本發(fā)明涉及燃料電池車輛。

背景技術：

在燃料電池車輛中，在車輛前方的前艙搭載有燃料電池及其周邊設備(輔機)(參照專利文獻1)。另外，在燃料電池車輛中，需要實施在前方碰撞時保護燃料電池的對策，例如可考慮在燃料電池的外殼內設置氣囊(參照專利文獻2)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第2012/004829號

專利文獻2：日本特開2008-230519號公報

技術實現要素：

發(fā)明所要解決的課題

然而，可以認為，即使實施上述那樣的對策，若在行駛期間發(fā)生了激烈的碰撞，則燃料電池也會因慣性力而撞到處于前艙內的前方的散熱器，旋轉力矩以該撞到的部分為起點發(fā)揮作用而使燃料電池旋轉。在該情況下，難以預測燃料電池會撞到何處，所以難以實施對策以使得在碰撞時燃料電池及其周邊的輔機不會破損。

本申請是鑒于這一點而完成的發(fā)明，其目的在于，提供一種能夠抑制車輛碰撞時的燃料電池的旋轉，將燃料電池及其周邊的輔機的破損抑制成最小限度的燃料電池車輛。

用于解決課題的技術方案

本發(fā)明人進行了深入研究，結果發(fā)現：通過利用組件框架將燃料電池和輔機一體化來形成燃料電池組件，并使該燃料電池組件的重心與組件框架的散熱器側的頂端的高度大致相同，能夠抑制車輛碰撞時的燃料電池的旋轉，由此，完成了本發(fā)明。

即，本發(fā)明包括以下的方案。

(1)一種燃料電池車輛，具有：散熱器，設置于前艙內；和燃料電池組件，相對于所述前艙內的所述散熱器設置于車輛后方方向，所述燃料電池組件具有組件框架和一體地安裝于所述組件框架的包括燃料電池以及輔機的燃料電池裝置組，所述組件框架相對于所述燃料電池裝置組向所述散熱器所在的一側突出，所述燃料電池組件以所述組件框架的車輛前方側的頂端的高度與所述燃料電池組件整體的重心的高度大致一致的方式設置于所述前艙內。

(2)根據(1)所記載的燃料電池車輛，所述組件框架形成為平板狀，所述燃料電池裝置組一體地安裝于所述組件框架的上下表面。

(3)根據(1)或(2)所記載的燃料電池車輛，所述組件框架以傾斜成車輛前方高且車輛后方低的姿勢設置。

(4)根據(1)～(3)中任一項所記載的燃料電池車輛，所述組件框架的車輛前方側的頂端處于比所述散熱器的風扇的電動機軸高的位置。

(5)根據(1)～(4)中任一項所記載的燃料電池車輛，安裝于所述組件框架的下側的燃料電池裝置組配置于從使所述散熱器的風扇的電動機軸延長后的車輛后方位置向車輛的寬度方向偏移的位置。

(6)根據(1)～(5)中任一項所記載的燃料電池車輛，在所述燃料電池裝置組與所述散熱器之間設置有緩沖部件。

(7)根據(6)所記載的燃料電池車輛，使用空氣濾清器、進氣口或離子交換器作為所述緩沖部件。

(8)根據(1)～(7)中任一項所記載的燃料電池車輛，所述組件框架的車輛前方側的頂端是尖狀部件。

(9)根據(8)所記載的燃料電池車輛，所述尖狀部件是導電體。

(10)根據(1)～(9)中任一項所記載的燃料電池車輛，在所述燃料電池組件的車輛后方設置有將所述前艙與乘員室隔開的前圍板，在所述燃料電池的車輛后方端面設置有在所述燃料電池組件與所述前圍板碰撞時供所述前圍板進行面碰撞的圍板墊板。

(11)根據(1)～(10)中任一項所記載的燃料電池車輛，在所述燃料電池組件的車輛后方的下部設置有燃料氣體罐，在所述燃料電池組件的車輛后方端部設置有在所述燃料氣體罐與所述燃料電池組件碰撞時供所述燃料氣體罐進行面碰撞的罐墊板。

(12)根據(11)所記載的燃料電池車輛，所述罐墊板構成為使碰撞后的所述燃料氣體罐的車輛前方側向下避開。

(13)根據(1)～(12)中任一項所記載的燃料電池車輛，所述輔機至少具有升壓轉換器、變換器、泵以及空氣壓縮機，所述燃料電池裝置組的燃料電池、所述升壓轉換器以及所述變換器設置于比所述組件框架靠上的位置，所述泵和空氣壓縮機設置于比所述組件框架靠下的位置。

發(fā)明效果

根據本發(fā)明，能夠抑制車輛碰撞時的燃料電池的旋轉，將燃料電池及其周邊的輔機的破損抑制成最小限度。

附圖說明

圖1是示出燃料電池車輛的內部結構的概略的說明圖。

圖2是從平面觀察燃料電池車輛的內部結構而得到的說明圖。

圖3是示出前艙的內部結構的概略的說明圖。

圖4是示出燃料電池組件與散熱器碰撞后的狀態(tài)的說明圖。

圖5是示出組件框架的下表面的輔機的配置例的說明圖。

圖6是示出具備緩沖部件的情況下的燃料電池組件與散熱器碰撞后的狀態(tài)的說明圖。

圖7是示出使用了空氣濾清器作為緩沖部件的情況下的燃料電池組件與散熱器碰撞后的狀態(tài)的說明圖。

圖8是示出使用了進氣口作為緩沖部件的情況下的燃料電池組件與散熱器碰撞后的狀態(tài)的說明圖。

圖9是示出使用了離子交換器作為緩沖部件的情況下的燃料電池組件與散熱器碰撞后的狀態(tài)的說明圖。

圖10是設置有肋的緩沖部件的立體圖。

圖11是具有尖狀部件的組件框架的立體圖。

圖12是具有另外的尖狀部件的組件框架的立體圖。

圖13是示出燃料電池組件具備墊板的情況下的前艙的內部結構的概略的說明圖。

圖14的(a)是示出燃料氣體罐與墊板碰撞的樣子的說明圖，圖14的(b)是示出通過墊板使燃料氣體罐向下方避開的樣子的說明圖。

具體實施方式

以下，對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。此外，關于附圖的上下左右等的位置關系，只要沒有特別說明，則該位置關系就基于附圖所示的位置關系。另外，附圖的尺寸比率不限于圖示的比率。而且，以下的實施方式是用于說明本發(fā)明的例示，并非旨在將本發(fā)明僅限定于該實施方式。而且，本發(fā)明只要沒有脫離其要旨就能夠實施各種各樣的變形。

圖1是示出本實施方式的燃料電池車輛1的結構的概略的示意圖，圖2是示出從平面觀察燃料電池車輛1時的結構的概略的示意圖。

燃料電池車輛1例如是fr車，在前艙10具備散熱器11和燃料電池組件12。燃料電池車輛1在乘員室13的下方具備燃料氣體罐14、15，在后輪部分具備驅動電動機16。燃料氣體罐14配置成朝向車輛1的前后方向(圖1和圖2的左右方向)(接頭朝向前后方向)，燃料氣體罐15配置成朝向車輛1的寬度方向(圖2的上下方向)(接頭朝向寬度方向)。如圖1所示，在前艙10的后方側設置有將乘員室13與其他區(qū)域隔開的前圍板20。在散熱器11的上部例如設置有進氣系統(tǒng)21。

如圖3所示，前圍板20例如具有設置在前艙10與乘員室13之間的直立部30、設置在乘員室13的下方的水平部31、以及將直立部30和水平部31連接的傾斜部32。例如在傾斜部32與直立部30之間的連接部設置有用于提高強度的通道交叉件(日文：トンネルクロス)33。

散熱器11具有方形板狀的殼體40，在該殼體40的后方側具有風扇41。風扇41具有沿前后方向延伸的水平的電動機軸42。

燃料電池組件12具有組件框架60和一體地安裝于組件框架60的燃料電池裝置組61。

組件框架60例如由高強度的鋁和/或sus構成，如圖2和圖3所示那樣形成為具有厚度的方形板狀。

如圖3所示，燃料電池裝置組61包括燃料電池70和作為其周邊設備的多個輔機。輔機例如包括使燃料電池70的電力升壓的升壓轉換器71、將燃料電池70的直流電壓變換為交流電壓的變換器72、從大氣中取入氧化氣體的空氣壓縮機73、向燃料電池70供給燃料氣體的燃料氣體泵74、以及向燃料電池70輸送冷卻水的冷卻泵75。此外，搭載于燃料電池組件12的燃料電池裝置組61的輔機不限于此，也可以是作為剩余電力的貯藏源、再生制動時的再生能量貯藏源、或者與燃料電池車輛1的加速或減速相伴的負荷變動時的能量緩沖器發(fā)揮功能的蓄電池、用于對氧化氣體進行加濕的加濕器、功率控制單元、用于向燃料電池70供給燃料氣體的調節(jié)器和/或噴射器、其他泵類、閥類等。

例如在組件框架60的上表面?zhèn)葟南碌缴弦来螌盈B燃料電池70、升壓轉換器71以及變換器72，這些燃料電池70、升壓轉換器71以及變換器72例如通過螺栓等而一體地固定于組件框架60。

在組件框架60的下表面?zhèn)扰渲每諝鈮嚎s機73、燃料氣體泵74以及冷卻泵75，這些空氣壓縮機73、燃料氣體泵74以及冷卻泵75通過螺栓等一體地固定于組件框架60。

組件框架60與燃料電池裝置組61相比向散熱器11所在的前方側突出。即，即使在前后方向上的較強的外力作用于車輛1，燃料電池組件12因慣性力而移動從而撞到散熱器11的情況下，也會是組件框架60最先與散熱器11碰撞，而不是燃料電池裝置組61最先與散熱器11碰撞。另外，組件框架60的寬度也形成為與燃料電池裝置組61相比向寬度方向突出。

燃料電池組件12以組件框架60的前方側的頂端部a的高度與燃料電池組件12整體的重心p的高度大致一致的方式設置于前艙10內。此外，“大致相同”是指，只要是處于在組件框架60的頂端部a與散熱器11碰撞時燃料電池組件12不會實質上以組件框架60的頂端部a為支點進行旋轉的范圍即可，也可以有數cm左右的偏移。另外，燃料電池組件12的重心p的高度調整例如可以通過調整搭載于燃料電池組件12的輔機的機種的選擇和配置以及組件框架60相對于水平面的傾斜角度等來進行。

組件框架60的姿勢以前方高而后方低的方式傾斜。另外，組件框架60的前方側的頂端部a處于比散熱器11的風扇41的電動機軸42高的位置。

燃料電池組件12例如通過將組件框架60和燃料電池車輛1的懸架梁80連接的支架81而一體地安裝于車輛本體。

根據本實施方式，使組件框架60和燃料電池裝置組61成為一體而形成燃料電池組件12，使組件框架60的前方側的頂端部a與燃料電池裝置組61相比向前方突出，使組件框架60的前方側的頂端部a的高度與燃料電池組件12整體的重心p的高度大致相同。例如如圖4所示，在燃料電池車輛1發(fā)生前方碰撞而對車輛1的前方作用了較大的外力的情況下，散熱器11向后方移動，或者燃料電池組件12因慣性力而向前方移動，從而組件框架60的頂端部a與散熱器11碰撞。此時，由于組件框架60的頂端部a與燃料電池組件12的重心p的高度大概相同，所以旋轉力矩難以發(fā)揮作用，可抑制燃料電池組件12以組件框架60的頂端部a為支點進行旋轉。并且，撞到散熱器11的組件框架60破壞散熱器11，另外組件框架60的頂端壓潰，由此，燃料電池組件12的碰撞能量被吸收，燃料電池組件12大體上維持著姿勢而停止。由此，可抑制燃料電池70的旋轉，能夠大體上預測到燃料電池組件12的碰撞場所，所以能夠穩(wěn)定地防止燃料電池70的破損。另外，作為燃料電池70的周邊設備的輔機也與燃料電池組件12成為一體，所以也能夠穩(wěn)定地防止它們的破損。

另外，根據本實施方式，組件框架60形成為平板狀，燃料電池裝置組61一體地安裝于組件框架60的上下表面，所以燃料電池裝置組61的配置的自由度多，能夠容易地使燃料電池組件12的重心p與組件框架60的頂端部a的高度對齊。

另外，由于組件框架60的姿勢以前方高而后方低的方式傾斜，所以容易使燃料電池組件12的重心p與組件框架60的頂端部a的高度對其。另外，也能夠提高在發(fā)電時由燃料電池70生成的水的排水性。

由于組件框架60的頂端部a處于比散熱器11的風扇41的電動機軸42高的位置，所以在碰撞時，組件框架60的頂端部a不會與堅硬的電動機軸42碰撞，而會與散熱器11的其他的柔軟的部分碰撞。由此，在碰撞時受到組件框架60碰撞的散熱器11的碰撞部分會充分壓潰，所以能夠充分吸收燃料電池組件12的碰撞能量。

在上述實施方式中，也可以如圖5所示，安裝于組件框架60的下側的燃料電池裝置組61(例如空氣壓縮機73、燃料氣體泵74以及冷卻泵75)配置在從散熱器11的電動機軸42上的后方位置向車輛的寬度方向偏移的位置。在該情況下，能夠抑制組件框架60的下表面?zhèn)鹊娜剂想姵匮b置組61直接撞到堅硬的電動機軸42，所以能夠防止這些燃料電池裝置組61的破損。另外，由于燃料電池裝置組61不會撞到電動機軸42，組件框架60與風扇41碰撞而壓潰，所以能夠充分地吸收碰撞能量。

在上述實施方式中，也可以如圖6所示，在燃料電池裝置組61與散熱器11之間設置有緩沖部件90。緩沖部件90例如是長方體的箱形狀，可以是樹脂制。另外，緩沖部件90也可以是金屬管。緩沖部件90既可以安裝于燃料電池裝置組61側，也可以安裝于散熱器11側。在該情況下，在組件框架60碰撞而散熱器11破損時，能夠防止該破損部分與燃料電池裝置組61接觸。由此，能夠保護燃料電池裝置組61免受破損的散熱器11的影響。另外，也能夠利用緩沖部件90來吸收在碰撞時產生的燃料電池裝置組61的慣性力，能夠減少燃料電池裝置61的碰撞能量。也可以與利用緩沖部件90能夠吸收的碰撞能量的量相應地縮短組件框架60的前后方向上的突出長度。

在上述例子中，對于緩沖部件90，也可以如圖7～圖9所示那樣使用燃料電池車輛1的空氣濾清器90a、進氣口90b或離子交換器90c?？諝鉃V清器90a是對從進氣口90b吸入的空氣進行凈化的部件，進氣口90b是取入外部氣體的部件，離子交換器90c是例如從冷卻燃料電池70的冷卻水中除去離子的部件。這些空氣濾清器90a、進氣口90b以及離子交換器90c的殼體是樹脂制。這樣，通過使用現有的裝置作為緩沖部件90，無需設置新的部件作為緩沖部件。

另外，也可以如圖10所示，在緩沖部件90的表面設置例如提高前后方向上的強度的肋91。這樣一來，緩沖部件90的前后方向上的強度變高，碰撞部件90在充分吸收碰撞能量之后才壓潰，在緩沖部件90中能夠充分吸收碰撞能量。

另外，如圖11、圖12所示，組件框架60的前方側的頂端部a也可以是尖狀部件100。尖狀部件100是sus等金屬，使用導電體。尖狀部件100既可以如圖11所示那樣形成為三角形的頂角的棱線沿垂直方向延伸，也可以如圖12所示那樣形成為三角形的頂角的棱線沿水平方向延伸。在該情況下，在車輛1碰撞時尖狀部件100會撞到散熱器11而制造將散熱器11壓潰的契機，能夠切實地將散熱器11壓壞來吸收碰撞能量。尤其是，能夠在散熱器11的電動機等堅硬的部件與組件框架k60相撞時切實地將電動機等堅硬的部件壓壞。另外，在車輛1碰撞時，雖然為了安全而想要確保散熱器11絕緣，但若尖狀部件100是導電體，則在充分刺入散熱器11時能夠使散熱器11接地。

也可以如圖13所示，在燃料電池70的后方端面設置有在燃料電池組件12與前圍板20碰撞時供前圍板20進行面碰撞的圍板墊板110。另外，在燃料電池組件12的后方端部也可以設置有在燃料氣體罐14與燃料電池組件12碰撞時供燃料氣體罐14進行面碰撞的罐墊板111。

圍板墊板110例如安裝于構成燃料電池70的后方端面的端板120。端板120在燃料電池70的部件中強度較高，由具有厚度的鐵和/或鋁形成。圍板墊板110例如由樹脂等形成，在后方端面具有與前圍板20的垂直部30大致平行的垂直面110a。圍板墊板110具有使垂直面110a位于燃料電池組件12的最后方的厚度。圍板墊板110形成為覆蓋端板120的上部角部。

罐墊板111例如設置于燃料電池70或組件框架60的后端部。罐墊板111例如由樹脂等形成，在后方端面具有與燃料氣體罐14的彎曲形狀相一致的彎曲面111a。

在燃料電池車輛1碰撞時，有時燃料電池組件12與前圍板20會相撞，但此時前圍板20與燃料電池70的后方端面的圍板墊板110進行面碰撞。由此，能夠防止燃料電池70的端板120直接接觸前圍板20而導致前圍板20大幅凹陷。由此，乘員室13的安全性提高。另外，也能夠抑制安裝于燃料電池組件12的上側的燃料電池70、升壓轉換器71以及變換器72直接接觸前圍板20而破損。另外，不使用保護件等就能夠保護設置于升壓轉換器71和/或變換器72的后方端面的高電壓的連接器。

同樣，在車輛1碰撞時燃料電池組件12與燃料氣體罐14相撞時，燃料氣體罐14與罐墊板111進行面碰撞。由此，能夠防止燃料電池組件12直接接觸燃料氣體罐14而導致燃料氣體罐14破損。另外，也能夠抑制安裝于燃料電池組件12的下側的例如空氣壓縮機73、燃料氣體泵74以及冷卻泵75直接接觸燃料氣體罐14而破損。

另外，在上述例子中，罐墊板111也可以構成為使碰撞后的燃料氣體罐14的前方側向下避開。這可以通過調整罐墊板111與燃料氣體罐14接觸的位置和/或角度，或者調整罐墊板111的彎曲面111a的形狀來實現。在該情況下，如圖14(a)、(b)所示，燃料氣體罐14在碰到罐墊板111之后，向下側避開。由此，能夠釋放掉燃料氣體罐14的碰撞能量而抑制燃料電池組件12的破損。

以上，雖然參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行了說明，但本發(fā)明不限于該例子。應該理解，若是本領域技術人員的話，則顯然能夠在權利要求書所記載的思想范疇內想到各種變更例或修正例，這些例子當然也屬于本發(fā)明的技術范圍。

例如，在以上的實施方式中，是燃料電池裝置組61的各種裝置在組件框架60的上下表面使用的例子，但也可以僅設置于上表面和下表面中的任一方。一體地安裝于組件框架60的輔機的數量不限于此，可以是五個以外的多個，也可以是一個。組件框架60無需傾斜，也可以是水平的。另外，組件框架60的形狀不限于平板狀。另外，燃料電池車輛1中的燃料氣體罐14的配置和/或數量也不限于此。

產業(yè)上的可利用性

本發(fā)明在提供一種能夠抑制車輛碰撞時的燃料電池的旋轉，將燃料電池及其周邊的輔機的破損抑制成最小限度的燃料電池車輛時是有用的。

標號說明

1：燃料電池車輛

10：前艙

11：散熱器

12：前圍板

13：乘員室

14：燃料氣體罐

12：燃料電池組件

60：組件框架

61：燃料電池裝置組

70：燃料電池

a：組件框架的頂端部

p：燃料電池組件的重心