JP2022073237A - 燃料電池車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】水素漏れに対する安全性が向上した燃料電池車両を提供する。【解決手段】燃料電池車両1は、左右一対のサイドメンバ2を備えた車体Bを有し、車両前部に配置された客室4と、客室4の後方に設けられた荷台部5と、を備える。燃料電池車両1は、燃料電池FCと、荷台部5の下方に配置された水素タンクTNKと、外部から水素タンクTNKに充填される水素を受け入れる水素充填口RC1と、二次電池BATと、駆動用電動機MOTと、制御ユニットPCUと、外部から二次電池BATに充電される電力を受け入れる充電口RC2と、が搭載されている。水素充填口RC1と充電口RC2とは、前後方向において離間して配置されており、水素充填口RC1は、前後方向において客室4より後方であって水素タンクTNKよりも前方に配置されている。【選択図】図1

Description

本発明は、駆動用電動機及び燃料電池を搭載した燃料電池車両に関する。
従来から、駆動用電動機及び燃料電池を備えた車両(以下「燃料電池車両」という)が知られている。燃料電池車両では、燃料となるHガス(以下「水素」という)と、酸化剤となる空気中のOガス(以下「酸素」という)とが燃料電池に供給され、両者が反応して水(水蒸気)が生成する際に発生する電力を外部に取り出して、駆動用電動機を駆動する電力として利用する。燃料電池車両は、走行時に水蒸気のみを排出し、窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)等の大気汚染物質や地球温暖化の原因とされる二酸化炭素(CO)を排出しないため、環境に優しい車両として乗用車のみならずトラック等の商用車両においても、その普及が期待されている。
他方、燃料電池の燃料である水素は最も軽い気体で非常に燃焼・爆発しやすいため、燃料電池車両では、水素の漏れ防止対策に加えて、万一水素が漏れ出した際の早期検知及び漏れ出した水素の滞留防止と速やかな排出が不可欠な対応として求められる。
特開平8-177641号公報
例えば、特許文献1には、タンクに圧縮充填された天然ガスを燃料としてエンジンに供給するトラックやバス等の商用車両が記載されている。天然ガスは、水素と同様に非常に燃焼・爆発しやすい。しかしながら、特許文献1には、天然ガスの逆流漏れを防止する逆止弁についての記載はあるものの、万一天然ガスが漏れ出した場合に対する具体的な安全策についての記載はない。
本発明は、水素漏れに対する安全性が向上した燃料電池車両を提供する。
本発明は、
前後方向に延在する左右一対のサイドメンバを備えたフレーム構造の車体を有し、
車両前部に配置され、乗員が着席する座席が内部に設けられた客室と、
前記客室の後方に設けられた荷台部と、を備え、
燃料電池と、
前記荷台部の下方に配置され、水素が充填された水素タンクと、
外部から前記水素タンクに充填される水素を受け入れる水素充填口と、
前記燃料電池、前記水素タンク、及び前記水素充填口を接続する水素配管と、
二次電池と、
駆動用電動機と、
前記駆動用電動機の入出力電力を制御する制御ユニットと、
外部から前記二次電池に充電される電力を受け入れる充電口と、
前記燃料電池、前記二次電池、前記駆動用電動機、前記制御ユニット、及び前記充電口を電気的に接続する電力線と、が搭載された、燃料電池車両であって、
前記水素充填口と前記充電口とは、前後方向において離間して配置されており、
前記水素充填口は、前後方向において前記客室より後方であって前記水素タンクよりも前方に配置されている。
本発明によれば、水素充填口と充電口とは、前後方向において離間して配置されているので、水素充填口から水素が漏れ出た場合でも、水素充填口から漏れ出た水素が充電口に接触することを防止できる。これにより、水素充填口から漏れ出た水素が充電口に接触して発火することを防止できる。また、水素充填口は、前後方向において客室より後方であって前記水素タンクよりも前方に配置されているので、水素充填口から水素が漏れ出た場合でも、水素充填口から漏れ出た水素は、客室と荷台部との間を通って、燃料電池車両上方の大気中に排出される。これにより、水素充填口から漏れ出た水素が、客室の下方や荷台部の下方に滞留することを防止できる。このようにして、燃料電池車両は、水素漏れに対する安全性が向上する。
本発明の第1実施形態の燃料電池車両を示す概略上面図である。 図1の燃料電池車両の概略側面図である。 図2の燃料電池車両のA-A概略断面図である。 車体の前後方向から見た水素充填口の配置方向の一例を示す概略断面図である。 車体の前後方向から見た水素充填口の配置方向の他の例を示す概略断面図である。 図1の燃料電池車両における、スペアタイヤと水素タンク及び二次電池との配置関係の一例を示す概略上面図である。 図1の燃料電池車両における、支持部材と水素タンク及び二次電池との配置関係の一例を示す概略上面図である。 図1の燃料電池車両における、水素タンク及び二次電池それぞれの重心位置を示す概略上面図である。 図1の燃料電池車両における、充電口の配置の変形例を示す概略側面図である。 本発明の第2実施形態の燃料電池車両を示す概略上面図である。
以下、本発明の燃料電池車両の各実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面は、符号の向きに見るものとする。また、以下の説明において、前後、左右、上下の各方向は、車両の運転者から見た方向に従って記載し、図面には、車両の前方をFr、後方をRr、右方をR、左方をL、上方をU、下方をD、として示す。
[第1実施形態]
最初に、本発明の第1実施形態の燃料電池車両について、その変形例を含め、図1~図7を参照しながら説明する。
(車両構成)
図1及び図2に示すように、燃料電池車両1は、前後方向に延在する左右一対のサイドメンバ2と、左右のサイドメンバ2間で車幅方向に延びて左右のサイドメンバ2を連結する複数のクロスメンバ3と、によって梯子状に形成されたフレーム構造の車体Bを有する。左右一対のサイドメンバ2の前端部の上方には、乗員が着席する座席6が内部に設けられた客室4が設けられている。客室4は、燃料電池車両1の前部に配置されている。客室4の後方である左右のサイドメンバ2の上方には、荷台部5が設けられている。客室4の下方には、左右一対の前輪FWが設けられている。前輪FWの後方には、左右一対の後前輪RW1及び後後輪RW2が設けられている。後前輪RW1は、左右それぞれに2つずつの車輪を有し、後後輪RW2は、後前輪RW1の後方で、左右それぞれに2つずつの車輪を有する。後前輪RW1及び後後輪RW2は、左右一対のサイドメンバ2の車幅方向外側に設けられている。
(水素系統)
客室4の下方には、燃料電池FCが搭載されている。
燃料電池FCは、例えば、イオン交換膜(プロトン交換膜)を燃料極(アノード)及び酸素極(カソード)からなる一対の電極で挟んだ固体高分子形燃料電池の単セルを有し、セパレータ(バイポーラプレート)を介して単セルを数百セル重ねて直列接続した構造の燃料電池スタックが用いられる。各電極とイオン交換膜との界面付近には白金(Pt)等からなる触媒が層状に設けられ、燃料極に供給された水素は触媒の作用により電子と水素イオン(プロトン)に分解される。電子は燃料極に接続された外部回路に取り出され、水素イオンはイオン交換膜を通過して酸素極に到達する。酸素極では、触媒の作用により水素イオンと空気中の酸素と外部回路を経て到達した電子とが結合して水が生成され、この一連の過程で外部回路に取り出された電子の流れが発電電力として利用される。
客室4の下方には、燃料電池FCが収容される収容空間7が形成されている。客室4の内部と収容空間7とは、水素の流通がないように区画形成されており、収容空間7は、上方が客室4の底部によって形成された天井面に覆われ、後方が開口している。燃料電池FCは、収容空間7に配置されている。
左右一対のサイドメンバ2の車幅方向外側には、荷台部5よりも下方に、燃料電池FCに供給される水素が圧縮充填された2つの水素タンクTNKが設けられている。
2つの水素タンクTNKは、左右一対のサイドメンバ2の車幅方向外側に1つずつ設けられている。本実施形態では、左右の水素タンクTNKは、いずれも後前輪RW1及び後後輪RW2よりも前方に配置されており、前後方向において互いに重なるように車幅方向で対向して配置されている。
水素タンクTNKは、前後方向に円筒状に延びるタンク胴部と、タンク胴部の前端を塞ぐ半球状のタンク前端部と、タンク胴部の後端を塞ぐ半球状のタンク後端部と、を一体的に有している。タンク前端部の中央付近には、水素の充填及び放出を行うための充填放出孔8が設けられている。
車体Bの車幅方向一方側の側面、本実施形態では車体Bの左側の側面には、外部から水素タンクTNKに充填される水素を受け入れる水素充填口RC1が設けられている。例えば、水素ステーションに設置された水素ディスペンサのホース先端に取り付けられた充填ノズルNZを、水素充填口RC1に接続して、水素ディスペンサから圧縮された水素を水素タンクTNKに充填できる。
水素充填口RC1は、前後方向において客室4より後方であって水素タンクTNKよりも前方に配置されている。より好ましくは、水素充填口RC1は、前後方向において客室4と荷台部5との間に配置されている。
水素は最も軽く、拡散しやすい気体であるため、水素充填口RC1から水素が漏れ出た場合でも、水素充填口RC1から漏れ出た水素は、客室4と荷台部5との間を通って、燃料電池車両1上方の大気中に排出される。これにより、水素充填口RC1から漏れ出た水素が、客室4の下方の収容空間7や荷台部5の下方に滞留することを防止できる。
燃料電池車両1は、燃料電池FCと、左右それぞれの水素タンクTNKの充填放出孔8と、水素充填口RC1と、を接続する水素配管Lhを備える。
水素配管Lhは、前後方向に延びて前端部が燃料電池FCと接続する主配管部Lh1と、主配管部Lh1の後端部から延出して左右それぞれの水素タンクTNKの充填放出孔8に接続する左右一対の水素タンク接続管部Lh2と、主配管部Lh1又は水素タンク接続管部Lh2から延出して水素充填口RC1と接続する充填口接続管部Lh3と、を有する。
主配管部Lh1は、車幅方向において左右一対のサイドメンバ2の間を前後方向に延び、上下方向においてサイドメンバ2と重ならない位置、本実施形態では、サイドメンバ2よりも下方に配置されている。
したがって、主配管部Lh1は、車幅方向において左右一対のサイドメンバ2の間を前後方向に延びているので、燃料電池車両1が側面衝突した場合であっても、主配管部Lh1は、左右一対のサイドメンバ2によって保護される。さらに、主配管部Lh1は、上下方向においてサイドメンバ2と重ならない位置、本実施形態では、サイドメンバ2よりも下方に配置されているので、燃料電池車両1が側面衝突してサイドメンバ2が車幅方向内側に変形した場合であっても、主配管部Lh1が車幅方向内側に変形したサイドメンバ2と接触して損傷し、主配管部Lh1で水素漏れが発生するリスクを低減できる。
主配管部Lh1の後端部と、左右一対の水素タンク接続管部Lh2と、の接続部には、熱作動式過圧防止安全装置TPRD(Temperature activated Pressure Relief Device)が設けられている。
水素タンクTNKには、例えば70MPa(約700気圧)程度の高圧で水素が圧縮充填されている。そのため、外部環境の影響等によって水素タンクTNKの内部温度が上昇した場合、圧縮充填されている水素が膨張して水素タンクTNKが破裂する虞がある。熱作動式過圧防止安全装置TPRDは、水素タンクTNKの内部温度が所定温度に達すると、水素タンクTNKに圧縮充填された水素の一部を大気中に安全に放出するように作動して、水素タンクTNKが破裂するのを回避するための装置である。
本実施形態では、前後方向において、熱作動式過圧防止安全装置TPRDは、前後方向において、客室4と荷台部5との間に配置されている。
したがって、熱作動式過圧防止安全装置TPRDが作動して水素タンクTNKから水素が放出された場合でも、放出された水素は、図2中の矢印Aで示すように、客室4と荷台部5との間を通って、燃料電池車両1上方の大気中に排出される。これにより、熱作動式過圧防止安全装置TPRDが作動して水素タンクTNKから放出された水素が、収容空間7や荷台部5の下方に滞留することを防止できる。
(電気系統)
燃料電池車両1には、荷台部5の下方に、二次電池BATと、駆動用電動機MOTと、制御ユニットPCUと、が搭載されている。駆動用電動機MOTは、左右一対の後前輪RW1及び後後輪RW2の少なくとも一方を駆動する電動機である。二次電池BATは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池、キャパシタ等の再充電可能な蓄電池である。制御ユニットPCUは、直流電力を交流電力に、交流電力を直流電力に変換可能であり、燃料電池車両1の走行状態に応じて、二次電池BATの充放電及び駆動用電動機MOTの入出力電力を制御する装置である。
本実施形態では、二次電池BATは、左右一対のサイドメンバ2の車幅方向外側に1つずつ設けられている。本実施形態では、左右の二次電池BATは、いずれも左右の水素タンクTNKより後方であって後前輪RW1及び後後輪RW2よりも前方に配置されている。
駆動用電動機MOTは、車幅方向において左右一対のサイドメンバ2の間であり、前後方向において左右の二次電池BATより後方であって、後前輪RW1及び/又は後後輪RW2と重なる位置に配置されている。
制御ユニットPCUは、車幅方向において左右一対のサイドメンバ2の間に配置されており、前後方向において左右の水素タンクTNKより後方であって左右の二次電池BATより前方に配置されている。なお、制御ユニットPCUの配置位置は任意である。例えば、二次電池BATと制御ユニットPCUとを別個に配置してもよく、二次電池BATと制御ユニットPCUとを一つの筐体に収めたIPU(Intelligent Power Unit)として配置してもよい。
車体Bの車幅方向一方側の側面、本実施形態では車体Bの左側の側面には、外部電源から二次電池BATに充電される電力を受け入れる充電口RC2が設けられている。例えば、外部電源の充電プラグ(不図示)を、充電口RC2に接続して、外部電源からの電力を二次電池BATに充電できる。
充電口RC2は、前後方向において、水素タンクTNKと二次電池BATとの間、すなわち水素タンクTNKよりも後方で二次電池BATよりも前方に配置されている。
燃料電池FC、駆動用電動機MOT、二次電池BAT、制御ユニットPCU、及び充電口RC2は、電力線Leによって電気的に接続されている。
電力線Leは、駆動用電動機MOTと制御ユニットPCUとを電気的に接続する三相交流の電動機接続線部Le1と、燃料電池FCと制御ユニットPCUとを電気的に接続する直流の燃料電池接続線部Le2と、左右それぞれの二次電池BATと制御ユニットPCUとを電気的に接続する直流の二次電池接続線部Le3と、充電口RC2と制御ユニットPCUとを電気的に接続する充電口接続線Le4と、を有する。
電動機接続線部Le1及び燃料電池接続線部Le2は、車幅方向において左右一対のサイドメンバ2の間を前後方向に延び、上下方向においてサイドメンバ2と重ならない位置、本実施形態では、サイドメンバ2よりも下方に配置されている。
したがって、電動機接続線部Le1及び燃料電池接続線部Le2は、車幅方向において左右一対のサイドメンバ2の間を前後方向に延びているので、燃料電池車両1が側面衝突した場合であっても、電動機接続線部Le1及び燃料電池接続線部Le2は、左右一対のサイドメンバ2によって保護される。さらに、電動機接続線部Le1及び燃料電池接続線部Le2は、上下方向においてサイドメンバ2と重ならない位置、本実施形態では、サイドメンバ2よりも下方に配置されているので、燃料電池車両1が側面衝突してサイドメンバ2が車幅方向内側に変形した場合であっても、電動機接続線部Le1及び燃料電池接続線部Le2が車幅方向内側に変形したサイドメンバ2と接触して損傷することを抑制でき、電動機接続線部Le1及び燃料電池接続線部Le2で漏電が発生するリスクを低減できる。
二次電池接続線部Le3及び充電口接続線Le4は、制御ユニットPCUから車幅方向に延び、サイドメンバ2よりも車幅方向外側まで延びている。
図3に示すように、二次電池接続線部Le3は、前面視で、制御ユニットPCUから車幅方向外側に向かって延び、上下方向においてサイドメンバ2と重ならない位置、本実施形態では、サイドメンバ2よりも下方に配置されている。
これにより、燃料電池車両1が側面衝突してサイドメンバ2が車幅方向内側に変形した場合であっても、二次電池接続線部Le3が車幅方向内側に変形したサイドメンバ2と接触して損傷し、二次電池接続線部Le3で漏電が発生するリスクを低減できる。
(水素漏れに対する安全対策)
ところで、燃料電池車両1で水素漏れが発生した場合、二次電池BAT、駆動用電動機MOT、制御ユニットPCU、充電口RC2、及び電力線Leは、漏れ出した水素と接触すると発火点になり得る。そのため、二次電池BAT、駆動用電動機MOT、制御ユニットPCU、充電口RC2、及び電力線Leは、燃料電池車両1で水素漏れが発生した場合に、漏れ出した水素と接触しないように配置することが好ましい。
図1及び図2に戻って、本実施形態では、水素充填口RC1は、前後方向において客室4と荷台部5との間に配置されており、充電口RC2は、前後方向において、水素タンクTNKと二次電池BATとの間、すなわち水素タンクTNKよりも後方で二次電池BATよりも前方に配置されているので、水素充填口RC1と充電口RC2とは、前後方向において離間して配置されている。
したがって、水素充填口RC1から水素が漏れ出た場合でも、水素充填口RC1から漏れ出た水素が充電口RC2に接触することを防止できる。これにより、水素充填口RC1から漏れ出た水素が充電口RC2に接触して発火することを防止できる。
また、水素充填口RC1は、前後方向において客室4と荷台部5との間に配置されており、二次電池BAT及び充電口RC2は、荷台部5の下方に配置された水素タンクTNKよりも後方に配置されているので、水素充填口RC1と、二次電池BAT及び充電口RC2とは、前後方向において水素タンクTNKを挟んで離間して配置される。
したがって、水素充填口RC1から水素が漏れ出た場合でも、水素充填口RC1から漏れ出た水素が二次電池BAT及び充電口RC2に接触することをより防止できる。これにより、水素充填口RC1から漏れ出た水素が二次電池BAT及び充電口RC2に接触して発火することをより防止できる。
水素充填口RC1は、車幅方向において、水素タンクTNKの車幅方向外側の端部よりも車幅方向内側に配置されている。
これにより、水素充填口RC1は、水素タンクTNKによって、車幅方向外側からの障害物に対して保護されるので、水素充填口RC1が損傷して、水素漏れ等が発生することを防止できる。
さらに、水素充填口RC1は、車幅方向において、二次電池BATの車幅方向外側の端部よりも車幅方向内側に配置されている。
これにより、水素充填口RC1は、二次電池BATによって、車幅方向外側からの障害物に対して保護されるので、水素充填口RC1が損傷して、水素漏れ等が発生することを防止できる。
また、水素充填口RC1は、上下方向において、水素タンクTNKの上端部と下端部との間に配置されている。
これにより、水素充填口RC1は、水素タンクTNKによって、上下方向からの障害物に対して保護されるので、水素充填口RC1が損傷して、水素漏れ等が発生することを防止できる。
充電口RC2は、車幅方向において、水素タンクTNKの車幅方向外側の端部よりも車幅方向内側に配置されている。
これにより、充電口RC2は、水素タンクTNKによって、車幅方向外側からの障害物に対して保護されるので、充電口RC2が損傷して、漏電等が発生することを防止できる。
さらに、充電口RC2は、車幅方向において、二次電池BATの車幅方向外側の端部よりも車幅方向内側に配置されている。
これにより、充電口RC2は、二次電池BATによって、車幅方向外側からの障害物に対して保護されるので、充電口RC2が損傷して、漏電等が発生することを防止できる。
また、充電口RC2は、上下方向において、水素タンクTNKの上端部と下端部との間に配置されている。
これにより、充電口RC2は、水素タンクTNKによって、上下方向からの障害物に対して保護されるので、充電口RC2が損傷して、漏電等が発生することを防止できる。
二次電池BATは、蓄電モジュール11と、蓄電モジュール11を収容する筐体12と、を備える。筐体12は、水素タンクTNKよりも高強度の材料で形成されている。二次電池BATは、筐体12の車幅方向外側端部が水素タンクTNKの車幅方向外側端部よりも車幅方向外側に位置するように配置されている。
したがって、蓄電モジュール11は、筐体12によって保護され、さらに、水素タンクTNKは、水素タンクTNKよりも高強度の二次電池BATの筐体12によって、車幅方向外側からの障害物に対して保護されるので、蓄電モジュール11が損傷して、漏電等が発生することを防止でき、さらに、水素タンクTNKが損傷して、水素漏れ等が発生することを防止できる。
二次電池BATは、筐体12の内部で車幅方向に延び、筐体12の車幅方向内側面と車幅方向外側面とを連結する筐体内クロスメンバ13、をさらに備える。二次電池BATは、側面視で、筐体内クロスメンバ13が車体Bのクロスメンバ3と重なる位置となるように配置されている。
したがって、燃料電池車両1が側面衝突した場合、水素タンクTNKよりも先に二次電池BATの筐体12が衝突物と接触する。そして、衝突荷重が筐体内クロスメンバ13を通って車体Bのクロスメンバ3へと車幅方向内側に伝達するロードパス(荷重経路)が形成されるので、二次電池BATの筐体12及び車体Bのサイドメンバ2が車幅方向内側に変形することが抑制される。これにより、二次電池BATの筐体12の変形が抑制されるので、蓄電モジュール11が損傷して、漏電等が発生することを防止できるとともに、燃料電池車両1が側面衝突した場合の衝突荷重が、車幅方向に延びる車体Bのクロスメンバ3に伝達されるので、車体Bの変形が抑制される。
燃料電池車両1は、電力線Leから二次電池BATの蓄電モジュール11に供給される電力を中継するジャンクションボックスJBをさらに備える。ジャンクションボックスJBは、リレー、ヒューズ、コンタクタなどの電子部品を備え、異常発生時に回路を遮断可能な装置である。
ジャンクションボックスJBは、二次電池BATの筐体12に固定されている。ジャンクションボックスJBは、車幅方向において、筐体12よりも車幅方向外側に突出し、側面視で、筐体内クロスメンバ13及び車体Bのクロスメンバ3と重なる位置に配置されている。
ジャンクションボックスJBは、車幅方向において、筐体12よりも車幅方向外側に突出しているので、燃料電池車両1が側面衝突した場合、筐体12よりも先にジャンクションボックスJBが衝突物と接触する。これにより、燃料電池車両1が側面衝突した場合の衝突荷重をジャンクションボックスJBで受けることができ、二次電池BATの蓄電モジュール11が損傷することを抑制できる。
さらに、ジャンクションボックスJBが衝突物と接触して損傷すると、ジャンクションボックスJB内部の回路が遮断され、二次電池BATと二次電池接続線部Le3とを接続する回路が遮断される。これにより、二次電池BATから高電圧の電力が放電することを防止できるので、燃料電池車両1の電気的安全性が向上する。
(水素充填口)
図4Aに示すように、水素充填口RC1は、前輪FW、後前輪RW1、及び後後輪RW2の少なくとも1つの上端よりも上方に配置されており、前後方向から見て、車幅方向外側に向かって、水平線に対して5~30度、斜め下方を向くように配置されている。
したがって、水素充填口RC1は、前輪FWと、後前輪RW1、及び後後輪RW2の少なくとも1つの上端よりも上方に配置されているので、燃料電池車両1の走行時に、前輪FW、後前輪RW1、及び後後輪RW2から飛散される埃、泥、水等の異物が水素充填口RC1に付着することを抑制できる。また、水素充填口RC1は、前輪FWと、後前輪RW1、及び後後輪RW2の少なくとも1つよりも上方に配置されているので、高い位置に配置されることとなるが、水素充填口RC1は、前後方向から見て、車幅方向外側に向かって斜め下方を向くように配置されているので、小柄な作業員でも水素ディスペンサのホース先端に取り付けられた充填ノズルNZを、水素充填口RC1に容易に接続できる。
(水素充填口の変形例)
図4Bに示すように、水素充填口RC1は、前輪FW、後前輪RW1、及び後後輪RW2の少なくとも1つの上端よりも下方に配置されており、前後方向から見て、車幅方向外側に向かって、水平線に対して15~40度、斜め上方を向くように配置されていてもよい。このとき、水素充填口RC1は、防塵・防水の保護ケースPCSに収容されていることが好ましい。
この場合、水素充填口RC1は、前輪FW、後前輪RW1、及び後後輪RW2の少なくとも1つの上端よりも下方に配置されているので、低い位置に配置される。さらに、水素充填口RC1は、前後方向から見て、車幅方向外側に向かって斜め上方を向くように配置されているので、作業員は、水素ディスペンサのホース先端に取り付けられた充填ノズルNZを、上方から水素充填口RC1に接続することとなり、接続作業が容易となる。また、水素充填口RC1は、防塵・防水の保護ケースPCSに収容されているので、燃料電池車両1の走行時に、前輪FW、後前輪RW1、及び後後輪RW2から飛散される埃、泥、水等の異物が水素充填口RC1に付着することを抑制できる。
(保護部材)
図5Aに示すように、サイドメンバ2には、スペアタイヤ9が固定されている。スペアタイヤ9は、車幅方向外側端部が、水素タンクTNK及び二次電池BATの車幅方向外側端部よりも車幅方向外側となるように配置されている。
したがって、スペアタイヤ9は、車幅方向外側からの障害物に対して、水素タンクTNK及び二次電池BATよりも先に接触するので、水素タンクTNK及び二次電池BATを保護する保護部材として機能する。これにより、水素タンクTNK及び二次電池BATは、スペアタイヤ9によって、車幅方向外側からの障害物に対して保護される。また、スペアタイヤ9が保護部材として機能するので、別途に保護部材を設ける必要なく、水素タンクTNK及び二次電池BATを保護できる。
(保護部材の変形例)
図5Bに示すように、保護部材は、サイドメンバ2に固定され、水素タンクTNK及び二次電池BATの少なくとも一方を支持する支持部材10であってもよい。本変形例では、支持部材10は、水素タンクTNK及び二次電池BATを支持する。支持部材10は、一端がサイドメンバ2に固定され車幅方向に延びる固定部10aと、固定部10aに連結し、水素タンクTNK及び二次電池BATを支持して前後方向に延びる支持部10bと、を備える。支持部10bは、他端が水素タンクTNK及び二次電池BATの車幅方向外側端部よりも車幅方向外側まで延びている。
したがって、支持部材10の支持部10bは、車幅方向外側からの障害物に対して、水素タンクTNK及び二次電池BATよりも先に接触するので、支持部材10は、水素タンクTNK及び二次電池BATを保護する保護部材として機能する。これにより、水素タンクTNK及び二次電池BATは、支持部材10によって、車幅方向外側からの障害物に対して保護される。また、支持部材10が保護部材として機能するので、別途に保護部材を設ける必要なく、水素タンクTNK及び二次電池BATを保護できる。
(複数の水素タンク及び複数の二次電池の配置)
図6に示すように、2つの水素タンクTNKの重心Ghは、車幅方向において左右一対のサイドメンバ2の間に位置している。本実施形態では、燃料電池車両1は、左右それぞれ1つずつ計2つの水素タンクTNKを有しているが、水素タンクTNKを3つ以上有していてもよい。この場合も、3つ以上の水素タンクTNKは、3つ以上の水素タンクTNKの重心が、車幅方向において左右一対のサイドメンバ2の間に位置するように配置される。
これにより、燃料電池車両1における水素タンクTNKの左右重量配分が不均等になることを抑制できるので、燃料電池車両1の左右重量配分の均等化が容易となる。
2つの二次電池BATの重心Geは、車幅方向において左右一対のサイドメンバ2の間に位置している。本実施形態では、燃料電池車両1は、左右それぞれ1つずつ計2つの二次電池BATを有しているが、二次電池BATを3つ以上有していてもよい。この場合も、3つ以上の二次電池BATは、3つ以上の二次電池BATの重心が、車幅方向において左右一対のサイドメンバ2の間に位置するように配置される。
これにより、燃料電池車両1における二次電池BATの左右重量配分が不均等になることを抑制できるので、燃料電池車両1の左右重量配分の均等化が容易となる。
(充電口の配置の変形例)
図7に示すように、充電口RC2は、燃料電池車両1の前面に設けられていてもよい。
この場合、水素充填口RC1は、前後方向において客室4と荷台部5との間に配置されており、充電口RC2は、燃料電池車両1の前面に配置されていることとなるので、水素充填口RC1と充電口RC2とを、前後方向において客室4を挟んで離間して配置することができる。これにより、水素充填口RC1から水素が漏れ出た場合でも、水素充填口RC1から漏れ出た水素が充電口RC2に接触することをより防止できるので、水素充填口RC1から漏れ出た水素が充電口RC2に接触して発火することをより防止できる。
本実施形態の燃料電池車両1は、燃料電池車両1の前部に運転手が搭乗する客室4が設けられたキャブオーバー型の車両構造を有しており、客室4の下方の収容空間7に配置された、燃料電池FCを含む各種機材を保守点検するために、客室4が前下端部を支点として前方に回動可能となっている。
このとき、充電口RC2は、客室4の下方に設けられていることが好ましい。
これにより、充電口RC2及び充電口接続線Le4を、各種機材の保守点検のために客室4が回動しても干渉しないように配置することができる。
[第2実施形態]
続いて、本発明の第2実施形態の燃料電池車両1Aについて、図8を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、第1実施形態の燃料電池車両1と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略又は簡略化する。第1実施形態の燃料電池車両1では、水素タンクTNKは、左右一対のサイドメンバ2の車幅方向外側に1つずつ計2つ設けられているが、第2実施形態の燃料電池車両1Aでは、水素タンクTNKは、車幅方向において左右一対のサイドメンバ2の間に1つ設けられている。また、第1実施形態の燃料電池車両1では、二次電池BATは、左右一対のサイドメンバ2の車幅方向外側に1つずつ計2つ設けられているが、第2実施形態の燃料電池車両1Aでは、二次電池BATは、前後方向において水素タンクTNKの後方で、車幅方向において左右一対のサイドメンバ2の間に1つ設けられている。以下、第1実施形態の燃料電池車両1と第2実施形態の燃料電池車両1Aとの相違点について詳細に説明する。
図8に示すように、二次電池BATの筐体12は、水素タンクTNKよりも車幅方向の長さが長く、左右一対のサイドメンバ2を連結している。そして、二次電池BATの筐体内クロスメンバ13は、側面視で、サイドメンバ2と重なる位置に配置されている。
したがって、二次電池BATの筐体12は、水素タンクTNKよりも車幅方向の長さが長いので、水素タンクTNKは、二次電池BATの筐体12によって、車幅方向外側からの障害物に対して保護される。これにより、蓄電モジュール11が損傷して、漏電等が発生することを防止でき、さらに、水素タンクTNKが損傷して、水素漏れ等が発生することを防止できる。また、燃料電池車両1が側面衝突した場合、衝突荷重が、筐体内クロスメンバ13を通って、衝突荷重を受けた側と反対側のサイドメンバ2へと伝達するロードパス(荷重経路)が形成されるので、筐体内クロスメンバ13が車体Bのクロスメンバ3と同様の機能を有し、サイドメンバ2の変形を抑制するとともに、二次電池BATの筐体12の変形が抑制される。これにより、サイドメンバ2の変形を抑制するとともに、二次電池BATの筐体12の変形が抑制されるので、蓄電モジュール11が損傷して、漏電等が発生することを防止できる。
ジャンクションボックスJBは、二次電池BATの筐体12に固定されている。ジャンクションボックスJBは、車幅方向において、筐体12よりも車幅方向外側に突出して配置されている。
ジャンクションボックスJBは、車幅方向において、筐体12よりも車幅方向外側に突出しているので、燃料電池車両1が側面衝突した場合、筐体12よりも先にジャンクションボックスJBが衝突物と接触する。これにより、燃料電池車両1が側面衝突した場合の衝突荷重をジャンクションボックスJBで受けることができ、二次電池BATの蓄電モジュール11が損傷することを抑制できる。
さらに、ジャンクションボックスJBが衝突物と接触して損傷すると、ジャンクションボックスJB内部の回路が遮断され、二次電池BATと二次電池接続線部Le3とを接続する回路が遮断される。これにより、二次電池BATから高電圧の電力が放電することを防止できるので、燃料電池車両1の電気的安全性が向上する。
以上、本発明の各実施形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
例えば、上述の実施形態では、水素充填口RC1及び充電口RC2は、いずれも車体Bの左側の側面に設けられているものとしたが、水素充填口RC1は、車体Bの車幅方向一方側の側面に配置されており、充電口RC2は、車体Bの車幅方向他方側の側面に配置されているものとしてもよい。このようにすると、水素充填口RC1と充電口RC2とを前後方向に加えて車幅方向においても離間して配置することができるので、水素充填口RC1から水素が漏れ出た場合でも、水素充填口RC1から漏れ出た水素が充電口RC2に接触することをより防止できる。これにより、水素充填口RC1から漏れ出た水素が充電口RC2に接触して発火することをより防止できる。
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を一例として示しているが、これに限定されるものではない。
(1) 前後方向に延在する左右一対のサイドメンバ(サイドメンバ2)を備えたフレーム構造の車体(車体B)を有し、
車両前部に配置され、乗員が着席する座席(座席6)が内部に設けられた客室(客室4)と、
前記客室の後方に設けられた荷台部(荷台部5)と、を備え、
燃料電池(燃料電池FC)と、
前記荷台部の下方に配置され、水素が充填された水素タンク(水素タンクTNK)と、
外部から前記水素タンクに充填される水素を受け入れる水素充填口(水素充填口RC1)と、
前記燃料電池、前記水素タンク、及び前記水素充填口を接続する水素配管(水素配管Lh)と、
二次電池(二次電池BAT)と、
駆動用電動機(駆動用電動機MOT)と、
前記駆動用電動機の入出力電力を制御する制御ユニット(制御ユニットPCU)と、
外部から前記二次電池に充電される電力を受け入れる充電口(充電口RC2)と、
前記燃料電池、前記二次電池、前記駆動用電動機、前記制御ユニット、及び前記充電口を電気的に接続する電力線(電力線Le)と、が搭載された、燃料電池車両(燃料電池車両1)であって、
前記水素充填口と前記充電口とは、前後方向において離間して配置されており、
前記水素充填口は、前後方向において前記客室より後方であって前記水素タンクよりも前方に配置されている、燃料電池車両。
(1)によれば、水素充填口と充電口とは、前後方向において離間して配置されているので、水素充填口から水素が漏れ出た場合でも、水素充填口から漏れ出た水素が充電口に接触することを防止できる。これにより、水素充填口から漏れ出た水素が充電口に接触して発火することを防止できる。また、水素充填口は、前後方向において客室より後方であって前記水素タンクよりも前方に配置されているので、水素充填口から水素が漏れ出た場合でも、水素充填口から漏れ出た水素は、客室と荷台部との間を通って、燃料電池車両上方の大気中に排出される。これにより、水素充填口から漏れ出た水素が、客室の下方や荷台部の下方に滞留することを防止できる。このようにして、燃料電池車両は、水素漏れに対する安全性が向上する。
(2) (1)に記載の燃料電池車両であって、
前記水素充填口は、上下方向において、前記水素タンクの上端部と下端部との間に配置されている、燃料電池車両。
(2)によれば、水素充填口は、上下方向において、水素タンクの上端部と下端部との間に配置されているので、水素充填口は、水素タンクによって、上下方向からの障害物に対して保護され、水素充填口が損傷して水素漏れ等が発生することを防止できる。
(3) (1)又は(2)に記載の燃料電池車両であって、
前記充電口は、上下方向において、前記水素タンクの上端部と下端部との間に配置されている、燃料電池車両。
(3)によれば、充電口は、上下方向において、水素タンクの上端部と下端部との間に配置されているので、充電口は、水素タンクによって、上下方向からの障害物に対して保護され、充電口が損傷して漏電等が発生することを防止できる。
(4) (1)~(3)のいずれかに記載の燃料電池車両であって、
前記水素充填口は、
車輪(前輪FW、後前輪RW1、後後輪RW2)の上端よりも上方に配置されており、
前後方向から見て、車幅方向外側に向かって斜め下方を向くように配置されている、燃料電池車両。
(4)によれば、水素充填口は、車輪の上端よりも上方に配置されているので、燃料電池車両の走行時に、車輪から飛散される埃、泥、水等の異物が水素充填口に付着することを抑制できる。また、水素充填口は、車輪よりも上方に配置されているので高い位置に配置されることとなるが、前後方向から見て、車幅方向外側に向かって斜め下方を向くように配置されているので、小柄な作業員でも水素ディスペンサのホース先端に取り付けられた充填ノズルを、水素充填口に容易に接続できる。
(5) (1)~(3)のいずれかに記載の燃料電池車両であって、
前記水素充填口は、
車輪(前輪FW、後前輪RW1、後後輪RW2)の上端よりも下方に配置されており、
前後方向から見て、車幅方向外側に向かって斜め上方を向くように配置されており、
保護ケース(保護ケースPCS)に収容されている、燃料電池車両。
(5)によれば、水素充填口は、車輪の上端よりも下方に配置されているので、低い位置に配置される。さらに、水素充填口は、前後方向から見て、車幅方向外側に向かって斜め上方を向くように配置されているので、作業員は、水素ディスペンサのホース先端に取り付けられた充填ノズルを、上方から水素充填口に接続することとなり、接続作業が容易となる。また、水素充填口は、保護ケースに収容されているので、燃料電池車両の走行時に、車輪から飛散される埃、泥、水等の異物が水素充填口に付着することを抑制できる。
(6) (1)~(5)のいずれかに記載の燃料電池車両であって、
保護部材(スペアタイヤ9、支持部材10)をさらに備え、
前記保護部材は、車幅方向外側端部が、前記水素タンク及び前記二次電池の少なくとも一方の車幅方向外側端部よりも車幅方向外側となるように配置されている、燃料電池車両。
(6)によれば、保護部材は、車幅方向外側端部が、水素タンク及び二次電池の少なくとも一方の車幅方向外側端部よりも車幅方向外側となるように配置されているので、車幅方向外側からの障害物に対して、水素タンク及び二次電池の少なくとも一方よりも先に接触する。これにより、水素タンク及び二次電池は、保護部材によって、車幅方向外側からの障害物に対して保護される。
(7) (6)に記載の燃料電池車両であって、
前記保護部材は、前記サイドメンバに固定されたスペアタイヤ(スペアタイヤ9)である、燃料電池車両。
(7)によれば、保護部材は、サイドメンバに固定されたスペアタイヤであるので、別途に保護部材を設ける必要なく、水素タンク及び二次電池の少なくとも一方を保護できる。
(8) (6)に記載の燃料電池車両であって、
前記保護部材は、前記サイドメンバに固定され、前記水素タンク及び前記二次電池の少なくとも一方を支持する支持部材(支持部材10)である、燃料電池車両。
(8)によれば、保護部材は、サイドメンバに固定され、水素タンク及び二次電池の少なくとも一方を支持する支持部材であるので、別途に保護部材を設ける必要なく、水素タンク及び二次電池の少なくとも一方を保護できる。
(9) (1)~(8)のいずれかに記載の燃料電池車両であって、
前記二次電池は、蓄電モジュール(蓄電モジュール11)と、該蓄電モジュールを収容する筐体(筐体12)と、を備え、
前記筐体は、前記水素タンクよりも高強度であり、
前記二次電池は、前記筐体の車幅方向外側端部が前記水素タンクの車幅方向外側端部よりも車幅方向外側に位置するように配置されている、燃料電池車両。
(9)によれば、蓄電モジュールは、筐体によって保護され、さらに、水素タンクは、水素タンクよりも高強度である二次電池の筐体によって、車幅方向外側からの障害物に対して保護されるので、蓄電モジュールが損傷して、漏電等が発生することを防止でき、さらに、水素タンクが損傷して、水素漏れ等が発生することを防止できる。
(10) (9)に記載の燃料電池車両であって、
前記車体は、前記左右一対のサイドメンバ間で車幅方向に延び、前記左右一対のサイドメンバを連結するクロスメンバ(クロスメンバ3)を有し、
前記二次電池は、前記筐体の内部で車幅方向に延び、前記筐体の車幅方向内側面と車幅方向外側面とを連結する筐体内クロスメンバ(筐体内クロスメンバ13)、を有し、
前記二次電池は、
前記左右一対のサイドメンバよりも車幅方向外側に配置されており、
側面視で、前記筐体内クロスメンバが前記車体の前記クロスメンバと重なる位置となるように配置されている、燃料電池車両。
(10)によれば、二次電池は、左右一対のサイドメンバよりも車幅方向外側に配置されており、側面視で、筐体内クロスメンバが車体のクロスメンバと重なる位置となるように配置されているので、燃料電池車両が側面衝突した場合、水素タンクよりも先に二次電池の筐体が衝突物と接触する。そして、衝突荷重が筐体内クロスメンバを通って車体のクロスメンバへと車幅方向内側に伝達するロードパス(荷重経路)が形成されるので、二次電池の筐体及び車体のサイドメンバが車幅方向内側に変形することが抑制される。これにより、二次電池の筐体の変形が抑制されるので、蓄電モジュールが損傷して、漏電等が発生することを防止できるとともに、燃料電池車両が側面衝突した場合の衝突荷重が、車幅方向に延びる車体のクロスメンバに伝達されるので、車体の変形が抑制される。
(11) (10)に記載の燃料電池車両であって、
前記電力線から前記蓄電モジュールに供給される電力を中継するジャンクションボックス(ジャンクションボックスJB)をさらに備え、
前記ジャンクションボックスは、前記筐体に固定され、車幅方向において、前記筐体よりも車幅方向外側に突出し、側面視で、前記筐体内クロスメンバ及び前記車体の前記クロスメンバと重なる位置に配置されている、燃料電池車両。
(11)によれば、ジャンクションボックスは、車幅方向において、筐体よりも車幅方向外側に突出しているので、燃料電池車両が側面衝突した場合、筐体よりも先にジャンクションボックスが衝突物と接触する。これにより、燃料電池車両が側面衝突した場合の衝突荷重をジャンクションボックスで受けることができ、二次電池の蓄電モジュールが損傷することを抑制できる。
さらに、ジャンクションボックスが衝突物と接触して損傷すると、ジャンクションボックス内部の回路が遮断され、二次電池と電力線とを接続する回路が遮断される。これにより、二次電池から高電圧の電力が放電することを防止できるので、燃料電池車両の電気的安全性が向上する。
(12) (1)~(11)のいずれかに記載の燃料電池車両であって、
前記水素タンクは、前記左右一対のサイドメンバよりも車幅方向外側に配置されており、
前記水素充填口及び前記充電口の少なくとも一方は、前記水素タンクの車幅方向外側の端部よりも車幅方向内側に配置されている、燃料電池車両。
(12)によれば、水素タンクは、左右一対のサイドメンバよりも車幅方向外側に配置されており、水素充填口及び充電口の少なくとも一方は、水素タンクの車幅方向外側の端部よりも車幅方向内側に配置されているので、水素充填口及び充電口の少なくとも一方は、水素タンクによって、車幅方向外側からの障害物に対して保護される。これにより、水素充填口及び充電口の少なくとも一方が損傷することを防止できる。
(13) (1)~(12)のいずれかに記載の燃料電池車両であって、
前記二次電池は、前記左右一対のサイドメンバよりも車幅方向外側に配置されており、
前記水素充填口及び前記充電口の少なくとも一方は、前記二次電池の車幅方向外側の端部よりも車幅方向内側に配置されている、燃料電池車両。
(13)によれば、二次電池は、左右一対のサイドメンバよりも車幅方向外側に配置されており、水素充填口及び充電口の少なくとも一方は、二次電池の車幅方向外側の端部よりも車幅方向内側に配置されているので、水素充填口及び充電口の少なくとも一方は、二次電池によって、車幅方向外側からの障害物に対して保護される。これにより、水素充填口及び充電口の少なくとも一方が損傷することを防止できる。
(14) (1)~(13)のいずれかに記載の燃料電池車両であって、
前記燃料電池車両には、前記水素タンクが複数搭載されており、
複数の前記水素タンクは、いずれも前記左右一対のサイドメンバよりも車幅方向外側に配置されており、
前記複数の水素タンクの重心(重心Gh)は、車幅方向において前記左右一対のサイドメンバの間に位置している、燃料電池車両。
(14)によれば、複数の水素タンクの重心は、車幅方向において左右一対のサイドメンバの間に位置しているので、燃料電池車両における水素タンクの左右重量配分が不均等になることを抑制でき、燃料電池車両の左右重量配分の均等化が容易となる。
(15) (1)~(14)のいずれかに記載の燃料電池車両であって、
前記燃料電池車両には、前記二次電池が複数搭載されており、
複数の前記二次電池は、いずれも前記左右一対のサイドメンバよりも車幅方向外側に配置されており、
前記複数の二次電池の重心(重心Ge)は、車幅方向において前記左右一対のサイドメンバの間に位置している、燃料電池車両。
(15)によれば、複数の二次電池の重心は、車幅方向において左右一対のサイドメンバの間に位置しているので、燃料電池車両における二次電池の左右重量配分が不均等になることを抑制でき、燃料電池車両の左右重量配分の均等化が容易となる。
(16) (1)~(15)のいずれかに記載の燃料電池車両であって、
前記水素配管は、前後方向に延びて前端部が前記燃料電池と接続する主配管部(主配管部Lh1)と、前記主配管部から延出して前記水素タンクに接続する水素タンク接続管部(水素タンク接続管部Lh2)と、前記主配管部又は前記水素タンク接続管部から延出して前記水素充填口と接続する充填口接続管部(充填口接続管部Lh3)と、を有し、
前記主配管部は、車幅方向において前記左右一対のサイドメンバの間を前後方向に延び、上下方向において前記サイドメンバと重ならない位置に配置されている、燃料電池車両。
(16)によれば、主配管部は、車幅方向において左右一対のサイドメンバの間を前後方向に延びているので、燃料電池車両が側面衝突した場合であっても、主配管部は、左右一対のサイドメンバによって保護される。さらに、主配管部は、上下方向においてサイドメンバと重ならない位置に配置されているので、燃料電池車両が側面衝突してサイドメンバが車幅方向内側に変形した場合であっても、主配管部が車幅方向内側に変形したサイドメンバと接触して損傷することを抑制でき、主配管部で水素漏れが発生するリスクを低減できる。
(17) (1)~(16)のいずれかに記載の燃料電池車両であって、
前記電力線は、前記駆動用電動機と前記制御ユニットとを接続し前後方向に延びる電動機接続線部(電動機接続線部Le1)と、前記燃料電池と前記制御ユニットとを接続し前後方向に延びる燃料電池接続線部(燃料電池接続線部Le2)と、前記二次電池と前記制御ユニットとを接続する二次電池接続線部(二次電池接続線部Le3)と、前記充電口と前記制御ユニットとを接続し車幅方向に延びる充電口接続線(充電口接続線Le4)と、を有し、
前記燃料電池接続線部及び前記電動機接続線部は、車幅方向において前記左右一対のサイドメンバの間を前後方向に延び、上下方向において前記サイドメンバと重ならない位置に配置されている、燃料電池車両。
(17)によれば、電動機接続線部及び燃料電池接続線部は、車幅方向において左右一対のサイドメンバの間を前後方向に延びているので、燃料電池車両が側面衝突した場合であっても、電動機接続線部及び燃料電池接続線部は、左右一対のサイドメンバによって保護される。さらに、電動機接続線部及び燃料電池接続線部は、上下方向においてサイドメンバと重ならない位置に配置されているので、燃料電池車両が側面衝突してサイドメンバが車幅方向内側に変形した場合であっても、電動機接続線部及び燃料電池接続線部が車幅方向内側に変形したサイドメンバと接触して損傷することを抑制でき、電動機接続線部及び燃料電池接続線部で漏電が発生するリスクを低減できる。
(18) (17)に記載の燃料電池車両であって、
前記二次電池は、前記左右一対のサイドメンバよりも車幅方向外側に配置されており、
前記二次電池接続線部は、前面視で、前記制御ユニットから車幅方向外側に向かって延び、前記サイドメンバと上下方向において重ならない位置に配置されている、燃料電池車両。
(18)によれば、二次電池は、左右一対のサイドメンバよりも車幅方向外側に配置されており、二次電池接続線部は、前面視で、制御ユニットから車幅方向外側に向かって延び、サイドメンバと上下方向において重ならない位置に配置されているので、燃料電池車両が側面衝突してサイドメンバが車幅方向内側に変形した場合であっても、二次電池接続線部が車幅方向内側に変形したサイドメンバと接触して損傷することを抑制でき、二次電池接続線部で漏電が発生するリスクを低減できる。
(19) (1)~(18)のいずれかに記載の燃料電池車両であって、
前記水素タンクは、前記荷台部の下方に配置されており、
前記二次電池及び前記充電口は、前記水素タンクよりも後方に配置されている、燃料電池車両。
(19)によれば、水素充填口は、前後方向において客室と荷台部との間に配置されており、二次電池及び充電口は、荷台部の下方に配置された水素タンクよりも後方に配置されているので、水素充填口と、二次電池及び充電口とは、前後方向において水素タンクを挟んで離間して配置される。したがって、水素充填口から水素が漏れ出た場合でも、水素充填口から漏れ出た水素が二次電池及び充電口に接触することをより防止できる。これにより、水素充填口から漏れ出た水素が二次電池及び充電口に接触して発火することをより防止できる。
(20) (1)~(19)のいずれかに記載の燃料電池車両であって、
前記水素充填口は、前記車体の車幅方向一方側の側部に配置されており、
前記充電口は、前記車体の車幅方向他方側の側部に配置されている、燃料電池車両。
(20)によれば、水素充填口は、車体の車幅方向一方側の側部に配置されており、充電口は、車体の車幅方向他方側の側部に配置されているので、水素充填口と充電口とを前後方向に加えて車幅方向においても離間して配置することができる。これにより、水素充填口から水素が漏れ出た場合でも、水素充填口から漏れ出た水素が充電口に接触することをより防止できるので、水素充填口から漏れ出た水素が充電口に接触して発火することをより防止できる。
(21) (1)~(18)のいずれかに記載の燃料電池車両であって、
前記充電口は、前記燃料電池車両の前面に設けられている、燃料電池車両。
(21)によれば、水素充填口は、前後方向において客室と荷台部との間に配置されており、充電口は、燃料電池車両の前面に配置されていることとなるので、水素充填口と充電口とを、前後方向において客室を挟んで離間して配置することができる。これにより、水素充填口から水素が漏れ出た場合でも、水素充填口から漏れ出た水素が充電口に接触することをより防止できるので、水素充填口から漏れ出た水素が充電口に接触して発火することをより防止できる。
(22) (21)に記載の燃料電池車両であって、
前記充電口は、前記客室の下方に設けられている、燃料電池車両。
(22)によれば、充電口は、客室の下方に設けられているので、燃料電池車両がキャブオーバー型の車両構造を有しており、客室が前下端部を支点として前方に回動可能となっている場合でも、客室が回動しても干渉しないように充電口及び充電口接続線を配置することができる。
(23) (9)に記載の燃料電池車両であって、
前記水素タンク及び前記二次電池は、車幅方向において前記左右一対のサイドメンバの間に配置されており、
前記二次電池は、前記筐体の内部で車幅方向に延び、前記筐体の車幅方向左側面と車幅方向右側面とを連結する筐体内クロスメンバ(筐体内クロスメンバ13)、を有し、
前記筐体は、前記水素タンクよりも車幅方向の長さが長く、前記左右一対のサイドメンバを連結し、
前記筐体内クロスメンバは、側面視で、前記サイドメンバと重なる位置に配置されている、燃料電池車両。
(23)によれば、二次電池の筐体は、水素タンクよりも車幅方向の長さが長いので、水素タンクは、二次電池の筐体によって、車幅方向外側からの障害物に対して保護される。これにより、蓄電モジュールが損傷して、漏電等が発生することを防止でき、さらに、水素タンクが損傷して、水素漏れ等が発生することを防止できる。また、燃料電池車両が側面衝突した場合、衝突荷重が、筐体内クロスメンバを通って、衝突荷重を受けた側と反対側のサイドメンバへと伝達するロードパス(荷重経路)が形成されるので、筐体内クロスメンバが車体のクロスメンバと同様の機能を有し、サイドメンバの変形を抑制するとともに、二次電池の筐体の変形が抑制される。これにより、サイドメンバの変形を抑制するとともに、二次電池の筐体の変形が抑制されるので、蓄電モジュールが損傷して、漏電等が発生することを防止できる。
(24) (23)に記載の燃料電池車両であって、
前記電力線から前記蓄電モジュールに供給される電力を中継するジャンクションボックス(ジャンクションボックスJB)をさらに備え、
前記ジャンクションボックスは、前記筐体に固定され、車幅方向において、前記筐体よりも車幅方向外側に突出して配置されている、燃料電池車両。
(24)によれば、ジャンクションボックスは、車幅方向において、筐体よりも車幅方向外側に突出しているので、燃料電池車両が側面衝突した場合、筐体よりも先にジャンクションボックスが衝突物と接触する。これにより、燃料電池車両が側面衝突した場合の衝突荷重をジャンクションボックスで受けることができ、二次電池の蓄電モジュールが損傷することを抑制できる。
さらに、ジャンクションボックスが衝突物と接触して損傷すると、ジャンクションボックス内部の回路が遮断され、二次電池と二次電池接続線部とを接続する回路が遮断される。これにより、二次電池から高電圧の電力が放電することを防止できるので、燃料電池車両1の電気的安全性が向上する。
1 燃料電池車両
2 サイドメンバ
3 クロスメンバ
4 客室
5 荷台部
6 座席
9 スペアタイヤ(保護部材)
10 支持部材(保護部材)
11 蓄電モジュール
12 筐体
13 筐体内クロスメンバ
B 車体
FC 燃料電池
TNK 水素タンク
BAT 二次電池
MOT 駆動用電動機
PCU 制御ユニット
JB ジャンクションボックス
RC1 水素充填口
RC2 充電口
Lh 水素配管
Lh1 主配管部
Lh2 水素タンク接続管部
Lh3 充填口接続管部
Le 電力線
Le1 電動機接続線部
Le2 燃料電池接続線部
Le3 二次電池接続線部
Le4 充電口接続線
FW 前輪(車輪)
RW1 後前輪(車輪)
RW2 後後輪(車輪)
PCS 保護ケース
Gh 重心
Ge 重心

Claims (24)

  1. 前後方向に延在する左右一対のサイドメンバを備えたフレーム構造の車体を有し、
    車両前部に配置され、乗員が着席する座席が内部に設けられた客室と、
    前記客室の後方に設けられた荷台部と、を備え、
    燃料電池と、
    前記荷台部の下方に配置され、水素が充填された水素タンクと、
    外部から前記水素タンクに充填される水素を受け入れる水素充填口と、
    前記燃料電池、前記水素タンク、及び前記水素充填口を接続する水素配管と、
    二次電池と、
    駆動用電動機と、
    前記駆動用電動機の入出力電力を制御する制御ユニットと、
    外部から前記二次電池に充電される電力を受け入れる充電口と、
    前記燃料電池、前記二次電池、前記駆動用電動機、前記制御ユニット、及び前記充電口を電気的に接続する電力線と、が搭載された、燃料電池車両であって、
    前記水素充填口と前記充電口とは、前後方向において離間して配置されており、
    前記水素充填口は、前後方向において前記客室より後方であって前記水素タンクよりも前方に配置されている、燃料電池車両。
  2. 請求項1に記載の燃料電池車両であって、
    前記水素充填口は、上下方向において、前記水素タンクの上端部と下端部との間に配置されている、燃料電池車両。
  3. 請求項1又は2に記載の燃料電池車両であって、
    前記充電口は、上下方向において、前記水素タンクの上端部と下端部との間に配置されている、燃料電池車両。
  4. 請求項1~3のいずれか一項に記載の燃料電池車両であって、
    前記水素充填口は、
    車輪の上端よりも上方に配置されており、
    前後方向から見て、車幅方向外側に向かって斜め下方を向くように配置されている、燃料電池車両。
  5. 請求項1~3のいずれか一項に記載の燃料電池車両であって、
    前記水素充填口は、
    車輪の上端よりも下方に配置されており、
    前後方向から見て、車幅方向外側に向かって斜め上方を向くように配置されており、
    保護ケースに収容されている、燃料電池車両。
  6. 請求項1~5のいずれか一項に記載の燃料電池車両であって、
    保護部材をさらに備え、
    前記保護部材は、車幅方向外側端部が、前記水素タンク及び前記二次電池の少なくとも一方の車幅方向外側端部よりも車幅方向外側となるように配置されている、燃料電池車両。
  7. 請求項6に記載の燃料電池車両であって、
    前記保護部材は、前記サイドメンバに固定されたスペアタイヤである、燃料電池車両。
  8. 請求項6に記載の燃料電池車両であって、
    前記保護部材は、前記サイドメンバに固定され、前記水素タンク及び前記二次電池の少なくとも一方を支持する支持部材である、燃料電池車両。
  9. 請求項1~8のいずれか一項に記載の燃料電池車両であって、
    前記二次電池は、蓄電モジュールと、該蓄電モジュールを収容する筐体と、を備え、
    前記筐体は、前記水素タンクよりも高強度であり、
    前記二次電池は、前記筐体の車幅方向外側端部が前記水素タンクの車幅方向外側端部よりも車幅方向外側に位置するように配置されている、燃料電池車両。
  10. 請求項9に記載の燃料電池車両であって、
    前記車体は、前記左右一対のサイドメンバ間で車幅方向に延び、前記左右一対のサイドメンバを連結するクロスメンバ、を有し、
    前記二次電池は、前記筐体の内部で車幅方向に延び、前記筐体の車幅方向内側面と車幅方向外側面とを連結する筐体内クロスメンバ、を有し、
    前記二次電池は、
    前記左右一対のサイドメンバよりも車幅方向外側に配置されており、
    側面視で、前記筐体内クロスメンバが前記車体の前記クロスメンバと重なる位置となるように配置されている、燃料電池車両。
  11. 請求項10に記載の燃料電池車両であって、
    前記電力線から前記蓄電モジュールに供給される電力を中継するジャンクションボックスをさらに備え、
    前記ジャンクションボックスは、前記筐体に固定され、車幅方向において、前記筐体よりも車幅方向外側に突出し、側面視で、前記筐体内クロスメンバ及び前記車体の前記クロスメンバと重なる位置に配置されている、燃料電池車両。
  12. 請求項1~11のいずれか一項に記載の燃料電池車両であって、
    前記水素タンクは、前記左右一対のサイドメンバよりも車幅方向外側に配置されており、
    前記水素充填口及び前記充電口の少なくとも一方は、前記水素タンクの車幅方向外側の端部よりも車幅方向内側に配置されている、燃料電池車両。
  13. 請求項1~12のいずれか一項に記載の燃料電池車両であって、
    前記二次電池は、前記左右一対のサイドメンバよりも車幅方向外側に配置されており、
    前記水素充填口及び前記充電口の少なくとも一方は、前記二次電池の車幅方向外側の端部よりも車幅方向内側に配置されている、燃料電池車両。
  14. 請求項1~13のいずれか一項に記載の燃料電池車両であって、
    前記燃料電池車両には、前記水素タンクが複数搭載されており、
    複数の前記水素タンクは、いずれも前記左右一対のサイドメンバよりも車幅方向外側に配置されており、
    前記複数の水素タンクの重心は、車幅方向において前記左右一対のサイドメンバの間に位置している、燃料電池車両。
  15. 請求項1~14のいずれか一項に記載の燃料電池車両であって、
    前記燃料電池車両には、前記二次電池が複数搭載されており、
    複数の前記二次電池は、いずれも前記左右一対のサイドメンバよりも車幅方向外側に配置されており、
    前記複数の二次電池の重心は、車幅方向において前記左右一対のサイドメンバの間に位置している、燃料電池車両。
  16. 請求項1~15のいずれか一項に記載の燃料電池車両であって、
    前記水素配管は、前後方向に延びて前端部が前記燃料電池と接続する主配管部と、前記主配管部から延出して前記水素タンクに接続する水素タンク接続管部と、前記主配管部又は前記水素タンク接続管部から延出して前記水素充填口と接続する充填口接続管部と、を有し、
    前記主配管部は、車幅方向において前記左右一対のサイドメンバの間を前後方向に延び、上下方向において前記サイドメンバと重ならない位置に配置されている、燃料電池車両。
  17. 請求項1~16のいずれか一項に記載の燃料電池車両であって、
    前記電力線は、前記駆動用電動機と前記制御ユニットとを接続し前後方向に延びる電動機接続線部と、前記燃料電池と前記制御ユニットとを接続し前後方向に延びる燃料電池接続線部と、前記二次電池と前記制御ユニットとを接続する二次電池接続線部と、前記充電口と前記制御ユニットとを接続し車幅方向に延びる充電口接続線と、を有し、
    前記燃料電池接続線部及び前記電動機接続線部は、車幅方向において前記左右一対のサイドメンバの間を前後方向に延び、上下方向において前記サイドメンバと重ならない位置に配置されている、燃料電池車両。
  18. 請求項17に記載の燃料電池車両であって、
    前記二次電池は、前記左右一対のサイドメンバよりも車幅方向外側に配置されており、
    前記二次電池接続線部は、前面視で、前記制御ユニットから車幅方向外側に向かって延び、前記サイドメンバと上下方向において重ならない位置に配置されている、燃料電池車両。
  19. 請求項1~18のいずれか一項に記載の燃料電池車両であって、
    前記水素タンクは、前記荷台部の下方に配置されており、
    前記二次電池及び前記充電口は、前記水素タンクよりも後方に配置されている、燃料電池車両。
  20. 請求項1~19のいずれか一項に記載の燃料電池車両であって、
    前記水素充填口は、前記車体の車幅方向一方側の側面に配置されており、
    前記充電口は、前記車体の車幅方向他方側の側面に配置されている、燃料電池車両。
  21. 請求項1~18のいずれか一項に記載の燃料電池車両であって、
    前記充電口は、前記燃料電池車両の前面に設けられている、燃料電池車両。
  22. 請求項21に記載の燃料電池車両であって、
    前記充電口は、前記客室の下方に設けられている、燃料電池車両。
  23. 請求項9に記載の燃料電池車両であって、
    前記水素タンク及び前記二次電池は、車幅方向において前記左右一対のサイドメンバの間に配置されており、
    前記二次電池は、前記筐体の内部で車幅方向に延び、前記筐体の車幅方向左側面と車幅方向右側面とを連結する筐体内クロスメンバ、を有し、
    前記筐体は、前記水素タンクよりも車幅方向の長さが長く、前記左右一対のサイドメンバを連結し、
    前記筐体内クロスメンバは、側面視で、前記サイドメンバと重なる位置に配置されている、燃料電池車両。
  24. 請求項23に記載の燃料電池車両であって、
    前記電力線から前記蓄電モジュールに供給される電力を中継するジャンクションボックスをさらに備え、
    前記ジャンクションボックスは、前記筐体に固定され、車幅方向において、前記筐体よりも車幅方向外側に突出して配置されている、燃料電池車両。
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