JP6414095B2 - 燃料電池車両 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池スタックを搭載する燃料電池車両に関する。
燃料電池車両の構造として、特許文献１には、マウント機構を介して燃料電池スタックが搭載される構造が記載されている。このマウント機構は、燃料電池スタックの後側を車体フレームに対して固定する後側保持部と、車体フレームを構成する車体サブフレームに取り付けられ、燃料電池スタックの前側を保持するとともに、外部荷重が付与された際、形状を屈曲変形させ且つ燃料電池スタックの前側の保持機能を維持する前側保持部と、を設けている。マウント機構に車長方向の前側から外部荷重が付与された際、前側保持部が、車長方向に変形するとともに、燃料電池スタックの車長方向前側の保持機能を維持することにより、燃料電池車両に車長方向の前方側から外部荷重が付与された際、燃料電池スタックがマウント機構から離脱することを可及的に抑制する。
特開２０１４−１０１０５８号公報
しかし、特許文献１に記載された技術では、例えば、アンダーライド衝突のように、外部荷重がマウント機構に加わらずに、その上に搭載されている燃料電池スタックやその筐体（スタックケース）に加わるような状態が発生した場合、過度な外部荷重が燃料電池スタックに付与されて、燃料電池スタックが破損する可能性がある。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
本発明の第１の形態は、車室の前側または後側の収容ボックスに燃料電池スタックを搭載する燃料電池車両であって、前記燃料電池スタックはスタックケースに収容されており、前記スタックケースは、スタックマウントを介して前記収容ボックスのフレームに搭載されており、前記スタックマウントは、前記スタックケースに設けられたスタック側ブラケットと、前記フレームに設けられたフレーム側ブラケットと、前記スタック側ブラケットと前記フレーム側ブラケットとを締結する締結部材と、を含み、（ａ）前記スタック側ブラケットに、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより近い近位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第１の構成と、（ｂ）前記フレーム側ブラケットに、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより遠い遠位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第２の構成と、の少なくとも一方を有し、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより近い近位端部に向かう側からの衝突による衝撃が、（ｉ）前記フレーム側ブラケットを介して前記スタックケースに加わる場合には前記スタック側ブラケットが前記フレーム側ブラケットから離脱せず、（ｉｉ）前記フレーム側ブラケットを介さずに前記スタックケースに加わる場合には前記スタック側ブラケットが前記フレーム側ブラケットから離脱する、ように前記スタック側ブラケットと前記フレーム側ブラケットとの間の摩擦抵抗が設定されている、燃料電池車両である。
第１の形態の燃料電池車両によれば、収容ボックスに近い燃料電池車両の近位端部から遠位端部の方向に向けて大きな荷重がスタックケースに加わった場合（例えば、アンダーライド衝突の場合）にも、スタック側ブラケットがフレーム側ブラケットに対して離脱し、スタックケースに収容された燃料電池スタックを遠位端部の方向に移動させることができる。これにより、近位端部から遠位端部の方向に向けて過度な荷重がスタックケースに加わることによって燃料電池スタックが損傷することを抑制することができる。一方、遠位端部から近位端部に向けて比較的小さな荷重がスタックケースに加わった場合は、スタック側ブラケットがフレーム側ブラケットに対して離脱しない状態を維持して、燃料電池スタックが収容ボックスのフレームから離脱しない状態を維持することができる。
本発明の第２の形態は、車室の前側または後側の収容ボックスに燃料電池スタックを搭載する燃料電池車両であって、前記燃料電池スタックはスタックケースに収容されており、前記スタックケースは、スタックマウントを介して前記収容ボックスのフレームに搭載されており、前記スタックマウントは、前記スタックケースに設けられたスタック側ブラケットと、前記フレームに設けられたフレーム側ブラケットと、前記スタック側ブラケットと締結される第１のブラケット部分および前記フレーム側ブラケットと締結される第２のブラケット部分を有し、前記スタック側ブラケットと前記フレーム側ブラケットとを繋ぐ中間ブラケットと、前記スタック側ブラケットと前記第１のブラケット部分とを締結する第１の締結部材と、前記第２のブラケット部分と前記フレーム側ブラケットとを締結する第２の締結部材と、を含み、（ａ）前記中間ブラケットの前記第２のブラケット部分に、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより近い近位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第１の構成と、（ｂ）前記中間ブラケットの前記第１のブラケット部分に、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより遠い遠位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第２の構成と、の少なくとも一方を有し、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより近い近位端部に向かう側からの衝突による衝撃が、（ｉ）前記フレーム側ブラケットを介して前記スタックケースに加わる場合には前記スタック側ブラケットが前記フレーム側ブラケットから離脱せず、（ｉｉ）前記フレーム側ブラケットを介さずに前記スタックケースに加わる場合には前記スタック側ブラケットが前記フレーム側ブラケットから離脱する、ように前記スタック側ブラケットと前記中間ブラケットと前記フレーム側ブラケットとの間の摩擦抵抗が設定されている、燃料電池車両である。
第２の形態の燃料電池車両によれば、収容ボックスに近い燃料電池車両の近位端部から遠位端部の方向に向けて大きな荷重がスタックケースに加わった場合（例えば、アンダーライド衝突の場合）にも、スタック側ブラケットあるいはスタック側ブラケット及び中間ブラケットがフレーム側ブラケットに対して離脱し、スタックケースに収容された燃料電池スタックを遠位端部の方向に向けて移動させることができる。これにより、これにより、近位端部から遠位端部の方向に向けて過度な荷重がスタックケースに加わることによって燃料電池スタックが損傷することを抑制することができる。一方、遠位端部から近位端部に向けて比較的小さな荷重がスタックケースに加わった場合は、スタック側ブラケットがフレーム側ブラケットに対して離脱しない状態を維持して、燃料電池スタックが収容ボックスのフレームから離脱しない状態を維持することができる。
（１）本発明の一形態によれば、車室の前側または後側の収容ボックスに燃料電池スタックを搭載する燃料電池車両が提供される。この燃料電池車両は、前記燃料電池スタックはスタックケースに収容されている。前記スタックケースは、スタックマウントを介して前記収容ボックスのフレームに搭載されている。前記スタックマウントは、前記スタックケースに設けられたスタック側ブラケットと、前記フレームに設けられたフレーム側ブラケットと、前記スタック側ブラケットと前記フレーム側ブラケットとを締結する締結部材と、を含み、（ａ）前記スタック側ブラケットに、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより近い近位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第１の構成と、（ｂ）前記フレーム側ブラケットに、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより遠い遠位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第２の構成と、の少なくとも一方を有する。
この形態の燃料電池車両によれば、収容ボックスに近い燃料電池車両の近位端部から遠位端部の方向に向けて大きな荷重がスタックケースに加わった場合（例えば、アンダーライド衝突の場合）にも、スタック側ブラケットがフレーム側ブラケットに対して離脱し、スタックケースに収容された燃料電池スタックを遠位端部の方向に移動させることができる。これにより、近位端部から遠位端部の方向に向けて過度な荷重がスタックケースに加わることによって燃料電池スタックが損傷することを抑制することができる。一方、遠位端部から近位端部に向けて比較的小さな荷重がスタックケースに加わった場合は、スタック側ブラケットがフレーム側ブラケットに対して離脱しない状態を維持して、燃料電池スタックが収容ボックスのフレームから離脱しない状態を維持することができる。
（２）上記形態の燃料電池車両において、前記スタックマウントには、前記スタック側ブラケットと前記フレーム側ブラケットとの間に介挿されたゴム部材が設けられている、としてもよい。
この形態の燃料電池車両によれば、近位端部から遠位端部の方向に向けて、燃料電池スタックの損傷を招かない程度の小さな荷重が加わった場合に、ゴム部材とスタック側ブラケットとの摩擦により、スタック側ブラケットが締結部材から離脱し難い状態とすることにより、スタックケースに収容された燃料電池スタックが収容ボックスのフレームに搭載された状態から離脱し難くすることができる。
（３）本発明の他の形態によれば、車室の前側または後側の収容ボックスに燃料電池スタックを搭載する燃料電池車両が提供される。この燃料電池車両は、前記燃料電池スタックはスタックケースに収容されている。前記スタックケースは、スタックマウントを介して前記収容ボックスのフレームに搭載されている。前記スタックマウントは、前記スタックケースに設けられたスタック側ブラケットと、前記フレームに設けられたフレーム側ブラケットと、前記スタック側ブラケットと締結される第１のブラケット部分および前記フレーム側ブラケットと締結される第２のブラケット部分を有し、前記スタック側ブラケットと前記フレーム側ブラケットとを繋ぐ中間ブラケットと、前記スタック側ブラケットと前記第１のブラケット部分とを締結する第１の締結部材と、前記第２のブラケット部分と前記フレーム側ブラケットとを締結する第２の締結部材と、を含み、（ａ）前記中間ブラケットの前記第２のブラケット部分に、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより近い近位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第１の構成と、（ｂ）前記中間ブラケットの前記第１のブラケット部分に、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより遠い遠位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第２の構成と、の少なくとも一方を有する。
この形態の燃料電池車両によれば、収容ボックスに近い燃料電池車両の近位端部から遠位端部の方向に向けて大きな荷重がスタックケースに加わった場合（例えば、アンダーライド衝突の場合）にも、スタック側ブラケットあるいはスタック側ブラケット及び中間ブラケットがフレーム側ブラケットに対して離脱し、スタックケースに収容された燃料電池スタックを遠位端部の方向に向けて移動させることができる。これにより、これにより、近位端部から遠位端部の方向に向けて過度な荷重がスタックケースに加わることによって燃料電池スタックが損傷することを抑制することができる。一方、遠位端部から近位端部に向けて比較的小さな荷重がスタックケースに加わった場合は、スタック側ブラケットがフレーム側ブラケットに対して離脱しない状態を維持して、燃料電池スタックが収容ボックスのフレームから離脱しない状態を維持することができる。
本発明の第１実施形態としての燃料電池車両を示す説明図である。 フロントボックス内におけるスタックケースの搭載の状態を模式的に示す説明図である。 スタックケースのスタック側ブラケット及びスタックフレームのフレーム側ブラケットを模式的に示す説明図である。 スタックマウントを分解して示す斜視図である。 スタック側ブラケットを上側から見た状態を模式的に示す平面図である。 スタックケースに後側から前側に向かう荷重が加わる場合のスタックマウントの状態を示す説明図である。 スタックケースに前側から後側に向かう荷重が加わる場合のスタックマウントの状態を示す説明図である。 燃料電池車両の正面衝突におけるスタックケースの状態を示す説明図である。 燃料電池車両の後面衝突におけるスタックケースの状態を示す説明図である。 燃料電池車両のアンダーライド衝突におけるスタックケースの状態を示す説明図である。 変形例のスタック側ブラケットを示す平面図である。 更に別の変形例のスタック側ブラケットを示す平面図である。 第２実施形態におけるスタックケースのスタック側ブラケット及びスタックフレームのフレーム側ブラケットを模式的に示す平面図である。 第２実施形態においてスタックケースに加わる後方向荷重が摩擦抵抗より大きい場合のスタックマウントの状態を示す説明図である。 第３実施形態におけるスタックケースのスタック側ブラケットとスタックフレームのフレーム側ブラケットと中間ブラケットを模式的に示す平面図である。 第３実施形態においてスタックケースに加わる後方向荷重が摩擦抵抗よりも大きい場合のスタックマウントの状態を示す説明図である。 第４実施形態におけるスタックケースのスタック側ブラケットとスタックフレームのフレーム側ブラケットと中間ブラケットを模式的に示す平面図である。
Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態としての燃料電池車両を示す説明図である。燃料電池車両１０は、四隅に車輪ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬを備えた自動車である。図中における「前後左右」の矢印は、燃料電池車両１０を基準にして定めた向きである。以下、前側、後側、右側、左側と呼ぶときは、「前後左右」の矢印に示す方向を意味する。燃料電池車両１０は、中央の車室１１と、車室１１の前側のフロントボックス１２と後側のリアボックス１３とを有している。フロントボックス１２には、スタックケース３０に収容された燃料電池スタック２０やコントローラケース４０に収容されたＦＣコントローラの他、不図示の電圧変換装置や流体給排用ユニット等が搭載されている。コントローラケース４０はスタックケース３０の上部に取り付けられている。なお、燃料電池スタック２０が搭載されたフロントボックス１２は「収容ボックス」に相当する。また、燃料電池車両１０の前端部１０Ｆと後端部１０Ｒのうち、フロントボックス１２により近い前端部１０Ｆが「近位端部」に相当し、後端部１０Ｒが「遠位端部」に相当する。
燃料電池スタック２０は、例えば、固体高分子型の燃料電池の単セル２１が複数枚、積層された積層体である。各単セル２１は、燃料電池車両１０が搭載する燃料ガスタンク（不図示）から供給される燃料ガス（例えば、水素ガス）と、エアポンプ（不図示）から酸化剤ガスとして供給される空気とを用いて発電する。
燃料電池スタック２０は、コントローラケース４０に収容されたＦＣコントローラによって発電が制御される。燃料電池スタック２０が発電した電力は、電圧変換装置（不図示）を介して、燃料電池車両１０が備える駆動用モータ（不図示）に出力される。駆動用モータによって、例えば前側の車輪ＦＲ，ＦＬが回転駆動される。
図２は、フロントボックス１２内におけるスタックケース３０の搭載の状態を模式的に示す説明図である。図２（Ａ）はスタックケース３０を上側から見た平面図であり、図２（Ｂ）はその側面図である。
スタックケース３０は、燃料電池スタック２０の複数の単セル２１の積層方向が燃料電池車両１０の前後方向（車長方向）と略一致するように縦置きとなっている。なお、スタックケース３０およびコントローラケース４０は、剛性を確保するため、金属（例えば、ステンレス鋼やアルミニウム）や強化樹脂材料（例えば、ＣＦＲＰ）によって形成されている。
図２（Ｂ）に示すように、スタックケース３０は、スタックフレーム１５上に固定される。燃料電池車両１０はボデー（図示省略）と車体フレーム１４とが締結・保持された構造を有しており、スタックフレーム１５は、フロントボックス１２（図１）内の車体フレーム１４に固定される。スタックフレーム１５と車体フレーム１４との間の固定は、複数（本例では４つ）のフレームマウント５０ａ〜５０ｄによってなされている。また、スタックケース３０とスタックフレーム１５との間の固定は、複数（本例では４つ）のスタックマウント６０ａ〜６０ｄによってなされている。
フレームマウント５０ａ〜５０ｄは、スタックフレーム１５の孔部５１を通してマウントボルト５４を挿入し、車体フレーム１４のリブ５２の雌ネジ付孔部５３にマウントボルト５４を螺子止めすることで、スタックフレーム１５を車体フレーム１４に固定する。なお、スタックフレーム１５を車体フレーム１４のリブに溶接等によって固定することにより、フレームマウントを省略することも可能である。
スタックマウント６０ａ〜６０ｄは、スタックケース３０のスタック側ブラケット６４ａ〜６４ｄと、スタックフレーム１５のフレーム側ブラケット６８ａ〜６８ｄとを、それぞれ、マウントボルト６１とマウントナット６９によって締結することにより、スタックケース３０をスタックフレーム１５に固定する。但し、スタックマウント６０ａ〜６０ｄは、後述するように、スタックケース３０をスタックフレーム１５から離脱可能に固定する。
図３は、スタックケース３０のスタック側ブラケット６４ａ〜６４ｄ及びスタックフレーム１５のフレーム側ブラケット６８ａ〜６８ｄを模式的に示す説明図である。図３（Ａ）はスタックケース３０の平面図であり、図３（Ｂ）はスタックフレーム１５の平面図である。スタックケース３０には、図３（Ａ）に示すように、スタックケース３０の左側の前側部及び後側部に、スタックケース３０の下端から左方向に突出するスタック側ブラケット６４ａ，６４ｂが設けられており、スタックケース３０の右側に、左側と同様に、スタック側ブラケット６４ｃ，６４ｄが設けられている。そして、スタックフレーム１５には、図３（Ｂ）に示すように、スタック側ブラケット６４ａ〜６４ｄに対応する複数のフレーム側ブラケット６８ａ〜６８ｄが設けられている。フレーム側ブラケット６８ａ〜６８ｄには、マウントボルト６１が挿入されるフレーム側ブラケット孔６８１が形成されている。スタック側ブラケット６４ａ〜６４ｄも、同様に、スタック側ブラケット孔６４１が形成されている。但し、スタック側ブラケット孔６４１には、前側を開口するスリット６４２が形成されている。このスリット６４２は「切欠き部」に相当する。
図４は、スタックマウント６０ｂ(図２（Ｂ））を分解して示す斜視図である。スタックマウント６０ｂは、スタック側ブラケット６４ｂの上側の台座部６４３の上に配置される絶縁性のゴム部材６３と、ゴム部材６３を上側から保持するための保持部材としてのリテーナ６２と、を備えている。また、スタックマウント６０ｂは、スタック側ブラケット６４ｂの下側の台座部６４４の下に配置される絶縁性の弾性部材としてのゴム部材６５と、ゴム部材６５を下側から保持するための保持部材としてのリテーナ６６と、を備えている。上側のゴム部材６３のゴム孔６３１とスタック側ブラケット６４ｂのスタック側ブラケット孔６４１と下側のゴム部材６５のゴム孔６５１にはスリーブ６７が挿入される。マウントボルト６１は、上側のリテーナ６２のリテーナ孔６２１から、スリーブ６７のスリーブ孔６７１及び下側のリテーナ孔６６１を通って、フレーム側ブラケット６８ｂのフレーム側ブラケット孔６８１に挿入される。また、マウントボルト６１の先端がマウントナット６９に螺子止めされることにより、スタック側ブラケット６４ｂがフレーム側ブラケット６８ｂに締結される。マウントボルト６１及びマウントナット６９は「締結部材」に相当する。なお、スタック側ブラケット６４ｂを挟むゴム部材６３，６５によって、スタックケース３０の絶縁性の確保及び振動の抑制が可能である。また、図示及び説明は省略するが、他のスタックマウント６０ａ，６０ｃ，６０ｄもスタックマウント６０ｂと同様である。
図５は、スタック側ブラケット６４ｂを上側から見た状態を模式的に示す平面図である。この例では、スタック側ブラケット６４ｂのスリット６４２の幅Ｌｓは、スリーブ６７に介挿されたマウントボルト６１に対して、スタック側ブラケット６４ｂが後方向に移動可能（離脱可能）となるように、スリーブ６７の直径Ｄｓ以上の幅を有する形状とされている。スリット６４２の形状として採用し得る種々の変形例については後述する。
図６は、スタックケース３０に後側から前側に向かう荷重が加わる場合のスタックマウント６０ｂの状態を示す説明図である。図６は、図４のスタックマウント６０ｂのＢ−Ｂ断面を、スタック側ブラケット６４ｂとフレーム側ブラケット６８ｂとが締結・固定された状態で示している。スタックケース３０に後側から前側（前方向）に向かう前方向荷重ＬＦが加わる場合、この前方向荷重ＬＦはスタックケース３０を前方向に移動させようとする向きに働くので、スタック側ブラケット６４ｂとフレーム側ブラケット６８ｂとの締結・固定状態が維持される。なお、以下では、スタック側ブラケット６４ｂとフレーム側ブラケット６８ｂとが締結・固定された状態を「スタックマウント６０ｂが締結・固定された状態」とも呼ぶ。他のスタックマウント６０ａ，６０ｃ，６０ｄにおいても同様である。従って、この場合、スタックマウント６０ａ〜６０ｄが締結・固定された状態に維持されるので、スタックケース３０はスタックフレーム１５から離脱せずに固定された状態となる。
図７は、スタックケース３０に前側から後側に向かう荷重が加わる場合のスタックマウント６０ｂの状態を示す説明図である。図７は、図６と同様の断面で示されている。図７（Ａ）は、スタックケース３０に前側から後側（後方向）に向かう後方向荷重ＬＢが加わるが、その後方向荷重ＬＢが、スタックマウント６０ｂが締結・固定された状態において発生する摩擦抵抗ＲＦより小さい場合を示している。摩擦抵抗ＲＦは、楕円の破線枠で示した部分において、上側のゴム部材６３とスタック側ブラケット６４ｂの上側の台座部６４３との間、及び、スタック側ブラケット６４ｂの下側の台座部６４４と下側のゴム部材６５との間に働く摩擦力である。後方向荷重ＬＢが摩擦抵抗ＲＦよりも小さい場合には、スタックマウント６０ｂの締結・固定の状態が維持される。他のスタックマウント６０ａ，６０ｃ，６０ｄにおいても同様である。従って、この場合、スタックマウント６０ａ〜６０ｄが締結・固定された状態に維持されるので、スタックケース３０はスタックフレーム１５から離脱せずに固定された状態となる。
図７（Ｂ）は、スタックケース３０に加わる後方向荷重ＬＢが摩擦抵抗ＲＦより大きい場合を示している。後方向荷重ＬＢが摩擦抵抗ＲＦよりも大きい場合には、スタック側ブラケット６４ｂは、マウントボルト６１に対してスリット６４２を介して後方向に離脱する。他のスタックマウント６０ａ，６０ｃ，６０ｄにおいても同様である。従って、この場合、スタックマウント６０ａ〜６０ｄが締結・固定された状態から、スタック側ブラケット６４ａ〜６４ｄが離脱するので、スタックケース３０もスタックフレーム１５から離脱する。
以上説明したように、第１実施形態においては、上記のスタックマウント６０ａ〜６０ｄによってスタックケース３０がスタックフレーム１５に離脱可能に固定されることにより、以下で説明する効果を得ることができる。
図８は、燃料電池車両１０の正面衝突におけるスタックケース３０の状態を示す説明図である。なお、図８は、燃料電池車両１０の前側の端部（前面端）がバリアに正面衝突（以下、「正突」とも呼ぶ）する場合を例に示している。正突の場合、スタックケース３０に加わる荷重は前方向に向かう前方向慣性荷重ＩＬＦとなるので、図６において説明した前方向荷重ＬＦの場合と等価な状態となる。従って、この場合には、スタックケース３０に収容された燃料電池スタック２０は、スタックマウント６０ａ〜６０ｄによってスタックフレーム１５から離脱せずに、車体に固定された状態を維持することができる。
図９は、燃料電池車両１０の後面衝突におけるスタックケース３０の状態を示す説明図である。なお、図９は、燃料電池車両１０の後側の端部（後面端）がバリアに後面衝突（以下、「後突」とも呼ぶ）する場合を例に示している。後突の場合、スタックケース３０に加わる荷重は後方に向かう後方向慣性荷重ＩＬＢとなる。但し、スタックケース３０が搭載されたフロントボックス１２は、後突が発生した後面端に対してリアボックス１３および車室１１よりも前側にあるので、スタックケース３０に加わる後方向慣性荷重ＩＬＢは、後面端、リアボックス１３、及び、車室１１において吸収されて小さくなり、図７（Ａ）の場合と等価な状態となる。従って、後突の場合にも、正突の場合と同様に、スタックケース３０に収容された燃料電池スタック２０は、スタックマウント６０ａ〜６０ｄによってスタックフレーム１５から離脱せずに、車体に固定された状態を維持することができる。
図１０は、燃料電池車両１０のアンダーライド衝突におけるスタックケース３０の状態を示す説明図である。なお、図１０は、燃料電池車両１０が前方のトラックに衝突して荷台の下に潜り込み、インターロックした状態の場合のアンダーライド衝突を例に示している。この場合、スタックケース３０に加わる荷重は、衝突した荷台から燃料電池車両１０の方向（後方向）に向かい、スタックケース３０に直接的に加わる後方向直接荷重ＢＬＢとなる。この後方向直接荷重ＢＬＢは、後突の場合の後方向慣性荷重ＩＬＢ（図９）に比べて非常に大きいので、仮にスタックケース３０をそのまま固定した状態に維持しておくと、スタックケース３０や燃料電池スタック２０を損傷させ、破損させる場合がある。これに対して、第１実施形態では、スタック側ブラケット６４ａ〜６４ｄの前方側にスリット６４２を設けることにより、アンダーラインド衝突によって大きな後方向直接荷重ＢＬＢが発生した場合に、スタックケース３０をスタックフレーム１５から離脱させることができ、燃料電池スタック２０の損傷や破損を抑制することができる。このときの離脱荷重は、スタックケース３０の破損荷重よりも小さな値に設定することが好ましい。
図１１は、変形例のスタック側ブラケット６４ｂｍを示す平面図である。図５のスタック側ブラケット６４ｂのスリット６４２は、その幅Ｌｓがスリーブ６７の直径Ｄｓ以上とされているのに対して、変形例のスタック側ブラケット６４ｂｍのスリット６４２ｍは、その幅Ｌｓがスリーブ６７の直径Ｄｓよりも小さい形状（「Ｃ型スリット」とも呼ぶ）とされている。この形状の場合には、マウントボルト６１からスタック側ブラケット６４ｂｍが離脱するには、マウントボルト６１によってＣ型スリット６４２ｍを押し広げる力が必要となる。従って、上記の摩擦抵抗ＲＦの調整に加えて、スリット６４２ｍの幅Ｌｓに応じた押し広げ力を調整することにより、離脱荷重をスタックケース３０の破損荷重よりも小さな好ましい値に設定することができる。なお、他のスタック側ブラケット６４ａ，６４ｃ，６４ｄも同様である。
図１２は、更に別の変形例のスタック側ブラケット６４ｂｎ，６４ｂｐ，６４ｂｑを示す平面図である。上記の実施形態のスタック側ブラケット６４ａ〜６４ｄは、切欠き部としてのスリット６４２を有する場合を例に示したが、これらの変形例に例示するような他の形状の切欠き部を設けてもよい。図１２（Ａ）のスタック側ブラケット６４ｂｎは、スタック側ブラケット６４ｂｎの前側の部分を破壊して離脱可能部分を設けるための破壊用の切り込み（ノッチ）６４５が設けられた形状を有している。図１２（Ｂ）のスタック側ブラケット６４ｂｐは、複数（本例では３つ）の切り込み６４５が設けられ形状を有している。図１２（Ｃ）のスタック側ブラケット６４ｂｑは、切り込み６４５のようなＶ字形状ではなく、弧形状の切り込み６４６を有している。切欠き部の形状は、これらに限定されるものではなく、種々の形状を利用することができる。摩擦抵抗ＲＦの調整に加えて、切欠き部の形状や位置、数を調整してブラケットを破壊する力を調整することにより、離脱荷重を、スタックケース３０の破損荷重よりも小さな好ましい値に設定することができる。なお、他のスタック側ブラケット６４ａ，６４ｃ，６４ｄも同様である。また、図１２の例では、ブラケットの外周に切欠き部としての切り込みを設ける場合を例に示したが、ブラケットの内周側に切欠き部を設けるようにしてもよい。
Ｂ．第２実施形態：
図１３は、第２実施形態におけるスタックケース３０Ｘのスタック側ブラケット６４Ｘａ〜６４Ｘｄ及びスタックフレーム１５Ｘのフレーム側ブラケット６８Ｘａ〜６８Ｘｄを模式的に示す平面図であり、第１実施形態の図３に相当する図である。第２実施形態は、スタックケース３０Ｘのスタック側ブラケット６４Ｘａ〜６４Ｘｄにスリットが設けられていない点、及び、スタックフレーム１５Ｘのフレーム側ブラケット６８Ｘａ〜６８Ｘｄの後方側にスリット６８２が設けられている点以外の構成は、第１実施形態と同様である。
図１４は、第２実施形態において、スタックケース３０Ｘに加わる後方向荷重ＬＢが摩擦抵抗ＲＦＸより大きい場合のスタックマウント６０Ｘｂの状態を示す説明図である。図１４は、図７（Ｂ）と同様の断面で示されている。スタックケース３０Ｘに加わる後方向荷重ＬＢが摩擦抵抗ＲＦＸよりも大きい場合には、フレーム側ブラケット６８Ｘｂを除くスタックマウント６０Ｘｂの部分が、フレーム側ブラケット６８Ｘｂのスリット６８２を介して後方向に離脱する。摩擦抵抗ＲＦＸは、楕円の破線枠で示した部分において、リテーナ６６とフレーム側ブラケット６８Ｘｂとの間に働く摩擦力である。この摩擦力は、マウントボルト６１とマウントナット６９による締結荷重によって発生する力（「軸力」とも呼ぶ）に応じて設定される。他のスタックマウントにおいても同様である。これにより、図１０で示したアンダーライド衝突の場合に、スタックケース３０Ｘをスタックフレーム１５Ｘから離脱させることができ、燃料電池スタック２０の損傷や破損を抑制することができる。
なお、フレーム側ブラケット６８Ｘａ〜６８Ｘｄのスリット６８２により構成された切欠き部も、図１１，１２で説明した各種の変形例を適用することができる。
Ｃ．第３実施形態：
図１５は、第３実施形態におけるスタックケース３０Ｙのスタック側ブラケット６４Ｘａ〜６４Ｘｄとスタックフレーム１５Ｙのフレーム側ブラケット６８ａ〜６８ｄと中間ブラケット７０ａ〜７０ｄを模式的に示す平面図である。図１５（Ａ）はスタックケース３０Ｙの平面図であり、図１５（Ｂ）は中間ブラケット７０ａ〜７０ｄの平面図であり、図１５（Ｃ）はスタックフレーム１５Ｙの平面図である。なお、第３実施形態は、スタックケース３０Ｙをスタックフレーム１５Ｙに離脱可能に固定するスタックマウントのうち、スタックケース３０Ｙのスタック側ブラケット６４Ｘａ〜６４Ｘｄとスタックフレーム１５Ｙのフレーム側ブラケット６８ａ〜６８ｄと中間ブラケット７０ａ〜７０ｄ以外の構成は、第１，２実施形態と同様である。
スタックケース３０Ｙは、第２実施形態と同様（図１３（Ａ））のスリットの無いスタック側ブラケット６４Ｘａ〜６４Ｘｄを備えている。スタックフレーム１５Ｙは第１実施形態と同様（図３（Ｂ））のスリットの無いフレーム側ブラケット６８ａ〜６８ｄを備えている。
中間ブラケット７０ａ〜７０ｄは、それぞれ、スタック側ブラケット６４Ｘａ〜６４Ｘｄと締結される第１のブラケット部分７１と、フレーム側ブラケット６８ａ〜６８ｄと締結される第２のブラケット部分７２と、を備えている。第１のブラケット部分７１は、第１のマウントボルト６１（図４参照）が挿入される第１の中間ブラケット孔７１１と、スタック側ブラケット６４Ｘａ〜６４Ｘｄとの間に配置されるゴム部材６５（図４参照）を保持する保持部７１２（保持部材としてのリテーナ６６に対応する）と、を有している。第２のブラケット部分７２は、フレーム側ブラケット６８ａ〜６８ｄと締結・固定するための第２のマウントボルトが挿入される第２の中間ブラケット孔７２１を有している。ただし、第２の中間ブラケット孔７２１には、前側を開口するスリット７２２が形成されている。このスリット７２２は「切欠き部」に相当する。
スタック側ブラケット６４Ｘａ〜６４Ｘｄと中間ブラケット７０ａ〜７０ｄの第１のブラケット部分７１とは、第１実施形態のスタック側ブラケット６４ａ〜６４ｄとフレーム側ブラケット６８ａ〜６８ｄと同様に、第１のマウントボルト６１と第１のマウントナット６９によって締結・固定される（図４参照）。また、中間ブラケット７０ａ〜７０ｄの第２のブラケット部分７２とフレーム側ブラケット６８ａ〜６８ｄとは、第２のマウントボルト７４と第２のマウントナット７５によって離脱可能に締結・固定される（後述の図１６参照）。なお、第１のマウントボルト６１及び第１のマウントナット６９が「第１の締結部材」に相当し、第２のマウントボルト７４及び第２のマウントナット７５が「第２の締結部材」に相当する。
図１６は、第３実施形態において、スタックケース３０Ｙに加わる後方向荷重ＬＢが摩擦抵抗ＲＦＹよりも大きい場合のスタックマウント６０Ｙｂの状態を示す説明図である。図１６は、図７（Ｂ）と同様の断面で示されている。スタックケース３０Ｙに加わる後方向荷重ＬＢが摩擦抵抗ＲＦＹよりも大きい場合には、第２のマウントボルト７４及び第２のマウントナット７５によって締結されたフレーム側ブラケット６８ｂを除くスタックマウント６０Ｙｂの部分が、中間ブラケット７０ｂのスリット７２２を介して後方向に離脱する。摩擦抵抗ＲＦＹは、楕円の破線枠で示した部分において、中間ブラケット７０ｂの第２のブラケット部分７２とフレーム側ブラケット６８ｂとの間に働く摩擦力である。この摩擦力は、第２のマウントボルト７４と第２のマウントナット７５による締結荷重によって発生する力（軸力）に応じて設定される。他のスタックマウントにおいても同様である。これにより、図１０で示したアンダーライド衝突の場合にも、スタックケース３０Ｙをスタックフレーム１５Ｙから離脱させることができ、燃料電池スタック２０の損傷や破損を抑制することができる。
なお、中間ブラケット７０ａ〜７０ｄの第２のブラケット部分７２のスリット７２２により構成された切欠き部も、図１１，１２で説明した各種の変形例を適用することができる。
Ｄ．第４実施形態：
図１７は、第４実施形態におけるスタックケース３０Ｚのスタック側ブラケット６４Ｘａ〜６４Ｘｄとスタックフレーム１５Ｚのフレーム側ブラケット６８ａ〜６８ｄと中間ブラケット７０Ｚａ〜７０Ｚｄを模式的に示す平面図であり、第３実施形態の図１５に相当する図である。第４実施形態は、中間ブラケット７０Ｚａ〜７０Ｚｄの第２のブラケット部分７２Ｚにスリットが設けられていない点、中間ブラケット７０Ｚａ〜７０Ｚｄの第１のブラケット部分７１Ｚにスリット７１３が設けられるとともに、保持部７１２に換えて保持部材としてのリテーナ６６（図４，図１４参照）が用いられる点以外の構成は、第３実施形態と同様である。なお、この構成の場合における離脱荷重を決定する摩擦抵抗は、中間ブラケット７０Ｚａ〜７０Ｚｄの第１のブラケット部分７１Ｚとリテーナ６６との間の摩擦力である。
第４実施形態においても、図示は省略するが、スタックケース３０Ｚに加わる後方向荷重が摩擦抵抗よりも大きい場合には、フレーム側ブラケット６８ａ〜６８ｄ及び中間ブラケット７０Ｚａ〜７０Ｚｄを除くスタックマウントの部分が、中間ブラケット７０Ｚａ〜７０Ｚｄのスリット７１３を介して後方向に離脱する。これにより、第３実施形態と同様に、スタックケース３０Ｚをスタックフレーム１５Ｚから離脱させることができ、燃料電池スタック２０の損傷や破損を抑制することができる。
Ｅ．変形例：
（１）変形例１
上記第１，第２，第４実施形態では、スタック側ブラケット６４ａ〜６４ｄ，６４Ｘａ〜６４Ｘｄを挟持するゴム部材６３，６５と、ゴム部材６３，６５を保持するための保持部材としてのリテーナ６２，６６と、を含む構成としたが、上側のゴム部材６３及びリテーナ６２と下側のゴム部材６５及びリテーナ６６とのいずれか一方あるいは両方を省略した構成としてもよい。また、第３実施形態では、スタック側ブラケット６４Ｘａ〜６４Ｘｄを挟持するゴム部材６３，６５と、ゴム部材を保持するための保持部材としてのリテーナ６２及び保持部７１２と、を含む構成としたが、上側のゴム部材６３及びリテーナ６２と下側のゴム部材６５と保持部７１２のいずれか一方あるいは両方を省略した構成としてもよい。また、第３実施形態において、中間ブラケット７０ａ〜７０ｄの第２のブラケット部分７２の上側と下側のいずれか一方あるいは両側にゴム部材と、ゴム部材を保持するための保持部材と、を備える構成として、ゴム部材と第２のブラケット部分７２との間の摩擦抵抗によって離脱荷重を設定するようにしてもよい。
（２）変形例２
上記実施形態では、スタックマウントを４つとしたが、４つに限定されるものではなく、例えば、２つ、３つ、５つ等の他の数としてもよい。
（３）変形例３
上記実施形態では、収容ボックスとしてのフロントボックス１２にスタックケース３０，３０Ｘ，３０Ｙ，３０Ｚが搭載される構成としたが、この代わりとしてリアボックスにスタックケースが搭載される構成としてもよい。この場合、スタック側ブラケットに設けられる切欠き部は第１実施形態（図３）で説明した前側ではなく後側となり、フレーム側ブラケットに設けられる切欠き部は第２実施形態（図１３）で説明した後側ではなく前側となる。また、中間ブラケットの第２のブラケット部分に設けられる切欠き部は第３実施形態（図１５）で説明した前側ではなく後側となり、中間ブラケットの第１のブラケット部分に設けられる切欠き部は第４実施形態（図１７）で説明した後側ではなく前側となる。すなわち、スタック側ブラケットに設けられる切欠き部は、燃料電池車両の前後方向の端部のうちの収容ボックスにより近い近位端部に向かう側に形成される。一方、フレーム側ブラケットに設けられる切欠き部は、燃料電池車両の前後方向の端部のうちの収容ボックスにより遠い遠位端部に向かう側に形成される。なお、スタック側ブラケットとフレーム側ブラケットの両方に、上述した切欠き部を設けるようにしてもよい。また、中間ブラケットの第２のブラケット部分に設けられる切欠き部は、燃料電池車両の前後方向の端部のうちの収容ボックスにより近い近位端部に向かう側に形成される。一方、中間ブラケットの第１のブラケット部分に設けられる切欠き部は、燃料電池車両の前後方向の端部のうちの収容ボックスにより遠い遠位端部に向かう側に形成される。なお、第１のブラケット部分と第２のブラケット部分の両方に上述した切欠き部を設けるようにしてもよい。
（４）変形例４
上記実施形態では、単セルの積層方向が燃料電池車両の前後方向（車長方向）を向くように燃料電池スタックがスタックケースに収容された場合を例に説明したが、単セルの積層方向が燃料電池車両の左右方向（車幅方向）を向くように燃料電池スタックがスタックケースに収容された構成としてもよい。
（５）変形例５
上記実施形態では、燃料電池に固体高分子型燃料電池を用いたが、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体酸化物形燃料電池等、種々の燃料電池としてもよい。
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、前述した実施形態および各変形例における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。
１０…燃料電池車両
１０Ｆ…前端部
１０Ｒ…後端部
１１…車室
１２…フロントボックス
１３…リアボックス
１４…車体フレーム
１５，１５Ｘ，１５Ｙ，１５Ｚ…スタックフレーム
２０…燃料電池スタック
２１…単セル
３０，３０Ｘ，３０Ｙ，３０Ｚ…スタックケース
４０…コントローラケース
５０ａ〜５０ｄ…フレームマウント
５１…孔部
５２…リブ
５３…雌ネジ付孔部
５４…マウントボルト
６０ａ〜６０ｄ…スタックマウント
６０Ｘｂ…スタックマウント
６０Ｙｂ…スタックマウント
６１…マウントボルト（第１のマウントボルト）
６２…リテーナ
６３…ゴム部材
６４ａ〜６４ｄ…スタック側ブラケット
６４Ｘａ〜６４Ｘｄ…スタック側ブラケット
６４ｂｍ…スタック側ブラケット
６４ｂｎ…スタック側ブラケット
６４ｂｐ…スタック側ブラケット
６４ｂｑ…スタック側ブラケット
６５…ゴム部材
６６…リテーナ
６７…スリーブ
６８ａ〜６８ｄ…フレーム側ブラケット
６８Ｘａ〜６８Ｘｄ…フレーム側ブラケット
６９…マウントナット（第１のマウントナット）
７０ａ〜７０ｄ…中間ブラケット
７０Ｚａ〜７０Ｚｄ…中間ブラケット
７１，７１Ｚ…第１のブラケット部分
７２，７２Ｚ…第２のブラケット部分
７４…第２のマウントボルト
７５…第２のマウントナット
６２１…リテーナ孔
６３１…ゴム孔
６４１…スタック側ブラケット孔
６４２…スリット
６４２ｍ…スリット（Ｃ型スリット）
６４３…台座部
６４４…台座部
６４５…切り込み（ノッチ）
６４６…切り込み
６５１…ゴム孔
６６１…リテーナ孔
６７１…スリーブ孔
６８１…フレーム側ブラケット孔
６８２…スリット
７１１…第１の中間ブラケット孔
７１２…保持部
７１３…スリット
７２１…第２の中間ブラケット孔
７２２…スリット
ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬ…車輪
ＲＦ，ＲＦＸ，ＲＦＹ…摩擦抵抗
ＢＬＢ…後方向直接荷重
ＩＬＢ…後方向慣性荷重
ＩＬＦ…前方向慣性荷重
ＬＢ…後方向荷重
ＬＦ…前方向荷重

Claims (3)

  1. 車室の前側または後側の収容ボックスに燃料電池スタックを搭載する燃料電池車両であって、
    前記燃料電池スタックはスタックケースに収容されており、
    前記スタックケースは、スタックマウントを介して前記収容ボックスのフレームに搭載されており、
    前記スタックマウントは、
    前記スタックケースに設けられたスタック側ブラケットと、
    前記フレームに設けられたフレーム側ブラケットと、
    前記スタック側ブラケットと前記フレーム側ブラケットとを締結する締結部材と、
    を含み、
    （ａ）前記スタック側ブラケットに、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより近い近位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第１の構成と、
    （ｂ）前記フレーム側ブラケットに、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより遠い遠位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第２の構成と、
    の少なくとも一方を有し、
    前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより近い近位端部に向かう側からの衝突による衝撃が、（ｉ）前記フレーム側ブラケットを介して前記スタックケースに加わる場合には前記スタック側ブラケットが前記フレーム側ブラケットから離脱せず、（ｉｉ）前記フレーム側ブラケットを介さずに前記スタックケースに加わる場合には前記スタック側ブラケットが前記フレーム側ブラケットから離脱する、ように前記スタック側ブラケットと前記フレーム側ブラケットとの間の摩擦抵抗が設定されている、
    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、
    前記スタックマウントには、前記スタック側ブラケットと前記フレーム側ブラケットとの間に介挿されたゴム部材が設けられている、燃料電池車両。
  3. 車室の前側または後側の収容ボックスに燃料電池スタックを搭載する燃料電池車両であって、
    前記燃料電池スタックはスタックケースに収容されており、
    前記スタックケースは、スタックマウントを介して前記収容ボックスのフレームに搭載されており、
    前記スタックマウントは、
    前記スタックケースに設けられたスタック側ブラケットと、
    前記フレームに設けられたフレーム側ブラケットと、
    前記スタック側ブラケットと締結される第１のブラケット部分および前記フレーム側ブラケットと締結される第２のブラケット部分を有し、前記スタック側ブラケットと前記フレーム側ブラケットとを繋ぐ中間ブラケットと、
    前記スタック側ブラケットと前記第１のブラケット部分とを締結する第１の締結部材と、
    前記第２のブラケット部分と前記フレーム側ブラケットとを締結する第２の締結部材と、
    を含み、
    （ａ）前記中間ブラケットの前記第２のブラケット部分に、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより近い近位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第１の構成と、
    （ｂ）前記中間ブラケットの前記第１のブラケット部分に、前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより遠い遠位端部に向かう側に切欠き部が形成されている第２の構成と、
    の少なくとも一方を有し、
    前記燃料電池車両の前後方向の端部のうちの前記収容ボックスにより近い近位端部に向かう側からの衝突による衝撃が、（ｉ）前記フレーム側ブラケットを介して前記スタックケースに加わる場合には前記スタック側ブラケットが前記フレーム側ブラケットから離脱せず、（ｉｉ）前記フレーム側ブラケットを介さずに前記スタックケースに加わる場合には前記スタック側ブラケットが前記フレーム側ブラケットから離脱する、ように前記スタック側ブラケットと前記中間ブラケットと前記フレーム側ブラケットとの間の摩擦抵抗が設定されている、
    燃料電池車両。
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