(57)【要約】【課題】車幅方向から燃料電池スタックへの衝撃を抑制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１は、燃料電池スタック２と、燃料電池スタック２が取り付けられ、車両のフロントルーム７に配置されるスタックフレーム３と、スタックフレーム３の左右両側に配置されるとともに車両前後方向に延設される一対のフロントサイドメンバ４Ｌ，４Ｒと、を備える。燃料電池スタック２は、車幅方向において、スタックフレーム３の車幅方向の幅内に収まるように配置されている。車幅方向から見たときに、スタックフレーム３の全体はフロントサイドメンバ４Ｌ，４Ｒと重なっている。【選択図】図２
2019114469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池車両であって、
複数の燃料電池セルを積層してなる燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックが取り付けられ、車両のフロントルームに配置されるスタックフレームと、
車幅方向において前記スタックフレームの両側に配置されるとともに、車両前後方向に延設される一対のフロントサイドメンバと、
を備え、
前記燃料電池スタックは、車幅方向において、前記スタックフレームの車幅方向の幅内に収まるように配置され、
車幅方向から見たときに、前記スタックフレームの少なくとも一部は前記フロントサイドメンバと重なっていることを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
前記スタックフレームの前方に配置されるフロントバンパーリインホースメントを更に備え、
前記燃料電池スタックは、車両前後方向において、前記スタックフレームの車両前後方向の幅内に収まるように配置され、
車両前方から見たときに、前記スタックフレームの少なくとも一部は前記フロントバンパーリインホースメントと重なっている請求項１に記載の燃料電池車両。
【請求項３】
車両前方から見たときに、前記スタックフレームの全体は前記フロントバンパーリインホースメントと重なっている請求項２に記載の燃料電池車両。
【請求項４】
車幅方向から見たときに、前記スタックフレームの全体は前記フロントサイドメンバと重なっている請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料電池車両。
【請求項５】
前記燃料電池スタックに用いられる補機を更に備え、
前記補機は、車幅方向において前記スタックフレームの車幅方向の幅内、及び、車両前後方向において前記スタックフレームの車両前後方向の幅内のうちの少なくとも一方に収まるように配置されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、例えば特許文献１に記載されるものがある。この特許文献に記載の燃料電池車両では、車両のフロントルームにスタックフレームが配置され、燃料電池スタックがスタックフレームに取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−７４８１９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、上述した燃料電池車両では、車幅方向からの衝撃を受ける場合があり、燃料電池スタックに影響を与える可能性がある。このため、車幅方向から燃料電池スタックへの衝撃を抑制することが求められていた。
【０００５】
本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、車幅方向から燃料電池スタックへの衝撃を抑制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】
【０００６】
本発明に係る燃料電池車両は、複数の燃料電池セルを積層してなる燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックが取り付けられ、車両のフロントルームに配置されるスタックフレームと、車幅方向において前記スタックフレームの両側に配置されるとともに、車両前後方向に延設される一対のフロントサイドメンバと、を備え、前記燃料電池スタックは、車幅方向において、前記スタックフレームの車幅方向の幅内に収まるように配置され、車幅方向から見たときに、前記スタックフレームの少なくとも一部は前記フロントサイドメンバと重なっていることを特徴としている。
【０００７】
本発明に係る燃料電池車両では、燃料電池スタックは車幅方向においてスタックフレームの車幅方向の幅内に収まるように配置され、車幅方向から見たときに、スタックフレームの少なくとも一部はフロントサイドメンバと重なっているので、車幅方向から衝撃が入力される場合、入力される衝撃がフロントサイドメンバとスタックフレームとで順次に吸収されるので、燃料電池スタックへの衝撃を軽減することができる。その結果、車幅方向から燃料電池スタックへの衝撃を抑制することができる。
【０００８】
本発明に係る燃料電池車両において、前記スタックフレームの前方に配置されるフロントバンパーリインホースメントを更に備え、前記燃料電池スタックは、車両前後方向において、前記スタックフレームの車両前後方向の幅内に収まるように配置され、車両前方から見たときに、前記スタックフレームの少なくとも一部は前記フロントバンパーリインホースメントと重なっていることが好ましい。このようすれば、車両前方から入力される衝撃がフロントバンパーリインホースメントとスタックフレームとで順次に吸収されるので、燃料電池スタックへの衝撃を軽減することができる。その結果、車両前方から燃料電池スタックへの衝撃を抑制することができる。
【０００９】
本発明に係る燃料電池車両において、車両前方から見たときに、前記スタックフレームの全体は前記フロントバンパーリインホースメントと重なっていることが好ましい。このようにすれば、車両前方から燃料電池スタックへの衝撃をより確実に抑制することができる。
【００１０】
また、本発明に係る燃料電池車両において、車幅方向から見たときに、前記スタックフレームの全体は前記フロントサイドメンバと重なっていることが好ましい。このようにすれば、車幅方向から燃料電池スタックへの衝撃をより確実に抑制することができる。
【００１１】
また、本発明に係る燃料電池車両において、前記燃料電池スタックに用いられる補機を更に備え、前記補機は、車幅方向において前記スタックフレームの車幅方向の幅内、及び、車両前後方向において前記スタックフレームの車両前後方向の幅内のうちの少なくとも一方に収まるように配置されていることが好ましい。このようにすれば、車幅方向から入力される衝撃がフロントサイドメンバとスタックフレームとで順次に吸収されるので、補機への衝撃を軽減することができる。また、車両前方から入力される衝撃がフロントバンパーリインホースメントとスタックフレームとで順次に吸収されるので、補機への衝撃を軽減することができる。その結果、車幅方向及び車両前方のうち少なくとも一方から補機への衝撃を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車幅方向から燃料電池スタックへの衝撃を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る燃料電池車両を示す概略側面図である。
【図２】第１実施形態に係る燃料電池車両を示す概略正面図である。
【図３】第１実施形態に係る燃料電池車両を示す概略平面図である。
【図４】第１実施形態に係る燃料電池車両を示す概略底面図である。
【図５】第２実施形態に係る燃料電池車両を示す概略側面図である。
【図６】第２実施形態に係る燃料電池車両を示す概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明に係る燃料電池車両の実施形態について説明する。図面の説明において同一の要素には同一符号を付し、重複説明は省略する。また、各図において矢印ＦＲ、矢印ＲＨ、矢印ＵＰは、車両前方、車両右方、車両上方をそれぞれ示す。
【００１５】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態に係る燃料電池車両を示す概略側面図であり、図２は第１実施形態に係る燃料電池車両を示す概略正面図であり、図３は第１実施形態に係る燃料電池車両を示す概略平面図であり、図４は第１実施形態に係る燃料電池車両を示す概略底面図である。図２において、燃料電池スタック、スタックフレーム及びフロントサイドメンバ等の位置関係をより分かり易くするために、これらの部品の前方に配置されるフロントバンパーリインホースメントを省略した。
【００１６】
本実施形態の燃料電池車両１は、例えば後輪駆動式の車両であり、車両のフロントルーム７の内部に配置される燃料電池スタック２と、フロントルーム７の内部に配置されるとともに燃料電池スタック２が取り付けられるスタックフレーム３と、車幅方向（車両左右方向ともいう）においてスタックフレーム３の両側に配置される左右一対のフロントサイドメンバ４Ｌ，４Ｒと、スタックフレーム３の前方に配置されるフロントバンパーリインホースメント５と、燃料電池スタック２に用いられる補機６と、を主に備えている。
【００１７】
燃料電池スタック２は、複数の燃料電池セルを積層してなるセルスタックであり、固体高分子電解質型燃料電池を構成する。図示しないが、燃料電池セルは、高分子電解質膜がアノード電極及びカソード電極により挟持されてなる膜／電極接合体と、該膜／電極接合体を両側から挟み込む一対のセパレータとを有する。そして、燃料電池スタック２は、カソード電極側のセパレータを介して供給された空気中の酸素ガスと、アノード電極側のセパレータを介して供給された水素ガスとの酸化還元反応により発電する。
【００１８】
スタックフレーム３は、例えば金属材料によって矩形板状に形成されており、燃料電池スタック２の下方に配置されている。燃料電池スタック２は、例えば溶接やボルト締結等でスタックフレーム３に固定されている。図示しないが、スタックフレーム３は、例えばマウントを介して車両に締結されている。
【００１９】
図１に示すように、スタックフレーム３は、その底面が水平方向に対して所定の角度αで傾斜した状態でフロントルーム７の内部に配置されている。具体的には、スタックフレーム３は、車両後方に行くにつれて低くなるように、言い換えれば後下がりに傾斜している。これによって、該スタックフレーム３に取り付けられた燃料電池スタック２も水平方向に対して後下がりに傾斜することになる。このようにすれば、燃料電池の発電時に生成される水を効率良く外部に排出することができる。なお、スタックフレーム３及び燃料電池スタック２は、必ずしも後下がりに傾斜する必要がなく、前下がりになるように傾斜しても良い。
【００２０】
本実施形態では、燃料電池スタック２は、車幅方向においてスタックフレーム３の車幅方向の幅内に収まるように配置されるとともに、車両前後方向において該スタックフレーム３の車両前後方向の幅内に収まるように配置されている。具体的には、燃料電池スタック２の車両前後方向の最大幅ｔ１は、スタックフレーム３の車両前後方向の最大幅ｔ２よりも小さく、且つ該最大幅ｔ２の範囲内に収まっている（図１及び図３参照）。また、燃料電池スタック２の車幅方向の最大幅ｗ１は、スタックフレーム３の車幅方向の最大幅ｗ２よりも小さく、且つ該最大幅ｗ２の範囲内に収まっている（図２及び図３参照）。
【００２１】
フロントサイドメンバ４Ｌ，４Ｒは、例えば車両前後方向から見て矩形閉断面形状に形成された車体の骨格部材であり、車両前後方向に沿って延設されている。図２及び図３に示すように、フロントサイドメンバ４Ｌ，４Ｒは、スタックフレーム３を挟むように該スタックフレーム３の左右両側に配置されている。
【００２２】
一方、フロントバンパーリインホースメント５は、フロントサイドメンバ４Ｌ，４Ｒの前端に配置されている。フロントバンパーリインホースメント５は、例えば車幅方向から見て矩形閉断面形状に形成されており、左側のフロントサイドメンバ４Ｌと右側のフロントサイドメンバ４Ｒとの間に架け渡されている。このフロントバンパーリインホースメント５は、例えば左側のフロントサイドメンバ４Ｌ及び右側のフロントサイドメンバ４Ｒの前端にそれぞれ設けられたクラッシュボックス（図示せず）を介して、これらのフロントサイドメンバ４Ｌ，４Ｒと接合されている。
【００２３】
また、図１に示すように、車両前後方向から見たときに、スタックフレーム３の全体はフロントバンパーリインホースメント５と重なっている。図１において、両者の重なる範囲Ｓ１を破線で示している。本実施形態では、スタックフレーム３の上端はフロントバンパーリインホースメント５の上端と同じ高さに位置しており、スタックフレーム３の下端はフロントバンパーリインホースメント５の下端と同じ高さに位置している。なお、ここでは、スタックフレーム３は、車両前後方向から見たときに必ずしもその全体がフロントバンパーリインホースメント５と重なる必要はなく、少なくとも一部においてフロントバンパーリインホースメント５と重なるように配置されれば良い。
【００２４】
また、図２に示すように、車幅方向から見たときに、スタックフレーム３の全体はフロントサイドメンバ４Ｌ，４Ｒと重なっている。図２において、両者の重なる範囲Ｓ２を破線で示している。本実施形態では、スタックフレーム３の上端はフロントサイドメンバ４Ｌ，４Ｒの上端よりも低く、スタックフレーム３の下端はフロントサイドメンバ４Ｌ，４Ｒの下端よりも高い。なお、ここでは、スタックフレーム３は、車幅方向から見たときに必ずしもその全体がフロントサイドメンバ４Ｌ，４Ｒと重なる必要はなく、少なくとも一部においてフロントサイドメンバ４Ｌ，４Ｒと重なるように配置されれば良い。
【００２５】
一方、補機６には、空調用コンプレッサ８、燃料電池に空気を供給するためのエアコンプレッサ９、水素循環ポンプ１０、冷却水を循環するためのウォーターポンプ１１等が含まれている。これらの補機６は、スタックフレーム３を挟んで燃料電池スタック２とは反対側（すなわち、スタックフレーム３の下側）に配置され、溶接やボルト締結等でスタックフレーム３と接合されている。
【００２６】
図４に示すように、エアコンプレッサ９はスタックフレーム３の略中央位置に配置されている。このエアコンプレッサ９は、車幅方向においてスタックフレーム３の車幅方向の幅内に、且つ、車両前後方向においてスタックフレーム３の車両前後方向の幅内に収まるように配置されている。具体的には、エアコンプレッサ９の車両前後方向の最大幅ｔ５は、スタックフレーム３の車両前後方向の最大幅ｔ２よりも小さく、且つ該最大幅ｔ２の範囲内に収まっている。また、エアコンプレッサ９の車幅方向の最大幅ｗ５は、スタックフレーム３の車幅方向の最大幅ｗ２よりも小さく、且つ該最大幅ｗ２の範囲内に収まっている。
【００２７】
ウォーターポンプ１１と空調用コンプレッサ８とは、エアコンプレッサ９の前方において車両の右側から左側に向かって順に配置されている。ウォーターポンプ１１は、車幅方向においてスタックフレーム３の車幅方向の幅内に、且つ、車両前後方向においてスタックフレーム３の車両前後方向の幅内に収まるように配置されている。具体的には、ウォーターポンプ１１の車両前後方向の最大幅ｔ４は、スタックフレーム３の車両前後方向の最大幅ｔ２よりも小さく、且つ該最大幅ｔ２の範囲内に収まっている。また、ウォーターポンプ１１の車幅方向の最大幅ｗ４は、スタックフレーム３の車幅方向の最大幅ｗ２よりも小さく、且つ該最大幅ｗ２の範囲内に収まっている。
【００２８】
空調用コンプレッサ８は、車幅方向においてスタックフレーム３の車幅方向の幅内に、且つ、車両前後方向においてスタックフレーム３の車両前後方向の幅内に収まるように配置されている。具体的には、空調用コンプレッサ８の車両前後方向の最大幅ｔ３は、スタックフレーム３の車両前後方向の最大幅ｔ２よりも小さく、且つ該最大幅ｔ２の範囲内に収まっている。また、空調用コンプレッサ８の車幅方向の最大幅ｗ３は、スタックフレーム３の車幅方向の最大幅ｗ２よりも小さく、且つ該最大幅ｗ２の範囲内に収まっている。
【００２９】
一方、水素循環ポンプ１０は、エアコンプレッサ９の後方に配置されている。この水素循環ポンプ１０は、車幅方向においてスタックフレーム３の車幅方向の幅内に、且つ、車両前後方向においてスタックフレーム３の車両前後方向の幅内に収まるように配置されている。具体的には、水素循環ポンプ１０の車両前後方向の最大幅ｔ６は、スタックフレーム３の車両前後方向の最大幅ｔ２よりも小さく、且つ該最大幅ｔ２の範囲内に収まっている。また、水素循環ポンプ１０の車幅方向の最大幅ｗ６は、スタックフレーム３の車幅方向の最大幅ｗ２よりも小さく、且つ該最大幅ｗ２の範囲内に収まっている。
【００３０】
このように構成された燃料電池車両１では、燃料電池スタック２は車幅方向においてスタックフレーム３の車幅方向の幅内に収まるように配置され、且つ、車幅方向から見たときに、スタックフレーム３の全体はフロントサイドメンバ４Ｌ，４Ｒと重なっている。このため、車幅方向から衝撃が入力される場合に、入力される衝撃を一旦フロントサイドメンバ４Ｌ，４Ｒで受けることができ、次にスタックフレーム３で受けることができる。これによって、車幅方向から入力される衝撃がフロントサイドメンバ４Ｌ，４Ｒとスタックフレーム３とで順次に吸収されるので、燃料電池スタック２への衝撃を軽減することができる。その結果、車幅方向から燃料電池スタック２への衝撃を抑制することができる。
【００３１】
加えて、燃料電池スタック２は、車両前後方向においてスタックフレーム３の車両前後方向の幅内に収まるように配置され、且つ、車両前方から見たときに、スタックフレーム３の全体はフロントバンパーリインホースメント５と重なっている。このため、車幅方向から衝撃が入力される場合に、入力される衝撃を一旦フロントバンパーリインホースメント５で受けることができ、次にスタックフレーム３で受けることができる。このため、車両前方から入力される衝撃がフロントバンパーリインホースメント５とスタックフレーム３とで順次に吸収されるので、燃料電池スタック２への衝撃を軽減することができる。その結果、車両前方から燃料電池スタック２への衝撃を抑制することができる。
【００３２】
更に、補機６としての空調用コンプレッサ８、エアコンプレッサ９、水素循環ポンプ１０及びウォーターポンプ１１は、それぞれ車幅方向においてスタックフレーム３の車幅方向の幅内、且つ車両前後方向においてスタックフレーム３の車両前後方向の幅内に収まるように配置されている。このため、車幅方向から入力される衝撃がフロントサイドメンバ４Ｌ，４Ｒとスタックフレーム３とで順次に吸収され、車両前方から入力される衝撃がフロントバンパーリインホースメント５とスタックフレーム３とで順次に吸収されるので、車幅方向及び車両前後方向からこれらの補機６への衝撃を抑制することができる。
【００３３】
また、このように車幅方向及び車両前方から燃料電池スタック２への衝撃、車幅方向及び車両前方から補機６への衝撃をそれぞれ抑制することができるため、燃料電池スタック２及び補機６は必要最小限の強度を有するものであれば良くなり、燃料電池スタック２及び補機６の質量及びコストを削減することが可能になる。
【００３４】
更に、燃料電池スタック２がスタックフレーム３の上側、補機６がスタックフレーム３の下側にそれぞれ接合されるので、燃料電池スタック２、補機６及びスタックフレーム３を一つのアッセンブリユニットとすることが可能になる。このため、これらの部品の組付性及び搭載性を高めることができるので、生産性を向上しつつ、コストの削減及び複数車種への対応性等を図ることができる。また、補機６としての空調用コンプレッサ８、エアコンプレッサ９、水素循環ポンプ１０及びウォーターポンプ１１を部品同士間の隙間が小さくなるようにスタックフレーム３に配置させることにより、アッセンブリユニットの小型化も図ることが可能になる。
【００３５】
なお、空調用コンプレッサ８、エアコンプレッサ９、水素循環ポンプ１０及びウォーターポンプ１１は、必ずしも車幅方向においてスタックフレーム３の車幅方向の幅内、且つ車両前後方向においてスタックフレーム３の車両前後方向の幅内に収まるようにそれぞれ配置される必要はなく、車幅方向においてスタックフレーム３の車幅方向の幅内、及び、車両前後方向においてスタックフレーム３の車両前後方向の幅内のうちの少なくとも一方に収まるように配置されれば良い。
【００３６】
＜第２実施形態＞
図５は第２実施形態に係る燃料電池車両を示す概略側面図であり、図６は第２実施形態に係る燃料電池車両を示す概略正面図である。本実施形態の燃料電池車両１Ａは、前輪駆動式であり、且つスタックフレーム３が水平方向に沿って配置される点において上述の第１実施形態と相違する、その他の構成は第１実施形態と同様であるので、ここではその相違点のみを説明する。
【００３７】
図５に示すように、スタックフレーム３は水平方向に沿って配置されている。これによって、該スタックフレーム３に取り付けられた燃料電池スタック２も水平方向に沿って配置されることになる。そして、車両前後方向から見たときに、スタックフレーム３の全体はフロントバンパーリインホースメント５と重なっている。
【００３８】
本実施形態において、補機６にはエアコンプレッサ９、ウォーターポンプ１１及び駆動モータ１２等が含まれている。図６に示すように、駆動モータ１２、ウォーターポンプ１１とエアコンプレッサ９とは、車両の右側から左側に向かって順に配置されるとともに、溶接やボルト締結等でスタックフレーム３の下側に固定されている。
【００３９】
駆動モータ１２は、車幅方向においてスタックフレーム３の車幅方向の幅内に、且つ、車両前後方向においてスタックフレーム３の車両前後方向の幅内に収まるように配置されている。具体的には、駆動モータ１２の車幅方向の最大幅ｗ７は、スタックフレーム３の車幅方向の最大幅ｗ２よりも小さく、且つ該最大幅ｗ２の範囲内に収まっている。また、駆動モータ１２の車両前後方向の最大幅ｔ７は、スタックフレーム３の車両前後方向の最大幅ｔ２よりも小さく、且つ該最大幅ｔ２の範囲内に収まっている。
【００４０】
このように構成された燃料電池車両１Ａは、上述の第１実施形態と同様な作用効果を得られる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１，１Ａ    燃料電池車両
２    燃料電池スタック
３    スタックフレーム
４Ｌ，４Ｒ    フロントサイドメンバ
５    フロントバンパーリインホースメント
６    補機
７    フロントルーム
８    空調用コンプレッサ
９    エアコンプレッサ
１０    水素循環ポンプ
１１    ウォーターポンプ
１２    駆動モータ
【図１】
2019114469.tif 000003
【図２】
2019114469.tif 000004
【図３】
2019114469.tif 000005
【図４】
2019114469.tif 000006
【図５】
2019114469.tif 000007
【図６】
2019114469.tif 000008