JP2007015612A - Fuel cell vehicle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell vehicle, capable of securely protecting a fuel cell stack and accessories to a fuel cell to an input load from the external without deteriorating comfort in a cabin due to rise of height of a floor panel or pressure to a seating space in the cabin. <P>SOLUTION: Center frames 27 and side frames 2 are respectively provided in a pair of a right and a left one. A center console is provided to expand upward from the floor panel. A subsidiary frame 40 mounting a fuel cell stack 12 is installed on a car body, and the fuel cell stack 12 is housed in the center console. Accessories such as a heater 50, a DC-DC converter 51, etc., connected to the fuel cell stack 12 by piping and wiring are disposed between the center frame 27 and the side frame 2. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は燃料電池自動車に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell vehicle.

燃料電池自動車においては、複数の燃料電池セルを積層して燃料電池スタックが形成され、その燃料電池スタックがフロアパネルの下方等に搭載されている。この種の燃料電池自動車として、燃料電池スタックをサブフレームに取り付け、このサブフレームを車体下方側から車両のサイドフレーム等の車体骨格部材に結合したものが案出されている（例えば、特許文献１等参照）。
特開２００３−１８２６２４号公報 In a fuel cell vehicle, a fuel cell stack is formed by stacking a plurality of fuel cells, and the fuel cell stack is mounted below a floor panel or the like. As a fuel cell vehicle of this type, a fuel cell stack is attached to a subframe, and the subframe is coupled to a vehicle body frame member such as a vehicle side frame from the lower side of the vehicle body (for example, Patent Document 1). Etc.).
JP 2003-182624 A

しかし、この従来の燃料電池自動車の場合、燃料電池スタックがフロアパネルの下面側で車幅方向に広範囲に亙って配置されるため、フロアパネル全体の高さの上昇や、乗員の着座スペースの圧迫等の不具合を招く。   However, in the case of this conventional fuel cell vehicle, since the fuel cell stack is arranged over a wide range in the vehicle width direction on the lower surface side of the floor panel, the height of the entire floor panel is increased and the seating space for the passenger is reduced. It causes problems such as pressure.

また、この種の燃料電池自動車においては、燃料電池スタックを車体前後方向に積層することも検討されているが、この場合には、燃料電池スタックの積層方向と直交する車両側方からの荷重入力に対して、燃料電池スタックを確実に保護することが課題となる。さらに、燃料電池スタックと同様に冷寒始動用のヒータや電圧変換器等の燃料電池の補機についても、車両外部からの荷重入力に対してこれらを確実に保護し得るように車両に配置することが課題となっている。   In addition, in this type of fuel cell vehicle, it is also considered to stack the fuel cell stack in the longitudinal direction of the vehicle body. In this case, load input from the side of the vehicle perpendicular to the stacking direction of the fuel cell stack is considered. On the other hand, it is a problem to reliably protect the fuel cell stack. In addition, as with the fuel cell stack, fuel cell auxiliary devices such as a cold start heater and a voltage converter are also arranged in the vehicle so that they can be reliably protected against load input from outside the vehicle. This is an issue.

そこでこの発明は、フロアパネルの全高の上昇や車室内の着座スペースの圧迫等による車室内の快適性を損なうことなく、しかも、外部からの荷重入力に対して燃料電池スタックと燃料電池の補機とを確実に保護し得る燃料電池自動車を提供しようとするものである。   Accordingly, the present invention provides a fuel cell stack and an auxiliary device for a fuel cell with respect to load input from the outside without impairing the comfort of the passenger compartment due to the rise in the overall height of the floor panel or the pressure of the seating space in the passenger compartment. It is an object of the present invention to provide a fuel cell vehicle that can reliably protect the vehicle.

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、燃料電池スタック（例えば、後述の実施形態における燃料電池スタック１２）と燃料電池の補機がサブフレーム（例えば、後述の実施形態におけるサブフレーム４０）を介して車両のフロアパネル（例えば、後述の実施形態におけるフロアパネル１）の下方に取り付けられる燃料電池自動車において、車幅方向の略中央位置で前記フロアパネルを、車両の左右のフロントシート間で上方に膨出して形成したセンターコンソール（例えば、後述の実施形態におけるセンターコンソール２３）と、車幅方向の略中央位置に車両前後方向に沿って配置されて、前記センターコンソールを支持する左右一対のセンターフレーム（例えば、後述の実施形態におけるセンターフレーム２７）と、前記センターフレームよりも車幅方向外側位置に車両前後方向に沿って配置された左右一対のサイドフレーム（例えば、後述の実施形態におけるサイドフレーム２）と、を設け、燃料電池スタックを前記一対のセンターフレームの間に配置することにより、前記燃料電池スタックをセンターコンソール内に収容し、前記燃料電池スタックに配管（例えば、後述の実施形態における配管７１）または配線（例えば、後述の実施形態における電力変換ケーブル７０）によって接続される燃料電池の補機（例えば、後述の実施形態におけるヒータ５０，ＤＣ−ＤＣコンバータ５１）を、前記センターフレームとサイドフレームの間の車幅方向の領域に配置するようにした。   As a means for solving the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 is directed to a fuel cell stack (for example, a fuel cell stack 12 in an embodiment described later) and a fuel cell auxiliary device in a subframe (for example, described later). In a fuel cell vehicle mounted below a vehicle floor panel (for example, a floor panel 1 in an embodiment described later) via a subframe 40 in the embodiment, the floor panel is mounted at a substantially central position in the vehicle width direction. A center console (for example, a center console 23 in an embodiment described later) formed to bulge upward between the left and right front seats, and disposed at a substantially central position in the vehicle width direction along the vehicle front-rear direction. A pair of left and right center frames that support the console (for example, the center frame 2 in an embodiment described later) ) And a pair of left and right side frames (for example, a side frame 2 in an embodiment described later) disposed at positions outside the center frame in the vehicle width direction along the vehicle longitudinal direction. By disposing the fuel cell stack between a pair of center frames, the fuel cell stack is accommodated in a center console, and piping (for example, a piping 71 in an embodiment described later) or wiring (for example, an embodiment described later) is provided in the fuel cell stack. A fuel cell auxiliary machine (for example, a heater 50 and a DC-DC converter 51 in an embodiment described later) connected by a power conversion cable 70 in the vehicle is disposed in a region in the vehicle width direction between the center frame and the side frame. I tried to do it.

これにより、燃料電池スタックは、左右のフロントシート間のセンターコンソールの内側に車体前後方向に沿って配置され、燃料電池の補機は、センターフレームとサイドフレームの間に配置されるようになる。   As a result, the fuel cell stack is arranged along the vehicle front-rear direction inside the center console between the left and right front seats, and the fuel cell accessory is arranged between the center frame and the side frame.

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、サブフレームとセンターフレームの車体上下方向の対向面のうちの、サブフレーム側とセンターフレーム側の少なくともいずれか一方に窪み部（例えば、後述の実施形態における窪み部７２，７３）を設け、この窪み部に燃料電池の補機の配管または配線を挿通するようにした。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a recess is formed in at least one of the subframe side and the center frame side of the opposing surfaces of the subframe and the center frame in the vehicle body vertical direction. (For example, depressions 72 and 73 in the embodiments described later) are provided, and the piping or wiring of the auxiliary equipment of the fuel cell is inserted into the depression.

これにより、燃料電池の補機の配管や配線は窪み部を通してサブフレームとセンターフレームの間に挿通され、サブフレームとセンターフレームを跨いで両者の車幅方向内側のスペースに引き出される。   As a result, the piping and wiring of the fuel cell auxiliary machine are inserted between the subframe and the center frame through the recess, and are drawn out to the inner space in the vehicle width direction across the subframe and the center frame.

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、燃料電池の補機を、フロントシート（例えば、後述の実施形態におけるフロントシート２０）の下方に配置するようにした。   Further, in the invention described in claim 3, in the invention described in claim 1 or 2, the auxiliary device of the fuel cell is disposed below the front seat (for example, the front seat 20 in the embodiment described later). did.

これにより、衝突荷重等の入力時には、フロントシートのフレームが燃料電池の補機の上方側にてその荷重を受け止めるようになる。   As a result, when a collision load or the like is input, the front seat frame receives the load on the upper side of the fuel cell auxiliary machine.

請求項１に記載の発明によれば、燃料電池スタックが左右のフロントシート間においてセンターコンソールの内側に車体前後方向に沿って配置されるために、燃料電池スタックをフロアレベル上側に位置されることで車両の側方からの荷重入力に対しセンターフレームによって燃料電池スタックを保護することができると共に、センターコンソールによって居住空間と燃料電池スタックとを区分することができる。また、燃料電池の補機がセンターフレームとサイドフレームの間に配置されるため、燃料電池の補機を車体フレーム部材の内側に配置することができ、側面衝突時の衝撃から保護することができる。さらに、燃料電池スタックや燃料電池の補機によるフロアパネルの全高の上昇や車室内の着座スペースの圧迫を無くすことができるので、車室内の快適性を損なうことがない。しかも、外部からの荷重入力、特に、車体側方からの荷重入力に対して燃料電池スタックと燃料電池の補機を確実に保護することができる。   According to the first aspect of the present invention, since the fuel cell stack is disposed between the left and right front seats inside the center console along the longitudinal direction of the vehicle body, the fuel cell stack is positioned above the floor level. Thus, the fuel cell stack can be protected by the center frame against load input from the side of the vehicle, and the living space and the fuel cell stack can be separated by the center console. Further, since the fuel cell auxiliary device is disposed between the center frame and the side frame, the fuel cell auxiliary device can be disposed inside the vehicle body frame member, and can be protected from an impact at the time of a side collision. . Furthermore, since the height of the floor panel and the pressure on the seating space in the vehicle interior can be eliminated by the fuel cell stack and fuel cell accessories, the comfort in the vehicle interior is not impaired. In addition, it is possible to reliably protect the fuel cell stack and the auxiliary equipment of the fuel cell against external load input, in particular, load input from the side of the vehicle body.

また、請求項２に記載の発明は、サブフレームとセンターフレームの対向面のうちの少なくとも一方に形成した窪み部を通して、燃料電池の補機の配管や配線を、サブフレームとセンターフレームを跨いで両者の車幅方向内側のスペースに引き出すため、配管や配線をフロアパネル下において効率良く引き回すことができるうえ、サブフレームとセンターフレームの窪み部とその対向面によって配管や配線の周囲を囲み、それによって配管や配線を外乱から確実に保護することができる。   In the invention according to claim 2, the piping and wiring of the auxiliary equipment of the fuel cell are straddled between the subframe and the center frame through the recess formed in at least one of the opposing surfaces of the subframe and the center frame. Since the pipes and wiring can be efficiently routed under the floor panel because they are pulled out to the space inside both sides in the vehicle width direction, the surroundings of the pipes and wirings are surrounded by the recesses of the subframe and the center frame and their opposing surfaces. Therefore, it is possible to reliably protect the piping and wiring from disturbance.

また、請求項３に記載の発明は、フロントシートが燃料電池の補機の上方側位置にて衝突荷重を受け止めることができるため、燃料電池の補機をさらにフロントシートによっても保護することが可能となる。   In the invention according to claim 3, since the front seat can receive the collision load at the upper position of the fuel cell auxiliary machine, the fuel cell auxiliary machine can be further protected by the front seat. It becomes.

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〜図４に示すように、燃料電池自動車には車体前部から車体後部に亘りフロアパネル１下に車体骨格部材を形成する左右一対のサイドフレーム２が設けられている。車体左右のサイドフレーム２は車体前後方向に沿って配置されており、各サイドフレーム２の外側壁３にはアウトリガー４を介してサイドシル５が接合されている。サイドシル５の後端部はイクステンション６を介してサイドフレーム２の後部に合流するように接続されている。サイドフレーム２には車幅方向に車体骨格部材であるクロスメンバ７，８，９が接続されている。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 4, the fuel cell vehicle is provided with a pair of left and right side frames 2 that form a vehicle body skeleton member below the floor panel 1 from the front of the vehicle body to the rear of the vehicle body. The left and right side frames 2 are disposed along the longitudinal direction of the vehicle body, and side sills 5 are joined to the outer walls 3 of the side frames 2 via the outriggers 4. The rear end portion of the side sill 5 is connected to the rear portion of the side frame 2 via an extension 6. Cross members 7, 8, 9 that are vehicle body skeleton members are connected to the side frame 2 in the vehicle width direction.

車体前部のモータルーム１０にはフロントサブフレーム１１が設けられ、ここに燃料電池スタック１２に空気を送給するコンプレッサ１３と走行用の駆動モータ１４からなるポンプモータユニット１５が配置されている。
車体後部にはサイドフレーム２に下側から図示しない車輪及びサスペンションを一体で備えたリヤサブフレーム１６が取り付けられ、このリヤサブフレーム１６には燃料電池スタック１２の燃料である水素を貯留する水素タンク１７及び蓄電池１８が取り付けられている。
このように構成されたサイドフレーム２上であってサイドシル５，５間に亘る部位にフロアパネル１が接合されている。フロアパネル１の前端部は前側に立ち上がりダッシュロア１ａへと連なり、フロアパネル１の後端部は前記リヤサブフレーム１６の水素タンク１７上部を覆う位置まで延出している。 A front subframe 11 is provided in the motor room 10 at the front of the vehicle body, and a pump motor unit 15 including a compressor 13 for supplying air to the fuel cell stack 12 and a driving motor 14 for traveling is disposed.
A rear subframe 16 integrally provided with a wheel and a suspension (not shown) from the lower side is attached to the side frame 2 at the rear of the vehicle body. A hydrogen tank that stores hydrogen as fuel of the fuel cell stack 12 is attached to the rear subframe 16. 17 and a storage battery 18 are attached.
The floor panel 1 is joined to a portion on the side frame 2 configured as described above and extending between the side sills 5 and 5. The front end portion of the floor panel 1 rises to the front and continues to the dash lower 1a, and the rear end portion of the floor panel 1 extends to a position covering the upper portion of the hydrogen tank 17 of the rear subframe 16.

フロアパネル１上には、フロントシート２０とリヤシート２１が配置され、左右のフロントシート２０間には、ダッシュロア１ａの下端部からリヤシート２１の近傍まで延出するセンターコンソール２３が車室内上方に膨出するようにしてフロアパネル１に形成されている。   A front seat 20 and a rear seat 21 are disposed on the floor panel 1, and a center console 23 that extends from the lower end of the dash lower 1 a to the vicinity of the rear seat 21 swells above the vehicle interior between the left and right front seats 20. The floor panel 1 is formed so as to protrude.

図４に示すように、センターコンソール２３の左右の側壁２５の付根側の立ち上がり部２４には、略三角形状の断面を形成するようにレインフォース２６が下面側から接合され、これによってセンターコンソール２３の側壁２５下端が補強されている。一方、車体幅方向の略中央位置には、閉断面構造の左右一対のセンターフレーム２７が車体前後方向に延出して設けられている。このセンターフレーム２７の上方にはセンターコンソール２３の各側壁２５の下端が配置され、各センターフレーム２７の上面に前記レインフォース２６が結合されることで前記センターコンソール２３が支持されている。   As shown in FIG. 4, a reinforcement 26 is joined from the lower surface side to the rising portion 24 on the root side of the left and right side walls 25 of the center console 23 so as to form a substantially triangular cross section. The lower end of the side wall 25 is reinforced. On the other hand, a pair of left and right center frames 27 having a closed cross-sectional structure are provided so as to extend in the longitudinal direction of the vehicle body at a substantially central position in the vehicle body width direction. A lower end of each side wall 25 of the center console 23 is disposed above the center frame 27, and the center console 23 is supported by coupling the reinforcement 26 to the upper surface of each center frame 27.

また、両側のセンターフレーム２７の車幅方向外側に位置されている左右のサイドフレーム２とその上面に接続されるフロアパネル１との内側コーナー部分には、車体前後方向に沿った閉断面構造を成す補強フレーム２８が接合されている。そして、この左右のサイドフレーム２に一体化された補強フレーム２８と、前記各センターフレームの下面には後述するサブフレーム４０が結合され、このサブフレーム４０に搭載された燃料電池スタック１２と一部の補機類１９がセンターコンソール２３内に配置されるようになっている。   In addition, a closed cross-sectional structure along the longitudinal direction of the vehicle body is formed at the inner corners of the left and right side frames 2 positioned on the outer side in the vehicle width direction of the center frames 27 on both sides and the floor panel 1 connected to the upper surface thereof. The reinforcing frame 28 to be formed is joined. A reinforcing frame 28 integrated with the left and right side frames 2 and a sub-frame 40 described later are coupled to the lower surface of each center frame, and a part of the fuel cell stack 12 mounted on the sub-frame 40 and a part thereof. The auxiliary machines 19 are arranged in the center console 23.

図５に示すように、サブフレーム４０は、前記アウトリガー４に対応した位置に配置され車幅方向に延出する前サブクロスフレーム４１と後サブクロスフレーム４２を備えている。前後のサブクロスフレーム４１，４２の間には、これらのサブクロスフレーム４１，４２の左右の端部同士を接合するサブサイドフレーム４３，４３が設けられている。このサブサイドフレーム４３，４３は前記サイドフレーム２の内側壁に沿って補強フレーム２８下に配置される。尚、図５中ＦＲはフロント側を示す。   As shown in FIG. 5, the sub-frame 40 includes a front sub-cross frame 41 and a rear sub-cross frame 42 that are arranged at positions corresponding to the outriggers 4 and extend in the vehicle width direction. Between the front and rear sub-cross frames 41 and 42, sub-side frames 43 and 43 that join the left and right ends of the sub-cross frames 41 and 42 are provided. The sub side frames 43 and 43 are disposed below the reinforcing frame 28 along the inner wall of the side frame 2. In FIG. 5, FR indicates the front side.

各サブサイドフレーム４３の内側には前記センターフレーム２７の下側に位置するサブセンターフレーム４４が車体前後方向に沿って配置されている。このサブセンターフレーム４４の前端部は前サブクロスフレーム４１に接続され、サブセンターフレーム４４の後端部は後サブクロスフレーム４２に接合され、サブセンターフレーム４４は更に後サブクロスフレーム４２よりも後方に延出している。左右のサブセンターフレーム４４の後端部は車幅方向に配置されたエンドパイプ４５によって連結され、エンドパイプ４５の左右の端部と後サブクロスフレーム４２の左右の端部は斜めに配置されたガセットパイプ４６により接合されている。ガセットパイプ４６は、アウトリガー４に対し側部から衝撃荷重が入力された場合には、その衝撃荷重を燃料電池スタック１２から遠ざける方向に逃がすように配置されており、側突時の衝撃荷重が燃料電池スタックに作用しづらくなっている。
各サブセンターフレーム４４とサブサイドフレーム４３との間には前側と後側に中間パイプ４７，４７が所定間隔をもって接続されている。 Inside each sub-side frame 43, a sub-center frame 44 positioned below the center frame 27 is disposed along the vehicle body longitudinal direction. The front end portion of the sub center frame 44 is connected to the front sub cross frame 41, the rear end portion of the sub center frame 44 is joined to the rear sub cross frame 42, and the sub center frame 44 is further rearward of the rear sub cross frame 42. It extends to. The rear end portions of the left and right sub-center frames 44 are connected by end pipes 45 disposed in the vehicle width direction, and the left and right end portions of the end pipe 45 and the left and right end portions of the rear sub-cross frame 42 are disposed obliquely. It is joined by a gusset pipe 46. The gusset pipe 46 is arranged so as to release the impact load in a direction away from the fuel cell stack 12 when an impact load is input from the side to the outrigger 4. It is hard to act on the battery stack.
Intermediate pipes 47, 47 are connected between the sub-center frames 44 and the sub-side frames 43 at a predetermined interval on the front side and the rear side.

サブフレーム４０上のサブサイドフレーム４３と前後のサブクロスフレーム４１，４２との連結部には、車体側の補強フレーム２８に対する取付点Ｐが設定され、サブセンターフレーム４４と前後のサブクロスフレーム４１，４２との連結部には車体側のセンターフレーム２７に対する取付点Ｐが設定され、エンドパイプ４５とガセットパイプ４６とサブセンターフレーム４４との連結部には車体側のセンターフレーム２７に対する取付点Ｐが設定されている。これら１０箇所の取付点Ｐ，Ｐ，…において、前記サブフレーム４０が車体のセンターフレーム２７及び補強フレーム２８に下方から結合され、サイドフレーム２の上下幅寸法内に収まるようになっている。このように、補強フレーム２８の下側であって、サイドフレーム２の上下幅寸法内に収まるようにサブフレーム４０が取付けられているので、サブフレーム４０の上下幅寸法の分、フロアパネル１の低床化を図ることができる。   An attachment point P with respect to the reinforcing frame 28 on the vehicle body side is set at a connection portion between the sub-side frame 43 on the sub-frame 40 and the front and rear sub-cross frames 41 and 42, and the sub-center frame 44 and the front and rear sub-cross frames 41 are arranged. , 42 is set to an attachment point P for the center frame 27 on the vehicle body side, and an attachment point P for the center frame 27 on the vehicle body side is connected to the connection portion of the end pipe 45, the gusset pipe 46 and the sub center frame 44. Is set. At these ten attachment points P, P,..., The sub frame 40 is coupled to the center frame 27 and the reinforcing frame 28 of the vehicle body from below, and is within the vertical width of the side frame 2. As described above, the subframe 40 is attached to the lower side of the reinforcement frame 28 so as to be within the vertical width dimension of the side frame 2. The floor can be lowered.

また、サブフレーム４０の前後のサブクロスフレーム４１，４２間には、左右のサブセンターフレーム４４間に納まるように燃料電池スタック１２が配置されている。この燃料電池スタック１２はサブクロスフレーム４１，４２に夫々固定したブラケット４８，４９（図６，図７参照）を介してサブフレーム４０に固定されている。また、エンドパイプ４５と後サブクロスフレーム４２には、サブセンターフレーム４４間に位置されるように燃料電池スタック１２の一部の補機類１９が取り付けられている。具体的には、補機類１９は下側から酸素系補機類、その上に水素系補機類、更に上に燃料電池スタック１２のシステムを管理するＥＣＵの順に配置されている。   In addition, the fuel cell stack 12 is disposed between the sub-cross frames 41 and 42 before and after the sub-frame 40 so as to fit between the left and right sub-center frames 44. The fuel cell stack 12 is fixed to the subframe 40 via brackets 48 and 49 (see FIGS. 6 and 7) fixed to the subcross frames 41 and 42, respectively. Further, a part of the auxiliary machinery 19 of the fuel cell stack 12 is attached to the end pipe 45 and the rear sub-cross frame 42 so as to be positioned between the sub-center frames 44. Specifically, the auxiliary machines 19 are arranged in the order of oxygen-based auxiliary machines from the lower side, a hydrogen-based auxiliary machine on the oxygen-based auxiliary machine, and an ECU for managing the system of the fuel cell stack 12 on the upper side.

サブフレーム４０は、以上のように構成されているが、このサブフレーム４０の前後のサブクロスフレーム４１，４２や左右のサブセンターフレーム４４、エンドパイプ４５等の構成要素間はボルト結合や溶接等によって結合されている。特に、ボルト結合によって構成要素間を結合する場合には、例えば、図８，図９に示すような結合部構造を採用することも可能である。   The sub-frame 40 is configured as described above, and components such as the sub-cross frames 41 and 42 before and after the sub-frame 40, the left and right sub-center frames 44, and the end pipe 45 are connected by bolts, welding, and the like. Are bound by. In particular, when components are coupled by bolt coupling, for example, a coupling portion structure as shown in FIGS. 8 and 9 can be employed.

図８，図９は、一方のサブセンターフレーム４４と後サブクロスフレーム４２の結合部構造を一例として示すものである。この結合部では、サブセンターフレーム４４に車幅方向に貫通する貫通孔６０を形成し、この貫通孔６０に後サブクロスフレーム４２を嵌合して両者の交差部をボルト６１とナット６２で結合した概略構造となっている。さらに詳細には、図９に示すようにサブセンターフレーム４４の下面側からは、後サブクロスフレーム４２の上壁に達する補強用のカラー６３を嵌入した状態でボルト６１を挿入し、ボルト６１の先端部を後サブクロスフレーム４２とサブセンターフレーム４４の上壁、更に車体側のセンターフレーム２７まで貫通させた状態でセンターフレーム２７の上面側からナット６２を締め込むようになっている。この構造の場合、後サブクロスフレーム４２とサブセンターフレーム４４がボルト６１とナット６２によって結合されることに加え、両フレーム４２，４４が相互に嵌合されるため、結合部の強度と剛性がより一層高まり、更に、センターフレーム２７も同時に共締め固定するようにしているため、組み付け工数も削減される。   FIG. 8 and FIG. 9 show, as an example, the connecting portion structure of one sub-center frame 44 and the rear sub-cross frame 42. In this connecting portion, a through hole 60 penetrating in the vehicle width direction is formed in the sub center frame 44, and the rear sub cross frame 42 is fitted into the through hole 60, and the crossing portion of both is connected by a bolt 61 and a nut 62. It has a schematic structure. More specifically, as shown in FIG. 9, from the lower surface side of the sub center frame 44, a bolt 61 is inserted in a state where a reinforcing collar 63 reaching the upper wall of the rear sub cross frame 42 is fitted. A nut 62 is tightened from the upper surface side of the center frame 27 in a state where the front end portion is penetrated to the upper wall of the rear sub-cross frame 42 and the sub-center frame 44 and further to the center frame 27 on the vehicle body side. In this structure, the rear sub-cross frame 42 and the sub-center frame 44 are coupled by the bolt 61 and the nut 62, and the frames 42 and 44 are fitted to each other. Since the center frame 27 is also fastened and fixed at the same time, the number of assembling steps can be reduced.

ところで、燃料電池スタック１２は、略長方形状の複数の燃料電池セル（以下、「単セル」と呼ぶ）を積層して一体ブロック状にしたものであり、積層方向の端部である前端部と後端部には、図６，図７に示すように金属製のエンドプレート１２ＦＥ、１２ＲＥが取り付けられ、このエンドプレート１２ＦＥ，２１ＲＥによって積層された単セルを挟み込んで締め付け固定されている。こうして構成された燃料電池スタック１２は、前述のようにブラケット４８，４９を介してサブクロスフレーム４１，４２に固定されるが、このときスタック１２は単セルのなす略長方形状の長辺が上下方向を向くようにしてサブフレーム４０に搭載される。したがって、燃料電池スタック１２はこれによって横断面が縦長になり、サブフレーム４０が前述のように車体下面側に取り付けられた状態において、センターコンソール２３の横幅の狭い横断面内に収容することが可能となっている。   By the way, the fuel cell stack 12 is formed by stacking a plurality of substantially rectangular fuel cell cells (hereinafter referred to as “single cells”) into an integrated block shape, and includes a front end portion that is an end portion in the stacking direction. As shown in FIGS. 6 and 7, metal end plates 12FE and 12RE are attached to the rear end portion, and the single cells laminated by the end plates 12FE and 21RE are sandwiched and fixed. The fuel cell stack 12 configured in this way is fixed to the sub-cross frames 41 and 42 via the brackets 48 and 49 as described above. At this time, the stack 12 has a long side of a substantially rectangular shape formed by a single cell. It is mounted on the subframe 40 so as to face the direction. Accordingly, the fuel cell stack 12 has a vertically long cross section, and can be accommodated in the narrow cross section of the center console 23 in a state where the subframe 40 is attached to the lower surface of the vehicle body as described above. It has become.

また、前部側のエンドプレート１２ＦＥには，図６に示すように冷却水の給排通路３０ａ，３０ｂが設けられ、後部側のエンドプレート１２ＲＥには，図７に示すように水素系の給排口３１ａ，３１ｂ（一方は前述の水素タンク１７に接続されている。）と酸素系の給排口３２ａ，３２ｂ（一方は前述のコンプレッサ１３に接続されている。）が夫々対角位置に設けられている。   The front end plate 12FE is provided with cooling water supply / discharge passages 30a and 30b as shown in FIG. 6, and the rear end plate 12RE is supplied with a hydrogen-based supply as shown in FIG. The exhaust ports 31a and 31b (one is connected to the above-described hydrogen tank 17) and the oxygen-based supply / discharge ports 32a and 32b (one is connected to the above-described compressor 13) are diagonally positioned. Is provided.

ここで、この車両に搭載される燃料電池のシステムについて簡単に説明すると、この燃料電池においては、図１０に示すように燃料電他スタック１２の後方側から水素と酸素（コンプレッサ１３によって加圧された空気）が導入され、この導入された水素と酸素が各セル内のアノードとカソードに供給されると、両ガスの反応によって発電が行われるようになっている。また、燃料電他スタック１２の前方側からは冷却水が循環供給され、前述のガスの反応の際に発生する熱を冷却水によって冷却するようになっている。なお、各セルのアノードに供給される水素は図示しないエゼクタによって未反応分が再循環して用いられるが、ここで完全に反応しきらなかった残留水素を含む排出ガスは希釈ボックスで希釈されて車外に排出される。   Here, the fuel cell system mounted on this vehicle will be briefly described. In this fuel cell, as shown in FIG. 10, hydrogen and oxygen (compressed by the compressor 13) are provided from the rear side of the fuel cell other stack 12. When the introduced hydrogen and oxygen are supplied to the anode and cathode in each cell, power generation is performed by the reaction of both gases. Further, cooling water is circulated and supplied from the front side of the fuel cell and other stacks 12 so that the heat generated during the reaction of the gas is cooled by the cooling water. The hydrogen supplied to the anode of each cell is used after the unreacted portion is recycled by an ejector (not shown), but the exhaust gas containing residual hydrogen that has not completely reacted here is diluted in a dilution box. It is discharged outside the car.

また、図５に示すようにサブフレーム４０の車体左側の中間パイプ４７，４７間にはＤＣ−ＤＣコンバータ５１が取り付けられ、車体右側の中間パイプ４７，４７間には水素タンク１７内の水素の燃焼等によって発熱を行うヒータ５０が取り付けられている。ＤＣ−ＤＣコンバータ５１は電圧調整をための電装機器であり、その電力変換ケーブル７０が中間パイプ４７の上面に沿い、更に車体左側のセンターフレーム２７とサブセンターフレーム４４の対向面を跨いでセンターフレーム２７の車幅方向内側に沿って配線されている。また、ヒータ５０は冷寒始動時に燃料電池スタック１２内に温水を供給するためのものであり、その配管７１が中間パイプ４７の上面に沿い、更に車体右側のセンターフレーム２７とサブセンターフレーム４４の対向面を跨いで燃料電池スタック１２に接続されている。
サブフレーム４０の中間パイプ４７，４７を支持するサブセンターフレーム４４とサブサイドフレーム４３は、夫々車体側のセンターフレーム２７とサイドフレーム２に沿って取り付けられているため、燃料電池の補機であるＤＣ−ＤＣコンバータ５１とヒータ５０は、夫々車体の左右においてセンターフレーム２７とサイドフレーム２の間に配置されている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ５１とヒータ５０の各配置はフロアパネル１を挟む居住空間内の左右のフロントシート２０の下方位置になっている。 Further, as shown in FIG. 5, a DC-DC converter 51 is attached between the intermediate pipes 47 and 47 on the left side of the vehicle body of the subframe 40, and the hydrogen in the hydrogen tank 17 is interposed between the intermediate pipes 47 and 47 on the right side of the vehicle body. A heater 50 that generates heat by combustion or the like is attached. The DC-DC converter 51 is an electrical equipment for adjusting the voltage. The power conversion cable 70 extends along the upper surface of the intermediate pipe 47 and further straddles the opposing surface of the center frame 27 and the sub center frame 44 on the left side of the vehicle body. 27 is wired along the inner side in the vehicle width direction. The heater 50 is for supplying hot water into the fuel cell stack 12 at the time of cold start. The pipe 71 extends along the upper surface of the intermediate pipe 47, and further the center frame 27 and the sub center frame 44 on the right side of the vehicle body. The fuel cell stack 12 is connected across the opposing surface.
The sub-center frame 44 and the sub-side frame 43 that support the intermediate pipes 47 of the sub-frame 40 are attached along the center frame 27 and the side frame 2 on the vehicle body side, and thus are auxiliary devices for the fuel cell. The DC-DC converter 51 and the heater 50 are disposed between the center frame 27 and the side frame 2 on the left and right sides of the vehicle body, respectively. Each arrangement of the DC-DC converter 51 and the heater 50 is located below the left and right front seats 20 in the living space sandwiching the floor panel 1.

ところで、車体右側のセンターフレーム２７とサブセンターフレーム４４の上下方向の対向面には、図５，図１１に示すように相互に対向する窪み部７２，７３が形成され、この窪み部７２，７３間に形成される貫通孔にヒータ５０の配管７１が挿通されている。車体左側のセンターフレーム２７とサブセンターフレーム４４の対向面には同様の窪み部７２，７３（図５中にサブセンターフレーム４４側の窪み部７３のみ図示）が形成され、その窪み部７２，７３間の貫通孔に電力変換ケーブル７０が挿通されている。なお、図１１において、Ｇは、燃料電池スタック１２の重心を示す。   By the way, in the vertical opposing surfaces of the center frame 27 and the sub center frame 44 on the right side of the vehicle body, as shown in FIGS. A pipe 71 of the heater 50 is inserted through a through hole formed therebetween. Similar recesses 72 and 73 (only the recess 73 on the sub center frame 44 side is shown in FIG. 5) are formed on the opposing surfaces of the center frame 27 and the sub center frame 44 on the left side of the vehicle body. The power conversion cable 70 is inserted in the through hole therebetween. In FIG. 11, G indicates the center of gravity of the fuel cell stack 12.

この燃料電池自動車は、以上のように左右のフロントシート２０，２０間に部分的に膨出したセンターコンソール２３内に燃料電池スタック１２が収容されるため、フロアパネル１の全体の高さを低く抑え、かつ、居住空間内の着座スペースを圧迫することなく、燃料電池スタック１２を居住空間外となるフロアパネル１下にコンパクトに配置することができる。つまり、燃料電池スタック１２を配置するために居住空間内に大きく膨出するのはセンターコンソール２３部分のみであり、しかも、センターコンソール２３部分はその上方にアームレスト等が配置されて乗員にとって居住空間内への膨出が気にならない部分であるため、センターコンソール２３の膨出による圧迫感や違和感を乗員に与えることがない。
特に、この燃料電池自動車においては、燃料電池スタック１２をフロアレベルの上側に位置させることで車両の側方からの荷重入力に対し燃料電池スタック１２を保護することができると共に、センターコンソール２３によって居住空間と燃料電池スタック１２とを区分けすることができる。
さらに、この実施形態においては、横断面が縦長になるようにして燃料電池スタック１２をコンソールボックス２３内に収容するようにしているため、車室空間内におけるコンソールボックス２３の占有幅をより小さく抑えるのに有利となっている。 In the fuel cell vehicle, since the fuel cell stack 12 is housed in the center console 23 that is partially bulged between the left and right front seats 20, as described above, the overall height of the floor panel 1 is reduced. The fuel cell stack 12 can be compactly arranged below the floor panel 1 outside the living space without being suppressed and pressing the seating space in the living space. That is, only the center console 23 part bulges in the living space in order to arrange the fuel cell stack 12, and the center console 23 part has an armrest or the like disposed above the center console 23 part so that the occupant is in the living space. Since this is a part where the bulge does not bother, the occupant is not given a feeling of pressure or discomfort due to the bulge of the center console 23.
In particular, in this fuel cell vehicle, the fuel cell stack 12 can be protected from load input from the side of the vehicle by positioning the fuel cell stack 12 above the floor level, and the center console 23 can The space and the fuel cell stack 12 can be divided.
Furthermore, in this embodiment, since the fuel cell stack 12 is accommodated in the console box 23 so that the cross section is vertically long, the occupied width of the console box 23 in the passenger compartment space is further reduced. It is advantageous to.

また、この燃料電池自動車の場合、燃料電池スタック１２を支持するサブフレーム４０が、フロアパネル１下において車体前後方向に沿う車体左右のサイドフレーム２，２とセンターフレーム２７，２７に夫々取り付けられているため、車体骨格部材に対して燃料電池スタック１２を充分な強度をもって支持させることができる。特に、サブフレーム４０の車幅方向外側は断面が大きく強度的に有利なサイドフレーム２，２に結合され、サブフレーム４０の車幅方向内側は燃料電池スタック１２の直近位置でセンターフレーム２７，２７に結合されているため、燃料電池スタック１２の積層方向と直交する車体の側方からの荷重入力に対して燃料電池スタック１２を有効に保護することができる。   In the case of this fuel cell vehicle, the subframe 40 that supports the fuel cell stack 12 is attached to the left and right side frames 2 and 2 and the center frames 27 and 27 along the longitudinal direction of the vehicle body below the floor panel 1. Therefore, the fuel cell stack 12 can be supported with sufficient strength with respect to the vehicle body skeleton member. In particular, the outer side in the vehicle width direction of the sub frame 40 is coupled to side frames 2 and 2 having a large cross section and advantageous in strength, and the inner side in the vehicle width direction of the sub frame 40 is located in the immediate vicinity of the fuel cell stack 12 and the center frames 27 and 27. Therefore, the fuel cell stack 12 can be effectively protected against load input from the side of the vehicle body perpendicular to the stacking direction of the fuel cell stack 12.

また、サブフレーム４０は、センターコンソール２３の側壁下端を支持するセンターフレーム２７自体の曲げ方向の強度を高めることができるため、側方荷重入力時におけるセンターコンソール２３の変形や燃料電池スタック１２に対するずれをも有効に抑えることができる。   Further, since the subframe 40 can increase the strength in the bending direction of the center frame 27 itself that supports the lower end of the side wall of the center console 23, the deformation of the center console 23 and the displacement with respect to the fuel cell stack 12 when a side load is input. Can also be effectively suppressed.

さらに、この燃料電池自動車においては、燃料電池の補機であるヒータ５０とＤＣ−ＤＣコンバータ５１がサブフレーム４０を介してセンターフレーム２７とサイドフレーム２の間に配置されているため、車両に対する外部からの荷重入力があっても、ヒータ５０とＤＣ−ＤＣコンバータ５１を左右のサブフレーム４０とセンターフレーム２７の間において確実に保護することができる。特に、この実施形態のように複数のフレーム材を組み付けたサブフレーム４０を介してサブフレーム４０とセンターフレーム２７の間に配置するようにした場合には、ヒータ５０とＤＣ−ＤＣコンバータ５１の支持部が変形し難い強固な構造となり、両者の保護がより確実なものとなる。   Further, in this fuel cell vehicle, the heater 50 and the DC-DC converter 51, which are auxiliary devices of the fuel cell, are disposed between the center frame 27 and the side frame 2 via the subframe 40. The heater 50 and the DC-DC converter 51 can be reliably protected between the left and right sub-frames 40 and the center frame 27 even if there is a load input from. In particular, when it is arranged between the subframe 40 and the center frame 27 via the subframe 40 assembled with a plurality of frame members as in this embodiment, the heater 50 and the DC-DC converter 51 are supported. The part has a strong structure that is difficult to be deformed, and the protection of both is more reliable.

また、この実施形態の場合、ヒータ５０と燃料電池スタック１２の間の配管７１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ５１から引き出された配線（電力変換ケーブル７０）がセンターフレーム２７とサブセンターフレーム４４（サブフレーム４０）の対向面の窪み部７２，７３を貫通して配置されているため、配管７１や配線（電力変換ケーブル７０）をフロアパネル１の下方に効率良く引き回すことができるうえ、フレーム材の窪み部７２，７３が配管７１や配線（７０）の周囲を覆うようになることから、外部からの荷重入力時等に両者を確実に保護することができる。   In this embodiment, the piping 71 between the heater 50 and the fuel cell stack 12 and the wiring (power conversion cable 70) drawn from the DC-DC converter 51 are connected to the center frame 27 and the sub-center frame 44 (sub-frame). 40), the pipe 71 and the wiring (power conversion cable 70) can be efficiently routed below the floor panel 1 and the hollow of the frame material. Since the portions 72 and 73 cover the periphery of the pipe 71 and the wiring (70), both can be reliably protected when an external load is input.

さらに、この実施形態では、ヒータ５０とＤＣ−ＤＣコンバータ５１がフロントシート２０の下方に配置されているため、車体側方からの荷重入力時等にヒータ５０やＤＣ−ＤＣコンバータ５１に外力が入力されるのをフロントシート２０のフレームによってさらに確実に防止することができる。   Furthermore, in this embodiment, since the heater 50 and the DC-DC converter 51 are disposed below the front seat 20, external force is input to the heater 50 and the DC-DC converter 51 when a load is input from the side of the vehicle body. This can be more reliably prevented by the frame of the front seat 20.

なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、以上の実施形態においては、サブフレーム４０の車幅方向の両端部を、補強フレーム２８を介してサイドフレーム２に結合するようにしたが、サブフレーム４０をサイドフレーム２に直接結合するようにしても良い。また、サブフレーム４０の具体的な構造や燃料電池の補機も上述の実施形態のものに限るものでなく、種々の態様が採用可能である。
また、上記の実施形態においては、センターフレーム２７とサブセンターフレーム４４の両対向面に窪み部７３を形成するようにしているが、この窪み部７３は、補機の配管や配線を挿通し得るものであれば、センターフレーム２７とサブセンターフレーム４４のいずれか一方のみに形成するようにしても良い。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various design change is possible in the range which does not deviate from the summary. For example, in the above embodiment, both ends of the sub-frame 40 in the vehicle width direction are coupled to the side frame 2 via the reinforcing frame 28, but the sub-frame 40 is coupled directly to the side frame 2. Anyway. Further, the specific structure of the sub-frame 40 and the auxiliary equipment of the fuel cell are not limited to those of the above-described embodiments, and various aspects can be adopted.
Further, in the above-described embodiment, the depression 73 is formed on both opposing surfaces of the center frame 27 and the sub-center frame 44. However, the depression 73 can be inserted through piping and wiring of auxiliary equipment. If it is a thing, you may make it form in any one of the center frame 27 and the sub center frame 44. FIG.

この発明の実施形態の車両の側面説明図である。It is side explanatory drawing of the vehicle of embodiment of this invention. この発明の実施形態の車両の平面説明図である。It is a plane explanatory view of vehicles of an embodiment of this invention. この発明の実施形態の車両を裏面から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the vehicle of this embodiment from the back. 図２のＡ−Ａ線に沿うフロアパネルの断面図である。It is sectional drawing of the floor panel which follows the AA line of FIG. この発明の実施形態のサブフレームの平面図である。It is a top view of the sub-frame of embodiment of this invention. この発明の実施形態の燃料電池スタックの前部側の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the front part side of the fuel cell stack of embodiment of this invention. この発明の実施形態の燃料電池スタックの後部側の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the rear part side of the fuel cell stack of embodiment of this invention. この発明の実施形態のサブフレームの結合部構造を示す部分破断斜視図である。It is a partially broken perspective view which shows the connection part structure of the sub-frame of embodiment of this invention. 図８のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the BB line of FIG. この発明の実施形態の燃料電池システムを示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 図３のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the CC line of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１…フロアパネル
２…サイドフレーム
１２…燃料電池スタック
２０…フロントシート
２３…センターコンソール
２７…センターフレーム
４０…サブフレーム
５０…ヒータ（燃料電池の補機）
５１…ＤＣ−ＤＣコンバータ（燃料電池の補機）
７０…電力変換ケーブル
７１…配管
７２，７３…窪み部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Floor panel 2 ... Side frame 12 ... Fuel cell stack 20 ... Front seat 23 ... Center console 27 ... Center frame 40 ... Sub-frame 50 ... Heater (fuel cell auxiliary machine)
51 ... DC-DC converter (auxiliary machine for fuel cell)
70 ... Power conversion cable 71 ... Piping 72, 73 ... Recessed part

Claims (3)

燃料電池スタックと燃料電池の補機がサブフレームを介して車両のフロアパネルの下方に取り付けられる燃料電池自動車において、
車幅方向の略中央位置で前記フロアパネルを、車両の左右のフロントシート間で上方に膨出して形成したセンターコンソールと、
車幅方向の略中央位置に車両前後方向に沿って配置されて、前記センターコンソールを支持する左右一対のセンターフレームと、
前記センターフレームよりも車幅方向外側位置に車両前後方向に沿って配置された左右一対のサイドフレームと、を設け、
燃料電池スタックを前記一対のセンターフレームの間に配置することにより、前記燃料電池スタックをセンターコンソール内に収容し、
前記燃料電池スタックに配管または配線によって接続される燃料電池の補機を、前記センターフレームとサイドフレームの間の車幅方向の領域に配置したことを特徴とする燃料電池自動車。 In a fuel cell vehicle in which a fuel cell stack and a fuel cell auxiliary machine are attached below a vehicle floor panel via a subframe,
A center console formed by bulging upwards between the left and right front seats of the vehicle at a substantially central position in the vehicle width direction;
A pair of left and right center frames that are arranged along the vehicle longitudinal direction at a substantially central position in the vehicle width direction and support the center console;
A pair of left and right side frames disposed along the vehicle front-rear direction at positions outside the center frame in the vehicle width direction; and
By placing the fuel cell stack between the pair of center frames, the fuel cell stack is accommodated in a center console,
A fuel cell vehicle characterized in that a fuel cell auxiliary device connected to the fuel cell stack by piping or wiring is disposed in a region in the vehicle width direction between the center frame and the side frame. 前記サブフレームとセンターフレームの車体上下方向の対向面のうちの、サブフレーム側とセンターフレーム側の少なくともいずれか一方に窪み部を設け、この窪み部に前記燃料電池の補機の配管または配線を挿通したことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池自動車。   Of the opposed surfaces of the subframe and the center frame in the vertical direction of the vehicle body, a recess is provided in at least one of the subframe side and the center frame side, and the piping or wiring of the fuel cell accessory is provided in the recess. The fuel cell vehicle according to claim 1, wherein the fuel cell vehicle is inserted. 前記燃料電池の補機を、前記フロントシートの下方に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池自動車。

The fuel cell vehicle according to claim 1 or 2, wherein the auxiliary device of the fuel cell is disposed below the front seat.

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