(57)【要約】【課題】燃料電池から衝撃を受ける際に、燃料ガスタンクが破損する可能性を低減する。【解決手段】燃料電池車両は、長手方向が燃料電池車両の前後方向と同方向になるように配置された燃料ガスタンクと、燃料ガスタンクが固定されるフレームと、燃料ガスタンクをフレームの２つの固定位置の間に固定するバンドと、燃料ガスタンクの前方に配置され、燃料ガスタンクと対向する端部に下向きの斜面を有する燃料電池ユニットとを備える。バンドは、燃料ガスタンクの前方端部が燃料電池ユニットの斜面から衝撃を受ける際、燃料ガスタンクの前方端部が受ける鉛直方向の衝撃力に応じて、２つの固定位置の間におけるバンドにバンドを形成する材料の伸び特性を超える伸びを生じさせることによって、燃料ガスタンクが下方に移動することを許容する衝撃緩和構造を有する。【選択図】図３
2017144746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池車両であって、
長手方向が前記燃料電池車両の前後方向と同方向になるように配置された燃料ガスタンクと、
前記燃料ガスタンクが固定されるフレームと、
前記燃料ガスタンクを前記フレームの２つの固定位置の間に固定するバンドと、
前記燃料ガスタンクの前方に配置され、前記燃料ガスタンクと対向する端部に下向きの斜面を有する燃料電池ユニットと、
を備え、
前記バンドは、前記燃料ガスタンクの前方端部が前記燃料電池ユニットの前記斜面から衝撃を受ける際、前記燃料ガスタンクの前方端部が受ける鉛直方向の衝撃力に応じて、前記２つの固定位置の間における前記バンドに前記バンドを形成する材料の伸び特性を超える伸びを生じさせることによって、前記燃料ガスタンクが下方に移動することを許容する衝撃緩和構造を有する、
燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池が搭載された燃料電池車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、タンクの長手方向が車両の前後方向と一致するように配置された水素タンク（燃料ガスタンク）と、水素タンクを車体に固定するバンドと、水素タンクの前方に隣接して配置された燃料電池とを有する燃料電池車両が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
しかしながら、従来の燃料電池車両は外部から衝撃を受ける際、燃料ガスタンクが高強度部材である燃料電池から強い衝撃を受けて破損する恐れがあるという問題があった。
【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、長手方向が前記燃料電池車両の前後方向と同方向になるように配置された燃料ガスタンクと、前記燃料ガスタンクが固定されるフレームと、前記燃料ガスタンクを前記フレームの２つの固定位置の間に固定するバンドと、前記燃料ガスタンクの前方に配置され、前記燃料ガスタンクと対向する端部に下向きの斜面を有する燃料電池ユニットとを備える。前記バンドは、前記燃料ガスタンクの前方端部が前記燃料電池ユニットの前記斜面から衝撃を受ける際、前記燃料ガスタンクの前方端部が受ける鉛直方向の衝撃力に応じて、前記２つの固定位置の間における前記バンドに前記バンドを形成する材料の伸び特性を超える伸びを生じさせることによって、前記燃料ガスタンクが下方に移動することを許容する衝撃緩和構造を有する。
【０００７】
この形態の燃料電池車両によれば、燃料ガスタンクが燃料電池から衝撃を受ける際、バンドの衝撃緩和構造が燃料ガスタンクの下方への移動を許容するので、燃料電池からの衝撃力を緩和することができ、燃料ガスタンクが破損する可能性を低減することができる。
【０００８】
本発明は、上記以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池車両用バンド、燃料電池車両の製造方法、燃料電池車両における燃料ガスタンクの配置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】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態における平常時の燃料電池車両の側面図である。
【図２】衝撃時第１段階の燃料電池車両の側面図である。
【図３】衝撃時第２段階の燃料電池車両の側面図である。
【図４】本発明の第１実施形態におけるバンドの衝撃緩和構造の説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態におけるバンドの衝撃緩和構造の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
・第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態における平常時の燃料電池車両５００の側面図である。図示の便宜上、車両内部の部材を実線で表した。図１では、燃料電池車両５００の前進方向ＦＤと、横幅方向ＬＨと、鉛直方向Ｇとを示している。以降では、前進方向ＦＤに沿った方向を「前方」と呼び、前進方向ＦＤとは逆の方向を「後方」と呼び、「前方」と「後方」とを合わせて「車両の前後方向」と呼ぶ。
【００１１】
燃料電池車両５００は、フロントコンパートメント５１０と、センタートンネルＣＴと、車室５２０と、一対の前輪ＦＷと、一対の後輪ＲＷとを有している。フロントコンパートメント５１０は、燃料電池車両５００の前端部に位置し、一対の前輪ＦＷに挟まれた領域を含む空間として形成されている。センタートンネルＣＴは、フロア板５０の下方側に位置し、フロントコンパートメント５１０と連通して車両の前後方向に延びる空間として形成されている。車室５２０は、一対の前輪ＦＷと一対の後輪ＲＷとの間に位置し、フロア板５０を境界とした燃料電池車両５００の上部空間として形成されている。
【００１２】
センタートンネルＣＴ内には、燃料ガスタンク２０と、その後方に配置された後方ユニット４０とが配置されている。燃料ガスタンク２０は、両端に半球状のドーム部を有する略円筒状の形状を有している。燃料ガスタンク２０は、底部２１を前方とし、水素注入口２２を後方とし、その長手方向が車両の前後方向と同方向になるように配置されている。また、燃料ガスタンク２０は、前方バンド３１と、後方バンド３２とによって燃料電池車両５００のフレーム（図示せず）に固定されている。前方バンド３１は、燃料ガスタンク２０の底部２１が燃料電池ユニット１０から衝撃を受ける際、燃料ガスタンク２０が下方に移動することを許容する衝撃緩和構造を有している。その衝撃緩和構造については後述する。なお、燃料電池車両５００が水平な路面上に停車している状態では、燃料ガスタンク２０の長手方向が水平方向と一致するように設置されることが好ましい。後方ユニット４０は、燃料ガスタンク２０の後方に設置される任意の構造物である。但し、後方ユニット４０は無くてもよい。
【００１３】
フロントコンパートメント５１０内には、燃料電池ユニット１０と、補機ユニット３１０，３２０，３３０とが配置されている。燃料電池ユニット１０は、燃料ガスタンク２０に対向する端部に、下向きの斜面１１が形成されている。本明細書では、「下向きの斜面」とは、その法線ベクトルが後方成分と鉛直下方成分とを有する斜面を意味する。斜面１１の角度は、例えば水平に対して２０度〜３０度の範囲に設定される。燃料電池ユニット１０の下方側には、補機ユニット３１０，３２０，３３０が配置されている。本実施形態では、補機ユニット３１０，３２０，３３０のそれぞれは、補機を収容するケースを有しており、ケースと補機の間にはある程度の空間がある。各補機ユニット３１０，３２０，３３０のケースは外部から衝撃を受ける際に、緩衝材として燃料ガスタンク２０を保護する。
【００１４】
図２は、前進走行中にフロントコンパートメント５１０の前方から衝撃が加えられた際の第１段階の燃料電池車両５００の側面図である。図示の便宜上、図１の平常時の燃料電池車両５００の側面図を破線で示した。衝撃時第１段階では、衝撃を受けるフロントコンパートメント５１０に配置されている燃料電池ユニット１０と補機ユニット３１０，３２０，３３０は、外部からの衝撃力によって後方に移動する。それに対し、燃料ガスタンク２０と後方ユニット４０は、自身の慣性力によって前方に移動する。燃料ガスタンク２０は、移動の途中に燃料電池ユニット１０の斜面１１と接触する際、燃料電池ユニット１０の斜面１１から斜面１１に垂直な斜面衝撃力Ｎを受ける。この斜面衝撃力Ｎにより、燃料ガスタンク２０の底部２１は、鉛直衝撃力Ｎ２と、後方衝撃力Ｎ１とを受ける。また、燃料ガスタンク２０の底部２１は、移動の途中に補機ユニット３２０，３３０と接触して補機ユニット３２０，３３０からも後方に向かう補機衝撃力（図示せず）を受ける。但し、補機ユニット３２０，３３０は燃料電池ユニット１０に比べてケース内の空間に余裕があるため、補機衝撃力は燃料電池ユニット１０からの斜面衝撃力Ｎに比べて十分に小さく、無視できる程度である。
【００１５】
図３は、図２に続く第２段階の燃料電池車両５００の側面図である。図示の便宜上、図２の衝撃時第１段階の燃料電池車両５００の側面図を破線で示した。衝撃時第２段階では、後方ユニット４０が自身の慣性力によって前方に移動する途中に燃料ガスタンク２０と接触する。後方ユニット４０からの衝撃力は、燃料ガスタンク２０が燃料電池ユニット１０の斜面１１から受ける斜面衝撃力Ｎに加わるので、燃料ガスタンク２０の底部２１が受ける衝撃力は更に増加する。前方バンド３１は後述する衝撃緩和構造を有しているので、燃料ガスタンク２０の底部２１に作用する鉛直衝撃力Ｎ２（図２）に応じて、衝撃緩和構造が前方バンド３１に伸びを生じさせ、燃料ガスタンク２０を下方に移動させる。この結果、燃料ガスタンク２０が受ける衝撃力が緩和されるので、燃料ガスタンク２０が破損してしまう可能性を低減できる。
【００１６】
図４は、第１実施形態における前方バンド３１の衝撃緩和構造の説明図である。図４（ａ）では、平常時に、燃料電池車両５００の前方から見た時の燃料ガスタンク２０の正面図と、燃料ガスタンク２０の下方から見た時の前方バンド３１の下方バンド３１ａの底面図が描かれている。前方バンド３１は、ゴムや金属板等の弾性のある材料によって形成されることが好ましい。前方バンド３１は、１つの下方バンド３１ａと、２つの上方バンド３１ｂとを備えている。２つの上方バンド３１ｂは、燃料ガスタンク２０の上方において、それぞれの一端部がボルト等の締結部材１３０によって締結されている。また、２つの上方バンド３１ｂのそれぞれの他端部はボルト１００とナット１２０とによってフレーム６０の２つの固定位置Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ固定されている。これらの固定位置Ｐ１，Ｐ２には、下方バンド３１ａの両端も同様に固定されている。フレーム６０は、燃料電池車両５００の構造体としてのシャシ、又は、シャシに固定された支持部材である。なお、２つの上方バンド３１ｂを用いる代わりに、１つの上方バンドで燃料ガスタンク２０の上方を固定するようにしてもよい。
【００１７】
下方バンド３１ａの略中央の位置には、衝撃緩和構造として、スリットＳ１，Ｓ２と切欠きＣ１，Ｃ２が設けられている。スリットＳ１，Ｓ２は互いに平行し、その長手方向の軸が下方バンド３１ａの長手方向の軸と交差する。切欠きＣ１はスリットＳ１の一端部付近の下方バンド３１ａの縁部に設けられ、切欠きＣ２は切欠きＣ１が設けられた下方バンド３１ａの縁部とは反対側の縁部に設けられ、スリットＳ２の端部付近に位置づけられる。このようなスリットＳ１，Ｓ２や切欠きＣ１，Ｃ２の形状と個数としては、これ以外の任意の形状と１以上の任意の個数を採用できる。また、切欠きとスリットの一方のみを採用してもよい。
【００１８】
図４（ｂ）に示すように、外部から衝撃を受けると、鉛直衝撃力Ｎ２が燃料ガスタンク２０の底部２１に作用する。鉛直衝撃力Ｎ２は下方バンド３１ａにも作用するので、図４（ｃ）に示すように、下方バンド３１ａに大きな伸びが生じて、スリットＳ１と切欠きＣ１の間に断裂が発生してスリットＳ１と切欠きＣ１が連通し、同様にスリットＳ２と切欠きＣ２も連通する。この結果、フレーム６０の２つの固定位置Ｐ１，Ｐ２の間における下方バンド３１ａに、下方バンド３１ａを形成する材料の伸び特性を超える伸びが発生する。ここで、「伸び特性」とは、引張試験（ゴムであればＩＳＯ３７：２００５／ＪＩＳ  Ｋ６２５１：２０１０，金属であればＩＳＯ６８９２：２００５／ＪＩＳ  Ｚ２２４１：２０１１）で得られる伸び（ひずみ）を意味する。これにより、フレーム６０の２つの固定位置Ｐ１，Ｐ２の間における下方バンド３１ａが十分に伸びるので、燃料ガスタンク２０は下方に移動し、燃料ガスタンク２０への衝撃力が緩和される。この結果、燃料ガスタンク２０が破損する可能性を低減できる。
【００１９】
・第２実施形態：
図５は、第２実施形態における前方バンド３１の衝撃緩和構造の説明図である。図４に示す第１実施形態との違いは、衝撃緩和構造のみであり、これ以外の構成は、第１実施形態と同様であるので、図示および説明を省略する。
【００２０】
図５（ａ）では、平常時に、燃料電池車両５００の前方から見た時の燃料ガスタンク２０の正面図と、燃料ガスタンク２０の下方から見た時の前方バンド３１の下方バンド３１ａの一端部の透視図が描かれている。前方バンド３１の下方バンド３１ａの一端部には、通常時にボルト軸１１０が貫通するボルト孔３５と、ボルト孔３５と連通した長孔３６が形成されている。この、長孔３６は、衝撃緩和構造である。長孔３６は、下方バンド３１ａの長手方向に沿って短辺縁部３７を越えない範囲内に延びており、略Ｕ字型を有している。長孔３６の幅３６ｗは、ボルト軸１１０の直径よりも小さくすることが好ましい。また、下方バンド３１ａの他端部にも同様に長孔３６を設けてもよい。
【００２１】
図５（ｂ）に示すように、外部から衝撃を受けると、鉛直衝撃力Ｎ２が燃料ガスタンク２０の底部２１に作用し、図５（ｃ）に示すように、下方バンド３１ａの短辺縁部３７が下方バンド３１ａの中央に向かって移動する。長孔３６の終端がボルト軸１１０に到達すると、移動が停止し、下方バンド３１ａの端部は再び固定される。この長孔３６による衝撃緩和構造においても、フレーム６０の２つの固定位置Ｐ１，Ｐ２の間における下方バンド３１ａに、下方バンド３１ａを形成する材料の伸び特性を超える伸びが発生している。これにより、フレーム６０の２つの固定位置Ｐ１，Ｐ２の間における下方バンド３１ａが十分に伸びるので、燃料ガスタンク２０は下方に移動し、燃料ガスタンク２０への衝撃力が緩和される。この結果、燃料ガスタンク２０が破損する可能性を低減できる。
【００２２】
以上のように、燃料ガスタンク２０が燃料電池ユニット１０から衝撃を受ける際、下方バンド３１ａの衝撃緩和構造が燃料ガスタンク２０の下方への移動を許容するので、燃料電池ユニット１０からの衝撃力を緩和することができ、燃料ガスタンク２０が破損する可能性を低減できる。
【００２３】
本発明は、上述の実施形態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】
【００２４】
１０…燃料電池ユニット
１１…斜面
２０…燃料ガスタンク
２１…底部
２２…水素注入口
３１…前方バンド
３１ａ…下方バンド
３１ｂ…上方バンド
３２…後方バンド
３５…ボルト孔
３６…長孔
３７…短辺縁部
４０…後方ユニット
５０…フロア板
６０…フレーム
１００…ボルト
１１０…ボルト軸
１２０…ナット
１３０…締結部材
３１０，３２０，３３０…補機ユニット
５００…燃料電池車両
５１０…フロントコンパートメント
５２０…車室
Ｃ１，Ｃ２…切欠き
ＣＴ…センタートンネル
ＦＤ…前進方向
ＦＷ…前輪
Ｇ…鉛直方向
ＬＨ…横幅方向
Ｎ…斜面衝撃力
Ｎ１…後方衝撃力
Ｎ２…鉛直衝撃力
Ｐ１，Ｐ２…固定位置
ＲＷ…後輪
Ｓ１，Ｓ２…スリット
【図１】
2017144746.tif 000003
【図２】
2017144746.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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