JP2014151664A - 燃料電池車両および車載方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池車両は、燃料電池スタックを収容する燃料電池収容部121と、燃料電池スタックの電力を変換するコンバータを収容するコンバータ収容部123とを配置し、両者を連結部によって連結し;燃料電池収容部を、複数のマウント部121a,b,cによって支持部材に固定し;コンバータ収容部を、車両左右方向に配置される一対のマウント部123b,cによって支持部材に固定してなる。そして、前記コンバータ収容部における車両左右方向のいずれか一方側に、前記コンバータ収容部の外部からの配管を接続するための接続部分を設け;前記燃料電池収容部を固定する複数のマウント部のうちの、前記燃料電池収容部の車両前側に位置するマウント部を、前記連結部より前記接続部分が存在する側だけに設けたことを特徴としている。
【選択図】図2
Description
A.燃料電池システムの全体構成:
図1は、本発明の一実施形態としての燃料電池車両に搭載される燃料電池システム200の全体構成を示す説明図である。燃料電池システム200は、燃料電池スタック(FCスタックとも呼ぶ)21を備える。燃料電池スタック21は、燃料電池のセル(発電セル)が複数、積層されたセル積層体であり、例えば固体高分子型のものである。各セルは、イオン交換膜からなる電解質膜およびこれを両面から挟んだ一対の電極からなる膜−電極アッセンブリ(MEA;Membrane Electrode Assembly)と、この膜−電極アッセンブリを外側から挟持する一対のセパレータと、で構成されている。セパレータは例えば金属を基材とする導通体であり、各電極に空気等の酸化剤ガスおよび水素ガス等の燃料ガスを供給するための流体流路を有しており、互いに隣接するセルに供給される異種流体の混合を遮断する。かかる構成により、セルの膜−電極アッセンブリ内において電気化学反応が生じて起電力が得られる。図示を省略しているが、セパレータには、酸化剤ガス、燃料ガス、冷却媒体(冷媒とも呼ぶ)のそれぞれをセル積層方向に流すためのマニホールドが形成されている。
図2は燃料電池車両に搭載される燃料電池システムの一部を示す概略平面図であり、図2に示すように、燃料電池収容部121と、流体給排用ユニット122と、FCコンバータ収容部123とが、一体的に連結されている。燃料電池収容部121は、燃料電池スタック21(図1)を内側に収容したケースである。FCコンバータ収容部123は、FCコンバータ23(図1)を内側に収容したケースである。
図6は、前記実施形態の燃料電池車両の前突時における力の流れを示す説明図である。図6は、図1に示した構成と同一の構成を示すものであるが、図1と比べて一部分を省略している。燃料電池車両が前突した時、一体となった燃料電池収容部121と流体給排用ユニット122とFCコンバータ収容部123には、車両前方向の慣性力が発生する。この慣性力Fは、FCコンバータ収容部123の車両左右側のマウント123b、123cにかかる。本実施形態では、燃料電池収容部121の車両前側のマウント121cが、連結部材123aよりも車両左側に配置されていることから、慣性力Fが図示するように、FCコンバータ収容部123の車両右側に大きな割合で作用し、FCコンバータ収容部123の車両左側に小さな割合で作用する。
・変形形態1:
前記実施形態では、マウント部は、マウント、マウントボルト、絶縁弾性体、および補強用のリブを含む構成としたが、本発明では、これら全てを必ず含む必要はない。例えば、補強用のリブを除いた残余の構成としてもよいし、絶縁弾性体とリブを除いた残余の構成としてもよい。さらに、マウント部は、燃料電池収容部またはコンバータ収容部を固定した状態で載置できる構成であれば、他の形状の部材を用いた構成とすることもできる。また、前記実施形態では、燃料電池収容部用のマウント部は燃料電池収容部側に備えられ、コンバータ収容部用のマウント部はコンバータ収容部側に備えられる構成としたが、これに換えて、各マント部は支持部材側に備えられる構成としてもよい、
前記実施形態では、燃料電池収容部121とFCコンバータ収容部123を支持する支持部材は底板11としたが、本発明ではこれに限られない。フレーム形式の車両であれば、車両フレームを支持部材としてもよく、あるいは、サイドフレームとサイドフレームの間に橋渡しした部材を支持部材としてよく、燃料電池収容部とFCコンバータ収容部を載置しうる構成であればいずれの構成としてもよい。
前記実施形態では、燃料電池収容部121の車両前側のマウント121cが燃料電池収容部121の前側の壁面における車両左側に配置されているが、この配置位置は、連結部材123aよりも車両左側であればいずれの位置とすることもできる。前記実施形態では、図2に示すように、その配置位置は連結部材123aに比較的に近い位置であったが、これに換えて、燃料電池収容部121の前側の壁面における車両左側の最端にマウント部を配置する構成としてもよい。また、燃料電池収容部121の左側の壁面の車両前側にマウント部を配置する構成としてもよい。
前記実施形態および変形形態3は、FCコンバータ収容部において配管を接続するためのユニオン(接続部分)が車両左側に配置されている場合の態様である。FCコンバータ収容部において配管を接続するための接続部分が車両右側に配置されている場合には、燃料電池収容部の車両前側のマウントは連結部材123aが接続される部分よりも車両右側に配置するようにする。すなわち、燃料電池収容部の車両前側のマウントは、燃料電池収容部とコンバータ収容部とを連結する連結部より前記接続部分が存在する側に配置するようにすることができる。
前記各実施形態および各変形形態では、コンバータ収容部に外部から送られてくる配管を、冷媒を供給・排出する配管としたが、本発明ではこれに限られない。例えば、電線を通した配管等の他の配管に換えることもできる。
前記各実施形態および各変形形態では、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、種々の燃料電池に本発明を適用してもよい。
11a…凹部
12…床板
12a…凸部
13…床
15…センタートンネル
21…燃料電池スタック
22…流体給排用ユニット
23…FCコンバータ
121…燃料電池収容部
121a、121b、121c…マウント
122…流体給排用ユニット
123…FCコンバータ収容部
123a…連結部材
123b、123c…マウント
131…酸化剤ガス供給配管
132…冷媒供給配管
133…冷媒排出配管
141…ボルト
142…リブ
144、146…ユニオン
148…マウントボルト
149…リブ
151、152、153…配管
161…マウントボルト
200…燃料電池システム
210…インバータ
220…バッテリ
231…トラクションモータ
232…ディファレンシャル
233…タイヤ
240…インバータ
250…バッテリコンバータ
260…コントローラ
270…センサ群
280…バッテリコンバータ
Claims (4)
- 燃料電池スタックを収容する燃料電池収容部と、前記燃料電池スタックの電力を変換するコンバータを収容するコンバータ収容部とを、前記コンバータ収容部が前記燃料電池収容部の車両前側に位置するように配置し、両者を連結部によって連結し、
前記燃料電池収容部を、複数のマウント部によって支持部材に固定し、
前記コンバータ収容部を、車両左右方向に配置される一対のマウント部によって前記支持部材に固定してなる燃料電池車両であって、
前記コンバータ収容部における車両左右方向のいずれか一方側に、前記コンバータ収容部の外部からの配管を接続するための接続部分を設け、
前記燃料電池収容部を固定する複数のマウント部のうちの、前記燃料電池収容部の車両前側に位置するマウント部を、前記連結部より前記接続部分が存在する側だけに設けたことを特徴とする燃料電池車両。 - 請求項1に記載の燃料電池車両であって、
前記燃料電池収容部を固定する複数のマウント部は、前記燃料電池収容部の車両前側に位置する1つのマウント部と、前記燃料電池収容部の車両後ろ側に位置する2つのマウント部と、による3点で支持を行うものである燃料電池車両。 - 請求項1または請求項2に記載の燃料電池車両であって、
前記コンバータ収容部を固定する前記一対のマウント部は、車両前後方向において前記コンバータ収容部の重心の位置と一致するように配置される、燃料電池車両。 - 燃料電池スタックを収容する燃料電池収容部と、前記燃料電池スタックの電力を変換するコンバータを収容するコンバータ収容部とを、前記コンバータ収容部が前記燃料電池収容部の車両前側に位置するように配置し、両者を連結部によって連結し、
前記燃料電池収容部を、複数のマウント部によって支持部材に固定し、
前記コンバータ収容部を、車両左右方向に配置される一対のマウント部によって前記支持部材に固定する車載方法であって、
前記コンバータ収容部における車両左右方向のいずれか一方側に、前記コンバータ収容部の外部からの配管を接続するための接続部分を設け、
前記燃料電池収容部を固定する複数のマウント部のうちの、前記燃料電池収容部の車両前側に位置するマウント部を、前記連結部より前記接続部分が存在する側だけに設ける車載方法。
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