JP2010241392A - Fuel cell-mounted vehicle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell-mounted vehicle capable of restraining damage to a fuel cell stack due to an external force as much as possible. <P>SOLUTION: The fuel cell-mounted vehicle 10 has the fuel cell stack 16 formed with a plurality of stacked cells 15, which is stored and installed under the front floor pan 31 of a vehicle body 11. The fuel cell-mounted vehicle 10 includes: a stack mount frame 41 which is connected with the front floor pan 31 at both its ends and bridges the downside of the fuel cell stack 16; and an impact transmission frame 23 which is slidably inserted into a through-hole 22 penetrating the central part of the fuel cell stack 16 so that its lower end is disposed above the stack mount frame 41, and its upper end is disposed so as to face the front floor pan 31 of the vehicle body 11. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池スタックを備えた燃料電池搭載車両に関する。   The present invention relates to a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell stack.

反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池を搭載した燃料電池搭載車両において、車両のフロアの下に燃料電池スタックを配置したものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、センターコンソール内に燃料電池スタックを配置し、燃料電池スタックを車幅方向でスライド可能に貫通する補強部材を設け、補強部材の両端をセンターコンソールの側壁に連結し、車両の側面方向から衝撃力が作用した際、座席を介して伝達される衝撃力を、補強部材を介して衝突側から非衝突側へ伝達可能に構成したものもある（例えば、特許文献２参照）。 2. Description of the Related Art Some fuel cell-equipped vehicles equipped with a fuel cell that generates power upon receiving a reaction gas have a fuel cell stack disposed under the vehicle floor (see, for example, Patent Document 1).
In addition, the fuel cell stack is arranged in the center console, and a reinforcing member is provided so as to penetrate the fuel cell stack in the vehicle width direction. Both ends of the reinforcing member are connected to the side wall of the center console, and impact is applied from the side of the vehicle. In some cases, when a force is applied, an impact force transmitted through a seat can be transmitted from a collision side to a non-collision side via a reinforcing member (for example, see Patent Document 2).

特開２００８−２７９９５４号公報JP 2008-279954 A 特開２００８−１００５８５号公報JP 2008-100585 A

ところで、燃料電池スタックは、複数のセルを積層したスパンの長いものであり、したがって、燃料電池スタックは、その中央部分における強度が低い。このため、例えば、走行中での路面との干渉などによって車両の下方から加わる外力が燃料電池スタックの中央部に作用すると、燃料電池スタックがダメージを受けてしまう。   By the way, the fuel cell stack has a long span in which a plurality of cells are stacked, and therefore the strength of the fuel cell stack is low at the central portion thereof. For this reason, for example, when an external force applied from below the vehicle due to interference with the road surface during traveling acts on the central portion of the fuel cell stack, the fuel cell stack is damaged.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、外力による燃料電池スタックへのダメージを極力抑えることが可能な燃料電池搭載車両を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a fuel cell-equipped vehicle capable of suppressing damage to the fuel cell stack due to external force as much as possible.

上記目的を達成するために、本発明の燃料電池搭載車両は、複数のセルを積層してなる燃料電池スタックが車体のフロアの下に収容されて搭載された燃料電池搭載車両であって、前記フロアに両端が連結されて前記燃料電池スタックの下方側に架け渡されたスタックマウントフレームと、前記燃料電池スタックの中央部を貫通する挿通孔に摺動可能に挿通された衝撃伝達フレームと、を備え、前記衝撃伝達フレームは、その下端が前記スタックマウントフレームの上部に配置され、上端が前記車体のフロアとの対向位置に配置された構成とされている。   In order to achieve the above object, a fuel cell-equipped vehicle of the present invention is a fuel cell-equipped vehicle in which a fuel cell stack formed by stacking a plurality of cells is housed and mounted under a floor of a vehicle body, A stack mount frame having both ends connected to the floor and spanned on the lower side of the fuel cell stack; and an impact transmission frame slidably inserted into an insertion hole penetrating the center of the fuel cell stack. The impact transmission frame has a lower end disposed at an upper portion of the stack mount frame and an upper end disposed at a position facing the floor of the vehicle body.

この構成の燃料電池搭載車両によれば、走行中に車体の下部が路面と干渉し、スタックマウントフレームに外力が加わったとしても、その外力は、衝撃伝達フレームに伝達される。すると、この衝撃伝達フレームは、燃料電池スタックに対して相対的に上方へ変位することにより、フロアなどの車体の骨格に外力を伝達する。つまり、例えば、路面との干渉によって加わった外力を車体のフロアにて受け止めさせることができる。
これにより、車体のフロアの下に収容した燃料電池スタックにおける特に中央部分への外力の作用を極力抑えることができる。したがって、燃料電池スタックに外力が加わることによるダメージを抑えることができる。 According to the fuel cell-equipped vehicle having this configuration, even if the lower part of the vehicle body interferes with the road surface during traveling and an external force is applied to the stack mount frame, the external force is transmitted to the impact transmission frame. Then, the impact transmission frame is displaced upward relative to the fuel cell stack, thereby transmitting an external force to the frame of the vehicle body such as a floor. That is, for example, an external force applied by interference with the road surface can be received by the floor of the vehicle body.
As a result, it is possible to suppress the action of an external force on the fuel cell stack housed under the floor of the vehicle body, particularly on the central portion, as much as possible. Therefore, damage due to external force applied to the fuel cell stack can be suppressed.

本発明の燃料電池搭載車両によれば、外力による燃料電池スタックへのダメージを極力抑えることができる。   According to the fuel cell-equipped vehicle of the present invention, damage to the fuel cell stack due to external force can be suppressed as much as possible.

本実施形態に係る燃料電池車両の燃料電池収容箇所の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the fuel cell accommodation location of the fuel cell vehicle concerning this embodiment. 図１におけるＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing in FIG. 図１におけるＢ−Ｂ断面図である。It is BB sectional drawing in FIG.

次に、本発明に係る燃料電池搭載車両の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態に係る燃料電池車両の燃料電池収容箇所の概略斜視図、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図、図３は図１におけるＢ−Ｂ断面図である。 Next, an embodiment of a vehicle equipped with a fuel cell according to the present invention will be described.
1 is a schematic perspective view of a fuel cell housing location of a fuel cell vehicle according to the present embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.

図１から図３に示すように、燃料電池搭載車両１０は、燃料電池１２を車体１１のフロア下に搭載するもので、燃料電池１２により生じた電力又は／及びバッテリ（図示略）に充電された電力で駆動モータを駆動して走行する。   As shown in FIGS. 1 to 3, the fuel cell-equipped vehicle 10 has a fuel cell 12 mounted under the floor of the vehicle body 11 and is charged with electric power generated by the fuel cell 12 and / or a battery (not shown). It drives by driving the drive motor with the electric power.

燃料電池搭載車両１０の車体１１は、そのフロントシート１３の下部にスタック収容部１４を有しており、このスタック収容部１４内に、燃料電池１２が収容されている。   The vehicle body 11 of the fuel cell vehicle 10 has a stack housing portion 14 below the front seat 13, and the fuel cell 12 is housed in the stack housing portion 14.

この燃料電池１２は、例えば、高分子電解質形燃料電池であり、多数のセル１５を積層した燃料電池スタック１６からなるもので、積層したセル１５を、例えば図示略のテンションプレートによって連結した両端のエンドプレート１７によって挟持して燃料電池スタック１６とされている。   The fuel cell 12 is, for example, a polymer electrolyte fuel cell, and includes a fuel cell stack 16 in which a large number of cells 15 are stacked. The stacked cells 15 are connected at both ends connected by, for example, tension plates (not shown). The fuel cell stack 16 is sandwiched between end plates 17.

セル１５は、イオン交換膜からなる電解質の一方の面に空気極を有し、他方の面に燃料極を有し、さらに空気極および燃料極を両側から挟み込むように一対のセパレータを有する構造となっている。この場合、一方のセパレータの水素ガス流路に水素ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス流路に酸化ガスである空気が供給され、これらの反応ガスが電気化学反応することで電力が発生する。   The cell 15 has an air electrode on one surface of an electrolyte made of an ion exchange membrane, a fuel electrode on the other surface, and a structure having a pair of separators so as to sandwich the air electrode and the fuel electrode from both sides. It has become. In this case, hydrogen gas is supplied to the hydrogen gas flow path of one separator, and air, which is an oxidizing gas, is supplied to the oxidizing gas flow path of the other separator, and electric power is generated by the electrochemical reaction of these reaction gases. To do.

燃料電池スタック１６は、そのセル１５の積層方向の中央に、発電には寄与しない導電性を有するダミーセル２１を有している。このダミーセル２１には、その中央位置に、上下に貫通する挿通孔２２が形成されており、この挿通孔２２には、非導電性の衝撃伝達フレーム２３の挿通部２３ａが摺動可能に挿通されている。これにより、このダミーセル２１と衝撃伝達フレーム２３とは、相対移動可能とされている。この衝撃伝達フレーム２３は、その挿通部２３ａの上下端に、挿通部２３ａの断面形状よりも大きな外形の板部２３ｂを有している。   The fuel cell stack 16 has a dummy cell 21 having conductivity that does not contribute to power generation at the center in the stacking direction of the cells 15. The dummy cell 21 is formed with an insertion hole 22 penetrating vertically at the center position. The insertion part 23a of the non-conductive impact transmission frame 23 is slidably inserted into the insertion hole 22. ing. Thereby, the dummy cell 21 and the impact transmission frame 23 can be moved relative to each other. The impact transmission frame 23 has plate portions 23b having outer shapes larger than the cross-sectional shape of the insertion portion 23a at upper and lower ends of the insertion portion 23a.

なお、衝撃伝達フレーム２３は、非導電性材料から形成しても良いが、例えば、鉄等の導電性材料の表面のみに非導電処理を施しても良い。   The impact transmission frame 23 may be formed from a non-conductive material, but for example, only the surface of a conductive material such as iron may be subjected to a non-conductive process.

また、ダミーセル２１には、マニホールド２１ａが形成されており、セル１５に形成されたマニホールド（図示略）と連通されている。   The dummy cell 21 is formed with a manifold 21a and communicates with a manifold (not shown) formed in the cell 15.

そして、この燃料電池スタック１６は、その外周がスタックケース２４によって覆われている。   The outer periphery of the fuel cell stack 16 is covered with a stack case 24.

車体１１は、フロントシート１３の下方側に車体１１の骨格を構成するフロントフロアパン（フロア）３１を有している。このフロントフロアパン３１には、凹部３１ａが形成されており、この凹部３１ａが、スタック収容部１４とされている。   The vehicle body 11 has a front floor pan (floor) 31 that constitutes the skeleton of the vehicle body 11 below the front seat 13. The front floor pan 31 is formed with a recess 31 a, and the recess 31 a serves as the stack accommodating portion 14.

フロントフロアパン３１には、車体１１の前方側に、幅方向へわたってフロントクロスメンバ３３が固定され、また、車体１１の後方側に、幅方向へわたってリアクロスメンバ３４が固定されている。   A front cross member 33 is fixed to the front floor pan 31 on the front side of the vehicle body 11 in the width direction, and a rear cross member 34 is fixed on the rear side of the vehicle body 11 in the width direction. .

また、このフロントフロアパン３１の上部には、幅方向の中央に、車体１１の前後方向にセンタ補強材３２が設けられている。このセンタ補強材３２は、断面視コ字状に形成され、その両側部に、固定片３２ａを有している。そして、このセンタ補強材３２は、フロントクロスメンバ３３、フロントフロアパン３１及びリアクロスメンバ３４にわたって配置され、固定片３２ａがフロントクロスメンバ３３、フロントフロアパン３１及びリアクロスメンバ３４に固定されている。   Further, a center reinforcing member 32 is provided in the front and rear direction of the vehicle body 11 at the center of the front floor pan 31 in the center in the width direction. The center reinforcing member 32 is formed in a U shape in a sectional view, and has fixing pieces 32a on both sides thereof. The center reinforcing member 32 is disposed over the front cross member 33, the front floor pan 31, and the rear cross member 34, and the fixing piece 32a is fixed to the front cross member 33, the front floor pan 31, and the rear cross member 34. .

また、フロントフロアパン３１の上部には、シートレール３５が、車体１１の前後方向に架け渡されている。このシートレール３５は、その一端がフロントクロスメンバ３３に固定され、他端がシートブラケット３６を介してリアクロスメンバ３４に固定されている。   In addition, a seat rail 35 is stretched over the front floor pan 31 in the front-rear direction of the vehicle body 11. One end of the seat rail 35 is fixed to the front cross member 33, and the other end is fixed to the rear cross member 34 via the seat bracket 36.

そして、このシートレール３５に、フロントシート１３が車体１１の前後方向へ移動可能に支持されている。なお、フロントシート１３には、図示略のロック機構が設けられ、シートレール３５に対して前後方向の任意の位置にてフロントシート１３をロックさせることができるようになっている。   The front seat 13 is supported on the seat rail 35 so as to be movable in the front-rear direction of the vehicle body 11. The front seat 13 is provided with a locking mechanism (not shown) so that the front seat 13 can be locked at an arbitrary position in the front-rear direction with respect to the seat rail 35.

また、フロントフロアパン３１の下方側における幅方向中央には、車体１１の前後方向にスタックマウントフレーム４１が設けられている。このスタックマウントフレーム４１は、その両端近傍が上方へ向かって屈曲され、その両端部がボルト４２及びナット４３によってフロントフロアパン３１に締結固定されている。これにより、このスタックマウントフレーム４１は、燃料電池スタック１６の下方側に架け渡され、このスタックマウントフレーム４１によってスタック収容部１４に収容された燃料電池スタック１６の幅方向中央箇所が支持されている。   A stack mount frame 41 is provided in the front-rear direction of the vehicle body 11 at the center in the width direction on the lower side of the front floor pan 31. The vicinity of both ends of the stack mount frame 41 is bent upward, and both ends thereof are fastened and fixed to the front floor pan 31 by bolts 42 and nuts 43. As a result, the stack mount frame 41 is spanned below the fuel cell stack 16, and the center portion in the width direction of the fuel cell stack 16 accommodated in the stack accommodating portion 14 is supported by the stack mount frame 41. .

また、スタック収容部１４には、その両側部近傍に、支持フレーム４５が車体１１の前後方向に架け渡されており、これら支持フレーム４５によってスタック収容部１４に収容された燃料電池スタック１６の両端部近傍箇所が支持されている。   Further, in the stack accommodating portion 14, support frames 45 are bridged in the front-rear direction of the vehicle body 11 in the vicinity of both sides thereof, and both ends of the fuel cell stack 16 accommodated in the stack accommodating portion 14 by these support frames 45. The part vicinity is supported.

そして、上記構造の燃料電池搭載車両１０では、スタック収容部１４に燃料電池スタック１６を収容することにより、衝撃伝達フレーム２３は、スタックマウントフレーム４１の上部に下端の板部２３ｂが配置され、車体１１のフロントフロアパン３１との対向位置に上端の板部２３ｂが配置されることとなる。   In the fuel cell-equipped vehicle 10 having the above-described structure, the fuel cell stack 16 is accommodated in the stack accommodating portion 14, whereby the impact transmission frame 23 has the lower end plate portion 23 b disposed above the stack mount frame 41. Thus, the upper end plate portion 23b is disposed at a position facing the 11 front floor pan 31.

このような燃料電池搭載車両１０では、万一走行中に車体１１の下部が路面と干渉し、スタックマウントフレーム４１に外力が加わったとしても、その外力は、まず衝撃伝達フレーム２３に伝達されることとなる。   In such a fuel cell-equipped vehicle 10, even if the lower part of the vehicle body 11 interferes with the road surface during traveling and an external force is applied to the stack mount frame 41, the external force is first transmitted to the impact transmission frame 23. It will be.

すると、この衝撃伝達フレーム２３は、燃料電池スタック１６に対して相対的に上方へ変位することにより、センタ補強材３２、フロントクロスメンバ３３及びリアクロスメンバ３４によって補強された車体１１の骨格を構成するフロントフロアパン３１に外力を伝達する。   Then, the impact transmission frame 23 is displaced upward relative to the fuel cell stack 16, thereby constituting the skeleton of the vehicle body 11 reinforced by the center reinforcing member 32, the front cross member 33 and the rear cross member 34. The external force is transmitted to the front floor pan 31.

このように、上記実施形態の燃料電池搭載車両１０によれば、路面との干渉によって加わった外力を、燃料電池スタック１６にではなく、車体１１のフロントフロアパン３１などの骨格にて受け止めさせることができる。   Thus, according to the fuel cell-equipped vehicle 10 of the above-described embodiment, the external force applied by the interference with the road surface is received not by the fuel cell stack 16 but by the skeleton such as the front floor pan 31 of the vehicle body 11. Can do.

これにより、車体１１のフロントフロアパン３１の下方に収容した燃料電池スタック１６における特に中央部分への外力の作用を極力抑えることができる。
したがって、燃料電池スタック１６に外力が加わることによるダメージを抑えることができる。 Thereby, it is possible to suppress the action of an external force on the fuel cell stack 16 accommodated below the front floor pan 31 of the vehicle body 11 as much as possible, particularly to the center portion.
Therefore, damage due to external force applied to the fuel cell stack 16 can be suppressed.

特に、燃料電池スタック１６を収容するスタック収容部１４の幅方向中央部に、フロントフロアパン３１、センタ補強材３２、フロントクロスメンバ３３、リアクロスメンバ３４及びスタックマウントフレーム４１によって環状に閉じた環状構造体が構成され、この環状構造体によって燃料電池スタック１６の中央部分が囲われているので、燃料電池スタック１６の特に中央部分を外力から良好に保護することができる。   In particular, an annular shape that is annularly closed by a front floor pan 31, a center reinforcing member 32, a front cross member 33, a rear cross member 34, and a stack mount frame 41 at the center in the width direction of the stack accommodating portion 14 that accommodates the fuel cell stack 16. Since the structure is configured and the central portion of the fuel cell stack 16 is surrounded by the annular structure, the central portion of the fuel cell stack 16 can be well protected from external force.

１０…燃料電池搭載車両、１１…車体、１５…セル、１６…燃料電池スタック、２２…挿通孔、２３…衝撃伝達フレーム、３１…フロントフロアパン（フロア）、４１…スタックマウントフレーム。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell mounting vehicle, 11 ... Vehicle body, 15 ... Cell, 16 ... Fuel cell stack, 22 ... Insertion hole, 23 ... Impact transmission frame, 31 ... Front floor pan (floor), 41 ... Stack mount frame.

Claims (1)

複数のセルを積層してなる燃料電池スタックが車体のフロアの下に収容されて搭載された燃料電池搭載車両であって、
前記フロアに両端が連結されて前記燃料電池スタックの下方側に架け渡されたスタックマウントフレームと、
前記燃料電池スタックの中央部を貫通する挿通孔に摺動可能に挿通された衝撃伝達フレームと、を備え、
前記衝撃伝達フレームは、その下端が前記スタックマウントフレームの上部に配置され、上端が前記車体のフロアとの対向位置に配置されている燃料電池搭載車両。 A fuel cell stack vehicle in which a fuel cell stack formed by stacking a plurality of cells is housed and mounted under the floor of a vehicle body,
A stack mount frame having both ends connected to the floor and spanned below the fuel cell stack;
An impact transmission frame that is slidably inserted into an insertion hole that passes through a central portion of the fuel cell stack, and
A vehicle equipped with a fuel cell, wherein the impact transmission frame has a lower end disposed at an upper portion of the stack mount frame and an upper end disposed at a position facing the floor of the vehicle body.
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