JP2008150026A - 燃料電池車両の部品配置構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】 衝突性能の向上、重量配分の改善を図るとともに、室内空間を広げて配置設計を自由に行うことができ、組立工程数の減少により生産性を向上させ、経済的な利益を増加させることのできる燃料電池車両の部品配置構造を提供する。
【解決手段】 本発明は、エンジンルームに、モータ、エアブロワー、電池システムおよび燃料電池システムの部品が配置されており、前記エアブロワーはフレームのすぐ上部に取り付けられ、電池システムおよび燃料電池システムの部品は前記モータの上部に配置され、アンダーフロアに、加湿器とスタック、ＦＰＳボックスおよび水素タンクが装着され、前記アンダーフロアおよびシートの下段には電装品類が配置され、トランクルームに、スーパーキャパシターおよび初期充電装置が装着されることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は燃料電池車両の部品配置構造に係り、更に詳しくは、燃料電池システム、水素供給システムおよび電気駆動システムの各部品の空間配置を改善し、室内空間をより効率的に最大限広く活用することができるようにし、車両の重量配分を改善し、騒音を減らし、追突事故などに対して安全な部品配置構造に関する。
燃料電池車両には、燃料電池により生成される電力を利用してモータにより車両を駆動させる燃料電池発電システムが装着される。
燃料システムまたは水素供給システムには、燃料電池に水素を供給するＦＰＳボックス、高圧水素タンクが装着され、電気駆動システムにはモータとモータ制御器を含むコントロールユニット、そして２次電池としてバッテリーまたはスーパーキャパシターなどが適切な位置に配置される。
一方、部品を搭載する際、利用可能な空間が制限され、水素ガスは爆発性のある引火性物質であるため、高電圧配線と水素ガスが漏出の恐れがある部材は接近しないようにレイアウトする必要がある。
例えば、車両衝突時に燃料パイプと高電圧配線が互いに近接することを防止するために、車両の後方部には燃料システムを配置し、車両の前方部には電池システムを配置することで、漏出した水素ガスが着火する可能性を最小にする。
米国特許００６８７４５８８ Ｂ２には燃料電池車両の基本構成品の配列と燃料電池のボックス構造について開示がなされている。
この構造によると、図１のように、サーモレギュレーター、燃料電池、加湿器、水素タンクが前方から一列に配列されている。
また、米国特許２００６／００２４５４２ Ａ１には燃料電池と燃料電池冷却システムの開示がされており、水平部分との傾きが持続的に上向きになっている冷却パイプに関する記載がある。
米国特許００６８７４５８８ Ｂ２ 米国特許２００６／００２４５４２ Ａ１ 特開２００３−１８２３７８号公報
米国特許００６８７４５８８ Ｂ２はサーモレギュレーター、燃料電池、加湿器、水素タンクが前方から一列に配列されているため、車両の長さ方向へのみ配置することができるサイズの限界があり自由な配置設計が困難である。
また、衝突事故などの際、部品間の距離が短いため破損の恐れが非常に高いという問題点がある。
米国特許００６８７４５８８ Ｂ２は、フレームの上部に駆動モータを配置し、また、駆動モータの上部に燃料電池、そしてこの燃料電池の上部にパワー制御器を各々順番に積層させる組立構造からなる。
この場合、例えば駆動モータと燃料電池、パワー制御器などを１つずつ組み立てる作業が複雑で、工程数の増加により生産原価が上昇する問題点があった。
本発明の目的は、エンジンルームおよびアンダーフロアとトランクルームを含め、燃料電池システムおよび水素供給システム部品と各種電装品をより効果的に配置することにより衝突性能の向上、重量配分の改善を図るとともに、室内空間を広げて配置設計を自由に行うことができる燃料電池車両の部品位置構造を提供することにある。
本発明の別の目的は、部品間の不必要な干渉や、追突時に破損する恐れがない安全距離を考慮した配置を可能とした燃料電池車両の部品配置構造を提供することにある。
本発明のまた別の目的は、組立工程数の減少により生産性を向上させ、経済的な利益を増加させることのできる燃料電池車両の部品配置構造を提供することにある。
本発明は、エンジンルームに、モータ、エアブロワー、電池システムおよび燃料電池システムの部品が配置されており、前記エアブロワーはフレームのすぐ上部に取り付けられ、電池システムおよび燃料電池システムの部品は前記モータの上部に配置され、アンダーフロアに、加湿器とスタック、ＦＰＳボックスおよび水素タンクが装着され、前記アンダーフロアおよびシートの下段には電装品類が配置され、トランクルームに、スーパーキャパシターおよび初期充電装置が装着されることを特徴とする。
前記スタックはアンダーフロア下方に配置され、フレームに取り付けられ、前記エアブロワーはモータの前方に取り付けられ、前記電池システムおよび燃料電池システムの部品はＰＤＵ、ＭＣＵ、ＨＶＰＤ、ＥＨＰＳ、ＬＤＣを含むことを特徴とする。
前記モータおよびエアブロワーとモータ上部の電池システムおよび燃料電池システムの部品は、モジュールにて装着されて組み立てられ、エンジンルームにある前記モータおよびエアブロワーとモータ上部の電池システムおよび燃料電池システムの部品と、アンダーフロアにある前記加湿器、スタック、ＦＰＳボックスおよび水素タンクがフレームに取り付けられ、ローリングシャーシモジュールにて車両のアッパーボディと一括組立てされることを特徴とする。
本発明によれば、エンジンルームとアンダーフロアおよびトランクルームを含めて各種核心部品と電装品をより効果的に配置することにより室内空間を広げ、配置設計を自由に行うことができる。
また、部品間の不必要な干渉や追突時に破損の恐れがない安全距離を考慮した配置が可能であり、組立工程数の減少により生産性を向上させて経済的な利益を増加させることができる。
更に、車両の重心を下げ、前後輪の重量配分の改善と低速前方衝突時に核心部品であるスタック保護とフレームによる側面衝突の性能が改善される効果を有する。
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照にして詳しく説明する。
図２は本発明によるエンジンルームの構造を示す斜視図であり、フレーム１０に各種装置がモジュール化された状態で装着された構造を図示し、図３は車両のアンダーフロアとトランクルーム内に核心部品と電装品が配置された状態を示す断面図である。
燃料電池車両には、モータ１１と、エアブロワー１２と電池システム部品および燃料電池システム部品、例えばＰＤＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ Ｕｎｉｔ；１３）、ＭＣＵ（Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ；１４）、ＨＶＰＤ（Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ；１５）、ＥＨＰＳ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）、ＬＤＣ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ ＤＣ／ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；１７）などが必須構成要素としてエンジンルーム内に配置される。
本発明では、モータ１１と、エアブロワー１２はフレーム１０の上部に各々マウント部材を利用して取り付ける。
この時、ＭＣＵ１４などは、フレーム１０の適当な位置にマウント部材を利用して取り付けても問題ないが、フレーム１０に既に取り付けられているモータ１１の上段にゴムのようなマウント部材を利用して取り付けることが好ましい。
エアブロワー１２は、車両の室内騒音を減少させるためにモータ１１の前方に配置することが好ましい。
一方、アンダーフロア２０には加湿器２１とスタック２２、ＦＰＳ（Ｆｕｅｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）ボックス２３、および水素タンク４０を装着する。
そして、アンダーフロア２０およびシート２９下段にはＳＶＭ（Ｓｔａｃｋ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｍｏｎｉｔｏｒ；２６）とＣＶＭ（Ｃｅｌｌ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｍｏｎｉｔｏｒ；２７）のような電装品類を配置する。
一方、トランクルームにはスーパーキャパシター３１および初期充電装置３２が配置される。
従来の燃料電池部品の配置構造を示す装置図である。 本発明のエンジンルームの配置構造を示す斜視図である。 本発明の車両アンダーフロアとトランクルーム内の核心部品と電装品が配置された状態を示す断面図である。
符号の説明
１０ フレーム
１１ モータ
１２ エアブロワー
２０ アンダーフロア
２１ 加湿器
２２ スタック
３１ スーパーキャパシター
３２ 初期充電装置
４０ 水素タンク

Claims (6)

  1. エンジンルームに、モータ、エアブロワー、電池システムおよび燃料電池システムの部品が配置されており、前記エアブロワーはフレームのすぐ上部に取り付けられ、電池システムおよび燃料電池システムの部品は前記モータの上部に配置され、
    アンダーフロアに、加湿器とスタック、ＦＰＳボックスおよび水素タンクが装着され、
    前記アンダーフロアおよびシートの下段には電装品類が配置され、
    トランクルームに、スーパーキャパシターおよび初期充電装置が装着されることを特徴とする燃料電池車両の部品配置構造。
  2. 前記スタックはアンダーフロア下方に配置され、フレームに取り付けられることを特徴とする請求項１記載の燃料電池車両の部品配置構造。
  3. 前記エアブロワーはモータの前方に取り付けられることを特徴とする請求項１記載の燃料電池車両の部品配置構造。
  4. 前記電池システムおよび燃料電池システムの部品はＰＤＵ、ＭＣＵ、ＨＶＰＤ、ＥＨＰＳ、ＬＤＣを含むことを特徴とする請求項１記載の燃料電池車両の部品配置構造。
  5. 前記モータおよびエアブロワーとモータ上部の電池システムおよび燃料電池システムの部品は、モジュールにて装着されて組み立てられることを特徴とする請求項１記載の燃料電池車両の部品配置構造。
  6. エンジンルームにある前記モータおよびエアブロワーとモータ上部の電池システムおよび燃料電池システムの部品と、アンダーフロアにある前記加湿器、スタック、ＦＰＳボックスおよび水素タンクがフレームに取り付けられ、ローリングシャーシモジュールにて車両のアッパーボディと一括組立てされることを特徴とする請求項１記載の燃料電池車両の部品配置構造。
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