JP2004161055A

JP2004161055A - 燃料電池車両の配管類配索構造

Info

Publication number: JP2004161055A
Application number: JP2002326809A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kawasaki; 聡志川▲崎▼; Takanori Mori; 峰知毛利
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2004-06-10
Anticipated expiration: 2022-11-11
Also published as: US20040094340A1; US7040432B2; JP3746758B2

Abstract

【課題】車体重量の増加を防止しつつ、車体構造を有効利用して燃料配管や高圧配線などの配管類を確実に保護することができる燃料電池車両の配管類配索構造を提供する。
【解決手段】車体後部に前後方向に沿って設けられた左右一対のリヤフレーム１３，１４の前端に、車体側部に設けたサイドシル７０，８０と、このサイドシル７０，８０の内側に前後方向に沿って配置されたフロアフレーム５，６を接続して左右一対のＹ字状フレーム４３，４３を形成し、前記リヤフレーム１３，１４側に水素ガスの燃料タンク２９，３０又はキャパシタ５７を配置し、該燃料タンク２９，３０又はキャパシタ５７を前記フロアフレーム５，６側の燃料電池ボックス３９に接続する燃料配管４９又は高圧配線５４を、Ｙ字状フレーム４３，４３の股部４４に挿通したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料電池車両の配管類配索構造に関するものであり、特に、燃料電池が収納された燃料電池ボックスと燃料電池発電用燃料を貯蔵する燃料タンクとを結ぶ燃料供給のための燃料配管、あるいはキャパシタなどの蓄電装置と燃料電池ボックスとを接続する高圧配線を保護できる燃料電池車両の配管類配索構造に係るものである。
【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。燃料ガスである水素は燃料タンクに充填し、空気中から取り出した酸素と共に燃料電池に供給されるが、水素ガスの燃料タンクと燃料電池とを燃料配管で接続する必要がある。
また、燃料電池車両には燃料電池の補助をするためにキャパシタ等の蓄電装置を設け、蓄電装置により回生作動時における電力を蓄電したり、燃料電池の出力を補助するようにしたものが提案されているが、蓄電装置からの高圧配線を燃料電池ボックスに接続する必要がある。
ところで、燃料電池車両には様々な衝突安全対策が施されており、例えば燃料電池自体が車両前面衝突時に屈曲するような構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１９２６３９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記燃料電池と同様に、前記燃料配管や高圧配線（配管類）にも同様の衝突安全性を確保するためには、燃料配管にプロテクターを設けたり、プロテクターの周囲の車体パネルの強度・剛性を高める必要があり、車体重量の増加が避けられないという問題がある。
そこで、この発明は、車体重量の増加を防止しつつ、車体構造を有効利用して燃料配管や高圧配線などの配管類を確実に保護することができる燃料電池車両の配管類配索構造を提供するものである。
【０００５】
【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、車体後部に前後方向に沿って設けられた左右一対のリヤフレーム（例えば、実施形態におけるリヤフレーム１３，１４）の前端に、車体側部に設けたサイドシル（例えば、実施形態におけるサイドシル７０，８０）と、このサイドシルの内側に前後方向に沿って配置されたフロアフレーム（例えば、実施形態におけるフロアフレーム５，６）を接続して左右一対のＹ字状フレーム（例えば、実施形態におけるＹ字状フレーム４３，４３）を形成し、前記リヤフレーム側に燃料ガス（例えば、実施形態における水素ガス）の燃料タンク（例えば、実施形態における水素タンク２９，３０）又は蓄電装置（例えば、実施形態におけるキャパシタ５７）を配置し、該燃料タンク又は蓄電装置を前記フロアフレーム側の燃料電池ボックス（例えば、実施形態における燃料電池ボックス３９）に接続する燃料配管（例えば、実施形態における燃料配管４９）又は高圧配線（例えば、実施形態における高圧配線５４）を、Ｙ字状フレームの股部（例えば、実施形態における股部４４）に挿通したことを特徴とする。
このように構成することで、Ｙ字状フレームの股部に配索された燃料配管又は高圧配線は、サイドシルとフロアフレームとに囲まれることとなる。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、前記燃料タンク及び蓄電装置の双方を前記リヤフレーム側に配置し、前記燃料配管及び高圧配線を左右のＹ字状フレームの股部に振り分けて配索したことを特徴とする。
このように構成することで、燃料配管と高圧配線とを別々にメインテナンスすることが可能となる。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、前記燃料配管及び高圧配線の前記股部配索部分に屈曲部（例えば、実施形態における屈曲部５０，５１）を設けたことを特徴とする。
このように構成することで、燃料配管や高圧配線に外力が作用した場合であっても、屈曲部において燃料配管や高圧配線が伸縮して対応することが可能となる。
【０００８】
【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〜図３に示すように、フロントフロア１の後縁に、後方に立ち上がるように有段成形された（図２に示す）リヤフロア２が接合されている。
【０００９】
リヤフロア２下には前後方向に沿って左右一対のリヤフレーム１３，１４が接合され、このリヤフレーム１３，１４の前端に、フロントフロア１の側縁に取り付けたサイドシル７０，８０と、このサイドシル７０，８０の内側に前後方向に沿って配置されたフロアフレーム５，６が各々フロントブラケット１１，１２を介して接続され、フロア下に左右一対のＹ字状フレーム４３，４３が形成されている。尚、リヤフロア２の段差部３の裏側にはクロスメンバ４（図１のみに示す）が車幅方向に渡って接合されている。
ここで、フロントフロア１の両側縁には左右にインサイドシル７，８が各々接続され、各インサイドシル７，８の後端部はインサイドシルイクステンション９，１０が設けられ、インサイドシル７，８にアウトサイドシル７’，８’が接合され前記サイドシル７０，８０が形成されている。
【００１０】
次に、図４に基づいてフロントブラケット１１，１２を説明する。このフロントブラケット１１，１２は前記リヤフレーム１３，１４の前端に、サイドシル７０，８０、具体的にはサイドシル７０，８０のインサイドシルイクステンション９，１０と、フロアフレーム５，６を接合してＹ字状フレーム４３を形成するための部材である。尚、図４においては左側のインサイドシルイクステンション９、フロントブラケット１１のみを示し、右側は番号のみをかっこ内に示す。
【００１１】
フロントブラケット１１（１２）の後壁上縁のフランジ部１１ｆ（１２ｆ）にはリヤフレーム１３（１４）の底壁が接続され、前壁上縁のフランジ部１１ｇ（１２ｇ）にはクロスメンバ４の下面が接続され、前壁１１ｂ（１２ｂ）は内壁１１ａ（１２ａ）とともに前方に延びてフロントフレーム接続部１１ｈ（１２ｈ）となりフロアフレーム５（６）に接続されている。また、底壁にはカラーナット１５（１６）が立設されている。
したがって、リヤフレーム１３（１４）の前端部が、フロントブラケット１１（１２）を介して、サイドシル７０（８０）とフロアフレーム５（６）に接続されることとなる。
【００１２】
図２に示すように各リヤフレーム１３，１４の後端部下面には、上に開いた断面形状のリヤブラケット１７，１８が取り付けられている。このリヤブラケット１７，１８はその側壁がリヤフレーム１３，１４の両側壁外面に接合され、前部の底壁にはカラーナット１９，２０が立設されている。
ここで、図１に示すように左右のリヤフレーム１３，１４間には前後に２つのクロスメンバ４Ａ，４Ｂが接合され、各々の後端部、具体的にはリヤブラケット１７，１８の後端にバンパビーム２１が取り付けられている。
そして、フロントブラケット１１，１２とリヤブラケット１７，１８の各カラーナット１５，１６、１９，２０に下方からサブフレーム２２がボルト２３，２３，２３，２３により固定されている。尚、図２においては燃料電池ボックスと３９、サブフレーム２２及びその搭載部品のみを実線で示している。
【００１３】
サブフレーム２２は、左右のフレーム部材２４，２５と前後のフレーム部材２６，２７とにより矩形枠状に形成された部材で車幅方向にクロスビーム２８を備え、このクロスビーム２８により振り分けたスペースに２つの水素タンク２９，３０が各々バンド３１，３２により締め付け固定されている。また、サブフレーム２２にはサスペンションユニット３３が取り付けられ、このサスペンションユニット３３に図示しないタイヤが取り付けられている。
そして、左右のフレーム部材２４，２５の前端と前部のフレーム部材２６の両端との角部には前記カラーナット１５，１６に挿入されるボルト２３の挿通部３４，３５が設けられ、左右のフレーム部材２４，２５の後端と後部のフレーム部材２７の両端との角部には前記カラーナット１９，２０に挿入されるボルト２３の挿通部３６，３７が設けられている。
【００１４】
このようにして構成されたサブフレーム２２の各挿通部３４，３５、３６，３７にボルト２３を挿通して、このボルト２３をリヤフレーム１３，１４のフロントブラケット１１，１２とリヤブラケット１７，１８とに取り付けたカラーナット１５，１６、１９，２０に挿入して締め付け固定することで、サブフレーム２２をリヤフレーム１３，１４に固定している。
【００１５】
図３に示すように、フロントフロア１下には前記左右のフロアフレーム５，６に跨るようにして燃料電池３８と周辺機器を含む燃料電池ユニットＮＵが収納された燃料電池ボックス３９が配置されている。
この燃料電池３８は前記水素タンク２９，３０から供給される水素ガスと、図示しないコンプレッサーから供給される空気中の酸素を反応させて発電を行い、図示しない車体前部に配置した駆動用モータ（図示せず）に発電電力を供給することで、燃料電池車両を駆動する。
【００１６】
燃料電池ボックス３９は燃料電池ユニットＮＵを覆うケース本体３９ａと上部に蓋３９ｂを備え、フロアフレーム５，６の底壁５ａ，６ａに下方からボルト４０をナット４１に締め付けて、ケース本体３９ａ、蓋３９ｂとを固定するようになっている。尚、サイドシル７０（８０）にはセンターピラー７１（８１）が取り付けられ、左右のフロアフレーム５，６と左右のサイドシル７０（８０）との間には、片側で３箇所、両側で６箇所にブラケット４２が取り付けられている。
【００１７】
図１、図２に示すように、水素タンク２９，３０は右側で高圧集合配管４６により接続され、この集合配管４６に接続された燃料配管４７がサブフレーム２２のフレーム部材２５の内側に沿って前側の水素タンク２９の前部に回り込み、フレーム部材２６，２４の内側に沿って左側の両水素タンク２９，３０間に配置されたレギュレータ４８に接続され、このレギュレータ４８から前側に延びる燃料配管４９がサブフレーム２２と燃料電池ボックス３９との幅寸法内で両者に跨り両者を横断するようにして、左側のＹ字状フレーム４３に形成された空間部である股部４４に挿通されて配索され、燃料電池ボックス３９の左後部裏側から内部の燃料電池ユニットＮＵ内に挿通されている。
【００１８】
図５はＹ字状フレーム４３の股部４４に挿通された燃料配管４９の配索状況をわかり易くするために燃料電池ボックス３９とインサイドシルイクステンション９とサブフレーム２２とを（他の部材の記載は省略している）左前側下から後側斜め上方に向かって見た斜視図である。
前記サブフレーム２２のフレーム部材２６，２４の接合部分にはジョイント部５２が設けられここに燃料配管４９が接続されている。燃料配管４９は前側に延びＹ字状フレーム４３の股部４４において、上方に向かってループ状に形成された屈曲部５０を左側のフロアフレーム５の外側壁に近接した位置に形成して、燃料電池ボックス３９内部に挿通されて接続されている。
【００１９】
また、図１、図２に示すようにリヤフロア２上のリヤシート５３の背面側には、キャパシタ（蓄電装置）５７が高電圧ユニットと共に配置されている。キャパシタ５７は、車両減速時における駆動モータの回生作動時に駆動用モータによる発電エネルギーにより得られた電力を蓄電したり、燃料電池３８の出力を補助するものであり、キャパシタ５７かの高圧配線５４を駆動用モータに配索するために、この高圧配線５４を燃料電池ボックス３９に挿通する必要がある。
【００２０】
キャパシタ５７からの高圧配線５４はリヤフロア２から下側に配索され、サブフレーム２２の上側から前方に向かって延び、右側のＹ字状フレーム４３の股部４４に挿通され、燃料電池ボックス３９の右後部裏側から内部の燃料電池ユニットＮＵ内に挿通されている。
図６はＹ字状フレーム４３の股部４４に挿通された高圧配線５４の配索状況をわかり易くするために燃料電池ボックス３９とインサイドシルイクステンション１０とサブフレーム２２とを（他の部材の記載は省略している）右前側下から後側斜め上方に向かって見た斜視図である。
【００２１】
ここで、右側のＹ字状フレーム４３の股部４４において、一旦は前側に延出して下側に向かい更に後側に延びてＣ字状に形成された屈曲部５１を右側のフロアフレーム６の外側壁に近接した位置に形成して、燃料電池ボックス３９内部に挿通されて接続されている。また、フロアフレーム６の外側壁にはカバー５５がボルト５６により取り付けられ、前記屈曲部５１をフロアフレーム６の外側壁との間に形成された空間部に収めるようにして保護している。
したがって、ともにリヤフレーム１３，１４側に配置された水素タンク２９，３０及びキャパシタ５７の双方の燃料配管４９及び高圧配線５４が左右のＹ字状フレーム４３の股部４４に振り分けて配索されることとなる。
【００２２】
上記実施形態によれば、左右一対のＹ字状フレーム４３，４３を形成し、前記リヤフレーム１３，１４側に水素タンク２９，３０及びキャパシタ５７を配置し、該水素タンク２９，３０、キャパシタ５７を前記フロアフレーム５，６側の燃料電池ボックス３９に接続する燃料配管４９、高圧配線５４を、各Ｙ字状フレーム４３の股部４４に挿通したことで、Ｙ字状フレーム４３，４３の股部４４に配索された燃料配管４９又は高圧配線５４は、サイドシル７０，８０とフロアフレーム５，６とに囲まれることとなるため、車両衝突時においてこれらサイドシル７０，８０とフロアフレーム５，６がプロテクターとして機能して燃料配管４９又は高圧配線５４の破損、断線を確実に防止できる。
【００２３】
つまり、車体後面衝突時にバンパビーム２１から前向きの衝撃力が作用してもこの力は図１に矢印で示すように各リヤフレーム１３，１４からフロアフレーム５，６とサイドシル７０，８０に分担されて支持されるため股部４４の周囲が変形することはなく、燃料配管４９又は高圧配線５４が破損することはない。また、車両前面衝突時にフロアフレーム５，６とサイドシル７０，８０に後ろ向きの衝撃力が作用して後方に移動しても燃料配管４９又は高圧配線５４はフロアフレーム５，６とサイドシル７０，８０に緩衝することはないので、燃料配管４９又は高圧配線５４が破損することはない。
【００２４】
そして、側面衝突時においては、燃料配管４９又は高圧配線５４はフロアフレーム５，６の外側壁に近接した位置に配置されているため、サイドシル７０，８０から離れている分だけ安全性が更に高まる。
したがって、車体構造を有効利用して燃料配管４９や高圧配線５４などの配管類を確実に保護することができるため、多くの補強を施して車体重量の増加を招くことはなく車体軽量化に寄与できる。
【００２５】
また、記水素タンク２９，３０及びキャパシタ５７の双方を前記リヤフレーム１３，１４側に配置し、前記燃料配管４９及び高圧配線５４を左右のＹ字状フレーム４３の股部４４に振り分けて配索してあるため、燃料配管４９と高圧配線５４との組み付け作業性が良く、両者を別々にメインテナンスすることが可能となる。その結果、前記燃料配管４９及び高圧配線５４が同じ側に一緒に配索されていた場合に比較してメインテナンス作業が行い易くなる。更に、前記燃料配管４９及び高圧配線５４を両側に振り分けたことにより、作業信頼性、接続信頼性が高まり品質が向上するメリットがある。
【００２６】
そして、前記燃料配管４９及び高圧配線５４の前記股部４４の配索部分に屈曲部５０，５１を設けたことで、燃料配管４９や高圧配線５４に外力が作用して燃料電池ボックス３９と水素タンク２９，３０とが近づいたり、遠ざかるように移動した場合であっても、屈曲部５０，５１において燃料配管４９や高圧配線５４が伸縮して対応することが可能となる。よって、燃料配管４９や高圧配線５４の接続部、例えば高圧配管５４であればジョイント部５３等が破損するのを確実に防止できる。
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、蓄電装置としてキャパシタ５７を用いた場合を例にしたが、充放電可能なバッテリを用いた場合にも適用できる。
【００２７】
【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、Ｙ字状フレームの股部に配索された燃料配管又は高圧配線は、サイドシルとフロアフレームとに囲まれることとなるため、車両衝突時においてこれらサイドシルとフロアフレームがプロテクターとして機能して燃料配管又は高圧配線の破損、断線を確実に防止できる効果がある。また、車体構造を有効利用して燃料配管又は高圧配線を保護することができるため、新たに補強材を設けるような場合に比較して、車体軽量化に寄与することができる。
【００２８】
請求項２に記載した発明によれば、燃料配管と高圧配線とを別々にメインテナンスすることが可能となるため、両者が同じ側に一緒に配索されていた場合に比較してメインテナンス作業が行い易くなる効果がある。
【００２９】
請求項３に記載した発明によれば、燃料配管や高圧配線に外力が作用した場合であっても、屈曲部において燃料配管や高圧配線が伸縮して対応することが可能となるため、燃料配管や高圧配線の接続部が破損するのを確実に防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の平面説明図である。
【図２】図１を側面から見た説明図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】フロントブラケットの斜視図である。
【図５】図１の左側要部斜視図である。
【図６】図１の右側要部斜視図である。
【符号の説明】
５，６フロアフレーム
１３，１４リヤフレーム
２９，３０水素タンク（燃料タンク）
３８燃料電池
３９燃料電池ボックス
４３Ｙ字状フレーム
４４股部
４９燃料配管
５０，５１屈曲部
５４高圧配線
５７キャパシタ（蓄電装置）
７０，８０サイドシル

Claims

車体後部に前後方向に沿って設けられた左右一対のリヤフレームの前端に、車体側部に設けたサイドシルと、このサイドシルの内側に前後方向に沿って配置されたフロアフレームを接続して左右一対のＹ字状フレームを形成し、前記リヤフレーム側に燃料ガスの燃料タンク又は蓄電装置を配置し、該燃料タンク又は蓄電装置を前記フロアフレーム側の燃料電池ボックスに接続する燃料配管又は高圧配線を、Ｙ字状フレームの股部に挿通したことを特徴とする燃料電池車両の配管類配索構造。
前記燃料タンク及び蓄電装置の双方を前記リヤフレーム側に配置し、前記燃料配管及び高圧配線を左右のＹ字状フレームの股部に振り分けて配索したことを特徴とする請求項１記載の燃料電池車両の配管配索構造。
前記燃料配管及び高圧配線の前記股部配索部分に屈曲部を設けたことを特徴とする請求項２記載の燃料電池車両の配管類配索構造。