JP2004082793A - 燃料電池車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車体重量の増加を防止しつつ、衝突時における車体部材の進入に対してもこれを検知することができる燃料電池車両を提供する。
【解決手段】燃料電池３の発電電力により駆動する燃料電池車両において、前記燃料電池３を収納する燃料電池ボックスを床下に配置し、前記燃料電池ボックスの側方部の車体変形を検知するＧセンサ５，６，６を備え、前記Ｇセンサ５，６，６により所定の車体変形量を検知したときに、前記燃料電池３の水素ガスの供給側配管１２を閉じる遮断弁１５を備えたことを特徴とする。
【選択図】　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料電池車両に関するものであり、特に、車体側部が変形した場合に車体部材の進入から燃料電池を保護することができる燃料電池車両に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の中には燃料ガスである水素と酸化剤ガスである酸素を供給して発電を行い、この発電電力でモータを駆動して走行する燃料電池車両が知られている。このような燃料電池としては、例えば、固体高分子電解質膜をアノード側電極とカソード側電極で挟持した電解質電極構造体を、更に一対のセパレータで挟持した燃料電池セルを多数組積層して構成されたもの（固体高分子型燃料電池）がある。
ところでこのような燃料電池車両には、例えば、特開２００１−１１９８１５号に示されているように、燃料電池自体に衝撃を検知するＧセンサなどの衝撃検知センサを設け、車両衝突時において燃料電池に衝撃が加わると水素の供給を遮断するものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の燃料電池車両においては、燃料電池自体にかかる衝撃に対する安全性は確保できる点で優れてはいるが、衝撃はそれほど大きくはないが衝突などにより車体部材の変形が発生することに伴い、燃料電池が変形してしまうような場合、すなわち単独の加速度センサのみでは検出できない衝突の場合にはこれを検知することはできないという問題がある。
通常燃料電池は燃料電池ボックス内に収納されて保護されてはいるが、上述したように衝撃はそれほど大きくないが、車体部材の変形に伴い、燃料電池またはその燃料電池を収納しているボックスが変形してしまうような場合を想定して燃料電池ボックスの強度剛性を高めるようにすると、車体重量が増加し燃費向上に逆行するという問題がある。
そこで、この発明は、車体重量の増加を防止しつつ、衝突時における車体部材の進入に対してもこれを検知することができる燃料電池車両を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、燃料電池（例えば、実施形態における燃料電池３）の発電電力により駆動する燃料電池車両において、前記燃料電池を収納する燃料電池ボックス（例えば、実施形態における燃料電池ボックス４）を床（例えば、実施形態におけるフロントフロア１）下に配置し、前記燃料電池ボックス側方部の車体変形を検知する変形検知センサ（例えば、実施形態におけるＧセンサ６，６）を設け、前記変形検知センサが所定の車体変形量を検知したときに、前記燃料電池の所定の保護動作を行う保護装置（例えば、実施形態における遮断弁１５）を設けたことを特徴とする。
このように構成することで、燃料電池ボックスの側方から単独の加速度センサなどよって検知できないような比較的小さい衝撃を受けた場合でも、変形検知センサにより所定の車体変形量を検出した時点で保護装置により燃料電池が保護動作に入ることができる。
【０００５】
請求項２に記載した発明は、車載された複数の加速度センサ（例えば、実施形態におけるＧセンサ５，６，６）を前記変形検知センサとして兼用し、前記各加速度センサにより検出された加速度から算出される車体の移動量の差に基づいて前記車体変形量を求めることを特徴とする。
このように構成することで、既存の加速度センサを有効利用して、加速度センサ取付部位の移動量の差から車体部材の燃料電池ボックスに対する進入量を検出することができる。更に、加速度センサによって比較的大きい衝撃を受けた場合にも所定の保護動作をとることができる。
【０００６】
請求項３に記載した発明は、前記変形検知センサは、前記燃料電池ボックスの側部に備えたストロークセンサであることを特徴とする。
このように構成することで、直接的に燃料電池ボックスにする車体部材の進入量を検出することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、燃料電池車両のフロントフロア（床）１には後方に立ち上がるようにしてリヤフロア２が接続されている。フロントフロア１の下には固体高分子型の燃料電池３及びユニット化された周辺機器を覆う燃料電池ボックス４が配置され、この燃料電池ボックス４の前方部上方にＧセンサ（変形検知センサ、加速度センサ）５が両側方部上方にＧセンサ（変形検知センサ、加速度センサ）６，６が配置されている。ここで、燃料電池３の前部のＧセンサ５は、車両の挙動を検出するために用いられている既存の加速度センサであり、燃料電池ボックス４の側方位置に配置されたＧセンサ６，６は今回新たに配置したセンサである。
【０００８】
図２，３に示すように、フロントフロア１は車幅方向中央部分が平坦に形成され、両側部が徐々に斜め下側に傾斜して形成されたものであり、フロントフロア１の平坦部分の下面には外側寄りに車体前後方向に沿って車体骨格部を形成するフロアフレーム７，８が左右に各々接続されている。また、フロントフロア１の両側縁には左右にインサイドシル９，１０（右側のみを示す）が各々接続されている。これらインサイドシル９，１０にアウトサイドシル９’，１０’（右側のみを示す）が接合され車体骨格部であるサイドシル９０，１００（右側のみを示す）が形成されている。
【０００９】
燃料電池３は図４に示すように水素タンク１１から供給側配管１２を介して供給される水素ガス（Ｈ２）と、スーパーチャージャー（Ｓ／Ｃ）等のコンプレッサー１３から供給側配管１４を介して供給される空気中の酸素を反応させて発電を行い、図示しない駆動用モータに発電電力を供給することで燃料電池車両を駆動するものである。水素タンク１１の供給側配管１２には遮断弁１５が介装され、燃料電池３の運転を停止したい場合に、水素タンク１１から供給側配管１２を流れる水素ガスを遮断できるようになっている。そして、この遮断弁１５はコントローラ（ＥＣＵ）１６に接続され、このコントローラ１６には前記Ｇセンサ５，６，６が接続されている。尚、１２’、１４’は各々水素と空気側の排出側配管を示す。
【００１０】
燃料電池ボックス４は図２，図３に示すように燃料電池を含む燃料電池ユニットユニットを収納するボックス本体４ａと上部に蓋４ｂを備えたものである。ボックス本体４ａは上部が凸状に形成され、これに対応して蓋４ｂの上部も凸状に形成され、フロアフレーム７，８の底壁７ａ，８ａに下方からボルト１８をナット１９に締め付けて、ボックス本体４ａ、蓋４ｂとを固定するようになっている。
【００１１】
ここで、左右のフロアフレーム７，８と左右のインサイドシル９，１０との間には、片側で３箇所、両側で６箇所にブラケット２０が接合されている。このブラケット２０はフロアフレーム７，８とインサイドシル９，１０とフロントフロア１の裏面に接合されるフランジ部２０ａを備えたものである。
そして、図１に示すようにダッシュパネル内にＧセンサ５が配置されると共に図３に示すようにフロントフロア１の両側の傾斜部位に取り付けられた断面Ｌ字型の取付ブラケット２１の側方に向く面にＧセンサ６が取り付けられている。
【００１２】
上記実施形態によれば、車両が側面衝突すると各Ｇセンサ５，６，６はその時点での加速度を検出する。この加速度が所定値より大きな場合には、衝撃が大きいため燃料電池３の運転を即座に停止することで対処できるが、検出された加速度が所定値より小さい場合であっても、例えば、車体側部の部材の移動量が大きい場合には燃料電池３または燃料電池ボックス４への車体部材の接近を検出して、保護動作に入ることができる。
【００１３】
この実施形態では、２つのＧセンサを利用して車体の変形量を検知する変形検知センサとしている。具体的には、車両の略中央に設けたＧセンサ５により検出された加速度から下記（１）式を用いてＧセンサ５近傍の車体の移動量を算出し、車両の側部に設けたＧセンサ６により検出された加速度から下記（２）式を用いてＧ線センサ６近傍の車体の移動量を推定する。
Ｓ＝∫ｖ（ｔ）ｄｔ＝∫（Ｖ０−∫Ｇ（ｔ）ｄｔ）ｄｔ　………（１）
Ｓ’＝∫ｖ（ｔ）ｄｔ＝∫（Ｖ０−∫Ｇ’（ｔ）ｄｔ）ｄｔ　…（２）
（Ｓは移動量、ｖ０は初速、Ｇは加速度（センサの検出値）を示す。）
ここで初速ｖ０は加速度センサにより検出することはできないが、ｖ０の値はほぼ等しいので、推定された移動量Ｓ’、Ｓの差（Ｓ’−Ｓ）を求めることにより、Ｇセンサ６近傍の車体の変形量が検出できる。
【００１４】
つまり、各Ｇセンサ５，６，６により検出された加速度を時間で２回積分してＧセンサの取付部位の移動量が求められると、各部における移動量の差から、例えば、左側のサイドシル９０が内側に向かってどのくらい移動しているのかを求めることができるため、この移動量がサイドシル９０と燃料電池ボックス４の側壁との間の距離となると、燃料電池３を所定の保護動作に移行することで、燃料電池３の破損を防止することができる。
具体的にこの保護動作は、コントローラ１６から遮断弁１５に閉作動する信号が送られて、遮断弁１５が水素タンク１１の供給側配管１２を遮断し、燃料電池３への水素の供給を停止し、更にコンプレッサー１３の運転を停止することで、燃料電池３の運転が停止されるのである。
【００１５】
その結果、車両側面衝突時にサイドシル９０（１００）等の車体部材が変形し、燃料電池ボックス４を変形させるような場合でも、Ｇセンサ５，６，６によりサイドシル９０（１００）が燃料電池ボックス４に至る前に燃料電池３の運転を停止する等の保護動作を行うことができ、大きな衝撃が検出されないような場合の軽衝突でも車体部材の変形が燃料電池ボックス４を変形させることなく、燃料電池３を保護することができる。したがって、このような軽衝突を含めた全ての衝撃をＧセンサ５，６，６で検出して、燃料電池３の運転を停止するようにした場合に生ずる頻繁な運転停止の煩わしさをなくし、確実に燃料電池３を所定の保護動作に移行することができる。また、燃料電池ボックス４の剛性を必要以上に高め車体重量の増加を招くようなこともなくなる。
そして、利用されるＧセンサ５は既存のＧセンサを有効利用しており、両側部のＧセンサ６，６を新たに設けるだけでよいため低コストで対策することができる。
【００１６】
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、３つのＧセンサ５，６，６を用いた場合を例にして説明したが、両側部のＧセンサ６，６に替えてストロークセンサを用い、サイドシル９０（１００）、つまりインサイドシル９．１０の内側面の移動ストローク（移動量）を直接的に計測するようにしてもよい。このようにすれば、より高い精度で車体部材の移動量の検出を行うことができる。また、車載が可能であれば固体高分子型以外の形式の燃料電池を搭載した燃料電池車両にも適用することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、燃料電池ボックスの側方から単独の加速度センサなどよって検知できないような比較的小さい衝撃を受けた場合でも、変形検知センサにより所定の車体変形量を検出した時点で保護装置により燃料電池が保護動作に入ることができるため、大きな衝撃が検出されないような場合の衝突に対しても燃料電池を保護することができる効果がある。
【００１８】
請求項２に記載した発明によれば、既存の加速度センサを有効利用して、加速度センサ取付部位の移動量の差から車体部材の燃料電池ボックスに対する進入量を検出することができるため、既存の加速度センサを用いて低コストで対策することができる効果がある。また、加速度センサによって比較的大きい衝撃を受けた場合にも所定の保護動作をとることができる効果がある。
【００１９】
請求項３に記載した発明によれば、直接的に燃料電池ボックスに進入する車体部材の進入量を検出することができるため、高い精度での検出を行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の車両の側面説明図である。
【図２】図１の要部平面説明図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う部分断面図である。
【図４】この発明の実施形態のブロック図である。
【符号の説明】
１　フロントフロア（床）
３　燃料電池
４　燃料電池ボックス
５　Ｇセンサ（変形検知センサ、加速度センサ）
６　Ｇセンサ（変形検知センサ、加速度センサ）
１５　遮断弁（保護装置）

Claims (3)

1. 燃料電池の発電電力により駆動する燃料電池車両において、前記燃料電池を収納する燃料電池ボックスを床下に配置し、前記燃料電池ボックス側方部の車体変形を検知する変形検知センサを設け、前記変形検知センサが所定の車体変形量を検知したときに、前記燃料電池の所定の保護動作を行う保護装置を設けたことを特徴とする燃料電池車両。
2. 車載された複数の加速度センサを前記変形検知センサとして兼用し、前記各加速度センサにより検出された加速度から算出される車体の移動量の差に基づいて前記車体変形量を求めることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両。
3. 前記変形検知センサは、前記燃料電池ボックスの側部に備えたストロークセンサであることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両。

Images