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JP4536384B2 - Fuel cell vehicle mounting structure - Google Patents

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JP4536384B2
JP4536384B2 JP2004010470A JP2004010470A JP4536384B2 JP 4536384 B2 JP4536384 B2 JP 4536384B2 JP 2004010470 A JP2004010470 A JP 2004010470A JP 2004010470 A JP2004010470 A JP 2004010470A JP 4536384 B2 JP4536384 B2 JP 4536384B2
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fuel
skeleton
frame
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  • Fuel Cell (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Description

この発明は、燃料電池の車両搭載構造に関するものである。   The present invention relates to a vehicle mounting structure for a fuel cell.

従来、燃料電池を駆動用電源として搭載し、この燃料電池の発電電力によって走行用モータを駆動して走行する燃料電池車両が知られている。
このような燃料電池車両において、燃料電池を略箱型のケース内に収容し、このケースを車体骨格部をなす車体フレームにボルト等で締め付け固定した燃料電池車両が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−291857号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a fuel cell vehicle in which a fuel cell is mounted as a driving power source and a traveling motor is driven by power generated by the fuel cell.
In such a fuel cell vehicle, a fuel cell vehicle is known in which a fuel cell is housed in a substantially box-shaped case, and the case is fastened and fixed to a vehicle body frame forming a vehicle body skeleton portion with a bolt or the like (for example, a patent) Reference 1).
JP 2003-291857 A

ところで、上記従来技術に係る燃料電池車両においては、所望の衝突安全性を確保しつつ、燃料電池の搭載に要するスペースを削減して燃料電池車両を小型化することが望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、所望の衝突安全性を確保しつつ、燃料電池の搭載に要するスペースを削減して燃料電池車両を小型化することが可能な燃料電池の車両搭載構造を提供することを目的とする。
By the way, in the fuel cell vehicle according to the above prior art, it is desired to reduce the space required for mounting the fuel cell and to reduce the size of the fuel cell vehicle while ensuring the desired collision safety.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to reduce the space required for mounting the fuel cell and to reduce the size of the fuel cell vehicle while ensuring the desired collision safety. The purpose is to provide a structure.

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項1に記載の本発明の燃料電池の車両搭載構造は、燃料電池を固定する固定部材(実施の形態の燃料電池ボックス140)を備え、前記固定部材は、車体骨格部を形成する前後のフレーム(実施の形態のフロアフレーム後部105a,106aおよびフロアフレーム前部105b,106b)と接続して、前記車体骨格部の一部をなす略矩形柱状の骨格部(実施の形態の骨格部141)を備え、前記フレーム部と前記骨格部との接合部は上下に段違いに形成されて上下に面接合され、前記骨格部の内部には、前記前後のフレーム内の配管と気密に接続される中空部(実施の形態の中空部142)を備えることを特徴としている。 In order to solve the above problems and achieve the object, the fuel cell mounting structure of the present invention according to claim 1 includes a fixing member (the fuel cell box 140 of the embodiment) for fixing the fuel cell. the fixing member, the front and rear frames forming a vehicle body frame portion connected (the embodiment of the floor frame rear portion 105a, 106a and the floor frame front 105b, 106b) and substantially forming a part of the vehicle body frame portion A rectangular column-shaped skeleton part (the skeleton part 141 of the embodiment) is provided, and the joint part between the frame part and the skeleton part is formed in a stepped manner up and down and is surface-joined up and down, and inside the skeleton part , A hollow portion (hollow portion 142 in the embodiment) that is airtightly connected to the pipes in the front and rear frames is provided.

上記構成の燃料電池の車両搭載構造によれば、例えば燃料電池を内部に収容する燃料電池ボックスや燃料電池が載置される支持フレーム等からなる固定部材が、車体骨格部を兼ねることにより、所望の衝突安全性を確保しつつ、燃料電池の搭載に要するスペースを削減することができる。
しかも、固定部材の骨格部の内部に気密可能に外部に接続される中空部を形成することにより、この中空部を燃料電池の反応ガスや冷却媒体の流路として利用することができ、配管等の配設に要するスペースを削減することができる。
According to the vehicle mounting structure of the fuel cell having the above configuration, for example, a fixing member including a fuel cell box that houses the fuel cell, a support frame on which the fuel cell is mounted, and the like serves also as a vehicle body skeleton portion. The space required for mounting the fuel cell can be reduced while ensuring the safety of collision.
Moreover, by forming a hollow portion that is connected to the outside in an airtight manner inside the skeleton portion of the fixing member, this hollow portion can be used as a flow path for a reaction gas or a cooling medium of a fuel cell, such as a pipe It is possible to reduce the space required for the arrangement.

さらに、請求項2に記載の本発明の燃料電池の車両搭載構造は、前記中空部は前記燃料電池に接続され、少なくとも反応ガスまたは冷却媒体の流路とされてなることを特徴とする。   The fuel cell mounting structure for a fuel cell of the present invention according to claim 2 is characterized in that the hollow portion is connected to the fuel cell and is at least a flow path for a reaction gas or a cooling medium.

上記構成の燃料電池の車両搭載構造によれば、固定部材の骨格部の中空部を燃料電池の反応ガスや冷却媒体の流路として利用することができ、配管等の配設に要するスペースを削減することができる。   According to the fuel cell mounting structure of the fuel cell configured as described above, the hollow portion of the skeleton of the fixing member can be used as a flow path for the reaction gas and the cooling medium of the fuel cell, thereby reducing the space required for arranging the piping and the like can do.

さらに、請求項3に記載の本発明の燃料電池の車両搭載構造は、前記中空部は前記燃料電池の燃料ガス排出部および酸化剤ガス排出部に接続され、前記燃料ガス排出部から排出される燃料ガスを前記酸化剤ガス排出部から排出される酸化剤ガスにより希釈することを特徴とする。   Furthermore, in the vehicle mounting structure of the fuel cell according to the third aspect of the present invention, the hollow portion is connected to the fuel gas discharge portion and the oxidant gas discharge portion of the fuel cell, and is discharged from the fuel gas discharge portion. The fuel gas is diluted with an oxidant gas discharged from the oxidant gas discharge unit.

上記構成の燃料電池の車両搭載構造によれば、固定部材の骨格部の中空部を希釈ボックスとして利用することができ、燃料電池システムの搭載に要するスペースを削減することができる。   According to the vehicle mounting structure of the fuel cell having the above configuration, the hollow portion of the skeleton portion of the fixing member can be used as a dilution box, and the space required for mounting the fuel cell system can be reduced.

さらに、請求項4に記載の本発明の燃料電池の車両搭載構造では、前記骨格部は押出成型により形成されてなることを特徴とする。   Furthermore, in the fuel cell mounting structure for a fuel cell of the present invention as set forth in claim 4, the skeleton is formed by extrusion molding.

上記構成の燃料電池の車両搭載構造によれば、固定部材の骨格部の中空部に対して所望の気密性を容易に確保することができる。   According to the vehicle mounting structure of the fuel cell having the above configuration, desired airtightness can be easily ensured with respect to the hollow portion of the frame portion of the fixing member.

さらに、請求項5に記載の本発明の燃料電池の車両搭載構造では、前記骨格部は電気配線が収容される配線収容部(実施の形態の中空部142が兼ねる)を備えることを特徴とする。   Furthermore, in the vehicle mounting structure for a fuel cell according to the fifth aspect of the present invention, the skeleton portion includes a wiring housing portion in which electric wiring is housed (also serving as the hollow portion 142 of the embodiment). .

上記構成の燃料電池の車両搭載構造によれば、電気配線の配設に要するスペースを削減することができる。   According to the fuel cell mounting structure of the fuel cell having the above configuration, the space required for arranging the electrical wiring can be reduced.

本発明の燃料電池の車両搭載構造によれば、所望の衝突安全性を確保しつつ、燃料電池の搭載に要するスペースを削減することができ、さらに、燃料電池の反応ガスや冷却媒体を流通させる配管等の配設に要するスペースを削減することができる。
さらに、請求項3に記載の本発明の燃料電池の車両搭載構造によれば、固定部材の骨格部の中空部を希釈ボックスとして利用することができ、燃料電池システムの搭載に要するスペースを削減することができる。
さらに、請求項4に記載の本発明の燃料電池の車両搭載構造によれば、固定部材の骨格部の中空部に対して所望の気密性を容易に確保することができる。
さらに、請求項5に記載の本発明の燃料電池の車両搭載構造によれば、電気配線の配設に要するスペースを削減することができる。
According to the vehicle mounting structure of the fuel cell of the present invention, it is possible to reduce the space required for mounting the fuel cell while ensuring the desired collision safety, and further distribute the reaction gas and cooling medium of the fuel cell. Space required for arranging piping and the like can be reduced.
Furthermore, according to the fuel cell mounting structure of the fuel cell of the present invention described in claim 3, the hollow portion of the frame portion of the fixing member can be used as a dilution box, and the space required for mounting the fuel cell system is reduced. be able to.
Furthermore, according to the fuel cell vehicle mounting structure of the present invention as set forth in claim 4, desired airtightness can be easily ensured for the hollow portion of the skeleton portion of the fixing member.
Furthermore, according to the fuel cell mounting structure for a fuel cell of the present invention described in claim 5, it is possible to reduce the space required for arranging the electrical wiring.

以下、本発明の一実施形態に係る燃料電池の車両搭載構造について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態に係る燃料電池システム10は、例えば図1に示すように、燃料電池11と、空気供給装置12と、加湿器13と、水素タンク14と、燃料供給制御弁15と、エゼクタ16と、燃料ポンプ17と、希釈ボックス18と、パージ弁19と、電流制御器20と、中央制御装置(ECU)21とを備えて構成され、この燃料電池システム10が搭載される燃料電池車両は、燃料電池システム10と、走行用モータ31と、出力制御器(PCU)32と、キャパシタ33とを備えて構成されている。
Hereinafter, a vehicle mounting structure of a fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, for example, the fuel cell system 10 according to the present embodiment includes a fuel cell 11, an air supply device 12, a humidifier 13, a hydrogen tank 14, a fuel supply control valve 15, and an ejector 16. A fuel pump 17, a dilution box 18, a purge valve 19, a current controller 20, and a central control unit (ECU) 21. The fuel cell system 10 includes a traveling motor 31, an output controller (PCU) 32, and a capacitor 33.

燃料電池11は、陽イオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜を、アノード触媒およびガス拡散層からなる燃料極(アノード)と、カソード触媒およびガス拡散層からなる酸素極(カソード)とで挟持してなる電解質電極構造体を、更に一対のセパレータで挟持してなる燃料電池セルを多数組積層して構成され、燃料電池セルの積層体は一対のエンドプレートによって積層方向の両側から挟み込まれている。
燃料電池11のカソードには、酸素を含む酸化剤ガス(反応ガス)である空気が空気供給装置(S/C)12から供給され、加湿器13にて適宜に加湿された後に導入され、アノードには、水素からなる燃料ガス(反応ガス)が高圧の水素タンク14から燃料供給制御弁15およびエゼクタ16を介して供給される。アノードのアノード触媒上で触媒反応によりイオン化された水素は、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介してカソードへと移動し、この移動に伴って発生する電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギーとして利用される。このときカソードにおいては、水素イオン、電子及び酸素が反応して水が生成される。
The fuel cell 11 sandwiches a solid polymer electrolyte membrane composed of a cation exchange membrane or the like between a fuel electrode (anode) composed of an anode catalyst and a gas diffusion layer and an oxygen electrode (cathode) composed of a cathode catalyst and a gas diffusion layer. The electrolyte electrode structure is formed by stacking a large number of fuel cell units sandwiched by a pair of separators, and the fuel cell stack is sandwiched from both sides in the stacking direction by a pair of end plates. Yes.
Air, which is an oxidant gas (reactive gas) containing oxygen, is supplied to the cathode of the fuel cell 11 from the air supply device (S / C) 12 and is appropriately humidified by the humidifier 13 and then introduced into the anode. The fuel gas (reactive gas) made of hydrogen is supplied from the high-pressure hydrogen tank 14 through the fuel supply control valve 15 and the ejector 16. The hydrogen ionized by the catalytic reaction on the anode catalyst of the anode moves to the cathode through the moderately humidified solid polymer electrolyte membrane, and the electrons generated by this movement are taken out to the external circuit and DC It is used as electrical energy. At this time, at the cathode, hydrogen ions, electrons and oxygen react to produce water.

エアーコンプレッサー等からなる空気供給装置(S/C)12を駆動するモータ(図示略)の回転数は、ECU21から入力される制御指令に基づき、例えばパルス幅変調(PWM)によるPWMインバータを具備するS/C制御器12aによって制御され、S/C制御器12aは電流制御器20およびキャパシタ33に並列に接続されている。
加湿器13は、例えば中空糸膜等の水透過膜を備えて構成され、燃料電池11の空気排出口11bから排出される排出空気を、反応ガスとして空気供給装置(S/C)12から空気供給口11aへ供給される空気に対する加湿ガスとして利用している。すなわち、水透過膜を介して空気と排出空気とを接触させると、排出空気に含まれる水分(特に、水蒸気)は水透過膜の膜穴を透過した後に水蒸気として空気に供給される。
また、加湿器13から排出された排出空気は、後述する希釈ボックス18へ導入されている。
The number of rotations of a motor (not shown) for driving an air supply device (S / C) 12 including an air compressor is based on a control command input from the ECU 21, for example, a PWM inverter by pulse width modulation (PWM) is provided. Controlled by the S / C controller 12 a, the S / C controller 12 a is connected in parallel to the current controller 20 and the capacitor 33.
The humidifier 13 is configured to include a water permeable membrane such as a hollow fiber membrane, for example, and the exhaust air discharged from the air discharge port 11b of the fuel cell 11 is used as a reaction gas from the air supply device (S / C) 12 to the air. It is used as a humidified gas for the air supplied to the supply port 11a. That is, when air and exhaust air are brought into contact with each other through the water permeable membrane, moisture (particularly, water vapor) contained in the exhaust air is supplied to the air as water vapor after passing through the membrane hole of the water permeable membrane.
Further, the exhaust air discharged from the humidifier 13 is introduced into a dilution box 18 described later.

燃料電池11に対する燃料としての水素は、先ず、高圧の水素タンク14から燃料供給制御弁15へ供給される。
燃料供給制御弁15は、例えば空気式の比例圧力制御弁であって、空気供給装置(S/C)12から供給される空気の圧力を信号圧として、燃料供給制御弁15を通過した水素が燃料供給制御弁15の出口で有する圧力が信号圧に応じた所定範囲の圧力となるように設定されている。
燃料供給制御弁15を通過した水素はエゼクタ16を流通して水素供給口11cから燃料電池11のアノードに供給される。
また、燃料電池11の水素排出口11dから排出された未反応の排出ガスの一部は、水素ポンプ17を通じてエゼクタ16へと導入されており、水素タンク14から供給された水素と、燃料電池11から排出された排出ガスとが混合されて燃料電池11に再び供給されている。
エゼクタ16は、内部を流通する高速の水素ガス流の近傍に発生する負圧によって、副流とされる燃料電池11からの排出ガスの一部を吸い込み、この排出ガスを水素タンク14から供給される水素と混合して燃料電池11へ再度供給することで、燃料電池11から排出された排出ガスを循環させている。
また、燃料電池11の水素排出口11dから排出された排出ガスは、ECU21により開閉制御される排出制御弁17aを通じて希釈ボックス18へ導入されている。
希釈ボックス18は、燃料電池11のアノードに溜まった水や水素に混入した窒素等を外部に排出する際に同時に排出される未反応の排出ガスの水素を、カソードから排出される空気と混合することで水素濃度を所定濃度以下に低減してから、パージ弁19を介して外部(大気中等)へ排出する。
Hydrogen as fuel for the fuel cell 11 is first supplied from the high-pressure hydrogen tank 14 to the fuel supply control valve 15.
The fuel supply control valve 15 is, for example, a pneumatic proportional pressure control valve, and hydrogen that has passed through the fuel supply control valve 15 is obtained by using the pressure of air supplied from the air supply device (S / C) 12 as a signal pressure. The pressure at the outlet of the fuel supply control valve 15 is set to be within a predetermined range corresponding to the signal pressure.
The hydrogen that has passed through the fuel supply control valve 15 flows through the ejector 16 and is supplied from the hydrogen supply port 11 c to the anode of the fuel cell 11.
Further, a part of the unreacted exhaust gas discharged from the hydrogen discharge port 11d of the fuel cell 11 is introduced into the ejector 16 through the hydrogen pump 17, and the hydrogen supplied from the hydrogen tank 14 and the fuel cell 11 The exhaust gas discharged from the fuel is mixed and supplied to the fuel cell 11 again.
The ejector 16 sucks a part of the exhaust gas from the fuel cell 11 that is made a secondary flow by the negative pressure generated in the vicinity of the high-speed hydrogen gas flow that circulates inside, and this exhaust gas is supplied from the hydrogen tank 14. The exhaust gas discharged from the fuel cell 11 is circulated by being mixed with hydrogen and supplying the fuel cell 11 again.
Further, the exhaust gas discharged from the hydrogen discharge port 11d of the fuel cell 11 is introduced into the dilution box 18 through a discharge control valve 17a that is controlled to open and close by the ECU 21.
The dilution box 18 mixes the unreacted exhaust gas discharged simultaneously with the air discharged from the cathode when the water accumulated in the anode of the fuel cell 11 or the nitrogen mixed in the hydrogen is discharged to the outside. As a result, the hydrogen concentration is reduced to a predetermined concentration or less, and then discharged to the outside (in the atmosphere or the like) via the purge valve 19.

燃料電池11から取り出される発電電流は電流制御器20に入力されており、この電流制御器20には、蓄電装置をなす、例えば電気二重層コンデンサや電解コンデンサ等からなるキャパシタ33が接続されている。
電流制御器20は、例えばDC−DCチョッパ等を備えて構成され、ECU21から出力される電流指令値つまり燃料電池11に対する発電指令に基づいて、燃料電池11から取り出される発電電流の電流値を制御する。
そして、燃料電池11およびキャパシタ33は、電流制御器20を介して、走行用モータ31を制御する出力制御器32および空気供給装置(S/C)12を駆動するモータ(図示略)を制御するS/C制御器12a等の電気負荷に対して並列に接続されている。
The generated current extracted from the fuel cell 11 is input to the current controller 20, and the current controller 20 is connected to a capacitor 33 that is an electric storage device, for example, an electric double layer capacitor or an electrolytic capacitor. .
The current controller 20 is configured to include, for example, a DC-DC chopper and the like, and controls the current value of the generated current extracted from the fuel cell 11 based on the current command value output from the ECU 21, that is, the power generation command for the fuel cell 11. To do.
The fuel cell 11 and the capacitor 33 control, via the current controller 20, an output controller 32 that controls the traveling motor 31 and a motor (not shown) that drives the air supply device (S / C) 12. It is connected in parallel to an electrical load such as the S / C controller 12a.

以下に、上記構成を備える燃料電池システム10の車両搭載構造について図2から図8を参照して説明する。
例えば図2に示すように、車体フロアをなすフロントフロア101の後縁に、後方に立ち上がるように有段成形されたリヤフロア102が接合されている。リヤフロア102の段差部103の裏側には車体骨格部を形成するクロスメンバ104が接合されている。フロントフロア101の下面には外側寄りに車長方向に沿って左右に車体骨格部を形成するフロアフレーム105,106が各々接続されている。
フロントフロア101の両側縁には左右にインサイドシル107,108が各々接続され、各インサイドシル107,108の後端部はインサイドシルイクステンション109,110が設けられている。尚、インサイドシル107,108は図示しないアウトサイドシルに接合され車体骨格部を形成する部材である。
Hereinafter, a vehicle mounting structure of the fuel cell system 10 having the above configuration will be described with reference to FIGS.
For example, as shown in FIG. 2, a rear floor 102 that is stepped and formed so as to rise rearward is joined to the rear edge of the front floor 101 that forms the vehicle body floor. A cross member 104 that forms a vehicle body skeleton is joined to the back side of the stepped portion 103 of the rear floor 102. To the lower surface of the front floor 101, floor frames 105 and 106 that form vehicle body skeleton portions are connected to the left and right along the vehicle length direction toward the outside.
Inside sills 107 and 108 are connected to the left and right edges of the front floor 101, and inside sill extensions 109 and 110 are provided at the rear ends of the inside sills 107 and 108. The inside sills 107 and 108 are members that are joined to an outside sill (not shown) to form a vehicle body skeleton.

各インサイドシルイクステンション109,110の内側面には各々フロントブラケット111,112が接合されている。
フロントブラケット111,112は、リヤフロア102の下面に接合され車体骨格部を形成する部材であるリヤフレーム113,114およびクロスメンバ104の下面およびフロアフレーム105,106に接合されることにより、リヤフレーム113,114の前端部が、フロントブラケット111,112を介して、インサイドシル107,108とフロアフレーム105,106に接続されている。
Front brackets 111 and 112 are joined to the inner side surfaces of the respective inside tensions 109 and 110, respectively.
The front brackets 111 and 112 are joined to the lower surface of the rear floor 102 and are joined to the rear frames 113 and 114, which are members forming the vehicle body skeleton, and the lower surface of the cross member 104 and the floor frames 105 and 106. 114 are connected to the inside sills 107 and 108 and the floor frames 105 and 106 via front brackets 111 and 112, respectively.

各リヤフレーム113,114の後端部下面にはリヤブラケット117,118が取り付けられている。
ここで、左右のリヤフレーム113,114間には前後に2つのクロスメンバ104A,104Bが接合され、各々の後端部、具体的にはリヤブラケット117,118にバンパビーム121が取り付けられている。
Rear brackets 117 and 118 are attached to the lower surfaces of the rear end portions of the rear frames 113 and 114, respectively.
Here, two cross members 104A and 104B are joined between the left and right rear frames 113 and 114, and a bumper beam 121 is attached to each rear end, specifically, the rear brackets 117 and 118, respectively.

そして、フロントブラケット111,112とリヤブラケット117,118とに設けられた各カラーナット115,116,119,120に下方からサブフレーム122がボルト123,123,123,123により固定されている。
サブフレーム122は、図2に示すように左右のフレーム部材124,125と前後のフレーム部材126,127とにより矩形枠状に形成された部材で車幅方向にクロスビーム128を備え、このクロスビーム128により振り分けたスペースに水素タンク14としての2つの水素タンク14A,14Bが各々バンド131,132により締め付け固定されている。また、サブフレーム122にはサスペンションユニット133が取り付けられている。
そして、左右のフレーム部材124,125の前端と前部のフレーム部材126の両端との角部には前記カラーナット115,116に挿入されるボルト123の挿通部134,135が設けられ、左右のフレーム部材124,125の後端と後部のフレーム部材127の両端との角部には前記カラーナット119,120に挿入されるボルト123の挿通部136,137が設けられている。
And the sub-frame 122 is being fixed to each color nut 115,116,119,120 provided in the front bracket 111,112 and the rear bracket 117,118 from the downward | lower direction with the volt | bolt 123,123,123,123.
As shown in FIG. 2, the sub-frame 122 is a member formed in a rectangular frame shape by left and right frame members 124 and 125 and front and rear frame members 126 and 127, and includes a cross beam 128 in the vehicle width direction. Two hydrogen tanks 14A and 14B as the hydrogen tank 14 are fastened and fixed by bands 131 and 132, respectively, in the space allocated by 128. A suspension unit 133 is attached to the subframe 122.
And the insertion part 134,135 of the volt | bolt 123 inserted in the said collar nut 115,116 is provided in the corner | angular part of the front end of the left and right frame members 124,125 and the both ends of the front frame member 126, and left and right Insertion portions 136 and 137 for bolts 123 to be inserted into the collar nuts 119 and 120 are provided at corners between the rear ends of the frame members 124 and 125 and both ends of the rear frame member 127.

このようにして構成されたサブフレーム122の各挿通部134,135、136,137にボルト123を挿通して、このボルト123をリヤフレーム113,114のフロントブラケット111,112とリヤブラケット117,118とに取り付けたカラーナット115,116、119,120に挿入して締め付け固定することで、サブフレーム122をリヤフレーム113,114に固定している。   Bolts 123 are inserted into the respective insertion portions 134, 135, 136, and 137 of the subframe 122 configured as described above, and the bolts 123 are inserted into the front brackets 111 and 112 and the rear brackets 117 and 118 of the rear frames 113 and 114. The subframe 122 is fixed to the rear frames 113 and 114 by being inserted into the collar nuts 115, 116, 119, and 120 and fastened and fixed.

図4から図8に示すように、燃料電池11および燃料電池11の補機ユニット(例えば、加湿器13とエゼクタ16と燃料ポンプ17と希釈ボックス18等)を内部に収容して固定する燃料電池ボックス140は、フロントフロア101の下方において左右のフロアフレーム105,106の一部をなすように配置されている。つまりフロアフレーム105,106は、燃料電池ボックス140が配置される領域が切除されてフロアフレーム後部105a,106aとフロアフレーム前部105b,106bとに分断されている。
そして、燃料電池ボックス140は、フロアフレーム後部105a,106aおよびフロアフレーム前部105b,106bに接合されて車体骨格部の一部をなす骨格部141を備えている。
As shown in FIGS. 4 to 8, the fuel cell 11 and the auxiliary unit of the fuel cell 11 (for example, the humidifier 13, ejector 16, fuel pump 17, dilution box 18, etc.) are housed and fixed inside. The box 140 is disposed below the front floor 101 so as to form part of the left and right floor frames 105 and 106. That is, floor frames 105 and 106 are divided into floor frame rear portions 105a and 106a and floor frame front portions 105b and 106b by cutting away the region where fuel cell box 140 is disposed.
The fuel cell box 140 includes a skeleton portion 141 that is joined to the floor frame rear portions 105a and 106a and the floor frame front portions 105b and 106b to form a part of the vehicle body skeleton portion.

燃料電池ボックス140の骨格部141は、例えば図5から図8に示すように、例えば押出成型等により外観略矩形柱状に形成され、骨格部141の内部には、フロアフレーム後部105a,106aおよびフロアフレーム前部105b,106bの各内部に気密可能に接続される複数(例えば4つ)の中空部142,…,142が形成されている。
フロアフレーム後部105a,106aおよびフロアフレーム前部105b,106bに接合される骨格部141の端部において、例えば図6に示すように、内部に各2つの中空部142,142を有する上端部141aおよび下端部141bのうち、上端部141aの一部が切り欠けられて切欠部143が形成されている。
また、骨格部141の端部に接合されるフロアフレーム後部105a,106aおよびフロアフレーム前部105b,106bの各端部には、例えば図5に示すように、骨格部141の端部に形成された切欠部143に向かい突出する各突出部145,146が形成されている。
As shown in FIGS. 5 to 8, for example, the frame portion 141 of the fuel cell box 140 is formed into a substantially rectangular columnar appearance by, for example, extrusion molding. The frame portion 141 includes floor frame rear portions 105 a and 106 a and a floor. A plurality of (for example, four) hollow portions 142,..., 142 connected in an airtight manner are formed inside the frame front portions 105b and 106b.
At the ends of the skeleton 141 joined to the floor frame rear portions 105a and 106a and the floor frame front portions 105b and 106b, as shown in FIG. 6, for example, an upper end portion 141a having two hollow portions 142 and 142 therein, and Of the lower end portion 141b, a part of the upper end portion 141a is notched to form a notch portion 143.
Further, as shown in FIG. 5, for example, as shown in FIG. 5, the end portions of the floor frame rear portions 105a and 106a and the floor frame front portions 105b and 106b joined to the end portions of the frame portion 141 are formed at the end portions of the frame portion 141. Projections 145 and 146 projecting toward the notch 143 are formed.

そして、例えば図5および図8に示すように、燃料電池ボックス140の骨格部141の端部に形成された切欠部143において露出する下端部141bの上面141Bは、フロアフレーム後部105a,106aおよびフロアフレーム前部105b,106bの各端部に形成された各突出部145,146の下面145A,146Aと面接触している。下端部141bは上面141Bにて開口する貫通孔を備え、各突出部145,146は下端部141bの貫通孔に臨んで各下面145A,146Aにて開口する締結孔を備え、これらの貫通孔および締結孔にボルト等の締結部材147が装着されることによって、燃料電池ボックス140の骨格部141とフロアフレーム後部105a,106aおよびフロアフレーム前部105b,106bとが固定されている。   For example, as shown in FIGS. 5 and 8, the upper surface 141B of the lower end portion 141b exposed at the notch portion 143 formed at the end portion of the skeleton portion 141 of the fuel cell box 140 is the floor frame rear portions 105a and 106a and the floor. It is in surface contact with the lower surfaces 145A and 146A of the projecting portions 145 and 146 formed at the ends of the frame front portions 105b and 106b. The lower end portion 141b is provided with a through hole opened at the upper surface 141B, and the projecting portions 145 and 146 are provided with fastening holes opened at the lower surfaces 145A and 146A so as to face the through hole of the lower end portion 141b. By attaching a fastening member 147 such as a bolt to the fastening hole, the skeleton part 141 of the fuel cell box 140, the floor frame rear parts 105a and 106a, and the floor frame front parts 105b and 106b are fixed.

なお、フロアフレーム後部105a,106aおよびフロアフレーム前部105b,106bの各内部には、例えば骨格部141の上端部141aの各中空部142,142に接続され、これらの中空部142,142内に配設される電気配線を収容する配線収容部151が形成され、さらに、例えば骨格部141の下端部141bの各中空部142,142に気密可能に接続され、これらの中空部142,142内を流通する燃料電池11の反応ガスまたは冷却水の流路とされる配管152が形成されている。   Note that the interior of each of the floor frame rear portions 105a and 106a and the floor frame front portions 105b and 106b is connected to, for example, the hollow portions 142 and 142 of the upper end portion 141a of the skeleton portion 141. A wiring accommodating portion 151 that accommodates the electric wiring to be disposed is formed, and further, for example, is connected to the hollow portions 142 and 142 of the lower end portion 141b of the skeleton portion 141 in an airtight manner. A pipe 152 serving as a flow path for the reaction gas or cooling water of the circulating fuel cell 11 is formed.

上述したように、本実施の形態による燃料電池の車両搭載構造によれば、燃料電池ボックス140の骨格部141が、車体骨格部をなすフロアフレーム105,106の一部を兼ねることにより、所望の衝突安全性を確保しつつ、燃料電池11の搭載に要するスペースを削減することができる。
しかも、骨格部141の内部には気密可能に外部に接続される中空部142を形成し、この中空部142を燃料電池11の反応ガスや冷却媒体の流路として利用することにより、配管等の配設に要するスペースを削減することができる。
As described above, according to the vehicle-mounted structure of the fuel cell according to the present embodiment, the skeleton part 141 of the fuel cell box 140 serves as a part of the floor frames 105 and 106 that form the vehicle body skeleton part. The space required for mounting the fuel cell 11 can be reduced while ensuring collision safety.
In addition, a hollow portion 142 that is connected to the outside in an airtight manner is formed inside the skeleton portion 141, and the hollow portion 142 is used as a flow path for the reaction gas and the cooling medium of the fuel cell 11, so The space required for the arrangement can be reduced.

なお、上述した実施の形態においては、骨格部141の下端部141bの各中空部142,142に燃料電池11の反応ガスを流通させるとしたが、これに限定されず、例えば中空部142を希釈ボックス18として機能させてもよい。この場合、中空部142は、燃料電池11の燃料ガス排出部および酸化剤ガス排出部に接続され、例えば燃料電池11のアノードに溜まった水や水素に混入した窒素等を外部に排出する際に同時に排出される未反応の排出ガスの水素を、カソードから排出される空気と混合することで水素濃度を所定濃度以下に低減するようになっている。
また、上述した実施の形態においては、中空部142,…,142はフロアフレーム後部105a,106aおよびフロアフレーム前部105b,106bの各内部に気密可能に接続されるとしたが、これに限定されず、例えば図9に示すように、電気配線が配設される骨格部141の上端部141aの各中空部142,142に対しては、上端部141aの上面141Aにて開口し、各中空部142,142に連通する開口部161を設けてもよい。この場合には、各中空部142,142内に電気配線を配設する際に煩雑な手間がかかることを防止することができる。
In the above-described embodiment, the reaction gas of the fuel cell 11 is circulated through the hollow portions 142 and 142 of the lower end portion 141b of the skeleton portion 141. However, the present invention is not limited to this. For example, the hollow portion 142 is diluted. It may function as the box 18. In this case, the hollow portion 142 is connected to the fuel gas discharge portion and the oxidant gas discharge portion of the fuel cell 11, for example, when discharging water accumulated in the anode of the fuel cell 11, nitrogen mixed in hydrogen, or the like to the outside. The hydrogen concentration of the unreacted exhaust gas discharged at the same time is mixed with the air discharged from the cathode to reduce the hydrogen concentration to a predetermined concentration or less.
In the above-described embodiment, the hollow portions 142,..., 142 are connected to the interiors of the floor frame rear portions 105a and 106a and the floor frame front portions 105b and 106b in an airtight manner. For example, as shown in FIG. 9, for each hollow part 142, 142 of the upper end part 141a of the skeleton part 141 in which the electrical wiring is arranged, an opening is made at the upper surface 141A of the upper end part 141a, and each hollow part You may provide the opening part 161 connected to 142,142. In this case, it is possible to prevent troublesome work when arranging the electric wiring in each of the hollow portions 142 and 142.

なお、上述した実施の形態においては、燃料電池ボックス140の骨格部141は、フロアフレーム105,106の一部をなすとしたが、これに限定されず、さらに、フロアフレーム105,106に接合されて車体骨格部を形成するクロスメンバの一部をなすものであってもよい。   In the above-described embodiment, the skeleton part 141 of the fuel cell box 140 is a part of the floor frames 105 and 106, but is not limited thereto, and is further joined to the floor frames 105 and 106. It may be a part of the cross member forming the vehicle body skeleton.

本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。1 is a configuration diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 図1に示す燃料電池システムの車両搭載構造の要部分解斜視図である。It is a principal part disassembled perspective view of the vehicle mounting structure of the fuel cell system shown in FIG. 図1に示す燃料電池システムの車両搭載構造の要部斜視図である。It is a principal part perspective view of the vehicle mounting structure of the fuel cell system shown in FIG. 図1に示す燃料電池システムの車両搭載構造の要部を車両上下方向の上方から下方に向かい見た平面図である。FIG. 2 is a plan view of the main part of the vehicle mounting structure of the fuel cell system shown in FIG. 1 as viewed from above in the vehicle vertical direction. 図1に示す燃料電池システムの車両搭載構造の要部を車幅方向に沿って見た側面図である。It is the side view which looked at the principal part of the vehicle mounting structure of the fuel cell system shown in FIG. 1 along the vehicle width direction. 図5に示す燃料電池ボックスの骨格部の要部斜視図である。It is a principal part perspective view of the frame | skeleton part of the fuel cell box shown in FIG. 図5に示すA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line shown in FIG. 図5に示すB−B線断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along line B-B shown in FIG. 5. 本実施形態の変形例に係る燃料電池ボックスの骨格部の要部斜視図である。It is a principal part perspective view of the frame | skeleton part of the fuel cell box which concerns on the modification of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 燃料電池システム
11 燃料電池
105a,106a フロアフレーム後部(フレーム)
105b,106b フロアフレーム前部(フレーム)
140 燃料電池ボックス(固定部材)
141 骨格部
142 中空部(配線収容部)

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell system 11 Fuel cell 105a, 106a Floor frame rear part (frame)
105b, 106b Floor frame front (frame)
140 Fuel cell box (fixing member)
141 frame part 142 hollow part (wiring accommodating part)

Claims (5)

燃料電池を固定する固定部材を備え、
前記固定部材は、車体骨格部を形成する前後のフレームと接続して、前記車体骨格部の一部をなす略矩形柱状の骨格部を備え、
前記フレーム部と前記骨格部との接合部は互いに上下に段違いに形成されて上下に面接合され、
前記骨格部の内部には、前記前後のフレーム内の配管と気密に接続される中空部を備えることを特徴とする燃料電池の車両搭載構造。
A fixing member for fixing the fuel cell;
The fixing member includes a substantially rectangular column-shaped skeleton portion that is connected to the front and rear frames forming the vehicle skeleton portion and forms a part of the vehicle skeleton portion,
The joint portion between the frame portion and the skeleton portion is formed in a stepped manner up and down and is surface-joined up and down,
A fuel cell mounting structure for a fuel cell, characterized in that a hollow portion that is airtightly connected to piping in the front and rear frames is provided inside the skeleton portion.
前記中空部は前記燃料電池に接続され、少なくとも反応ガスまたは冷却媒体の流路とされてなることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池の車両搭載構造。 2. The fuel cell mounting structure for a fuel cell according to claim 1, wherein the hollow portion is connected to the fuel cell and is at least a flow path for a reaction gas or a cooling medium. 前記中空部は前記燃料電池の燃料ガス排出部および酸化剤ガス排出部に接続され、
前記燃料ガス排出部から排出される燃料ガスを前記酸化剤ガス排出部から排出される酸化剤ガスにより希釈することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池の車両搭載構造。
The hollow portion is connected to a fuel gas discharge portion and an oxidant gas discharge portion of the fuel cell,
The fuel cell vehicle mounting structure according to claim 1, wherein the fuel gas discharged from the fuel gas discharge portion is diluted with an oxidant gas discharged from the oxidant gas discharge portion.
前記骨格部は押出成型により形成されてなることを特徴とする請求項1から請求項3の何れかひとつに記載の燃料電池の車両搭載構造。 The fuel cell vehicle mounting structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the skeleton portion is formed by extrusion molding. 前記骨格部は電気配線が収容される配線収容部を備えることを特徴とする請求項1から請求項4の何れかひとつに記載の燃料電池の車両搭載構造。

The fuel frame mounting structure for a fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the skeleton portion includes a wiring housing portion in which electrical wiring is housed.

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