JP6907913B2 - 燃料電池車両 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池スタックを有する燃料電池車両に関する。

従来、このような分野の技術として、例えば下記特許文献に記載されるものがある。特許文献１に記載の燃料電池車両では、車両前方のフロントルームに燃料電池スタック、昇圧コンバータ、インバータなどが搭載されており、燃料電池スタック、昇圧コンバータ及びインバータは下からこの順に積層されている。

特開２０１７−７４８１９号公報

このような構造を有する燃料電池車両では、燃料電池スタックを収容するスタックケースと昇圧コンバータ等を収容する高電圧部品ケースとの間の仕切り部材を無くし、これらのケースを一体化することで部品点数の削減が検討されている。しかしながら、スタックケースと高電圧部品ケースとを一体化すると、スタックケースと高電圧部品ケースとの間で気体が流通する状態になってしまい、万一何らかの原因で燃料電池スタックから水素が漏れた場合に、漏れた水素が高電圧部品ケースの上方に溜まる可能性がある。水素の溜まりによる不都合を防止するために、例えば高電圧部品ケースに圧抜き機構を設け、所定の圧力を超えるときに圧抜き機構を変形させて圧力を逃がすことが考えられるが、フロントルームを覆うボンネットを開いた状態で圧抜き機構が変形した場合に、変形した圧抜き機構が上方に飛散する問題が新たに生じる。

本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、圧抜き機構の上方への飛散を抑制することができる燃料電池車両を提供することを目的とする。

本発明に係る燃料電池車両は、燃料電池スタックを有する燃料電池車両であって、前記燃料電池スタックを収容するスタック収容部と、前記燃料電池スタックと接続される高電圧部品を収容し、前記スタック収容部の上方に配置されるとともに前記スタック収容部との間で気体が流通可能な高電圧部品収容部と、を有する収容ケースと、前記収容ケースの前記高電圧部品収容部に設けられるとともに、前記高電圧部品収容部よりも剛性の低い材料で形成される圧抜き機構と、を備え、前記収容ケースは、前記燃料電池車両のフロントルームに搭載されており、前記圧抜き機構は、前記燃料電池車両のカウル部材、ダッシュパネル、エプロン部材、サスペンションタワー及びラジエータサポートのうち少なくとも一方と対向した位置に配置されていることを特徴としている。

本発明に係る燃料電池車両では、収容ケースの高電圧部品収容部に圧抜き機構が設けられるので、仮に高電圧部品収容部の内部で水素の溜まりによって不都合が発生した場合、高電圧部品収容部よりも圧抜き機構の方が先に変形することで、高電圧部品収容部の内部の圧力を外部に逃がすことができ、高電圧部品収容部の変形や破損を防止することができる。しかも、圧抜き機構はカウル部材、ダッシュパネル、エプロン部材、サスペンションタワー及びラジエータサポートのうち少なくとも一方と対向した位置に配置されており、すなわち、圧抜き機構は高電圧部品収容部の天井部を除いた該高電圧部品収容部の周囲に配置されている。このため、高電圧部品収納部内部の圧力を車両の前後方向、車両の左右方向に逃がすことにより、圧抜き機構の上方への飛散を抑制することができる。更に、仮に圧抜き機構が変形し飛散した場合に、対向するカウル部材、ダッシュパネル、エプロン部材、サスペンションタワー及びラジエータサポートのうち少なくとも一方に当たるので、車両の前後方向、車両の左右方向への飛散を抑制することができる。

本発明に係る燃料電池車両において、前記圧抜き機構は、前記カウル部材及び前記ダッシュパネルのうち少なくとも一方と対向した位置に配置されていることが好ましい。このようすれば、圧抜き機構の上方への飛散抑制に加え、圧抜き機構によるフロントルームの後方への飛散を抑制することができる。

本発明に係る燃料電池車両において、前記カウル部材及び前記ダッシュパネルのうち少なくとも一方と前記圧抜き機構との間には隙間が設けられており、前記隙間の前記圧抜き機構よりも上方には、ワイヤハーネスが配置されていることが好ましい。このようにすれば、圧抜き機構の飛散を抑制する部材としてワイヤハーネスを流用することにより、部品の点数を増やさずに、圧抜き機構の上方への飛散を更に抑制することができる。

また、本発明に係る燃料電池車両において、前記圧抜き機構は、前記エプロン部材及び前記サスペンションタワーのうち少なくとも一方と対向した位置に配置されていることが好ましい。このようにすれば、圧抜き機構の上方への飛散抑制に加え、圧抜き機構によるフロントルームの左右方向への飛散を抑制することができる。

また、本発明に係る燃料電池車両において、前記圧抜き機構は、前記ラジエータサポートと対向した位置に配置されていることが好ましい。このようにすれば、圧抜き機構の上方への飛散抑制に加え、圧抜き機構によるフロントルームの前方への飛散を抑制することができる。

更に、本発明に係る燃料電池車両において、前記圧抜き機構は、水素透過膜を有する水素換気口であることが好ましい。このようにすれば、圧抜き機構が水素換気口の機能を兼ねることにより、圧抜き機構の設置による部品点数の増加を防止することができる。

本発明によれば、圧抜き機構の上方への飛散を抑制することができる。

実施形態に係る燃料電池車両を示す概略平面図である。 高電圧部品収容部に設けられた後側圧抜き機構、ダッシュパネル及びカウル部材の位置関係を示す概略断面図である。

以下、図面を参照して本発明に係る燃料電池車両の実施形態について説明する。各図において矢印ＦＲ、矢印ＲＨ、矢印ＵＰは、車両前方、車両右方、車両上方をそれぞれ示す。

図１は実施形態に係る燃料電池車両を示す概略平面図であり、図２は高電圧部品収容部に設けられた後側圧抜き機構、ダッシュパネル及びカウル部材の位置関係を示す概略断面図である。本実施形態の燃料電池車両１は、車両の左右方向（車幅方向ともいう）に延設されるとともにフロントルーム３と車室９とを区画するダッシュパネル２と、フロントルーム３の略中央の位置に搭載された収容ケース４と、収容ケース４を挟んでダッシュパネル２の反対側（すなわち、フロントルーム３の前方）に配置されるとともに車両の左右方向に延びるラジエータサポート５と、フロントルーム３の左右両側の側壁部を形成する一対のエプロン部材６Ｌ，６Ｒと、エプロン部材６Ｌ，６Ｒの内側に配置された左右一対のサスペンションタワー７Ｌ，７Ｒと、を備えている。

ダッシュパネル２の上方には、車両の左右方向に沿って延びるカウル部材８が配置されている。このカウル部材８は、断面略Ｌ字状を呈し、溶接等でダッシュパネル２の上端と接合されるカウルパネル８ａと、該カウルパネル８ａの上端と連結されるカウルルーバ８ｂとを有する。

収容ケース４は、例えば金属材料により形成された略直方体形状の筐体であり、下部に配置されて燃料電池スタック１０を収容するスタック収容部４ａと、スタック収容部４ａの上方に配置されて高電圧部品１１を収容する高電圧部品収容部４ｂとを有する。スタック収容部４ａと高電圧部品収容部４ｂとは、例えばそれぞれ開口部及びフランジ部を有する略直方体形状の筐体を呈しており、内部に燃料電池スタック１０又は高電圧部品１１を固定する固定部が設けられている。収容ケース４は、スタック収容部４ａを構成する筐体と高電圧部品収容部４ｂを構成する筐体とを開口部同士が向き合うように突き合わせた状態で、フランジ部同士をボルト締結で固定させることにより一体的に形成されている（図２参照）。そして、スタック収容部４ａと高電圧部品収容部４ｂとの間は、気体が流通可能な状態となっている。

燃料電池スタック１０は、複数の単セルを積層してなるセルスタックであり、固体高分子電解質型燃料電池を構成する。図示しないが、単セルは、高分子電解質膜がアノード電極及びカソード電極により挟持されてなる膜／電極接合体と、該膜／電極接合体を両側から挟み込む一対のセパレータとを有する。一方、高電圧部品１１は、例えば燃料電池スタック１０の電力を昇圧するための昇圧コンバータであり、燃料電池スタック１０と電気的に接続されている。

また、本実施形態の燃料電池車両１は、高電圧部品収容部４ｂに設けられるとともに、該高電圧部品収容部４ｂよりも剛性の低い材料で形成された圧抜き機構を複数（ここでは、４つ）備えている。図１に示すように、４つの圧抜き機構は、高電圧部品収容部４ｂの前後左右の側壁に１箇所ずつ設けられている。

具体的には、高電圧部品収容部４ｂの前側壁には前側圧抜き機構１２ａが設けられている。前側圧抜き機構１２ａは、その前方に配置されたラジエータサポート５と対向する位置に配置されている。そして、車両の上下方向（車両の高さ方向ともいう）において、該前側圧抜き機構１２ａはラジエータサポート５と略同じ高さに位置している。

高電圧部品収容部４ｂの左側壁には、左側圧抜き機構１２ｂが設けられている。左側圧抜き機構１２ｂは、左側のエプロン部材６Ｌ及びサスペンションタワー７Ｌと対向する位置に配置されている。すなわち、左側圧抜き機構１２ｂは、車両の前後方向において、サスペンションタワー７Ｌと対向する部分と、エプロン部材６Ｌと対向する部分とを有するように形成されている。また、車両の上下方向において、この左側圧抜き機構１２ｂは、エプロン部材６Ｌ及びサスペンションタワー７Ｌと略同じ高さに位置している。なお、左側圧抜き機構１２ｂは、必ずしも左側のエプロン部材６Ｌ及びサスペンションタワー７Ｌの双方と対向する位置に配置される必要がなく、左側のエプロン部材６Ｌ及びサスペンションタワー７Ｌのいずれか一方と対向する位置に配置されても良い。

また、高電圧部品収容部４ｂの後側壁には、後側圧抜き機構１２ｃが設けられている。この後側圧抜き機構１２ｃは、ダッシュパネル２及びカウル部材８と対向する位置に配置されている（図２参照）。すなわち、後側圧抜き機構１２ｃは、車両の上下方向において、ダッシュパネル２に対応する部分と、カウル部材８と対応する部分とを有するように形成されている。なお、後側圧抜き機構１２ｃは、必ずしもダッシュパネル２及びカウル部材８の双方と対向する位置に配置される必要がなく、ダッシュパネル２及びカウル部材８のいずれか一方と対向する位置に配置されても良い。

高電圧部品収容部４ｂの右側壁には、右側圧抜き機構１２ｄが設けられている。右側圧抜き機構１２ｄは、右側のエプロン部材６Ｒ及びサスペンションタワー７Ｒと対向する位置に配置されている。すなわち、右側圧抜き機構１２ｄは、車両の前後方向において、サスペンションタワー７Ｒと対向する部分と、エプロン部材６Ｒと対向する部分とを有するように形成されている。また、車両の上下方向において、この右側圧抜き機構１２ｄは、エプロン部材６Ｒ及びサスペンションタワー７Ｒと略同じ高さに位置している。なお、右側圧抜き機構１２ｄは、必ずしも右側のエプロン部材６Ｒ及びサスペンションタワー７Ｒの双方と対向する位置に配置される必要がなく、右側のエプロン部材６Ｒ及びサスペンションタワー７Ｒのいずれか一方と対向する位置に配置されても良い。

前側圧抜き機構１２ａ、左側圧抜き機構１２ｂ、後側圧抜き機構１２ｃ及び右側圧抜き機構１２ｄは、それぞれ水素透過膜を有する水素換気口であって、高電圧部品収容部４ｂの側壁の所定位置に設けられた開口部に水素透過膜を取り付けることにより形成されている。水素透過膜は、水素の透過を許容しつつ、水や塵埃等の透過を阻止する素材で作られている。そして、これらの圧抜き機構は、それぞれ高電圧部品収容部４ｂよりも剛性の低い材料によって形成されている。

本実施形態の燃料電池車両１では、高電圧部品収容部４ｂの前後左右の側壁に圧抜き機構がそれぞれ設けられており、前側圧抜き機構１２ａがラジエータサポート５と対応する位置、左側圧抜き機構１２ｂが左側のエプロン部材６Ｌ及びサスペンションタワー７Ｌと対向する位置、後側圧抜き機構１２ｃがダッシュパネル２及びカウル部材８と対向する位置、右側圧抜き機構１２ｄが右側のエプロン部材６Ｒ及びサスペンションタワー７Ｒと対向する位置にそれぞれ配置されている。しかも、これらの圧抜き機構は高電圧部品収容部４ｂよりも剛性の低い材料によって形成されている。このため、仮に高電圧部品収容部４ｂの内部で水素の溜まりによって不都合が発生した場合、高電圧部品収容部４ｂよりも圧抜き機構の方が先に変形することにより、高電圧部品収容部４ｂの内部の圧力を外部に逃がすことができるので、高電圧部品収容部４ｂの変形や破損等を防止することができる。

そして、これらの圧抜き機構は高電圧部品収容部４ｂの天井部（すなわち、高電圧部品収容部４ｂの上部）に設けられずに高電圧部品収容部４ｂの左右前後の側壁に設けられるため、高電圧部品収容部４ｂの圧力を車両の前後左右方向に逃がすことで、圧抜き機構の上方への飛散を抑制することができる。従って、従来のようにボンネットを開いた状態で変形した圧抜き機構が上方に飛散することを効果的に防止することができる。

更に、仮に圧抜き機構が変形し飛散した場合に、高電圧部品収容部４ｂの前側ではラジエータサポート５、高電圧部品収容部４ｂの左側では左側のエプロン部材６Ｌ及びサスペンションタワー７Ｌ、高電圧部品収容部４ｂの後側ではダッシュパネル２及びカウル部材８、高電圧部品収容部４ｂの右側では右側のエプロン部材６Ｒ及びサスペンションタワー７Ｒにより、圧抜き機構の飛散が阻止されるので、圧抜き機構によるフロントルーム３の前後方向（すなわち、車両の前後方向）及びフロントルーム３の左右方向（すなわち、車両の左右方向）への飛散を防止することができる。例えば図２に示すように、仮に後側圧抜き機構１２ｃが飛散した場合、該後側圧抜き機構１２ｃの後方に配置されたダッシュパネル２及びカウル部材８に当たるので、後側圧抜き機構１２ｃによるフロントルーム３の後方への飛散は阻止される。

更に、前側圧抜き機構１２ａ、左側圧抜き機構１２ｂ、後側圧抜き機構１２ｃ及び右側圧抜き機構１２ｄは、それぞれ水素透過膜を有する水素換気口である。このように圧抜き機構が水素換気口の機能を兼ねることにより、圧抜き機構の設置による部品点数の増加を防止することができる。

なお、本実施形態において、圧抜き機構として水素透過膜を有する水素換気口の例を挙げて説明したが、圧抜き機構として高電圧部品収容部４ｂの開口部に取り付けられた防水シート、板金カバー、板金ブラケット、樹脂シート、ゴム栓であっても良く、或いは高電圧部品収容部４ｂに設けられた切り欠き溝や肉薄部等のような高電圧部品収容部４ｂの他の部分よりも剛性の低い脆弱部であっても良い。

また、本実施形態において、カウル部材８及びダッシュパネル２のうち少なくとも一方と後側圧抜き機構１２ｃとの間には隙間が設けられ、該隙間の後側圧抜き機構１２ｃよりも上方にワイヤハーネスが配置されても良い。このようにすれば、後側圧抜き機構１２ｃの飛散を抑制する部材としてワイヤハーネスを流用することにより、部品の点数を増やさず、後側圧抜き機構１２ｃの上方への飛散を更に抑制することができる。

更に、前側圧抜き機構１２ａ、左側圧抜き機構１２ｂ、後側圧抜き機構１２ｃ及び右側圧抜き機構１２ｄは、必ずしも全て設ける必要がなく、これらのうち少なくとも一つを設ければ良い。また、高電圧部品収容部４ｂの前後左右の側壁において、各側壁につき圧抜き機構が１箇所ずつ設けられる必要がなく、例えば２箇所ずつ設けられても良い。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

１ 燃料電池車両
２ ダッシュパネル
３ フロントルーム
４ 収容ケース
４ａ スタック収容部
４ｂ 高電圧部品収容部
５ ラジエータサポート
６Ｌ，６Ｒ エプロン部材
７Ｌ，７Ｒ サスペンションタワー
８ カウル部材
８ａ カウルパネル
８ｂ カウルルーバ
９ 車室
１０ 燃料電池スタック
１１ 高電圧部品
１２ａ 前側圧抜き機構
１２ｂ 左側圧抜き機構
１２ｃ 後側圧抜き機構
１２ｄ 右側圧抜き機構

Claims (6)

1. 燃料電池スタックを有する燃料電池車両であって、
   前記燃料電池スタックを収容するスタック収容部と、前記燃料電池スタックと接続される高電圧部品を収容し、前記スタック収容部の上方に配置されるとともに前記スタック収容部との間で気体が流通可能な高電圧部品収容部と、を有する収容ケースと、
   前記収容ケースの前記高電圧部品収容部に設けられるとともに、前記高電圧部品収容部よりも剛性の低い材料で形成される圧抜き機構と、
   を備え、
   前記収容ケースは、前記燃料電池車両のフロントルームに搭載されており、
   前記圧抜き機構は、前記燃料電池車両のカウル部材、ダッシュパネル、エプロン部材、サスペンションタワー及びラジエータサポートのうち少なくとも一方と対向した位置に配置されていることを特徴とする燃料電池車両。
2. 前記圧抜き機構は、前記カウル部材及び前記ダッシュパネルのうち少なくとも一方と対向した位置に配置されている請求項１に記載の燃料電池車両。
3. 前記カウル部材及び前記ダッシュパネルのうち少なくとも一方と前記圧抜き機構との間には隙間が設けられており、
   前記隙間の前記圧抜き機構よりも上方には、ワイヤハーネスが配置されている請求項２に記載の燃料電池車両。
4. 前記圧抜き機構は、前記エプロン部材及び前記サスペンションタワーのうち少なくとも一方と対向した位置に配置されている請求項１に記載の燃料電池車両。
5. 前記圧抜き機構は、前記ラジエータサポートと対向した位置に配置されている請求項１に記載の燃料電池車両。
6. 前記圧抜き機構は、水素透過膜を有する水素換気口である請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料電池車両。

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