JP2003146087A - 燃料電池システムボックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明では、車両のメインフレームの下側の
空間を有効に利用することができるとともに、高い剛性
となる燃料電池システムボックスを提供することを課題
とする。 【解決手段】 燃料電池システムボックスＢを、主に、
車両の略前後方向に延在し前端と後端とが上方に延びる
２つの側部フレーム２，２と、車両の略左右方向に延在
し２つの側部フレーム２，２間を結合させる２つの底部
フレーム３，３と、２つの側部フレーム２，２の周囲を
取り巻くケース１とで構成させる。前記側部フレーム
２，２の前後端に設けられる各車体取付部２２，２３
を、車両の略前後方向に延在するメインフレームＦの直
下にボルト７により取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、床下にパワープラ
ントを搭載する自動車に関し、特に燃料電池自動車にお
いて燃料電池システムを収納する燃料電池システムボッ
クスに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、燃料電池自動車には、その床下に
燃料電池やこの燃料電池を駆動させる補機等で構成され
る燃料電池システムを収納する燃料電池システムボック
ス（以下、「ＦＣボックス」と言う。）が設けられてい
る。図５に示すように、このＦＣボックス８は、図示し
ない燃料電池や補機等を所定位置に設置させるための設
置用パネル８１と、この設置用パネル８１を収納するケ
ース８２と、このケース８２を下側から支持する支持体
８３とで構成されている。この支持体８３は、図６に示
すように、車両の前後方向に配置された２本の横骨８
４，８４と、その横骨８４，８４間でクロスした２本の
骨８５，８５によって、燃料電池等を収納したケース８
２を支える構造となっている。具体的には、図７の断面
図に示すように、支持体８３の各横骨８４の両端に接合
された取付用ブラケット８６を、ケース８２に接合され
たブラケット９とともに車両のメインフレームＦにボル
ト１００により取り付けることで、支持体８３がケース
８２を支える構造となっている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＦＣボックス８では、取付用ブラケット８６がケース８
２の外側にあるので、図７に示すように、メインフレー
ムＦの直下の空間をＦＣボックス８内の空間として有効
に利用することができないという問題がある。一方、衝
突時におけるＦＣボックス８内の燃料電池システムの保
護対策として、ＦＣボックス８の剛性のさらなる向上が
望まれている。 【０００４】そこで、本発明の課題は、車両のメインフ
レームの下側の空間を有効に利用することができるとと
もに、高い剛性を有するＦＣボックスを提供することに
ある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】前記課題を解決した本発
明に係る燃料電池システムボックスは、電動機により駆
動される自動車に搭載され、前記電動機に電気を供給す
る燃料電池と、前記燃料電池を駆動させる補機とを含む
燃料電池システムを収納する燃料電池システムボックス
であって、前記自動車の略前後方向に延在し前端と後端
とが上方に延びる２つの側部フレームと、前記自動車の
略左右方向に延在し前記２つの側部フレーム間を結合さ
せる２つの底部フレームと、前記２つの側部フレームの
周囲を取り巻くケースとを有し、前記２つの側部フレー
ムの各両端を前記自動車の略前後方向に延在するメイン
フレームの直下に取り付けることを特徴とする。 【０００６】ここで、「２つの側部フレーム間を結合さ
せる」とは、２つの側部フレームに底部フレームを直接
的に結合させる意味と、２つの側部フレームと底部フレ
ームとの間に部材を挟んで間接的に結合させる意味とを
含む。 【０００７】請求項１に記載の発明によれば、２つの側
部フレームの上方に延びる各両端をメインフレームの直
下に取り付けることにより、各側部フレームの中央付近
とメインフレームとの間に空間ができる。そして、各側
部フレームの周囲をケースが取り巻くことにより、前記
空間がケース内の空間となる。また、衝突時等において
も、メインフレームの直下に側部フレームを取り付ける
ことにより、前後方向の荷重をメインフレームと側部フ
レームとで受けることができるため、圧縮や曲げに強
く、配管類をはじめ燃料電池システムボックス内の燃料
電池システム等を確実に保護することができる。さら
に、底部フレームにより、左右方向の荷重に対する剛性
を向上させることができる。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
係る燃料電池システムボックス（ＦＣボックス）の詳細
について説明する。参照する図面において、図１は燃料
電池システムボックスの配置を示す側面図、図２は燃料
電池システムボックスの全体を示す斜視図、図３は燃料
電池システムボックスの側部フレームを示す斜視図、図
４はカバー等が取り付けられた燃料電池システムボック
スを車両のメインフレームに取り付けた状態を示す断面
図である。 【０００９】図１に示すように、本実施形態に係る燃料
電池自動車Ａは、車両前方に配設される電動機Ｍと、車
両前後方向に延在するメインフレームＦの中央付近の下
側に配設される燃料電池システムＳと、この燃料電池シ
ステムＳを収納するＦＣボックスＢと、その後方に配設
される蓄電手段１０１，高圧水素容器Ｔとを主に有して
いる。この燃料電池システムＳは、電動機Ｍに電気を供
給する燃料電池Ｖと、この燃料電池Ｖを駆動させるため
に必要な図示しない空気供給配管、空気用の加湿器、水
素供給配管、水素用の加湿器、センサ類、冷却器等の補
機を備えている。そして、空気および高圧水素容器Ｔか
らの水素燃料を供給することで燃料電池システムＳから
電気を発生させると、この電気を与えられた電動機Ｍに
より燃料電池自動車Ａが駆動されるようになっている。 【００１０】ＦＣボックスＢは、図２に示すように、燃
料電池Ｖや図示しない補機等を収納するケース１と、こ
のケース１内の両側に接合される２つの側部フレーム
２，２（１つのみ図示する。）と、このケース１の下側
に接合される２つの底部フレーム３，３とで主に構成さ
れている。ケース１は、平面視略四角形の底パネル１１
と、この底パネル１１の前端部に接合されるフロントパ
ネル１２と、底パネル１１の両側部に接合されるサイド
パネル１３，１３と、底パネル１１の後端部に接合され
るリアパネル１４とで構成されている。このケース１の
底パネル１１の上面には、図示しない燃料電池用補機等
を適所に配設させるための台座となる設置用パネル４，
・・・や設置用ブラケット５，・・・が所定位置に接合されて
いる。そして、フロントパネル１２、サイドパネル１
３，１３、リアパネル１４で形成される各コーナ部分に
は、コーナプレート６が配設されている。このコーナプ
レート６の適所には、所定の孔６ａ，・・・が形成されて
いる。 【００１１】２つの側部フレーム２，２は、図３（ａ）
に示すように、それぞれ左右対称の構造となって車両の
両側に配設され、その周囲をケース１が取り巻いている
（図２参照）。この側部フレーム２は、車両の略前後方
向に延在し、その前端と後端とが上方に延びた形状とな
る側面部２１と、この側面部２１の前後端の上端から車
両外方に向かって延びる車体取付部２２，２３と、側面
部２１の中央の上端から車両外方に向かって延びる中央
上面部２４とを有している。すなわち、この中央上面部
２４は、側面部２１の前後端に位置する車体取付部２
２，２３から一段下がった位置に形成されている。この
車体取付部２２，２３の適所には、それぞれ２つの孔２
２ａ，２３ａが形成され、これら各２つの孔２２ａ，２
３ａの間に位置決め用の孔２２ｂ，２３ｂがそれぞれ形
成されている。そして、車両左側に配設される側部フレ
ーム２の前側の位置決め用の孔２２ｂと、車両右側に配
設される側部フレーム２の後側の位置決め用の孔２３ｂ
には、位置決め用のピンＰ，Ｐがそれぞれ取り付けられ
ている。中央上面部２４には、その外端に上方に向かっ
て延びるフランジ２４ａが形成され、その中央付近に燃
料電池Ｖを固定させるための孔２４ｂ，２４ｂが形成さ
れている。側面部２１には、その下端から車体内方に向
かって延び、かつ、その前後端から前後方向に向かって
延びるフランジ２１ａが一体に形成されている。 【００１２】そして、側面部２１の車体取付部２２，２
３の下側には、補強プレート２５がそれぞれ設けられて
いる。この補強プレート２５は、図３（ｂ）に示すよう
に、上面部２５ａ、側面部２５ｂおよび下面部２５ｃに
より断面略コ字状となっており、この上面部２５ａ，下
面部２５ｃの端からそれぞれ上方，下方に向かって延び
るフランジ２５ｄ，２５ｄが形成されている。そして、
この補強プレート２５の上面部２５ａと下面部２５ｃに
は、車体取付部２３の孔２３ａ，２３ａに対応した位置
に孔２５ｅ，・・・が形成されている。そして、この上面
部２５ａと下面部２５ｃに形成される孔２５ｅ，・・・を
通って円筒状のカラー２６，２６が差し込まれ、その各
上端が車体取付部２３の孔２３ａ，２３ａの下側周辺に
接合されている。 【００１３】底部フレーム３，３は、車両の略左右方向
に延在し２つの側部フレーム２，２の間を結合させてい
る。具体的には、図４（ａ）に示すように、各底部フレ
ーム３は、ケース１の底パネル１１とサイドパネル１３
を介して各側部フレーム２と間接的に結合している。ケ
ース１の底パネル１１には、各側部フレーム２の所定位
置に配設されるカラー２６，・・・と対応した位置に孔１
１ａ，・・・が形成されている。そして、各底部フレーム
３には、この底パネル１１の孔１１ａにボルト７が差し
込めるようにこの孔１１ａ，・・・と対応した位置に、こ
のボルト７の頭の径よりも大きな径の孔３ａ，・・・が形
成されている。 【００１４】次に、ＦＣボックスＢを組み立てる方法
と、そのＦＣボックスＢを車体に取り付ける方法につい
て説明する。まず、図２に示すように、底パネル１１の
外周端に、フロントパネル１２、サイドパネル１３，１
３、リアパネル１４を接合させる。右側のサイドパネル
１３と底パネル１１および左側のサイドパネル１３と底
パネル１１とに跨るように、補強プレート２５とカラー
２６が予め接合されている側部フレーム２，２をそれぞ
れ接合させる。底パネル１１の適所に、設置用パネル
４，・・・、設置用ブラケット５，・・・をそれぞれ接合させ
る。フロントパネル１２、サイドパネル１３，１３、リ
アパネル１４で形成される各コーナ部分に、各パネルの
上端部と各側部フレーム２の車体取付部２２，２３とに
跨るように各コーナプレート６を接合させる。このと
き、各コーナプレート６の孔６ａ，・・・を各車体取付部
２２，２３の各孔２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂに合
わせておく。そして、底パネル１１の下側の適所に、底
部フレーム３，３を接合させる。このとき、図４（ａ）
に示すように、底パネル１１の四隅に形成されるボルト
７を取り付けるための孔１１ａに、底部フレーム３の孔
３ａを合わせておく。 【００１５】ケース１内に接合されている設置用パネル
４，・・・、設置用ブラケット５，・・・に燃料電池Ｖや図示
しない補機等を設置させ、図４（ａ）に示すように、そ
の上方からシールＤを介してカバーＣをケース１に取り
付ける。そして、ＦＣボックスＢの各側部フレーム２に
取り付けられた位置決め用のピンＰ，Ｐを車両のメイン
フレームＦの図示しない位置決め孔に合わせた後、各底
部フレーム３の各孔３ａからボルト７を挿通させて、こ
のＦＣボックスＢをメインフレームＦの直下に取り付け
る。このようにして、２つの側部フレーム２，２の各車
体取付部２２，２３をメインフレームＦの直下に取り付
けることにより、図４（ｂ）に示すように、メインフレ
ームＦとケース１内の側部フレーム２の中央上面部２４
との間に機器等を収納可能な空間ができることになる。 【００１６】以上によれば、本実施形態において、次の
ような効果を得ることができる。 （１）メインフレームＦと側部フレーム２の中央上面部
２４との間の空間がケース１内の空間となるので、メイ
ンフレームＦの下側の空間を有効に利用できる。そのた
め、たとえば、その空間内に配管類を通したり、燃料電
池Ｖを横向きに置いたりすることができる。また、側部
フレーム２に適宜に孔を設けることにより、底パネル１
１、サイドパネル１３および側部フレーム２により形成
される閉断面内に配管類を通すことができる。 【００１７】（２）補強プレート２５により補強された
車体取付部２２，２３をＦＣボックスＢ内に配置するこ
とにより、たとえば、断面係数が従来の車体取付部の断
面係数より約５０％増大し車体取付部の強度が向上す
る。また、従来のクロス型の骨８５に対して本実施形態
の側部フレーム２によれば、その中央上面部２４の高さ
を変えるだけで、断面係数を増大させることができるの
で、ＦＣボックスＢ全体の強度を容易に向上させること
ができる。 【００１８】（３）衝突時においても、車両のメインフ
レームＦの直下に側部フレーム２が取り付けられている
ので、すなわち、メインフレームＦと側部フレーム２が
平行に取り付けられているので、前後方向の圧縮や上下
方向の曲げに強く、配管類をはじめＦＣボックスＢ内の
燃料電池システムＳを確実に保護することができる。ま
た、メインフレームＦに平行に取り付けられる側部フレ
ーム２は、このメインフレームＦ自体を補強することに
なるので、車体全体の剛性を向上させることができる。
さらに、底部フレーム３により、左右方向の荷重に対す
る剛性を向上させることができる。 【００１９】以上、本発明は、前記実施形態に限定され
ることなく、様々な形態で実施される。 （１）本実施形態では、側部フレーム２を側面部２１、
車体取付部２２，２３および中央上面部２４とで主に構
成される断面略Ｌ字状の部材としたが、本発明はこれに
限定されず、側部フレームの前後端が上方に延びていれ
ばどのような形状であってもよい。たとえば、側部フレ
ームを構成する部材が、断面略Ｕ字状の部材であっても
よいし、また、中空の棒状の部材であってもよい。 （２）本実施形態では、底部フレーム３を２つ設けるこ
とにしたが、本発明はこれに限定されず、底部フレーム
を３つ以上設けてもよい。 （３）本実施形態では、底部フレーム３をケース１の底
パネル１１とサイドパネル１３を介して側部フレーム２
と間接的に結合させたが、本発明はこれに限定されず、
底部フレームを直接側部フレームに接合させてもよい。
ただし、この場合、底部フレームがＦＣボックス内に設
置される構造となるため、ＦＣボックス内の空間を最大
に利用するためには本実施形態のような構造が望まし
い。 【００２０】 【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、メイン
フレームと側部フレームの中央付近との間の空間がケー
ス内の空間となるので、メインフレームの下側の空間を
有効に利用することができる。また、衝突時において
も、前後方向の荷重をメインフレームと側部フレームと
で受けることができるため、圧縮や曲げに強く、配管類
をはじめ燃料電池システムボックス内の燃料電池システ
ムを確実に保護することができる。さらに、底部フレー
ムにより、左右方向の荷重に対する剛性を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係る燃料電池システムボックスの配置
を示す側面図である。 【図２】本発明に係る燃料電池システムボックスの全体
を示す斜視図である。 【図３】本発明に係る燃料電池システムボックスの側部
フレームを示す斜視図である。 【図４】図２の矢印Ａ−Ａ線に沿った断面図（ａ）と、
矢印Ｂ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）である。 【図５】従来の燃料電池システムボックスの全体を示す
斜視図である。 【図６】従来の燃料電池システムボックスの支持体を示
す斜視図である。 【図７】図５の矢印Ｃ−Ｃ線に沿った断面図である。 【符号の説明】 Ａ 燃料電池自動車 Ｍ 電動機 Ｆ メインフレーム Ｓ 燃料電池システム Ｂ ＦＣボックス Ｖ 燃料電池 １ ケース １１ 底パネル １２ フロントパネル １３ サイドパネル １４ リアパネル ２ 側部フレーム ２１ 側面部 ２２，２３ 車体取付部 ２４ 中央上面部 ３ 底部フレーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 波多野 治巳 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3D035 AA01 5H027 AA02 DD00

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 電動機により駆動される自動車に搭載さ
   れ、 前記電動機に電気を供給する燃料電池と、前記燃料電池
   を駆動させる補機とを含む燃料電池システムを収納する
   燃料電池システムボックスであって、 前記自動車の略前後方向に延在し前端と後端とが上方に
   延びる２つの側部フレームと、 前記自動車の略左右方向に延在し前記２つの側部フレー
   ム間を結合させる２つの底部フレームと、 前記２つの側部フレームの周囲を取り巻くケースとを有
   し、 前記２つの側部フレームの各両端を前記自動車の略前後
   方向に延在するメインフレームの直下に取り付けること
   を特徴とする燃料電池システムボックス。