JP4770169B2

JP4770169B2 - 燃料電池車両の補機搭載構造

Info

Publication number: JP4770169B2
Application number: JP2004371899A
Authority: JP
Inventors: 聡重松
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2024-12-22
Also published as: JP2006176013A

Description

本発明は、車両の補機をモータルーム内に搭載する燃料電池車両の補機搭載構造に関する。

従来、例えばガソリン車におけるエンジンルーム内の車両補機の搭載構造として、複数の車両補機をエンジンルーム内の側方部位に、車両前後方向に整列させて配置している(下記特許文献１参照)。

一方、燃料電池車両におけるモータルーム内の車両補機の搭載構造として、複数の車両補機をモータルーム内の車両前方位置に、車幅方向に沿って延びる補機フレーム上に配置している(下記特許文献２参照)。
特開平８−２８２３０５号公報特開２００４−２４３８９２号公報

ところで、燃料電池車両において、燃料電池を冷却する冷却水中に溶出するイオンを除去するイオンフィルタをモータルーム内に配置する場合には、イオンフィルタを、ラジエータに接続するリザーバタンクの車両後方に配置することが水流れ性能、フィルタ交換作業性から適している。

しかしながら、この部位のモータルーム内におけるイオンフィルタの車両後方には、ブレーキマスタシリンダが配置されていて、車両前面衝突時の性能悪化を考慮すると、イオンフィルタを、車両前方から見てブレーキマスタシリンダに重ならないように、車幅方向外側へずらし、サイドメンバやフードリッジ上に取り付ける必要が生じる。

ところが、イオンフィルタをサイドメンバやフードリッジ上に取り付ける場合には、イオンフィルタの大きさや質量から、取付構造が複雑になり、取付ブラケットの板厚・個数増などよる質量増や取付作業性の悪化を招く。

そこで、本発明は、冷却媒体を浄化する浄化装置を、車両前方から見てブレーキマスタシリンダに重なるように配置しても、車両前面衝突時の性能悪化を防止できるようにすることを目的としている。

本発明は、車両前部のモータルーム内で、冷却媒体を浄化する浄化装置を、前記モータルームの車両後端部に位置するダッシュパネルから車両前方に突出するブレーキマスタシリンダの車両前方に配置するとともに、燃料電池および燃料電池からの電力を受けて他の機器に供給する電力供給装置など、前記浄化装置より大きくかつ高強度な硬物ユニットの車幅方向側方に配置し、前記浄化装置の車両後端部と前記ブレーキマスタシリンダの車両前端部との間隔を、前記硬物ユニットの車両後端部と前記ダッシュパネルの車両前端部との間隔以上とし、前記浄化装置を、前記硬物ユニットを車体に取り付けるための取付部材に取り付けたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、モータルーム内で、冷却媒体を浄化する浄化装置を、ブレーキマスタシリンダの車両前方に配置するとともに、硬物ユニットの車幅方向側方に配置し、かつ浄化装置とその車両後方のブレーキマスタシリンダとの間隔を、硬物ユニットとその車両後方のダッシュパネルとの間隔以上としたので、車両前面衝突時には、浄化装置がブレーキマスタシリンダに接触する前に、硬物ユニットがダッシュパネルに接触し、浄化装置がブレーキマスタシリンダを車両後方へ押し付けることによる車両前面衝突時の性能悪化を防止することができる。
また、このとき硬物ユニットおよび浄化装置を同一の取付部材に固定していることから、これら両部品の前面衝突時の挙動が同等となり、上記した前面衝突性能悪化を確実に防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態を示す燃料電池車両におけるモータルーム１内の車両右側部分の簡略化した平面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図である。なお、図１，図２中において矢印ＦＲで示す方向が車両前方である。

車両前部にはラジエータ３を設置し、ラジエータ３の車幅方向右側位置における車両後方には、ラジエータ３と水配管５で接続するリザーバタンク７を設置する。水配管５は、ラジエータ３およびリザーバタンク７の上端部付近に接続している。ラジエータ３からリザーバタンク７に向けて流れる冷却媒体としての冷却水は、例えば車両床下に配置した燃料電池を冷却し、冷却後の冷却水はラジエータ３に戻りここで放熱する。

リザーバタンク７の車両後方の車両右側位置には、リザーバタンク７と冷却媒体配管としての水配管９で接続するイオンフィルタ１１を設置する。イオンフィルタ１１は、冷却水が流れる水配管経路や各種部品から冷却水中に溶出するイオンを除去するもので、冷却水を浄化する浄化装置を構成している。上記した水配管９は、その一端をリザーバタンク７の上端部付近に、他端をイオンフィルタ１１の上端部に、それぞれ接続している。

イオンフィルタ１１のさらに車両後方側には、ブレーキマスタシリンダ１３を設置している。ブレーキマスタシリンダ１３は、モータルーム１と車室１５とを仕切るダッシュパネル１７に、車両前方側に突出するよう取り付けている。

図２に示すように、リザーバタンク７の下端部には、水配管１９を接続し、その車両後方側は車両の床下に配索して図示しない燃料電池に接続する。また、イオンフィルタ１１の車両後端部の上部には水配管２１を接続し、その下流側は、燃料電池に供給する水素ガスや空気を加湿するための図示しない加湿器に接続する。これにより、燃料電池には、イオンを除去した純水により加湿した水素ガスおよび空気を供給でき、燃料電池の性能悪化を防止することができる。なお、図１では、水配管１９，２１は省略している。

図３は、上記したイオンフィルタ１１の車体への取付構造を示す斜視図、図４はその要部を拡大した斜視図で、前記図１，図２に示したリザーバタンク７や水配管類は省略している。図３に示すように、車幅方向両側には、サイドメンバ２３を車両前後方向に延長して設けてあり、この各サイドメンバ２３相互間を、取付部材としての部品搭載メンバ２５により連結している。

部品搭載メンバ２５は、車両前後に一対のクロスロッド２７，２９を備え、これら各クロスロッド２７，２９相互を車両前後方向に延びる連結ロッド３１，３３で連結している。部品搭載メンバ２５上の一対の連結ロッド３１，３３相互間に対応する位置には、硬物ユニットである電力供給装置としての電力分配装置３５を取り付けている。

電力分配装置３５は、モータルーム１内に収容する図示しない車両駆動用のモータや、燃料電池に供給する空気を圧縮する図示しないコンプレッサに、燃料電池から供給を受けた電力を分配する。硬物ユニットとしては、電力分配装置３５に限らず、燃料電池（スタック）や、燃料電池からの電力を変換して電力分配装置３５に供給する電力変換装置であってもよく、浄化装置であるイオンフィルタ１１より大型でかつ高強度であればよい。

上記した電力分配装置３５の車両右側に隣接する位置の部品搭載メンバ２５上に、イオンフィルタ１１を取り付けている。イオンフィルタ１１は、部品搭載メンバ２５における車両前方側のクロスロッド２７側に位置しており、このクロスロッド２７および連結ロッド３１上に下部ブラケット３７を取り付け、下部ブラケット３７上にイオンフィルタ１１を載置している。イオンフィルタ１１の上部には、ほぼＬ字状に屈曲した上部ブラケット３９を被せている。

下部ブラケット３７は、イオンフィルタ１１に対し車両前後方向に突出して上方に屈曲するフランジ部３７ａ，３７ｂをそれぞれ備え、この各フランジ部３７ａ，３７ｂに取付孔３７ｃ，３７ｄをそれぞれ設ける。一方上部ブラケット３９は、イオンフィルタ１１に対し車両前後方向に突出する取付部３９ａ，３９ｂをそれぞれ備えている。

そして、締結ロッド４１，４３下部の屈曲部４１ａ，４３ａを、下部ブラケット３７の取付孔３７ｃ，３７ｄに挿入して引っ掛け、締結ロッド４１，４３の上部に形成した雄ねじ部を、取付部３９ａ，３９ｂの貫通孔に挿入して、この雄ねじ部にナット４５，４７をそれぞれ締結する。これにより、イオンフィルタ１１を、部品搭載メンバ２５に取り付けている下部ブラケット３７と上部ブラケット３９との間で挟持固定する。すなわち、上記した締結ロッド４１，４３とナット４５，４７とで締結具を構成している。

このようにして、部品搭載メンバ２５に取り付けたイオンフィルタ１１の車両後端部は、図１に示すように、電力分配装置３５の同後端部より車両前方に位置しており、イオンフィルタ１１の車両後端部とブレーキマスタシリンダ１３の車両前端部との間隔Ｌは、電力分配装置３５の車両後端部とダッシュパネル１７の車両前端部との間隔Ｍ以上となっている。また、イオンフィルタ１１の車両前端部は、電力分配装置３５の同前端部より車両後方に位置している。

次に作用を説明する。

図１に示すように、イオンフィルタ１１とブレーキマスタシリンダ１３との間隔Ｌを、電力分配装置３５とダッシュパネル１７との間隔Ｍ以上とすることで、車両の前面衝突時には、イオンフィルタ１１がブレーキマスタシリンダ１３に接触する前に、電力供給装置３７がダッシュパネル１７に接触する。これにより、イオンフィルタ１１がブレーキマスタシリンダ１３を車両後方に押し付け車室１５側へ移動させることによる前面衝突性能悪化を防止することができる。

また、このとき電力分配装置３５およびイオンフィルタ１１を同一の部品搭載メンバ２５に固定していることから、これら両部品の前面衝突時の挙動が同等となり、上記した前面衝突性能悪化を確実に防止することができる。

この際イオンフィルタ１１を、車両前方から見てブレーキマスタシリンダ１３に重ならないように車幅方向に移動させて配置する必要がなく、これにより、リザーバタンク７からイオンフィルタ１１に繋がる水配管経路を、ほぼ直線状に設定できて屈曲する部位を減少させることができ、水配管の長さも短縮でき、冷却水の流れ抵抗減による流れ性能の向上および水配管全体の軽量化が達成できる。

また、イオンフィルタ１１は高さ方向寸法を確保することで、フィルタ性能が向上するが、本実施形態では、イオンフィルタ１１をブレーキマスタシリンダ１３の車両前方に配置しているので、ブレーキマスタシリンダ１３に車両前後方向で重ならないようにするために、例えばフードリッジ上に設置した場合に比較して、高さ方向の制限を受けにくく、高さ寸法を大きく確保することができ、フィルタ性能が向上する。

また、燃料電池冷却系の水配管は、モータルーム１内で、ラジエータ３，リザーバタンク７，イオンフィルタ１１の３部品を順次つなぎ、床下に配置している燃料電池などのユニットにつながるのであるが、本実施形態では、リザーバタンク７の後方にイオンフィルタ１１を配置することで、車両後方に向けて上記した３部品を一列に並べることができ、車幅方向への水配管の屈曲部位が減少し、これにより冷却媒体の流れ抵抗減による流れ性能の向上および水配管全体の軽量化が達成できる。

また、イオンフィルタ１１を、冷却系部品の中では車両上下方向でリザーバタンク７の次に高い位置に配置し、かつモータルーム１内の他の部品の中でも高い位置に配置することにより、床下に配置する燃料電池への水配管経路が、車両上下方向で上から下へスムーズになることから、冷却媒体の流れ抵抗減による流れ性能が向上する。

ところで、電力分配装置３５などの大型の硬物ユニットは、質量が大きいことから車体への取付けには、強度・剛性を考慮し、車体の構造部材であるサイドメンバ２３の左右間を結ぶ前記した部品搭載メンバ２５に締結し搭載している。

このような部品搭載専用の部品搭載メンバ２５に、前記したイオンフィルタ１１を固定することにより、例えばフードリッジ上にイオンフィルタ１１を搭載する際の搭載用ブラケットを使用する場合に比較して、構造の複雑化や、ブラケットの板厚・個数増大による重量増しを回避することが可能となる。

また、イオンフィルタ１１を、下部ブラケットと３７と上部ブラケット３９との間に配置し、前記各ブラケット３７，３９相互を車両上方からナット４５，４７を締結することで固定するようにしているので、イオンフィルタ１１の取り付けおよび取り外し作業を簡潔に行うことができ、例えば工場での取付作業性や、イオンフィルタ１１が交換部品であることから交換作業性が向上する。

また、ナット４５，４７の締結を車両上方から実施可能であるため、車両前後や左右から締結する場合に必要となる工具スペース確保が不要となり、モータルーム１内のスペース効率が向上する。

なお、冷却媒体の浄化装置として、イオンフィルタ１１に代えて、例えば異物を除去する異物除去フィルタや、純水を除菌あるいは減菌する除菌フィルタを使用してもよい。

本発明の一実施形態を示す燃料電池車両におけるモータルーム内の車両右側部分の簡略化した平面図である。図１のＡ−Ａ矢視断面図である。イオンフィルタおよび電力供給装置の車体への取付構造を示す斜視図である。図３の要部を拡大した斜視図である。

符号の説明

１モータルーム
７リザーバタンク
９水配管（冷却媒体配管）
１１イオンフィルタ（浄化装置）
１３ブレーキマスタシリンダ
１７ダッシュパネル
２５部品搭載メンバ（取付部材）
３５電力分配装置（硬物ユニット）
３７下部ブラケット
３９上部ブラケット
４１，４３締結ロッド（締結具）
４５，４７ナット（締結具）

Claims

車両前部のモータルーム内で、冷却媒体を浄化する浄化装置を、前記モータルームの車両後端部に位置するダッシュパネルから車両前方に突出するブレーキマスタシリンダの車両前方に配置するとともに、燃料電池および燃料電池からの電力を受けて他の機器に供給する電力供給装置など、前記浄化装置より大きくかつ高強度な硬物ユニットの車幅方向側方に配置し、前記浄化装置の車両後端部と前記ブレーキマスタシリンダの車両前端部との間隔を、前記硬物ユニットの車両後端部と前記ダッシュパネルの車両前端部との間隔以上とし、前記浄化装置を、前記硬物ユニットを車体に取り付けるための取付部材に取り付けたことを特徴とする燃料電池車両の補機搭載構造。
前記浄化装置を、冷却媒体を収容するリザーバタンクに対し、車両後方に配置して冷却媒体配管により接続する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。
前記浄化装置を、冷却系部品の中では車両上下方向で前記リザーバタンクの次に高い位置に配置したことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池車両の補機搭載構造。
前記浄化装置を、前記取付部材上に取り付けた下部ブラケットと浄化装置の上部に設けた上部ブラケットとの間に配置し、前記各ブラケット相互間を、車両上方から締結可能な締結具によって締結固定することを特徴とする請求項１ないし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。