JP4083506B2 - 燃料電池車両 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料電池車両に関するものであり、特に、車体側部が変形した場合に車体部材の進入から燃料電池を保護することができる燃料電池車両に係るものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車の中には燃料ガスである水素と酸化剤ガスである酸素を供給して発電を行い、この発電電力でモータを駆動して走行する燃料電池車両が知られている。
このような燃料電池としては、例えば、固体高分子電解質膜をアノード側電極とカソード側電極で挟持した電解質電極構造体を、更に一対のセパレータで挟持した燃料電池セルを多数組積層して構成されたもの(固体高分子型燃料電池)がある。
ところでこのような燃料電池車両には、例えば、特開2001−119815号に示されているように、燃料電池自体に衝撃を検知するGセンサなどの衝撃検知センサを設け、車両衝突時において燃料電池に衝撃が加わると水素の供給を遮断するものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の燃料電池車両においては、燃料電池自体にかかる衝撃に対する安全性は確保できる点で優れてはいるが、衝撃はそれほど大きくはないが衝突などにより車体部材の変形が発生することに伴い、燃料電池が変形してしまうような場合、すなわち単独の加速度センサのみでは検出できない衝突の場合にはこれを検知することはできないという問題がある。
通常燃料電池は燃料電池ボックス内に収納されて保護されてはいるが、上述したように衝撃はそれほど大きくないが、車体部材の変形に伴い、燃料電池またはその燃料電池を収納しているボックスが変形してしまうような場合を想定して燃料電池ボックスの強度剛性を高めるようにすると、車体重量が増加し燃費向上に逆行するという問題がある。
そこで、この発明は、車体重量の増加を防止しつつ、衝突時における車体部材の進入に対してもこれを検知することができる燃料電池車両を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、車両の床(例えば、実施形態におけるフロントフロア1)下に配置した燃料電池(例えば、実施形態における燃料電池3)の発電電力により駆動する燃料電池車両において、前記燃料電池の前方の車体部材に加速度センサ(例えば、実施形態におけるGセンサ5)を設け、該燃料電池の側方の車体部材に加速度センサ(例えば、実施形態におけるGセンサ6,6)を設け、それぞれの前記加速度センサの出力値を時間で2回積分した移動量の差に基づいて、前記燃料電池の側方の車体部材の変形量を求める変形検知手段を設け、該変形検知手段が所定の変形量を検知したときに、前記燃料電池の所定の保護動作を行う保護装置(例えば、実施形態における遮断弁15)を設けたことを特徴とする
このように構成することで、燃料電池の側方から単独の加速度センサなどによって検知できないような比較的小さい衝撃を受けた場合でも、変形検知手段により所定の車体変形量を検出した時点で保護装置により燃料電池が保護動作に入ることができる。
【0005】
また、既存の加速度センサを有効利用して、加速度センサ取付部位の移動量の差から車体部材の燃料電池に対する進入量を検出することができる。更に、加速度センサによって比較的大きい衝撃を受けた場合にも所定の保護動作をとることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、燃料電池車両のフロントフロア(床)1には後方に立ち上がるようにしてリヤフロア2が接続されている。フロントフロア1の下には固体高分子型の燃料電池3及びユニット化された周辺機器を覆う燃料電池ボックス4が配置され、この燃料電池ボックス4の前方部上方にGセンサ(変形検知センサ、加速度センサ)5が両側方部上方にGセンサ(変形検知センサ、加速度センサ)6,6が配置されている。ここで、燃料電池3の前部のGセンサ5は、車両の挙動を検出するために用いられている既存の加速度センサであり、燃料電池ボックス4の側方位置に配置されたGセンサ6,6は今回新たに配置したセンサである。
【0008】
図2,3に示すように、フロントフロア1は車幅方向中央部分が平坦に形成され、両側部が徐々に斜め下側に傾斜して形成されたものであり、フロントフロア1の平坦部分の下面には外側寄りに車体前後方向に沿って車体骨格部を形成するフロアフレーム7,8が左右に各々接続されている。また、フロントフロア1の両側縁には左右にインサイドシル9,10(右側のみを示す)が各々接続されている。これらインサイドシル9,10にアウトサイドシル9’,10’(右側のみを示す)が接合され車体骨格部であるサイドシル90,100(右側のみを示す)が形成されている。
【0009】
燃料電池3は図4に示すように水素タンク11から供給側配管12を介して供給される水素ガス(H2)と、スーパーチャージャー(S/C)等のコンプレッサー13から供給側配管14を介して供給される空気中の酸素を反応させて発電を行い、図示しない駆動用モータに発電電力を供給することで燃料電池車両を駆動するものである。水素タンク11の供給側配管12には遮断弁15が介装され、燃料電池3の運転を停止したい場合に、水素タンク11から供給側配管12を流れる水素ガスを遮断できるようになっている。そして、この遮断弁15はコントローラ(ECU)16に接続され、このコントローラ16には前記Gセンサ5,6,6が接続されている。尚、12’、14’は各々水素と空気側の排出側配管を示す。
【0010】
燃料電池ボックス4は図2,図3に示すように燃料電池を含む燃料電池ユニットユニットを収納するボックス本体4aと上部に蓋4bを備えたものである。ボックス本体4aは上部が凸状に形成され、これに対応して蓋4bの上部も凸状に形成され、フロアフレーム7,8の底壁7a,8aに下方からボルト18をナット19に締め付けて、ボックス本体4a、蓋4bとを固定するようになっている。
【0011】
ここで、左右のフロアフレーム7,8と左右のインサイドシル9,10との間には、片側で3箇所、両側で6箇所にブラケット20が接合されている。このブラケット20はフロアフレーム7,8とインサイドシル9,10とフロントフロア1の裏面に接合されるフランジ部20aを備えたものである。
そして、図1に示すようにダッシュパネル内にGセンサ5が配置されると共に図3に示すようにフロントフロア1の両側の傾斜部位に取り付けられた断面L字型の取付ブラケット21の側方に向く面にGセンサ6が取り付けられている。
【0012】
上記実施形態によれば、車両が側面衝突すると各Gセンサ5,6,6はその時点での加速度を検出する。この加速度が所定値より大きな場合には、衝撃が大きいため燃料電池3の運転を即座に停止することで対処できるが、検出された加速度が所定値より小さい場合であっても、例えば、車体側部の部材の移動量が大きい場合には燃料電池3または燃料電池ボックス4への車体部材の接近を検出して、保護動作に入ることができる。
【0013】
この実施形態では、2つのGセンサを利用して車体の変形量を検知する変形検知センサとしている。具体的には、車両の略中央に設けたGセンサ5により検出された加速度から下記(1)式を用いてGセンサ5近傍の車体の移動量を算出し、車両の側部に設けたGセンサ6により検出された加速度から下記(2)式を用いてG線センサ6近傍の車体の移動量を推定する。
S=∫v(t)dt=∫(V0−∫G(t)dt)dt ………(1)
S’=∫v(t)dt=∫(V0−∫G’(t)dt)dt …(2)
(Sは移動量、v0は初速、Gは加速度(センサの検出値)を示す。)
ここで初速v0は加速度センサにより検出することはできないが、v0の値はほぼ等しいので、推定された移動量S’、Sの差(S’−S)を求めることにより、Gセンサ6近傍の車体の変形量が検出できる。
【0014】
つまり、各Gセンサ5,6,6により検出された加速度を時間で2回積分してGセンサの取付部位の移動量が求められると、各部における移動量の差から、例えば、左側のサイドシル90が内側に向かってどのくらい移動しているのかを求めることができるため、この移動量がサイドシル90と燃料電池ボックス4の側壁との間の距離となると、燃料電池3を所定の保護動作に移行することで、燃料電池3の破損を防止することができる。
具体的にこの保護動作は、コントローラ16から遮断弁15に閉作動する信号が送られて、遮断弁15が水素タンク11の供給側配管12を遮断し、燃料電池3への水素の供給を停止し、更にコンプレッサー13の運転を停止することで、燃料電池3の運転が停止されるのである。
【0015】
その結果、車両側面衝突時にサイドシル90(100)等の車体部材が変形し、燃料電池ボックス4を変形させるような場合でも、Gセンサ5,6,6によりサイドシル90(100)が燃料電池ボックス4に至る前に燃料電池3の運転を停止する等の保護動作を行うことができ、大きな衝撃が検出されないような場合の軽衝突でも車体部材の変形が燃料電池ボックス4を変形させることなく、燃料電池3を保護することができる。したがって、このような軽衝突を含めた全ての衝撃をGセンサ5,6,6で検出して、燃料電池3の運転を停止するようにした場合に生ずる頻繁な運転停止の煩わしさをなくし、確実に燃料電池3を所定の保護動作に移行することができる。また、燃料電池ボックス4の剛性を必要以上に高め車体重量の増加を招くようなこともなくなる。
そして、利用されるGセンサ5は既存のGセンサを有効利用しており、両側部のGセンサ6,6を新たに設けるだけでよいため低コストで対策することができる。
【0016】
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、3つのGセンサ5,6,6を用いた場合を例にして説明したが、両側部のGセンサ6,6に替えてストロークセンサを用い、サイドシル90(100)、つまりインサイドシル9.10の内側面の移動ストローク(移動量)を直接的に計測するようにしてもよい。このようにすれば、より高い精度で車体部材の移動量の検出を行うことができる。また、車載が可能であれば固体高分子型以外の形式の燃料電池を搭載した燃料電池車両にも適用することができる。
【0017】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項1に記載した発明によれば、燃料電池の側方から単独の加速度センサなどによって検知できないような比較的小さい衝撃を受けた場合でも、変形検知手段により所定の車体変形量を検出した時点で保護装置により燃料電池が保護動作に入ることができるため、大きな衝撃が検出されないような場合の衝突に対しても燃料電池を保護することができる効果がある。
【0018】
また、既存の加速度センサを有効利用して、加速度センサ取付部位の移動量の差から車体部材の燃料電池に対する進入量を検出することができるため、既存の加速度センサを用いて低コストで対策することができる効果がある。また、加速度センサによって比較的大きい衝撃を受けた場合にも所定の保護動作をとることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施形態の車両の側面説明図である。
【図2】 図1の要部平面説明図である。
【図3】 図2のA−A線に沿う部分断面図である。
【図4】 この発明の実施形態のブロック図である。
【符号の説明】
1 フロントフロア(床)
3 燃料電池
4 燃料電池ボックス
5 Gセンサ(変形検知センサ、加速度センサ)
6 Gセンサ(変形検知センサ、加速度センサ)
15 遮断弁(保護装置)
Claims (1)
- 車両の床下に配置した燃料電池の発電電力により駆動する燃料電池車両において、前記燃料電池の前方の車体部材に加速度センサを設け、該燃料電池の側方の車体部材に加速度センサを設け、それぞれの前記加速度センサの出力値を時間で2回積分した移動量の差に基づいて、前記燃料電池の側方の車体部材の変形量を求める変形検知手段を設け、該変形検知手段が所定の変形量を検知したときに、前記燃料電池の所定の保護動作を行う保護装置を設けたことを特徴とする燃料電池車両。
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