KR101985586B1 - 공랭식 연료 전지 차 - Google Patents

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Abstract

차량의 주행용 모터(MG)와, 공랭식 연료 전지(80)와, 상기 연료 전지보다도 상기 차량의 전방측에 배치되고, 공기를 상기 연료 전지로 안내하는 흡기 덕트(40)와, 상기 흡기 덕트를 개폐하는 흡기 셔터 기구(60)와, 상기 연료 전지, 상기 흡기 덕트 및 상기 흡기 셔터 기구를 수납하고, 상기 차량의 승원실보다도 상기 차량의 전방측에 설치된 수납실(R)과, 상기 흡기 셔터 기구를 제어하는 제어부(100)와, 상기 차량의 전방 충돌을 검출하는 충돌 검출부(CS)를 구비하고, 상기 제어부(100)는 상기 차량의 전방 충돌이 검출된 경우에, 상기 흡기 셔터 기구(60)를 폐쇄측으로 제어하고, 상기 흡기 덕트(40)는 통 형상의 금속판부, 또는 엘라스토머 성분을 포함하는 수지부를 갖는 공랭식 연료 전지 차.

Description

공랭식 연료 전지 차{AIR-COOLED FUEL-CELL VEHICLE}
본 발명은 공랭식 연료 전지 차에 관한 것이다.
승원실보다도 전방측의 수납실에 공랭식 연료 전지를 수납한 공랭식 연료 전지 차가 알려져 있다. 공랭식 연료 전지 차에서는, 외부의 공기를 연료 전지로 안내하는 흡기 덕트와, 연료 전지를 통과한 공기를 외부로 배출하는 배기 덕트를 구비하고 있다(예를 들어 일본 특허 공개 제2012-218554호 참조).
이러한 공랭식 연료 전지 차가 전방 충돌했을 경우, 차량측의 부품이나 외부로부터 수납실에 침입된 이물이 연료 전지에 충돌하여 연료 전지가 손상될 가능성이 있다. 특히, 이러한 부품이나 이물이 흡기 덕트 또는 배기 덕트를 통하여 연료 전지에 충돌하여, 연료 전지가 손상될 가능성이 있다.
본 발명은 전방 충돌 시에서의 연료 전지에 대한 손상을 억제하는 공랭식 연료 전지 차를 제공한다.
본 발명의 형태는, 차량의 주행용 모터와, 상기 모터에 전력을 공급하는 공랭식 연료 전지와, 상기 연료 전지보다도 상기 차량의 전방측에 배치되고, 공기를 상기 연료 전지로 안내하도록 구성된 흡기 덕트와, 상기 흡기 덕트를 개폐하는 흡기 셔터 기구와, 상기 연료 전지, 상기 흡기 덕트 및 상기 흡기 셔터 기구를 수납하고, 상기 차량의 승원실보다도 상기 차량의 전방측에 설치된 수납실과, 상기 흡기 셔터 기구를 제어하도록 구성된 제어부와, 상기 차량의 전방 충돌을 검출하는 충돌 검출부를 구비하는 공랭식 연료 전지 차에 관한 것이다. 상기 제어부는, 상기 차량의 전방 충돌이 검출된 경우에, 상기 흡기 셔터 기구를 폐쇄측으로 제어하도록 구성되고, 상기 흡기 덕트는 통 형상의 금속판부, 또는 엘라스토머 성분을 포함하는 수지부를 포함한다.
차량이 전방 충돌했을 경우에는 흡기 셔터 기구는 폐쇄측으로 제어되기 때문에, 전방 충돌 시에 차량 전방으로부터 부품이나 이물이 흡기 덕트 내로 침입하여 연료 전지에 충돌하는 것을 억제할 수 있어, 연료 전지의 손상을 억제할 수 있다.
또한, 흡기 덕트는, 통 형상의 금속판부, 또는 엘라스토머 성분을 포함하는 수지부를 갖기 때문에, 전방 충돌했을 경우에 흡기 덕트는 변형되지만, 흡기 덕트가 엘라스토머 성분을 포함하지 않는 수지만에 의해 형성되어 있는 경우와 비교하여, 파단이나 분쇄되는 것이 억제된다. 이로 인해, 흡기 덕트가 파단되어 부품이나 이물이 연료 전지에 충돌하는 것이 억제된다. 또한, 전방 충돌 시에 통 형상의 금속판부 또는 엘라스토머 성분을 포함하는 수지부가 변형됨으로써, 연료 전지에 전달되는 충격을 억제할 수 있다.
공랭식 연료 전지 차는, 상기 연료 전지를 통과한 공기를 상기 연료 전지보다도 상방측으로 배출하는 배기 덕트와, 상기 배기 덕트를 개폐하도록 구성된 배기 셔터 기구를 구비하고, 상기 수납실은, 상기 배기 덕트 및 배기 셔터 기구를 수납하고, 상기 제어부는 상기 차량의 전방 충돌이 검출된 경우에, 상기 배기 셔터 기구를 폐쇄측으로 제어하도록 구성되어 있어도 된다.
공랭식 연료 전지 차는, 상기 모터의 동력을 상기 차량의 차륜에 전달하는 트랜스 액슬을 구비하고, 상기 수납실은, 상기 모터 및 트랜스 액슬을 수납하고, 상기 모터 및 트랜스 액슬 중 적어도 한쪽의 상기 차량의 전방측 단부는, 상기 연료 전지의 상기 차량의 전방측 단부보다도, 상기 차량의 전방측에 위치해도 된다.
상기 배기 덕트는, 통 형상의 금속판부, 또는 엘라스토머 성분을 포함하는 수지부를 가져도 된다.
공랭식 연료 전지 차는, 상기 차량의 골격을 구성하는 차량 골격 부재와, 상기 연료 전지를 상기 차량 골격 부재에 고정한 상방측 마운트 기구와, 상기 상방측 마운트 기구보다도 하방에서 상기 연료 전지를 상기 차량 골격 부재에 고정한 하방측 마운트 기구를 구비하고, 상기 상방측 마운트 기구 및 하방측 마운트 기구는, 상기 연료 전지의 상부가 하부보다도 상기 차량의 전방측에 위치하도록 상기 연료 전지를 경사진 자세로 고정하고, 상기 하방측 마운트 기구는 상기 상방측 마운트 기구보다도 파단되기 쉽게 구성된 취약부를 갖고 있어도 된다.
공랭식 연료 전지 차는, 상기 차량의 골격을 구성하는 차량 골격 부재와, 상기 연료 전지를 상기 차량 골격 부재에 고정한 상방측 마운트 기구와, 상기 상방측 마운트 기구보다도 하방에서 상기 연료 전지를 상기 차량 골격 부재에 고정한 하방측 마운트 기구를 구비하고, 상기 상방측 마운트 기구 및 하방측 마운트 기구는, 상기 연료 전지의 상부가 하부보다도 상기 차량의 전방측에 위치하도록 상기 연료 전지를 경사진 자세로 고정하고, 상기 상방측 마운트 기구 및 하방측 마운트 기구 각각은, 상기 연료 전지측 부재에 고정된 브래킷과 상기 차량 골격 부재에 고정된 브래킷을 체결하는 체결 볼트를 갖고, 상기 차량의 연직 방향에서 본 경우에, 상기 하방측 마운트 기구의 상기 체결 볼트의 축 방향은, 상기 상방측 마운트 기구의 상기 체결 볼트의 축 방향보다도, 상기 차량의 차폭 방향에 대하여 평행에 가까워도 된다.
상기 흡기 덕트의 상기 금속판부 또는 상기 흡기 덕트의 상기 수지부는, 상기 차량이 전방 충돌했을 경우에서의 변형을 촉진하도록 구성된 변형 촉진부를 갖고 있어도 된다.
공랭식 연료 전지 차는, 상기 수납실에 수납된, 에어컨 냉매를 방열하는 에어컨 콘덴서를 구비하고, 상기 흡기 덕트는, 상기 에어컨 콘덴서보다도 상방측에 배치되어 있어도 된다.
상기 흡기 셔터 기구는, 프레임체와, 서로 따르도록 연장되고, 상기 프레임체에 회전 가능하게 지지되고, 상기 프레임체의 개구부를 개폐하는 복수의 핀을 구비하고, 상기 복수의 핀은 금속제여도 된다.
공랭식 연료 전지 차는, 상기 수납실의 상면을 개폐하는 프론트 후드와, 상기 프론트 후드의 개폐를 검출하는 개폐 검출부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 프론트 후드가 개방된 것이 검출된 경우에, 상기 배기 셔터 기구를 폐쇄측으로 제어하도록 구성되어 있어도 된다.
상기 흡기 덕트 및 연료 전지는, 상기 모터 및 트랜스 액슬보다도 상방측에 배치되어 있어도 된다.
본 발명에 따르면, 전방 충돌 시에서의 연료 전지에 대한 손상을 억제하는 공랭식 연료 전지 차를 제공할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 유사 요소들을 유사 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조로 하여 후술된다.
도 1은 차량의 전방측 내부 구조의 개략도이다.
도 2는 차량의 전방측 내부 구조의 개략도이다.
도 3a는 연료 전지 및 보유 지지 부재의 설명도이다.
도 3b는 연료 전지 및 보유 지지 부재의 설명도이다.
도 4a는 마운트 기구의 설명도이다.
도 4b는 마운트 기구의 설명도이다.
도 5는 차량을 연직 상방에서 본 경우에서의 체결 볼트의 방향을 나타낸 간략도이다.
도 6은 흡기 셔터 기구의 정면도이다.
도 7a는 흡기 셔터 기구의 모식적인 측면도이다.
도 7b는 흡기 셔터 기구의 모식적인 측면도이다.
도 7c는 흡기 셔터 기구의 모식적인 측면도이다.
도 8은 차량의 시스템 구성도이다.
도 9는 제어 장치가 실행하는 흡기 셔터 기구 및 배기 셔터 기구의 완전 폐쇄 제어의 일례를 나타낸 흐름도이다.
도 10은 전방 충돌했을 경우의 차량의 전방측 내부 구조의 개략도이다.
도 11은 도 10의 경우보다도 큰 충돌 하중으로 전방 충돌했을 경우의 차량의 전방측 내부 구조의 개략도이다.
도 12는 제1 변형예인 차량의 전방측 내부 구조의 개략도이다.
도 13은 전방 충돌했을 경우의 제1 변형예인 차량의 전방측 내부 구조의 개략도이다.
도 14는 제2 변형예인 차량의 전방측 내부 구조의 개략도이다.
도 15는 제3 변형예인 차량의 전방측 내부 구조의 개략도이다.
도 16은 제4 변형예인 차량의 전방측 내부 구조의 개략도이다.
본 실시예의 공랭식 연료 전지 차(1)(이하, 차량이라고 칭함)에 대하여 설명한다. 도 1은 차량(1)의 전방측 내부 구조를, 측면에서 본 경우의 개략도이다. 도 2는 차량(1)의 전방측 내부 구조를, 정면에서 본 경우의 개략도이다. 또한, 본 명세서에서, 「전방측」 및 「후방측」은, 차량(1)의 차폭 방향과 직교하는 전후 방향에서의 전방측 및 후방측을 의미한다.
차량(1)의 보디(2) 내에는, 승원실(3)을 획정하는 대시 패널 P보다도 전방측에 수납실 R이 설치되어 있다. 또한, 보디(2)의 전방측에는, 수납실 R의 상면을 개폐하는 프론트 후드(4)가 설치되어 있다. 수납실 R 내에는, 모터 MG, 트랜스 액슬 TA, 공랭식 연료 전지 스택(이하, 연료 전지라고 칭함)(80), 보유 지지 부재(90), 흡기 덕트(40), 배기 덕트(50), 흡기 셔터 기구(60), 배기 셔터 기구(70)가 수납되어 있다. 또한, 차량(1)에는 수납실 R 이외의 공간에, 연료 전지(80)에 공급되는 수소를 저장한 탱크나, 모터 MG에 전력을 공급 가능한 이차 전지 등이 수용된다. 연료 전지(80)는 보유 지지 부재(90)가 설치되어 있다. 보유 지지 부재(90)에 대해서는 상세하게는 후술한다.
모터 MG는, 차량(1)의 주행용 모터이며, 연료 전지(80)로부터 공급되는 전력에 의해 구동한다. 모터 MG는, 삼상 교류식이지만 이것에 한정되지 않는다. 트랜스 액슬 TA는, 모터 MG와 일체로 형성되고, 모터 MG의 동력을 차폭 방향으로 연장한 드라이브 샤프트 DS에 전달하고, 드라이브 샤프트 DS에 연결된 전방측의 차륜 W를 구동한다. 트랜스 액슬 TA는, 감속 기구 및 차동 기구를 포함하는 동력 전달 기구이다. 모터 MG 및 트랜스 액슬 TA는, 차폭 방향으로 나란히 배치되어 있다. 모터 MG의 전방측의 단부인 전단부 Mf는, 트랜스 액슬 TA의 전방측의 단부보다도 전방측에 위치하고, 또한 연료 전지(80)의 전방측 단부인 전단부(80f)보다도 전방측에 위치하고 있지만, 상세하게는 후술한다. 또한, 드라이브 샤프트 DS가 차량(1)의 후방측으로 연장되도록 모터 MG 및 트랜스 액슬 TA를 수납실 R에 배치하고, 드라이브 샤프트 DS에 의해 후륜이 구동되는 것이어도 된다.
모터 MG 및 트랜스 액슬 TA는, 프론트 서스펜션 멤버(이하, 서스펜션 멤버라고 칭함)(12)와 프론트 크로스 멤버(이하, 크로스 멤버라고 칭함)(14) 사이에서 마운트 기구 m을 통해 지지되어 있다. 서스펜션 멤버(12)는 도시하지 않은 한 쌍의 프론트 사이드 멤버에 도시하지 않은 인슐레이터를 통해 현수되고, 모터 MG, 트랜스 액슬 TA, 스티어링 기어 SG를 하방측으로부터 지지하고 있다. 프론트 사이드 멤버는, 수납실 R의 하부에 있어서의 차폭 방향에서의 좌우로 1쌍 설치되어 있다.
크로스 멤버(14)는 한 쌍의 프론트 사이드 멤버를 연결하도록 차폭 방향으로 연장되어 연결되어 있고, 모터 MG 및 트랜스 액슬 TA보다도 상방측에 위치하고, 흡기 덕트(40)보다도 하방측에 위치하고 있다. 서스펜션 멤버(12)나 크로스 멤버(14) 및 도시하지 않은 프론트 사이드 멤버는, 차량(1)의 골격을 구성하는 차량 골격 부재의 일례이다.
연료 전지(80)는 반응 가스인 수소 및 산소의 공급을 받아서 발전하는 고체 고분자형 연료 전지이며, 액체가 아닌 공기에 의해 냉각되는 공랭식 연료 전지이다.
연료 전지(80)의 전방측에는, 흡기 덕트(40)가 배치되어 있다. 흡기 덕트(40)는 통 형상의 금속판부(42)로 구성된다. 금속판부(42)는, 예를 들어 성형된 스테인리스판이지만, 스테인리스 이외의 금속판, 예를 들어 알루미늄판, 철판이나 티타늄판이어도 된다. 금속판부(42)는 주조에 의해 통 형상으로 형성한 것, 1매의 판금을 소성 가공에 의해 통 형상으로 형성한 것, 복수매의 판금을 용접하여 통 형상으로 형성한 것 중 어느 것이어도 된다. 흡기 덕트(40)는 전방측에 위치한 흡기구(41)를 갖고, 흡기구(41)로부터 후방측으로 연료 전지(80)를 향해 연장되어 있다. 또한, 보디(2)에는, 프론트 범퍼 리인포스(18)보다도 상방측이며 흡기구(41)와 대향하는 위치에 통기구(6a)가 형성되어 있다. 흡기 덕트(40)는 통기구(6a)를 통하여 외부로부터 수납실 R 내로 유입된 공기를, 연료 전지(80)로 안내한다.
흡기구(41)에는, 외부로부터의 이물의 침입을 억제하는 금속망이 설치되어 있다. 또한, 흡기구(41)는 프론트 범퍼 리인포스(18)보다도 상방에 위치하고 있다. 이로 인해, 예를 들어 차량(1)의 주행 중에 노면으로부터 물이나 돌이 흡기 덕트(40) 내에 침입하여, 연료 전지(80)가 손상되는 것이 억제된다.
연료 전지(80)의 후방측에는, 배기 덕트(50)가 배치되어 있다. 배기 덕트(50)는 통 형상의 금속판부(52)로 구성된다. 금속판부(52)는, 예를 들어 성형된 스테인리스판이지만, 스테인리스 이외의 금속판, 예를 들어 알루미늄판, 철판이나 티타늄판이어도 된다. 금속판부(52)는 주조에 의해 통 형상으로 형성한 것, 1매의 판금을 소성 가공에 의해 통 형상으로 형성한 것, 복수매의 판금을 용접하여 통 형상으로 형성한 것 중 어느 하나여도 된다. 배기 덕트(50)는 연료 전지(80)로부터 상방으로 연장되고, 프론트 후드(4)에 대향된 위치에 배기구(51)를 갖고 있다. 또한, 프론트 후드(4)에는, 배기구(51)와 대향하는 위치에 통기구(4a)가 형성되어 있다. 배기 덕트(50)는 연료 전지(80)를 통과한 공기를, 연료 전지(80)보다도 상방측의 수납실 R의 외부에 배기구(51) 및 통기구(4a)를 통하여 배출한다.
배기구(51)에도, 외부로부터의 이물의 침입을 억제하는 금속망이 설치되어 있다. 이로 인해, 비교적 큰 이물이 배기 덕트(50) 내에 침입하여, 연료 전지(80)가 손상되는 것이 억제된다. 또한, 프론트 후드(4)의 내면측에는, 통기구(4a) 주위와 배기구(51) 주위의 간극으로부터의 공기의 누설을 방지하는 시일 부재 s가 설치되어 있다. 시일 부재 s는 예를 들어 고무제나 스펀지제이다.
배기 덕트(50) 내에는, 연료 전지(80)를 통과하는 공기의 흐름을 촉진하는 팬 F가 배치되어 있다. 팬 F는, 연료 전지(80)보다도 하류측에 배치되고, 흡기 덕트(40)측으로부터 흡기를 흡인하여, 배기 덕트(50)측으로 배출한다. 이와 같이 하여, 공기가 연료 전지(80)를 통과함으로써, 연료 전지(80)에, 발전에 제공되는 산소가 공급됨과 함께, 연료 전지(80)가 냉각된다.
도 1에는, 흡기 덕트(40) 내에서 연료 전지(80)를 향하는 공기의 방향과, 배기 덕트(50)로부터 배출되는 공기의 방향을 화살표로 나타내고 있다. 연료 전지(80)를 통과하는 공기는, 흡기 덕트(40) 및 배기 덕트(50)에 의해, 차량(1)의 측면에서 볼 때 대략 원호 형상으로 흐른다. 이로 인해, 공기의 압력 손실이 저감되어, 연료 전지(80)에 충분한 양의 공기를 공급할 수 있다.
흡기 셔터 기구(60) 및 배기 셔터 기구(70)는 각각 흡기 덕트(40) 및 배기 덕트(50)를 개폐한다. 차량(1)의 주행 중에서는, 흡기 셔터 기구(60) 및 배기 셔터 기구(70)는 원칙적으로 개방된 상태로 유지된다. 상세하게는 후술한다.
수납실 R 내에는, 흡기 덕트(40)보다도 하방에 에어컨 콘덴서 AC가 수납되어 있다. 보디(2)에는, 프론트 범퍼 리인포스(18)보다도 하방측이며 에어컨 콘덴서 AC의 전방측에 통기구(6b)가 형성되어 있다. 에어컨 콘덴서 AC는, 에어컨용 냉매와, 통기구(6b)를 통하여 수납실 R 내를 흐르는 공기와 열 교환함으로써, 에어컨용 냉매를 방열한다.
에어컨 콘덴서 AC는, 흡기 덕트(40)의 하방측에 배치되어 있다. 구체적으로는, 서포트 로어 멤버(21)는 에어컨 콘덴서 AC의 하방측을 지지하고, 서포트 멤버(23)는 에어컨 콘덴서 AC의 상방측 및 흡기 덕트(40)의 하방측을 지지하고, 서포트 어퍼 멤버(25)는 흡기 덕트(40)의 상방측을 지지하고 있다. 또한, 서포트 멤버(23) 및 서포트 어퍼 멤버(25)는, 서포트 로어 멤버(21)에 고정된, 도 2에 도시하는 기둥 부재(27)에 의해 지지되어 있다.
연료 전지(80)는 마운트 기구 M1 및 M2에 의해, 차량 골격 부재에 고정되어 있다. 구체적으로는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 마운트 기구 M1은, 연료 전지(80)를 보유 지지한 보유 지지 부재(90)와, 좌우의 에이프런 어퍼 멤버(16)를 고정하고 있다. 좌우의 에이프런 어퍼 멤버(16)는, 상술한 좌우의 사이드 멤버의 상방측, 또한 차폭 방향 외측에서 차량 전후 방향으로 연장되어 있고, 차량 골격 부재의 일례이다.
마운트 기구 M2는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 크로스 멤버(14)의 후방측에 고정되고, 마운트 기구 M1보다도 하방측이며 후방측에 배치되어 있다. 따라서, 마운트 기구 M1은 연료 전지(80)를 차량 골격 부재에 고정한 상방측 마운트 기구의 일례이며, 마운트 기구 M2는, 마운트 기구 M1보다도 하방에서 연료 전지(80)를 차량 골격 부재에 고정한 하방측 마운트 기구의 일례이다. 또한, 마운트 기구 M2는, 2개 설치되어 있지만, 하나여도 된다. 마운트 기구 M1 및 M2의 구조의 상세에 대해서는 후술한다.
연료 전지(80)는 마운트 기구 M1 및 M2에 의해, 모터 MG 및 트랜스 액슬 TA의 상방측의 한정된 공간 내에서, 상부가 하부보다도 전방측에 위치하도록 경사진 자세로 보유 지지되어 있다. 예를 들어, 연료 전지(80)를 모터 MG 및 트랜스 액슬 TA의 상방측에서 수직인 자세로 유지시킨 경우, 수납실 R의 높이의 제한에 의해, 대형의 연료 전지(80)를 채용할 수 없을 가능성이 있다. 또한, 연료 전지(80)를 모터 MG 및 트랜스 액슬 TA의 상방측에서 수평인 자세로 유지시킨 경우, 연료 전지(80)를 통과하는 공기의 흐름이 복잡해지고, 공기의 압력 손실이 증대하여, 충분한 양의 공기를 연료 전지(80)에 공급할 수 없을 가능성도 있다. 따라서, 본 실시예와 같이 연료 전지(80)를 경사진 자세로 보유 지지함으로써, 모터 MG 및 트랜스 액슬 TA의 상방측의 한정된 공간 내에서 대형의 연료 전지(80)의 채용을 가능하게 하면서, 연료 전지(80)에 공급되는 공기의 양을 확보할 수 있다.
또한, 수납실 R의 전방측으로부터 상방측으로 흐르는 공기의 유로 위에 연료 전지(80)를 배치하는 경우에, 연료 전지(80)를 비스듬히 배치함으로써, 연료 전지(80)의 각 셀에 대하여 공기를 균등하게 흐르게 할 수 있다.
이어서, 연료 전지(80) 및 보유 지지 부재(90)의 형상에 대하여 설명한다. 도 3a 및 도 3b는, 연료 전지(80) 및 보유 지지 부재(90)의 설명도이다. 도 3a는, 연료 전지(80) 및 보유 지지 부재(90)를 하방측에서 본 도면이다. 도 3b는, 도 3a의 부분 단면도이며, 연료 전지(80)의 내부 구조의 도시는 생략하고 있다.
연료 전지(80)는 공기가 유입되는 측의 하면(81)과, 공기가 배출되는 측의 상면(83)과, 하면(81)과 상면(83)을 제외한 면인 외주면(85)을 갖고 있다. 연료 전지(80)는 하면(81)측 또는 상면(83)측에서 볼 때 대략 직사각 형상이다. 연료 전지(80)를 구성하는 복수의 적층된 셀의 각각에는, 적층 방향과 직교하는 방향으로의 공기의 통과를 허용하는 캐소드 유로(89)가 복수 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 연료 전지(80)의 복수의 셀은 대략 차폭 방향으로 적층되고, 연료 전지(80)의 길이 방향이 차량(1)의 대략 차폭 방향이 되도록 배치되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
보유 지지 부재(90)는 금속제이며, 연료 전지(80)의 외주면(85)과 하면(81) 및 상면(83)의 외주연측을 덮는 대략 프레임상이다. 상세하게는 보유 지지 부재(90)는 주위벽부(95)와 하방측 주연부(91)와 상방측 주연부(93)를 갖고 있다. 주위벽부(95)는 연료 전지(80)의 외주면(85)과 대향하고, 연료 전지(80)의 하면(81)측 또는 상면(83)측에서 볼 때 대략 직사각 형상이다. 하방측 주연부(91)는 주위벽부(95)로부터 연료 전지(80)의 하면(81)과 대략 평행해지도록 내측으로 구부러져 있다. 상방측 주연부(93)는 주위벽부(95)로부터 연료 전지(80)의 상면(83)과 대략 평행해지도록 내측으로 구부러져 있다. 하방측 주연부(91) 및 상방측 주연부(93)는 각각 연료 전지(80)의 하면(81) 및 상면(83)측에서 볼 때 대략 프레임상이며, 연료 전지(80)로의 공기의 통과를 허용하는 개구(92 및 94)를 획정한다.
도 3b에는, 개구(92 및 94)를 통하여 연료 전지(80)를 통과하는 공기의 방향을 화살표에 의해 나타내고 있다. 보유 지지 부재(90)의 내면과 연료 전지(80)의 외면 사이에는, 고무제의 완충 부재 g가 복수 배치되어 있다. 이와 같이 하여, 연료 전지(80)는 보유 지지 부재(90)에 보유 지지되어 있다.
보유 지지 부재(90)의 하방측 주연부(91)는 흡기 덕트(40)의 단부에 볼트 b에 의해 고정되어 있다. 보유 지지 부재(90)의 상방측 주연부(93)는 배기 덕트(50)의 단부에 볼트 b에 의해 고정되어 있다. 이와 같이 하여, 보유 지지 부재(90)가 흡기 덕트(40) 및 배기 덕트(50)에 고정됨으로써, 연료 전지(80)는 흡기 덕트(40)와 배기 덕트(50) 사이에서 지지되어 있다.
이어서, 마운트 기구 M1 및 M2의 구조에 대해서 설명한다. 가장 먼저 마운트 기구 M2에 대하여 설명한다. 도 4a는, 마운트 기구 M2의 설명도이며, 도 1의 화살표 A의 방향에서 본 마운트 기구 M2를 나타내고 있다. 마운트 기구 M2는, 연료 전지측 부재에 고정되어 있는 제1 브래킷 BR1과, 차량 골격 부재에 고정되어 있는 제2 브래킷 BR2와, 제2 브래킷 BR2에 보유 지지된 인슐레이터 MI2를 갖고 있다. 구체적으로는, 제1 브래킷 BR1은, 연료 전지(80)를 보유 지지하는 보유 지지 부재(90)의 하방측 주연부(91)에 볼트 b에 의해 고정되어 있다. 제2 브래킷 BR2는, 크로스 멤버(14)의 상면측에 볼트 b에 의해 고정되어 있다. 또한, 도 4a에서는, 인슐레이터 MI2에 대해서만 단면으로 나타내고 있다.
제1 브래킷 BR1은, 보유 지지 부재(90)의 하방측 주연부(91)에 고정되는 기부(111)와, 기부(111)로부터 대략 직교 방향으로 서로 대략 평행하게 연장되고 대략 차폭 방향으로 배열된 2개의 지지편(113)을 포함한다. 제2 브래킷 BR2는, 크로스 멤버(14)에 고정되는 기부(211)와, 기부(211)로부터 대략 직교 방향으로 서로 대략 평행하게 연장되고 대략 차폭 방향으로 배열된 2개의 지지편(223)을 포함한다. 2개의 지지편(223)은 제1 브래킷 BR1의 2개의 지지편(113)의 사이에 위치한다. 2개의 지지편(223)의 사이에는, 인슐레이터 MI2가 끼워져서 보유 지지되어 있다.
인슐레이터 MI2는, 서로 동심상으로 배치되고 금속제인 외통(311) 및 내통(315)과, 외통(311) 및 내통(315) 사이에 배치되고 고무제이며 통 형상인 탄성체(313)를 포함한다. 외통(311)은 2개의 지지편(223)에 고정되어 있지만, 탄성체(313) 및 내통(315)은 지지편(223)에 대하여 고정되어 있지 않고 지지편(223)에 대하여 이동 가능하다.
또한, 제2 체결 볼트 B2와 너트 N2에 의해, 제1 브래킷 BR1 및 제2 브래킷 BR2는 체결되어 있다. 상세하게는, 제2 체결 볼트 B2가 지지편(113 및 223)에 형성된 구멍을 관통하면서 내통(315)에 삽입된 상태로, 선단측에 너트 N2에 체결되어 있다.
여기서, 제2 체결 볼트 B2의 축부가 관통하는 지지편(113)의 구멍 직경은, 제2 체결 볼트 B2의 축부와 대략 동일하다. 이에 반해, 제2 체결 볼트 B2의 축부가 관통하는 지지편(223)의 구멍 직경은, 지지편(113)보다도 크게 형성되어 있다. 여기서, 탄성체(313)가 탄성 변형하는 분만큼, 제2 체결 볼트 B2에 대하여 지지편(223)의 이동이 허용된다. 즉, 인슐레이터 MI2는, 제2 브래킷 BR2를 탄성적으로 지지한다. 이와 같이 하여, 마운트 기구 M2에 의해 보유 지지 부재(90)는 탄성적으로 지지되고, 예를 들어 모터 MG나 트랜스 액슬 TA로부터의 진동이 연료 전지(80)에 전해지는 것이 억제되어 있다.
또한, 제2 체결 볼트 B2는, 대략 차폭 방향으로 연장되어 있고, 제1 브래킷 BR1 및 제2 브래킷 BR2는, 제2 체결 볼트 B2 주위로 어느 정도 회전 가능하게 연결되어 있다.
도 4b는 도 2의 화살표 B의 방향에서 본 마운트 기구 M1을 나타내고 있다. 마운트 기구 M1은, 연료 전지측 부재에 고정된 제1 브래킷 BR1과, 차량 골격 부재에 고정된 제3 브래킷 BR3과, 제3 브래킷 BR3에 보유 지지된 인슐레이터 MI1을 갖고 있다. 구체적으로는, 마운트 기구 M1의 제1 브래킷 BR1은, 보유 지지 부재(90)의 주위벽부(95)에 볼트 b에 의해 고정되어 있다. 제3 브래킷 BR3은, 에이프런 어퍼 멤버(16)에 볼트 b에 의해 고정되어 있다. 도 4b에 있어서도, 인슐레이터 MI1만을 단면으로 나타내고 있다. 제1 브래킷 BR1에 대해서는, 마운트 기구 M2의 제1 브래킷 BR1과 같기 때문에 설명을 생략한다.
제3 브래킷 BR3은, 에이프런 어퍼 멤버(16)에 고정되는 기부(211)와, 기부(211)로부터 대략 직교 방향으로 상승되어서 서로 대략 평행하게 연장되고 대략 차량 전후 방향으로 배열된 2개의 지지편(225)을 포함한다. 지지편(225)의 사이에는, 인슐레이터 MI1이 끼워져서 보유 지지되어 있다.
인슐레이터 MI1은, 외통(311)과 탄성체(313)와 내통(316)을 포함한다. 내통(316)은 인슐레이터 MI2의 내통(315)과 상이하고, 내경이 내통(315)보다도 크게 형성되어 있다. 또한, 제1 브래킷 BR1 및 제3 브래킷 BR3은 제1 체결 볼트 B1 및 너트 N1에 의해 체결되어 있지만, 내통(316)에 삽입되는 제1 체결 볼트 B1의 외경은, 인슐레이터 MI2의 제2 체결 볼트 B2의 외경보다도 크게 형성되어 있다. 이로 인해, 제1 체결 볼트 B1보다도 제2 체결 볼트 B2는 강도가 낮고 취약하다. 따라서, 제2 체결 볼트 B2 쪽이 제1 체결 볼트 B1보다도 파단되기 쉽기 때문에, 예를 들어 차량(1)의 전방 충돌 시에는, 마운트 기구 M2 쪽이 마운트 기구 M1보다도 파단되기 쉽다. 따라서, 제2 체결 볼트 B2는, 마운트 기구 M2를 마운트 기구 M1보다도 파단을 용이하게 하는 취약부의 일례이다. 이렇게 구성되어 있는 이유에 대해서는, 상세하게는 후술한다.
또한, 마운트 기구 M2 쪽이 마운트 기구 M1보다도 파단이 용이하면, 취약부는 제2 체결 볼트 B2에 한정되지 않는다. 예를 들어, 마운트 기구 M2의 지지편(113 및 223) 중 적어도 한쪽의 두께가, 마운트 기구 M1의 지지편(113 및 225)보다도 얇고 취약해도 된다. 또한, 마운트 기구 M2에 사용되고 있는 볼트 b 쪽이, 마운트 기구 M1에 사용되고 있는 볼트 b보다도 직경이 작고 취약해도 된다. 또한, 마운트 기구 M2의 제1 브래킷 BR1 및 제2 브래킷 BR2 중 적어도 한쪽 재질의 강성 쪽이, 마운트 기구 M1의 제1 브래킷 BR1 및 제3 브래킷 BR3보다도 강성이 낮고 취약해도 된다.
또한, 본 실시예에서는, 상술한 바와 같이 마운트 기구 M1과 마운트 기구 M2의 차량(1)에 대한 설치 방향이 상이하다. 구체적으로는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 차량(1)의 연직 상방에서 본 경우에, 마운트 기구 M2의 제2 체결 볼트 B2의 축 방향은 차폭 방향과 일치하고 있는 데 반해, 마운트 기구 M1의 제1 체결 볼트 B1의 축 방향은 차폭 방향과 직교하고 있다. 도 5는 차량(1)을 연직 상방에서 본 경우에서의 제1 체결 볼트 B1 및 제2 체결 볼트 B2의 방향을 나타낸 간략도이다. 이 구성에 의해, 전방 충돌 시에 연료 전지(80)가 후방측으로 이동하고자 하면, 마운트 기구 M1의 제1 체결 볼트 B1에는 압축 방향의 하중이 가해지는 것에 반해, 마운트 기구 M2의 제2 체결 볼트 B2에는 전단 방향의 하중이 가해진다. 여기서, 볼트는 전단 하중을 받았을 때의 쪽이 압축 하중을 받았을 때보다도 파단되기 쉽다. 이로 인해, 가령 제1 체결 볼트 B1 및 제2 체결 볼트 B2의 외경이 동일하며 기타 마운트 기구 M1 및 M2의 구조나 재질이 동일하더라도, 마운트 기구 M2의 쪽이 파단되기 쉽다.
또한, 차량(1)을 연직 방향에서 본 경우에, 마운트 기구 M2의 제2 체결 볼트 B2의 축 방향과 차폭 방향 사이의 각도는 0°이며, 마운트 기구 M1의 제1 체결 볼트 B1의 축 방향과 차폭 방향 사이의 각도는 90°이지만, 이것에 한정되지 않는다. 차량(1)을 연직 방향에서 본 경우에, 마운트 기구 M2의 제2 체결 볼트 B2의 축 방향은, 마운트 기구 M1의 제1 체결 볼트 B1의 축 방향보다도, 차폭 방향에 대하여 평행에 가까우면 된다.
이어서, 흡기 셔터 기구(60)의 구조에 대하여 설명한다. 또한, 배기 셔터 기구(70)는 흡기 셔터 기구(60)의 기본 구조와 동일하기 때문에, 배기 셔터 기구(70)의 설명에 대해서는 생략한다. 도 6은 흡기 셔터 기구(60)의 정면도이다. 도 7a 내지 도 7c는, 흡기 셔터 기구(60)의 모식적인 측면도이다. 도 6 및 도 7a는 완전 폐쇄 상태를 나타내고, 도 7b는 반 개방 상태를 나타내고, 도 7c는 완전 개방 상태를 나타내고 있다.
흡기 셔터 기구(60)는 프레임체(61), 하우징(62), 모터(63), 구동 기어(64), 종동 기어(65a 내지 65f), 핀(66a 내지 66f) 및 시일 부재(67a 내지 67g)를 갖는다. 프레임체(61), 하우징(62), 종동 기어(65a 내지 65f) 및 핀(66a 내지 66f)은 금속제이다. 시일 부재(67a 내지 67g)는 고무제이다.
프레임체(61)는 복수의 핀(66a 내지 66f)을 회전 가능하게 지지하고, 또한 시일 부재(67a 내지 67g)를 지지하고 있다. 핀(66a 내지 66f)과 시일 부재(67a 내지 67g)는, 서로 대략 동일 방향으로 연장되어 서로 대략 평행하게 배치되어 있다. 하우징(62)은 프레임체(61)의 외측에서 모터(63), 구동 기어(64), 종동 기어(65a 내지 65f)를 수납하고 있다.
프레임체(61)는 흡기 덕트(40)에 형성된 슬릿에 삽입되고, 핀(66a 내지 66f)은 흡기 덕트(40) 내에 배치된다. 이에 비해 하우징(62)은 흡기 덕트(40)의 외측에 배치된다. 모터(63)는 후술하는 제어 장치(ECU)(100)에 의해 제어되고, 핀(66a 내지 66f)을 회전시킨다. 구동 기어(64)는 모터(63)의 출력축에 연결되어 있다. 또한, 모터(63)는 예를 들어 스테핑 모터이며, 제어 장치(ECU)(100)에 의해 그 회전 정지 위치가 제어된다. 이에 의해, 도 7a 내지 도 7c에 도시한 바와 같이, 핀(66a 내지 66f)의 정지 위치도 제어할 수 있고, 흡기 셔터 기구(60)를 원하는 개구율로 유지할 수 있다.
종동 기어(65a 내지 65f)는 핀(66a 내지 66f)의 회전축에 연결되어 있다. 여기서 구동 기어(64)는 종동 기어(65a)에, 종동 기어(65a)는 종동 기어(65b)에, 종동 기어(65b)는 종동 기어(65c)에, 종동 기어(65c)는 종동 기어(65d)에, 종동 기어(65d)는 종동 기어(65e)에, 종동 기어(65e)는 종동 기어(65f)에 맞물려 있다. 이로 인해, 모터(63)의 회전 동력이 구동 기어(64)로부터 종동 기어(65a 내지 65e)에 전달되어, 종동 기어(65a 내지 65e) 중 인접하는 2개는 서로 역방향으로 회전한다. 이에 의해, 핀(66a 내지 66f) 중 인접하는 2개도 서로 역방향으로 회전한다.
시일 부재(67a 내지 67g)는 완전 폐쇄 시에서의 핀(66a 내지 66f)의 간극을 막음과 함께, 핀(66a 내지 66f)의 회전 범위를 규제하고 있다. 시일 부재(67b 내지 67f)는 각각, 완전 폐쇄 시에서의 핀(66a)과 핀(66b)의 간극, 핀(66b)과 핀(66c)의 간극, 핀(66c)과 핀(66d)의 간극, 핀(66d)과 핀(66e)의 간극, 핀(66e)과 핀(66f)의 간극을 막는다. 또한, 시일 부재(67a)는 완전 폐쇄 시에서의 핀(66a)과 프레임체(61)의 내측 테두리 사이의 간극을 막고, 시일 부재(67g)는 완전 폐쇄 시에서의 핀(66f)과 프레임체(61)의 내측 테두리 사이의 간극을 막는다. 또한, 핀(66a 내지 66f)의 각각의 회전 방향을 고려하여, 시일 부재(67a, 67c, 67e 및 67g)는 핀(66a 내지 66f)보다도 전방측에 배치되고, 시일 부재(67b, 67d 및 67f)는 핀(66a 내지 66f)보다도 후방측에 배치되어 있다.
이어서, 차량(1)의 제어 시스템에 대하여 간단하게 설명한다. 도 8은 차량(1)의 시스템 구성도이다. 제어 장치(100)는 CPU, ROM, RAM 등을 구비한 컴퓨터이며, 액셀러레이터 개방도 센서로부터의 입력을 받고, 전력 변환기 PC를 제어함으로써 모터 MG의 구동을 제어한다. 전력 변환기 PC는, 연료 전지(80)로부터 공급된 전력을 승압하는 연료 전지용 컨버터와, 이차 전지 SB로부터 공급된 전력을 승압하는 이차 전지용 컨버터와, 이들 승압된 전력을 직류로부터 교류로 변환하여 모터 MG나 그 밖에의 보조 기계에 공급하는 인버터를 구비하고 있다. 전력 변환기 PC나 이차 전지 SB는, 예를 들어 차량(1)의 플로어 패널의 하방측에 배치된다.
후드 스위치 FS는, 프론트 후드(4)의 개폐를 검출하는 개폐 검출부의 일례이다. 후드 스위치 FS는, 수납실 R 내의 프론트 후드(4)의 근방에 배치되고, 프론트 후드(4)의 개폐에 의해 출력 신호가 온 신호 또는 오프 신호로 전환되는 스위치이다. 후드 스위치 FS의 출력 신호는 제어 장치(100)에 입력된다.
충돌 센서 CS는, 차량(1)에 가해진 충격을 검지하여 차량(1)의 전방 충돌을 검출하는 충돌 검출부의 일례이다. 구체적으로는, 충돌 센서 CS는 에어백 센서이며, 주로 차량(1)이 충돌했을 때 에어백을 동작시키기 위해 이용된다.
또한, 충돌 센서 CS는 에어백 센서에 한정되지 않고, 예를 들어 프리 크래쉬 센서여도 된다. 프리 크래쉬 센서는, 차량(1)이 전방측의 물체와 충돌할 개연성이 높은 것을 검출하는 센서이다. 차량(1)이 충돌할 개연성은, 예를 들어 차량(1)에 탑재된 카메라나 차간 거리를 측정하는 레이더 등으로부터의 정보와, 차속 등의 주행 상태의 정보를 기초로 종합적으로 판단된다.
제어 장치(100)는 연료 전지(80)에 대한 요구 발전량이나 차량(1)의 주행 속도 등에 따라, 흡기 셔터 기구(60) 및 배기 셔터 기구(70)의 개방도를 제어한다. 그러나, 제어 장치(100)는 충돌 센서 CS 및 후드 스위치 FS로부터의 출력 신호에 기초하여 흡기 셔터 기구(60) 및 배기 셔터 기구(70)를 완전 폐쇄로 한다. 제어 장치(100)는 흡기 셔터 기구(60) 및 배기 셔터 기구(70)를 제어하는 제어부의 일례이다. 이하, 제어 장치(100)가 실행하는 흡기 셔터 기구(60) 및 배기 셔터 기구(70)의 완전 폐쇄 제어에 대하여 설명한다. 도 9는 제어 장치(100)가 실행하는 흡기 셔터 기구(60) 및 배기 셔터 기구(70)의 완전 폐쇄 제어의 일례를 나타낸 흐름도이다. 이 제어는 소정의 기간마다 반복하여 실행된다.
제어 장치(100)는 후드 스위치 FS로부터의 출력 신호에 기초하여, 프론트 후드(4)가 개방되었는지 여부를 판정한다(스텝 S1). 부정 판정의 경우에는, 제어 장치(100)는 충돌 센서 CS로부터의 출력 신호에 기초하여, 차량(1)이 충돌했는지 여부를 판정한다(스텝 S2). 스텝 S1 및 S2의 양쪽에서 부정 판정인 경우에는 본 제어는 종료된다.
스텝 S1에서 긍정 판정인 경우, 즉 프론트 후드(4)가 열렸을 경우에는, 제어 장치(100)는 흡기 셔터 기구(60) 및 배기 셔터 기구(70)를 완전 폐쇄로 한다. 이에 의해, 프론트 후드(4)가 열렸을 경우에, 예를 들어 물이나 티끌 등이 배기 덕트(50) 내에 침입하여 연료 전지(80)가 손상되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 프론트 후드(4)가 개방된 것이 검출된 경우에는, 흡기 셔터 기구(60)를 개방한 상태로 유지하면서 배기 셔터 기구(70)만을 완전 폐쇄로 해도 된다. 이 경우에도, 배기 덕트(50) 내에 물이나 티끌이 침입하는 것을 억제할 수 있기 때문이다.
스텝 S2에서 긍정 판정인 경우, 즉 차량(1)이 충돌했을 경우에는, 제어 장치(100)는 흡기 셔터 기구(60) 및 배기 셔터 기구(70)를 완전 폐쇄로 한다. 도 10은, 전방 충돌했을 경우의 차량(1)의 전방측 내부 구조의 개략도이다. 전방 충돌에 의해 흡기 덕트(40) 및 배기 덕트(50)는 변형되지만, 상술한 바와 같이 충돌 시에 흡기 셔터 기구(60) 및 배기 셔터 기구(70)를 완전 폐쇄로 한다. 이에 의해, 예를 들어 차량(1)이 전방 충돌했을 경우에, 외부로부터의 이물이나 차량(1)측의 부품이 흡기 덕트(40) 또는 배기 덕트(50) 내에 침입하여 연료 전지(80)에 충돌하여, 연료 전지(80)가 손상되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 충돌 후에 외부로부터 물 등이 흡기 덕트(40) 또는 배기 덕트(50) 내에 침입하여 연료 전지(80)가 손상되는 것도 억제할 수 있다.
또한, 충돌 센서 CS는, 전방 충돌뿐만 아니라 그 이외의 충돌도 검출하고, 전방 충돌 이외의 충돌을 검출한 경우에도 제어 장치(100)는 흡기 셔터 기구(60) 및 배기 셔터 기구(70)의 양쪽을 완전 폐쇄로 하지만, 충돌 센서 CS는, 적어도 차량(1)이 전방 충돌했는지 여부를 검출할 수 있으면 된다.
또한, 흡기 셔터 기구(60) 및 배기 셔터 기구(70)를 완전 폐쇄로 제어하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들어 스텝 S1 또는 S2에서 긍정 판정이 되었을 경우에는, 판정 직전에서의 흡기 셔터 기구(60) 및 배기 셔터 기구(70)의 개구율보다도 작아지도록, 흡기 셔터 기구(60) 및 배기 셔터 기구(70)를 폐쇄측으로 제어하면, 완전 폐쇄로 제어하지 않아도 된다. 이 경우에도, 흡기 덕트(40) 및 배기 덕트(50) 내로의 이물의 침입을 억제할 수 있기 때문이다.
또한, 상술한 바와 같이 흡기 셔터 기구(60)의 핀(66a 내지 66f)은 금속제이기 때문에, 전방 충돌에 의해 이것들이 변형되어도 흡기 덕트(40)를 완전 폐쇄 상태로 유지하기 쉽다. 배기 셔터 기구(70)에 대해서도 마찬가지이다. 이로 인해, 흡기 덕트(40) 또는 배기 덕트(50) 내로의 이물의 침입을 방지할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 흡기 덕트(40) 및 배기 덕트(50)는 전체가 통 형상의 금속판으로 이루어지는 금속판부(42 및 52)로 구성된다. 이로 인해, 도 10에 도시하는 바와 같이, 전방 충돌했을 경우에 흡기 덕트(40) 및 배기 덕트(50)는 변형되지만, 파단이나 분쇄되는 것은 억제된다. 이로 인해, 부품이나 이물이 연료 전지(80)에 충돌하는 것이 억제된다. 또한, 전방 충돌 시에 흡기 덕트(40)가 변형됨으로써, 충돌 하중 중의 일부가 흡기 덕트(40)의 변형으로 소비되어, 연료 전지(80)에 전달되는 충격이 완화된다. 이것에 의해서도, 연료 전지(80)에 대한 손상이 억제된다.
또한, 도 1에서는, 모터 MG의 전단부 Mf를 통과하는 연직선 L을 나타내고 있고, 연직선 L은 연료 전지(80)의 전단부(80f)보다도 전방측에 위치하고 있다. 즉, 모터 MG의 전단부 Mf는, 연료 전지(80)의 전단부(80f)보다도 전방측에 위치하고 있다. 이로 인해, 전방 충돌 시에는, 부품이나 이물이 연료 전지(80)에 접근하기 전에 먼저 모터 MG에 충돌하기 쉽다. 이로 인해, 충돌 하중의 일부를 모터 MG가 받기 때문에, 연료 전지(80)에 가해지는 충격이 억제된다.
여기서, 모터 MG의 하우징은, 내부에 고속 회전하는 로터를 수납하고 있기 때문에, 연료 전지(80)보다도 비교적 강성이 높게 설계되어 있다. 이로 인해, 모터 MG의 전단부 Mf를 연료 전지(80)의 전단부(80f)보다도 전방측에 배치함으로써, 모터 MG보다도 연료 전지(80)에 대한 충격을 억제하는 것을 우선하고 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 연료 전지(80)는 상부가 하부보다도 전방측에 위치하도록 경사진 자세로 보유 지지되어 있다. 또한, 상술한 바와 같이 마운트 기구 M2의 제1 브래킷 BR1 및 제2 브래킷 BR2는, 대략 차폭 방향으로 연장된 제2 체결 볼트 B2 주위로 어느 정도 회전 가능하게 연결되어 있다. 이로 인해, 도 10에 도시하는 바와 같이 전방 충돌에 의해, 연료 전지(80)의 하부측을 지지점으로 하여 회전하는 것이 허용된다. 이에 의해, 크래쉬 스트로크가 확보되어, 연료 전지(80)에 대한 손상을 억제할 수 있다.
또한, 도 10에 도시하는 바와 같이, 전방 충돌에 의해, 에어컨 콘덴서 AC나 프론트 범퍼 리인포스(18)는 후방측으로 압궤되지만, 흡기 덕트(40)는 이것들의 상방측에 배치되어 있다. 이로 인해, 에어컨 콘덴서 AC나 프론트 범퍼 리인포스(18)가, 흡기 덕트(40)에 충돌하는 것이 억제되어, 전방 충돌에 의해 흡기 덕트(40)가 크게 변형되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 흡기 덕트(40)를 흡기 셔터 기구(60)에 의해 완전 폐쇄로 한 상태를 유지할 수 있다. 또한, 흡기 덕트(40)로부터 연료 전지(80)에 전달되는 충격도 억제할 수 있다.
또한, 에어컨 콘덴서 AC나 프론트 범퍼 리인포스(18)는, 연료 전지(80)의 하방측이며 모터 MG 및 트랜스 액슬 TA의 전방측에 배치되어 있다. 이 때문에 전방 충돌 시에는, 에어컨 콘덴서 AC나 프론트 범퍼 리인포스(18)는, 연료 전지(80)에 충돌하는 일 없이, 모터 MG 및 트랜스 액슬 TA에 충돌한다. 이로 인해, 연료 전지(80)에 가해지는 충격도 억제된다. 또한, 팬 F는, 연료 전지(80)의 후방측에 배치되어 있기 때문에, 팬 F가 연료 전지(80)에 충돌하는 것도 억제되어 있다.
도 11은, 도 10의 경우보다도 큰 충돌 하중으로 전방 충돌했을 경우의 차량(1)의 전방측 내부 구조의 개략도이다. 상술한 바와 같이, 마운트 기구 M2 쪽이 마운트 기구 M1보다도 파단이 용이하다. 이로 인해, 차량(1)의 전방측에 큰 충돌하중이 가해지면, 마운트 기구 M2가 파단되어 제1 브래킷 BR1 및 제2 브래킷 BR2가 분리된다. 이에 의해, 연료 전지(80)는 크로스 멤버(14)로부터 탈락하고, 연료 전지(80)는 중력의 작용에 의해 하방측으로 이동한다. 따라서, 연료 전지(80)는 대시 패널 P의 하방측이며 승원실(3)의 하방측으로 이동한다. 이로 인해, 연료 전지(80)가 대시 패널 P에 충돌하여 큰 충격이 가해지는 것이 억제된다. 또한, 연료 전지(80)가 승원실(3) 내에 침입하는 것도 억제된다.
이어서, 연료 전지 차의 변형예에 대하여 설명한다. 또한, 상기 실시예와 동일한 구성은, 동일한 번호를 부여함으로써 중복되는 설명을 생략한다. 도 12는, 제1 변형예인 차량(1a)의 전방측 내부 구조의 개략도이다. 흡기 덕트(40a)의 금속판부(42a)에는, 복수의 굴곡부(43a)가 설치되어 있다. 굴곡부(43a)에 있어서, 흡기 덕트(40a)의 벽부는 구부러져 있다. 또한, 도 12에 도시한 굴곡부(43a)는 과장되어 나타나 있다.
도 13은, 전방 충돌했을 경우의 제1 변형예인 차량(1a)의 전방측 내부 구조의 개략도이다. 차량(1a)이 전방 충돌했을 경우, 흡기 덕트(40a)는 복수의 굴곡부(43a)에서 더욱 구부러지도록 변형된다. 이에 의해, 충돌 하중의 일부는, 복수의 굴곡부(43a)가 구부러지는 것으로 소비된다. 이에 의해, 흡기 덕트(40a)로부터 연료 전지(80)에 전달되는 충격이 완화된다.
도 14는, 제2 변형예인 차량(1b)의 전방측 내부 구조의 개략도이다. 흡기 덕트(40b)의 금속판부(42b)에는, 복수의 박육부(43b)가 설치되어 있다. 박육부(43b)에서는, 흡기 덕트(40b)의 그 이외의 벽부보다도 얇게 형성되어 있다. 이로 인해, 차량(1b)이 전방 충돌했을 경우에는, 흡기 덕트(40b)는 복수의 박육부(43b)에서 구부러지도록 변형된다. 이와 같은 구성에 의해서도, 연료 전지(80)에 전달되는 충격이 완화된다. 또한, 박육부(43b)에서의 두께는, 전방 충돌 시에 파단되지 않을 정도의 얇은 두께이다.
도 15는, 제3 변형예인 차량(1c)의 전방측 내부 구조의 개략도이다. 흡기 덕트(40c)의 금속판부(42c)에는, 복수의 벨로우즈부(43c)가 설치되어 있다. 벨로우즈부(43c)는 벨로우즈상으로 되어 있다. 차량(1c)이 전방 충돌했을 경우에는, 흡기 덕트(40c)는 복수의 벨로우즈부(43c)가 수축하듯이 변형된다. 이와 같은 구성에 의해서도, 연료 전지(80)에 전달되는 충격이 완화된다. 이상과 같이 제1 내지 3 변형예에 있어서, 굴곡부(43a), 박육부(43b), 벨로우즈부(43c)는 전방 충돌한 경우에서의 당해 흡기 덕트의 변형을 촉진하는 변형 촉진부의 일례이다.
또한, 상기 실시예 및 변형예에서는 흡기 덕트(40 내지 40c)의 각각의 금속판부(42a 내지 42c)에 변형 촉진부를 갖는 구성을 설명했지만, 또한 배기 덕트(50)의 금속판부(52)에 변형 촉진부를 갖고 있어도 된다. 이 경우, 도 11과 같이 충격하중이 큰 경우에도 보다 적합하게 충격을 흡수할 수 있다.
상기 실시예 및 변형예에서는, 흡기 덕트(40 내지 40c) 및 배기 덕트(50)는, 전체가 금속판부로 구성되어 있지만 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 흡기 덕트 및 배기 덕트 중 적어도 한쪽이, 금속 주물부와 금속판부를 구비한 구성이어도 된다. 금속 주물부는, 예를 들어 타부품과 체결하기 위한 체결 플랜지부이며, 기타 통 형상의 부분이 금속판부가 되는 구성이다. 이 경우, 금속 주물부는 강성을 확보할 필요가 있기 때문에, 금속판부보다도 두꺼워서 변형되기 어렵다. 그러나 이 경우에도, 금속판부는 금속 주물부보다도 변형되기 쉽기 때문에, 충돌 하중 중의 일부가 금속판부의 변형으로 소비되어, 연료 전지(80)에 대한 충격을 완화할 수 있다.
또한, 흡기 덕트(40 내지 40c) 및 배기 덕트(50) 중 적어도 하나가 수지제이며, 또한 엘라스토머 성분을 갖는 수지부를 적어도 일부에 갖고 있어도 된다. 일반적으로 수지는 전방 충돌 시에 충격 하중을 받았을 때, 변형되지 않고 파단 또는 분쇄되기 쉽다. 그러나, 엘라스토머 성분을 갖는 수지부는 변형이 용이하고, 수지부가 변형되어 충격 하중을 흡수함으로써, 흡기 덕트(40 내지 40c) 및 배기 덕트(50) 중 적어도 한쪽의 파단을 억제할 수 있다. 엘라스토머 성분을 포함하는 수지의 예로서는, 올레핀계, 스티렌계, 부타디엔계, 이소프렌계 등의 각 열가소성 엘라스토머나, 폴리에스테르계, 폴리에테르계 등의 각 열경화성 엘라스토머, 불소계, 실리콘계 등의 고무 등을 들 수 있다.
예를 들어, 흡기 덕트(40a 내지 40c)가 수지제인 경우, 적어도 엘라스토머 성분을 갖는 수지를 포함하는 수지부에, 굴곡부(43a), 박육부(43b), 벨로우즈부(43c)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 전방 충돌 시에서의 수지부의 변형이 더욱 촉진되기 때문이다.
도 16은, 제4 변형예인 차량(1d)의 전방측 내부 구조의 개략도이다. 상기 실시예 및 변형예에서는, 모터 MG의 전단부 Mf가 연료 전지(80)의 전단부(80f)보다도 전방측에 위치하고 있지만, 제4 변형예에서는, 트랜스 액슬 TA의 전단부 Tf는, 모터 MG'의 전방측의 단부보다도 전방측에 위치하고, 연료 전지(80)의 전단부(80f)보다도 전방측에 위치하고 있다. 트랜스 액슬 TA의 하우징은, 모터 MG'로부터의 동력이나 드라이브 샤프트 DS로부터의 반력을 받기 때문에, 연료 전지(80)보다도 비교적 강성이 높게 설계되어 있기 때문이다. 따라서, 이 경우에도, 전방 충돌 시에 부품이나 이물이 먼저 트랜스 액슬 TA에 충돌함으로써, 연료 전지(80)에 가해지는 충격을 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 특정한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형·변경이 가능하다.
상기 실시예 및 변형예에서는, 모터 MG 및 MG'와 트랜스 액슬 TA는, 수납실 R에 수납되어 있지만 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 모터 MG 및 MG'와 트랜스 액슬 TA는, 승원실(3)보다 후방측에 배치되고, 후륜을 구동하는 것이어도 된다.
상기 실시예 및 변형예에서는, 배기 덕트(50) 및 배기 셔터 기구(70)가 설치되어 있지만, 이것들은 설치되어 있지 않아도 된다. 이것들이 설치되어 있지 않아도, 연료 전지(80)를 통과한 공기는, 프론트 후드(4)의 통기구(4a)를 통하여 수납실 R의 외부로 배출할 수 있기 때문이다.
상기 실시예 및 변형예에서는, 흡기 덕트(40)는 에어컨 콘덴서 AC의 상방측에 배치되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 에어컨 콘덴서 AC가 흡기 덕트(40)의 상방측에 배치되고, 에어컨 콘덴서 AC는 통기구(6a)와 대향하여, 흡기 덕트(40)의 흡기구(41)가 통기구(6b)와 대향하도록 배치되어 있어도 되고, 에어컨 콘덴서 AC와 흡기 덕트(40)의 흡기구(41)가 차폭 방향으로 나란히 배치되어도 된다.

Claims (11)

  1. 공랭식 연료 전지 차이며,
    차량의 주행용 모터(MG)와,
    상기 모터에 전력을 공급하는 공랭식 연료 전지(80)와,
    상기 연료 전지보다도 상기 차량의 전방측에 배치되고, 공기를 상기 연료 전지로 안내하도록 구성된 흡기 덕트(40)와,
    상기 흡기 덕트를 개폐하도록 구성된 흡기 셔터 기구(60)와,
    상기 연료 전지, 상기 흡기 덕트 및 상기 흡기 셔터 기구를 수납하고, 상기 차량의 승원실보다도 상기 차량의 전방측에 설치된 수납실(R)과,
    상기 흡기 셔터 기구를 제어하도록 구성된 제어부(100)와,
    상기 차량의 전방 충돌을 검출하는 충돌 검출부(collision detector)(CS)를 포함하고,
    상기 제어부(100)는 상기 차량의 전방 충돌이 검출된 경우에, 상기 흡기 셔터 기구를 폐쇄측으로 제어하도록 구성되고,
    상기 흡기 덕트(40)는 통 형상의 금속판부, 또는 엘라스토머 성분을 포함하는 수지부를 가지며,
    상기 차량의 골격을 구성하는 차량 골격 부재(12, 14, 16)와,
    상기 연료 전지를 상기 차량 골격 부재에 고정한 상방측 마운트 기구(M1)와,
    상기 상방측 마운트 기구보다도 하방에서 상기 연료 전지를 상기 차량 골격 부재에 고정한 하방측 마운트 기구(M2)를 더 포함하고,
    상기 상방측 마운트 기구(M1) 및 하방측 마운트 기구(M2)는, 상기 연료 전지의 상부가 하부보다도 상기 차량의 전방측에 위치하도록 상기 연료 전지를 경사진 자세로 고정하고,
    상기 하방측 마운트 기구(M2)는 상기 상방측 마운트 기구(M1)보다도 파단되기 쉽게 구성된 취약부를 갖고 있는, 공랭식 연료 전지 차.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료 전지를 통과한 공기를 상기 연료 전지보다도 상방측으로 배출하는 배기 덕트(50)와,
    상기 배기 덕트를 개폐하도록 구성된 배기 셔터 기구(70)를 더 포함하고,
    상기 수납실(R)은 상기 배기 덕트 및 배기 셔터 기구를 수납하고,
    상기 제어부(100)는 상기 차량의 전방 충돌이 검출된 경우에, 상기 배기 셔터 기구를 폐쇄측으로 제어하도록 구성되는, 공랭식 연료 전지 차.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 모터의 동력을 상기 차량의 차륜에 전달하는 트랜스 액슬(TA)을 더 포함하고,
    상기 수납실(R)은 상기 모터 및 트랜스 액슬을 수납하고,
    상기 모터(MG) 및 트랜스 액슬(TA) 중 적어도 한쪽의 상기 차량의 전방측 단부는, 상기 연료 전지(80)의 상기 차량의 전방측 단부보다도, 상기 차량의 전방측에 위치하고 있는, 공랭식 연료 전지 차.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 배기 덕트(50)는 통 형상의 금속판부, 또는 엘라스토머 성분을 포함하는 수지부를 갖는, 공랭식 연료 전지 차.
  5. 삭제
  6. 제1항, 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 상방측 마운트 기구(M1)는, 연료 전지측 부재에 고정된 제1 브래킷(BR1)과 상기 차량 골격 부재에 고정된 제3 브래킷(BR3)을 체결하는 제1 체결 볼트(B1)를 갖고,
    상기 하방측 마운트 기구(M2)는, 연료 전지측 부재에 고정된 제1 브래킷(BR1)과 상기 차량 골격 부재에 고정된 제2 브래킷(BR2)을 체결하는 제2 체결 볼트(B2)를 갖고,
    상기 차량의 연직 방향에서 본 경우에, 상기 하방측 마운트 기구의 상기 제2체결 볼트(B2)의 축 방향은, 상기 상방측 마운트 기구의 상기 제1 체결 볼트(B1)의 축 방향보다도, 상기 차량의 차폭 방향에 대하여 평행에 가까운, 공랭식 연료 전지 차.
  7. 제1항, 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 흡기 덕트의 상기 금속판부 또는 상기 흡기 덕트의 상기 수지부는, 상기 차량이 전방 충돌했을 경우에서의 변형을 촉진하도록 구성된 변형 촉진부(43a, 43b, 43c)를 갖고 있는, 공랭식 연료 전지 차.
  8. 제1항, 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 수납실(R)에 수납되며, 에어컨 냉매를 방열하는 에어컨 콘덴서(AC)를 더 포함하고,
    상기 흡기 덕트(40)는 상기 에어컨 콘덴서보다도 상방측에 배치되어 있는, 공랭식 연료 전지 차.
  9. 제1항, 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 흡기 셔터 기구(60)는, 프레임체(61)와, 서로 따르도록 연장되고, 상기 프레임체에 회전 가능하게 지지되며, 상기 프레임체의 개구부를 개폐하는 복수의 핀(66a 내지 66f)을 구비하고,
    상기 복수의 핀(66a 내지 66f)은 금속제인, 공랭식 연료 전지 차.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 수납실의 상면을 개폐하는 프론트 후드(4)와,
    상기 프론트 후드의 개폐를 검출하는 개폐 검출부(opening degree detector)(FS)를 더 포함하고,
    상기 제어부(100)는 상기 프론트 후드가 개방된 것이 검출된 경우에, 상기 배기 셔터 기구를 폐쇄측으로 제어하도록 구성된, 공랭식 연료 전지 차.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 흡기 덕트(40) 및 연료 전지(80)는, 상기 모터(MG) 및 트랜스 액슬(TA)보다도 상방측에 배치되어 있는, 공랭식 연료 전지 차.
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