側取付部４０１の詳細構成について説明する。
【００４７】
Ａ４．取付部の詳細構成：
図５は、前方側取付部４０２の詳細構成を模式的に示す説明図である。図５では、後方方向ＲＤに見たときのケース１３０と、支持フレーム１５０と、前方側取付部４０２とを表している。図５では、ケース１３０は、後方方向ＲＤに見た外観形状として表されている。また、支持フレーム１５０は、前方方向ＦＤの端の壁部を省略して表されている。また、前方側取付部４０２は、第３取付部材４３０と第４取付部材４４０との接合部分を通る車両幅方向ＬＨと平行な断面として表わされている。
【００４８】
支持フレーム１５０は、上面壁部１５１と下面壁部１５２とを備え、上面壁部１５１の上面に燃料電池スタック１０１が載置されている。上面壁部１５１と下面壁部１５２との間には内部空間１５４が形成されている。第３取付部材４３０における上方側には、厚さ方向（車両幅方向ＬＨと平行な方向）に貫く貫通孔が形成されており、かかる貫通孔と上述の第４取付部材４４０のネジ孔４４１とが連通するように、第３取付部材４３０は配置されている。この互いに連通した第３取付部材４３０の貫通孔とネジ孔４４１とにボルト３３０が挿入され、ボルト３３０の先端がネジ孔４４１と螺合することにより、第３取付部材４３０と第４取付部材４４０とは互いに接続される。
【００４９】
第４取付部材４４０は、前方側接続部材３４０により支持フレーム１５０の下面壁部１５２に接続されている。なお、前方側接続部材３４０とボルト３３０とは、実際には車両幅方向ＬＨと平行な単一の平面上には存在しないが、図示の便宜上、同じ断面上に表している。上面壁部１５１における前方側接続部材３４０の鉛直上方部分には貫通孔が形成されており、かかる貫通孔に上述のキャップ３４５が嵌められている。前方側接続部材３４０は、ボルト３４１およびナット３４２から成る。第４取付部材４４０には、鉛直下方Ｇと平行な方向の２つの貫通孔が、車両幅方向ＬＨに並んで形成されている。また、下面壁部１５２において第４取付部材４４０が接続される位置には、下面壁部１５２を厚さ方向（鉛直下方Ｇと平行な方向）に貫く２つの貫通孔が、車両幅方向ＬＨに並んで形成されている。上述の第４取付部材４４０の２つの貫通孔と、下面壁部１５２の２つの貫通孔が互いに連通するように、第４取付部材４４０は配置されている。第４取付部材４４０の２つの貫通孔と下面壁部１５２の２つの貫通孔とに亘って２つのボルト３４１が挿入されている。ボルト３４１の先端は内部空間１５４に配置され、同じく内部空間１５４に配置されているナット３４２と螺合している。これにより、第４取付部材４４０は、支持フレーム１５０に接続されている。図５に示すように、車両長さ方向に見たときに、前方側接続部材３４０のボルト３４１の軸と、ボルト３３０の軸とは交差している。
【００５０】
図６は、後方側取付部４０１の詳細構成を模式的に示す説明図である。図６では、前方方向ＦＤに見たときの燃料電池スタック１０１およびケース１３０と、支持フレーム１５０と、後方側取付部４０１とを表している。図６では、燃料電池スタック１０１は、前方方向ＦＤに見た概略の外観形状として表されている。また、支持フレーム１５０は、後方方向ＲＤの端の壁部を省略して表されている。また、後方側取付部４０１は、第１取付部材４１０と第２取付部材４２０との接合部分を通る車両幅方向ＬＨと平行な断面として表わされている。
【００５１】
第１取付部材４１０の上面には、鉛直下方Ｇのネジ孔が形成されており、かかるネジ孔と、上述の第２取付部材４２０の貫通孔４２５とが連通するように、第１取付部材４１０は配置されている。この互いに連通した第１取付部材４１０のネジ孔と第２取付部材４２０の貫通孔４２５とにボルト３１０が挿入され、ボルト３１０の先端が第１取付部材４１０のネジ孔と螺合することにより、第１取付部材４１０と第２取付部材４２０とは互いに接続される。
【００５２】
第２取付部材４２０は、後方側接続部材３２０により支持フレーム１５０の下面壁部１５２に接続されている。上面壁部１５１における後方側接続部材３２０の鉛直上方部分には貫通孔が形成されており、かかる貫通孔に上述のキャップ３２５が嵌められている。後方側接続部材３２０は、ボルト３２１とナット３２２とから成る。第２取付部材４２０は、第１台座部４２１と、第２台座部４２２と、傾斜部４２３とを備える。第１台座部４２１は、支持フレーム１５０の下面壁部１５２と平行に配置され、後方側接続部材３２０により支持フレーム１５０に接続されている。第１台座部４２１には、貫通孔が形成されている。また、下面壁部１５２において第２取付部材４２０が接続される位置には、下面壁部１５２を厚さ方向（鉛直下方Ｇと平行な方向）に貫く貫通孔が形成されている。上述の第１台座部４２１の貫通孔と下面壁部１５２の貫通孔とに亘ってボルト３２１が挿入されている。ボルト３２１の先端は内部空間１５４に配置され、同じく内部空間１５４に配置されているナット３２２と螺合している。これにより、第２取付部材４２０は、支持フレーム１５０に接続されている。図６に示すように、車両長さ方向に見たときに、後方側接続部材３２０のボルト３２１の軸と、ボルト３１０の軸とは、互いに平行である。
【００５３】
図６に示すように、第１取付部材４１０と第２取付部材４２０との接続部ｐ１と、第２取付部材４２０と支持フレーム１５０との接続部ｐ２との間の距離ｄａ１は、図５に示す距離ｄａ２よりも大きい。本実施形態において、接続部ｐ１は、ボルト３１０上の点であって、第１取付部材４１０と第２取付部材４２０との境界に該当する点である。本実施形態において、接続部ｐ２は、ボルト３２１上の点であって、第２取付部材４２０と支持フレーム１５０との境界に該当する点である。図５に示す距離ｄａ２は、第３取付部材４３０と第４取付部材４４０との接続部ｐ３と、第４取付部材４４０と支持フレーム１５０との接続部ｐ４との間の距離である。本実施形態において、接続部ｐ３は、ボルト３３０上の点であって、第３取付部材４３０と第４取付部材４４０との境界に該当する点である。本実施形態において、接続部ｐ４は、第４取付部材４４０に取り付けられている２つのボルト３４１のうち、第３取付部材４３０から遠い側のボルト３４１上の点であって、第４取付部材４４０と支持フレーム１５０との境界に該当する点である。なお、接続部ｐ４を、第４取付部材４４０に取り付けられている２つのボルト３４１のうち、第３取付部材４３０から近い側のボルト３４１上の点としてもよい。この場合、距離ｄａ１と距離ｄａ２との相違はより大きくなる。図５，６では、距離ｄａ１，ｄａ２を、車両幅方向ＬＨに沿った距離として表しているが、これらの距離ｄａ１，ｄａ２には、車両長さ方向を成分とする距離も含まれている。
【００５４】
上述のように、前方側取付部４０２において、第３取付部材４３０と第４取付部材４４０との接続部（接続部ｐ３）と、第４取付部材４４０と支持フレーム１５０との接続部（接続部ｐ４）との間の距離ｄａ２は、距離ｄａ１と比べて小さい。加えて、車両長さ方向に見たときに、前方側接続部材３４０のボルト３４１の軸と、ボルト３３０の軸とは交差している。これに対して、後方側取付部４０１において、第１取付部材４１０と第２取付部材４２０との接続部（接続部ｐ１）と、第２取付部材４２０と支持フレーム１５０との接続部（接続部ｐ２）との間の距離ｄａ１は、距離ｄａ２に比べて大きい。加えて、車両長さ方向に見て、後方側接続部材３２０のボルト３２１の軸と、ボルト３１０の軸とは、互いに平行である。このような構成により、本実施形態において、後方側取付部４０１は、前方側取付部４０２に比べて車両長さ方向の荷重が加えられた場合に、より破断し易く構成されている。また、本実施形態においては、後方側取付部４０１の剛性は、前方側取付部４０２の剛性に比べて低く設定されている。
【００５５】
Ａ５．衝突発生時の動作：
図７は、衝突発生時における第１室５１０内の様子を模式的に示す断面図である。図７では、前方衝突発生時における燃料電池車両５００の前方方向ＦＤ側を表し、燃料電池車両５００の後方方向ＲＤ側は省略されている。また、図７では、図１と同様な位置での燃料電池車両５００の概略構成を断面視にて示している。なお、図７では、図示の便宜上、前輪ＦＷを省略している。
【００５６】
燃料電池車両５００が前方の衝突対象物９００と衝突した場合、サスペンションメンバ５５０には、衝突対象物９００から後方方向ＲＤの荷重が加えられる。また、サスペンションメンバ５５０の後方方向ＲＤの端は図示しないサイドメンバに固定されているため、サスペンションメンバ５５０には、サイドメンバから前方方向ＦＤの慣性力が加えられる。このように、前方方向ＦＤと後方方向ＲＤとから荷重が加えられると、サスペンションメンバ５５０は、車両長さ方向に圧縮されて変形する。このとき、サスペンションメンバ５５０の形状、すなわち前方部分が後方部分よりも上方に位置し、中央部分が後方方向ＲＤに向かうにつれて鉛直下方Ｇ側に傾斜する形状に起因して、サスペンションメンバ５５０の前方部分は、上方に移動することとなる。また、このとき、本実施形態では、後方側取付部４０１（第２取付部材４２０）は破断し、前方側取付部４０２は破断しないため、燃料電池モジュール１００は、前方側取付部４０２を介して接続されているサスペンションメンバ５５０の前方部分と共に上方に移動する。衝突の衝撃により、第１室５１０全体も車両長さ方向に圧縮されるため、上方に移動する燃料電池モジュール１００の後方方向ＲＤの端は、ダッシュボードＤＢに接触することとなる。このため、本実施形態では、燃料電池モジュール１００はほぼ同じ姿勢を保ったまま上方に移動する。なお、第２取付部材４２０の破断に関しては、詳細を後述する。
【００５７】
衝突発生により、燃料電池システム２００の車体フレームへの固定が解除されると、タンク２０は、図７においてハッチングを施した矢印ＴＧに示すように、慣性力により前方に移動する。このとき、タンク２０は、車両幅方向ＬＨに離れて配置された一対のサスペンションメンバ５５０の間に侵入するように移動する。しかし、上述のように、燃料電池モジュール１００は、上方に移動しているため、タンク２０と燃料電池モジュール１００との衝突は免れる。
【００５８】
図８は、衝突発生時の後方側取付部４０１の様子を模式的に示す説明図である。図８では、図６と同様に、前方方向ＦＤに見たときの燃料電池スタック１０１およびケース１３０と、支持フレーム１５０と、後方側取付部４０１とを表している。なお、図６では、図示の便宜上、前方方向ＦＤに見たときの左側の一部のみを拡大して示している。
【００５９】
衝突が発生すると、上述のように、サスペンションメンバ５５０の前方方向ＦＤ側の上方への移動に伴い、燃料電池モジュール１００は上方に移動しようとする。このため、第２取付部材４２０において、燃料電池モジュール１００（支持フレーム１５０）と接続された側、より具体的には、上述の接続部ｐ２を含む後方側接続部材３２０が取り付けられた部分には、鉛直上方の荷重Ｆ１が加えられる。他方、サスペンションメンバ５５０の後方方向ＲＤ側に接続されている第１取付部材４１０は、サスペンションメンバ５５０の後方方向ＲＤの端部がサイドメンバに固定されているため、サイドメンバおよびサスペンションメンバ５５０の後方方向ＲＤと共にその位置に留まろうとする。このため、第２取付部材４２０において、第１取付部材４１０と接続された側、より具体的には、上述の接続部ｐ１を含むボルト３１０が取り付けられた部分には、ボルト３１０を介して第１取付部材４１０から鉛直下方Ｇの荷重Ｆ２が加えられる。上述のように、接続部ｐ１と接続部ｐ２との間の距離ｄａ１は比較的大きいため、互いに反対方向の荷重Ｆ１，Ｆ２が第２取付部材４２０の両端に加えられると、大きなモーメント（曲げモーメント）Ｍ１が、第２取付部材４２０に加えられることとなる。第２取付部材４２０は薄板部材で形成され、剛性が比較的低いため、モーメントＭ１が加わると、例えば、図８に示すように、傾斜部４２３において破断が生じることとなる。
【００６０】
他方、前方側取付部４０２においては、接続部ｐ１と接続部ｐ２との間の距離ｄａ２は、比較的小さいため、第２取付部材４２０の破断前に上方への荷重と下方への荷重とが加えられたとしても、比較的小さなモーメントが第２取付部材４２０に加えられるに過ぎない。加えて、第４取付部材４４０は、塊状の形状を有しており、比較的剛性が高いため、小さなモーメントが加えられても破断することは抑制される。したがって、サスペンションメンバ５５０と燃料電池モジュール１００の前方方向ＦＤ側との固定は解除されず、燃料電池モジュール１００は、上述のように、サスペンションメンバ５５０の前方部分と共に上方に移動することとなる。
【００６１】
以上説明した第１実施形態の燃料電池車両５００によれば、衝突に伴い車両長さ方向に荷重が加えられた場合に、サスペンションメンバ５５０の前方部分を上方側に移動させ、また、後方側取付部４０は、前方側取付部４０２に比べて破断し易く構成されているので、後方側取付部４０１、具体的には、第２取付部材４２０を破断させてサスペンションメンバ５５０の前方側と共に燃料電池モジュール１００を上方に移動させることができる。したがって、燃料電池モジュール１００に対して後方方向ＲＤ側に配置されているタンク２０が慣性力により前方方向ＦＤに移動したとしても、燃料電池モジュール１００とタンク２０との衝突を抑制できる。加えて、第２取付部材４２０を破断させるので、サスペンションメンバ５５０の変形（圧縮）が後方側取付部４０１および前方側取付部４０２により阻害されることを回避でき、衝突時の衝撃をサスペンションメンバ５５０の変形により吸収できる。
【００６２】
また、第１取付部材４１０と第２取付部材４２０との接続部（接続部ｐ１）と、第２取付部材４２０と燃料電池モジュール１００との接続部（接続部ｐ２）とは、鉛直方向に見て互いに離れて配置されているので、衝突発生時に、燃料電池モジュール１００に接続されている第２取付部材４２０がサスペンションメンバ５５０の前方部分の上方への移動に伴い上方に移動しようとしたときに、第１取付部材４１０と第２取付部材４２０との接続部（接続部ｐ１）と、第２取付部材４２０と燃料電池モジュール１００との接続部（接続部ｐ２）との間、つまり、第２取付部材４２０において大きなモーメントを発生させ、第２取付部材４２０を破断させ易くできる。
【００６３】
また、第１取付部材４１０と第２取付部材４２０との接続部（接続部ｐ１）と、第２取付部材４２０と燃料電池モジュール１００との接続部（接続部ｐ２）との間の距離ｄａ１は、第３取付部材４３０と第４取付部材４４０との接続部（接続部ｐ３）と、第４取付部材４４０と燃料電池モジュール１００との接続部（接続部ｐ４）との間の距離ｄａ２よりも大きいので、衝突発生時に、第２取付部材４２０において第３取付部材４３０に比べてより大きなモーメントを発生して、より破断させ易くできる。
【００６４】
Ｂ．第２実施形態：
図９は、第２実施形態の燃料電池モジュールにおける支持フレーム１５０ａの詳細構成を示す断面図である。図９では、車両長さ方向と平行な断面であって、後方側取付部４０１および前方側取付部４０２を通る位置での断面を表している。なお、図９では、燃料電池スタック１０１およびケース１３０を省略している。第２実施形態の燃料電池車両は、支持フレーム１５０に代えて、支持フレーム１５０ａを備えている点において、第１実施形態の燃料電池車両５００と異なる。第２実施形態の燃料電池車両における他の構成は、第１実施形態の燃料電池車両５００と同じであるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６５】
図９に示すように、第２実施形態の支持フレーム１５０ａの下面壁部１５２には、前方側取付部４０２のナット３４２が貫通する部分にリブ１５５が形成されている。これに対して、下面壁部１５２において後方側取付部４０１のボルト３２１が貫通する部分には、リブが形成されていない。このため、支持フレーム１５０ａにおいて、第２取付部材４２０が接続されている部分の剛性は、第４取付部材４４０が接続されている部分の剛性に比べて、低い。
【００６６】
以上の構成を有する第２実施形態の燃料電池車両は、第１実施形態の燃料電池車両５００と同様な効果を有する。すなわち、支持フレーム１５０ａにおいて、第２取付部材４２０が接続されている部分の剛性は、第４取付部材４４０が接続されている部分の剛性に比べて低いので、衝突発生時に、支持フレーム１５０ａにおいて、第２取付部材４２０が接続されている部分を、第４取付部材４４０が接続されている部分に比べて破断させ易くできる。したがって、衝突発生時に、燃料電池モジュール１００の後方方向ＲＤ側とサスペンションメンバ５５０との間接的な接続を解除でき、燃料電池モジュール１００を、サスペンションメンバ５５０の前方部分と共に上方に移動させることができる。なお、第２実施形態における後方側取付部４０１と、支持フレーム１５０ａにおける後方側接続部材３２０が接続されている部分とは、請求項における後方側取付部の下位概念に相当する。また、第２実施形態における前方側取付部４０２と、支持フレーム１５０ａにおいてリブ１５５が形成されて前方側接続部材３４０が接続されている部分とは、請求項における前方側取付部の下位概念に相当する。
【００６７】
Ｃ．第３実施形態：
図１０は、第３実施形態における前方側取付部４０２ａを示す断面図である。図１０では、前方側取付部４０２ａに加えて、支持フレーム１５０および後方側取付部４０１も表されている。但し、図１０では、燃料電池スタック１０１およびケース１３０は省略されている。図１０では、図９と同様に、車両長さ方向と平行な断面であって、後方側取付部４０１および前方側取付部４０２を通る位置での断面を表している。
【００６８】
第３実施形態の燃料電池車両は、前方側取付部４０２に代えて、前方側取付部４０２ａを備えている点において、第１実施形態の燃料電池車両５００と異なる。第３実施形態の前方側取付部４０２ａは、前方側接続部材３４０に代えて前方側接続部材３４０ａを備えている点において、第１実施形態の前方側取付部４０２と異なる。第３実施形態の前方側取付部４０２ａにおけるその他の構成要素は、第１実施形態の前方側取付部４０２と同じであるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６９】
第３実施形態の前方側接続部材３４０ａは、ボルト３４１およびナット３４２に加えて、ワッシャ３４３を備えている点においてのみ、第１実施形態の前方側接続部材３４０と異なる。ワッシャ３４３は、支持フレーム１５０の下面壁部１５２と、ボルト３４１との間に挿入されている。このため、前方側接続部材３４０ａと支持フレーム１５０（下面壁部１５２）との接触面積は、比較的大きい。これに対して、後方側接続部材３２０は、ワッシャを備えていないため、後方側接続部材３２０と支持フレーム１５０（下面壁部１５２）との接触面積は、比較的小さい。本実施形態において、後方側接続部材３２０と支持フレーム１５０との接触面積は、前方側接続部材３４０ａと支持フレーム１５０との接触面積に比べて小さい。
【００７０】
このような接触面積の相違により、衝突に伴い後方側取付部４０１および前方側取付部４０２ａに対して、図８に示す荷重Ｆ１，Ｆ２のような上下両方向の荷重が加えられた場合、支持フレーム１５０において、前方側接続部材３４０ａが取り付けられた部分に比べて後方側接続部材３２０が取り付けられた部分により大きな圧力が働くこととなる。このため、支持フレーム１５０において、後方側接続部材３２０が接続された部分を破断させ易くできる。したがって、衝突発生時に、燃料電池モジュール１００の後方方向ＲＤ側とサスペンションメンバ５５０との間接的な接続を解除でき、燃料電池モジュール１００を、サスペンションメンバ５５０の前方部分と共に上方に移動させることができる。
【００７１】
以上の構成を有する第３実施形態の燃料電池車両は、第１実施形態の燃料電池車両５００と同様な効果を有する。加えて、後方側接続部材３２０と支持フレーム１５０との接触面積は、前方側接続部材３４０ａと支持フレーム１５０との接触面積に比べて小さいので、衝突に伴い、後方側接続部材３２０と支持フレーム１５０との接続部分に荷重が加えられた場合に、かかる接続部分をより破断させ易くできる。なお、第３実施形態における後方側取付部４０１と、支持フレーム１５０における後方側接続部材３２０との接続部分とは、請求項における後方側取付部の下位概念に相当する。また、第３実施形態における前方側取付部４０２と、支持フレーム１５０における前方側接続部材３４０ａとの接続部分とは、請求項における前方側取付部の下位概念に相当する。
【００７２】
上述した第３実施形態、および第１，２実施形態からも理解できるように、車両長さ方向に荷重が加えられた場合に、後方側取付部が前方側取付部よりも破断し易く構成された燃料電池車両を、本発明の燃料電池車両に適用してもよい。
【００７３】
Ｄ．第４実施形態：
図１１は、第４実施形態におけるサスペンションメンバ５５０ａを示す断面図である。図１１では、サスペンションメンバ５５０ａの前方方向ＦＤ側の一部のみを示し、後方方向ＲＤ側の一部を省略している。図１１では、サスペンションメンバ５５０ａに加えて、燃料電池モジュール１００、後方側取付部４０１、および前方側取付部４０２を表している。図１１では、図１０と同様に、車両長さ方向と平行な断面であって、後方側取付部４０１および前方側取付部４０２を通る位置での断面を表している。
【００７４】
第１実施形態の支持フレーム１５０の断面形状は、図１に示すように、屈曲した形状であった。これに対して、第４実施形態のサスペンションメンバ５５０ａの断面形状は、直線状の形状である。
【００７５】
サスペンションメンバ５５０ａは、主部５５６と、回動部５５８と、軸部５５９とを備える。主部５５６は、板状の外観形状を有する。主部５５６には、後方側取付部４０１が取り付けられている。主部５５６において前方方向ＦＤの端部には、支持部５５７が形成されている。支持部５５７は、主部５５６の他の部分に比べて厚さ（鉛直下方Ｇと平行な長さ）が小さい部分として形成されている。支持部５５７は、回動部５５８の後方方向ＲＤの端部を下方から支持する。支持部５５７の上面は、車両長さ方向と平行である。
【００７６】
回動部５５８は、板状の外観形状を有する。回動部５５８の後方方向ＲＤの端部は、断面が半円状に形成されている。平常時には、回動部５５８の後方方向ＲＤ側が支持部５５７の上面に接して配置されるため、図１１に示すように、回動部５５８の断面と、主部５５６の断面とは、いずれも車両長さが長手方向となり、互いに車両長手方向に連続している。回動部５５８の前方方向ＦＤ側の上面には、前方側取付部４０２が取り付けられている。
【００７７】
回動部５５８の後方方向ＲＤの端部には、車両幅方向ＬＨに貫通孔が形成されており、かかる貫通孔に軸部５５９が挿入されている。軸部５５９の車両幅方向ＬＨの両端は、図示しない主部５５６の壁部に固定されている。かかる壁部は、支持部５５７の車両幅方向ＬＨの両端に連なり、車両長さ方向と鉛直下方Ｇとにそれぞれ平行な平面を有する。回動部５５８は、この軸部５５９を軸として、回転することができる。但し、回動部５５８の後方方向ＲＤの端部の下方には支持部５５７が存在するため、回動部５５８は、上方に向かって回転できる一方、下方に向かっては回転できない。このような構造を有することにより、サスペンションメンバ５５０ａの前方部分は、車両長さ方向に荷重が加えられた場合に、上方側に移動可能に構成されている。
【００７８】
このような構成のサスペンションメンバ５５０ａを有する車両において、前方衝突が発生すると、回動部５５８が軸部５５９を軸として上方に向かって回転し、前方側取付部４０２が上方に移動しようとする。第１実施形態と同様に、後方側取付部４０１の第２取付部材４２０において、後方側接続部材３２０のボルト３２１が取り付けられた部分には、鉛直上方の荷重が加えられ、第２取付部材４２０において、ボルト３１０が取り付けられた部分には、下方への荷重が加えられる。このため、第４実施形態の燃料電池車両は、第１実施形態の燃料電池車両５００と同様な効果を有する。
【００７９】
Ｅ．変形例：
Ｅ１．変形例１：
各実施形態では、後方側取付部４０１の剛性を、前方側取付部４０２の剛性よりも低くするために、第１取付部材４１０と第２取付部材４２０との接続部（接続部ｐ１）と、第２取付部材４２０と燃料電池モジュール１００との接続部（接続部ｐ２）との間の距離ｄａ１を、第３取付部材４３０と第４取付部材４４０との接続部（接続部ｐ３）と、第４取付部材４４０と燃料電池モジュール１００との接続部（接続部ｐ４）との間の距離ｄａ２よりも大きくしていたが、このような接続部間の距離の相違に代えて、または、接続部間の距離の相違に加えて、以下の各態様により、後方側取付部４０１の剛性を、前方側取付部４０２の剛性よりも低くしてもよい。
【００８０】
第１の態様としては、第１取付部材４１０の剛性を、第３取付部材４３０の剛性に比べて低くしてもよい。かかる剛性の調整は、例えば、第１取付部材４１０と第３取付部材４３０とのうちの少なくとも一方の筐体の厚さにより調整してもよい。厚さを小さくすることで、剛性を低くできる。また、例えば、筐体の材料の種類により調整してもよい。また、例えば、筐体内に充填されるゴム部材を発泡ゴムで形成し、単位体積当たりの空孔の量（空孔体積）により調整してもよい。単位体積当たりの空孔の量（空孔体積）を大きくすることで、剛性を低くできる。
【００８１】
第２の態様としては、第２取付部材４２０の剛性を、第４取付部材４４０の剛性に比べて低くしてもよい。上述した各実施形態においても、第２取付部材４２０の剛性は、第４取付部材４４０の剛性に比べて小さく構成されていたが、かかる剛性の相違を、他の方法により実現してもよい。例えば、第４取付部材４４０の形状を第２取付部材４２０と同様な形状としつつ、第２取付部材４２０の厚さを、第４取付部材４４０の厚さに比べて小さくしてもよい。また、例えば、第２取付部材４２０と第４取付部材４４０とを互いに同様の形状および同様の厚さとしつつ、第４取付部材４４０の一部にリブを設けることにより、或いは、第２取付部材４２０の一部に貫通孔を設けることにより、第２取付部材４２０の剛性を、第４取付部材４４０の剛性に対して相対的に低くしてもよい。
【００８２】
第３の態様としては、後方側接続部材３２０のボルト３２１として、ＪＩＳ（Japanese Industrial Standards）の強度区分において比較的低い区分のボルトを使用し、前方側接続部材３４０のボルト３４１として、比較的高い区分のボルトを使用することにより、後方側取付部４０１の剛性を、前方側取付部４０２の剛性よりも低くしてもよい。
【００８３】
上述した変形例１の第１ないし第３の態様を採用する場合には、接続部間の距離の相違が無いように構成してもよく。また、このときの鉛直方向に見た接続部間の距離はゼロであってもよい。
【００８４】
Ｅ２．変形例２：
各実施形態において、燃料電池モジュール１００は、サスペンションメンバ５５０に取り付けられていたが、サスペンションメンバ５５０に限らず、車体フレームを構成する他の任意の部材（メンバ）に、取り付けられていてもよい。例えば、燃料電池モジュール１００は、サイドメンバまたはクロスメンバに、間接的に取り付けられていてもよい。
【００８５】
Ｅ３．変形例３：
各実施形態において第２室５２０は、車両長さ方向に延びて形成されていたが、本発明はこれに限定されない。車両幅方向ＬＨに延びて形成されていてもよい。また、第２室５２０を車両長さ方向および車両幅方向ＬＨのいずれの方向にも延びる空間として構成してもよい。また、収容されるタンク２０は、第２室５２０においてどのような向きで収容されてもよい。また、タンク２０の前方方向ＦＤの一部が平常時において第１室５１０に配置されていてもよい。また、第１室５１０と第２室５２０とが区画されておらず、一つの部屋として形成されていてもよい。
【００８６】
Ｅ４．変形例４：
各実施形態における燃料電池車両５００の構成は、あくまでも一例であり、種々変更可能である。例えば、後方側取付部４０１および前方側取付部４０２，４０２ａの数は、それぞれ２つずつに限らず任意の数としてもよい。燃料電池モジュール１００からケース１３０を省略してもよい。モータＭに加えて、ガソリンエンジン等の内燃機関を動力源として備えてもよい。燃料電池モジュール１００は、車両長さ方向において、タンク２０に向かう側へと下方に傾斜して配置されていなくてもよく、例えば、水平に配置されていてもよい。
【００８７】
Ｅ５．変形例５：
各実施形態では、衝突発生時には、サスペンションメンバ５５０，５５０ａの後方方向ＲＤ側は、その場に留まっていたが、前方方向ＦＤ側と同様に上方に移動してもよく、また、下方に移動してもよい。このような構成においても、衝突発生時に、サスペンションメンバ５５０，５５０ａの前方部分が上方に移動するので、各実施形態と同様な効果を奏する。
【００８８】
本発明は、上述の実施形態および変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１１…単セル
２０…タンク
２１…燃料ガス供給路
２２…燃料ガス循環路
２３…燃料ガス排出路
２４…遮断弁
２５…インジェクタ
２６…排気排水弁
２７…循環ポンプ
２９…気液分離器
３０…エアコンプレッサ
３１…酸化剤ガス供給路
３２…酸化剤ガス排出路
３３…三方弁
３４…圧力調整弁
３５…バイパス流路
１００…燃料電池モジュール
１０１…燃料電池スタック
１０２Ｆ，１０２Ｒ…絶縁板
１０３Ｆ，１０３Ｒ…集電板
１１０，１２０…エンドプレート
１３０…ケース
１３１…固定部
１３２…鍔部
１５０，１５０ａ…支持フレーム
１５１…上面壁部
１５２…下面壁部
１５４…内部空間
１５５…リブ
１５９…貫通孔
１６０…ネジ
２００…燃料電池システム
２１０…ＤＣ−ＤＣコンバータ
３１０…ボルト
３２０…後方側接続部材
３２１…ボルト
３２２…ナット
３２５…キャップ
３３０…ボルト
３４０，３４０ａ…前方側接続部材
３４１…ボルト
３４２…ナット
３４３…ワッシャ
３４５…キャップ
４０１…後方側取付部
４０２，４０２ａ…前方側取付部
４１０…第１取付部材
４２０…第２取付部材
４２１…第１台座部
４２２…第２台座部
４２３…傾斜部
４２５…貫通孔
４３０…第３取付部材
４４０…第４取付部材
４４１…ネジ孔
５００…燃料電池車両
５１０…第１室
５２０…第２室
５３０…第３室
５５０，５５０ａ…サスペンションメンバ
５５６…主部
５５７…支持部
５５８…回動部
５５９…軸部
９００…衝突対象物
ＤＢ…ダッシュボード
Ｆ１，Ｆ２…荷重
ＦＤ…前方方向
ＦＰ…フロアパネル
ＦＷ…前輪
Ｇ…鉛直下方
ＬＨ…車両幅方向
Ｍ…モータ
Ｍ１…モーメント
ＲＤ…後方方向
ＲＷ…後輪
ＳＤ…積層方向
ＴＧ…矢印
ｄａ１，ｄａ２…距離
ｐ１〜ｐ４…接続部
【図１】
2018099918.tif 000003
【図２】
2018099918.tif 000004
【図３】
2018099918.tif 000005
【図４】
2018099918.tif 000006
【図５】
2018099918.tif 000007
【図６】
2018099918.tif 000008
【図７】
2018099918.tif 000009
【図８】
2018099918.tif 000010
【図９】
2018099918.tif 000011
【図１０】
2018099918.tif 000012
【図１１】
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