(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺が車両の前後方向となるように配置されたタンクと、
フロントルーム内に位置し、前記タンクより剛性の高い剛性部材と、
前記車両の前方衝突時に前記タンクと前記剛性部材とが接近する領域にそれぞれ配置される前記タンク上の電磁石と前記剛性部材上の前記電磁石と、
前記車両の衝突時の加速度を検知するセンサと、
前記衝突によっても、前記タンクと前記剛性部材とが接触しない加速度のうち、最も大きい前記加速度を閾値とした場合に、前記センサにより検知した前記加速度が、前記閾値以上か判断する制御部と、を備え、
それぞれの前記電磁石は、前記タンクと前記剛性部材とが離れる方向に前記電磁石の反力を発生させる向きに配置され、
前記制御部は、前記センサにより検知した前記加速度が前記閾値以上の場合に、前記車両の衝突時にそれぞれの前記電磁石に電流を流して前記電磁石の前記反力を発生させる、
燃料電池自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池自動車に関するものであり、例えば、タンクと剛性部材を有する燃料電池自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池自動車（Fuel Cell Vehicle：FCVともいう。）において、長尺が車両の前後方向となるように配置されたタンクと、タンクより車両前方に配置される燃料電池およびモーターが特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１の燃料電池自動車において、タンクは、車幅方向の略中央部に、車両前後方向に延設されて車室内に突出するセンタートンネル部の内部に配置されている。燃料電池は、前方シートの下方に配置され、モーターは、前輪の車軸の近傍に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２１２５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
タンクより剛性の高い燃料電池やモーターがフロントルームに配置される場合がある。その場合には、車両の前方衝突時にタンクと、燃料電池またはモーターの角とが接触してタンクが損傷するおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、車両の前方衝突時にタンクと、燃料電池またはモーターの角との接触を抑制し、タンクの損傷を抑制することができる燃料電池自動車を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る燃料電池自動車は、長尺が車両の前後方向となるように配置されたタンクと、フロントルーム内に位置し、前記タンクより剛性の高い剛性部材と、前記車両の前方衝突時に前記タンクと前記剛性部材とが接近する領域にそれぞれ配置される前記タンク上の電磁石と前記剛性部材上の前記電磁石と、を備え、それぞれの前記電磁石は、前記タンクと前記剛性部材とが離れる方向に前記電磁石の反力を発生させる向きに配置され、前記車両の衝突時にそれぞれの前記電磁石に電流を流して前記電磁石の前記反力を発生させる。このような構成によって、車両の前方衝突時にタンクと剛性部材とが離れる方向に力を加えることで、タンクと燃料電池またはモーターの角との接触を抑制し、タンクの損傷を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、車両の前方衝突時にタンクと燃料電池またはモーターの角との接触を抑制し、タンクの損傷を抑制することができる燃料電池自動車を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係るタンク及び剛性部材を搭載した燃料電池自動車を例示した構成図であり、（ａ）は、衝突直前の状態を示し、（ｂ）は、タンクと剛性部材との距離が小さくなった状態を示し、（ｃ）は、タンクと剛性部材との接触が回避された状態を示す。
【図２】実施形態に係る燃料電池自動車の衝突時の動作を例示したフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１１】
実施形態に係る燃料電池自動車を説明する。まず、燃料電池自動車の構成を説明する。
図１（ａ）は、実施形態に係るタンク及び剛性部材を搭載した燃料電池自動車を例示した構成図であり、衝突直前の状態を示したものである。
【００１２】
図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る燃料電池自動車１は、タンク１０、剛性部材２０、電磁石３１及び３２、バッテリー４０及び車軸５０を備えている。
【００１３】
タンク１０は、燃料ガスを貯蔵する容器である。タンク１０は、ボンベの形状を有している。タンク１０は、一方向に長尺な円筒部１０ａと、円筒部１０ａの両端に設けられたドーム部１０ｂと、各ドーム部１０ｂと円筒部１０ａとの間に設けられた境界部１０ｃを有している。タンク１０内に貯蔵された燃料ガスは、例えば、水素ガス等の可燃性ガスである。タンク１０は、長尺が車両の前後方向となるように配置されている。タンク１０は、例えば、燃料電池自動車１におけるセンタートンネル内に配置されている。
【００１４】
タンク１０の長尺が車両の前後方向となるようにタンク１０を配置することにより、前後に長い車体内のスペースの許容範囲内でタンクを長くすることができる。よって、燃料ガスを最大限に搭載することができ、航続距離を確保することができる。
【００１５】
剛性部材２０は、タンク１０よりも剛性の高い部材のことである。剛性部材２０は、例えば、FCスタック（燃料電池）およびモーターである。なお、剛性部材２０は、これ以外に、タンク１０よりも剛性が高い部材ならば、FC昇圧コンバータ（FC boost converter）、パワーコントロールユニット（Power control unit）等を含んでもよい。
【００１６】
FCスタック（燃料電池）は、水素と空気中の酸素の化学反応を利用して電気をつくる部材である。FCスタックは、水素を燃料電池の水素極に供給し、空気（酸素）を空気極に供給することにより、電気を発生させる。
【００１７】
モーターは、燃料電池自動車が走るための原動力となる部材である。モーターは、電力を動力（回転力）に変える。モーターは車軸５０を介してタイヤ５１を動かす。また、モーターは、減速時は発電機として機能し、エネルギーを回収する。回収したエネルギーは、バッテリー４０に貯蔵される。
【００１８】
FCスタック（燃料電池）およびモーター等の剛性部材２０は、フロントルーム内に位置している。フロントルームとは、搭乗者よりも前方に位置する車体内のスペースであり、エンジンルーム（エンジンコンパートメント）を含んでいる。剛性部材２０をフロントルームに配置することにより、燃料電池自動車１における限られた空間を最大限に活用することができる。
【００１９】
なお、剛性部材２０は、フロントルーム内に位置するとしたが、これに限らない。剛性部材２０は、タンク１０よりも車両前方に位置し、車両衝突時にタンク１０と接近する領域に位置するならば、例えば、前方シートの下部に配置されてもよい。
【００２０】
電磁石３１は、タンク１０上に設けられている。例えば、電磁石３１は、センタートンネル内に配置されたタンク１０において、車両前方側のドーム部１０ｂに取り付けられている。電磁石３１は、好ましくは、車両前方側のドーム部１０ｂを覆うプロテクタ１０ｄを介して、ドーム部１０ｂに取付けられている。電磁石３１は、通電により磁力を発生する。例えば、電磁石３１は、通電により、電磁石３１における車両の前方側の部分がＮ極、車両の後方側の部分がＳ極になるような磁力を発生する。
【００２１】
また、電磁石３２は、剛性部材２０上に設けられている。たとえば、電磁石３２は、フロントルームに位置した剛性部材２０の車両後方側の側面下方に取り付けられている。すなわち、電磁石３２は、側面上に取り付けられている。電磁石３２は、通電により、電磁石３２における車両の前方側の部分がＳ極、車両の後方側の部分がＮ極になるような磁力を発生する。
【００２２】
剛性部材２０がフロントルーム内に位置し、タンク１０がセンタートンネル内に配置されている。よって、タンク１０及び剛性部材２０は、車両の前方衝突時に、相互に接近する領域にそれぞれ配置されている。本実施形態では、タンク１０上に電磁石３１を設け、剛性部材２０上に電磁石３２を設けている。したがって、燃料電池自動車１は、車両の前方衝突時にタンク１０と剛性部材２０とが接近する領域にそれぞれ配置されるタンク１０上の電磁石３１と、剛性部材２０上の電磁石３２とを備えている。
【００２３】
タンク１０上の電磁石３１は、例えば、車両の前方側の部分がＮ極となるように通電されるので、剛性部材２０側の部分がＮ極となる。一方、剛性部材２０上の電磁石３２は、車両の後方側の部分がＮ極となるように通電されるので、タンク１０側の部分がＮ極となる。したがって、電磁石３１及び電磁石３２は、通電されることにより、両者が相互に反発するような磁力を発生する。
【００２４】
このように、それぞれの電磁石は、タンク１０と剛性部材２０とが離れる方向に電磁石の反力を発生させる向きに配置されている。そして、燃料電池自動車１は、車両の衝突時にそれぞれの電磁石に電流を流して電磁石の反力を発生させている。
【００２５】
バッテリー４０は、充放電可能な電池である。バッテリー４０は、後部座席の後方であって、後輪の車軸５０の上方に配置されている。バッテリー４０は、例えば、減速時にモーターによって回収されたエネルギーを貯蔵する。また、バッテリー４０は、燃料電池自動車１の加速時に、FCスタックの出力をアシストする。さらに、バッテリー４０は、車両の前方衝突時に、電磁石３１及び電磁石３２に対して電流を放電する。なお、バッテリーを複数準備し、特定のバッテリー４０を、電磁石３１及び電磁石３２に対する放電専用のものとしてもよい。
【００２６】
次に、本実施形態に係る燃料電池自動車の動作を説明する。
図１（ｂ）は、実施形態に係るタンク及び剛性部材を搭載した燃料電池自動車を例示した構成図であり、タンクと剛性部材との距離が小さくなった状態を示し、（ｃ）は、タンクと剛性部材との接触が回避された状態を示す。
図２は、実施形態に係る燃料電池自動車の衝突時の動作を例示したフローチャート図である。
【００２７】
図１（ｂ）に示すように、燃料電池自動車１の先端１ａが、例えば、壁６０に接触する。これにより、図２のステップＳ１に示すように、燃料電池自動車１と、壁６０との衝突が発生する。このとき、タンク１０と、タンク１０の車両前方側に位置する剛性部材２０との距離Ｄが小さくなる。
【００２８】
次に、図２のステップＳ２に示すように、燃料電池自動車１における図示しないセンサは、壁６０との衝突時の加速度Ｇを検知する。
【００２９】
次に、図２のステップＳ３に示すように、燃料電池自動車１における図示しない制御部は、センサにより検知した加速度Ｇが閾値以上であるか否か判断する。センサにより検知した加速度Ｇが閾値よりも小さい（Noの）場合には、動作を終了する。
【００３０】
閾値は、例えば、衝突によっても、タンク１０と剛性部材２０とが接触しない加速度Ｇのうち、最も大きい値とする。したがって、閾値よりも小さい加速度Ｇの時には、衝突によって、タンク１０と剛性部材２０とは接触しない。したがって、軽度な衝突であって、衝突の加速度Ｇが閾値よりも小さく、タンク１０と剛性部材２０とが接触しない範囲内の衝突では、電磁石３１及び３２に通電しない。閾値は、車種によって、燃料電池自動車１の重量及び形状等が異なるため、車種ごとに設定する。
【００３１】
一方、図２のステップＳ３において、センサにより検知した加速度Ｇが閾値以上の（Yesの）場合には、図２のステップＳ４に示すように、バッテリー４０から電磁石３１及び３２に対して電流を放電する。これにより、電磁石３１および電磁石３２に磁力が発生する。あらかじめ、電磁石３１および電磁石３２は、相互間に反力を発生させる向きに配置されている。
【００３２】
よって、図２のステップＳ５に示すように、電磁石３１が設けられたタンク１０と、電磁石３２が設けられた剛性部材２０との間には、相互に離れる方向に磁力が発生する。
【００３３】
これにより、図１（ｃ）に示すように、電磁石３１および電磁石３２に発生した磁力による反力で、衝突時におけるタンク１０と、剛性部材２０の角との接触が抑制される。
【００３４】
図２のステップＳ６に示すように、タンク１０および剛性部材２０は、電磁石３１と電磁石３２との間に作用する反力により、相互に進路をかわすように移動する。例えば、タンク１０と剛性部材２０との接触が回避される。反力は、例えば、タンク１０と剛性部材２０との間の距離Ｄの二乗に反比例して変化する。よって、タンク１０と剛性部材２０とが接近するほど強い反力が発生する。
【００３５】
そして、図２のステップＳ７に示すように、タンク１０及び剛性部材２０は、タンク１０以下の剛性を有する部材を破壊しながら移動を停止する。このようにして、燃料電池自動車１の衝突時において、タンク１０と剛性部材２０との接触が抑制される。
【００３６】
本実施形態によれば、燃料電池自動車１の前方衝突時にタンク１０と剛性部材２０とが離れる方向に力を加えることで、タンク１０と、FCスタックまたはモーターの角との接触を抑制し、タンクの損傷を抑制することができる。
【００３７】
また、長尺のタンク１０を、前後に長い燃料電池自動車１内の限られた空間に最大限に配置するとともに、タンク１０の周辺に剛性部材２０を配置することができるので、燃料電池自動車１内のスペースを隙間なく有効に活用することができる。
【００３８】
タンク１０を衝突から避けるために、タンク１０のサイズを小さくして、タンク１０と剛性部材２０との間の距離を大きくすることが考えられる。しかし、タンク１０のサイズを小さくするような方法では、タンク１０に貯蔵できる燃料ガスが減少するので、航続距離が小さくなる。よって、電気自動車（Electric Vehicle：EV車という）等、他の自動車に対する利点が少なくなる。
【００３９】
これに対して、本実施形態では、剛性部材２０との衝突を避けるために、剛性部材２０との間の距離を大きくする必要がないので、タンク１０のサイズを小さくする必要がない。よって、タンク１０に貯蔵できる燃料ガスを減少させる必要がないので、航続距離を確保することができる。
【００４０】
電磁石３１及び３２の代わりに、常に磁力を発生する常磁石を用いてもよいが、路面の屑鉄を吸い寄せる可能性があり、また、他の電気機器へ影響を及ぼす可能性もある。よって、通電されたときのみ磁力を発生する電磁石を用いることが好ましい。
【００４１】
以上、本発明に係る燃料電池自動車１の実施の形態を説明したが、上記の構成に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。
【００４２】
例えば、電磁石３１が取り付けられる位置は、タンク１０のドーム部１０ｂに限らない。電磁石３２との間で反力が生じる場所ならば、タンク１０の境界部１０ｃでも、円筒部１０ａでもよい。また、電磁石３２が取り付けられる位置は、剛性部材２０の側面上に限らず、電磁石３１と反力が生じる場所ならば、剛性部材２０の上面上または下面上でもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  燃料電池自動車
１ａ  先端
１０  タンク
１０ａ  円筒部
１０ｂ  ドーム部
１０ｃ  境界部
１０ｄ  プロテクタ
２０  剛性部材
３１、３２  電磁石
４０  バッテリー
５０車軸
５１  タイヤ
６０  壁
【図１】
0006593195.tif 000002
【図２】
0006593195.tif 000003