JP4036111B2

JP4036111B2 - 燃料電池車両の補機搭載構造

Info

Publication number: JP4036111B2
Application number: JP2003035551A
Authority: JP
Inventors: 隆彦増田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2023-02-13
Also published as: US20040159478A1; DE602004025999D1; EP1447254A3; EP1447254A2; EP1447254B1; JP2004243892A; US7222692B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池車両の補機搭載構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電源の電圧を駆動モータへ給電する電力供給装置であるパワーマネジャや補機を搭載する場合、略水平状に固定した前後の部品搭載メンバの両側端部を下方に曲折成形して、モータルーム内の両端部のサイドメンバに固定し、前記部品搭載メンバ上に、パワーマネジャ、車両補機であるエアコンコンプレッサとパワーステアリングポンプを配置し、部品搭載メンバの下方には、センタメンバに駆動モータを搭載する方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−５２５３４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料電池車両においては、前記従来技術のようなエアコンコンプレッサやパワステポンプだけでなく、水タンク等のタンク部品、水ポンプのような電動部品、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ポンプコントローラのような制御部品が多く必要である。よって、これらを車両衝突時の安全性、及び、補機の冷却性、整備時の作業性、脱着性を考慮しつつ、駆動モータや電力供給装置と干渉しないようにコンパクトに車両に搭載することが要求されている。
【０００５】
そこで、本発明は、車両衝突時における衝撃荷重を効率的に吸収することができ、モータールーム内部におけるスペース効率が高い燃料電池車両の補機搭載構造を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、車両前部に設けられたモータールーム内に車両の補機を搭載する燃料電池車両の補機搭載構造において、前記モータールーム内の下部に駆動モータを設け、該駆動モータの上方に電力供給装置を設け、これらの駆動モータ及び電力供給装置の車両前方側のモータールームに、車幅方向に沿って補機取付フレームを橋渡し、この補機取付フレームに車両の補機を搭載し、前記補機取付フレームは、車両前方から見て、車両上下方向に屈曲した形状を有し、前記補機取付フレームは、略水平方向に延びる第一水平部と、該第一水平部から脚部を介して延設される、第一水平部に対して上方又は下方に配置される第二水平部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動モータと電力供給装置の車両前方側の空間に立体的に補機を配置するため、補機を効率的にモータールーム内に配置することができる。また、補機取付フレームに補機を取付け、配線や配管作業を行った後に、前記補機を取付けた補機取付フレームを配設すれば、補機類を車両に一括して搭載することができるので、補機及び補機取付フレームの組付け作業性が向上する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施形態による車両前部１０に設けられたモータールーム１１の平面図である。モータールーム１１の車両後方側は、車幅方向に沿って延設されたダッシュパネル１２によって画成され、左右両側は、車両前後方向に沿って延設されたフードリッジパネル１３及び該フードリッジパネル１３の内方に配設されたサイドメンバ１４によって画成されている。また、モータールーム１１の前端部には、ラジエータ１５が配設されている。
【００１０】
前記モータールーム１１内には、車両後方側に電力供給装置としてのパワーマネジャ１６が、左右に延びるマウンティングメンバ１７を介してサイドメンバ１４に固定されている。このパワーマネジャ１６は、燃料電池スタック及び二次電池（図示せず）で発生した電力を補機や駆動モータ１９に配分して供給する。なお、前記電力供給装置としては、パワーマネジャ１６に限定されず、燃料電池スタックでも良い。
【００１１】
また、パワーマネジャ１６の下部には、変速機としての減速ギヤ１８を備えた駆動モータ１９が配設されている。本実施形態では、車両の右側に駆動モータ１９が配設され、左側にこの駆動モータ１９に連結された減速ギヤ１８が配設されている。
【００１２】
また、パワーマネジャ１６の車両前方側には、左右のサイドメンバ同士１４，１４を橋渡すように、車幅方向に沿って梯子状の補機取付フレーム２０が架設されており、該補機取付フレーム２０には、後述する複数の補機が搭載されている。
【００１３】
図２は、図１のＡ−Ａ線による断面図である。マウンティングメンバ１７の上面には、上方に延びる冷却フィン２１が車幅方向に沿って多数配設されており、前記パワーマネジャ１６はこの冷却フィン２１の上部に配設されている。また、補機取付フレーム２０は、車幅方向の左側、即ち減速ギヤ１８側が下方に屈曲して形成されている。
【００１４】
図３は、前記補機取付フレーム２０に複数の補機が搭載された車両補機モジュール２３を示す斜視図であり、図４は、図３の前記補機取付フレーム２０に補機類を搭載する状態を示す斜視図である。
【００１５】
前記補機取付フレーム２０は、車幅方向に沿って延設された主ビーム部材である前側クロスフレーム２４と、該前側クロスフレーム２４の車両後方側に前側クロスフレーム２４と略平行に延設された主ビーム部材である後側クロスフレーム２５と、これらの前側クロスフレーム２４及び後側クロスフレーム２５を車両前後方向に橋渡すサブビーム部材である連結フレーム２６とを備えている。この補機取付フレーム２０は、車両の車幅方向左側に配設された下側フレーム部２７と、該下側フレーム部２７から上方に立設された中間フレーム部２８と、該中間フレーム部２８の上端から車両右側に延設された第一水平部２９とから構成されており、第一水平部２９の上部には、架台３０が立設されている。この架台３０は、第一水平部２９の前側クロスフレーム２４及び後側クロスフレーム２５から上方に延びる脚部３０ｂと、該脚部３０ｂの上端から水平状に延びる第二水平部３０ａとから構成されている。なお、図３に示すように、架台３０に搭載された冷却水タンク３１の下部には、配管３２を介して冷却水ポンプ３３が配設されており、該冷却水ポンプ３３は、冷却水配管３４を介して冷却水サブタンク３５に接続されている。
【００１６】
さらに、図４に示すように、前記補機取付フレーム２０には、各種の補機類が取り付けられている。下側フレーム部２７にはＤＣ／ＤＣコンバータ３６が、第一水平部２９の端部には冷却水サブタンク３５が、架台３０の第二水平部３０ａの上には冷却水タンク３１が搭載されている。そして、第一水平部２９の下部側には、ポンプコントローラ３７及びパワーステアリングポンプ３８が取り付けられている。
【００１７】
これらの補機、即ち冷却水タンク３１、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６、冷却水サブタンク３５、ポンプコントローラ３７、パワーステアリングポンプ３８は、図示しないが、取付け座面に溶接されたボルトにインシュレータやブラケットを介して公知の手段によって取付けられている。前記連結フレーム２６は、補機の種類や大きさに応じて適宜配置しており、主ビーム部材に対するクロスメンバとして作用する。また、連結フレーム２６は上端面が平面状に形成されており、車両補機の取付け座面として機能し、取付け作業時に補機を支持する必要がないという作用効果をもたらす。
【００１８】
これらの補機、配管、及びパイプ類は、車両に車両補機モジュール２３を搭載する前に、補機取付フレームに取り付けるので、狭い部位におけるボルト締付作業等を削減することができ、取付作業性が向上する。また、ポンプコントローラ３７及びＤＣ／ＤＣコンバータ３６へのワイヤハーネス取付けや配索作業も、車両に搭載する前に行えるので、作業性が向上する。なお、前記補機取付フレーム２０には、車室内暖房用ヒータやＡＢＳユニット等を搭載することもできる。
【００１９】
そして、前記補機取付フレーム２０は、主ビーム部材とサブビーム部材とを備えているため強度の向上を図ることができると共に、この高剛性の補機取付フレーム２０をサイドメンバ１４に取り付けるため、車体のねじり剛性を高めることもできる。
【００２０】
図５は、車両前側より見た車両補機モジュール２３の正面図である。車両前方から見て、各種の補機を車両前後方向に重複しないように配置しているため、冷却水ポンプ３３、ポンプコントローラ３７及びＤＣ／ＤＣコンバータ３６などの熱を発生する発熱部品を効率的に冷却することができ、各々の補機の調整及び交換作業も容易になる。
【００２１】
図６は、パワーマネジャ１６、駆動モータ１９及び変速機である減速ギヤ１８等の駆動系部品の搭載手順を示す正面図である。パワーマネジャ１６は、前述したように、マウンティングメンバ１７に冷却フィン２１を介して取付けられており、車両上方からモータールーム１１内のサイドメンバ１４に固定される。駆動モータ１９及び減速ギヤ１８はセンタメンバ３９にモータマウンティング４０を介して固定されており、モータールーム１１に車両下方より取り付けられる。なお、減速ギヤ１８及び駆動モータ１９には、ドライブシャフト４１が取り付けられている。
【００２２】
前記構成を有する燃料電池車両の補機搭載構造によれば、以下の作用効果を奏する。
【００２３】
図２に示すように、前記第一水平部２９と第二水平部３０ａとの間の高さ位置にパワーマネジャ１６の冷却フィン２１が位置している。このため、車両前方からの冷却風が、補機によって遮られることなく第一水平部２９と第二水平部３０ａとの間を通って冷却フィン２１に到達するため、電力供給装置であるパワーマネジャ１６の冷却性能が向上する。
【００２４】
図２に示すように、車両前方から後方に向けて送給される冷却風が補機によって阻害されずにパワーマネジャ１６の冷却フィン２１に効率よく当たるように、補機が補機取付フレーム２０に搭載されているため、冷却フィン２１に冷却風が到達して冷却され、パワーマネジャ１６の冷却性能が向上する。
【００２５】
また、図１に示すように、補機のうち潰れやすい中空構造の冷却水タンク３１や冷却水サブタンク３５等のタンク部材を、パワーマネジャ１６及び駆動モータ１９の車両前方側に搭載したので、車両が前面衝突を起こした場合には、補機取付フレーム２０を構成するサブビーム部材が、冷却水タンク３１や冷却水サブタンク３５などの潰れやすい補機とともに潰れ、衝突エネルギ吸収特性を向上することができる。
【００２６】
また、図５に示すように、複数の補機を車両前方から見た場合に互いに重複することなく配置しているため、車両前後方向の補機配設のための占有スペースを小さくすることができるとともに、車両前方から流入する冷却風でこれらの補機を冷却することができ、補機の冷却性能が向上する。また、各補機の調整及び交換作業も容易であり、電力供給装置であるパワーマネジャ１６の交換時にも、補機を搭載したまま行うことがでできる。
【００２７】
さらに、図３に示すように、補機取付フレーム２０は車両前方から見たときに屈曲した形状を有するため、補機取付フレーム２０に取り付けられる補機の左右方向及び上下方向におけるレイアウト自由度が向上する。
【００２８】
そして、図２に示すように、補機取付フレーム２０のうち、車幅方向の減速ギヤ１８側を下方に屈曲して下側フレーム部２７を設けたため、スペース的に余裕がある減速ギヤ１８上方の前方側に補機を配置することができ、スペース効率が向上する。
【００２９】
また、図３に示すように、第一水平部２９の上方に架台３０を形成し、該架台３０の第二水平部３０ａの上部に冷却水タンク３１が取り付けられるため、冷却水タンク３１をモータールーム１１内における上部位置に配置することができ、冷却水タンク３１への冷却水の補充等のメンテナンスが容易となる。
【００３０】
そして、補機取付フレーム２０を梯子状に形成したので、補機取付フレーム２０の剛性向上と同時に、補機取付フレーム２０が取付けられるモータールーム１１のねじり剛性も向上する。
【００３１】
また、図２に示すように、補機のうち潰れにくい中実構造のパワーステアリングポンプ３８などの電動部品を、車両前方から見た場合に駆動モータ１９やパワーマネジャ１６と重複しない位置に配置している。このため、車両の前面衝突時に、電動部品と駆動モータ１９やパワーマネジャ１６とが干渉して補機取付フレーム２０の圧潰を阻害することがない。また、パワーステアリングポンプ３８などの電動部品をスムーズに冷却風が吹き抜けるため、発熱部品である電動部品を効率よく冷却することができる。
【００３２】
なお、補機のうち発熱性を有する制御部品であるＤＣ／ＤＣコンバータ３６やポンプコントローラ３７等を、車両前方から見た場合に、駆動モータ１９や電力供給装置であるパワーマネジャ１６と重複しないように配置しているので、制御部品をスムーズに冷却風が吹き抜け、電動部品を効率よく冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による補機搭載構造を採用した燃料電池車両の車体前部を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】本発明の実施形態による車両補機モジュールを示す斜視図である。
【図４】図３の車両補機モジュールの分解斜視図である。
【図５】図３の車両補機モジュールを車体に配設した状態を、車両前方から見た図である。
【図６】図５の車両補機モジュールに、パワーマネジャと駆動系部品を取り付ける状態を示す図である。
【符号の説明】
１１モータールーム
１６パワーマネジャ（電力供給装置）
１８減速ギヤ（変速機）
１９駆動モータ
２０補機取付フレーム
２１冷却フィン
２４前側クロスフレーム
２５後側クロスフレーム
２６連結フレーム
２９第一水平部
３０ａ第二水平部
３０ｂ脚部
３１冷却タンク（補機）（タンク部材）
３５冷却水サブタンク（補機）（タンク部材）
３６ＤＣ／ＤＣコンバータ（補機）（制御部品）
３７ポンプコントローラ（補機）（制御部品）
３８パワーステアリングポンプ（補機）（電動部品）

Claims

車両のモータールーム内の下部に駆動モータを設け、該駆動モータの上方に電力供給装置を設け、これらの駆動モータ及び電力供給装置の車両前方のモータールーム内に、車幅方向に延びる補機取付フレームを架設し、この補機取付フレームに車両の補機を搭載し、前記補機取付フレームは、車両前方から見て、車両上下方向に屈曲した形状を有し、前記補機取付フレームは、略水平方向に延びる第一水平部と、該第一水平部から脚部を介して延設される、第一水平部に対して上方又は下方に配置される第二水平部とを備えたことを特徴とする燃料電池車両の補機搭載構造。
前記補機を、車両前方から見てお互いに車両前後方向で重複しないように複数配置したことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両の補機搭載構造。
前記補機取付フレームのうち、車両前方から見て、車幅方向の駆動モータの変速機側を下方に屈曲させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池車両の補機搭載構造。
前記第二水平部は前記第一水平部の上方に配置しており、補機としての冷却水タンクは第二水平部の上部側に搭載したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池車両の補機搭載構造。
前記補機取付フレームは、車幅方向に沿って配設された前側クロスフレーム及び後側クロスフレームと、これらの前側クロスフレーム及び後側クロスフレームを橋渡す連結フレームとを備えた梯子状取付フレームであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池車両の補機搭載構造。
前記電力供給装置に放熱用の冷却フィンを設け、該冷却フィンと前記補機とは、車両前方から見てお互いに車両前後方向で重複しないように配設されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電池車両の補機搭載構造。
前記第一水平部と第二水平部との間の空間の上下方向側に補機を搭載し、かつ、前記冷却フィンを、高さ位置において前記第一水平部と第二水平部との間に配置したことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池車両の補機搭載構造。
前記補機としてのタンク部材を、前記駆動モータ及び電力供給装置のうち少なくともいずれか一方の車両前方側に対向させて配置したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池車両の補機搭載構造。
前記補機としての電動部品を、車両前方から見て前記駆動モータ及び電力供給装置と車両前後方向で重複しないように配置したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の燃料電池車両の補機搭載構造。
前記補機としての制御部品を、車両前方から見て前記駆動モータ及び電力供給装置と車両前後方向で重複しないように配置したことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の燃料電池車両の補機搭載構造。