JP2019147500A - 燃料電池車両 - Google Patents

Abstract

【課題】フレーム構造の車体を有する燃料電池車両において、二次電池を十分に保護することができる構成を提供する。
【解決手段】サイドレール１１に前側キック部１１ｂを有する車体フレーム１を備えた燃料電池車両において、車体前側から燃料電池スタック２、水素タンク３、二次電池４、トランスアクスル５を順に配設する。車両前突時、車両前突荷重によって座屈変形するサイドレール１１の前側キック部１１ｂが移動する場合、この前側キック部１１ｂは、二次電池４の搭載領域に到達することなく水素タンク３の搭載領域に到達することになる。つまり、車両前突荷重は、二次電池４よりも剛性の高い水素タンク３に入力されることになる。このため、二次電池４に車両前突荷重が入力されてしまうことを抑制でき、高電圧部品である二次電池４を十分に保護することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は燃料電池車両に係る。特に、本発明は水素タンクおよび二次電池の搭載形態の改良に関する。

従来、特許文献１に開示されているように、燃料電池車両には、走行駆動力源である走行用モータ、水素を貯蔵した水素タンク、発電を行って走行用モータ等への給電を行う燃料電池スタック、電力を蓄えたりその電力を走行用モータへ給電したりする二次電池が搭載されている。

また、特許文献１に開示されている燃料電池車両は、フロントシートの下方に燃料電池スタックが、リヤシートの下方に二次電池がそれぞれ配設されていると共に、リヤシートの後方下部に水素タンクが配設されている。また、この特許文献１には、燃料電池車両の車体としてフレーム構造を採用することも開示されている。

特開２００７−１８６２００号公報

一般にフレーム構造の車体を有する車両は、走行駆動力源を車体前部に配設すると共に後輪駆動としたものが多い。このため、走行駆動力源と、後輪（駆動輪）同士の間に配設されたデファレンシャル装置との間に、車体前後方向に沿って延在するプロペラシャフトが配設されている。

本発明の発明者らは、フレーム構造の車体を有する燃料電池車両を設計するに当たり、走行用モータ、水素タンク、燃料電池スタック、二次電池といった各ユニットの搭載形態について考察した。

そして、これらユニットの配設スペースを車体フレームのサイドレール同士の間に確保するべく、プロペラシャフトを廃することに着目した。つまり、走行用モータを車体後部に配設することでプロペラシャフトを必要とすることなく後輪駆動を実現するようにし、左右一対のサイドレール同士の間の領域に、水素タンクおよび二次電池それぞれを配設することについて考察した。

一般的な燃料電池車両における水素タンク、燃料電池スタック、二次電池それぞれの搭載形態としては、特許文献１にも開示されているように、車体前側から燃料電池スタック、二次電池、水素タンクの順に配設されている。つまり、水素タンクの前側に二次電池が配設されている。

図７は、このような搭載形態とした場合における車体フレームａ、および、該車体フレームａ上に車体前側から燃料電池スタックｂ、二次電池ｃ、水素タンクｄ、トランスアクスルｅ（走行用モータｆを収容したトランスアクスルｅ）を順に配設した構成を模式的に示す平面図である。

ところが、このような各ユニットｂ，ｃ，ｄ，ｅの搭載形態にあっては、車両前突時に、前突荷重によって変形するサイドレールｇ，ｇや、前突荷重によって後退移動する燃料電池スタックｂが二次電池ｃに干渉し、この二次電池ｃの破損を招いてしまう虞がある。図７における仮想線は前突荷重によってサイドレールｇ，ｇが変形した場合に該サイドレールｇ，ｇが二次電池ｃに干渉した状態を示している。二次電池ｃは高電圧部品であるため、特に保護が求められるものであるが、図７に示す構成にあっては、二次電池ｃを十分に保護できない可能性がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フレーム構造の車体を有する燃料電池車両において、二次電池を十分に保護することができる構成を提供することにある。

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、左右一対のサイドレールを備えたフレーム構造の車体を有すると共に、該車体に搭載された水素タンクおよび二次電池を備えた燃料電池車両を前提とする。そして、この燃料電池車両は、前記水素タンクおよび前記二次電池が、前記サイドレール同士の間の領域に配設されており、車両前突時、車両前突荷重によって変形する前記サイドレールの変形部位の移動量が所定量に達した際における当該変形部位が、前記二次電池の搭載領域に到達することなく前記水素タンクの搭載領域に到達するように、前記水素タンクは、前記二次電池の前側または前記二次電池の車幅方向の両外側に配設されていることを特徴とする。

この特定事項により、車両前突時、車両前突荷重によって変形するサイドレールの変形部位が移動する場合、この変形部位の移動量が所定量に達した際における当該変形部位は、二次電池の搭載領域に到達することなく水素タンクの搭載領域に到達する。一般に、水素タンクの剛性は二次電池よりも高くなっている。つまり、車両前突荷重は、二次電池よりも剛性の高い水素タンクに入力されることになる。このため、二次電池に車両前突荷重が入力されてしまうことを抑制でき、高電圧部品である二次電池を十分に保護することができる。

前記の目的を達成するための本発明の他の解決手段は、左右一対のサイドレールを備えたフレーム構造の車体を有すると共に、該車体に搭載された水素タンクおよび二次電池を備えた燃料電池車両を前提とする。そして、この燃料電池車両は、前記水素タンクおよび前記二次電池が、前記サイドレール同士の間の領域に配設されており、車両前突時、車両前突荷重によって車体後方に向かって移動する移動部材の移動量が所定量に達した際における当該移動部材が、前記二次電池の搭載領域に到達することなく前記水素タンクの搭載領域に到達するように、前記水素タンクは、前記二次電池の前側に配設されていることを特徴とする。

この特定事項により、車両前突時、車両前突荷重によって車体後方に向かって移動する移動部材の移動量が所定量に達した際における当該移動部材は、二次電池の搭載領域に到達することなく水素タンクの搭載領域に到達する。つまり、車両前突荷重は、二次電池よりも剛性の高い水素タンクに入力されることになる。このため、この場合も、二次電池に車両前突荷重が入力されてしまうことを抑制でき、高電圧部品である二次電池を十分に保護することができる。

前記サイドレールの前記変形部位は、前記水素タンクの搭載領域よりも前側において、車体後方に向かうに従って車幅方向の外側に湾曲するキック部である。

このようなキック部を有するサイドレールを備えた車体フレームに車両前突荷重が入力された場合、キック部は、車両前突荷重を受けることで座屈変形し、車体後方に向かって移動しながら車幅方向の内側にも移動することになる。このようなキック部の移動が行われる場合に、水素タンクの前側に二次電池が配設されていると（図７を用いて説明した構成を参照）、移動するキック部が二次電池に干渉してしまう虞がある。本解決手段では、二次電池の前側または二次電池の車幅方向の両外側に水素タンクが配設されているため、前述の如く移動するキック部は、二次電池の搭載領域に到達することなく水素タンクの搭載領域に到達することになり、二次電池に車両前突荷重が入力されてしまうことを抑制でき、高電圧部品である二次電池を十分に保護することができる。

また、前記移動部材は、前記水素タンクの前側に配設された燃料電池スタックである。

車両前突時、車両前突荷重によって燃料電池スタックが車体後方に向かって移動する場合がある。このような燃料電池スタックの移動が行われる場合に、水素タンクの前側に二次電池が配設されていると（図７を用いて説明したように燃料電池スタックの後側に二次電池が配設されていると）、移動する燃料電池スタックが二次電池に干渉してしまう虞がある。本解決手段では、二次電池の前側に水素タンクが配設されているため、前述の如く移動する燃料電池スタックは、二次電池の搭載領域に到達することなく水素タンクの搭載領域に到達することになり、二次電池に車両前突荷重が入力されてしまうことを抑制でき、高電圧部品である二次電池を十分に保護することができる。

また、駆動輪である左右一対の後輪同士の間に走行用モータを有するトランスアクスルが配設され、該トランスアクスルから車幅方向に沿って延在する駆動軸が各後輪に連結されており、前記二次電池は、前記トランスアクスルよりも前側に配設されていることが好ましい。

この構成によれば、重量の比較的大きい二次電池を車体前後方向の中央寄りの位置に配設することができ、車両の前後方向の重量バランスの均等化（車体前後重量配分の均等化）を図ることができて、車両の操縦安定性の向上に寄与させることができる。

また、前記水素タンクは、前記サイドレールの車幅方向の外側であって前記二次電池の側方にも配設されていることが好ましい。

この構成によれば、二次電池よりも剛性の高い水素タンクをサイドレールの車幅方向の外側であって二次電池の側方に配設したことになるため、車両側突時における車両側突荷重は水素タンクおよびサイドレールに入力されることになり、二次電池に車両側突荷重が入力されてしまうことを抑制できる。このため、この車両側突荷重に対しても、高電圧部品である二次電池を十分に保護することができる。

本発明では、水素タンクおよび二次電池をサイドレール同士の間の領域に配設し、車両前突時、車両前突荷重によって変形するサイドレールの変形部位や、車両前突荷重によって車体後方に向かって移動する移動部材が、二次電池の搭載領域に到達することなく水素タンクの搭載領域に到達するようにしている。このため、車両前突荷重が、二次電池よりも剛性の高い水素タンクに入力されることになり、二次電池に車両前突荷重が入力されてしまうことを抑制できて、高電圧部品である二次電池を十分に保護することができる。

第１実施形態に係る車体フレーム、および、該車体フレーム上に配設された燃料電池スタック、水素タンク、二次電池、トランスアクスルそれぞれの搭載形態を模式的に示す平面図である。 車体フレームを示す斜視図である。 トランスアクスルの内部構成を示す概略図である。 第２実施形態における図１相当図である。 比較例を示す図であって、ストレートタイプのサイドレールを備えた車体フレーム、および、該車体フレームの車幅方向の外側に二次電池が配設された構成を模式的に示す平面図である。 第３実施形態における図１相当図である。 車体フレーム、および、該車体フレーム上に車体前側から燃料電池スタック、二次電池、水素タンク、トランスアクスルを順に配設した構成を模式的に示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
先ず、第１実施形態について説明する。本実施形態では、サイドレールにキック部を有する車体フレームを備えた燃料電池車両に本発明を適用した場合について説明する。

図１は、本実施形態に係る車体フレーム１、および、該車体フレーム１上に配設された燃料電池スタック（燃料電池）２、水素タンク３、二次電池４、トランスアクスル５それぞれの搭載形態を模式的に示す平面図である。また、図２は、車体フレーム１を示す斜視図である。なお、これらの図における矢印ＦＲは車体前方向、矢印ＵＰは上方向、矢印ＲＨは車体右方向、矢印ＬＨは車体左方向をそれぞれ示している。

これらの図に示すように、燃料電池車両は、後輪駆動型の車両であり、車体フレーム１上に、燃料電池スタック２、水素タンク３、二次電池４、トランスアクスル５といった各ユニットが搭載されている。各ユニット２，３，４，５の搭載形態および機能について説明する前に車体フレーム１について説明する。

−車体フレームの構成−
車体フレーム１は、所謂ラダーフレームとして構成されており、車幅方向の両外側において車体前後方向に沿って延在された左右一対のサイドレール１１，１１を備えている。このサイドレール１１，１１は、車体前後方向に沿って連続する中間部１１ａ，１１ａ、前側キック部１１ｂ，１１ｂ、前部１１ｃ，１１ｃ、後側キック部１１ｄ，１１ｄおよび後部１１ｅ，１１ｅを備えている。

中間部１１ａは、前輪（図示省略）の配設位置と後輪（図示省略）の配設位置との間の所定範囲において車体前後方向に沿って水平方向に延在している。前側キック部１１ｂは、前記中間部１１ａの前端に連続し車体前方側に向かうに従って上方へ湾曲する形状となっている。前部１１ｃは、前側キック部１１ｂの前端に連続し車体前方側に延在している。この前部１１ｃにおける車幅方向の外側には前記前輪が配設されている。このため、このサイドレール１１，１１の前部１１ｃ，１１ｃにおける車幅方向の寸法（左右の各サイドレール１１，１１間の寸法）は、この前輪との干渉を考慮して、前記中間部１１ａ，１１ａにおける車幅方向の寸法よりも短く設定されている。このため、前側キック部１１ｂ，１１ｂは、車体後方に向かうに従って車幅方向の外側に湾曲する形状となっている（本発明でいうキック部に相当）。

後側キック部１１ｄは、前記中間部１１ａの後端に連続し車体後方側に向かうに従って上方へ湾曲する形状となっている。後部１１ｅは、後側キック部１１ｄの後端に連続し車体後方側に延在している。この後部１１ｅにおける車幅方向の外側には前記後輪が配設されている。このため、このサイドレール１１，１１の後部１１ｅ，１１ｅにおける車幅方向の寸法（左右の各サイドレール１１，１１間の寸法）も、この後輪との干渉を考慮して、前記中間部１１ａ，１１ａにおける車幅方向の寸法よりも短く設定されている。

左右一対のサイドレール１１，１１の前部１１ｃ，１１ｃの前側には、車両前突時にエネルギ（衝突荷重）を吸収するためのクラッシュボックス１２，１２がそれぞれ設けられている。左右一対のクラッシュボックス１２，１２の前端部には、車幅方向に沿って延在するバンパリインフォースメント（図示省略）が架け渡されている。

各サイドレール１１，１１同士の間には、車幅方向に沿って延在された複数のクロスメンバ１３ａ〜１３ｈが架け渡されている。

サイドレール１１，１１の前部１１ｃ，１１ｃにおけるクロスメンバ１３ａとクロスメンバ１３ｂとの間には、車幅方向の外側に突出する金属製のサスペンションマウントブラケット１４，１４が配設されている。

また、サイドレール１１の前側キック部１１ｂの後端部、サイドレール１１の前部１１ｃの前端部、サイドレール１１の後側キック部１１ｄの前端部それぞれには、キャブマウントブラケット１５ａ，１５ｂ，１５ｃが配設されている。これらキャブマウントブラケット１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、車幅方向の外側へ突出されており、図示しないキャブマウントが取り付けられるようになっている。そして、キャブマウントおよびキャブマウントブラケット１５ａ，１５ｂ，１５ｃを介して、キャビン（図示省略）をサイドレール１１に連結できるように構成されている。

−各ユニットの搭載形態−
次に、車体フレーム１に搭載された、燃料電池スタック２、水素タンク３、二次電池４、トランスアクスル５といった各ユニットの搭載形態および機能について説明する。

これらユニットの搭載形態としては、図１に示すように、各サイドレール１１，１１同士の間の領域において、車体前側から燃料電池スタック２、水素タンク３、二次電池４、トランスアクスル５が順に配設されている。

燃料電池スタック２は、車体フレーム１のサイドレール１１，１１における各前部１１ｃ，１１ｃ同士の間の領域に配設されている。より具体的には、この燃料電池スタック２は、ダッシュパネル（図示せず）によって車室と区画される車両前側の収容室内に収容されている。

また、この燃料電池スタック２は、車幅方向の外側に向かって水平方向に延在する複数のブラケット２１，２１，…を備えており、これらブラケット２１，２１，…がサイドレール１１，１１の前部１１ｃ，１１ｃ上に重ね合わされてボルト止めされている。燃料電池スタック２の支持構造としてはこれに限定されるものではなく、クロスメンバ１３ａ，１３ｂにボルト止めされる構成となっていてもよい。

この燃料電池スタック２は、水素タンク３から供給される水素と空気中の酸素との化学反応を利用して電気エネルギを発生させる発電装置であり、固体高分子電解質膜の両面に水素極触媒および酸素極触媒をそれぞれ塗布した電極複合体を備え、該電極複合体をセパレータで挟んだセルを、複数積層することによって構成されている。

また、この燃料電池スタック２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）およびインバータ（図示せず）を介して、トランスアクスル５に備えられた走行用モータ５１に電気的に接続されている。これにより、燃料電池スタック２からの電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータによって昇圧された後、ＤＣ／ＤＣコンバータからの直流電流がインバータによって交流電流に変換されて走行用モータ５１へ供給されるようになっている。

水素タンク３は、燃料電池スタック２の後側であって、サイドレール１１，１１における各中間部１１ａ，１１ａ同士の間の領域に配設されている。つまり、この水素タンク３の前端は、サイドレール１１，１１における各前側キック部１１ｂ，１１ｂよりも僅かに車体後方側に位置している。

この水素タンク３は、３個の水素タンク３１，３２，３３それぞれが縦置きとされて（長手方向が車体前後方向に沿うように配設されて）車幅方向に並べられている。これら水素タンク３１，３２，３３それぞれの外径寸法（並べられた状態での車幅方向の寸法）は、サイドレール１１，１１における各中間部１１ａ，１１ａ同士の間の寸法の約１／３程度に設定されている。このため、これら水素タンク３１，３２，３３が車幅方向に並べられた状態では、各中間部１１ａ，１１ａ同士の間の領域の車幅方向の全体に亘って水素タンク３１，３２，３３が配設されることになる。

また、各水素タンク３１，３２，３３は、一対のクロスメンバ１３ｃ，１３ｄ同士の間に架け渡された状態で載置され、各サイドレール１１，１１に対してバンド３ａ，３ａによって取り付けられている。このバンド３ａ，３ａを利用した各水素タンク３１，３２，３３の取り付け構造は周知であり、各水素タンク３１，３２，３３の外周囲に巻き掛けられたバンド３ａ，３ａの両端がサイドレール１１，１１それぞれに締結された構成となっている。なお、バンド３ａ，３ａの両端がクロスメンバ１３ｃ，１３ｄそれぞれに締結された構成であってもよい。

これら水素タンク３１，３２，３３は、互いに配管（図示せず）によって接続されていて、その内部に充填された水素を燃料電池スタック２に供給するように構成されている。また、各水素タンク３１，３２，３３は、高強度部品で構成されていて（例えば、金属や硬質樹脂等で形成された内壁層と、繊維強化プラスチック等を幾重にも巻回することで形成された外壁層とを備えていて）、ガス内圧や車両衝突時の外力によって容易に変形しないような高い剛性を有している。なお、図示しないが、本実施形態では、車体後部（トランスアクスル５の後方）にも水素タンクが配設されている。

二次電池４は、水素タンク３の後側であって、サイドレール１１，１１における各中間部１１ａ，１１ａ同士の間の領域および各後側キック部１１ｄ，１１ｄ同士の間の領域に亘って配設されている。

また、この二次電池４は、その長手方向が車幅方向に沿うように配設され、水平方向に沿って延在する複数のブラケット４１，４１，…を備えており、これらブラケット４１，４１，…がサイドレール１１，１１の中間部１１ａ，１１ａ上およびクロスメンバ１３ｅ上に重ね合わされてボルト止めされている。二次電池４の支持構造としてはこれに限定されるものではない。

また、この二次電池４の前端部と水素タンク３１，３２，３３の後端部との間の間隔寸法は、任意に設定可能であるが、車両前突時に、その車両前突荷重によって水素タンク３１，３２，３３が車体後方へ移動する場合に想定される移動量よりも大きく設定されていることが好ましい。

また、この二次電池４は、周知のニッケル水素二次電池を複数個直列に接続した構造を有している。この二次電池４は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）の制御によって、車両の始動時に走行用モータ５１を駆動したり、減速回生時に回生電力を回収したり、負荷に応じて燃料電池スタック２からの給電を受けて充電されたりする。なお、この二次電池４は充放電可能な電池であればよく、ニッケル水素二次電池に限らず、例えばニッカド二次電池やリチウム水素二次電池や鉛蓄電池等であってもよい。あるいはキャパシタであってもよい。

トランスアクスル５は、二次電池４の後側であって、サイドレール１１，１１における各後側キック部１１ｄ，１１ｄ同士の間の領域に配設されている。

また、このトランスアクスル５は、車体前側および車体後側それぞれに向かって水平方向に延在する複数のブラケット５０ａ，５０ａ，…を備えており、これらブラケット５０ａ，５０ａ，…がクロスメンバ１３ｅ，１３ｆ上に重ね合わされてボルト止めされている。このトランスアクスル５の支持構造としてはこれに限定されるものではない。

図３は、トランスアクスル５の内部構成を示す概略図である。トランスアクスル５は、走行駆動力源としての走行用モータ５１と、第１減速ギヤ対５２ａ，５２ｂと、第２減速ギヤ対５３ａ，５３ｂと、デファレンシャル装置５４とを有していて、これらを例えばアルミダイキャスト製の１つのケース（トランスアクスルケース）５０に収容して一体化したものである。前記ブラケット５０ａ，５０ａ，…は、このトランスアクスルケース５０に一体的に設けられている。

トランスアクスル５は、ドライブシャフト６（駆動軸）を跨ぐように車体後部に配設されていて、走行用モータ５１で発生した回転駆動力を、第１減速ギヤ対５２ａ，５２ｂ、第２減速ギヤ対５３ａ，５３ｂおよびデファレンシャル装置５４を経た後、ドライブシャフト６を介して後輪（駆動輪）７，７に伝達するように構成されている。

走行用モータ５１は、三相同期モータであり、ロータ軸５１ａと、該ロータ軸５１ａの外周を囲むようにトランスアクスルケース５０に固定されたステータ５１ｂとを有している。ロータ軸５１ａは、その両端に装着された一対の軸受５１ｃ，５１ｃを介してトランスアクスルケース５０に回転可能に支持されている。このロータ軸５１ａと接続された出力軸５５は、その両端に装着された一対の軸受５５ａ，５５ａを介してトランスアクスルケース５０に回転可能に支持されており、ロータ軸５１ａと一体となって回転する。そして、この走行用モータ５１には、前記燃料電池スタック２や二次電池４の出力する直流電流が図示しない分配器を経たあとインバータによって三相交流に変換されて供給される。走行用モータ５１はこのような電力の供給を受けて回転駆動力を発生し、この回転駆動力は後輪７，７に伝達されることで車両の走行駆動力となる。

−燃料電池車両の基本動作−
以上のように構成された燃料電池車両では、水素タンク３１，３２，３３から水素が供給されることで燃料電池スタック２が発電し、この燃料電池スタック２からの電気エネルギによって走行用モータ５１が駆動する。そして、この走行用モータ５１で発生した回転駆動力が、第１減速ギヤ対５２ａ，５２ｂおよび第２減速ギヤ対５３ａ，５３ｂを介してデファレンシャル装置５４へ伝達され、このデファレンシャル装置５４からドライブシャフト６，６を介して後輪７，７に伝達される。また、アクセルペダルの踏み込み解除操作（アクセルオフ操作）等に伴って走行用モータ５１が回生駆動し、これによって発電された電力が二次電池４に回収されて充電される。

−車両前突時−
次に、車両前突時について説明する。

前述したようにサイドレール１１，１１の前側キック部１１ｂ，１１ｂは車体後方に向かうに従って車幅方向の外側に湾曲する形状となっている。このため、車両前突時に車体フレーム１に車両前突荷重が入力された場合、前側キック部１１ｂ，１１ｂは、車両前突荷重を受けることで座屈変形し、車体後方に向かって移動しながら車幅方向の内側にも移動することになる（図１における仮想線を参照）。つまり、この前側キック部１１ｂ，１１ｂが、本発明でいう「サイドレールの変形部位」に相当する。このような前側キック部１１ｂ，１１ｂの移動が行われる場合に、図７で示したように水素タンクｄの前側に二次電池ｃが配設されていると、車幅方向の内側に移動するキック部ｈ，ｈの移動量が所定量に達した際、該キック部ｈ，ｈが二次電池ｃに干渉してしまう虞がある（図７における仮想線を参照）。

また、この車両前突時、車両前突荷重によって燃料電池スタック２が車体後方に向かって移動することになる。つまり、この燃料電池スタック２が、本発明でいう「移動部材」に相当する。このような燃料電池スタック２の移動が行われる場合に、図７で示したように水素タンクｄの前側に二次電池ｃが配設されていると、車体後方に向かって移動する燃料電池スタックｂの移動量が所定量に達した際、該燃料電池スタックｂが二次電池ｃに干渉してしまう虞がある。

これに対し、本実施形態にあっては、二次電池４の前側に水素タンク３が配設されているため、前述の如く移動する前側キック部１１ｂ，１１ｂは、二次電池４の搭載領域に到達することなく水素タンク３の搭載領域に到達することになり（図１における仮想線を参照）、車両前突荷重は、二次電池４よりも剛性の高い水素タンク３に入力されることになる。このため、二次電池４に車両前突荷重が入力されてしまうことを抑制でき、高電圧部品である二次電池４を十分に保護することができる。

また、前述の如く移動する燃料電池スタック２は、二次電池４の搭載領域に到達することなく水素タンク３の搭載領域に到達することになり、車両前突荷重は、二次電池４よりも剛性の高い水素タンク３に入力されることになる。これによっても、二次電池４に車両前突荷重が入力されてしまうことを抑制でき、高電圧部品である二次電池４を十分に保護することができる。

また、本実施形態では、二次電池４はトランスアクスル５よりも前側に配設されている。このため、重量の比較的大きい二次電池４を車体前後方向の中央寄りの位置に配設することができ、車両の前後方向の重量バランスの均等化（車体前後重量配分の均等化）を図ることができて、車両の操縦安定性の向上に寄与させることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態は、車体フレーム１のサイドレール１１，１１の構成および水素タンク３の搭載形態が前記第１実施形態のものと異なっている。その他の構成は前記第１実施形態のものと同様であるので、ここでは車体フレーム１のサイドレール１１，１１の構成および水素タンク３の搭載形態について主に説明する。

図４は、本実施形態に係る車体フレーム１、および、該車体フレーム１上に配設された燃料電池スタック２、水素タンク３、二次電池４、トランスアクスル５それぞれの搭載形態を模式的に示す平面図である。この図４では、前記第１実施形態で用いた図１における各部材と同一の部材について同一の符号を付している。

本実施形態における車体フレーム１は、前述した前側キック部および後側キック部を備えておらず、サイドレール１１，１１が車体前後方向に亘って直線形状（ストレートタイプ）とされたものである。

そして、本実施形態にあっても、前記第１実施形態のものと同様に、サイドレール１１，１１同士の間の領域には、車体前側から燃料電池スタック２，水素タンク３１、二次電池４、および、トランスアクスル５が順に配設されている。

このため、本実施形態にあっても、前記第１実施形態の場合と同様に、車両前突荷重によって燃料電池スタック２が車体後方に向かって移動する際、その移動量が所定量に達した場合には、燃料電池スタック２は、二次電池４の搭載領域に到達することなく水素タンク３１の搭載領域に到達することになり（図４における仮想線を参照）、車両前突荷重は、二次電池４よりも剛性の高い水素タンク３１に入力されることになる。つまり、二次電池４に車両前突荷重が入力されてしまうことを抑制できて、高電圧部品である二次電池４を十分に保護することができる。

また、本実施形態では、各サイドレール１１，１１よりも車幅方向の外側にも水素タンク３５〜３８が配設されている。具体的には、サイドレール１１，１１同士の間の領域に配設されている水素タンク３１に対して、サイドレール１１，１１の両外側であって、この水素タンク３１の側方に水素タンク３５，３６が配設されている。また、サイドレール１１，１１同士の間の領域に配設されている二次電池４に対して、サイドレール１１，１１の両外側であって、この二次電池４の側方に水素タンク３７，３８が配設されている。これら水素タンク３５〜３８は、サイドレール１１，１１に支持されている。

このような構成により、車両側突時において、車体右側から車両側突荷重が入力された場合には、この車両側突荷重は水素タンク３５，３７およびサイドレール１１に入力されることになり、二次電池４に車両側突荷重が入力されてしまうことを抑制できる。また、車体左側から車両側突荷重が入力された場合には、この車両側突荷重は水素タンク３６，３８およびサイドレール１１に入力されることになり、この場合も、二次電池４に車両側突荷重が入力されてしまうことを抑制できる。このため、この車両側突荷重に対しても、高電圧部品である二次電池４を十分に保護することができる。尚、各水素タンク３５〜３８の外側には、これら水素タンク３５〜３８を保護するためのサイドカバー１６，１６が配設されている。

図５は、比較例として、車体前後方向に亘って直線形状とされたストレートタイプのサイドレールｇ，ｇを備えた車体フレームａ、および、該車体フレームａの車幅方向の外側に二次電池ｃが配設された構成を模式的に示す平面図である。この図５に示すものは、燃料電池スタックｂの後方にトランスアクスルｅが配設され、このトランスアクスルｅとデファレンシャル装置ｉとの間に、車体前後方向に沿って延在するプロペラシャフトｊが配設されたものである。

このように、サイドレールｇ，ｇ同士の間の領域にプロペラシャフトｊが配設された場合、この領域に水素タンクｄや二次電池ｃを配設することができない。このため、二次電池ｃをサイドレールｇの外側（図５にあっては、車幅方向の左側）に配設する必要があり、車両側突時において、二次電池ｃに車両側突荷重が入力されてしまう可能性があるため、二次電池ｃを十分に保護することが難しい。

本実施形態にあっては、前述したように、サイドレール１１，１１同士の間の領域に二次電池４を配設すると共に、この二次電池４に対して、サイドレール１１，１１の両外側であって、この二次電池４の側方に水素タンク３７，３８が配設されているため、車両側突荷重に対しても、二次電池４を十分に保護することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態は、前記第１実施形態のものと同じく、サイドレール１１，１１に前側キック部１１ｂ，１１ｂを有する車体フレーム１を備えた燃料電池車両に本発明を適用したものである。また、本実施形態は、水素タンク３および二次電池４の搭載形態が前記第１実施形態のものと異なっている。このため、ここでは水素タンク３および二次電池４の搭載形態について主に説明する。

図６は、本実施形態に係る車体フレーム１、および、該車体フレーム１上に配設された燃料電池スタック２、水素タンク３、二次電池４、トランスアクスル５それぞれの搭載形態を模式的に示す平面図である。この図６でも、前記第１実施形態で用いた図１における各部材と同一の部材について同一の符号を付している。

図６に示すように、水素タンク３は、燃料電池スタック２の後側であって、サイドレール１１，１１における各中間部１１ａ，１１ａ同士の間の領域に配設されている。本実施形態における水素タンク３は、２個の水素タンク３１，３２それぞれが縦置きとされて（長手方向が車体前後方向に沿うように配設されて）車幅方向に所定間隔を存して配設されている。つまり、車幅方向の右側に位置する水素タンク３１は車幅方向の右側に位置するサイドレール１１に近接し該サイドレール１１の中間部１１ａに沿うように配設されている。また、車幅方向の左側に位置する水素タンク３２は車幅方向の左側に位置するサイドレール１１に近接し該サイドレール１１の中間部１１ａに沿うように配設されている。また、本実施形態にあっても、各水素タンク３１，３２は、一対のクロスメンバ１３ｃ，１３ｄ同士の間に架け渡された状態で載置され、各サイドレール１１，１１に対してバンド３ａ，３ａによって取り付けられている。このバンド３ａ，３ａを利用した各水素タンク３１，３２の取り付け構造は周知であり、各水素タンク３１，３２の外周囲に巻き掛けられたバンド３ａ，３ａの両端がサイドレール１１，１１それぞれに締結された構成となっている。なお、バンド３ａ，３ａの両端がクロスメンバ１３ｃ，１３ｄそれぞれに締結された構成であってもよい。

二次電池４は、水素タンク３１，３２同士の間の領域に配設されている。つまり、各水素タンク３１，３２同士の間の領域が二次電池４の配設スペースとなっている。

本実施形態における二次電池４は平面視が長方形状であって、その長手方向が車体前後方向に沿うように配設されている。また、この二次電池４は、その前端が、各水素タンク３１，３２の前端位置よりも僅かに車体前方側に突出した位置にある。二次電池４の前端位置は、車両前突荷重を受けることで前側キック部１１ｂ，１１ｂが車体後方に向かって移動しながら車幅方向の内側に移動した場合に、この移動する前側キック部１１ｂ，１１ｂが、二次電池４の搭載領域に到達することなく水素タンク３１，３２の搭載領域に到達するように、予め実験やシミュレーションによって設定されている。

また、この二次電池４は、水平方向に沿って延在する複数のブラケット（図示省略）を備えており、これらブラケットがクロスメンバ１３ｃ，１３ｄ上に重ね合わされてボルト止めされている。二次電池４の支持構造としてはこれに限定されるものではない。

本実施形態における車両前突時について説明する。前述したようにサイドレール１１，１１の前側キック部１１ｂ，１１ｂは車体後方に向かうに従って車幅方向の外側に湾曲する形状となっている。このため、車両前突時に車体フレーム１に車両前突荷重が入力された場合、前側キック部１１ｂ，１１ｂは、車両前突荷重を受けることで座屈変形し、車体後方に向かって移動しながら車幅方向の内側にも移動することになる（図６における仮想線を参照）。このような前側キック部１１ｂ，１１ｂの移動が行われる場合に、本実施形態にあっては、二次電池４の車幅方向の両外側に水素タンク３１，３２が配設されているため、前側キック部１１ｂ，１１ｂの移動量が所定量に達した際、該前側キック部１１ｂは、二次電池４の搭載領域に到達することなく水素タンク３１，３２の搭載領域に到達することになり、車両前突荷重は、二次電池４よりも剛性の高い水素タンク３１，３２に入力されることになる。このため、二次電池４に車両前突荷重が入力されてしまうことを抑制でき、高電圧部品である二次電池４を十分に保護することができる。

また、本実施形態にあっては、二次電池４は燃料電池車両における車体前後方向の略中央部分に配設されている。つまり、重量の比較的大きい二次電池４が車体前後方向の略中央部分に配設されていることになり、車両の前後方向の重量バランスの均等化（車体前後重量配分の均等化）を図ることができて、車両の操縦安定性の向上に寄与させることができる。

−他の実施形態−
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲および該範囲と均等の範囲で包含される全ての変形や応用が可能である。

例えば、前記各実施形態では、車体前部に燃料電池スタック２を配設し、車体後部にトランスアクスル５を配設した構成としていた。つまり、走行駆動力源を車体前部に配設した後輪駆動型の燃料電池車両に本発明を適用したものとしていた。本発明はこれに限らず、車体後部に燃料電池スタックを配設し、車体前部にトランスアクスルを配設した構成、つまり、走行駆動力源を車体後部に配設した前輪駆動型の燃料電池車両に対しても適用することができる。この場合、本発明でいう移動部材（車両前突荷重によって車体後方に向かって移動する移動部材）はトランスアクスルとなる。

また、前記各実施形態では、トランスアクスル５と駆動輪７，７とを直結したものとしていた。本発明はこれに限らず、トランスアクスル５と駆動輪７，７とをＣＶＪ（Constant Velocity Joint：等速ジョイント）を介して連結したものに対しても適用が可能である。

また、前記第２実施形態のようにサイドレール１１，１１の車幅方向の外側であって二次電池４の側方に水素タンク３７，３８を配設する構成は、前記第１実施形態や第３実施形態に対しても適用が可能である。なお、このように二次電池４の側方に水素タンク３７，３８を配設する場合、この水素タンク３７，３８の配設位置としては、サイドレール１１，１１の車幅方向の内側であってもよい。

本発明は、フレーム構造の車体を有する燃料電池車両に適用可能である。

１ 車体フレーム
１１ サイドレール
１１ｂ 前側キック部（変形部位）
２ 燃料電池スタック（移動部材）
３，３１〜３８ 水素タンク
４ 二次電池
５ トランスアクスル
５１ 走行用モータ
６ ドライブシャフト（駆動軸）
７ 後輪（駆動輪）

Claims (6)

1. 左右一対のサイドレールを備えたフレーム構造の車体を有すると共に、該車体に搭載された水素タンクおよび二次電池を備えた燃料電池車両において、
   前記水素タンクおよび前記二次電池は、前記サイドレール同士の間の領域に配設されており、
   車両前突時、車両前突荷重によって変形する前記サイドレールの変形部位の移動量が所定量に達した際における当該変形部位が、前記二次電池の搭載領域に到達することなく前記水素タンクの搭載領域に到達するように、前記水素タンクは、前記二次電池の前側または前記二次電池の車幅方向の両外側に配設されていることを特徴とする燃料電池車両。
2. 左右一対のサイドレールを備えたフレーム構造の車体を有すると共に、該車体に搭載された水素タンクおよび二次電池を備えた燃料電池車両において、
   前記水素タンクおよび前記二次電池は、前記サイドレール同士の間の領域に配設されており、
   車両前突時、車両前突荷重によって車体後方に向かって移動する移動部材の移動量が所定量に達した際における当該移動部材が、前記二次電池の搭載領域に到達することなく前記水素タンクの搭載領域に到達するように、前記水素タンクは、前記二次電池の前側に配設されていることを特徴とする燃料電池車両。
3. 請求項１記載の燃料電池車両において、
   前記サイドレールの前記変形部位は、前記水素タンクの搭載領域よりも前側において、車体後方に向かうに従って車幅方向の外側に湾曲するキック部であることを特徴とする燃料電池車両。
4. 請求項２記載の燃料電池車両において、
   前記移動部材は、前記水素タンクの前側に配設された燃料電池スタックであることを特徴とする燃料電池車両。
5. 請求項１〜４のうち何れか一つに記載の燃料電池車両において、
   駆動輪である左右一対の後輪同士の間に走行用モータを有するトランスアクスルが配設され、該トランスアクスルから車幅方向に沿って延在する駆動軸が各後輪に連結されており、
   前記二次電池は、前記トランスアクスルよりも前側に配設されていることを特徴とする燃料電池車両。
6. 請求項１〜５のうち何れか一つに記載の燃料電池車両において、
   前記水素タンクは、前記サイドレールの車幅方向の外側であって前記二次電池の側方にも配設されていることを特徴とする燃料電池車両。

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