(57)【要約】【課題】車体重量の増加を防止しつつ、燃料ガスの供給配管を確実に保護することができる燃料電池車両の車体構造を提供する。【解決手段】燃料電池３８の発電電力により駆動する燃料電池車両の車体構造において、燃料電池発電用燃料を貯蔵する水素タンク２９，３０を支持するサブフレーム２２と燃料電池３８を収納する燃料電池ボックス３９とを近接させて車体のフロントフロア１とリヤフロア２下の前後に配置し、前記水素タンク２９，３０と燃料電池３８とを結ぶ集合配管４６、供給配管４７，４９を設け、平面から視て燃料電池ボックス３９とサブフレーム２２とを跨ぐ位置にセンターピラー７１，８１を配置したことを特徴とする。【選択図】　　図１
2004034808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の発電電力により駆動する燃料電池車両の車体構造において、燃料電池発電用燃料を貯蔵する燃料タンクを支持するフレームユニットと前記燃料電池を収納する燃料電池ボックスとを近接させて車体床下の前後に配置し、前記燃料タンクと燃料電池とを結ぶ燃料供給配管を設け、平面から視て燃料電池ボックスとフレームユニットとを跨ぐ位置にピラーを配置したことを特徴とする燃料電池車両の車体構造。
【請求項２】
燃料電池の発電電力により駆動する燃料電池車両の車体構造において、燃料電池発電用燃料を貯蔵する燃料タンクを支持するフレームユニットと前記燃料電池を収納する燃料電池ボックスとを近接させて車体床下の前後に配置し、前記燃料タンクと燃料電池とを結ぶ燃料供給配管を設け、平面から視て燃料電池ボックスとフレームユニットとを跨ぐ位置にピラーとサイドシルとの接合部を配置したことを特徴とする燃料電池車両の車体構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料電池車両の車体構造に関するものであり、特に、燃料電池と燃料電池発電用燃料を貯蔵する燃料タンクとを結ぶ燃料供給配管を保護できる燃料電池車両の車体構造に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の中には燃料ガスである水素と酸化剤ガスである酸素を供給して発電を行い、この発電電力でモータを駆動して走行する燃料電池車両が知られている。燃料ガスである水素は燃料タンクに充填し、空気中から取り出した酸素と共に燃料電池に供給されるが、水素ガスの燃料タンクと燃料電池とを供給配管で接続する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記燃料電池や燃料タンクには十分な衝突安全性が確保されているが、これら燃料電池と燃料タンクとを接続する燃料供給配管にも同様に衝突安全性を確保するためには、燃料供給配管にプロテクターを設けたり、プロテクターの周囲の車体パネルの強度・剛性を高める必要があり、車体重量の増加が避けられないという問題がある。
また、特開２０００−１４９９７号公報に開示されているように、あらゆる方向からの衝突安全性を高めるために燃料電池をルーフ部に配置する構造も提案されているが、ルーフの剛性を高める必要が生じて車体重量バランスの点で不利であるという問題がある。
そこで、この発明は、車体重量の増加を防止しつつ、燃料ガスの供給配管を確実に保護することができる燃料電池車両の車体構造を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、燃料電池（例えば、実施形態における燃料電池３８）の発電電力により駆動する燃料電池車両の車体構造において、燃料電池発電用燃料を貯蔵する燃料タンク（例えば、実施形態における水素タンク２９，３０）を支持するフレームユニット（例えば、実施形態におけるサブフレーム２２）と前記燃料電池を収納する燃料電池ボックス（例えば、実施形態における燃料電池ボックス３９）とを近接させて車体床（例えば、実施形態におけるフロントフロア１、リヤフロア２）下の前後に配置し、前記燃料タンクと燃料電池とを結ぶ燃料供給配管（例えば、実施形態における集合配管４６，供給配管４７，４９）を設け、平面から視て燃料電池ボックスとフレームユニットとを跨ぐ位置にピラー（例えば、実施形態におけるセンターピラー７１，８１）を配置したことを特徴とする。
このように構成することで、燃料電池ボックスとフレームユニットとの間に側方から障害物が進入してきたとしても、車体側部の骨格部であるピラーによりこの障害物の進入を阻止することができる。
【０００５】
請求項２に記載した発明は、燃料電池の発電電力により駆動する燃料電池車両の車体構造において、燃料電池発電用燃料を貯蔵する燃料タンクを支持するフレームユニットと前記燃料電池を収納する燃料電池ボックスとを近接させて車体床下の前後に配置し、前記燃料タンクと燃料電池とを結ぶ燃料供給配管を設け、平面から視て燃料電池ボックスとフレームユニットとを跨ぐ位置にピラーとサイドシル（例えば、実施形態におけるサイドシル７０，８０）との接合部（例えば、実施形態における接合部Ｓ）を配置したことを特徴とする。
このように構成することで、燃料電池ボックスとフレームユニットとの間に側方から障害物が進入してきたとしても、車体側部の骨格部であり相対的に強度剛性の高いピラーとサイドシルとの接合部によりこの障害物の進入を阻止することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、フロントフロア１の後縁に、後方に立ち上がるように有段成形されたリヤフロア２が接合されている。リヤフロア２の段差部３の裏側には車体骨格部を形成するクロスメンバ４（図１のみに示す）が車幅方向に渡って接合されている。フロントフロア１の下面には外側寄りに車体前後方向に沿って車体骨格部を形成するフロアフレーム５，６が左右に各々接続されている。
フロントフロア１の両側縁には左右にインサイドシル７，８が各々接続され、各インサイドシル７，８の後端部はインサイドシルイクステンション９，１０が設けられている。そして、これらインサイドシル７，８にアウトサイドシル７’，８’が接合され車体骨格部であるサイドシル７０，８０が形成されている。
【０００７】
図４に示すように各インサイドシルイクステンション９，１０の内側面には各々フロントブラケット１１，１２が接合されている。尚、図４においては左側のインサイドシルイクステンション９、フロントブラケット１１のみを示し、右側は番号のみをかっこ内に示す。
フロントブラケット１１（１２）の後壁上縁のフランジ部１１ｆ（１２ｆ）には後述するリヤフレーム１３（１４）の底壁が接続され、前壁上縁のフランジ部１１ｇ（１２ｇ）にはクロスメンバ４の下面が接続され、前壁１１ｂ（１２ｂ）は内壁１１ａ（１２ａ）とともに前方に延びてフロントフレーム接続部１１ｈ（１２ｈ）となりフロアフレーム５（６）に接続されている。また、底壁にはカラーナット１５（１６）が立設されている。ここで、リヤフレーム１３（１４）はリヤフロア２の下面に接合され車体骨格部を形成する部材である。
したがって、リヤフレーム１３（１４）の前端部が、フロントブラケット１１（１２）を介して、サイドシル７０（８０）とフロアフレーム５（６）に接続されることとなる。
【０００８】
図２に示すように各リヤフレーム１３，１４の後端部下面には、上に開いた断面形状のリヤブラケット１７，１８が取り付けられている。このリヤブラケット１７，１８はその側壁がリヤフレーム１３，１４の両側壁外面に接合され、前部の底壁にはカラーナット１９，２０が立設されている。
ここで、図１に示すように左右のリヤフレーム１３，１４間には前後に２つのクロスメンバ４Ａ，４Ｂが接合され、各々の後端部、具体的にはリヤブラケット１７，１８の後端にバンパビーム２１が取り付けられている。
【０００９】
そして、フロントブラケット１１，１２とリヤブラケット１７，１８の各カラーナット１５，１６、１９，２０に下方からサブフレーム（フレームユニット）２２がボルト２３，２３，２３，２３により固定されている。
サブフレーム２２は、左右のフレーム部材２４，２５と前後のフレーム部材２６，２７とにより矩形枠状に形成された部材で車幅方向にクロスビーム２８を備え、このクロスビーム２８により振り分けたスペースに燃料タンクとしての２つの水素タンク２９，３０が各々バンド３１，３２により締め付け固定されている。また、サブフレーム２２にはサスペンションユニット３３が取り付けられ、このサスペンションユニット３３に図示しないタイヤが取り付けられている。
そして、左右のフレーム部材２４，２５の前端と前部のフレーム部材２６の両端との角部には前記カラーナット１５，１６に挿入されるボルト２３の挿通部３４，３５が設けられ、左右のフレーム部材２４，２５の後端と後部のフレーム部材２７の両端との角部には前記カラーナット１９，２０に挿入されるボルト２３の挿通部３６，３７が設けられている。
【００１０】
このようにして構成されたサブフレーム２２の各挿通部３４，３５、３６，３７にボルト２３を挿通して、このボルト２３をリヤフレーム１３，１４のフロントブラケット１１，１２とリヤブラケット１７，１８とに取り付けたカラーナット１５，１６、１９，２０に挿入して締め付け固定することで、サブフレーム２２をリヤフレーム１３，１４に固定している。ここで、上記サブフレーム２２の前部のフレーム部材２６の前面には平坦面２６ａが形成されている。
【００１１】
図３に示すように、フロントフロア１下には前記左右のフロアフレーム５，６に跨るようにして燃料電池３８と周辺機器を含む燃料電池ユニットＮＵが収納された燃料電池ボックス３９が配置されている。
この燃料電池３８は前記水素タンク２９，３０から供給される水素ガスと、図示しないコンプレッサーから供給される空気中の酸素を反応させて発電を行い、図示しない駆動用モータに発電電力を供給することで、燃料電池車両を駆動する。
【００１２】
燃料電池ボックス３９は燃料電池ユニットを覆うケース本体３９ａと上部に蓋３９ｂを備えたものである。ケース本体３９ａは上部が凸状に形成され、これに対応して蓋３９ｂの上部も凸状に形成されたもので、フロアフレーム５，６の底壁５ａ，６ａに下方からボルト４０をナット４１に締め付けて、ケース本体３９ａ、蓋３９ｂとを固定するようになっている。尚、燃料電池ボックス３９の後面、つまりケース本体３９ａの後面には平坦面３９ｃ（図１、図２に示す）が形成されている。このように構成された燃料電池ボックス３９の後面の平坦面３９ｃが、前記サブフレーム２２の前面（前部のフレーム部材２６）の平坦面２６ａに対向するようにして両者が車体の前後に近接して配置されている。
【００１３】
ここで、図１、図２に示すように、水素タンク２９，３０は右側で高圧集合配管４６により接続され、この集合配管４６に接続された供給配管４７がサブフレーム２２のフレーム部材２５の内側に沿って前側の水素タンク２９の前部に回り込み、フレーム部材２６，２４の内側に沿って左側の両水素タンク２９，３０間に配置されたレギュレータ４８に接続され、このレギュレータ４８から前側に延びる供給配管４９がサブフレーム２２と燃料電池ボックス３９との幅寸法内で両者に跨り両者を横断するようにして配索され燃料電池ボックス３９の左後部裏側から内部の燃料電池ユニットＮＵ内に挿通されている。
【００１４】
そして、上記レギュレータ４８から前側に延びる供給配管４９であって、燃料電池ボックス３９とサブフレーム２２とを跨ぐ部分Ｍの側方部位には、平面から視て燃料電池ボックス３９の後部とサブフレーム２２の前部を跨ぐ位置にセンターピラー７１，８１が配置されている。
【００１５】
具体的には、図３に左側のみを示すように（右側は番号のみをかっこ内に示す）、インサイドシル７（８）とアウトサイドシル７’（８’）とは、上下部でフランジ部７８ｆ，７８ｆ’により接合され閉断面構造部としてのサイドシル７０（８０）を形成しているが、上部のフランジ部７８ｆには、インサイドピラー７１ａ（８１ａ）が接合され、アウトサイドシル７’（８’）の外側面にアウトサイドピラー７１ｂ（８１ｂ）が接合され、これらインサイドピラー７１ａ（８１ａ）とアウトサイドピラー７１ｂ（８１ｂ）とが、車体骨格部としてのセンターピラー７１（８１）を構成している。
そして、前記上記レギュレータ４８から前側に延びる供給配管４９であって、燃料電池ボックス３９とサブフレーム２２とを跨ぐ部分Ｍの側方部位には、平面から視て燃料電池ボックス３９の後部とサブフレーム２２の前部を跨ぐ位置に、車体側部の骨格部として相対的に強度剛性の高い前記サイドシル７０（８０）とセンターピラー７１（８１）との接合部Ｓが配置されている。
【００１６】
ここで、左右のフロアフレーム５，６と左右のインサイドシル７，８との間には、片側で３箇所、両側で６箇所にブラケット４２が接合されている。このブラケット４２はフロアフレーム５，６とインサイドシル７，８とフロントフロア１の裏面に接合されるフランジ部４２ａを備えたものである。
【００１７】
上記実施形態によれば、車両後面衝突時に、例えば左右のリヤフレーム１３，１４の後端部のバンパビーム２１に入力荷重が作用した場合には、この荷重はフロントブラケット１１，１２を介してインサイドシル７，８とフロアフレーム５，６に分担されて支持される。したがって、サブフレーム２２には大きな荷重は作用しないため、水素タンク２９，３０を確実に保護することができる。
また、サブフレーム２２の前端部はフロントブラケット１１，１２にカラーナット１５，１６を介して接続され、フロントブラケット１１，１２には、車室外側にインサイドシル７，８が、車室内側にフロアフレーム５，６が各々接続されているため、例えば、サブフレーム２２の後端部に前側に向かって矢印（図１に示す）で示すように衝撃荷重が作用した場合に、この荷重はフロントブラケット１１，１２で２つに分散されインサイドシル７，８とフロアフレーム５，６に分担されて作用する。
【００１８】
したがって、衝撃荷重がインサイドシル７，８とフロアフレーム５，６に分担されて支持される分だけ、インサイドシル７，８あるいはフロアフレーム５，６の一方に集中して作用する場合に比較して、支持強度・支持剛性を高めることができる。また、このとき衝撃荷重はインサイドシル７，８とフロアフレーム５，６に対して圧縮方向に作用するため強度的に有利である。
その結果、サブフレーム２２の水素タンク２９，３０を確実に保護することができる。
【００１９】
また、このようにサブフレーム２２に前側に向かって衝撃荷重が作用した場合にサブフレーム２２が前方に変位したとしても、サブフレーム２２の前部のフレーム部材２６の平坦面２６ａが、前記燃料電池ボックス３９の後面の平坦面３９ｃに対向して配置され、サブフレーム２２の平坦面２６ａが燃料電池ボックス３９側の平坦面３９ｃ全体に渡って均一に押圧力を作用させ、加重が面全体に分散されて作用するため、燃料電池ボックス３９の後面の一部に対して集中的に荷重が作用した場合に比較して燃料電池ボックス３９の破損を確実に防止することができる。
【００２０】
そして、車両側面衝突時に、相対的に車両側方から障害物が進入して、燃料電池ボックス３９とサブフレーム２２との間に入り込もうとしても、上下方向に延びるセンターピラー７１，８１がプロテクターとして機能して障害物の車室内側への移動を阻止するため、燃料電池ユニットＮＵと水素タンク２９，３０とを接続する供給配管のうち、レギュレータ４８の下流側の供給配管４９であって燃料電池ボックス３９とサブフレーム２２とを跨ぐ部分Ｍが障害物によって破損するのを防止できる。
とりわけ、上記燃料電池ボックス３９とサブフレーム２２とを跨ぐ部分Ｍの側方位置に、車体側部の骨格部として相対的に強度剛性の高いサイドシル７０，８０とセンターピラー７１，８１との接合部Ｓが配置されているため、この接合部Ｓに荷重が入力されると、この荷重はブラケット４２を介してフロアフレーム５，６に支持されると共にセンターピラー７１，８１を介して図示しないルーフサイドフレームに荷重分担される。
したがって、進入しようとする障害物によりサイドシル７０，８０とセンターピラー７１，８１との接合部Ｓは変形することはなく、障害物の進入を阻止できるため、上記燃料電池ボックス３９とサブフレーム２２とを跨ぐ部分Ｍが障害物によって破損するのを確実に防止できる。尚、サブフレーム２２の側方にはサスペンションユニット３３に取り付けられたタイヤが設けられているため、このタイヤにより側方からの衝突に対抗でき、この部位でも衝突安全性を確保できる。
【００２１】
その結果、前記燃料電池ボックス３９とサブフレーム２２との間を跨ぐ部分Ｍを特別に保護するために前記供給配管４９の側方を覆うプロテクターを別途設けたり、その周囲の車体パネルの強度・剛性を高める必要がなくなり、既存の車体骨格部を有効利用して車体重量を増加することなく確実に供給配管４９を保護することができる。
ここで、前記集合配管４６、供給配管４７及び供給配管４９の後部はサブフレーム２２のフレーム部材２４，２５，２６，２７に取り囲まれて保護され、また供給配管４９の前部は燃料電池ボックス３９の幅寸法内に収まっているため、車両側方からの障害物からは確実に保護できる。
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、水素タンク２９，３０と燃料電池ユニットＮＵとを結ぶ供給配管は、燃料電池ボックス３９とサブフレーム２２とを跨ぐ部分Ｍが存在すれば、それ以外の部分についての配索態様は一例であってこれに限られるものではない。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、燃料電池ボックスとフレームユニットとの間に側方から障害物が進入してきたとしても、車体骨格部であるピラーによりこの障害物の進入を阻止することができるため、燃料タンクと燃料電池ユニットとを結ぶ燃料供給配管の燃料電池ボックスとフレームユニットとの間に跨る部分を特別に保護する部材を必要とせずに保護することができる効果がある。
【００２３】
請求項２に記載した発明によれば、燃料電池ボックスとフレームユニットとの間に側方から障害物が進入してきたとしても、車体側部の骨格部であり相対的に強度剛性の高いピラーとサイドシルとの接合部によりこの障害物の進入を阻止することができるため、燃料タンクと燃料電池ユニットとを結ぶ燃料供給配管の燃料電池ボックスとフレームユニットとの間に跨る部分を特別に保護する部材を必要とせず、より確実に保護することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の平面説明図である。
【図２】図１の側面説明図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】フロントブラケットの斜視図である。
【符号の説明】
Ｓ　接合部
１　フロントフロア（床）
２　リヤフロア（床）
２２　サブフレーム（フレームユニット）
２９，３０　水素タンク（燃料タンク）
３８　燃料電池
３９　燃料電池ボックス
４６　集合配管（燃料供給配管）
４７，４９　供給配管（燃料供給配管）
７０，８０　サイドシル
７１，８１　センターピラー（ピラー）
【図１】
2004034808.tif 000003
【図２】
2004034808.tif 000004
【図３】
2004034808.tif 000005
【図４】
2004034808.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月13日(2003.6.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記燃料電池や燃料タンクには十分な衝突安全性が確保されているが、これら燃料電池と燃料タンクとを接続する燃料供給配管にも同様に衝突安全性を確保するためには、燃料供給配管にプロテクターを設けたり、プロテクターの周囲の車体パネルの強度・剛性を高める必要があり、車体重量の増加が避けられないという問題がある。
また、特開２０００−１４９９７４号公報に開示されているように、あらゆる方向からの衝突安全性を高めるために燃料電池をルーフ部に配置する構造も提案されているが、ルーフの剛性を高める必要が生じて車体重量バランスの点で不利であるという問題がある。
そこで、この発明は、車体重量の増加を防止しつつ、燃料ガスの供給配管を確実に保護することができる燃料電池車両の車体構造を提供するものである。