JP2018176892A - 燃料電池車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】燃料電池車両において、ダッシュパネルの変形を抑制できる技術を提供する。【解決手段】ブラケットの変形強度は、燃料電池車両が他の物体に衝突したときにブラケットに対して後方側から前方側に向けて加えられる入力荷重よりも低く設定されている。【選択図】図5

Description

本発明は、燃料電池車両の技術に関する。
従来、ダッシュパネルよりも前方側に配置された燃料電池および燃料電池用の補機(例えば、コンプレッサ)を搭載する燃料電池車両が知られている(特許文献1)。
特開2015−231319号公報
従来の技術において、燃料電池用の補機の配置位置によっては、燃料電池車両が他の物体に衝突したときに、衝突の衝撃によってコンプレッサが後方側に移動する恐れがある。コンプレッサが後方側に移動した場合、コンプレッサの後方に配置された後方配置部品(例えば、アノードオフガス循環ポンプ)がダッシュパネルとコンプレッサとによって挟まれることでダッシュパネルが変形する恐れがある。よって、従来からダッシュパネルの変形を抑制できる技術が望まれている。
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。
(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、ダッシュパネルと、燃料電池と、前記燃料電池を下方側から支持する支持フレームと、前記支持フレームの下方に配置されたエアコンプレッサと、前記エアコンプレッサと前記支持フレームとの間に位置し、前記エアコンプレッサを前記支持フレームに固定するブラケットと、前記燃料電池車両の前後方向において前記エアコンプレッサの後方に配置された後方配置部品と、を備え、前記燃料電池と前記支持フレームと前記エアコンプレッサと前記ブラケットと前記後方配置部品とは、前記前後方向において前記ダッシュパネルの前方に配置され、前記ブラケットの変形強度は、燃料電池車両が他の物体に衝突したときに前記ブラケットに対して後方側から前方側に向けて加えられる入力荷重よりも低く設定されている。この形態によれば、燃料電池車両が他の物体に衝突することでブラケットに入力荷重が加えられた場合に、ブラケットが変形する。これにより、ブラケットに固定されたエアコンプレッサが変位するので、後方配置部品がエアコンプレッサとダッシュパネルとによって挟まれることを抑制できる。これにより、後方配置部品によってダッシュパネルが変形することを抑制できる。
(2)上記形態であって、前記ブラケットは、後方端部を含む、前記エアコンプレッサが固定された後方部分であって、前記入力荷重が前記ブラケットに加えられた場合に前方側に変位するように変形する後方部分を含んでもよい。この形態によれば、燃料電池車両が他の物体に衝突することでブラケットに入力荷重が加えられた場合に、ブラケットの後方部分が前方側に変位するように変形する。これにより、後方部分と後方部分に固定されたエアコンプレッサが前方側に変位するので、後方配置部品がエアコンプレッサとダッシュパネルとによって挟まれることを抑制できる。これにより、後方配置部品によってダッシュパネルが変形することを抑制できる。
(3)上記形態において、さらに、前記エアコンプレッサを前記ブラケットのうちで前記後方部分よりも前記前後方向において前方側の部分に固定するコンプレッサ側前方固定部と、前記前後方向において、前記コンプレッサ側前方固定部よりも後方側の位置で前記エアコンプレッサを前記ブラケットの前記後方部分に固定するコンプレッサ側後方固定部と、を有し、前記コンプレッサ側後方固定部の強度は、前記コンプレッサ側前方固定部の強度よりも低く設定されていてもよい。この形態によれば、コンプレッサ側後方固定部の強度は、コンプレッサ側前方固定部の強度よりも低く設定されていることで、入力荷重がブラケットに加えられた場合に、ブラケットの後方部分を容易に前方側に変位するように変形できる。これにより、後方配置部品がエアコンプレッサとダッシュパネルとによって挟まれることを抑制できるので、後方配置部品によってダッシュパネルが変形することを抑制できる。
(4)上記形態において、前記コンプレッサ側前方固定部は、前記燃料電池車両の幅方向に間隔を開けて配置された、前記エアコンプレッサを前記ブラケットに固定する複数の前方固定部によって構成され、前記コンプレッサ側後方固定部は、前記エアコンプレッサを前記ブラケットに固定する一つの後方固定部によって構成されていてもよい。この形態によれば、コンプレッサ側前方固定部を複数の前方固定部によって構成し、コンプレッサ側後方固定部を1つの後方固定部によって構成することで、コンプレッサ側後方固定部の強度をコンプレッサ側前方固定部の強度よりも容易に低く設定できる。
(5)上記形態において、さらに、前記ブラケットを前記支持フレームに固定するフレーム側前方固定部と、前記前後方向において、前記フレーム側前方固定部よりも後方側の位置で前記ブラケットを前記支持フレームに固定する複数のフレーム側後方固定部と、を有し、前記複数のフレーム側後方固定部は、前記燃料電池車両の幅方向について前記コンプレッサ側後方固定部よりも外側に位置してもよい。この形態によれば、燃料電池車両の幅方向について、複数のフレーム側後方固定部がコンプレッサ側後方固定部よりも外側に位置する。これにより、入力荷重が加わったときに、前方側に変位するように変形できる後方部分を容易に形成できる。
(6)上記形態において、前記複数のフレーム側後方固定部は、前記幅方向について、前記ブラケットの中央部よりも外側端部に近い位置に配置されていてもよい。この形態によれば、燃料電池車両の幅方向についてブラケットの中央部を通る領域を後方部分として形成できる。
本発明は、上記の燃料電池車両以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、燃料電池車両の製造方法、燃料電池用の補機の配置構造などの形態で実現することができる。
本発明の一実施形態としての燃料電池車両の概略構成を断面視にて示す説明図。 燃料電池システムの概略構成を示すブロック図。 燃料電池車両の各部の配置関係を説明するための第1の図。 支持フレームとブラケットとエアコンプレッサを模式的に示す図。 ブラケットを鉛直下方側から見た平面図。 参考例の燃料電池車両を説明するための図。 本実施形態の燃料電池車両の効果を説明するための第1の図。 本実施形態の燃料電池車両の効果を説明するための第2の図。
A.実施形態:
図1は、本発明の一実施形態としての燃料電池車両500の概略構成を断面視にて示す説明図である。図1では、燃料電池車両500の幅方向LHの所定位置での、車両の前方FDに向かう前方方向および後方RDに向かう後方方向に沿った断面を表している。本実施形態では、前方方向および後方方向に沿った方向を「前後方向FRD」と呼ぶ。なお、図1では、燃料電池車両500の幅方向LH、前方FDに向かう前方方向、および後方RDに向かう後方方向に加えて、重力方向、すなわち、鉛直下方Gを図示している。図1における各方向を示す符号および矢印は、他の図における各方向を示す符号および矢印に対応する。燃料電池車両500は、燃料電池101を電力源として搭載し、動力源であるモータMを駆動することにより、後輪RWが駆動される。
燃料電池車両500は、フロントルーム510と、タンク収容室520と、車室530とを備える。フロントルーム510と、タンク収容室520および車室530とは、ダッシュパネルDPによって区画されている。また、タンク収容室520と車室530とは、フロアパネルFPによって区画されている。車室530は、乗員が乗る部屋であり、図1において破線で示すように、複数の座席が設けられている。車室530は、一対の前輪FWと一対の後輪RWとに挟まれた領域にほぼ位置している。フロントルーム510は、車室530よりも前方FDに位置する。タンク収容室520は、フロントルーム510よりも後方RDであって、車室530よりも下方に位置する。
フロントルーム510内には、サスペンションメンバ550と、燃料電池101を含む燃料電池システム200の少なくとも一部の構成要素とが配置されている。サスペンションメンバ550は、前後方向FRDを長手方向とする柱状の部材であり、燃料電池101よりも下方に配置されている。図示は省略されているが、ほぼ同一の形状のサスペンションメンバ550が、幅方向LHに所定の幅だけ離れて配置されている。つまり、幅方向LHに所定の間隔をあけて配置された一対のサスペンションメンバ550が、フロントルーム510内に配置されている。各サスペンションメンバ550は、前後方向FRDに沿った途中において屈曲した形状を有する。サスペンションメンバ550の後方RD側の端部は、図示しないサイドメンバに固定されている。サイドメンバは、車体フレーム、すなわち、車両の骨格の一部を成す部材であり、前後方向FRDを長手方向とする柱状の部材である。他方、サスペンションメンバ550の前方FD側の端部は、開放されている。
燃料電池101および支持フレーム150は、フロントルーム510内に配置されている。燃料電池101は、積層された複数の単セルを含む積層体である。本実施形態では、燃料電池101は固体高分子形燃料電池である。支持フレーム150は、燃料電池101を下方側から支持する板状の部材である。燃料電池101は、前後方向FRDにおいて、後方RD側に向かうにつれて下方側に位置するように傾斜して配置されている。このように燃料電池101が傾斜して配置されているので、燃料電池101内の水は、重力を利用して後方RD側に集めて燃料電池101から容易に排出される。
支持フレーム150の後方側部分は、後方側取付部401によってサスペンションメンバ550に取り付けられている。支持フレーム150の前方側部分は、前方側取付部402によってサスペンションメンバ550に取り付けられている。支持フレーム150は、前後方向FRDにおいて、後方RD側に向かうにつれて下方側に位置するように傾斜して配置されている。
燃料電池システム200は、さらに、燃料電池101の発電時に動作する補機210を有する。補機210は、フロントルーム510内において燃料電池101および支持フレーム150よりも下方に配置されている。補機210は、後方配置部品としてのアノードオフガス循環ポンプ27と、エアコンプレッサ30と、冷媒供給ポンプ40と、インタークーラ35と、を備える。アノードオフガス循環ポンプ27とエアコンプレッサ30と冷媒供給ポンプ40とはそれぞれ、ブラケット(図示せず)を介して支持フレーム150に取り付けられている。アノードオフガス循環ポンプ27は、燃料電池車両500にアノードオフガスを循環させる。エアコンプレッサ30は、燃料電池101にカソードガスとしての空気を供給する。冷媒供給ポンプ40は、燃料電池101に冷媒としての冷却水を供給する。インタークーラ35は、エアコンプレッサ30から燃料電池101に送り出される温度が上昇したカソードガスを冷却する。
また、燃料電池車両500は、燃料電池車両500の補機としてのエアコンコンプレッサ50を備える。エアコンコンプレッサ50は、燃料電池車両500に搭載された空調装置に用いられる空調用冷媒を熱交換器(図示せず)に向けて供給する。エアコンコンプレッサ50は、フロントルーム510内において燃料電池101および支持フレーム150よりも下方に配置されている。
補機210およびエアコンコンプレッサ50よりも前方FD側には、燃料電池車両500を構成する各種部品が配置されている。各種部品としては、ボンネット540の一部やラジエータ43や燃料電池車両500の前面を形成する部品551(例えば、フロントグリル)などがある。
以上のように、燃料電池101と支持フレーム150とエアコンプレッサ30と後方配置部品としてのアノードオフガス循環ポンプ27とは、ダッシュパネルDPの前方に配置されている。
タンク収容室520は、タンク20を収容する。タンク20には、アノードガスとしての水素ガスが充填されている。タンク収容室520は、燃料電池車両500の床下においてフロントルーム510よりも後方RDに位置する。また、タンク収容室520は、幅方向LHの略中央において前後方向FRDに沿って形成されている。タンク収容室520の天井部分は、車室530のフロアパネルFPにより形成されている。車室530の床においてタンク収容室520に対応する部分は、かかる床の他の部分に比べて鉛直上方に突出している。このように、タンク収容室520は、エンジンを搭載した車両におけるドライブシャフトが配置されたセンタートンネルと同様な形状を有している。
図2は、燃料電池システム200の概略構成を示すブロック図である。なお、図2には、説明の便宜上、燃料電池システム200を構成しない部品(例えば、モータM)も図示している。燃料電池システム200は、上述の燃料電池101に加え、アノードガス給排系20Aと、カソードガス給排系30Aと、冷媒循環系40Aと、を備える。
燃料電池101は、積層された複数の単セル11を備え、また、その積層方向SDの両端部に一対のエンドプレート110,120を備える。エンドプレート110を第1エンドプレート110とも呼び、エンドプレート120を第2エンドプレート120とも呼ぶ。各単セル11は、固体高分子電解質膜を挟んで設けられるアノード側触媒電極層に供給されるアノードガスと、カソード側触媒電極層に供給されるカソードガスとの電気化学反応により電力を発生する。本実施形態において、アノードガスは水素ガスであり、カソードガスは空気である。燃料電池101は、第2エンドプレート120が第1エンドプレート110よりも後方RD(図1)に位置するように設置されている。燃料電池101の内部には、アノードガス、燃料電池101の発電に利用されなかった未反応のアノードガスであるアノードオフガス、カソードガス、燃料電池101の発電に利用されなかった未反応のカソードガスであるカソードオフガス、および冷媒を流通させるためのマニホールド(図示省略)が単セル11の積層方向SDに沿って形成されている。
一対のエンドプレート110,120は、複数の単セル11を含む積層体を挟持する。一対のエンドプレート110,120のうち、第2エンドプレート120は、燃料電池101内に形成されたマニホールドに、アノードガス、カソードガス、および冷却媒体を供給する機能、および、これらの媒体を排出するための流路を提供する機能を有する。これに対して、第1エンドプレート110は、かかる機能を有しない。第1エンドプレート110および第2エンドプレート120は、いずれも厚さ方向が、積層方向SDと一致する略板状の外観形状を有する。
燃料電池101における一対の集電板103F,103Rは、DC−DCコンバータ290と電気的に接続されている。集電板103Fと第1エンドプレート110との間には、絶縁板102Fが配置されている。同様に、集電板103Rと第2エンドプレート120との間には、絶縁板102Rが配置されている。DC−DCコンバータ290は、モータMと電気的に接続されており、燃料電池101の出力電圧を昇圧してモータMに供給する。
アノードガス給排系20Aは、上述のタンク20と、配管としてのアノードガス供給路21と、主止弁24と、調圧弁25と、配管としてのアノードオフガス循環路22と、気液分離器281と、上述のアノードオフガス循環ポンプ27と、開閉弁26と、配管としての排出路23と、を有する。アノードガス供給路21は、タンク20と燃料電池101とに接続されている。アノードガス供給路21は、タンク20の水素ガスを燃料電池101に流通させる流路である。主止弁24は、アノードガス供給路21に設けられ、タンク20からの水素ガスの供給の実行と停止とを、図示しない制御部からの指示に応じて切り替える。調圧弁25は、アノードガス供給路21のうちで主止弁24よりも下流側に設けられている。調圧弁25は、図示しない制御部からの指示に応じて燃料電池101に供給されるアノードガスの圧力を調整する。
アノードオフガス循環路22は、燃料電池101から排出されたアノードオフガスを再びアノードガス供給路21に循環させる流路である。気液分離器281は、液水混じりのアノードオフガスから液水を分離する。また、アノードオフガスに含まれる不純物ガス、例えば窒素ガスも液水とともに分離される。アノードオフガス循環ポンプ27は、アノードオフガス循環路22のうちで、気液分離器281よりも下流側に配置されている。アノードオフガス循環ポンプ27は、図示しない制御部からの指示に応じて、燃料電池101から排出されたアノードオフガスを再びアノードガス供給路21に供給する。つまり、アノードオフガス循環ポンプ27は、燃料電池101にアノードオフガスを循環させる。開閉弁26は、排出路23に設けられている。排出路23は、カソードガス排出路32に接続されている。開閉弁26は、図示しない制御部からの指示に応じて所定のタイミングで開状態となる。これにより、分離された液水と窒素ガスが、排出路23およびカソードガス排出路32を通過してシステム外に放出される。
カソードガス給排系30Aは、上述のエアコンプレッサ30と、上述のインタークーラ35と、配管としてのカソードガス供給路31と、配管としてのカソードガス排出路320と、調圧弁34とを有する。カソードガス供給路31は、燃料電池101に接続されている。カソードガス供給路31は、外部の空気を燃料電池101に流通させるための流路である。エアコンプレッサ30は、カソードガス供給路31に設けられている。インタークーラ35は、カソードガス供給路31のうちでエアコンプレッサ30の下流側に設けられている。カソードガス排出路32は、燃料電池101からのカソードオフガスを外部に排出する流路である。調圧弁34は、カソードガス排出路32に設けられ、図示しない制御部からの指令に応じて開度が調整される。これにより、燃料電池101のカソード側の背圧が調整される。
冷媒循環系40Aは、配管としての冷媒循環路41と、上述の冷媒供給ポンプ40と、ラジエータ43とを有する。冷媒循環路41は、燃料電池101を冷却するための冷媒(例えば、水)を循環させる流路である。冷媒供給ポンプ40は、図示しない制御部からの指示に応じて、冷媒循環路41の冷媒を冷媒循環路41および燃料電池101に循環させる。つまり、冷媒供給ポンプ40は、燃料電池101に冷媒を供給する。ラジエータ43は、外気を取り込むファンを有し、冷媒循環路41の冷媒と外気との間で熱交換させることにより、冷媒を冷却する。
図3は、燃料電池車両500の各部の配置関係を説明するための第1の図である。ここで、図3は、燃料電池車両500のうちでフロントルーム510を含む前方FD側を鉛直下方G側から見た模式図である。
図3に示すように、冷媒供給ポンプ40とエアコンコンプレッサ50とはエアコンプレッサ30の前方FDに配置されている。具体的には、燃料電池車両500を前方FD側から見たときに、冷媒供給ポンプ40の少なくとも一部がエアコンプレッサ30と重なるように、冷媒供給ポンプ40がエアコンプレッサ30の前方FDに配置されている。また、燃料電池車両500を前方FD側から見たときに、エアコンコンプレッサ50の少なくとも一部がエアコンプレッサ30と重なるように、エアコンコンプレッサ50がエアコンプレッサ30の前方FDに配置されている。本実施形態において、「燃料電池車両500を前方FD側から見たとき」とは、燃料電池車両500を真正面から見たときのことである。また、冷媒供給ポンプ40とエアコンコンプレッサ50とは、幅方向LHについて、間隔を開けて配置されている。
アノードオフガス循環ポンプ27は、エアコンプレッサ30の後方RDに配置されている。具体的には、燃料電池車両500を前方FD側から見たときに、エアコンプレッサ30の少なくとも一部と重なるように、アノードオフガス循環ポンプ27がエアコンプレッサの後方RDに配置されている。また、前後方向FRDにおいて、アノードオフガス循環ポンプ27の前端部を含む前方側部分は、後述するブラケット80の後方部分824よりも後方RD側に配置されている。後方部分824は、ラインLnを起点に折れ曲がることが可能である。また、前後方向FRDにおいて、アノードオフガス循環ポンプ27は、エアコンプレッサ30とダッシュパネルDPとの間に配置されている。
インタークーラ35は、エアコンプレッサ30の後方RDに配置されている。具体的には、燃料電池車両500を前方FD側から見たときに、エアコンプレッサ30の少なくとも一部と重なるように、インタークーラ35がエアコンプレッサの後方RDに配置されている。また、前後方向FRDにおいて、インタークーラ35は、エアコンプレッサ30とダッシュパネルDPとの間に配置されている。
燃料電池車両500は、エアコンプレッサ30を支持フレーム150に固定するブラケット80を有する。ブラケット80は、エアコンプレッサ30と支持フレーム150との間に位置する。ブラケット80は、板状であり、鉄などの金属によって形成されている。ブラケット80は、支持フレーム150と同様に、後方RD側に向かうにつれて下方側に位置するように傾斜している。ブラケット80は、一方の面が支持フレーム150と対向し、他方の面がエアコンプレッサ30と対向する。ブラケット80は、フレーム側固定部70によって支持フレーム150に固定されている。本実施形態では、フレーム側固定部70は3つ設けられている。また、エアコンプレッサ30は、コンプレッサ側固定部90によって支持フレーム150に固定されている。本実施形態では、コンプレッサ側固定部90は3つ設けられている。なお、3つのフレーム側固定部70を区別して用いる場合は、フレーム側前方固定部70a、第1フレーム側後方固定部70b、第2フレーム側後方固定部70cを用いる。また、3つのコンプレッサ側固定部90を区別して用いる場合は、第1コンプレッサ側前方固定部90a、第2コンプレッサ側前方固定部90b、後方固定部としてのコンプレッサ側後方固定部90cを用いる。フレーム側前方固定部70a、第1フレーム側後方固定部70b、および、第2フレーム側後方固定部70cは、配置位置は異なるが構成は同じである。第1コンプレッサ側前方固定部90a、第2コンプレッサ側前方固定部90b、および、コンプレッサ側後方固定部90cは、配置位置は異なるが構成は同じである。前方固定部としての第1コンプレッサ側前方固定部90aと、前方固定部としての第2コンプレッサ側前方固定部90bとは、コンプレッサ側前方固定部90Fを構成する。
図4は、支持フレーム150とブラケット80とエアコンプレッサ30を模式的に示す図である。第1コンプレッサ側前方固定部90aは、前後方向FRDにおいて、前方FD側の位置でエアコンプレッサ30をブラケット80に固定する。第1コンプレッサ側前方固定部90aは、ボルト914と、挿通孔912と、ボルト固定部915とを備える。挿通孔912は、ブラケット80に形成された貫通孔であり、ボルト914が挿通される。ボルト固定部915は、ボルト914と螺合する部分である。ボルト固定部915は、エアコンプレッサ30のケース310に設けられた筒状部材であり、内周面にネジ溝が形成されている。ケース310はエアコンプレッサ30のモータなどの各種部品を収容する。ボルト914が挿通孔912に挿通された状態で、ボルト固定部915と螺合することで、エアコンプレッサ30がブラケット80に固定される。
第2コンプレッサ側前方固定部90bは、前後方向FRDにおいて、前方FD側の位置でエアコンプレッサ30をブラケット80に固定する。第2コンプレッサ側前方固定部90bは、第1コンプレッサ側前方固定部90aと幅方向LHに間隔を開けて配置されている。第2コンプレッサ側前方固定部90bは、ボルト924と、挿通孔922と、ボルト固定部925とを備える。挿通孔922は、ブラケット80に形成された貫通孔でありボルト924が挿通される。ボルト固定部925は、ボルト924と螺合する部分である。ボルト固定部925は、エアコンプレッサ30のケース310に設けられた筒状部材であり、内周面にネジ溝が形成されている。ボルト924が挿通孔922に挿通された状態で、ボルト固定部925と螺合することで、エアコンプレッサ30がブラケット80に固定される。
コンプレッサ側後方固定部90cは、前後方向FRDにおいて、第1コンプレッサ側前方固定部90aおよび第2コンプレッサ側前方固定部90bよりも後方RD側の位置でエアコンプレッサ30をブラケット80に固定する。コンプレッサ側後方固定部90cは、ボルト934と、挿通孔932と、ボルト固定部935とを備える。挿通孔932は、ブラケット80に形成された貫通孔でありボルト934が挿通される。ボルト固定部935は、ボルト934と螺合する部分である。ボルト固定部935は、エアコンプレッサ30のケース310に設けられた筒状部材であり、内周面にネジ溝が形成されている。ボルト固定部935は、前後方向FRDにおいて、ボルト固定部915,925よりも後方RD側に位置する。ボルト934が挿通孔932に挿通された状態で、ボルト固定部935と螺合することで、エアコンプレッサ30がブラケット80に固定される。
フレーム側前方固定部70aは、前後方向FRDにおいて、前方FD側の位置でブラケット80を支持フレーム150に固定する。フレーム側前方固定部70aは、挿通孔710と、挿通孔712と、ボルト714と、ナット713とを備える。挿通孔710は、支持フレーム150に形成された貫通孔であり、ボルト714が挿通される。挿通孔712は、ブラケット80に形成された貫通孔であり、ボルト714が挿通される。ボルト714が挿通孔710,712に挿通された状態で、ナット713と螺合することで、ブラケット80が支持フレーム150に固定される。
第1フレーム側後方固定部70bは、前後方向FRDにおいて、フレーム側前方固定部70aよりも後方RD側の位置でブラケット80を支持フレーム150に固定する。第1フレーム側後方固定部70bは、挿通孔720と、挿通孔722と、ボルト724と、ナット723とを備える。挿通孔720は、支持フレーム150に形成された貫通孔であり、ボルト724が挿通される。挿通孔722は、ブラケット80に形成された貫通孔であり、ボルト724が挿通される。ボルト724が挿通孔720,722に挿通された状態で、ナット723と螺合することで、ブラケット80が支持フレーム150に固定される。
第2フレーム側後方固定部70cは、前後方向FRDにおいて、フレーム側前方固定部70aよりも後方RD側の位置でブラケット80を支持フレーム150に固定する。第2フレーム側後方固定部70cは、第1フレーム側後方固定部70bと幅方向LHに間隔を開けて配置されている。第2フレーム側後方固定部70cは、挿通孔730と、挿通孔732と、ボルト734と、ナット733とを備える。挿通孔730は、支持フレーム150に形成された貫通孔であり、ボルト734が挿通される。挿通孔732は、ブラケット80に形成された貫通孔であり、ボルト734が挿通される。ボルト734が挿通孔730,732に挿通された状態で、ナット733と螺合することで、ブラケット80が支持フレーム150に固定される。
図5は、ブラケット80を鉛直下方G側から見た平面図である。図5には、エアコンプレッサ30の外形を破線で示している。図5を用いてさらにブラケット80の構成、および、コンプレッサ側固定部90とフレーム側固定部70の位置関係について説明する。
ブラケット80は、燃料電池車両500(図1)に搭載された状態において、前方端部802と、後方端部804と、第1外側端部806と、第2外側端部808とを備える。前方端部802と後方端部804と第1外側端部806と第2外側端部808とによって、ブラケット80の外縁が形成されている。
前方端部802は、ブラケット80の前方FD側の端部である。前方端部802は、前方FD側を向いている部分である。後方端部804は、ブラケット80の後方RD側の端部である。後方端部804は、後方RD側を向いている部分である。前方端部802と後方端部804とはそれぞれ、複数の直線形状および曲線形状を組み合わせた外形形状である。第1外側端部806は、幅方向LHにおける一方の側(本実施形態では、右側)の端部である。第1外側端部806は、幅方向LHにおける一方の側方向を向いている部分であり、概ね前後方向FRDに沿って延びる。第2外側端部808は、幅方向LHにおける他方の側(本実施形態では、左側)の端部である。第2外側端部808は、幅方向LHにおける他方の側方向を向いている部分であり、概ね前後方向FRDに沿って延びる。
フレーム側前方固定部70aは、エアコンプレッサ30よりも前方FDに位置する。具体的には、フレーム側前方固定部70aは、前方端部802の近傍に位置する。また、フレーム側前方固定部70aは、幅方向LHについてブラケット80の中央部CP近傍に位置する。
第1フレーム側後方固定部70bと第2フレーム側後方固定部70cは、前後方向FRDにおいてフレーム側前方固定部70aよりも後方RD側に位置する。具体的には、第1フレーム側後方固定部70bは、前後方向FRDにおいてブラケット80の中央よりも後方RD側に位置する。また、第2フレーム側後方固定部70cも同様に、前後方向FRDにおいてブラケット80の中央よりも後方RD側に位置する。また、第1フレーム側後方固定部70bおよび第2フレーム側後方固定部70cは、フレーム側前方固定部70aよりも幅方向LHについて外側に位置する。つまり、幅方向LHについて、第1フレーム側後方固定部70bおよび第2フレーム側後方固定部70cは、フレーム側前方固定部70aを挟む位置に配置されている。また、第1フレーム側後方固定部70bおよび第2フレーム側後方固定部70cは、幅方向LHについてコンプレッサ側後方固定部90cよりも外側に位置する。幅方向LHについて、第1フレーム側後方固定部70bは、中央部CPよりも一方の外側端部である第1外側端部806に近い位置に配置されている。また幅方向LHについて、第2フレーム側後方固定部70cは、中央部CPよりも他方の外側端部である第2外側端部808に近い位置に配置されている。本実施形態では、第1フレーム側後方固定部70bは、第1外側端部806と後方端部804とが交差するコーナー部CN1の近傍に位置する。また第2フレーム側後方固定部70cは、第2外側端部808と後方端部804とが交差するコーナー部CN2の近傍に位置する。
第1コンプレッサ側前方固定部90aおよび第2コンプレッサ側前方固定部90bは、後方端部804よりも前方端部802に近い側に位置する。第1コンプレッサ側前方固定部90aと第2コンプレッサ側前方固定部90bは、幅方向LHに間隔を開けて配置されている。コンプレッサ側後方固定部90cは、前方端部802よりも後方端部804に近い側に位置する。つまり、前後方向FRDについて、コンプレッサ側後方固定部90cは、第1コンプレッサ側前方固定部90aおよび第2コンプレッサ側前方固定部90bよりも後方RD側に位置する。幅方向LHについて、コンプレッサ側後方固定部90cは、第1コンプレッサ側前方固定部90aと第2コンプレッサ側前方固定部90bとの間に位置する。コンプレッサ側前方固定部90Fは、前方固定部としての第1コンプレッサ側前方固定部90aおよび第2コンプレッサ側前方固定部90bによって構成され、コンプレッサ側後方固定部90cは、1つの後方固定部90cによって構成されている。
また、本実施形態のブラケット80は以下の特徴を有する。つまり、ブラケット80の変形強度は、燃料電池車両500が他の物体に衝突(例えば、前方衝突)したときに、ブラケット80に対して後方RD側から前方FD側に向けて加えられる入力荷重よりも低く設定されている。これにより、ブラケット80に入力荷重が加わった場合に、ブラケット80に固定されたエアコンプレッサ30が変位するので、後方配置部品としてのアノードオフガス循環ポンプ27がエアコンプレッサ30とダッシュパネルDPとによって挟まれることを抑制できる。これにより、アノードオフガス循環ポンプ27によってダッシュパネルが変形することを抑制できる。入力荷重としては、例えば、燃料電池車両500が前方衝突したときにブラケット80に加えられる慣性力であったり、後方配置部品としてのアノードオフガス循環ポンプ27が衝突の衝撃によって相対的に前方FD側に移動することでアノードオフガス循環ポンプ27から加えられる外力であったりする。ブラケット80に対して後方RD側から前方FD側に向けて加えられる入力荷重は、支持フレーム150が前方部品(例えば、図1の部品551やラジエータ43)によって後方RD側に押し込まれる程度に燃料電池車両500が前方衝突したときに、ブラケット80に加えられる外力であってもよい。例えば、入力荷重は、燃料電池車両500が前方の静止物体(例えば壁)に、時速約56Kmで前方衝突した場合にブラケット80に加えられる慣性力であってもよい。このときブラケット80に加えられる慣性力としての入力荷重は、例えば、重力の100倍である100Gの加速度がブラケット80に加わったときの荷重である。
本実施形態では、燃料電池車両500が他の物体に衝突したときにブラケット80に対して後方RD側から前方FD側に向けて入力荷重が加えられた場合、ブラケット30は以下のように変形する。つまり、ブラケット80の後方端部804を含む後方部分824が、破線で示すラインLnを起点として鉛直下方Gおよび前方FDを含む方向に折れ曲がる。つまり、後方部分824は、ブラケット80に対して後方RD側から前方FD側に向けて入力荷重が加えられた場合、前方FD側に変位するように変形する。後方部分824には、コンプレッサ側後方固定部90cによってエアコンプレッサ30が固定されている。なお、コンプレッサ側前方固定部90Fは、ブラケット80のうちで後方部分824よりも前方FD側の部分(後述する前方部分823)に対してエアコンプレッサ30を固定する。ここで後方部分824は、ハッチングを付した領域であり、コンプレッサ側後方固定部90c(詳細には挿通孔932)を含む領域である。本実施形態では、ブラケット80は、前方端部802を含む前方部分823と、後方端部804を含む後方部分824とを有する。前方部分823は、前後方向FRDにおいて、コンプレッサ側前方固定部90Fが位置する地点から前方端部802までの領域である。後方部分824は、前後方向FRDにおいて、前方部分823よりも後方RD側に位置する領域である。
また、コンプレッサ側後方固定部90cの強度は、コンプレッサ側前方固定部90Fの強度よりも低く設定されている。本実施形態では、コンプレッサ側後方固定部90cは、一つであるのに対し、コンプレッサ側前方固定部90Fは第1コンプレッサ側前方固定部90aと第2コンプレッサ側前方固定部90bによって構成されている。これにより、コンプレッサ側後方固定部90cの強度が、コンプレッサ側前方固定部90Fの強度よりも低く設定される。
図6は、参考例の燃料電池車両500Tを説明するための図である。図6は、燃料電池車両500Tのフロントルーム510を含む前方FD側を鉛直下方G側から見た模式図である。上記実施形態と異なる点は、ブラケット80tの変形強度が、燃料電池車両500Tが他の物体に衝突したときにブラケット80tに対して後方RD側から前方FD側に向けて加えられる入力荷重よりも高く設定されている点である。具体的には、燃料電池車両500Tは、フレーム側前方固定部70aが前方端部802に沿って並んで3つ配置されている。また燃料電池車両500Tは、第1フレーム側後方固定部70bおよび第2フレーム側後方固定部70cに加え、後方端部804の幅方向LHの中央に第3フレーム側後方固定部70dを有する。また、コンプレッサ側後方固定部90cが幅方向LHに間隔を開けて2つ配置されている。その他の構成については燃料電池車両500と同様の構成であるため、同様の構成については同一符号を付すと共に説明を適宜省略する。
燃料電池車両500Tが前方衝突した場合、支持フレーム150の前方FDに位置する前方部品(例えば、図1に示す部品551やラジエータ43)が衝突の衝撃によって後方RD側に移動する。これにより、前方部品によって支持フレーム150が押し込まれて後方RD側に移動する。ブラケット80tは、第3フレーム側後方固定部70dや2つのコンプレッサ側後方固定部90cによって、変形強度が前方衝突時のブラケット80tへの入力荷重よりも高い。よって、ブラケット80tは変形することなく、後方RD側へと移動する。これにより、エアコンプレッサ30も後方RD側に移動することで、エアコンプレッサ30とダッシュパネルDPとによって後方配置部品としてのアノードオフガス循環ポンプ27が挟まれる場合が生じ得る。よって、アノードオフガス循環ポンプ27によってダッシュパネルDPが後方RD側に押し込まれて変形する恐れが生じる。
図7は、本実施形態の燃料電池車両500の効果を説明するための第1の図である。図8は、本実施形態の燃料電池車両500の効果を説明するための第2の図である。図7は、燃料電池車両500のフロントルーム510を含む前方FD側を鉛直下方G側から見た模式図である。図8は、支持フレーム150、ブラケット80、および、エアコンプレッサ30を燃料電池車両500の左側から見た模式図である。図7では、理解の容易のために、ブラケット80の形状は、平面視において矩形状としている。
燃料電池車両500が前方衝突した場合、支持フレーム150の前方FDに位置する前方部品(例えば、図1に示す部品551やラジエータ43)が衝突の衝撃によって後方RD側に移動する。これにより、前方部品によって支持フレーム150が押し込まれて後方RD側に移動する。しかしながら、燃料電池車両500の前方衝突したときの慣性力によって、ラインLnを起点としてブラケット80の後方部分824が図8の矢印Yrに示すように鉛直下方Gおよび前方FDを含む方向に折れ曲がる。つまり、後方部分824が前方FD側に変位するように後方部分824が鉛直下方Gおよび前方FDを含む方向に折れ曲がる。これにより、後方部分824に固定されたエアコンプレッサ30も前方FD側に変位するので、エアコンプレッサ30とダッシュパネルDPとの前後方向FRDにおける間隔が狭くなる可能性を低減できる。よって、後方配置部品としてのアノードオフガス循環ポンプ27が、エアコンプレッサ30とダッシュパネルDPとによって挟まれることを抑制できる。これにより、アノードオフガス循環ポンプ27がダッシュパネルDPに食い込むように衝突して、ダッシュパネルDPが変形することを抑制できる。
また上記実施形態によれば、コンプレッサ側後方固定部90cの強度は、コンプレッサ側前方固定部90Fの強度よりも低く設定されていることで、入力荷重がブラケット80に加えられた場合にブラケット80の後方部分824を容易に前方FD側に変位するように変形できる。これにより、アノードオフガス循環ポンプ27がエアコンプレッサ30とダッシュパネルDPとによって挟まれることを抑制できるので、アノードオフガス循環ポンプ27によってダッシュパネルDPが変形することを抑制できる。
また上記実施形態によれば、コンプレッサ側前方固定部90Fを複数の前方固定部によって構成し、コンプレッサ側後方固定部90cを1つの後方固定部90cによって構成することで、コンプレッサ側後方固定部90cの強度をコンプレッサ側前方固定部90Fの強度よりも容易に低く設定できる。
また上記実施形態によれば、燃料電池車両500の幅方向LHについて、複数のフレーム側後方固定部70b、70cがコンプレッサ側後方固定部90cよりも外側に位置する。これにより、コンプレッサ側後方固定部90cを含む後方部分824を容易に形成できる。
また上記実施形態によれば、第1フレーム側後方固定部70bと第2フレーム側後方固定部70cは、幅方向LHについて、ブラケット80の中央部CPよりも外側端部806,808に近い位置に配置されている。これにより、幅方向LHについてブラケットの中央部CPを通る領域を後方部分824として形成できる。
B.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
B−1.第1変形例:
上記実施形態において、フレーム側前方固定部70aは1つであったが(図5)、複数設けられてもよい。また、第1フレーム側後方固定部70bおよび第2フレーム側後方固定部70cに加え、さらにブラケット80を支持フレーム150に固定する後方固定部を設けてもよい。この場合、後方固定部は、外側端部806,808の近傍に配置する。このようにしても、上記実施形態と同様に、燃料電池車両500が衝突することで慣性力などの入力荷重がブラケット80に加わった場合に、後方部分824が前方FD側に変位するように変形できる。
B−2.第2変形例:
上記実施形態において、コンプレッサ側後方固定部90cを一つだけ設けることで、ブラケット80の変形強度が入力荷重よりも低く設定されていたが、これに限定されるものではない。コンプレッサ側後方固定部90cの配置個数は1つに限定されるものではなく、例えば、ブラケット80の折れ曲がる起点となるラインLnの強度をブラケット80の他の部分の強度よりも低く設定してもよい。例えば、ラインLnの部分を他の部分よりも薄くなるように製造することで、入力荷重がブラケット80に加わった場合に、後方部分824が前方FD側に変位するように変形できる。
B−3.第3変形例:
上記実施形態では、後方配置部品はアノードオフガス循環ポンプ27であったが燃料電池車両500の他の部品であってもよい。例えば、後方配置部品は、冷媒供給ポンプ40やエアコンコンプレッサ50であってもよい。
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例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、実施例、変形例中の技術的特徴は、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。
11…単セル
20…タンク
20A…アノードガス給排系
21…アノードガス供給路
22…アノードオフガス循環路
23…排出路
24…主止弁
25…調圧弁
26…開閉弁
27…アノードオフガス循環ポンプ
30…エアコンプレッサ
30A…カソードガス給排系
31…カソードガス供給路
32…カソードガス排出路
34…調圧弁
35…インタークーラ
40…冷媒供給ポンプ
40A…冷媒循環系
41…冷媒循環路
43…ラジエータ
50…エアコンコンプレッサ
70…フレーム側固定部
70a…フレーム側前方固定部
70b…第1フレーム側後方固定部
70c…第2フレーム側後方固定部
70d…第3フレーム側後方固定部
80,80t…ブラケット
90…コンプレッサ側固定部
90F…コンプレッサ側前方固定部
90a…第1コンプレッサ側前方固定部
90b…第2コンプレッサ側前方固定部
90c…コンプレッサ側後方固定部(後方固定部)
101…燃料電池
102F,102R…絶縁板
103F,103R…集電板
110…第1エンドプレート
120…第2エンドプレート
150…支持フレーム
200…燃料電池システム
210…補機
281…気液分離器
290…DC−DCコンバータ
310…ケース
320…カソードガス排出路
401…後方側取付部
402…前方側取付部
500,500T…燃料電池車両
510…フロントルーム
520…タンク収容室
530…車室
540…ボンネット
550…サスペンションメンバ
551…部品
710,712…挿通孔
713…ナット
714…ボルト
720,722…挿通孔
723…ナット
724…ボルト
730,732…挿通孔
733…ナット
734…ボルト
802…前方端部
804…後方端部
806…第1外側端部
808…第2外側端部
823…前方部分
824…後方部分
912…挿通孔
914…ボルト
915…ボルト固定部
922…挿通孔
924…ボルト
925…ボルト固定部
932…挿通孔
934…ボルト
935…ボルト固定部
CN1,CN2…コーナー部
CP…中央部
DP…ダッシュパネル
FD…前方
FP…フロアパネル
FRD…前後方向
FW…前輪
G…鉛直下方
LH…幅方向
Ln…ライン
M…モータ
RD…後方
RW…後輪
SD…積層方向

Claims (6)

  1. 燃料電池車両であって、
    ダッシュパネルと、
    燃料電池と、
    前記燃料電池を下方側から支持する支持フレームと、
    前記支持フレームの下方に配置されたエアコンプレッサと、
    前記エアコンプレッサと前記支持フレームとの間に位置し、前記エアコンプレッサを前記支持フレームに固定するブラケットと、
    前記燃料電池車両の前後方向において前記エアコンプレッサの後方に配置された後方配置部品と、を備え、
    前記燃料電池と前記支持フレームと前記エアコンプレッサと前記ブラケットと前記後方配置部品とは、前記前後方向において前記ダッシュパネルの前方に配置され、
    前記ブラケットの変形強度は、燃料電池車両が他の物体に衝突したときに前記ブラケットに対して後方側から前方側に向けて加えられる入力荷重よりも低く設定されている、燃料電池車両。
  2. 請求項1に記載の燃料電池車両であって、
    前記ブラケットは、後方端部を含む、前記エアコンプレッサが固定された後方部分であって、前記入力荷重が前記ブラケットに加えられた場合に前方側に変位するように変形する後方部分を含む、燃料電池車両。
  3. 請求項2に記載の燃料電池車両であって、さらに、
    前記エアコンプレッサを前記ブラケットのうちで前記後方部分よりも前記前後方向において前方側の部分に固定するコンプレッサ側前方固定部と、
    前記前後方向において、前記コンプレッサ側前方固定部よりも後方側の位置で前記エアコンプレッサを前記ブラケットの前記後方部分に固定するコンプレッサ側後方固定部と、を有し、
    前記コンプレッサ側後方固定部の強度は、前記コンプレッサ側前方固定部の強度よりも低く設定されている、燃料電池車両。
  4. 請求項3に記載の燃料電池車両であって、
    前記コンプレッサ側前方固定部は、前記燃料電池車両の幅方向に間隔を開けて配置された、前記エアコンプレッサを前記ブラケットに固定する複数の前方固定部によって構成され、
    前記コンプレッサ側後方固定部は、前記エアコンプレッサを前記ブラケットに固定する一つの後方固定部によって構成されている、燃料電池車両。
  5. 請求項3または請求項4に記載の燃料電池車両であって、さらに、
    前記ブラケットを前記支持フレームに固定するフレーム側前方固定部と、
    前記前後方向において、前記フレーム側前方固定部よりも後方側の位置で前記ブラケットを前記支持フレームに固定する複数のフレーム側後方固定部と、を有し、
    前記複数のフレーム側後方固定部は、前記燃料電池車両の幅方向について前記コンプレッサ側後方固定部よりも外側に位置する、燃料電池車両。
  6. 請求項5に記載の燃料電池車両であって、
    前記複数のフレーム側後方固定部は、前記幅方向について、前記ブラケットの中央部よりも外側端部に近い位置に配置されている、燃料電池車両。
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