(57)【要約】【課題】組体の回転軸線回りの確実な回転を確保する。【解決手段】燃料電池スタックに補機１０Ｈ，１０Ｌを組み付けることにより組体７を形成する。組体を収容室内に収容すると共に、車両幅方向に延びる回転軸線ＲＡ周りに回転可能に支持する。燃料電池スタックに組み付けられた補機が重量補機１０Ｈと軽量補機１０Ｌとから構成される。組体が、回転軸線に近い回転軸線近位領域ＰＸと、回転軸線から離れた回転軸線遠位領域ＤＴとを有している。重量補機が回転軸線近位領域に取り付けられると共に、軽量補機が回転軸線遠位領域又は回転軸線近位領域に取り付けられる。【選択図】図６
2015217903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタックに補機を組み付けることにより組体を形成し、
該組体を、乗員室よりも車両長さ方向外側に形成された収容室内に収容すると共に、車両幅方向に延びる回転軸線周りに回転可能に支持した、
電動車両であって、
燃料電池スタックに組み付けられた補機が重量補機と軽量補機とから構成されており、
組体が、回転軸線に近い回転軸線近位領域と、回転軸線から離れた回転軸線遠位領域とを有しており、
重量補機が回転軸線近位領域に取り付けられると共に、軽量補機が回転軸線遠位領域又は回転軸線近位領域に取り付けられる、
電動車両。
【請求項２】
前記組体が、組体の車両長さ方向乗員室側端部が組体の車両長さ方向外側端部よりも下方に位置するように傾斜して前記収容室内に配置される、請求項１に記載の電動車両。
【請求項３】
前記回転軸線が前記組体の車両長さ方向乗員室側端部周りに設けられる、請求項１又は２に記載の電動車両。
【請求項４】
車両衝突時に車両に作用する車両長さ方向の車両中央向きの衝撃荷重があらかじめ定められた上限値よりも小さいときには前記組体が前記回転軸線回りに回転せず、前記衝撃荷重が前記上限値よりも大きいときに組体が回転軸線回りに回転するように、組体が収容室内において保持される、請求項１から３までのいずれか一項に記載の電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
扁平形状をなす燃料電池スタックを乗員室の前方に形成された収容室内に収容し、収容室内において燃料電池スタックは燃料電池スタックの厚さ方向が鉛直方向を指向するように配置されている、電動車両が知られている。ところが、車両衝突により車両前端に後向きの衝撃荷重が作用すると、燃料電池スタックが乗員室内に侵入するおそれがある。そこで、燃料電池スタックを燃料電池スタックの後側端部ないし乗員室側端部周りにおいて車両幅方向に延びる回転軸線周りに回転可能に支持し、車両衝突により車両前端に後向きの衝撃荷重が作用したときに燃料電池スタックが回転軸線回りに回転するようにした、電動車両が公知である（特許文献１参照）。すなわち、特許文献１では、車両衝突時に燃料電池スタックの前側端部が上向きに移動し、したがって燃料電池スタックが立ち上がる。その結果、燃料電池スタックが乗員室内に侵入するリスクが低くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６２１０８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、通常、電動車両には、燃料電池スタックに冷却水を供給するための冷却水ポンプ、燃料電池スタックに空気を供給するためのスタック用コンプレッサ、といった補機が設けられ、これらの補機も収容室内に収容される。この場合、燃料電池スタックにこれら補機を組み付けることにより組体を形成し、燃料電池スタック及び補機を組体の形で収容室内に収容すれば、燃料電池スタック及び補機の収容室内への収容作業を簡素化することができる。
【０００５】
このような組体を上述の特許文献１に適用することもでき、この場合には車両衝突時に組体が回転軸線回りに回転されることになる。ところが、回転軸線から離れた燃料電池スタックの前側端部に、例えば冷却水ポンプのような比較的重い補機が組み付けられていると、この補機により燃料電池スタックに大きなモーメントが作用することになる。その結果、車両衝突時に組体が回転するのが困難になる。すなわち、燃料電池スタックに対する補機の組み付け位置によっては、車両衝突時における組体の良好な回転が阻害されるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、燃料電池スタックに補機を組み付けることにより組体を形成し、組体を、乗員室よりも車両長さ方向外側に形成された収容室内に収容すると共に、車両幅方向に延びる回転軸線周りに回転可能に支持した、電動車両であって、燃料電池スタックに組み付けられた補機が重量補機と軽量補機とから構成されており、組体が、回転軸線に近い回転軸線近位領域と、回転軸線から離れた回転軸線遠位領域とを有しており、重量補機が回転軸線近位領域に取り付けられると共に、軽量補機が回転軸線遠位領域又は回転軸線近位領域に取り付けられる、電動車両が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
組体の回転軸線回りの確実な回転を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電動車両の部分側面図である。
【図２】電動車両の部分平面図である。
【図３】枠体の一例の斜視図である。
【図４】枠体の別の例の斜視図である。
【図５】組体が回転した状態を示す電動車両の部分側面図である。
【図６】補機の組み付け位置を示す模式図である。
【図７】本発明による別の実施例を示す模式図である。
【図８】本発明による更に別の実施例を示す模式図である。
【図９】本発明による更に別の実施例を示す模式図である。
【図１０】本発明による更に別の実施例を示す模式図である。
【図１１】組体の保持の仕方の別の実施例を説明する部分平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１及び図２を参照すると、電動車両１は乗員室２と、乗員室２よりも車両長さ方向外側、すなわち乗員室２の前側に形成された収容室３とを備える。図１及び図２に示される実施例では、収容室３はダッシュボード４により乗員室２から分離される。この収容室３の底部にはサスペンションメンバ５が配置され、サスペンションメンバ５は車両ボディに固定される。また、サスペンションメンバ５上にはマウント６Ｆ，６Ｒを介して組体７が取り付けられる。このようにして、組体７が収容室３内に収容される。なお、図面において、１Ｆは車両外側端部すなわち前端、１Ｈはフードをそれぞれ示している。したがって、収容室３は車両前端１Ｆ、ダッシュボード４、及びフード１Ｈにより画定される。また、図面において、ＶＬは車両長さ方向、ＶＷは車両幅方向、ＶＨは車両高さ方向をそれぞれ示している。ここで、車両長さ方向ＶＬ及び車両幅方向ＶＷは水平方向であり、車両高さ方向ＶＨは鉛直方向である。図示しない別の実施例では、組体７は車両ボディに取り付けられる。
【００１０】
組体７は、燃料電池スタック８と、燃料電池スタック８に固定された枠体９と、枠体９に固定された電動車両１の補機１０と、を備える。言い換えると、燃料電池スタック８に枠体９を介して補機１０を組み付けることにより組体７が形成される。図示しない別の実施例では、例えばブラケットを介して補機１０が燃料電池スタック８に組み付けられる。
【００１１】
図１及び図２に示される実施例では、燃料電池スタック８は概ね直方体状をなしている。また、燃料電池スタック８の高さないし厚さは燃料電池スタック８の長さ及び幅よりも小さく、したがって燃料電池スタック８は扁平状をなしている。なお、燃料電池スタック８の各面は必ずしも平坦でなく、多少の凹凸を含む場合もある。また、燃料電池スタック８は、複数の燃料電池単セルを積層した積層体と、この積層体を収容するケーシングとから構成される。燃料電池単セルは燃料電池スタック長さ方向又は燃料電池スタック幅方向に積層される。燃料電池スタック８に水素ガス及び空気が供給されると、燃料電池スタック８は電気エネルギを発生する。この電気エネルギは例えば車両１駆動用の電気モータに供給され、電動車両１が駆動される。
【００１２】
図３は枠体９の一例を示している。図３を参照すると、枠体９は概ね直方体形状をなしており、平面状に拡がる頂部部材９Ｔ及び底部部材９Ｂと、これら頂部部材９Ｔ及び底部部材９Ｂを互いに連結する側部部材９Ｓ，９Ｓとを備える。これら頂部部材９Ｔと底部部材９Ｂと側部部材９Ｓ，９Ｓとの間にスタック収容室９Ｃが形成され、燃料電池スタック８はこのスタック収容室９Ｃ内に収容される。この例では、燃料電池スタック８の頂面、底面、側面の少なくとも一つが対応する頂部部材９Ｔ、底部部材９Ｂ、及び側部部材９Ｓ，９Ｓに固定され、したがって燃料電池スタック８と枠体９とが互いに連結される。
【００１３】
図４は枠体９の別の例を示している。図４に示される例では、図３に示される例と比較して、側部部材９Ｓ，９Ｓが省略され、頂部部材９Ｔと底部部材９Ｂとの間に形成されるスタック収容室９Ｃ内に燃料電池スタック８が収容される。この例では、燃料電池スタック８の頂面が頂部部材９Ｔに固定され、燃料電池スタック８の底面が底部部材９Ｂに固定される。いずれの例でも、組体７の長さ方向、幅方向、及び高さ方向は燃料電池スタック８の長さ方向、幅方向、及び高さ方向にそれぞれ一致する。なお、図面において、ＡＬは組体７ないし燃料電池スタック８の長さ方向、ＡＷは組体７ないし燃料電池スタック８の幅方向、ＡＨは組体７ないし燃料電池スタック８の高さ方向をそれぞれ示している。
【００１４】
図１及び図２に示される例では、組体長さ方向ＡＬが図２に示される平面視において車両長さ方向ＶＬを指向しかつ組体幅方向ＡＷが車両幅方向ＶＷを指向するように、組体７が収容室３内に配置される。また、組体長さ方向ＡＬが図１に示される側面視において車両長さ方向ＶＬに対し傾斜するように、組体７が収容室３内に配置される。具体的には、組体７は、組体７の後側端部ないし車両長さ方向ＶＬ乗員室側端部７Ｒが組体７の前側端部ないし車両長さ方向ＶＬ外側端部７Ｆよりも下方に位置するように傾斜して収容室３内に収容される。言い換えると、組体７の前側端部７Ｆから組体７の後側端部７Ｒに向かうにつれて下方に傾斜するように、組体７が収容室３内に配置される。
【００１５】
図示しない別の実施例では、組体長さ方向ＡＬが車両幅方向ＶＷを指向しかつ組体幅方向ＡＷが図２に示される平面視において車両長さ方向ＶＬを指向するように、組体７が収容室３内に配置される。図示しない更に別の実施例では、組体長さ方向ＡＬが図１に示される側面視において車両長さ方向ＶＬを指向するように、組体７が収容室３内に配置される。
【００１６】
上述したように、枠体９には種々の補機１０が固定される。図１及び図２に示される例では、補機１０には、燃料電池スタック８に冷却水を供給するための冷却水ポンプ１０ａ、燃料電池スタック８の出力電圧を昇圧するためのＤＣ−ＤＣコンバータ１０ｂ、燃料電池スタック８に空気を供給するためのスタック用コンプレッサ１０ｃ、エアコンの冷媒を圧送するためのエアコン用コンプレッサ１０ｄ、及びスタック用コンプレッサ１０ｃからの空気を冷却するためのインタークーラ１０ｅが含まれる。この場合、冷却水ポンプ１０ａ及びＤＣ−ＤＣコンバータ１０ｂは組体７の後側端部７Ｒ周りに取り付けられ、スタック用コンプレッサ１０ｃ、エアコン用コンプレッサ１０ｄ、及びインタークーラ１０ｅは組体７の前側端部７Ｆ周りに取り付けられる。また、冷却水ポンプ１０ａ及びインタークーラ１０ｅは枠体９の底部部材９Ｂに固定され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０ｂ、スタック用コンプレッサ１０ｃ及びエアコン用コンプレッサ１０ｄは枠体９の頂部部材９Ｔに固定される。なお、図１及び図２に示される例では、車両１の補機の一部が燃料電池スタック８に組み付けられ、残りの補機は例えば収容室３内に収容される。
【００１７】
また、上述したように、組体７はマウント６Ｆ，６Ｒを介してサスペンションメンバ５に取り付けられる。一対のマウント６Ｆは組体７の前側端部７Ｆ周りに設けられ、一対のマウント６Ｒは組体７の後側端部７Ｒ周りに設けられる。以下では、マウント６Ｆを前側マウント６Ｆと称し、マウント６Ｒを後側マウント６Ｒと称することにする。これら前側マウント６Ｆ及び後側マウント６Ｒは例えばボルトによって枠体９及びサスペンションメンバ５にそれぞれ取り付けられる。なお、図１及び図２に示される実施例では、前側マウント６Ｆは強度が比較的低いアルミニウムから形成され、後側マウント６Ｒは強度が比較的高い鉄から形成される。
【００１８】
図１及び図２に示される実施例では、まず組体７が形成され、次いで組体７がサスペンションメンバ５に取り付けられる。次いで、収容室３の底部開口から組体７が収容室３内に収容され、サスペンションメンバ５が車両ボディに固定される。このようにすると、燃料電池スタック８及び補機１０を簡単に収容室３内に収容することができる。
【００１９】
さて、車両１がその前端１Ｆにおいて衝突すると、車両１に車両長さ方向ＶＬの車両中央向きないし内向きの衝撃荷重、すなわち後向きの衝撃荷重が作用する。この衝撃荷重があらかじめ定められた上限値よりも大きいときには、車両前端１Ｆそれ自体、又は、車両前端１Ｆと組体７との間の収容室３内に配置される別の補機、例えばラジエータが車両長さ方向ＶＬ後向きに移動して組体７に衝突する。この場合、組体７は、組体７の後側端部７Ｒが前側端部７Ｆよりも下方に位置するように傾斜してに配置されているので、組体７の前側端部７Ｆには上向きの荷重が作用する。その結果、前側マウント６Ｆが破断し、あるいは、前側マウント６Ｆがサスペンションメンバ５から離脱し、組体７の前側端部７Ｆが上向きに移動する。このとき、後側マウント６Ｒはサスペンションメンバ５及び組体７に連結されたまま変形する。その結果、図５に矢印ＲＴで示されるように、組体７の前側端部７Ｆが組体７の後側端部７Ｒに対し持ち上げられ、すなわち組体７が立ち上げられる。
【００２０】
このように車両衝突時に組体７が回転して立ち上がると、組体７ないし燃料電池スタック８が乗員室２内に侵入するリスクを低減することができる。また、衝撃荷重を吸収するための空間をより大きくすることができる。
【００２１】
この場合、組体７の後側端部７Ｒ周りにおいて車両幅方向ＶＷに延びる回転軸線ＲＡ回りに組体７が回転すると観念できる。もっとも、組体７がどのように回転するかは後側マウント６Ｒがどのように変形するかに依存するので、回転軸線ＲＡの位置が固定されない場合もある。
【００２２】
なお、図１及び図２に示される実施例では、組体７がサスペンションメンバ５から離脱可能に前側マウント６Ｆを介してサスペンションメンバ５に保持され、サスペンションメンバ５から離脱不能に後側マウント６Ｒを介してサスペンションメンバ５に保持される、という見方もできる。
【００２３】
車両１に作用する車両長さ方向ＶＬ後向きの衝撃荷重が上述した上限値よりも小さいときには、前側マウント６Ｒは破断せず、したがって組体７は回転しない。すなわち、車両衝突時に車両１に作用する車両長さ方向ＶＬ内向きの衝撃荷重があらかじめ定められた上限値よりも小さいときには組体７が回転軸線ＲＡ回りに回転せず、衝撃荷重が上限値よりも大きいときに組体７が回転軸線ＲＡ回りに回転するように、組体７が収容室３内において保持されるということになる。
【００２４】
ところで、燃料電池スタック８に組み付けられた補機１０には、比較的重いものもあれば比較的軽いものもある。そこで、燃料電池スタック８に組み付けられた補機１０を比較的重い重量補機と比較的軽い軽量補機とに二分できるとすると、図１及び図２に示される実施例では、重量補機は冷却水ポンプ１０ａ及びＤＣ−ＤＣコンバータ１０ｂから構成され、軽量補機はスタック用コンプレッサ１０ｃ、エアコン用コンプレッサ１０ｄ、及びインタークーラ１０ｅから構成される。図示しない別の実施例では、あらかじめ定められた設定値よりも重い補機が重量補機とされ、設定値よりも軽い補機が軽量補機とされる。
【００２５】
図６は、図１及び図２に示される実施例における重量補機１０Ｈ及び軽量補機１０Ｌの組み付け位置を模式的に示している。図６からわかるように、図１及び図２に示される実施例では、重量補機１０は回転軸線ＲＡに近い回転軸線近位領域ＰＸに組み付けられ、軽量補機１０Ｌは回転軸線ＲＡから離れた回転軸線遠位領域ＤＴに組み付けられる、ということになる。
【００２６】
補機１０Ｈ，１０Ｌが燃料電池スタック８に組み付けられると、補機１０Ｈ，１０Ｌによりモーメントが組体７ないし燃料電池スタック８に作用する。このモーメントは補機１０Ｈ，１０Ｌの組み付け位置が回転軸線ＲＡから遠くなるにつれて大きくなり、補機１０Ｈ，１０Ｌの重さが大きくなるにつれて大きくなる。
【００２７】
ところが、このモーメントが大きいと、車両衝突時に組体７ないし燃料電池スタック８が回転軸線ＲＡ回りに回転するのが困難になる。
【００２８】
そこで図１及び図２に示される実施例では図６に示されるように、重量補機１０を回転軸線近位領域ＰＸに組み付け、軽量補機１０Ｌを回転軸線遠位領域ＤＴに組み付けている。その結果、補機１０Ｈ，１０Ｌにより組体７ないし燃料電池スタック８に作用するモーメントが小さくなり、組体７ないし燃料電池スタック８が回転軸線ＲＡ周りに確実に回転することが可能となる。
【００２９】
図７から図１０は本発明による別の実施例を示している。
図７に示される実施例では、重量補機１０Ｈが回転軸線近位領域ＰＸに組み付けられる。また、軽量補機１０Ｌも回転軸線近位領域ＰＸに組み付けられる。
【００３０】
図８に示される実施例では、回転軸線ＲＡが組体７の長さ方向ＡＬの中央領域７Ｃに設けられる。その上で、重量補機１０Ｈが回転軸線近位領域ＰＸに組み付けられ、軽量補機１０Ｌが回転軸線遠位領域ＤＴに組み付けられる。
【００３１】
図９に示される実施例では、組体７の前側端部７Ｆから組体７の後側端部７Ｒに向かうにつれて上方に傾斜するように、組体７が収容室３内に配置される。車両衝突時に車両１に作用する衝撃荷重が上述の上限値よりも大きいときには、組体７の前側端部７Ｆが下向きに移動し、したがって矢印ＲＴで示されるように組体７の前側端部７Ｆが組体７の後側端部７Ｒに対し押し下げられる。このようにして組体７が回転軸線ＲＡ回りに回転する。その上で、重量補機１０Ｈが回転軸線近位領域ＰＸに組み付けられ、軽量補機１０Ｌが回転軸線遠位領域ＤＴに組み付けられる。
【００３２】
図１０に示される実施例では、回転軸線ＲＡが組体７の前側端部７Ｆ周りに設けられる。車両衝突時に車両１に作用する衝撃荷重が上述の上限値よりも大きいときには、いわゆるジャックナイフ現象により、組体７の後側端部７Ｒが上向きに移動し、したがって矢印ＲＴで示されるように組体７の後側端部７Ｒが組体７の前側端部７Ｆに対し持ち上げられる。このようにして組体７が回転軸線ＲＡ回りに回転する。その上で、重量補機１０Ｈが回転軸線近位領域ＰＸに組み付けられ、軽量補機１０Ｌが回転軸線遠位領域ＤＴに組み付けられる。
【００３３】
図１１は組体７の保持の仕方の別の実施例を示している。図１１に示される実施例では、車両幅方向ＶＷに延びる一対のピン７Ｐが組体７に設けられ、これらピン７Ｐを回転可能に受容する受容孔６Ｈが後側マウント６Ｒに設けられる。図示しない更に別の実施例では、後側マウント６Ｒにピンが設けられ、組体７に受容孔が設けられる。いずれにしても、組体７が車両幅方向ＶＷに延びる回転軸線ＲＡ回りに回転可能に支持される。
【００３４】
これまで述べてきた実施例では、収容室３が乗員室２よりも車両長さ方向ＶＬ前側に形成される。図示しない別の実施例では、収容室３が乗員室２よりも車両長さ方向ＶＬ後側に形成され、この収容室３内に組体７ないし燃料電池スタック８が収容される。
【符号の説明】
【００３５】
１    電動車両
２    乗員室
３    収容室
７    組体
８    燃料電池スタック
１０    補機
１０Ｈ    重量補機
１０Ｌ    軽量補機
ＲＡ    回転軸線
ＰＸ    回転軸線近位領域
ＤＴ    回転軸線遠位領域
【図１】
2015217903.tif 000003
【図２】
2015217903.tif 000004
【図３】
2015217903.tif 000005
【図４】
2015217903.tif 000006
【図５】
2015217903.tif 000007
【図６】
2015217903.tif 000008
【図７】
2015217903.tif 000009
【図８】
2015217903.tif 000010
【図９】
2015217903.tif 000011
【図１０】
2015217903.tif 000012
【図１１】
2015217903.tif 000013