JP6414095B2 - 燃料電池車両 - Google Patents
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Description
本発明の第1の形態は、車室の前側または後側の収容ボックスに燃料電池スタックを搭載する燃料電池車両であって、前記燃料電池スタックはスタックケースに収容されており、前記スタックケースは、スタックマウントを介して前記収容ボックスのフレームに搭載されており、前記スタックマウントは、前記スタックケースに設けられたスタック側ブラケットと、前記フレームに設けられたフレーム側ブラケットと、前記スタック側ブラケットと前記フレーム側ブラケットとを締結する締結部材と、を含み、(a)前記スタック側ブラケットに、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより近い近位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第1の構成と、(b)前記フレーム側ブラケットに、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより遠い遠位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第2の構成と、の少なくとも一方を有し、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより近い近位端部に向かう側からの衝突による衝撃が、(i)前記フレーム側ブラケットを介して前記スタックケースに加わる場合には前記スタック側ブラケットが前記フレーム側ブラケットから離脱せず、(ii)前記フレーム側ブラケットを介さずに前記スタックケースに加わる場合には前記スタック側ブラケットが前記フレーム側ブラケットから離脱する、ように前記スタック側ブラケットと前記フレーム側ブラケットとの間の摩擦抵抗が設定されている、燃料電池車両である。
第1の形態の燃料電池車両によれば、収容ボックスに近い燃料電池車両の近位端部から遠位端部の方向に向けて大きな荷重がスタックケースに加わった場合(例えば、アンダーライド衝突の場合)にも、スタック側ブラケットがフレーム側ブラケットに対して離脱し、スタックケースに収容された燃料電池スタックを遠位端部の方向に移動させることができる。これにより、近位端部から遠位端部の方向に向けて過度な荷重がスタックケースに加わることによって燃料電池スタックが損傷することを抑制することができる。一方、遠位端部から近位端部に向けて比較的小さな荷重がスタックケースに加わった場合は、スタック側ブラケットがフレーム側ブラケットに対して離脱しない状態を維持して、燃料電池スタックが収容ボックスのフレームから離脱しない状態を維持することができる。
本発明の第2の形態は、車室の前側または後側の収容ボックスに燃料電池スタックを搭載する燃料電池車両であって、前記燃料電池スタックはスタックケースに収容されており、前記スタックケースは、スタックマウントを介して前記収容ボックスのフレームに搭載されており、前記スタックマウントは、前記スタックケースに設けられたスタック側ブラケットと、前記フレームに設けられたフレーム側ブラケットと、前記スタック側ブラケットと締結される第1のブラケット部分および前記フレーム側ブラケットと締結される第2のブラケット部分を有し、前記スタック側ブラケットと前記フレーム側ブラケットとを繋ぐ中間ブラケットと、前記スタック側ブラケットと前記第1のブラケット部分とを締結する第1の締結部材と、前記第2のブラケット部分と前記フレーム側ブラケットとを締結する第2の締結部材と、を含み、(a)前記中間ブラケットの前記第2のブラケット部分に、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより近い近位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第1の構成と、(b)前記中間ブラケットの前記第1のブラケット部分に、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより遠い遠位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第2の構成と、の少なくとも一方を有し、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより近い近位端部に向かう側からの衝突による衝撃が、(i)前記フレーム側ブラケットを介して前記スタックケースに加わる場合には前記スタック側ブラケットが前記フレーム側ブラケットから離脱せず、(ii)前記フレーム側ブラケットを介さずに前記スタックケースに加わる場合には前記スタック側ブラケットが前記フレーム側ブラケットから離脱する、ように前記スタック側ブラケットと前記中間ブラケットと前記フレーム側ブラケットとの間の摩擦抵抗が設定されている、燃料電池車両である。
第2の形態の燃料電池車両によれば、収容ボックスに近い燃料電池車両の近位端部から遠位端部の方向に向けて大きな荷重がスタックケースに加わった場合(例えば、アンダーライド衝突の場合)にも、スタック側ブラケットあるいはスタック側ブラケット及び中間ブラケットがフレーム側ブラケットに対して離脱し、スタックケースに収容された燃料電池スタックを遠位端部の方向に向けて移動させることができる。これにより、これにより、近位端部から遠位端部の方向に向けて過度な荷重がスタックケースに加わることによって燃料電池スタックが損傷することを抑制することができる。一方、遠位端部から近位端部に向けて比較的小さな荷重がスタックケースに加わった場合は、スタック側ブラケットがフレーム側ブラケットに対して離脱しない状態を維持して、燃料電池スタックが収容ボックスのフレームから離脱しない状態を維持することができる。
この形態の燃料電池車両によれば、収容ボックスに近い燃料電池車両の近位端部から遠位端部の方向に向けて大きな荷重がスタックケースに加わった場合(例えば、アンダーライド衝突の場合)にも、スタック側ブラケットがフレーム側ブラケットに対して離脱し、スタックケースに収容された燃料電池スタックを遠位端部の方向に移動させることができる。これにより、近位端部から遠位端部の方向に向けて過度な荷重がスタックケースに加わることによって燃料電池スタックが損傷することを抑制することができる。一方、遠位端部から近位端部に向けて比較的小さな荷重がスタックケースに加わった場合は、スタック側ブラケットがフレーム側ブラケットに対して離脱しない状態を維持して、燃料電池スタックが収容ボックスのフレームから離脱しない状態を維持することができる。
この形態の燃料電池車両によれば、近位端部から遠位端部の方向に向けて、燃料電池スタックの損傷を招かない程度の小さな荷重が加わった場合に、ゴム部材とスタック側ブラケットとの摩擦により、スタック側ブラケットが締結部材から離脱し難い状態とすることにより、スタックケースに収容された燃料電池スタックが収容ボックスのフレームに搭載された状態から離脱し難くすることができる。
この形態の燃料電池車両によれば、収容ボックスに近い燃料電池車両の近位端部から遠位端部の方向に向けて大きな荷重がスタックケースに加わった場合(例えば、アンダーライド衝突の場合)にも、スタック側ブラケットあるいはスタック側ブラケット及び中間ブラケットがフレーム側ブラケットに対して離脱し、スタックケースに収容された燃料電池スタックを遠位端部の方向に向けて移動させることができる。これにより、これにより、近位端部から遠位端部の方向に向けて過度な荷重がスタックケースに加わることによって燃料電池スタックが損傷することを抑制することができる。一方、遠位端部から近位端部に向けて比較的小さな荷重がスタックケースに加わった場合は、スタック側ブラケットがフレーム側ブラケットに対して離脱しない状態を維持して、燃料電池スタックが収容ボックスのフレームから離脱しない状態を維持することができる。
図1は、本発明の第1実施形態としての燃料電池車両を示す説明図である。燃料電池車両10は、四隅に車輪FR,FL,RR,RLを備えた自動車である。図中における「前後左右」の矢印は、燃料電池車両10を基準にして定めた向きである。以下、前側、後側、右側、左側と呼ぶときは、「前後左右」の矢印に示す方向を意味する。燃料電池車両10は、中央の車室11と、車室11の前側のフロントボックス12と後側のリアボックス13とを有している。フロントボックス12には、スタックケース30に収容された燃料電池スタック20やコントローラケース40に収容されたFCコントローラの他、不図示の電圧変換装置や流体給排用ユニット等が搭載されている。コントローラケース40はスタックケース30の上部に取り付けられている。なお、燃料電池スタック20が搭載されたフロントボックス12は「収容ボックス」に相当する。また、燃料電池車両10の前端部10Fと後端部10Rのうち、フロントボックス12により近い前端部10Fが「近位端部」に相当し、後端部10Rが「遠位端部」に相当する。
図13は、第2実施形態におけるスタックケース30Xのスタック側ブラケット64Xa〜64Xd及びスタックフレーム15Xのフレーム側ブラケット68Xa〜68Xdを模式的に示す平面図であり、第1実施形態の図3に相当する図である。第2実施形態は、スタックケース30Xのスタック側ブラケット64Xa〜64Xdにスリットが設けられていない点、及び、スタックフレーム15Xのフレーム側ブラケット68Xa〜68Xdの後方側にスリット682が設けられている点以外の構成は、第1実施形態と同様である。
図15は、第3実施形態におけるスタックケース30Yのスタック側ブラケット64Xa〜64Xdとスタックフレーム15Yのフレーム側ブラケット68a〜68dと中間ブラケット70a〜70dを模式的に示す平面図である。図15(A)はスタックケース30Yの平面図であり、図15(B)は中間ブラケット70a〜70dの平面図であり、図15(C)はスタックフレーム15Yの平面図である。なお、第3実施形態は、スタックケース30Yをスタックフレーム15Yに離脱可能に固定するスタックマウントのうち、スタックケース30Yのスタック側ブラケット64Xa〜64Xdとスタックフレーム15Yのフレーム側ブラケット68a〜68dと中間ブラケット70a〜70d以外の構成は、第1,2実施形態と同様である。
図17は、第4実施形態におけるスタックケース30Zのスタック側ブラケット64Xa〜64Xdとスタックフレーム15Zのフレーム側ブラケット68a〜68dと中間ブラケット70Za〜70Zdを模式的に示す平面図であり、第3実施形態の図15に相当する図である。第4実施形態は、中間ブラケット70Za〜70Zdの第2のブラケット部分72Zにスリットが設けられていない点、中間ブラケット70Za〜70Zdの第1のブラケット部分71Zにスリット713が設けられるとともに、保持部712に換えて保持部材としてのリテーナ66(図4,図14参照)が用いられる点以外の構成は、第3実施形態と同様である。なお、この構成の場合における離脱荷重を決定する摩擦抵抗は、中間ブラケット70Za〜70Zdの第1のブラケット部分71Zとリテーナ66との間の摩擦力である。
(1)変形例1
上記第1,第2,第4実施形態では、スタック側ブラケット64a〜64d,64Xa〜64Xdを挟持するゴム部材63,65と、ゴム部材63,65を保持するための保持部材としてのリテーナ62,66と、を含む構成としたが、上側のゴム部材63及びリテーナ62と下側のゴム部材65及びリテーナ66とのいずれか一方あるいは両方を省略した構成としてもよい。また、第3実施形態では、スタック側ブラケット64Xa〜64Xdを挟持するゴム部材63,65と、ゴム部材を保持するための保持部材としてのリテーナ62及び保持部712と、を含む構成としたが、上側のゴム部材63及びリテーナ62と下側のゴム部材65と保持部712のいずれか一方あるいは両方を省略した構成としてもよい。また、第3実施形態において、中間ブラケット70a〜70dの第2のブラケット部分72の上側と下側のいずれか一方あるいは両側にゴム部材と、ゴム部材を保持するための保持部材と、を備える構成として、ゴム部材と第2のブラケット部分72との間の摩擦抵抗によって離脱荷重を設定するようにしてもよい。
上記実施形態では、スタックマウントを4つとしたが、4つに限定されるものではなく、例えば、2つ、3つ、5つ等の他の数としてもよい。
上記実施形態では、収容ボックスとしてのフロントボックス12にスタックケース30,30X,30Y,30Zが搭載される構成としたが、この代わりとしてリアボックスにスタックケースが搭載される構成としてもよい。この場合、スタック側ブラケットに設けられる切欠き部は第1実施形態(図3)で説明した前側ではなく後側となり、フレーム側ブラケットに設けられる切欠き部は第2実施形態(図13)で説明した後側ではなく前側となる。また、中間ブラケットの第2のブラケット部分に設けられる切欠き部は第3実施形態(図15)で説明した前側ではなく後側となり、中間ブラケットの第1のブラケット部分に設けられる切欠き部は第4実施形態(図17)で説明した後側ではなく前側となる。すなわち、スタック側ブラケットに設けられる切欠き部は、燃料電池車両の前後方向の端部のうちの収容ボックスにより近い近位端部に向かう側に形成される。一方、フレーム側ブラケットに設けられる切欠き部は、燃料電池車両の前後方向の端部のうちの収容ボックスにより遠い遠位端部に向かう側に形成される。なお、スタック側ブラケットとフレーム側ブラケットの両方に、上述した切欠き部を設けるようにしてもよい。また、中間ブラケットの第2のブラケット部分に設けられる切欠き部は、燃料電池車両の前後方向の端部のうちの収容ボックスにより近い近位端部に向かう側に形成される。一方、中間ブラケットの第1のブラケット部分に設けられる切欠き部は、燃料電池車両の前後方向の端部のうちの収容ボックスにより遠い遠位端部に向かう側に形成される。なお、第1のブラケット部分と第2のブラケット部分の両方に上述した切欠き部を設けるようにしてもよい。
上記実施形態では、単セルの積層方向が燃料電池車両の前後方向(車長方向)を向くように燃料電池スタックがスタックケースに収容された場合を例に説明したが、単セルの積層方向が燃料電池車両の左右方向(車幅方向)を向くように燃料電池スタックがスタックケースに収容された構成としてもよい。
上記実施形態では、燃料電池に固体高分子型燃料電池を用いたが、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体酸化物形燃料電池等、種々の燃料電池としてもよい。
10F…前端部
10R…後端部
11…車室
12…フロントボックス
13…リアボックス
14…車体フレーム
15,15X,15Y,15Z…スタックフレーム
20…燃料電池スタック
21…単セル
30,30X,30Y,30Z…スタックケース
40…コントローラケース
50a〜50d…フレームマウント
51…孔部
52…リブ
53…雌ネジ付孔部
54…マウントボルト
60a〜60d…スタックマウント
60Xb…スタックマウント
60Yb…スタックマウント
61…マウントボルト(第1のマウントボルト)
62…リテーナ
63…ゴム部材
64a〜64d…スタック側ブラケット
64Xa〜64Xd…スタック側ブラケット
64bm…スタック側ブラケット
64bn…スタック側ブラケット
64bp…スタック側ブラケット
64bq…スタック側ブラケット
65…ゴム部材
66…リテーナ
67…スリーブ
68a〜68d…フレーム側ブラケット
68Xa〜68Xd…フレーム側ブラケット
69…マウントナット(第1のマウントナット)
70a〜70d…中間ブラケット
70Za〜70Zd…中間ブラケット
71,71Z…第1のブラケット部分
72,72Z…第2のブラケット部分
74…第2のマウントボルト
75…第2のマウントナット
621…リテーナ孔
631…ゴム孔
641…スタック側ブラケット孔
642…スリット
642m…スリット(C型スリット)
643…台座部
644…台座部
645…切り込み(ノッチ)
646…切り込み
651…ゴム孔
661…リテーナ孔
671…スリーブ孔
681…フレーム側ブラケット孔
682…スリット
711…第1の中間ブラケット孔
712…保持部
713…スリット
721…第2の中間ブラケット孔
722…スリット
FR,FL,RR,RL…車輪
RF,RFX,RFY…摩擦抵抗
BLB…後方向直接荷重
ILB…後方向慣性荷重
ILF…前方向慣性荷重
LB…後方向荷重
LF…前方向荷重
Claims (3)
- 車室の前側または後側の収容ボックスに燃料電池スタックを搭載する燃料電池車両であって、
前記燃料電池スタックはスタックケースに収容されており、
前記スタックケースは、スタックマウントを介して前記収容ボックスのフレームに搭載されており、
前記スタックマウントは、
前記スタックケースに設けられたスタック側ブラケットと、
前記フレームに設けられたフレーム側ブラケットと、
前記スタック側ブラケットと前記フレーム側ブラケットとを締結する締結部材と、
を含み、
(a)前記スタック側ブラケットに、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより近い近位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第1の構成と、
(b)前記フレーム側ブラケットに、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより遠い遠位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第2の構成と、
の少なくとも一方を有し、
前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより近い近位端部に向かう側からの衝突による衝撃が、(i)前記フレーム側ブラケットを介して前記スタックケースに加わる場合には前記スタック側ブラケットが前記フレーム側ブラケットから離脱せず、(ii)前記フレーム側ブラケットを介さずに前記スタックケースに加わる場合には前記スタック側ブラケットが前記フレーム側ブラケットから離脱する、ように前記スタック側ブラケットと前記フレーム側ブラケットとの間の摩擦抵抗が設定されている、
燃料電池車両。 - 請求項1に記載の燃料電池車両であって、
前記スタックマウントには、前記スタック側ブラケットと前記フレーム側ブラケットとの間に介挿されたゴム部材が設けられている、燃料電池車両。 - 車室の前側または後側の収容ボックスに燃料電池スタックを搭載する燃料電池車両であって、
前記燃料電池スタックはスタックケースに収容されており、
前記スタックケースは、スタックマウントを介して前記収容ボックスのフレームに搭載されており、
前記スタックマウントは、
前記スタックケースに設けられたスタック側ブラケットと、
前記フレームに設けられたフレーム側ブラケットと、
前記スタック側ブラケットと締結される第1のブラケット部分および前記フレーム側ブラケットと締結される第2のブラケット部分を有し、前記スタック側ブラケットと前記フレーム側ブラケットとを繋ぐ中間ブラケットと、
前記スタック側ブラケットと前記第1のブラケット部分とを締結する第1の締結部材と、
前記第2のブラケット部分と前記フレーム側ブラケットとを締結する第2の締結部材と、
を含み、
(a)前記中間ブラケットの前記第2のブラケット部分に、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより近い近位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第1の構成と、
(b)前記中間ブラケットの前記第1のブラケット部分に、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより遠い遠位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第2の構成と、
の少なくとも一方を有し、
前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより近い近位端部に向かう側からの衝突による衝撃が、(i)前記フレーム側ブラケットを介して前記スタックケースに加わる場合には前記スタック側ブラケットが前記フレーム側ブラケットから離脱せず、(ii)前記フレーム側ブラケットを介さずに前記スタックケースに加わる場合には前記スタック側ブラケットが前記フレーム側ブラケットから離脱する、ように前記スタック側ブラケットと前記中間ブラケットと前記フレーム側ブラケットとの間の摩擦抵抗が設定されている、
燃料電池車両。
Priority Applications (4)
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