JP2006176104A - Fuel cell vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、燃料電池自動車、特に燃料電池等を収納する燃料電池システムボックスに防振対策を施した燃料電池自動車に関する。 The present invention relates to a fuel cell vehicle, and more particularly to a fuel cell vehicle in which a fuel cell system box for storing a fuel cell or the like is provided with a vibration-proof measure.
従来から、燃料電池を搭載した燃料電池自動車が知られている。燃料電池を搭載するにあたっては、車体振動を考慮した様々な対策が提案されている(特許文献1、2参照)。
ところで、燃料電池には反応ガスや冷却液を供給する関係で、このような反応ガス及び冷却液を供給する配管類を接続する必要があるが、このような配管類は燃料電池が収容されたケースの壁を貫通する構造となる。したがって、反応ガス及び冷却液の供給配管が振動を起こすと、これが燃料電池に伝達されてしまい好ましくないばかりか車室内の静粛性を損ねかねない。 By the way, it is necessary to connect piping for supplying such reaction gas and cooling liquid to the fuel cell in order to supply the reaction gas and cooling liquid. Such piping accommodates the fuel cell. The structure penetrates the wall of the case. Therefore, if the reaction gas and coolant supply pipes vibrate, this is transmitted to the fuel cell, which is not preferable and may reduce the quietness of the passenger compartment.
そこで、この発明は、各種配管類からの振動を確実に防止して、燃料電池を保護できると共に静粛性を向上できる燃料電池自動車を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fuel cell vehicle that can reliably prevent vibrations from various pipes, protect the fuel cell, and improve quietness.
上記目的を達成するために、請求項1に記載した発明によれば、水素と酸素の電気化学反応によって発電する燃料電池(例えば、実施形態における燃料電池3)及びその補機類を収納した矩形形状の燃料電池システムボックス(例えば、実施形態における燃料電池システムボックス5)を搭載した燃料電池自動車において、前記燃料電池システムボックスは、その側壁(例えば、実施形態における前壁23、後壁24)に、該燃料電池へ供給する流体が流通する少なくとも一つの流体配管(例えば、実施形態における空気供給配管50、冷却液供給配管54、排出配管53、冷却液吐出配管59、及び水素供給配管60)を貫通した状態で支持し、かつ該側壁を他の壁(例えば、実施形態における側壁25、下壁26)に比べ重量の大きい材料で構成したことを特徴とする。
このように構成することで、流体配管の支持剛性を高めることにより流体配管から伝達される振動が他の部分に伝達されるのを阻止することができる。
In order to achieve the above object, according to the invention described in
By comprising in this way, it can prevent that the vibration transmitted from fluid piping is transmitted to another part by raising the support rigidity of fluid piping.
請求項2に記載した発明によれば、前記流体配管が貫通する側壁を鉄材料によって構成し、他の壁をアルミニウム材料によって構成したことを特徴とする。
このように構成することで、流体配管の支持剛性を確保しつつ、燃料電池システムボックス全体での軽量化を図ることができる。
According to the invention described in claim 2, the side wall through which the fluid pipe penetrates is made of an iron material, and the other wall is made of an aluminum material.
With this configuration, it is possible to reduce the weight of the entire fuel cell system box while ensuring the support rigidity of the fluid piping.
請求項3に記載した発明は、前記鉄材料によって構成された側壁を塗装(例えば、実施形態におけるカチオン電着塗装)した状態で、前記アルミニウム材料によって構成された他の壁をリベット(例えば、実施形態におけるリベット67)接合したことを特徴とする。
このように構成することで、鉄材料とアルミニウム材料が直接的に接触するのを防止できる。
The invention described in
By comprising in this way, it can prevent that an iron material and an aluminum material contact directly.
請求項1に記載した発明によれば、流体配管の支持剛性を高めることにより流体配管から伝達される振動が他の部分に伝達されるのを阻止することができるため、燃料電池を振動から保護できると共に、静粛性を向上できる効果がある。 According to the first aspect of the present invention, since the vibration transmitted from the fluid pipe can be prevented from being transmitted to other parts by increasing the support rigidity of the fluid pipe, the fuel cell is protected from the vibration. In addition to being able to improve quietness.
請求項2に記載した発明によれば、流体配管の支持剛性を確保しつつ、燃料電池システムボックス全体での軽量化を図ることができるため、車体軽量化を図り燃費向上に寄与できる効果がある。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to reduce the weight of the entire fuel cell system box while ensuring the supporting rigidity of the fluid piping, and therefore, there is an effect that the vehicle body can be lightened and the fuel efficiency can be improved. .
請求項3に記載した発明によれば、鉄材料とアルミニウム材料が直接的に接触するのを防止できるため、電食を防止することができる効果がある。
According to the invention described in
次に、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、燃料電池自動車1は水素と酸素との電気化学反応によって発電を行う燃料電池3を搭載したものであり、この発電により生じた電力でモータ2を駆動して走行する。燃料電池3はフロントフロア4の下面に取り付けられる燃料電池システムボックス5内に収容されていて、車体後部のリヤフロア6下に配置された水素タンク19,20から供給される水素ガスと、車体前部に設けたコンプレッサ8から供給される空気中の酸素により発電を行う。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a
図2、図3に示すように、フロントフロア4の下面の左右両側にはハット型断面形状のメインフレーム9がフランジ部10により接合され、このメインフレーム9とフロントフロア4とで車体前後方向に車体骨格部11が形成されている。メインフレーム9の外側壁にはハット型断面形状で車幅方向に延びるアウトリガ12が3箇所に接合され、アウトリガ12の外側端はサイドシル13に接合されている。アウトリガ12はメインフレーム9と同様にフロントフロア4の下面に接合されている。そして、メインフレーム9の下壁14にボルト15及びナット16により燃料電池システムボックス5が締め付け固定されている。尚、図2中前後左右の矢印は各々車体の前後左右を示す。
As shown in FIGS. 2 and 3, a hat-shaped
そして、前記メインフレーム9とサイドシル13とがサイドシル後端部を介して車体後部に前後方向に設けた左右のリヤフレーム17(図1参照)に連接されている。図1に示すようにこのリヤフレーム17に図示しないリヤサスペンションを備えたサブフレーム18が下側から取り付けられている。このサブフレーム18の前側と後側に水素タンク19,20が各々横向きに固定されている。
The
図4に示すように、燃料電池3が収容される前記燃料電池システムボックス5は矩形で箱形のボックス本体21とこのボックス本体21を上部から覆う蓋22とで構成されている。
As shown in FIG. 4, the fuel
ボックス本体21は鉄材料で構成された前壁(側壁)23、鉄材料で構成された後壁(側壁)24、アルミニウム材料で構成された両側壁(他の壁)25,25及びアルミニウム材料で構成された下壁(他の壁)26とで形成されたもので、前記側壁25の前部上縁と後部上縁には前記メインフレーム9への取付ブラケット27が取り付けられている。前記側壁25と下壁26との間には骨格部28を形成するサイドレインフォース29が取り付けられている。
前記ボックス本体21の下壁26には車幅方向に亘って各サイドレインフォース29間に前側スタックフレーム31と後側スタックフレーム32が接合されている。前側スタックフレーム31はボックス本体21の前端部からやや後側に、後側スタックフレーム32はボックス本体21の後端部からやや前側に各々取り付けられている。尚、前記取付ブラケット27、前側スタックフレーム31、及び後側スタックフレーム32はアルミニウム材料で形成されている。
The
A
これら前側スタックフレーム31と後側スタックフレーム32はハット型断面形状に形成され、前側スタックフレーム31、後側スタックフレーム32の各周縁フランジ部34をボックス本体21の下壁26上面及び前記サイドレインフォース29に溶接接合してボックス本体21の下壁26上面に閉断面構造の骨格部35を形成している。
そして、前記前側スタックフレーム31と後側スタックフレーム32との間には左右2つに分割構成され電気的に直列に接続された燃料電池3,3がブラケット36を介して各々固定されるようになっている。
The
Between the
図5は前述した燃料電池3が取り付けられた状態で、燃料電池3の補機類を模式的に示したものである。
前述したように燃料電池3には空気、水素ガス、及び燃料電池3の冷却液を供給排出する流通配管類が接続されている。これら流通配管類は前記前壁23と後壁24を貫通して燃料電池3や以下に説明する補機類に接続されている。
FIG. 5 schematically shows auxiliary equipment of the
As described above, the
具体的には前壁23の車幅方向略中央部分には燃料電池3に空気を供給する空気供給配管(流体配管)50が貫通して設けられ、この空気供給配管50は燃料電池3間に配置された加湿器51に接続されている。この加湿器51は前記燃料電池3に供給される反応ガスを排出ガスの水分を用いて湿度を確保した状態にして燃料電池3内に供給し固体高分子電解質膜のイオン交換機能を最適に維持するためのものである。燃料電池3に接続された空気排出配管52は燃料電池3後方に配置された希釈ボックス64を介して燃料電池3の後壁24の車幅方向略中央部を貫通する排出配管(流体配管)53に接続されている。
Specifically, an air supply pipe (fluid pipe) 50 for supplying air to the
また、前壁23の車幅方向右側に、車体前側に配置された図示しないラジエータに接続される冷却液供給配管(流体配管)54が貫通して設けられ、この冷却液供給配管54は燃料電池3の前側右寄りに配置されたワックスペレット型のサーモスタット55に接続されている。この冷却液は燃料電池3と燃料電池3の給電系等の高圧電装部品類をも冷却するものであり、前記ラジエータにより放熱を行う。
Further, a coolant supply pipe (fluid pipe) 54 connected to a radiator (not shown) disposed on the front side of the vehicle body is provided on the right side of the
また、前記サーモスタット55は暖機運転時において燃料電池3の始動を優先するために、前記ラジエータ側への冷却液供給配管54を閉じ、後述するウォーターポンプ57側への連通配管56を開くものであり、サーモスタット55の下流側の冷却液供給配管54は燃料電池システムボックス5の右側の側壁25内を後方に配索され、各燃料電池3の後端部に接続されている。そして、燃料電池3内の冷却通路を経て、各燃料電池3の後端部に接続された冷却液戻り配管58が今度は燃料電池システムボックス5の左側の側壁25内を前方に配索され、燃料電池3の前側左寄りに配置された冷却液供給用のウォーターポンプ57に接続され、冷却液吐出配管(流体配管)59となって前壁23を貫通しラジエータに向かって配索されている。
The
後壁24の車幅方向左側に、前記水素タンク19,20に接続された水素ガスの水素供給配管(流体配管)60が貫通して設けられている。この水素供給配管60は燃料電池3の後側左寄りに配置された水素循環系61に接続されている。この水素循環系61は供給配管62から燃料電池3に水素ガスを供給すると共に、燃料電池3から排出された未反応水素ガスを環流配管63から戻して循環再利用するものである。そして、燃料電池3内で発電に供された水素ガスの図示しない水素排出配管は前記希釈ボックス64に接続されている。
A hydrogen supply pipe (fluid pipe) 60 for hydrogen gas connected to the
ところで、前記燃料電池システムボックス5の前壁23と後壁24とには前述したように、空気供給配管50、冷却液供給配管54、排出配管53、冷却液吐出配管59、及び水素供給配管60が貫通しているが、これらはボルト65により固定されたブラケット66を介して燃料電池システムボックス5の前壁23と後壁24に支持されている。ここで、前記前壁23と後壁24はともに両側壁25,25及び下壁26、あるいはこれら以外の部材を形成するアルミニウム材料に比べ単位体積当たりの重量が大きく支持剛性上有利な鉄材料で形成されている。
また、この前壁23、後壁24はカチオン電着塗装を施され、この状態で両側壁25,25、下壁26あるいは他の部材にリベット67により接合固定されている。
Incidentally, as described above, the
Further, the
図6に具体的に前壁23を例にして示すと、前壁23は各々内側に延びる上縁フランジ部23a、側縁フランジ部23b、及び下縁フランジ部23cを備え、下縁フランジ部23cには上側から下壁26が、側縁フランジ部23bには外側から側壁25が、上縁フランジ部23aの車幅方向外側にはコーナー部分に前記取付ブラケット27が上側から重合され、これら側壁25、下壁26、取付ブラケット27が図7に示すように取付孔68に挿通されるリベット67により接合固定されている。ここで、図7中67aはリベット67の頭部、67bはリベット67のカシメ部である。尚、後壁24についても、前壁23と同様の構成で側壁25、下壁26に接合されているため説明は省略する。
Specifically, FIG. 6 shows the
上記実施形態によれば、前記燃料電池システムボックス5の前壁23と後壁24は、アルミニウム材料で形成された側壁25、下壁26よりも支持剛性上有利な鉄材料で形成されているため、これらを貫通した状態でブラケット66を介して支持された、空気供給配管50、冷却液供給配管54、排出配管53、冷却液吐出配管59、及び水素供給配管60の支持剛性を高めることができる。したがって、これら空気供給配管50、冷却液供給配管54、排出配管53、冷却液吐出配管59、及び水素供給配管60から伝達される振動が燃料電池システムボックス5全体に伝達されるのを阻止することができる。よって、燃料電池3を振動から保護できると共に、静粛性を向上できる。
According to the above embodiment, the
また、前壁23及び後壁24以外の側壁25、下壁26、及び他の部材がアルミニウム材料で形成されているため、燃料電池システムボックス5全体での軽量化を図ることができ、したがって、車体軽量化を図り燃費向上に寄与できる。
そして、鉄材料で形成された前記前壁23及び後壁24はカチオン電着塗装した状態で、アルミニウム材料で形成された前記側壁25、下壁26あるいは取付ブラケット27等の他の部材にリベット67により接合されるため、鉄材料とアルミニウム材料が直接的に接触するのを防止できる。よって、種類の異なる金属を接触させた場合に両者間に生ずる電位差により局部電池が形成されることによる局部電流腐食、つまり電食を防止することができる。
Further, since the
The
尚、この発明は前記実施形態に限られるものではなく、例えば前壁23、後壁24に流体配管を貫通した場合について説明したが、側壁25,25を鉄材料として、ここに流体配管を貫通させるようにしてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the case where the fluid piping is penetrated through the
3 燃料電池
5 燃料電池システムボックス
23 前壁(側壁)
24 後壁(側壁)
25 側壁(他の壁)
26 下壁(他の壁)
50 空気供給配管(流体配管)
53 排出配管(流体配管)
54 冷却液供給配管(流体配管)
59 冷却液吐出配管(流体配管)
60 水素供給配管(流体配管)
67 リベット
3
24 Rear wall (side wall)
25 Side wall (other walls)
26 Lower wall (other walls)
50 Air supply piping (fluid piping)
53 Discharge piping (fluid piping)
54 Coolant supply piping (fluid piping)
59 Coolant discharge piping (fluid piping)
60 Hydrogen supply piping (fluid piping)
67 Rivet
Claims (3)
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JP2005308407A JP2006176104A (en) | 2004-11-26 | 2005-10-24 | Fuel cell vehicle |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010129485A (en) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
-
2005
- 2005-10-24 JP JP2005308407A patent/JP2006176104A/en not_active Withdrawn
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