JP2019001327A - 燃料電池車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料ガス供給管の損傷を抑制する技術を提供する。
【解決手段】燃料電池を搭載した燃料電池車両は、前記燃料電池車両の床下に配置されており、前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給管と、前記床下に配置されており、前記燃料電池から排ガスと水とを排出する排気排水用配管と、前記燃料ガス供給管よりも重力方向において下方に配置されており、前記排気排水用配管に接続されたマフラーと、前記マフラーよりも下方に配置されており、前記床下を覆うアンダーカバーと、を備え、前記アンダーカバーと前記燃料電池車両の前輪との間には、前記燃料電池車両の前後方向に沿った隙間が形成されており、前記燃料電池車両の左右方向から見たとき、前記燃料ガス供給管を通る任意の直線であって、前記前輪が地面に接する接地面における任意の点と、前記隙間とを結ぶ直線上に、前記マフラーが配置されている。
【選択図】図４
【解決手段】燃料電池を搭載した燃料電池車両は、前記燃料電池車両の床下に配置されており、前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給管と、前記床下に配置されており、前記燃料電池から排ガスと水とを排出する排気排水用配管と、前記燃料ガス供給管よりも重力方向において下方に配置されており、前記排気排水用配管に接続されたマフラーと、前記マフラーよりも下方に配置されており、前記床下を覆うアンダーカバーと、を備え、前記アンダーカバーと前記燃料電池車両の前輪との間には、前記燃料電池車両の前後方向に沿った隙間が形成されており、前記燃料電池車両の左右方向から見たとき、前記燃料ガス供給管を通る任意の直線であって、前記前輪が地面に接する接地面における任意の点と、前記隙間とを結ぶ直線上に、前記マフラーが配置されている。
【選択図】図４
Description
本発明は、燃料電池車両に関する。
従来より、燃料電池へ燃料ガスを供給する燃料ガス供給管と、燃料電池から排ガスと排水とを外部に排出する排気排水用配管とを備える燃料電池車両が知られている。また、燃料電池車両において、車両の車輪により巻き上げられた石などの物体から燃料ガス供給管を保護するため、燃料ガス供給管よりも下方に排気排水用配管を配置する構造が知られている（例えば、特許文献１）。
しかし、特許文献１に記載の方法は、燃料ガス供給管を保護する方法としては十分ではなかった。例えば、車両の下方にアンダーカバーを設けたとしても、燃料電池車両の車輪により巻き上げられた石などの物体が、車輪とアンダーカバーとの隙間から侵入して燃料ガス供給管に衝突する虞があり、燃料ガス供給管が損傷する虞があった。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池車両が提供される。この燃料電池車両は、燃料電池を搭載した燃料電池車両であって、前記燃料電池車両の床下に配置されており、前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給管と、前記床下に配置されており、前記燃料電池から排ガスと水とを排出する排気排水用配管と、前記燃料ガス供給管よりも重力方向において下方に配置されており、前記排気排水用配管に接続されたマフラーと、前記マフラーよりも下方に配置されており、前記床下を覆うアンダーカバーと、を備え、前記アンダーカバーと前記燃料電池車両の前輪との間には、前記燃料電池車両の前後方向に沿った隙間が形成されており、前記燃料電池車両の左右方向から見たとき、前記燃料ガス供給管を通る任意の直線であって、前記前輪が地面に接する接地面における任意の点と、前記隙間とを結ぶ直線上に、前記マフラーが配置されている。この形態の燃料電池車両によれば、車両の前輪により巻き上げられた石などの物体が、前輪とアンダーカバーとの隙間から侵入したとしても、侵入した物体の進行方向にはマフラーが存在するため、燃料ガス供給管に衝突することを抑制できる。
（２）上記形態の燃料電池車両において、さらに、前記床下に配置されており、前記前後方向に沿って延びるリインフォースメントを備え、前記燃料ガス供給管は、前記リインフォースメントの重力方向における下端よりも上方に配置されていてもよい。この形態の燃料電池車両によれば、燃料電池車両が下方から衝撃を受けた場合においても、この衝撃をリインフォースメントが吸収することにより、燃料ガス供給管が損傷することを抑制できる。
（３）上記形態の燃料電池車両において、前記アンダーカバーと前記マフラーとが締結されていてもよい。この形態の燃料電池車両によれば、マフラーとアンダーカバーとが締結されていることにより、水素供給管の経路を確保できる。
（４）上記形態の燃料電池車両において、さらに、前記床下の上方にアンダーボディを備え、前記マフラーは、重力方向に沿って貫通する貫通孔を備え、前記貫通孔内において、前記アンダーカバーと前記アンダーボディとを締結する貫通カラーが配置されていてもよい。この形態の燃料電池車両によれば、貫通カラーによりアンダーカバーとアンダーボディとを強固に締結できる。
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、車両に搭載される燃料システムなどの形態で実現することができる。
Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の一実施形態である燃料電池車両１００を示す概略図である。本明細書において、燃料電池車両１００における方向に関する記載（「右」、「左」、「前」、「後」、「上」、「下」）は、それぞれ、燃料電池車両１００に搭乗しているときの運転者を基準とする方向である。図１において、Ｘ軸正方向は車両前方を示し、Ｙ軸正方向は重力方向の上方を示し、Ｚ軸正方向は車両右方を示す。つまり、Ｘ軸方向は車両の前後方向を示し、Ｙ軸方向は、重力方向を示し、Ｚ軸方向は車両の幅方向を示す。ＸＹＺ軸は、図１以降の図においても同じである。
図１は、本発明の一実施形態である燃料電池車両１００を示す概略図である。本明細書において、燃料電池車両１００における方向に関する記載（「右」、「左」、「前」、「後」、「上」、「下」）は、それぞれ、燃料電池車両１００に搭乗しているときの運転者を基準とする方向である。図１において、Ｘ軸正方向は車両前方を示し、Ｙ軸正方向は重力方向の上方を示し、Ｚ軸正方向は車両右方を示す。つまり、Ｘ軸方向は車両の前後方向を示し、Ｙ軸方向は、重力方向を示し、Ｚ軸方向は車両の幅方向を示す。ＸＹＺ軸は、図１以降の図においても同じである。
図２は、燃料電池車両１００における燃料電池１０などの位置関係を示す図である。図１及び図２に示すように、燃料電池車両１００は、燃料電池スタック（以下、単に「燃料電池」と呼ぶ）１０と、燃料ガス供給管２０と、排気排水用配管３０と、マフラー４０と、水素タンク６０と、を備える。本実施形態では、燃料ガス供給管２０と、排気排水用配管３０と、マフラー４０と、水素タンク６０とは、いずれも車両の床下に配置されている。すなわち、燃料ガス供給管２０と、排気排水用配管３０と、マフラー４０と、水素タンク６０とは、燃料電池車両１００の床面を構成するアンダーボディの下方に配置されている。
燃料電池１０は、電解質膜の両側にアノードとカソードの両電極を接合させた膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly／ＭＥＡ）を備える発電モジュールを積層して構成されている。燃料電池１０は、燃料ガス供給管２０から供給される燃料ガスとしての水素と酸化ガス供給用配管（図示せず）から供給される酸化ガスとしての酸素との電気化学反応によって発電する。本実施形態において、燃料電池１０は、燃料電池車両１００の前方にあるフロントコンパートメントに収納されている。
水素タンク６０は、内部に水素ガスが充填されているタンクである。本実施形態では、水素タンク６０として、燃料電池車両１００の中央に配置されている第１水素タンク６２と、燃料電池車両１００の後方に配されている第２水素タンク６４とを備える。本実施形態では、第１水素タンク６２は、車両の前後方向（Ｘ軸方向）に沿って配されており、第２水素タンク６４は、車両の幅方向（Ｚ軸方向）に沿って配されている。
燃料ガス供給管２０は、燃料電池１０に燃料ガス（水素）を供給する配管である。燃料ガス供給管２０は、水素タンク６０と燃料電池１０とを接続する配管である。本実施形態では、水素タンク６０から供給される水素は、燃料ガス供給管２０に設けられた減圧弁６５により減圧された後に燃料電池１０へ供給される。
排気排水用配管３０は、燃料電池１０の電気化学反応によって生じたガス等を含む排ガスと、燃料電池１０の電気化学反応によって生成された水とを排出するための配管である。排ガスには、酸素や水素が含まれる。排気排水用配管３０は、燃料電池１０とマフラー４０とを接続する配管である。マフラー４０は、排ガスが外部へ排出される際に発生する音を低減するための装置である。本実施形態では、燃料ガス供給管２０、排気排水用配管３０及びマフラー４０は、車両の左側（−Ｚ軸方向側）に設けられている。
図３は、マフラー４０周辺の配置を車両左側（−Ｚ軸方向側）から見たときの説明図である。図３に示すように、マフラー４０は、燃料ガス供給管２０よりも重力方向（Ｙ軸方向）において下方に設けられている。また、マフラー４０の下方には、車両の床下を覆うアンダーカバー５０が設けられている。図３に示すように、燃料電池車両１００の前輪ＦＷとアンダーカバー５０との間には、前後方向（Ｘ軸方向）に沿った隙間Ｇｐが形成されている。
図４は、マフラー４０周辺の配置を車両下（−Ｙ軸方向側）から見たときの説明図である。本実施形態では、アンダーカバー５０として、車両の前方に設けられたフロントアンダーカバー５２と、車両の中央に設けられたフロアアンダーカバー５４とを備える。本実施形態では、フロントアンダーカバー５２は、燃料電池１０の下面の一部を覆っており、フロアアンダーカバー５４は、水素タンク６０の一部を覆っている。本実施形態では、隙間Ｇｐは、前輪ＦＷとフロントアンダーカバー５２との隙間である。
図３に示すように、燃料電池車両１００の左右方向（Ｚ軸方向）から見たとき、燃料ガス供給管２０を通る任意の直線であって、前輪ＦＷが地面に接する接地面ＣＡにおける任意の点と、隙間Ｇｐとを結ぶ直線上に、マフラー４０が配置されている。具体的には、接地面ＣＡのうち最も後方の点Ｃ１と隙間Ｇｐのうち最も前方の点Ｐ１とを結ぶ直線Ｌ１は、燃料ガス供給管２０を通るが、同時に、直線Ｌ１上においてマフラー４０が配置されている。つまり、直線Ｌ１は、接地面ＣＡの点Ｃ１と、隙間Ｇｐの点Ｐ１と、マフラー４０と、燃料ガス供給管２０とをこの順に通る直線である。また、接地面ＣＡのうち最も前方の点Ｃ２と隙間Ｇｐのうち最も後方の点Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ２は、燃料ガス供給管２０を通るが、同時に、直線Ｌ２上においてマフラー４０が配置されている。つまり、直線Ｌ２は、接地面ＣＡの点Ｃ２と、隙間Ｇｐの点Ｐ２と、マフラー４０と、燃料ガス供給管２０とをこの順に通る直線である。
本実施形態によれば、燃料電池車両１００の左右方向（Ｚ軸方向）から見たとき、燃料ガス供給管２０を通る任意の直線であって、前輪ＦＷが地面に接する接地面ＣＡにおける任意の点と、隙間Ｇｐとを結ぶ直線上に、マフラー４０が配置されている。このため、車両の前輪により巻き上げられた石などの物体が、前輪ＦＷとアンダーカバー５０との隙間Ｇｐから侵入したとしても、物体の進行方向にはマフラー４０が存在する。このため、侵入した物体が燃料ガス供給管２０に衝突することを抑制できる。
Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態の燃料電池車両２００は、第１実施形態の燃料電池車両１００と比較して、さらに、リインフォースメント８５を備える点で異なるが、それ以外は同じである。
第２実施形態の燃料電池車両２００は、第１実施形態の燃料電池車両１００と比較して、さらに、リインフォースメント８５を備える点で異なるが、それ以外は同じである。
図５は、図１の５−５断面に対応する燃料電池車両２００の断面概略図である。リインフォースメント８５は、燃料電池車両２００の床下に配置されており、燃料電池車両２００の強度を向上させる部材である。本実施形態では、リインフォースメント８５は、車両の前後方向（Ｘ軸方向）に沿って延びている。本実施形態では、リインフォースメント８５は、アンダーボディ８０の下面に溶接されている。
第２実施形態において、燃料ガス供給管２０は、リインフォースメント８５の重力方向（Ｙ軸方向）における下端よりも上方に配置されている。このようにすることにより、燃料電池車両２００が下方から衝撃を受けた場合においても、この衝撃をリインフォースメント８５が吸収することにより、燃料ガス供給管２０が損傷することを抑制できる。
また、図５に示されるように、アンダーボディ８０とアンダーカバー５０とは、リインフォースメント８５よりも車両の左右方向（Ｚ軸方向）における内側に、直接又は間接的に締結されている。具体的には、車両の右側（＋Ｚ軸方向側）において、アンダーボディ８０とアンダーカバー５０とは直接締結されている。一方、車両の左側（−Ｚ軸方向側）において、アンダーボディ８０とアンダーカバー５０とは、筒状の金属部材である貫通カラー９０を介して締結されている。
図６は、貫通カラー９０を介したアンダーボディ８０とアンダーカバー５０との締結を説明するための断面図である。図６は、図５の６−６断面に対応する。図７は、マフラー４０周辺の配置を車両下側（−Ｙ軸方向側）から見たときの説明図である。マフラー４０は、重力方向（Ｙ軸方向）に沿って貫通する貫通孔４２を備える。なお、貫通孔４２の内壁は、マフラー４０の外壁と同じ部材により形成されている。貫通孔４２内において、貫通カラー９０が配置されており、貫通カラー９０内にはボルト９２が配置されている。そして、ボルト９２によりアンダーボディ８０とアンダーカバー５０とが締結されている。このようにすることにより、アンダーカバー５０とアンダーボディ８０とを強固に締結できる。
また、図示していないが、貫通孔４２と貫通カラー９０との間には筒状の弾性部材を設けているとともに、マフラー４０は、アンダーボディ８０と弾性部材９４を介して締結されている。このようにすることにより、マフラー４０の振動が、アンダーカバー５０やアンダーボディ８０に伝わることを抑制できる。一般に、水素タンク６０を搭載する車両では、マフラー４０、排気排水用配管３０、燃料ガス供給管２０、及びそれぞれの部材の締結部位が、水素タンク６０近傍の狭い領域に配置されている。このため、マフラー４０の容量を確保することが困難であったが、本実施形態によれば、マフラー４０の貫通孔４２内に設けられた貫通カラー９０を介してアンダーボディ８０とアンダーカバー５０とが締結される構造を採用しているため、マフラー４０の容量を確保することができる。
Ｃ．第３実施形態：
第３実施形態は、第２実施形態と比較して、マフラー４０Ａの取り付け構造が異なるが、それ以外は同じである。
第３実施形態は、第２実施形態と比較して、マフラー４０Ａの取り付け構造が異なるが、それ以外は同じである。
図８は、第３実施形態のマフラー４０Ａの取り付け構造を説明するための断面図である。図９は、第３実施形態のマフラー４０Ａ周辺の配置を車両下側（−Ｙ軸方向側）から見たときの説明図である。第３実施形態では、マフラー４０Ａは、板状の部材の中央部において下方に折れ曲がった部位を有するブラケット７０を介して、アンダーボディ８０およびアンダーカバー５０に締結されている。具体的には、図９に示すように、マフラー４０Ａの上方に窪んだ領域において、ブラケット７０と２箇所の締結部位７６，７８で締結されている。また、図８に示すように、ブラケット７０は、アンダーカバー５０と２箇所の締結部位７２，７４で締結されており、アンダーボディ８０と２箇所の締結部位８２，８４で締結されている。また、マフラー４０は、アンダーボディ８０と１箇所の締結部位８６で締結されている。ここで、本実施形態では、マフラー４０の底面４４は、アンダーカバー５０と同一平面上に形成されている。このようにすることにより、マフラー４０Ａの容積を確保できる。
Ｄ．第４実施形態：
第４実施形態は、第３実施形態と比較して、マフラー４０Ｂの取り付け構造が異なるが、それ以外は同じである。
第４実施形態は、第３実施形態と比較して、マフラー４０Ｂの取り付け構造が異なるが、それ以外は同じである。
図１０は、第４実施形態のマフラー４０Ｂの取り付け構造を説明するための断面図である。図１１は、第４実施形態のマフラー４０Ｂ周辺の配置を車両下側（−Ｙ軸方向側）から見たときの説明図である。第４実施形態では、マフラー４０Ｂは、板状の部材の中央部において下方に折れ曲がった部位を有するブラケット７０を介して、アンダーボディ８０およびアンダーカバー５０に締結されている。具体的には、マフラー４０Ｂは、ブラケット７０と２箇所の締結部位７１，７５で弾性部材を介して締結されている。このようにすることにより、マフラー４０の振動がブラケット７０に伝わることを抑制できる。また、ブラケット７０は、アンダーカバー５０と１箇所の締結部位７３で締結されており、アンダーボディ８０と２箇所の締結部位８３，８５で締結されている。
本実施形態では、マフラー４０とアンダーカバー５０とは、ブラケット７０を介して締結されている。このようにすることにより、燃料ガス供給管２０の経路を確保できる。
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
１０…燃料電池
２０…燃料ガス供給管
３０…排気排水用配管
４０、４０Ａ、４０Ｂ…マフラー
４２…貫通孔
４４…底面
５０…アンダーカバー
５２…フロントアンダーカバー
５４…フロアアンダーカバー
６０…水素タンク
６２…第１水素タンク
６４…第２水素タンク
６５…減圧弁
７０…ブラケット
７１…締結部位
７２…締結部位
７３…締結部位
７４…締結部位
７５…締結部位
７６…締結部位
７８…締結部位
８０…アンダーボディ
８２…締結部位
８３…締結部位
８４…締結部位
８５…リインフォースメント
８６…締結部位
９０…貫通カラー
９２…ボルト
９４…弾性部材
１００、２００…燃料電池車両
Ｃ１…点
Ｃ２…点
ＣＡ…接地面
ＦＷ…前輪
Ｇｐ…隙間
Ｌ１…直線
Ｌ２…直線
Ｐ１…点
Ｐ２…点
２０…燃料ガス供給管
３０…排気排水用配管
４０、４０Ａ、４０Ｂ…マフラー
４２…貫通孔
４４…底面
５０…アンダーカバー
５２…フロントアンダーカバー
５４…フロアアンダーカバー
６０…水素タンク
６２…第１水素タンク
６４…第２水素タンク
６５…減圧弁
７０…ブラケット
７１…締結部位
７２…締結部位
７３…締結部位
７４…締結部位
７５…締結部位
７６…締結部位
７８…締結部位
８０…アンダーボディ
８２…締結部位
８３…締結部位
８４…締結部位
８５…リインフォースメント
８６…締結部位
９０…貫通カラー
９２…ボルト
９４…弾性部材
１００、２００…燃料電池車両
Ｃ１…点
Ｃ２…点
ＣＡ…接地面
ＦＷ…前輪
Ｇｐ…隙間
Ｌ１…直線
Ｌ２…直線
Ｐ１…点
Ｐ２…点
Claims (4)
- 燃料電池を搭載した燃料電池車両であって、
前記燃料電池車両の床下に配置されており、前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給管と、
前記床下に配置されており、前記燃料電池から排ガスと水とを排出する排気排水用配管と、
前記燃料ガス供給管よりも重力方向において下方に配置されており、前記排気排水用配管に接続されたマフラーと、
前記マフラーよりも下方に配置されており、前記床下を覆うアンダーカバーと、を備え、
前記アンダーカバーと前記燃料電池車両の前輪との間には、前記燃料電池車両の前後方向に沿った隙間が形成されており、
前記燃料電池車両の左右方向から見たとき、
前記燃料ガス供給管を通る任意の直線であって、前記前輪が地面に接する接地面における任意の点と、前記隙間とを結ぶ直線上に、前記マフラーが配置されている、燃料電池車両。 - 請求項１に記載の燃料電池車両であって、
さらに、前記床下に配置されており、前記前後方向に沿って延びるリインフォースメントを備え、
前記燃料ガス供給管は、前記リインフォースメントの重力方向における下端よりも上方に配置されている、燃料電池車両。 - 請求項１または請求項２に記載の燃料電池車両であって、
前記アンダーカバーと前記マフラーとが締結されている、燃料電池車両。 - 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池車両であって、
さらに、前記床下の上方にアンダーボディを備え、
前記マフラーは、重力方向に沿って貫通する貫通孔を備え、
前記貫通孔内において、前記アンダーカバーと前記アンダーボディとを締結する貫通カラーが配置されている、燃料電池車両。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017118213A JP6743769B2 (ja) | 2017-06-16 | 2017-06-16 | 燃料電池車両 |
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