JP4754321B2

JP4754321B2 - 燃料電池自動車

Info

Publication number: JP4754321B2
Application number: JP2005311435A
Authority: JP
Inventors: 高士加藤; 誠穴沢
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: JP2006176105A

Description

この発明は、燃料電池自動車とりわけ燃料電池等を収納する燃料電池システムボックスに防振対策を施した燃料電池自動車に関する。

従来から、燃料電池を搭載した燃料電池自動車が知られている。燃料電池を搭載するにあたっては、車体振動を考慮した様々な対策が提案されている。例えば、燃料電池に弾性のあるマウント部材を設け、このマウンド部材を介して燃料電池を収容ケースに設置するものが提案されている（特許文献１、２参照）。
特開２００２−３６７６５１号公報特開２００３−２９７３７７号公報

しかしながら、従来の燃料電池自動車にあっては、収容ケースに対してマウント部材を介して燃料電池を弾性的に支持することができる点で有利であるが、燃料電池の収容ケースに対する支持剛性を充分に確保できないという問題がある。また、マウント部材の配置位置等の設定が困難であるという問題がある。

そこで、この発明は、燃料電池の支持剛性を確保しつつ、車体の振動が燃料電池に伝達されるのを確実に防止できる燃料電池自動車を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、水素と酸素の電気化学反応によって発電する燃料電池（例えば、実施形態における燃料電池３）及びその補機類を収納する燃料電池システムボックス（例えば、実施形態における燃料電池システムボックス５）を搭載した燃料電池自動車において、前記燃料電池システムボックスの各側壁（例えば、実施形態における側壁２５）と下壁（例えば、実施形態における下壁２６）との間に第１の骨格部（例えば、実施形態における骨格部２８）を形成し、これら第１の骨格部に渡って前記燃料電池システムボックスの下壁上面に車幅方向に延びる骨格部材（例えば、実施形態における前側スタックフレーム３１，後側スタックフレーム３２）を前側と後側に設けて各々車幅方向に延びる第２の骨格部（例えば、実施形態における骨格部３５，３５）を形成し、これら前側と後側の骨格部材に前記燃料電池の両端部を固定すると共に、これら前側と後側の骨格部材間であって燃料電池の配置位置に第１の防振材（例えば、実施形態における防振材４４）を設けたことを特徴とする。
このように構成することで、前記前側と後側の骨格部材により燃料電池を確実に燃料電池システムボックスに固定すると共に、第１の防振材により燃料電池システムボックスの下壁の振動が燃料電池に伝達されるのを防止することができる。
請求項２に記載した発明は、前記前側の第２の骨格部の前側に、前記燃料電池システムボックスの下壁との間に空間部（例えば、実施形態における空間部４５）を形成する前側カバー部材（例えば、実施形態における前側カバー部材４６）を設け、前記後側の第２の骨格部の後側に、前記燃料電池システムボックスの下壁との間に空間部（例えば、実施形態における空間部４７）を形成する後側カバー部材（例えば、実施形態における後側カバー部材４８）を設け、これら前側カバー部材と後側カバー部材とによって前記燃料電池システムボックスの下壁との間に形成された各空間部に第２の防振材（例えば、実施形態における防振材４９）を設けたことを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、前記前側と後側の骨格部材間に設けられた前記第１の防振材を、前記前側と後側に設けた骨格部材に固定されたプレート（例えば、実施形態におけるサンドイッチパネル４１）により覆うことを特徴とする。
このように構成することで、プレートを前側と後側の骨格部材に取り付けることでプレートの面振動を抑制することが可能となる。

請求項１，２に記載した発明によれば、前側と後側の骨格部材により燃料電池を確実に燃料電池システムボックスに固定すると共に、第１の防振材により燃料電池システムボックスの下壁の振動が燃料電池に伝達されるのを防止することができるため、燃料電池を安定して支持できると共に、燃料電池を保護でき静粛性を高めることができる効果がある。

請求項３に記載した発明によれば、プレートを前側と後側の骨格部材に取り付けることでプレートの面振動を抑制することが可能となり、静粛性を向上することができる効果がある。

次に、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、燃料電池自動車１は水素と酸素との電気化学反応によって発電を行う燃料電池３を搭載したものであり、この発電により生じた電力でモータ２を駆動して走行する。燃料電池３はフロントフロア４の下面に取り付けられる燃料電池システムボックス５内に収容されていて、車体後部のリヤフロア６下に配置された水素タンク１９，２０から供給される水素ガスと、車体前部に設けたコンプレッサ８から供給される空気中の酸素により発電を行う。

図２、図３に示すように、フロントフロア４の下面の左右両側にはハット型断面形状のメインフレーム９がフランジ部１０により接合され、このメインフレーム９とフロントフロア４とで車体前後方向に車体骨格部１１が形成されている。メインフレーム９の外側壁にはハット型断面形状で車幅方向に延びるアウトリガ１２が３箇所に接合され、アウトリガ１２の外側端はサイドシル１３に接合されている。アウトリガ１２はメインフレーム９と同様にフロントフロア４の下面に接合されている。そして、メインフレーム９の下壁１４にボルト１５及びナット１６により燃料電池システムボックス５が締め付け固定されている。尚、図２中前後左右の矢印は各々車体の前後左右を示す。

そして、前記メインフレーム９とサイドシル１３とがサイドシル後端部を介して車体後部に前後方向に設けた左右のリヤフレーム１７（図１参照）に連接されている。図１に示すようにこのリヤフレーム１７に図示しないリヤサスペンションを備えたサブフレーム１８が下側から取り付けられている。このサブフレーム１８の前側と後側に水素タンク１９，２０が各々横向きに固定されている。

図４〜図６に示すように、燃料電池３が収容される前記燃料電池システムボックス５は矩形で箱形のボックス本体２１とこのボックス本体２１を上部から覆う蓋２２とで構成されている。

ボックス本体２１は前壁２３、後壁２４、両側壁２５，２５及び下壁２６とで構成されたもので、前記側壁２５の前部上縁と後部上縁には前記メインフレーム９への取付ブラケット２７が取り付けられている。前記側壁２５と下壁２６との間には骨格部２８を形成するサイドレインフォース２９が取り付けられている。
前記ボックス本体２１の下壁２６には車幅方向に亘って各サイドレインフォース２９間に前側スタックフレーム（骨格部材）３１と後側スタックフレーム（骨格部材）３２が接合されている。前側スタックフレーム３１はボックス本体２１の前端部からやや後側に、後側スタックフレーム３２はボックス本体２１の後端部からやや前側に各々取り付けられている。

これら前側スタックフレーム３１と後側スタックフレーム３２はハット型断面形状に形成され、前側スタックフレーム３１、後側スタックフレーム３２の各周縁フランジ部３４をボックス本体２１の下壁２６上面及び前記サイドレインフォース２９に溶接接合してボックス本体２１の下壁２６上面に閉断面構造の骨格部３５を形成している。
そして、前記前側スタックフレーム３１と後側スタックフレーム３２との間には左右２つに分割構成され電気的に直列に接続された燃料電池３，３がブラケット３６を介して各々固定されている。このブラケット３６は断面Ｌ字型に形成され、このブラケット３６の下壁３７が前記前側スタックフレーム３１あるいは後側スタックフレーム３２の上面にボルト３８により固定され、前記ブラケット３６の縦壁３９が前記燃料電池３の前端縦壁あるいは後端縦壁にボルト３８により固定されている。

ここで、図６〜図８に示すように、前記前側スタックフレーム３１と後側スタックフレーム３２との間には、前記前側、後側スタックフレーム３１，３２の配置部位の下側、つまり各燃料電池３の下面に対応する各々の部位にボックス本体２１の下壁２６上面との間に空間部４０を形成する左右一対のサンドイッチパネル（プレート）４１が取り付けられている。このサンドイッチパネル４１は、前側フランジ部４２が前記前側スタックフレーム３１の周縁フランジ部３４の後縁に接合され、後側フランジ部４３が前記後側スタックフレーム３２の前縁に接合されており、このサンドイッチパネル４１とボックス本体２１の下壁２６との間の空間部４０には、例えば発泡ゴム材などからなる防振材４４が充填されている。
ここで、前記サンドイッチパネル４１の車幅方向中央部は前記ボックス本体２１の下壁２６に固定され、結果的に１つのサンドイッチパネルに２つの空間部４０，４０が形成され各空間部４０内に防振材４４が介装されることとなる。

また、前側スタックフレーム３１の前側にはボックス本体２１の下壁２６との間に空間部４５を形成する前側カバー部材４６が、後側スタックフレーム３２の後側にはボックス本体２１の下壁２６との間に空間部４７を形成する後側カバー部材４８が各々取り付けられ、各空間部４５，４７にも発泡樹脂材などからなる防振材４９が充填されている。尚、前側カバー部材４６と後側カバー部材４８とは前記サンドイッチパネル４１の上面より高さが低くなっており、これら前側カバー部材４６と後側カバー部材４８の上部に燃料電池３の図示しない補機類が配置されている。

上記実施形態によれば、前記燃料電池３は前記サイドレインフォース２９、２９に跨るようにして前記ボックス本体２１の下壁２６の車幅方向に設けた前側スタックフレーム３１と後側スタックフレーム３２とに支持されている。したがって、燃料電池３は前記サイドレインフォース２９により形成された車体前後方向の骨格部２８と、前側スタックフレーム３１と後側スタックフレーム３２とで形成された骨格部３５とによって支持されることとなる。よって、燃料電池３を確実に燃料電池システムボックス５に安定して固定することができる。

また、前記燃料電池３の下方には前側スタックフレーム３１と後側スタックフレーム３２とに跨るようにしてサンドイッチパネル４１が接合され、サンドイッチパネル４１とボックス本体２１の下壁２６との間には空間部４０が形成され、この空間部４０に防振材４４が充填されている。よって、燃料電池３の下方に位置するボックス本体２１の下壁２６が振動しても、この振動は前記防振材４４により吸収されるため、燃料電池３にこの振動が伝達されるのを防止できる。よって、燃料電池３を振動から保護できると共に車室内の静粛性を向上することができる。

ここで、前記防振材４４は前側スタックフレーム３１と後側スタックフレーム３２に固定されたサンドイッチパネル４１により覆われているため、サンドイッチパネル４１の支持剛性が高められ、サンドイッチパネル４１の面振動をも抑えることができ、この点でも静粛性を向上することができる。

そして、前記前側スタックフレーム３１の前側には、前側カバー部材４６とボックス本体２１の下壁２６との間に形成された空間部４５に防振材４９が充填され、後側スタックフレーム３２の後側には、後側カバー部材４８とボックス本体２１の下壁２６との間に形成された空間部４７に防振材４９が充填されている。そのため、この部分においてもボックス本体２１の下壁２６の面振動を確実に抑えることができ、その結果、車室内の静粛性をより一層向上できる。また、前側カバー部材４６と後側カバー部材４８の上に配置された補機類への振動伝達が防止されるので、これらを振動から保護できる。

この発明の実施形態の燃料電池自動車の側面透視図である。この発明の実施形態の要部平面説明図である。図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。燃料電池システムボックスの分解斜視図である。燃料電池を取り付けたボックス本体の平面図である。ボックス本体の平面図である。図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

符号の説明

３燃料電池
５燃料電池システムボックス
２５側壁
２６下壁
２８骨格部（第１の骨格部）
３１前側スタックフレーム（骨格部材）
３２後側スタックフレーム（骨格部材）
３５骨格部（第２の骨格部）
４１サンドイッチパネル（プレート）
４４防振材（第１の防振材）
４５，４７空間部
４６前側カバー部材
４８後側カバー部材
４９防振材（第２の防振材）

Claims

水素と酸素の電気化学反応によって発電する燃料電池及びその補機類を収納する燃料電池システムボックスを搭載した燃料電池自動車において、前記燃料電池システムボックスの各側壁と下壁との間に第１の骨格部を形成し、これら第１の骨格部に渡って前記燃料電池システムボックスの下壁上面に車幅方向に延びる骨格部材を前側と後側に設けて各々車幅方向に延びる第２の骨格部を形成し、これら前側と後側の骨格部材に前記燃料電池の両端部を固定すると共に、これら前側と後側の骨格部材間であって前記燃料電池の配置位置に第１の防振材を設けたことを特徴とする燃料電池自動車。
前記前側の第２の骨格部の前側に、前記燃料電池システムボックスの下壁との間に空間部を形成する前側カバー部材を設け、前記後側の第２の骨格部の後側に、前記燃料電池システムボックスの下壁との間に空間部を形成する後側カバー部材を設け、これら前側カバー部材と後側カバー部材とによって前記燃料電池システムボックスの下壁との間に形成された各空間部に第２の防振材を設けたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池自動車。
前記前側と後側の骨格部材間に設けられた第１の防振材を、前記前側と後側に設けた骨格部材に固定されたプレートにより覆うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料電池自動車。