JP4886737B2 - 燃料電池車両の車体構造 - Google Patents
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Description
この燃料電池は、数十から数百の単セルを積層し直列に配列して構成された組電池の一種であって、全体として数百Vの起電力を出力する。
さらに、このセル電圧検出手段は、CAN(Controller Area Network)等の車載LANの共通回路に接続されて、検出した各セルのセル電圧の結果をメッセージ化してCANバスに送信し、燃料電池の発電状態の監視や故障の有無やその位置を特定するのに利用される(例えば、特許文献1〜2参照)。
具体的に、燃料電池車両が側面衝突を受けた場合のシミュレーションを行うと、側面衝突された側の座席を構成する補強ロッドが、この衝突に乗じて長手方向に変位してその先端がハーネスを突く可能性がある。
図1は、本発明に係る燃料電池車両の車体構造に適用される燃料電池スタック40の外観斜視図である。ここで、座標軸Xは燃料電池車両の正面方向(進行方向)、座標軸Yは燃料電池車両の側面方向(車幅方向)、座標軸Zは燃料電池車両の天地方向を示している。
燃料電池(図示略)は、複数の単セル(図示略)が直列に配列してなり、その側面に配列されている各出力端子26を、開口35から露出させて筐体30に収納されている。
単セル(図示略)は、複数(例えば、200〜400)が厚み方向に積層されて、その四方を高剛性の板状の筐体30(上面フレーム31、下面フレーム32、端面フレーム33,33、側面フレーム34(34A,34B))で狭持される構成を備えている。
このように構成される単セルは、燃料ガス(水素)と酸化ガス(酸素)との電気化学反応により0.7V程度の起電力を発生するとともに、積層する単セルが直列に配列してなる燃料電池スタック40は、全体として数百Vの起電力を出力する。
また、この出力端子は、燃料電池スタック40の一方の側面に分離して設けられている側面フレーム34A,34Bの隙間に設けられた開口35から露出するように配置され、信号配線20の装着部材21が装着するように構成されている。
セル電圧検出手段10は、入力端子11と、信号処理基板12と、回線端子13とから構成されている。
このように構成されるセル電圧検出手段10は、入力端子11に接続される信号配線20を経由して、それぞれの単セル(図示略)のセル電圧信号を検出するものである。なお、検出されるセル電圧は、一つの単セルのみに限定されず、隣接する数個の単セルの起電力をまとめて検出する場合もある。
さらに、セル電圧検出手段10は、回線端子13において図示略の車内通信ネットワーク(CAN;Controller Area Network)に接続されて、燃料電池車両の制御に必要な情報を提供するものである。
信号配線20は、装着部材21と、分岐線22と、束状体23と、集束体24と、延長結線25とを備え、それぞれの単セルの出力端子26及びセル電圧検出手段10の入力端子11に連結し単セルの個別の起電力を導くものである。
このように信号配線20が構成されることにより、天地方向の上面にセル電圧検出手段10が配置され、側面の開口35に出力端子26が配列する燃料電池スタック40の構造において、筐体30の表面に大部分を密着させて配置することができるようになる。
そして、図示しない面ファスナや、その他固定手段により、信号配線20は、筐体30の表面に密着して固定される。
分岐線22は、それぞれの装着部材21から伸びる信号リード線であり、装着部材21が出力端子26に装着されている状態でたわみを有し、信号配線20が筐体30に支持されている状態で装着部材21及び出力端子26の着脱を容易にしている。
そして、集束体24は、束状体23側の一部が、筐体30の側面に接し、他の部分が筐体30の上面に接するように構成されている。
なお図面において延長結線25は、集束体24から3つが一層分だけ分岐しているものが例示されているが、信号リード線及び入力端子11の数に応じてさらに多くの延長結線25が多層に分岐している場合もある。
筐体30は、上面フレーム31と、下面フレーム32と、端面フレーム33,33と、側面フレーム34A,34Bとから構成されている。このように構成される筐体30は、その内部に燃料電池(図示略)を収納するとともに、側面に横方向に一条設けられた開口35から燃料電池に設けられた出力端子26を露出させている。また、筐体30は、その上部にセル電圧検出手段10を固定配置している。
これにより、筐体30は、出力端子26が露出する開口35を除き、燃料電池(図示略)をほぼ隙間無く包容する直方体となり、信号配線20の表面の大部分を筐体30に密着させることができる。
また、係止ピン42が、上面フレーム31の断面逆U字形状の側面の縁端に設けられ、側面フレーム34Aの上方の縁端に設けられている係止穴41を係止して、上面フレーム31及び対向配置する側面フレーム34Aを一体化させている。
なお、図1中、死角側に配置されている側面フレーム34は、出力端子26を露出させるための開口35が不要であるために、手前側の側面フレーム34A,34Bのように分離されておらず一体ものである。
側面フレーム34A,34Bは、対になって燃料電池スタック40の片側側面を形成し、両者の境界部分に設けた隙間が開口35を形成している。そして、固定片43が、側面フレーム34A,34Bの側方の縁端に設けられ、端面フレーム33の縁端に設けられている固定片43と交互に係合して、さらに貫通軸44が垂直方向に貫いて、側面フレーム34A,34B及び対向配置する端面フレーム33を一体化させている。
図2(a)(b)(c)は、それぞれ本発明に係る燃料電池車両の車体構造に適用される座席の骨格を示す正面図、側面図、上面図である。
座席50は、人体の臀部を保持するシートクッション51と、人体の背中部分を保持するシートバック52と、人体の頭部を保持するヘッドレスト53とから構成され、燃料電車両の進行方向前側の運転席及び助手席を構成するものである。
さらに座席50,50は、図3(a)(b)に示されるように、燃料電池スタック40を狭むようにその両側に配置されている。
そして、シートクッション51は、図3に示されるように、キャビンCにおいて座席50が進行方向(X方向)又は天地方向(Z方向)に調整自在に変位できるように、スライダ70を介してフロアパネル62に固定されている。
図3(a)(b)は、燃料電池車両のキャビン内部の正面断面図及び上面図を示している。ここで、燃料電池スタック40は、サブフレーム63上に固定された状態で、燃料電池車両の基本骨格を成す車体フレーム61の下側から設置される。そして、フロアパネル62は、図示しないルーフパネル等とともに乗員空間となるキャビンCを形成するものである。そして、フロアパネル62には、スライダ70を介して位置調整がなされる一対の座席50,50が固定されている。また、このフロアパネル62の一対の座席50,50に挟まれる部分は、燃料電池スタック40の収納スペースとなるセンターコンソール64が設けられている。なお、このセンターコンソール64の内部には、その他、空気排出補機65、水素供給補機66、及びECU67(Electronic control unit;図4参照)等が収納されている。
このように補強ロッド57が構成されることにより、燃料電池車両が側面衝突を受けて、補強ロッド57がその長手方向に変位してその先端が筐体30を突いても信号配線20から外れるために、補強ロッド57の先端がこの信号配線20を損傷させることがない。
具体的には、位置調整される全範囲において、補強ロッド57の両端の延長線が束状体23(図1適宜参照)及び集束体24の縁端で区画される無配線領域Sに交差することが望まれる。すなわち、座席50を位置調整した場合、図4における補強ロッド57の軌跡が、無配線領域Sの範囲内に収まることが望ましい。
さらに、座席が調整自在に大きく変位する場合であっても、信号配線20は、密集して平面状に筐体30表面に密着しているために、無配線領域Sを充分に確保することができる。
図2に戻って説明を続ける。
図2(d)(e)は座席を構成する補強ロッドの他の実施形態を示す上面図である。
図2(d)においては、補強ロッド57’は、その中央部分が湾曲した状態で座席50’の第1フレーム54を両端で固定している。
このように補強ロッド57’が構成されることにより、燃料電池車両が側面衝突を受けて、座席50’の補強ロッド57’がその両端を結ぶ方向に外力を受けても、湾曲部分で座屈して運動エネルギーが吸収される。このために、補強ロッド57’の先端が燃料電池スタック40(図1参照)を突いても損傷を与えにくくなる。
なお図2(d)中、補強ロッド57’の湾曲の突起する方向は、進行方向(X軸方向)を向いているが、特に限定はなく任意方向でよい。
このように補強ロッド57”が構成されることにより、燃料電池車両が側面衝突を受けて、座席50”の補強ロッド57”がその両端を結ぶ方向に外力を受けても、運動エネルギーが分散する。このために、補強ロッド57”の先端が燃料電池スタック40(図1参照)を突いても損傷を与えにくくなる。
なお図2(e)中、補強ロッド57”は、二本で構成されているが、本数に限定は特になく少なくとも二本以上がたすきがけに構成されていればよい。
20 信号配線
21 装着部材
22 分岐線
23 束状体
24 集束体
25 延長結線
26 出力端子
30 筐体
31 上面フレーム
32 下面フレーム
33 端面フレーム
34,34A,34B 側面フレーム
35 開口
40 燃料電池スタック
50,50’,50” 座席
57,57’,57” 補強ロッド
61 車体フレーム
62 フロアパネル
63 サブフレーム
64 センターコンソール
70 スライダ
C キャビン
S 無配線領域
Claims (5)
- 水素及び酸素を電気化学反応させて起電力を発生する複数の単セルが積層配列してなる燃料電池と、
前記燃料電池を狭むようにその両側に配置されるとともに補強ロッドの両端で固定して車幅方向の剛性が補強されている一対の座席と、
前記燃料電池を収納し、いずれか一方の前記座席に対向する開口から前記単セルの電位を検出する出力端子が露出する筐体と、
一端が複数の前記出力端子に連結し他端がこれら出力端子に隣り合うもの同士の電位差を個別に検出するセル電圧検出手段に連結する信号配線と、を含む燃料電池車両において、
前記補強ロッドの両端の延長線が前記信号配線の配置されていない前記筐体表面の無配線領域に交わることを特徴とする燃料電池車両の車体構造。 - 請求項1に記載の燃料電池車両の車体構造であって、
前記信号配線は、
前記単セルの積層方向に配列する複数の前記出力端子にそれぞれ装着される装着部材と、
前記装着部材から伸びるそれぞれの分岐線が束状に一体化してなる束状体と、
前記束状体が前記出力端子の配列幅に対して幅狭方向に集束してなる集束体と、
前記集束体から延出して前記セル電圧検出手段に連結する延長結線とを備え、
前記補強ロッドの両端の延長線が交わる前記無配線領域は、
前記座席が自在に位置調整される全範囲において、前記束状体及び前記集束体の縁端で区画される領域に含まれることを特徴とする燃料電池車両の車体構造。 - 請求項1又は請求項2に記載の燃料電池車両の車体構造であって、
前記筐体は、
前記燃料電池の天地方向の上面及び下面にそれぞれ対向配置される上面フレーム及び下面フレームと、
前記燃料電池を積層方向に対向する一対の端面フレームと、
前記上面フレーム及び下面フレーム並びに前記一対の端面フレームの対向方向と直交する方向に対向するとともに前記出力端子を露出する前記開口が形成される側面フレームとを、備えることを特徴とする燃料電池車両の車体構造。 - 請求項1から請求項3に記載の燃料電池車両の車体構造であって、
前記補強ロッドは、その中央部分が湾曲した状態で前記座席を両端で固定することを特徴とする燃料電池車両の車体構造。 - 請求項1から請求項3に記載の燃料電池車両の車体構造であって、
前記補強ロッドは、少なくとも二本以上がたすきがけに交差した状態で前記座席を両端で固定することを特徴とする燃料電池車両の車体構造。
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