CN100336678C - 燃料电池车辆上的氢填充口配置结构 - Google Patents

Abstract

一种在具有向燃料电池供给氢气用的氢气瓶的燃料电池车辆上，能够使氢气瓶周边的配管布局及氢气填充作业容易的燃料电池车辆上的氢填充口配置结构，其具备从氢填充口(72)填充氢气的氢气瓶(52)、基于从该氢气瓶(52)供给的氢气生成电力的燃料电池(51)、基于来自该燃料电池(51)的电力生成对驱动轮即后轮(32)供给的动力的电机(31)，并且，氢填充口(72)与氢气瓶的瓶盖(71)分体构成，并且靠近该瓶盖(71)配置，氢填充口(72)从氢气瓶(52)的轴向观察被配置在其径内。

Description

燃料电池车辆上的氢填充口配置结构

技术领域

本发明涉及一种在燃料车辆上用于向氢气瓶填充氢气的氢气的氢填充口的燃料电池车辆上的氢填充口配置结构。

背景技术

以前，在基于从燃料电池供给的电力驱动车辆驱动用电机的燃料电池车辆中，当搭载一般复合容器等圆筒形氢气瓶时，为了抑制车辆整体宽度的增加，而大多将氢气瓶的长方向沿车辆前后方向配置(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：特开2001-313056号公报

但是，在作为高压罐构成的上述氢气瓶中，构成上出于其周边的配管布局性及填充氢气的填充作业性的考虑，要配置该向该氢气瓶的氢填充口等。

发明内容

为此，本发明其目的在于提供一种在具有向燃料电池供给氢气用的氢气瓶的燃料电池车辆上，能够使氢气瓶周边的配管布局及氢气填充作业容易的燃料电池车辆上的氢填充口配置结构。

作为实现上述目的的解决方案，第1项发明的燃料电池车辆上的氢填充口配置结构，具备从氢填充口(例如实施例的氢填充口72)填充氢气的氢气瓶(例如，实施例的氢气瓶52)、基于从该氢气瓶供给的氢气生成电力的燃料电池(例如，实施例的燃料电池51)、和基于由该燃料电池产生的电力来生成对驱动轮(例如，实施例的后轮32)供给的动力的电机(例如，实施例的电机31)，其特征在于：上述氢填充口与上述氢气瓶的瓶盖(例如，实施例的瓶盖71)分体构成，并且靠近该瓶盖配置，并且，上述氢填充口从氢气瓶的轴向观察被配置在其径内。

根据该构成，可谋求配置在氢填充口与瓶盖之间的气管等的缩短，能够容易进行氢填充口周边的配管布局。另外，在氢气填充作业时可同时且容易进行瓶盖的确认及操作，并且，可以由一个部件来共用氢填充口的盖及瓶盖的盖。

另外，在一般顶端部形成为尖状的氢气瓶中，通常将配置在顶端部的瓶盖附近的空出空间作为氢填充口的配置空间有效利用。并且，氢填充口与瓶盖之间的距离、进而配置在它们之间的气管等的长度被进一步缩短。

第2项发明，还具有覆盖上述氢气瓶的罩部件(例如，实施例的车罩42)，在该罩部件的靠近上述瓶盖及氢填充口的部分设有盖部(例如，实施例的盖44)。

根据该构成，由罩部件保护氢气瓶，同时在通常行驶等时由盖部覆盖瓶盖及氢填充口，只在填充氢气时打开盖部可使瓶盖及氢填充口露出到罩部件的外方。

第3项发明，上述氢填充口被配置在车身后端部且后轮(例如，实施例的后轮32)的上方。

根据该构成，在氢气填充作业时作业者容易靠近氢填充口作业，并且，通过氢填充口位于适当高度而容易进行其操作。

第4项发明，上述氢填充口被配置在车辆的后灯(例如，实施例的后灯43)附近。

根据该构成，无需如在车身侧部配置氢填充口时那样出于空气阻力影响的考虑而新设置车身罩的情形，从而，由于可以通用已有的车身构成部件。

根据第1项发明，能够容易进行氢填充口周边的配管布局，同时，可容易进行氢气填充作业。另外，可以由一个部件来共用为氢填充口的盖及瓶盖的盖，因此，可以降低成本及提高设计自由度。另外，有效利用氢气瓶顶端部的空出空间、高效配置氢填充口。并且，能够进一步容易进行氢填充口周边的配管布局。

根据第2项发明，不但提高了容易进行氢气填充作业、而且可提高氢气瓶的保护性。

根据第3项发明，通过氢填充口的布局最佳化，而能够进一步容易进行氢气填充作业。

根据第4项发明，由于可以通用已有的车身构成部件，因此，容易设计车身，并且可谋求成本降低。

附图说明

图1是本发明的实施例的燃料电池车辆(机动二轮车)的左侧视图。

图2是上述燃料车辆的右侧视图。

图3是上述燃料车辆的仰视图。

图4是上述燃料车辆中的燃料电池系统的主要构成图。

图5是图1的要部放大图。

图6是图1的A向视图。

图中：31—电机，32—后轮(驱动轮)，42—车身罩(罩部件)，43—后灯，44—盖(盖部)，51—燃料电池，52—氢气瓶，71—瓶盖，72—氢填充口。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。其中所需说明的是，以下说明的前后左右等朝向如果没有特别记载则均与车辆朝向相同。另外，图中箭头FR表示车辆前方，箭头LH表示车辆左方，箭头UP表示车辆上方。

图1～图3所示的机动二轮车1是燃料电池车辆，其基于从被装配在其车身大致中央的燃料电池51供给的电力，驱动车辆驱动用电机31而行驶。另外，机动二轮车1也包括具有底踏板(以下简称为踏板)的小型摩托车，在该踏板3附近配置有呈长方体状的上述燃料电池51，并且，在机动二轮车1的驱动轮即后轮32的车轮内配置有作为所谓后轮电机的上述电机31。该电机31是在外壳31a内具有电机本体及减速机构并构成为一体单元的部件，在其输出轴被与后轮车轴同轴配置的状态下，例如从左侧安装在车轮内。

机动二轮车1的前轮11被轴支撑在左右一对前叉12的下端部，每个前叉12的上部都经由转向柱13被可操纵转向地枢支撑在车架4前端部的头管5上，在转向柱13的上端部安装有把手14，在该把手14的右手柄部配置有风门手柄15，同时在左右手柄部前方分别配置有后及前制动杆16、17。

在车架4的后部设有向车身上下方向延伸的枢轴板8，在该枢轴板8的从中间部稍微向下的部位介由枢轴9可转动地支撑着后摇臂21的前端部，使其后端侧可以沿车身上下方向摆动。后摇臂21的左臂体23延伸到电机31的前端部支撑该电机31的外壳31a，另一方面，右臂体24延伸到后轮32的中心位置轴支撑后轮车轴32a。这样的后摇臂21与电机31主要构成有作为机动二轮车1的摇臂单元的电机单元20。

在车架4的下部的处于燃料电池51下方的部位配置有沿车身前后方向延伸的后减震33。该后减震33的后端部与车架4的下部相连结，并且后减震33的前端部介由连杆机构34而与电机单元20(后摇臂21)的下部相连结。连杆机构34由于随着电机单元20的上下方向的摆动而使后减震33沿前后方向作行程运动(往复运动)，所以，通过这样的后减震33的行程能够吸收被输入给电机单元20的冲击及振动。

车架4具有从头管5的上部左右分支向斜后下方延伸再在车身上下方向的大致中间的高度弯曲后向后方延伸的上管6、和从头管5的下部左右分支向斜后下方延伸再在车身下端部弯曲后向后方延伸的下管7，各上管6的后端部及下管7的后端部分别与位于燃料电池51的后侧的上述枢轴板8的上端部及下端部相结合。以下，对于下管7，以从头管5到车身下端部的弯曲部7c的部位作为前边部7a、将从上述弯曲部7c到枢轴板8的部位作为下边部7b进行说明。

各上管6从应达到车身后端部的枢轴板8进一步向后延伸，这样的各上管6的后半部分用作支撑乘客座41的座架。

机动二轮车1其车身被主要由合成树脂构成的车身罩(罩部件)42所覆盖。该车身罩42也具有风挡的作用，并且其一部分与车架4一起构成上述踏板部3。在车架4的下部中央安装有以竖直状态支撑车身的主架37，同时，在车架4的下部左侧安装有以使车身向左侧倾斜的立起状态支撑的侧架38。

这里，参照图4对机动二轮车1的燃料电池系统的概要进行说明。

燃料电池51是层叠多个单位电池(单位电池单元)构成的公知的固体高分子膜型燃料电池(PEMFC)，在其阳极侧作为燃料气体供给氢气，在其阴极侧作为氧化剂气体供给含氧的空气，从而通过电化学反应生成电力的同时也生成水。

作为上述燃料气体的氢气从氢气瓶52介由切断阀53以规定压力被向燃料电池51供给，并且，在供发电后，导入到氢循环流路54内。在该氢循环流路54内未反应的氢气与来自氢气瓶52的新鲜氢气一起反复供给到燃料电池51。在氢循环流路54内循环的氢气经由清洗阀55可以导入到稀释装置56内。

另一方面，作为上述氧化剂气体的空气经由空气过滤器装置57导入到加压供给机58内后，以被加压到规定压力的状态供给燃料电池51，并且，供发电后也导入稀释装置56内。其中符号58a表示用于冷却向燃料电池51的供给空气(氧化剂气体)的中间冷却器，符号59表示向氧化剂气体中供给水分的加湿器，符号58b表示在燃料电池51低温等时不经由中间冷却器58a及加湿器59供给空气的旁通阀，符号58c表示用于调整燃料电池51的氧化剂气体的压力的背压阀。

而且，通过设在氢循环流路54上的清洗阀55打开动作，而将反应后的氢气导入稀释装置56内，在该稀释装置56与来自燃料电池51的排出空气混合、稀释处理后经由消声器61排放到大气中。这里，来自燃料电池51的生成水，在与排出空气一起导入到加湿器59内时被积存，作为供给到氧化剂气体中的水分再利用。另外，没有在加湿器59积存的水分(例如，水蒸气)经过稀释装置56后与反应完毕的气体一同排出。

燃料电池51的运转由ECU(电子控制单元)62所控制。具体地讲，在ECU62输入关于氢气及氧化剂气体的压力及温度的信号、关于车速及加压供给机58的转数的信号、关于燃料电池51及其冷却水温的信号等，根据这些信号来控制加压供给机58、旁通阀58b、背压阀59c、清洗阀55及切断阀53等的工作。

另外，向ECU62输入来自风门手柄15的加速要求信号，根据该信号来驱动控制后轮32驱动用电机31。电机31被构成为三相交流电机，其将作为燃料电池51或二次电池的蓄电池63的直流电流在作为转换器单元的电机驱动器64转换为三相的交流电流后供给进行驱动。

上述燃料电池系统的冷却系统形成有冷却水路66，并且，该冷却水路66使燃料电池51和电机31的水套、以及中间冷却器58a内和与电机驱动器64相邻的冷却板(冷却器)65内的各水路连通，在该冷却水路66中设有水泵67及散热器68。

在这样的冷却系统中，通过水泵67的工作使冷却水在冷却水路66内流通循环，从而从燃料电池51、电机31、氧化剂气体以及电机驱动器64吸热的同时还将该热量由散热器68散发。其中，符号69表示在燃料电池51低温等时不介由散热器68使冷却水循环的恒温器。

一并参照图1～3进行说明，氢气瓶52是具有圆筒形外观的一般的高压储气瓶，设为由金属和纤维增强塑料构成的一般复合容器，在车身后部右侧使其轴线C沿着前后方向配置，详细地讲使上述轴线C稍微向前下方配置。这时的氢气瓶52的右侧端(外侧端)位于车身右侧的比上管6的外侧端稍靠外侧的位置，并且，其左侧端(内侧端)位于比后轮32的外侧端稍靠外侧的位置。

氢气瓶52的前后端部被形成为球状(换句话说，尖状)，其前端部位于枢轴板8的前方、且后端部位于车身后端部。在这样的氢气瓶52的后端部配置有该氢气瓶52的瓶盖71及氢填充口72。

车身左侧的上管6以稍向后上方倾斜的方式大致直线向后方延伸，另一方面，车身右侧的上管6相对于车身左侧的上管6以在枢轴板8附近向下方缓缓变化的方式设置。这样的各上管6以在枢轴板8附近向车宽度方向外侧缓缓变化的方式设置。

另外，车身右侧的上管6以其下侧端从车身侧面观察与氢气瓶52的下侧端大致重叠的方式设置，同时，在车身后端部向上方弯曲，为了避开氢气瓶52的瓶盖71及氢填充口72而向车身左侧延伸后，向下方弯曲与车身左侧的上管6的后端部结合。

燃料电池51被设成在车宽度方向上宽且在上下方向上扁平的形状，在其前壁部分别设有氧化剂气体的供给口及排出口、氢气的供给口及排出口、和冷却水的导入口及导出口。在燃料电池51的上部后方靠近配置具有筐体的加湿器59，且该筐体在车宽度方向上长。该加湿器59的左侧部斜上后方靠近配置加压供给机58，在该加压供给机58的斜下后部连接有向车宽方向延伸的导入管路57b的左侧部。另外，在加湿器59的左侧部的上方靠近配置有背压阀58c。

导入管路57b的右侧部位于氢气瓶52的下方设置，在该右侧部连接着同样位于氢气瓶57a的下方的空气过滤器外壳57a的前端部。空气过滤器外壳57a的后端部连接着未图示的吸气管路，上述空气过滤器装置57主要构成有吸气管路、空气过滤器外壳57a、以及导入管路57b。

在加湿器59右侧部的后方靠近配置有旁通阀58b，在该旁通阀58b的斜下后方靠近配置有中间冷却器58a，该旁通阀58b及中间冷却器58a被配置成在车身前后方向上位于加湿器59的右侧部与导入管路57b的右侧部之间。加压供给机58的下游侧经由未图示的导出管路而与中间冷却器58a相连接。

在车身后部左侧配置有沿车宽度方向扁平的消声器61，该消声器61比车身左侧的上管6靠车宽度方向外侧。该消声器61从车身侧面观察大致呈方形状，在后轮32的斜上左侧以向后上方倾斜的状态配置。消声器61被设在向后上方倾斜的排出管77的后半部分，在该消声器61(排出管77)的后端部向后方突出设有后管75，在该后管75的后端形成有反应完毕气体的排出口76。

散热器68被分开构成为位于头管5的前方的比较小型的上层散热器68a与位于各下管7的前边部7a的前方的比较大型的下层散热器68b。在下层散热器68b的右侧后方配置有水泵67，在该水泵67的斜下后方配置有恒温器69。另外，在位于下层散热器68b的两侧方的车身罩42的内侧分别配置沿车宽度方向扁平的蓄电池63。

在各下管7的弯曲部7c之间配置有稀释装置56，该稀释装置56比下边部7b的下侧端向下方突出。从稀释装置56导出有排出短管78，该排出短管78与车身左侧的下管7的下边部7b前侧连接的同时，从该下边部7b后侧导出上述排出管77。即，车身左侧的下管7构成反应完毕气体的排出路径的一部分，从而，来自稀释装置56的排出气体经由排出短管78、下管7的下边部7b、以及排出管77被排放到大气中。

一并参照图5进行说明，电机驱动器64在车身侧面观察时呈大致方形状，在后摇臂21的左臂体23的车宽度方向外侧经由冷却板65安装该电机驱动器64。在电机驱动器64的前端部连接着从燃料电池51及蓄电池63供给电力用的高压布线64a。另外，在冷却板65的前端下部及上部分别连接着构成上述冷却水路66的一部分的供水管65a及排水管65b。

从电机驱动器64的后端部导出三相高压布线64b，这些各相高压布线64b被与位于电机驱动器64的正后方的电机31的前端部的供电端部相连接。即，电机驱动器64与电机31靠近配置，且在车身侧面观察二者不相重叠。其中，图中符号64c表示被设在各相高压布线64b上的用于检测向电机31的供电量的电流传感器64c，图中符号64d表示作为电机驱动器64的一部分的电压平滑电容器。

在电机单元20上安装作为后摇臂21的一部分的臂罩21a。该臂罩21a覆盖后摇臂21及电机31的同时还覆盖电机驱动器64、冷却板65、电压平滑电容器64d、各高压布线64a、64b、供水管56a及排水管65b、以及电流传感器64c等，从而适当对它们进行保护。并且，在臂罩21a上分别设有可以使外部气体流通到其内部的未图示的外气导入口及导出口。

这里，如图1、2、6所示，位于氢气瓶52的后端部的瓶盖71在该氢气瓶52的轴线C上向后方突出设置，并且，在该瓶盖71的正下方设有与其大致平行向后方突出的氢填充口72。氢填充口72位于车身后端部的后轮32的上方右侧，并且，为了有效利用形成尖状的氢气瓶52后端部周边的空出的空间，而在该氢气瓶52的轴向观察，氢填充口72被配置在其直径内。

另外，包覆车身后部的车身罩42是通过包覆氢气瓶52的周围而保护其的部件，在这样车身罩42的后端部的车宽度方向中央部配置有机动二轮车1的后灯43。

如图6所示，后灯43的带状发光面43a，以从车身后面观察大致形成椭圆状的方式连成环状，例如其两侧部作为左右后摇臂构成，其上边部分及下边部分分别构成为制动灯及后部示宽灯。

而且，在由车身罩42的上述发光面43a所围成的部位的右侧设有向位于其内侧的氢气瓶52的瓶盖71及氢填充口72的作业孔的开口44a，同时，设有例如经由铰链可开闭该开口44a的盖(盖部)44。这样的盖44在其关闭状态下，作为车身罩42的一部分包覆瓶盖71及氢填充口72对它们进行保护，在打开状态下使瓶盖71及氢填充口向车身罩42的外部露出而可以填充氢气。

如上所述，上述实施例的燃料电池车辆(机动二轮车1)的氢填充口的配置结构具备从氢填充口72填充氢气的氢气瓶52、基于从该氢气瓶52供给的氢气生成电力的燃料电池51、基于来自该燃料电池51的电力生成对驱动轮即后轮32供给的动力的电机31，氢填充口72与氢气瓶的瓶盖71分体(独立)构成，并且靠近该瓶盖71配置。

根据该构成，可谋求配置在氢填充口72与瓶盖71之间的气管等的缩短，能够容易进行氢填充口72周边的配管布局。另外，在氢气填充作业时可同时且容易进行瓶盖71的确认及操作，能够容易进行氢气填充作业。

另外，在上述氢填充口配置结构中，通过将氢填充口72以氢气瓶的轴向观察状态被配置在其径内，而将配置在氢气瓶的球状的后端部的瓶盖周边的空出空间作为氢填充口72有效利用。即，能够有效地配置氢填充口72。并且，氢填充口72与瓶盖71之间的距离、进而配置在它们之间的气管等的长度被进一步缩短。即，能够进一步容易进行氢填充口72周边的配管布局。

进一步，在上述氢填充口配置结构中，通过在包覆氢气瓶52的车身罩42的靠近瓶盖71及氢填充口72的部分设有盖44，而由车身罩42保护氢气瓶52，同时在通常行驶等时由盖44覆盖瓶盖71及氢填充口72，只在填充氢气时打开盖44可使瓶盖71及氢填充口72露出到车身罩42的外方。即，不但提高了氢气瓶52的保护性而且容易进行氢气填充作业。

进而，在上述氢填充口配置结构中，通过将氢填充口72配置在车身后端部且后轮32的上方，而在氢气填充作业时作业者容易靠近氢填充口72作业，并且，通过氢填充口72位于适当高度而容易进行其操作。通过这样的氢填充口72的布局最佳化，而能够进一步容易进行氢气填充作业。

并且，在上述氢填充口配置结构中，氢填充口72被配置在机动二轮车1的后灯43附近，而无需如在车身侧部配置氢填充口72时那样出于空气阻力影响的考虑而新设置车身罩42的情形，从而，由于可以通用已有的车身构成部件，因此，容易设计车身，并且可谋求成本降低。

此外，上述实施例的车身构成等是本发明的一例，而且，当然并不仅限于适用于机动二轮车上，在不脱离本发明的主要构思的范围内不用说是可以进行多种变更的。

Claims (4)

1.一种燃料电池车辆上的氢填充口配置结构，具备从氢填充口填充氢气的氢气瓶、基于从该氢气瓶供给的氢气生成电力的燃料电池、和基于由该燃料电池产生的电力来生成对驱动轮供给的动力的电机，其特征在于：

上述氢填充口与上述氢气瓶的瓶盖分体构成，并且靠近该瓶盖配置上述氢填充口，

上述氢填充口从上述氢气瓶的轴向观察被配置在其径内。

2.如权利要求1所述的燃料电池车辆上的氢填充口配置结构，其特征在于：还具有覆盖上述氢气瓶的罩部件，在该罩部件的靠近上述瓶盖及氢填充口的部分设有盖部。

3.如权利要求1所述的燃料电池车辆上的氢填充口配置结构，其特征在于：上述氢填充口被配置在车身后端部且后轮的上方。

4.如权利要求1～3中任意一项所述的燃料电池车辆上的氢填充口配置结构，其特征在于：上述氢填充口被配置在车辆的后灯附近。

Images