JP6524902B2 - 燃料電池車両 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池が搭載された燃料電池車両に関する。

近年、水素と酸素を化学反応させて発電する燃料電池を搭載した燃料電池車両が注目を集めている。

燃料電池車両に搭載される燃料電池は発電に伴い熱を発生する。この熱を冷却するために、燃料電池に冷却水を循環させ、冷却水の循環路上に設けられたラジエーターにより燃料電池からの熱を外部に放出する。また、燃料電池は発電に伴い電位が発生するので、燃料電池を循環する冷却水が帯電することがある。燃料電池の安全な動作のため、帯電した冷却水に含まれる電子を外部へ取り除く対策をする必要がある。

その対策の一つとして、燃料電池の発電時に帯電した冷却水に含まれる電子を外部へ取り除くためのアース手段を設けることが知られている（例えば下記特許文献１）。下記特許文献１では、燃料電池からの冷却水が流れる冷却水配管にアース手段（以下、アース線とも称する）を設け、該アース線を車体に接地させている。このようにアース線を設けることにより、帯電した冷却水に含まれる電子を容易に外部へ取り除くことができる、とされている。

特開２００８−１３５２１５号公報

ところで、上述したアース線を設けた構成では、車両衝突により車体に衝撃を受けた場合にアース線が断線するおそれがある。このため、車両衝突時でもアース線が断線しないように、アース線を冗長な設計（例えば、少なくとも１箇所は断線しないように複数アース線を設置する等）にする必要があった。ところが、このようにアース線を冗長な設計としてしまうと、コストがかかるという問題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、アース手段の構成を簡略化し、低コスト化を図ることができる燃料電池車両を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る燃料電池を搭載した燃料電池車両は、前記燃料電池を支持するフレームと、前記フレームを支持するボディと、前記燃料電池からの冷却水を冷却するラジエーターと、前記燃料電池と前記ラジエーターとを連結し、その一部が前記フレーム内に配設される冷却水配管と、を備え、前記フレームと前記ボディとが電気的に接続され、前記フレーム内には、前記冷却水配管内の冷却水が接する接液部位が設けられていることを特徴とする。

かかる構成によれば、燃料電池を支持するフレームと該フレームを支持するボディとが電気的に接続され、フレーム内に燃料電池からの冷却水が接する接液部位が設けられているので、フレームからボディにアースすることができる。このようにフレームからボディにアースする構成とすることで、専用のアース線が不要となるため、システムの簡素化、低コスト化を図ることができる。また、フレームは燃料電池を支持する強固な部材で構成されているので、従来のアース線のように、車両衝突時にアース線が断線するということがなく、車両衝突時においてもフレームからボディへのアースを確実に確保することができる。

本発明によれば、アース手段の構成を簡略化し、低コスト化を図ることができる燃料電池車両を提供することができる。

本発明の実施形態における燃料電池車両の構成を示す概略側面図である。 燃料電池スタック周辺の構成を示す説明図である。 図２に示す円Ｗの拡大図である。 （Ａ）フレームの概略構成を示す平面図である。（Ｂ）フレームの概略構成を示す側面図である。（Ｃ）図４（Ａ）に示すＡ−Ａ断面図である。

以下添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態における燃料電池車両の構成を示す概略側面図である。図２は、燃料電池スタック周辺の構成を説明するための図である。図３は、図２に示す円Ｗの拡大図である。

図１に示す燃料電池車両１は、燃料電池を駆動動力源とする車両である。燃料電池は、車両の例えば前方側に区画されるエンジンルームＲに搭載される。燃料電池車両１は、図２に示すように、燃料電池スタック１０（燃料電池）と、フレーム２０と、ボディ３０と、ラジエーター４０と、冷却水配管５０と、金属ブラケット６１と、サスペンションメンバー６２とを備える。

燃料電池スタック１０は、燃料ガスの供給を受ける燃料極と、酸化剤ガスの供給を受ける酸化剤極とを有し、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電させるものである。燃料ガスとしては水素ガスが用いられ、酸化剤ガスとしては酸素が用いられる。燃料電池スタック１０を搭載する燃料電池車両１は、燃料電池が発電するときに生じる熱を冷却するために、冷却水を循環させる冷却システムを備える。

燃料電池スタック１０の冷却システムとして、図２に示すように、冷却水配管５０と、ラジエーター４０とを備える。

冷却水配管５０は、燃料電池スタック１０とラジエーター４０とを結び、冷却水が流れる流路である。燃料電池スタック１０からの冷却水は、冷却水配管５０を介してラジエーター４０に供給され、ラジエーター４０により冷却水が冷却される。ラジエーター４０により冷却された冷却水は、冷却水配管５０を介して再び燃料電池スタック１０に供給される。なお、冷却水を循環させるポンプやその他の配管等を含む燃料電池冷却システムの一般的な構成を図２では省略している。

冷却水配管５０の一部は、図２に示すように、フレーム２０内に配置されている。フレーム２０は、燃料電池スタック１０を支持する部材であり、燃料電池スタック１０の下方に配置される。

フレーム２０としては、例えば中空構造の角材２１を溶接により格子状に組み合わせた構造が用いられる（図４参照）。フレーム２０には、部分的に孔を空けて冷却水配管５０（図２参照）を配置する部位を設ける。フレーム２０は、図２に示すように、その下方側に配置される金属ブラケット６１に連結され、この金属ブラケット６１はその下方側に配置されるサスペンションメンバー６２に連結されている。このサスペンションメンバー６２は、車両の骨格構造を形成するボディ３０に連結されている。つまり、フレーム２０は、金属構造部材（金属ブラケット６１及びサスペンションメンバー６２）を介してボディ３０に支持されている。なお、フレーム２０と、金属ブラケット６１と、サスペンションメンバー６２と、ボディ３０との間は、例えばボルト締結又は溶接等により連結される。このように、フレーム２０は、金属構造部材を介してボディ３０に接続され、フレーム２０とボディ３０とは電気的に導通される。つまり、金属構造部材を経由してフレーム２０からボディ３０にアースされるので、従来のアース線のように、車両衝突時にアース線が断線するということがなく、車両衝突時でも強固な金属構造部材によりフレーム２０とボディ３０との導通を確実に確保することができる。また、専用のアース線が不要となるため、システムの簡素化、低コスト化を実現することができる。

フレーム２０について更に説明する。本実施形態では、フレーム２０内には、冷却水配管５０内を流れる冷却水が接液する部分である接液部位２０１が設けられている。詳細には、図３に示すように、燃料電池スタック１０に接続された冷却水配管５０を介して流れてくる冷却水は、フレーム２０内の一部分に設けられた接液部位２０１に流入し（図３の矢印ＦＬ）、当該接液部位２０１で冷却水がフレーム２０の内周面に接する。接液部位２０１に流入した冷却水は、接液部位２０１の出口側（図３では左側）に接続された冷却水配管５０を介してラジエーター４０に供給される。本実施形態では、接液部位２０１が金属部材で構成され、当該接液部位２０１が金属構造部材（金属ブラケット６１及びサスペンションメンバー６２）を経由してボディ３０と電気的に接続されているため、フレーム２０の接液部位２０１からボディ３０にアースすることができる。これにより、燃料電池スタック１０内部を循環して帯電した冷却水に含まれる電子を、専用のアース線を設けることなく外部に取り除くことができる。

なお、フレーム２０の構造は図４に示す例に限定されず、燃料電池スタック１０を支持し、冷却水配管５０の一部を内部に収容可能であれば、その他の形状等を選択することができる。またフレーム２０内に設けられる接液部位２０１は、図２及び図３に示す位置に限定されず、ボディ３０との導通を確保できればフレーム２０内の任意の位置に設置可能である。

また本実施形態では、フレーム２０内のうち少なくとも接液部位２０１が導電性材料（例えば金属材料）により構成されていれば良い。言い換えれば、フレーム２０のうち接液部位２０１以外の部分は、導電性を有していなくても良い。このように、フレーム２０の一部が導電性でない構成とすることも可能である。

また本実施形態では、フレーム２０は、燃料電池を支持するための強固な部材で構成されていることが好ましく、フレーム２０には例えば鉄、ＳＵＳ、アルミ合金、マグネシウム合金等の材料が用いられる。このように、接液部位２０１を有するフレーム２０が強固な部材で構成されることにより、車両衝突時にボディとのアースがアース線などに比べてより担保される。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

１：燃料電池車両
１０：燃料電池スタック（燃料電池）
２０：フレーム
３０：ボディ
４０：ラジエーター
５０：冷却水配管
６１：金属ブラケット
６２：サスペンションメンバー
２０１：接液部位

Claims (1)

1. 燃料電池を搭載した燃料電池車両において、
   前記燃料電池の下方に配置され、前記燃料電池を下方から支持するフレームと、
   前記フレームを支持するボディと、
   前記燃料電池からの冷却水を冷却するラジエーターと、
   前記燃料電池と前記ラジエーターとを連結し、その一部が前記フレーム内に配設される冷却水配管と、を備え、
   前記フレームと前記ボディとが電気的に接続され、
   前記フレーム内には、前記冷却水配管内の冷却水が接する接液部位を有し、
   前記フレームは中空構造を呈し、
   前記接液部位は、前記フレームの内周面において前記冷却水が接する部分であり、
   前記フレームは、該フレームに連結された金属構造部材を介して前記ボディに接続されている、ことを特徴とする燃料電池車両。

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