JPWO2013118602A1

JPWO2013118602A1 - 燃料電池車両

Info

Publication number: JPWO2013118602A1
Application number: JP2013557466A
Authority: JP
Inventors: 秀晴内藤; 成志好永
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2015-05-11
Anticipated expiration: 2033-01-28
Also published as: JP5851527B2; US20150027796A1; DE112013000874T5; CN104114396B; US9079508B2; WO2013118602A1; WO2013118602A9; CN104114396A

Abstract

燃料電池車両（１０）は、燃料電池スタック（１４）と、前記燃料電池スタック（１４）をフロントボックス（１２）に搭載するための車体フレーム（１６）とを備える。燃料電池スタック（１４）及びフレーム部材（１３２）は、車両平面視で車両幅方向に重なり部位を有するとともに、前記燃料電池スタック（１４）の車両前方向端部（１４ａ）は、前記フレーム部材（１３２）の車両前方向端部（１３２ａ）よりも車両後方向に位置する一方、前記燃料電池スタック（１４）の車両後方向端部（１４ｂ）は、前記フレーム部材（１３２）の車両後方向端部（１３２ｂ）よりも車両前方向に位置している。

Description

本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を有し、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックと、車両のフロントボックスに前記燃料電池スタックを搭載するための車両側フレームとを備える燃料電池車両に関する。

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード電極及びカソード電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、セパレータによって挟持した発電セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の発電セルを積層することにより、車載用燃料電池スタックとして使用されている。

上記の車載用燃料電池スタックでは、例えば、特開２００３−１７３７９０号公報（以下、従来技術という）に開示されている車載用燃料電池システムを構成している。図１３に示すように、燃料電池システムは、車両１のフロントボックス２に搭載される燃料電池スタック３を備えている。燃料電池スタック３は、複数の燃料電池３ａが鉛直方向に積層されている。

フロントボックス２には、進行方向前方にラジエータ４が配設されるとともに、前記ラジエータ４の後方に近接してイオン交換器５ａ、エアフィルタ５ｂ、インタークーラ５ｃ及びスーパーチャージャ５ｄ等の補機が配設されている。さらに、燃料電池スタック３の下方に近接して走行モータであるメインモータ６が配置されている。

ところで、上記の従来技術では、フロントボックス２内に燃料電池スタック３に近接して各種の補機やラジエータ４が配置されている。従って、車両１に外部から衝撃荷重が付与された際に、この種の機器類が燃料電池スタック３に直接当接することを阻止することが望まれている。このため、例えば、比較的強度の高いエンクロージャにより燃料電池スタック３を囲繞することが考えられるが、設備全体が大型化する。

本発明は、この種の要請に対応してなされたものであり、燃料電池を覆って比較的強度の高いエンクロージャを用いる必要がなく、簡単且つ経済的な構成で、外部荷重が前記燃料電池に直接作用することを可及的に阻止し、前記燃料電池を確実に保護することが可能な燃料電池車両を提供することを目的とする。

本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を有し、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックと、車両のフロントボックスに前記燃料電池スタックを搭載するための車両側フレームとを備える燃料電池車両に関するものである。

この燃料電池車両では、外部から付与される衝撃を緩和するとともに、燃料電池スタックの車両前後方向の長さよりも長尺な衝撃緩和機構を設けている。そして、燃料電池スタック及び衝撃緩和機構は、車両平面視で車両幅方向に重なり部位を有するとともに、前記燃料電池スタックの車両前方向端部は、前記衝撃緩和機構の車両前方向端部よりも車両後方向に位置する一方、前記燃料電池スタックの車両後方向端部は、前記衝撃緩和機構の車両後方向端部よりも車両前方向に位置している。

本発明によれば、衝撃緩和機構は、燃料電池スタックよりも車両前後方向に長尺に構成されるとともに、前記燃料電池スタックは、車両平面視で、前記衝撃緩和機構の範囲内に配置されている。このため、燃料電池スタックは、車両前方向又は車両後方向に衝撃緩和機構からはみ出すことがない。

従って、燃料電池車両に車両前後方向から外部荷重が付与された際、前記外部荷重は、衝撃緩和機構により確実に受けることができる。これにより、燃料電池スタックに外部荷重が直接付与されることがない。

このため、燃料電池スタックを覆って比較的強度の高いエンクロージャを用いる必要がなく、簡単且つ経済的な構成で、外部荷重が燃料電池に直接作用することを可及的に阻止し、前記燃料電池を確実に保護することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池車両の要部側面説明図である。前記燃料電池車両の要部斜視説明図である。前記燃料電池車両の要部平面説明図である。前記燃料電池スタックを構成する燃料電池の要部分解斜視図である。前記燃料電池スタックの補機類の説明図である。本発明の第２の実施形態に係る燃料電池車両の要部側面説明図である。前記燃料電池車両の要部平面説明図である。本発明の第３の実施形態に係る燃料電池車両の要部側面説明図である。前記燃料電池車両の要部平面説明図である。本発明の第４の実施形態に係る燃料電池車両の要部分解斜視説明図である。前記燃料電池車両の正面説明図である。前記燃料電池車両の要部平面説明図である。従来技術に開示されている車載用燃料電池システムの要部側面説明図である。

図１〜図３に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池車両１０は、フロントボックス（所謂、モータルーム）１２に収容される燃料電池スタック１４と、前記燃料電池スタック１４を前記フロントボックス１２に搭載するための車体フレーム（車両側フレーム）１６とを備える。

燃料電池スタック１４は、複数の燃料電池１８が、立位姿勢で燃料電池車両１０の車長方向（矢印Ｌ方向）に交差する車幅方向（矢印Ｈ方向）に積層される。なお、複数の燃料電池１８は、燃料電池車両１０の高さ方向（矢印Ｔ方向）に積層されてもよい。

図２及び図３に示すように、複数の燃料電池１８の積層方向一端には、第１ターミナルプレート２０ａ、第１絶縁プレート２２ａ及び第１エンドプレート２４ａが外方に向かって順次配設される。複数の燃料電池１８の積層方向他端には、第２ターミナルプレート２０ｂ、第２絶縁プレート２２ｂ及び第２エンドプレート２４ｂが外方に向かって順次配設される。

第１エンドプレート２４ａの中央部からは、第１ターミナルプレート２０ａに接続された第１出力端子２６ａが延在する。第２エンドプレート２４ｂの中央部からは、第２ターミナルプレート２０ｂに接続された第２出力端子２６ｂが延在する。

第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂは、各角部を切り欠いた横長の略長方形状を有するが、これに限定されるものではなく、例えば、長方形状や正方形状等を有していてもよい。

第１エンドプレート２４ａと第２エンドプレート２４ｂの各長辺間には、連結バー（締結部材）２８ａの両端がねじ３０により固定される。第１エンドプレート２４ａと第２エンドプレート２４ｂの各短辺間には、連結バー（締結部材）２８ｂの両端がねじ３０により固定される。連結バー２８ａ、２８ｂにより、燃料電池スタック１４の複数の積層された燃料電池１８に積層方向（矢印Ｈ方向）の締め付け荷重が付与される。

図４に示すように、燃料電池１８は、横長の長方形状を有するとともに、電解質膜・電極構造体４０が、第１セパレータ４２及び第２セパレータ４４に挟持される。第１セパレータ４２及び第２セパレータ４４は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、あるいはめっき処理鋼板等の金属セパレータやカーボンセパレータにより構成される。

燃料電池１８の矢印Ｌ方向（図４中、水平方向）の一端縁部には、積層方向である矢印Ｈ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔４６ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔４８ｂが、矢印Ｔ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。

燃料電池１８の矢印Ｌ方向の他端縁部には、矢印Ｈ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔４８ａ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔４６ｂが、矢印Ｔ方向に配列して設けられる。

燃料電池１８の矢印Ｔ方向の上端縁部には、冷却媒体を供給するための一対の冷却媒体入口連通孔５０ａが設けられる。燃料電池１８の矢印Ｔ方向の下端縁部には、冷却媒体を排出するための一対の冷却媒体出口連通孔５０ｂが設けられる。

第１セパレータ４２の電解質膜・電極構造体４０に向かう面４２ａには、酸化剤ガス入口連通孔４６ａと酸化剤ガス出口連通孔４６ｂとに連通し、矢印Ｌ方向に延在する複数本の酸化剤ガス流路５２が設けられる。

第２セパレータ４４の電解質膜・電極構造体４０に向かう面４４ａには、燃料ガス入口連通孔４８ａと燃料ガス出口連通孔４８ｂとに連通し、矢印Ｌ方向に延在する複数本の燃料ガス流路５４が設けられる。

互いに隣接する燃料電池１８を構成する第１セパレータ４２の面４２ｂと、第２セパレータ４４の面４４ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔５０ａと冷却媒体出口連通孔５０ｂとを連通し、矢印Ｔ方向に延在する複数本の冷却媒体流路５６が設けられる。

第１セパレータ４２及び第２セパレータ４４には、それぞれシール部材５８、６０が、一体的又は個別に設けられる。シール部材５８、６０は、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン、又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾力を有するシール部材を使用する。

電解質膜・電極構造体４０は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜６２と、前記固体高分子電解質膜６２を挟持するカソード電極６４及びアノード電極６６とを備える。

カソード電極６４及びアノード電極６６は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜６２の両面に形成されている。

図２に示すように、第１エンドプレート２４ａには、酸化剤ガス入口連通孔４６ａ、酸化剤ガス出口連通孔４６ｂ、燃料ガス入口連通孔４８ａ及び燃料ガス出口連通孔４８ｂに連通する酸化剤ガス供給マニホールド７０ａ、酸化剤ガス排出マニホールド７０ｂ、燃料ガス供給マニホールド７２ａ及び燃料ガス排出マニホールド７２ｂが取り付けられる。

図３に示すように、第２エンドプレート２４ｂには、一対の冷却媒体入口連通孔５０ａ及び一対の冷却媒体出口連通孔５０ｂに連通する一対の冷却媒体供給マニホールド７４ａ及び一対の冷却媒体排出マニホールド７４ｂが取り付けられる。一対の冷却媒体供給マニホールド７４ａは、合流して単一の供給配管構造になる一方、一対の冷却媒体排出マニホールド７４ｂは、同様に合流して単一の排出配管構造になる。

なお、上記の構成に代えて、第１エンドプレート２４ａに、全てのマニホールド（酸化剤ガス供給マニホールド７０ａ、酸化剤ガス排出マニホールド７０ｂ、燃料ガス供給マニホールド７２ａ、燃料ガス排出マニホールド７２ｂ、一対の冷却媒体供給マニホールド７４ａ及び一対の冷却媒体排出マニホールド７４ｂ）を設けてもよい。

図５に示すように、燃料電池車両１０は、燃料電池スタック１４に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置８０と、前記燃料電池スタック１４に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置８２と、前記燃料電池スタック１４に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置８４と、前記燃料電池車両１０全体の制御を行うコントローラ（ＥＣＵ）８６とを備える。

酸化剤ガス供給装置８０は、大気からの空気を圧縮して供給するエアコンプレッサ８８を備えるとともに、前記エアコンプレッサ８８は、エアモータ９０により駆動される。エアコンプレッサ８８は、空気供給流路９２に配設される。空気供給流路９２には、供給ガスと排出ガスとの間で水分と熱を交換する加湿器９４が配設されるとともに、前記空気供給流路９２は、燃料電池スタック１４の酸化剤ガス入口連通孔４６ａに連通する。

酸化剤ガス供給装置８０は、酸化剤ガス出口連通孔４６ｂに連通する空気排出流路９６を備える。空気排出流路９６は、加湿器９４の加湿媒体通路（図示せず）に連通する。空気供給流路９２には、エアコンプレッサ８８と加湿器９４との間に入口側封止弁９８ａが配設されるとともに、空気排出流路９６には、前記加湿器９４の下流に出口側封止弁９８ｂが配設される。

燃料ガス供給装置８２は、高圧水素を貯留する水素タンク（Ｈ₂タンク）１００を備え、この水素タンク１００は、水素供給流路１０２を介して燃料電池スタック１４の燃料ガス入口連通孔４８ａに連通する。水素供給流路１０２には、遮断弁１０４、エゼクタ１０６及び必要に応じて水素ポンプ１０８が設けられる。

エゼクタ１０６は、水素タンク１００から供給される水素ガスを、水素供給流路１０２を通って燃料電池スタック１４に供給するとともに、前記燃料電池スタック１４で使用されなかった未使用の水素ガスを含む排ガスを、水素循環路１１０から吸引して、再度、前記燃料電池スタック１４に燃料ガスとして供給する。

燃料ガス出口連通孔４８ｂには、オフガス流路１１２が連通する。オフガス流路１１２の途上には、水素循環路１１０が連通するとともに、前記オフガス流路１１２には、パージ弁１１４が接続される。

冷却媒体供給装置８４は、燃料電池スタック１４に設けられる冷却媒体入口連通孔５０ａ及び冷却媒体出口連通孔５０ｂに連通し、冷却媒体を前記燃料電池スタック１４に循環させる冷却媒体循環路１１６を備える。冷却媒体循環路１１６には、ラジエータ１１８、冷却ポンプ１２０及びイオン交換器１２２が接続される。ラジエータ１１８には、ファンモータ１２４が設けられており、ラジエータファン１２５を駆動して前記ラジエータ１１８に送風を行う。

燃料電池車両１０では、後述するように、フロントボックス１２に走行モータ１２６の他、空調用機器及び各種部品が搭載される。

図２及び図３に示すように、第１エンドプレート２４ａには、一対のマウント部材１３０ａの一端が固定されるとともに、前記一対のマウント部材１３０ａの他端は、燃料電池スタック配置機構である燃料電池用フレーム部材（衝撃緩和機構）１３２に固定される。第２エンドプレート２４ｂには、一対のマウント部材１３０ｂの一端が固定されるとともに、前記一対のマウント部材１３０ｂの他端は、フレーム部材１３２に固定される。

なお、燃料電池スタック配置機構としては、フレーム部材１３２の他、例えば、走行モータ１２６を取り付けるモータマウント（図示せず）を用い、前記モータマウントに燃料電池スタック１４を配置してもよい。

図１〜図３に示すように、フレーム部材１３２は、車両側構成部材であるサイドフレーム１３４にブラケット１３６を介して固定される。サイドフレーム１３４は、車体フレーム１６の一部を構成する。

図１に示すように、フレーム部材１３２の下部側には、高電圧系ユニット１４０が固定される。高電圧系ユニット１４０は、例えば、ＰＤＵ（パワードライブユニット）、水素ポンプＰＤＵ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、燃料電池ＶＣＵ（ボルテージコントロールユニット）、燃料電池コンタクタの他、燃料ガス供給装置８２を構成する遮断弁１０４、水素ポンプ１０８及びその他の各種バルブ類やエアコンヒータ等を備える。

高電圧系ユニット１４０は、燃料電池スタック１４よりも外形寸法が小さく設定され、前記燃料電池スタック１４の下方に且つ該燃料電池スタック１４の投影範囲内に配置される。従って、高電圧系ユニット１４０は、燃料電池スタック１４の範囲内に配置されて保護されるため、前記高電圧系ユニット１４０の剛性を燃料電池スタック１４の剛性よりも低く構成することが可能になる。

フレーム部材１３２には、さらにエアコンプレッサ８８、加湿器９４、入口側封止弁９８ａ及び出口側封止弁９８ｂが装着される。なお、これらの部品は、車体フレーム１６に取り付けられてもよい。

車体フレーム１６には、走行モータ１２６が取り付けられるとともに、前記走行モータ１２６には、複数の連結部材１４２を介して酸化剤ガス供給装置８０を構成するエアモータ９０が取り付けられる。

フロントボックス１２内には、車両前方向（矢印Ｌａ方向）前方に、ラジエータ１１８が配置される。フロントボックス１２の車両後方向（矢印Ｌｂ方向）には、前記フロントボックス１２と乗員室１４４とを仕切るダッシュボードパネル１４６が設けられる。

第１の実施形態では、フレーム部材１３２は、外部から付与される衝撃を緩和するとともに、燃料電池スタック１４の車両前後方向（矢印Ｌ方向）の長さＳ１よりも、長尺な長さＳ２を有する衝撃緩和機構を構成する。

図３に示すように、燃料電池スタック１４とフレーム部材１３２とは、車両平面視で車幅方向（矢印Ｈ方向）に重なり部位を有する。燃料電池スタック１４の車両前方向端部１４ａは、フレーム部材１３２の車両前方向端部１３２ａよりも車両後方向に距離Ｓａだけ離間して位置する。一方、燃料電池スタック１４の車両後方向端部１４ｂは、フレーム部材１３２の車両後方向端部１３２ｂよりも車両前方向に距離Ｓｂだけ離間して位置する。

図１に示すように、燃料電池スタック１４の車両前方向端部１４ａとフレーム部材１３２の車両前方向端部１３２ａとの距離Ｓａは、ラジエータ１１８の後部に装着されているファンモータ１２４の車両前後方向の寸法Ｓ３よりも長尺に設定される（Ｓａ＞Ｓ３）。

図１に示すように、燃料電池スタック１４の車両後方向端部１４ｂとフレーム部材１３２の車両後方向端部１３２ｂとの距離Ｓｂは、外部からの衝撃等により前記フレーム部材１３２がダッシュボードパネル１４６に当接した際、前記燃料電池スタック１４の車両後方向端部１４ｂと前記ダッシュボードパネル１４６との間に隙間が形成される距離に設定される。

この燃料電池車両１０の動作について、以下に説明する。

先ず、図５に示すように、酸化剤ガス供給装置８０のエアコンプレッサ８８を介して、空気供給流路９２に酸化剤ガス（空気）が送られる。この酸化剤ガスは、加湿器９４を通って加湿された後、燃料電池スタック１４の酸化剤ガス入口連通孔４６ａに供給される。

一方、燃料ガス供給装置８２では、遮断弁１０４の開放作用下に、水素タンク１００から水素供給流路１０２に燃料ガス（水素ガス）が供給される。この燃料ガスは、エゼクタ１０６を通った後、水素ポンプ１０８の作用下に、燃料電池スタック１４の燃料ガス入口連通孔４８ａに供給される。

また、冷却媒体供給装置８４では、冷却ポンプ１２０の作用下に、冷却媒体循環路１１６から燃料電池スタック１４の冷却媒体入口連通孔５０ａに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。

このため、図４に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔４６ａから第１セパレータ４２の酸化剤ガス流路５２に導入される。酸化剤ガスは、矢印Ｌ方向に移動しながら、電解質膜・電極構造体４０のカソード電極６４に供給される。

一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔４８ａから第２セパレータ４４の燃料ガス流路５４に導入される。この燃料ガスは、矢印Ｌ方向に移動しながら、電解質膜・電極構造体４０のアノード電極６６に供給される。

従って、電解質膜・電極構造体４０では、カソード電極６４に供給される酸化剤ガスと、アノード電極６６に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。これにより、走行モータ１２６に電力が供給されるため、燃料電池車両１０は、走行可能になる。

次いで、カソード電極６４から酸化剤ガス出口連通孔４６ｂに排出された酸化剤ガスは、図５に示すように、空気排出流路９６を流通して加湿器９４に導入され、新たな酸化剤ガスを加湿する。一方、アノード電極６６から燃料ガス出口連通孔４８ｂに排出された燃料ガスは、エゼクタ１０６に吸引されて燃料電池スタック１４に供給される。また、冷却媒体は、冷却媒体流路５６に導入された後、電解質膜・電極構造体４０を冷却し、冷却媒体循環路１１６に戻される。

燃料電池車両１０では、上記のように、燃料電池スタック１４から電力が供給されて走行される。その際、図１に示すように、燃料電池車両１０に前方から衝撃である外部荷重Ｆが加わると、前記燃料電池車両１０の前方部分が内部に変形し易い。

この場合、第１の実施形態では、図３に示すように、フレーム部材１３２が、衝撃緩和機構を構成しており、このフレーム部材１３２の車両前方向端部１３２ａは、燃料電池スタック１４の車両前方向端部１４ａよりも前方に距離Ｓａだけ突出している。一方、フレーム部材１３２の車両後方向端部１３２ｂは、燃料電池スタック１４の車両後方向端部１４ｂよりも後方に距離Ｓｂだけ突出している。

このため、燃料電池スタック１４は、車両前後方向に対してフレーム部材１３２の内側に配置されており、燃料電池車両１０に外部荷重Ｆが付与されても、前記燃料電池スタック１４に前記外部荷重Ｆが直接付与されることはない。従って、燃料電池スタック１４を覆って比較的強度が高いエンクロージャを用いる必要がない。

これにより、簡単且つ経済的な構成で、外部荷重Ｆが燃料電池１８に直接作用することを可及的に阻止し、前記燃料電池１８を確実に保護することが可能になる。

さらに、外部荷重Ｆの付与により、ラジエータ１１８は、車両後方（矢印Ｌｂ方向）に移動することがある。その際、ラジエータ１１８の後方に突出するファンモータ１２４は、車両前後方向の寸法Ｓ３が燃料電池スタック１４の車両前方向端部１４ａとフレーム部材１３２の車両前方向端部１３２ａとの距離Ｓａよりも短尺に設定されている。これにより、ラジエータ１１８が移動してフレーム部材１３２に衝突しても、ファンモータ１２４は、燃料電池スタック１４に当接することはない。このため、燃料電池スタック１４を確実に保護することができる。

また、外部荷重Ｆにより、フレーム部材１３２が車両後方向（矢印Ｌｂ方向）に移動し、ダッシュボードパネル１４６に当接することがある。ここで、燃料電池スタック１４の車両後方向端部１４ｂとダッシュボードパネル１４６との間には、隙間が形成されている。従って、燃料電池スタック１４がダッシュボードパネル１４６に当接することを可及的に阻止することが可能になる。

さらにまた、第１の実施形態では、図３に示すように、燃料電池スタック１４の車両幅方向（矢印Ｈ方向）両端部がフレーム部材１３２の車幅方向両端部よりも内方に配置されている。従って、燃料電池車両１０に横方向から外部荷重Ｆｓが付与された際に、燃料電池スタック１４に前記外部荷重Ｆｓが直接作用することはない。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池車両１５０の要部側面説明図である。

なお、第１の実施形態に係る燃料電池車両１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３以降の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。

燃料電池車両１５０では、走行モータ１２６とエアモータ９０とにより、衝撃緩和機構１５２が構成される。エアモータ９０と走行モータ１２６とが互いに車両前後方向に配置されるとともに、それぞれの軸芯Ｏ１、Ｏ２は、水平方向に沿って同一平面上に配置される。

衝撃緩和機構１５２では、走行モータ１２６の外周部からエアモータ９０の外周部までの水平方向の最大距離（各直径を連ねる水平線上の距離）Ｓ４が燃料電池スタック１４の車両前後方向の長さＳ１よりも長尺に設定される（図６及び図７参照）。なお、走行モータ１２６とエアモータ９０とは、車両前後方向に傾斜する方向に配置されていてもよく、衝撃緩和機構１５２として、車両前後方向の長さが、燃料電池スタック１４の長さＳ１よりも長尺であればよい。

この第２の実施形態では、衝撃緩和機構１５２を備え、前記衝撃緩和機構１５２により燃料電池スタック１４に車両前後方向に付与される荷重を緩和している。

従って、簡単且つ経済的な構成で、外部荷重Ｆが燃料電池１８に直接作用することを可及的に阻止することができる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

しかも、第２の実施形態では、衝撃緩和機構１５２は、剛性の高い走行モータ１２６とエアモータ９０とを備えており、外部荷重Ｆに対して反力を発生し、前記外部荷重Ｆを良好に受け止めることができる。その上、エアモータ９０の軸芯Ｏ１と走行モータ１２６の軸芯Ｏ２とは、水平方向に沿って同一平面上に配置されている。これにより、外部荷重Ｆは、走行モータ１２６及びエアモータ９０により一層確実に受け止めることができ、前記走行モータ１２６及び前記エアモータ９０のマウント構造の剛性を低く設定することが可能になり、経済的である。

図８及び図９に示すように、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池車両１６０は、衝撃緩和機構１６２を備える。衝撃緩和機構１６２は、酸化剤ガス供給装置８０を構成する各種部品、具体的には、エアコンプレッサ８８、入口側封止弁９８ａ、加湿器９４及び出口側封止弁９８ｂを備え、これらが車両前後方向（矢印Ｌ方向）に配列される。

衝撃緩和機構１６２では、車両前後方向の長さＳ５が、燃料電池スタック１４の車両前後方向の長さＳ１よりも長尺に設定される。燃料電池スタック１４は、衝撃緩和機構１６２の長さＳ５の範囲内に配置される一方、前記衝撃緩和機構１６２は、前記燃料電池スタック１４の一方の幅方向側部から外方に突出して配置される（図９参照）。

この第３の実施形態では、衝撃緩和機構１６２を備え、前記衝撃緩和機構１６２により燃料電池スタック１４の車両前後方向への荷重付与を緩和している。

さらに、衝撃緩和機構１６２は、水素系デバイスに比べて安価な酸化剤ガス系デバイス等により構成されている。これにより、交換作業が簡素化されるとともに、経済的である。

図１０〜図１２に示すように、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池車両１７０は、第１〜第３の実施形態を組み合わせて構成される。

具体的には、燃料電池車両１７０は、燃料電池スタック１４を保護するために、フレーム部材（衝撃緩和機構）１３２、衝撃緩和機構１５２及び衝撃緩和機構１６２を備えている。

これにより、第４の実施形態では、外部荷重Ｆが付与された際、フレーム部材１３２、衝撃緩和機構１５２又は衝撃緩和機構１６２の少なくともいずれかが、前記外部荷重Ｆを良好に受けることができる。このため、燃料電池スタック１４を一層確実に保護することが可能になる他、上記の第１〜第３の実施形態と同様の効果が得られる。

Claims

燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池（１８）を有し、複数の前記燃料電池（１８）が積層される燃料電池スタック（１４）と、
車両のフロントボックス（１２）に前記燃料電池スタック（１４）を搭載するための車両側フレーム（１６）と、
を備える燃料電池車両であって、
外部から付与される衝撃を緩和するとともに、前記燃料電池スタック（１４）の車両前後方向の長さよりも長尺な衝撃緩和機構（１３２）を設け、
前記燃料電池スタック（１４）及び前記衝撃緩和機構（１３２）は、車両平面視で車両幅方向に重なり部位を有するとともに、
前記燃料電池スタック（１４）の車両前方向端部（１４ａ）は、前記衝撃緩和機構（１３２）の車両前方向端部（１３２ａ）よりも車両後方向に位置する一方、前記燃料電池スタック（１４）の車両後方向端部（１４ｂ）は、前記衝撃緩和機構（１３２）の車両後方向端部（１３２ｂ）よりも車両前方向に位置することを特徴とする燃料電池車両。
請求項１記載の燃料電池車両において、前記燃料電池スタック（１４）を配置して前記車両側フレーム（１６）に取り付けられる燃料電池スタック配置機構を備え、
前記燃料電池スタック配置機構は、前記衝撃緩和機構（１３２）であることを特徴とする燃料電池車両。
請求項１記載の燃料電池車両において、前記フロントボックス（１２）の車両後方向には、該フロントボックス（１２）と乗員室（１４４）とを仕切るダッシュボードパネル（１４６）が設けられるとともに、
前記燃料電池スタック（１４）の車両後方向端部（１４ｂ）と前記衝撃緩和機構（１３２）の車両後方向端部（１３２ｂ）との距離は、前記衝撃緩和機構（１３２）が前記ダッシュボードパネル（１４６）に当接した際、前記燃料電池スタック（１４）の車両後方向端部（１４ｂ）と前記ダッシュボードパネル（１４６）との間に隙間が形成される距離に設定されることを特徴とする燃料電池車両。
請求項１記載の燃料電池車両において、前記燃料電池スタック（１４）の車両前方向に配置され、前記燃料電池（１８）の冷却に使用される冷却媒体が流通されるラジエータ（１１８）と、
前記ラジエータ（１１８）の後部に配置され、前記ラジエータ（１１８）に送風を行うラジエータファン（１２５）を作動させるためのファンモータ（１２４）と、
を備え、
前記燃料電池スタック（１４）の車両前方向端部（１４ａ）と前記衝撃緩和機構（１３２）の車両前方向端部（１３２ａ）との距離は、前記ファンモータ（１２４）の車両前後方向の寸法よりも長尺に設定されることを特徴とする燃料電池車両。
請求項１記載の燃料電池車両において、前記燃料電池車両を走行させる走行モータ（１２６）と、
前記燃料電池スタック（１４）に前記酸化剤ガスを供給するエアコンプレッサ（８８）と、
前記エアコンプレッサ（８８）を駆動するエアモータ（９０）と、
を備えるとともに、
前記衝撃緩和機構（１５２）は、互いに並列される前記走行モータ（１２６）及び前記エアモータ（９０）により構成されることを特徴とする燃料電池車両。
請求項５記載の燃料電池車両において、前記走行モータ（１２６）の軸心と前記エアモータ（９０）の軸心とは、水平方向に沿って同一平面上に配置されることを特徴とする燃料電池車両。
請求項１記載の燃料電池車両において、前記衝撃緩和機構（１６２）は、前記燃料電池（１８）に使用される前記酸化剤ガスを流通させるための燃料電池用補機又は前記燃料電池車両の空調用補機により構成されることを特徴とする燃料電池車両。
請求項１記載の燃料電池車両において、前記燃料電池車両の制御を行う制御装置（８６）と、
前記制御装置（８６）を含む高電圧系ユニット（１４０）と、
を備え、
前記高電圧系ユニット（１４０）は、前記車両前後方向に沿って前記燃料電池スタック（１４）よりも短尺に構成されることを特徴とする燃料電池車両。
請求項１記載の燃料電池車両において、前記燃料電池スタック（１４）は、前記燃料電池（１８）を車両幅方向又は車両高さ方向に積層されることを特徴とする燃料電池車両。