CN100545028C - 带有燃料电池的摩托车以及燃料电池的堆叠结构 - Google Patents

Abstract

一种摩托车上设置有用于至少输送氢气和氧气的管路(84)。燃料电池(12)被布置在驾驶员所骑坐的车座的下方。燃料电池(12)与管路(84)之间的连接端口(80)被布置在驾驶员搁置脚的脚踏板(82)的后方。因而，确保了脚踏板(82)具有必需且足够的空间A，从而改善了行驶时的搁脚特性以及停车时的搁脚特性。

Description

带有燃料电池的摩托车以及燃料电池的堆叠结构

本发明要求享有基于如下申请的国外优先权：于2005年4月4日提交的第P.2005-107708号日本专利申请；于2005年5月9日提交的第P.2005-136205号日本专利申请；以及于2005年5月25日提交的第P.2005-152784号日本专利申请，这些申请的内容都被结合到文中作为参考。

技术领域

本发明涉及一种安装有燃料电池的摩托车。

此外，本发明还涉及燃料电池的一种堆叠结构，在该结构中，动力发生单元的堆叠体被容纳在箱形的壳体中，每个动力发生单元都具有电解质-电极结构和一对隔离体，电解质-电极结构被插置在该一对隔离体之间。

另外，本发明涉及这样一种燃料电池：其具有用于调节废气压力的阀，其中的废气是由燃料电池中的反应产生的。

背景技术

大多数摩托车采用内燃机作为驱动动力源。但是，从环境保护等方面的角度出发，目前已经研制出了安装有燃料电池的摩托车，以使得摩托车可使用从燃料电池获得的电能进行驱动。

此类摩托车的燃料电池包括燃料电池组，在电池组中，多个燃料电池单格被堆叠起来。从燃料电池产生出的动力被输送给电动机，由此驱动摩托车的车轮。

燃料电池利用一种化学反应来产生电能，该化学反应是在作为燃料气体的氢气与作为反应气体的氧气之间产生的。因而，在这种摩托车中要设置用于输送氢气的氢气输送管和用于输送氧气的氧气输送管。

近些年来，燃料电池的尺寸已被增大了，以提高其产生动力的能力。因而，摩托车需要相当大的空间来安装大尺寸的燃料电池。

如图22所示，在一种与本发明相关的技术中，此类摩托车的头管2a被布置在摩托车车体1的前上部，转向轴3可转动地插入到头管2a中。用于对摩托车车体的行驶方向进行转向的车把4与转向轴3的上端相连接。转向轴3的下端连接着前叉2b，且前轮5被前叉2b的下端部分沿轴向支撑着。

驾驶员骑坐的车座6被安装到摩托车车体1的大致纵向中间位置处，燃料电池7被安装到车座6的前下侧。后轮8被轴向地支撑在摩托车车体1的后部中，且后轮8由布置在燃料电池7后侧的电动单元9进行驱动。专利文件JP-A-2002-187587就披露了这样的相关实例。

但是，在JP-A-2002-187587所披露的摩托车中，由于燃料电池7被布置在驾驶员所骑坐的车座6的前方，所以，燃料电池7的横向侧旁部分会在驾驶员的搁脚位置处从摩托车车体1的横向两侧突伸出，这样就减小了搁脚空间。因而，难于改善脚部的舒适性。

由于燃料电池7尺寸的增大造成了重量的增加，所以，如果将燃料电池布置在车座6下方的前侧，重心就被移动了。

顺便提及，聚合物电解质燃料电池(PEFC)包括这样的动力发生单元：在该单元中，一种电解质隔膜-电极结构(即MEA：隔膜-电极组件)被夹置在隔离体之间，在其中的MEA中，阳极和阴极被布置在电解质隔膜的两侧，而电解质隔膜是由聚合物质的离子交换薄膜制成的。一般情况下，预定数目(例如几十到几百)个动力发生单元被堆叠成供使用的堆叠体，从而可从燃料电池获得所需的动力。在动力发生单元的堆叠体中，必须对动力发生单元进行理想的增压并保持，以防止燃料电池的内阻增大或对反应气体的密封性能恶化。在专利文件JP-2005-123114中公开了一种构建燃料电池的技术：通过将动力发生单元的堆叠体容纳在壳体中、并使动力发生单元在堆叠方向上受压而制成燃料电池。

图23是一个装配图，其表示了相关燃料电池组的第一种结构实例。该燃料电池组200基本上包括动力发生单元组201和六面箱体形状的壳体202，壳体202容纳着动力发生单元组201。通过将如下的部件联接在一起而制成该壳体202：第一端板211，在动力发生单元组201的堆叠方向上，该端板位于一端处；第二端板212，其位于堆叠方向的另一端处；以及第一到第四侧板213、214、215、以及216，它们位于箱形体上除两端部之外的四个平面上。第一端板211上制有贯通的介质输送孔217，其用于向动力发生单元组201输送燃料气体或反应气体。

在第一、第二端板211、212的四个边缘上都加工出了交错穿插结构，而第一到第四侧板213到216上只有两个边缘带有这样的穿插结构，这两个边缘即为与第一、第二端板211、212进行连接的边缘，这样，第一到第四侧板就能按照交错穿插的方式与第一、第二端板211和212联接起来。通过将交叉指型槽以交错穿插的方式相互联接起来、并将剪切销218插入到这些交叉指型结构中，就能将第一、第二端板211和212与第一到第四侧板213～216连接起来。

图24是一个装配图，表示了相关燃料电池组的第二种结构实例，图中，相同的附图标号指代同类元件。

通过利用多个螺栓223将位于堆叠方向上一端处的第一端板221与位于堆叠方向上另一端处的第二端板222相互联接起来，就能将动力发生单元组201保持在受压缩状态下。

如图25所示，在采用剪切销218的结构中，考虑到在组装壳体时的尺寸裕量，销孔219的直径R2应当大于剪切销218的直径R1，因此，在第一、第二端板211、212与第一到第四侧板213～216之间会出现间隙220。结果就是，动力发生单元之间的压力是不均匀的，由此会影响动力发生效率。

在采用连接螺栓223的结构中，由于要在动力发生单元组201的环周上为螺栓留出空间，所以燃料电池组的尺寸将增大。在该结构中，端板221和222被相互固定起来，并被牢固地固定到车体上，且它们的内部充填有金属件(动力发生单元)。因而，当在动力发生单元组201的堆叠方向上施加大的加速度时，在端板与动力发生单元组201的端部之间将形成间隙。如果在设置有介质输送孔217的第一端板221一侧形成了间隙，则端板221与动力发生单元组201之间的密封性能就会下降。

另外，在诸如摩托车等的车辆中，在供气通道中设置有节气门，以响应于加速器(踏板)的操作而调节发动机的功率输出，且利用加速器的操作执行节气门的开启和关闭。

近些年来，通过利用控制器和电机来调节节气门的开启和关闭，可根据车辆的行驶状况而适当地设定发动机的空气供应量。在此情况下，利用预定的传感器检测并反馈节气门的开度比，并利用控制器将开度比控制到预定的开度比目标值。

例如在专利文件JP-A-11-343878中就公开了一种利用电机执行节气门开闭控制的节气门实例。所公开的这种节气门在预定控制器的控制下，通过经减速齿轮系转动一个蝶阀来对供气通道执行开闭控制。在此情况下，在位于蝶阀转动轴的最后一级齿轮上设置了电位计，并通过检测转动轴的转动量、并将检测到的转动量发送给控制器来执行反馈控制。电位计包括位于转动轴侧表面上的电刷和位于与电刷相对的基片上的电阻器。通过使电刷在电阻器上滑动而检测出转动量。

另外，专利文件JP-A-09-259912公开了一种用于燃料电池的气体循环泵系统。在该文件所披露的系统中，氢气和空气被从氢气供应单元和空气供应单元输送给燃料电池。流经燃料电池后的氢气和氧气经对应的压力控制阀流向排气侧。通过设置了这些压力控制阀来控制燃料电池的内部压力。例如，当输送给燃料电池的氢气和氧气的压力变化时，可将燃料电池发出的功率保持在预定的数值上。因而，可以考虑将JP-A-11-343878文件所公开的节气门系统应用在JP-A-09-259912所公开的燃料电池压力控制阀中。

但是，对于JP-A-11-343878所公开的节气门，由于转动轴的转动量是由电位计进行检测的，所以检测信号是模拟信号，因而，会在该信号上叠加上电噪声。如果基于已叠加有电噪声的模拟信号执行反馈控制，蝶阀可能会出现轻微的振动。

因而，如果JP-A-09-259912所公开的燃料电池系统采用了JP-A-11-343878所公开的节气门，则很难精确地控制燃料电池的内部压力，从而会改变燃料电池的功率发生量。

发明内容

本发明的一个或多个实施方式提供了一种带有燃料电池的摩托车，在该摩托车中，摩托车的重心位于车座的正下方，从而改善了行驶时的搁脚特性以及停车时的搁脚特性。

另外，本发明的一个或多个实施方式提供了一种燃料电池堆叠结构，该结构能高效地容纳动力发生单元组。

此外，本发明的一个或多个实施方式提供了一种燃料电池车辆，该车辆通过利用低成本的结构高精度地调节流道的开度比，以便于精确地控制燃料电池的内部压力，从而可稳定燃料电池的功率发生量。

根据本发明一个或多个实施方式，一种摩托车上设置有燃料电池体和用于向燃料电池体至少输送氢气和氧气的管路。燃料电池体被布置在驾驶员所骑坐的车座的下方，且燃料电池体与管路之间的连接部分被布置在驾驶员搁置脚的脚踏板的后方，连接部分被布置在摩托车的横向侧旁，并位于燃料电池体的前端。

按照上述的结构设计，能理想地保证行驶时的搁脚空间和停车时的搁脚特性。此外，由于燃料电池体被布置在车座的下方，摩托车的重心可被移近摩托车的中心，并能将重心降低。

另外，根据本发明一个或多个实施方式，所述连接部分可被布置在车座前端的后方。结果就是，足以防止燃料电池体与搁脚空间发生干涉，由此能理想地留出必要的空间，且使该空间对于行驶时的搁脚动作和停车时的搁脚动作是足够的。

另外，根据本发明一个或多个实施方式，燃料电池体的所述连接部分可被布置在燃料电池体横向两侧，并沿一个方向倾斜，在该方向上，连接部分围绕着一垂直平面相互靠近，该垂直平面包含摩托车的中线。

因而，由于管路向摩托车的中心处集中，所以能比所需程度更甚地提高空间效率，而不会浪费脚踏板的空间。

在根据本发明一个或多个实施方式的摩托车中，确保了行驶过程中搁脚动作及停车时搁脚动作所必需的、足够的空间，因而提高了空间效率。此外，还能降低重心。

此外，根据本发明一个或多个实施方式，提供了一种燃料电池堆叠结构，该结构中设置有：动力发生单元组，在其中，多个动力发生单元被堆叠到一起；以及壳体构件，其容纳着动力发生单元组。壳体构件上设置有：第一端板，其被设置在动力发生单元堆叠方向的一端处；第二端板，其被设置在动力发生单元堆叠方向的另一端处；以及多个侧板，它们被布置在除端部之外的位置处。该堆叠结构具有下列特征：

(1)堆叠结构可设置有：第一固定结构，其用于支撑第一端板，以使得第一端板可沿动力发生单元的堆叠方向相对于侧板移动；第二固定结构，其用于固定第二端板，以使其无法在动力发生单元的堆叠方向上相对于侧板移动；

(2)可制有穿通第一端板的介质输送孔；

(3)第一端板的边缘与侧板的边缘可被按照交错穿插的方式相互联接起来，并利用穿过交叉指型槽的剪切销固定起来，且第二端板的边缘与侧板的其它边缘可利用螺栓相互联接起来；

(4)螺栓的旋拧联接方向基本上等同于动力发生单元的堆叠方向。

按照上述的堆叠结构，可获得如下的优点：

(1)由于壳体构件的第一端板可在堆叠体的堆叠方向上移动，所以即使在与堆叠方向相同的方向上对燃料电池组施加了加速度，第一端板也可与堆叠体一起在相同的方向上移位。因而，可防止在第一端板与堆叠体之间出现间隙。

(2)由于含氧气体和含氢气体的输送孔被设置在第一端板上，且即使在与堆叠方向相同的方向上对燃料电池组施加了加速度，第一端板也可与堆叠体一起在相同的方向上移位，而且不会在二者之间产生任何间隙，因此，能防止含氧气体和含氢气体泄漏。

(3)可利用简单的结构将第一端板可动地固定到侧板上、并将第二端板不可动地固定到侧板上。

(4)即使对燃料电池组施加了与堆叠方向相同方向的加速度，也没有任何剪切方向的应力作用在螺栓上。因而，能提高燃料电池组的耐用性。

此外，根据本发明一个或多个实施方式，燃料电池车辆上设置有：燃料电池，用于通过使反应气体与氢气发生反应而产生电能；反应气体输送装置，其用于向燃料电池输送反应气体；氢气输送装置，其用于向燃料电池输送氢气；以及用于控制废气压力的阀，其中的废气是由燃料电池中的反应产生的。该燃料电池车辆的行驶利用燃料电池产生的电能进行。所述的阀中设置有：阀体，其与转动的阀轴相连，以开启和关闭流道；电机，其转动所述阀轴；编码器，其与电机的输出轴相连，以输出代表输出轴转动量的脉冲信号；以及控制器，其基于由编码器提供的转动量而控制电机的驱动操作，以使得阀体的开度比等于其目标开度比。

按照这种方式，通过根据从编码器输出的脉冲信号控制阀体的开度比，可减小电噪声的影响，进而抑止阀体的振动，由此能高精度地控制流道的开度比。由于编码器与电位计等模拟传感器相比具有优异的线性度和温度特征，所以，编码器用相对较低的成本就实现了所需的精度。通过采用这样的阀作为燃料电池系统的压力控制阀，可精确地控制燃料电池的内部压力，从而能稳定燃料电池的功率发生量。功率发生量的稳定例如能提高燃料电池车辆的行驶性能。

在此情况下，用于对电机输出轴的转动进行减速、并将转动传递给阀轴的减速机构可被布置在电机与阀轴之间。因而，阀轴的转动被加速了，且该转动被传递给编码器，从而能显著地提高对阀轴转动进行检测的分辨度。即使在编码器的输出信号上叠加了噪声信号，也能按照减速机构的减速比减小噪声信号的影响，由此可抑止阀体的振动。

此外，减速机构可包括多个齿轮和用于增强齿轮间啮合关系的增强装置。因而可防止减速机构中的齿轮之间出现滑动，由此可提高阀开度比的精度。

在根据本发明一个或多个实施方式的燃料电池车辆中，可通过根据编码器输出的脉冲信号对阀体的开度比进行控制而减小电噪声的影响。结果就是，可防止阀轴的轻微振动，从而能高精度地控制流道的开度比。由于编码器相比于电位计等模拟传感器具有优异的线性度和温度特性，所以编码器以较低的成本就实现了所需的精度。

另外，由于通过将这种阀用作燃料电池系统中的压力控制阀而精确地控制着燃料电池的内部压力，所以能稳定燃料电池的功率输出，由此能提高燃料电池车辆的行驶性能。

从下文的描述和后附的权利要求能清楚地领会本发明的其它方面和优点。

附图说明

图1中的轴测图表示了根据本发明一种示例性实施方式的摩托车；

图2是图1所示摩托车的侧视图；

图3是图1所示摩托车的示意性俯视图；

图4中的轴测图表示了图1所示摩托车中的燃料电池和脚踏板所用的空间；

图5是一个局部俯视图，其表示了图1所示摩托车中的燃料电池和脚踏板所用的空间；

图6中示意性的侧视图表示了图1所示摩托车在行驶时的情形；

图7中示意性的侧视图表示了图1所示摩托车在停车(且一只脚放在地上)时的情形；

图8中的左侧视图表示了根据本发明一种示例性实施方式的燃料电池车辆(摩托车)；

图9是燃料电池车辆的右侧视图；

图10是燃料电池车辆的仰视图；

图11中的结构框图表示了燃料电池车辆中的燃料电池系统的局部构造；

图12中的装配图表示了燃料电池组的一种实例；

图13中的轴测图表示了燃料电池组的一种实例；

图14中的侧视图表示了根据本发明一种示例性实施方式的燃料电池摩托车；

图15是燃料电池摩托车中燃料电池系统的结构框图；

图16中的结构框图表示了一种阀开度比控制器的示意性构造；

图17是一种节气门的正视剖面图；

图18是节气门的侧视图；

图19是节气门的俯视剖面图；

图20中的示意图表示了流道中蝶阀的工作状况；

图21中的流程图表示了阀开度比控制器的工作过程；

图22中的示意性侧视图表示了现有技术中的一种摩托车；

图23中的装配图表示了现有燃料电池组的第一种结构实例；

图24中的装配图表示了现有燃料电池组的第二种结构实例；

图25中的示意图表示了现有燃料电池组第一种结构实例所存在的问题。

附图标号和字母的定义如下：

10：摩托车

12：燃料电池

18：车把

20：车架

22：车座

80：连接端口

82：脚踏板

84：管路

A：空间

145：螺纹孔

146：封塞孔

150：燃料电池组

151：燃料电池单元

185：动力发生单元组

186：介质输送孔

188、189：交叉指型槽

190：壳体

191：第一端板

192：第二端板

193～196：侧板

197：剪切销

310：摩托车

312：燃料电池

318：车把

320：车架

322：车座

380：连接开孔

382：脚踏板

384：管路

445：放出孔

446：封塞孔

450：燃料电池组

451：燃料电池单格

485：动力发生单元组

486：介质输送孔

488、489：交叉指型槽

490：壳体

491：第一端板

492：第二端板

493～496：侧板

497：剪切销

具体实施方式

下面将参照附图介绍本发明的示例性实施方式。

[第一种示例性实施方式]

图1中的轴测图表示了根据本发明一种示例性实施方式的摩托车，该视图是从后侧进行观察而绘制的，图中用踏板型摩托车来举例说明。图2是图1所示摩托车的侧视图，图3是图1所示摩托车的示意性俯视图。

在图1到图3中，摩托车10带有燃料电池12，并利用从燃料电池12获得的动力进行行驶。燃料电池12通过允许输送到阳极的燃料气体(氢气)与输送到阴极的反应气体(空气)发生反应而产生出动力。在实施方式中，由于用现有的燃料电池作为本发明的燃料电池12，所以将略去对燃料电池的详细描述。

摩托车10包括：作为转向轮的前轮14；作为驱动轮的后轮16；与前轮14相连以对摩托车10行驶方向执行转向的车把18；车架20；以及车座22，其被布置在车把18的后方，驾驶员和乘客骑坐在该车座上。

如下文描述的那样，在车把18与车座22之间，低底的脚踏板82从车架20的两横向侧旁突伸出。

根据本发明示例性实施方式的摩托车具有水冷系统(图中未示出)，其用于将燃料电池12冷却到适当的温度的范围内，从而能有效地发出动力。

车架20的前侧具有头管24，其用于轴向地支撑着叉形的前悬架23，且头管24与一对上部下管架26R和26L、以及一对下部下管架28R和28L相连。

车架20包括：上车架30R和30L，它们从上部下管架26R和26L连续地延伸出去，以使其尾部向上延伸向后侧；下车架32R和32L，它们从下部下管架28R和28L连续地延伸向后轮16；以及垂直车架34R和34L，它们分别将下车架32R和32L的后端与上车架30R和30L的中间部分连接起来。

大致在摩托车车体的中心位置处，在车座22前端后侧的下方布置了燃料电池12。具体来讲，燃料电池被布置在一区域的后方，该区域是由上车架30R和30L、下车架32R和32L、以及垂直车架34R和34L围成的，且该区域的尾部略微向上。

燃料电池12属于这样的部件：在组成摩托车10的各个部件中，其具有相对较大的重量。因而，通过将燃料电池布置在车座22的下方，并大致上位于摩托车车体的中心处，就能将摩托车10的重心布置在摩托车车体的中心处。

如图4所示，在燃料电池12的前端，车辆的宽度方向上存在多个连接端口80，这些连接端口是管路84的连接部分，管路例如是用于输送氢气的氢气输送管和用于输送氧气的氧气输送管。连接部分80被布置在车座22前端的后侧，并位于脚踏板82的后侧。

此外，连接端口80被布置在燃料电池12前端的两侧。在此，如图5所示，假定直线X是与摩托车车体的中线O垂直的，则连接端口前端沿某一方向而与直线X成α°的角度，在该方向上，连接端口80围绕着摩托车车体的中线O相互靠近。管路84是由钢管或高压管制成的。

在当前实施方式中，在由上车架30R和30L、下车架32R和32L、垂直车架34R和34L围成的区域内，在燃料电池12的前方设置了一个电动泵90。车座22被布置在上车架30R和30L的上方，且在其后端上设置了尾灯(未示出)。

前轮14被前悬架23的下端沿轴向支撑着。车把18与前悬架23的上部相连接，且在车把18的中间位置处设置了用于显示行驶速度和行驶里程的仪表38。

后轮16被可绕枢轴40转动的摆臂42支撑着，枢轴40被布置在垂直车架34R和34L上。后轮16上一体地设置了轮内电机44和用于驱动轮内电机44的电机驱动器46。

优选地是，轮内电机44和电机驱动器46是水冷型。这是因为要达到很高的效率和功率。在燃料电池12的下方设置了后悬架48，其在摩托车车体的纵向方向上延伸，且其两端与下车架32R和32L以及摆臂42可转动地连接着。

燃料电池12被设计成距离地面具有一个最小高度。但是，通过将后悬架48设置在燃料电池12的下方，能有效地利用燃料电池12与地面之间的空间，并能降低摩托车10的重心。

其次，根据该示例性实施方式的摩托车10包括：用于存储燃料气体的燃料罐50，该燃料气体以高压向燃料电池12输送；谐振器54，其用于减小从向后侧开口的空气进气端口52吸入空气时的吸气声；以及空气滤清器56，其用于接纳流经谐振器54的外界空气，这些部件共同构成了利用燃料电池12产生动力的燃料电池系统。

吸气端口52被布置在谐振器54前侧的顶面上，并被圆滑地弯曲了90°，该端口的开口向后。

此外，从图1和图2可容易地看出，燃料罐50、谐振器54、以及空气滤清器56被布置在后轮16的上方。

摩托车10还包括：加压器58(也被称为增压器或泵)，其用于将经空气滤清器56清洁后的空气加压压入到反应气体中；中间冷却器59，其用于对由加压器58加压后的反应气体进行冷却；增湿器60，其用于在输送给燃料电池12的反应气体与从燃料电池12排出的反应后气体之间进行湿度交换；背压阀62，其被布置在增湿器60的排气侧，以调节燃料电池12的内部压力；稀释箱64，其用于利用使用后的氧气气体对使用后的反应气体进行稀释；以及用于消声并将稀释后反应气体作为废气排出的消音器66。

在此情况下，优选地是，摩托车10具有副电池(图中未示出)，其位于前叉的附近，作为燃料电池系统的辅助动力源。

如图1和图2所示，两端均为半球形的燃料罐50被布置在摩托车车体中线的横向侧，并位于摩托车车体的后部，也就是说，在该实施方式中，燃料罐的位置偏向右侧。

具体来讲，如果从上侧进行观察(见图3)，燃料罐50在摩托车车体的纵向上延伸，且其尾部沿着车座22和上车架30R向上延伸，从侧面可看出这一点(见图2)。

在摩托车10的各个组成部件中，燃料罐50是尺寸相对较大的部件。但是，在当前实施方式中，由于燃料罐被布置在偏离摩托车车体中线的位置处，当从上方观察时，燃料罐不会与后轮16重叠，从而完全能保证后轮16的垂直悬挂行程。因而，可容易地缓解来自于路面的冲击，由此能进一步提高摩托车10的乘坐舒适性。

稀释箱64被布置在一对下部下管架28R、28L之间的下端处，并位于燃料电池12下方的位置处。因而，由燃料电池12的动力发生过程产生的水分可容易地汇集到稀释箱64中，因而，汇集起来的水分能从稀释箱64的底部向下容易地排出。

第一排气管70连接在稀释箱64上，且废气被从第一排气管70排出。第一排气管70从下车架32L上略微靠前的位置处进行延伸，而不是从下车架32L的中间部分延伸，其穿过下车架32L的内部而延伸向后侧，且其后端与第二排气管72相连。

在略微高一些的位置处、而不是在下车架32L的后端处，将第二排气管72进行了弯折，使其向上延伸向后侧，并与消音器66相连。

消音器66为垂直放置的扁平矩形，其从摩托车车体后部的中心向左偏置，并在高于后轮16的位置上沿摩托车车体的纵向延伸。

在消音器66的后端下方设置了一个用于将废气从消音器66排出的排气口66a。在摩托车车体的纵向上，排气口66a所处位置比后轮16的车轴16a略微靠后。

按照这种方式，由于排气口66a被布置在高于后轮16的位置，且在纵向方向上位于车轴16a的后侧，从排气口66a排出的废气会被行驶风向后吹散排出。因而，可防止废气中所含的水蒸气(湿气)向下飘到后轮16处。即使摩托车10以小的转弯半径行驶，水汽也会向斜后方飞去，由此可防止水汽下降到后轮16处。

谐振器54为垂直放置的扁平形状，且被布置在燃料罐50的左侧。谐振器54的后端与空气滤清器56的后端通过树脂管75相互连接起来。

空气滤清器56为略微扁平的形状，且被布置成使其后端在燃料罐50的后侧向上延伸。流经空气滤清器56的空气被树脂短管76引流到加压器58的右端。

加压器58被布置成在摩托车车体的横向上延伸，且其右端被布置在燃料罐50的下方。增湿器60是摩托车车体横向方向上的细长形状构件，其被设置在加压器58与燃料电池12之间。

中间冷却器59被布置在燃料罐50前部的下方，且其空气入口和空气出口分别与加压器58和增湿器60相连。如上所述，中间冷却器59用于对由加压器58加压后的外界空气进行冷却，并将冷却后的空气输送给增湿器60。但是，当在寒冷气候中起动时，通过切换旁通阀78，可将加压后的外部空气直接输送给燃料电池12，而不流经中间冷却器59。

在根据该示例性实施方式的摩托车10中，由于燃料电池12被布置在车座22的下方、燃料电池12的连接端口80被布置在车座22前端的后方、且燃料电池12位于脚踏板82的后方，所以燃料电池12不会与脚踏板82所需的空间A重合(见图4和图5)。

也就是说，由于燃料电池12不会与脚踏板82的空间A发生干涉，所以可保证了必需的空间A，且使该空间对于行驶时的搁脚动作(见图6)和停车时的搁脚动作(见图7)是足够的。

此外，由于连接端口80被布置在燃料电池12前端的两侧，且端口的前端在使其围绕垂直平面(该平面包含摩托车车体的中线O)相互靠近的方向上偏斜了预定的角度α°，所以将管路84集中地布置在了摩托车车体的中间，由此能提高空间效率。

也就是说，脚踏板82的空间A可获得有效的利用，且空间A对于行驶时的搁脚动作和停车时的搁脚动作而言是必要而足够的，由此提高了空间效率。

此外，由于燃料电池12被布置在车座22的下方，所以能实现车辆重心的降低。

[第二示例性实施方式]

在下文的描述中，如无特别指明，诸如纵向和横向等方向与车辆的方向是一致的。在附图中，箭头FR指代摩托车的前向方向，箭头LH指代摩托车的左向，箭头UP指代向上方向。

图8到图10所示的摩托车是一种燃料电池摩托车，其利用从燃料电池单元151发出的动力驱动车辆的驱动电机131，由此进行行驶，燃料电池单元151被安装在车体的大致中间位置处。摩托车101是车体中具有底部地板部分(下文简称为地板部分)的小型摩托车，在该摩托车中，燃料电池单元151被布置在地板部分103的附近，作为所谓车轮电机的电机131被布置在后轮132的内部，以作为摩托车101的驱动轮。电机131被设计成了整体单元，该单元具有位于壳体131a中的电机体和减速机构，且其输出轴被布置成与后轮的轮轴132a同轴。

摩托车101的前轮111被一对前叉112的下端轴向支撑着，且前叉112的上端被车架104前端的头管105支撑成可利用转向杆113进行转向。车把114被布置在转向杆113的上端。在车把114的右手柄部分上设置了节气门手柄115，并在左、右手柄部分的前方分别设置了前后刹车杆116和117。

在车架104的前侧设置了在车体垂直方向上延伸的枢轴板108，且后摆臂121的前端利用枢转轴109支撑在略低于枢轴板108中心的位置上，以使得后端可在垂直方向上移动，其中的枢转轴109位于后摆臂121与枢轴板109之间。后摆臂121的左臂体123延伸向电机131的前端，并支撑着电机131的壳体131a，而右臂体124则延伸向后轮132的中心，并支撑着后轮的轮轴132a。作为摩托车上摆动单元的电机单元120基本上包括后摆臂121和电机131。

在车架104的下方以及燃料电池单元151的下方，布置了在车体纵向上延伸的阻尼器133。阻尼器133的后端与车架104的下部相连，且其前端通过连杆机构134与电机单元120的下部(后摆臂121)相连。连杆机构134的作用在于允许阻尼器随着电机单元120的垂直运动而产生纵向行程。作用在电机单元120上的冲击或振动被阻尼器133的行程吸收。

车架104包括：上管106，其从头管105的上部向左右两侧分开，并偏斜地向后侧延伸，在大体与车体垂直方向上的中点对应的高度上，上管106被弯折，然后再延伸向后侧；以及下管107，其从头管105的下部向左右两侧分开，并斜向延伸向后侧，在车体的下端处，该下管进行弯折，然后再延伸向后侧。上管106的后端与下管107的后端分别与位于燃料电池单元151背侧的枢轴板108的上端和下端相联接。下文中，将从头管5到车体下端弯折部分107c之间的部分称为前边缘部分107a，并将从弯折部分107c到枢轴板108之间的部分称为下边缘部分107b。上管106从枢轴板108处进一步向后延伸而到达车体的后端处，且上管106的后部被用作车座构架，用于支撑着车座141，乘客可骑乘在该车座141上。

摩托车101上覆盖有用合成树脂制成的车罩壳142。车罩壳142还起到了风挡的作用，且其一部分沿着车架104而构成了地板部分103。车架104的下部中心处装配了用于将车体支撑在直立状态的主支腿137，且车架104的左下部分处装配了用于将车体支撑在立起状态的侧支腿138，在其中的立起状态下，车体向左侧倾斜。

下面参照图11简要地介绍摩托车101的燃料电池系统。燃料电池单元151是公知的聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)，在该电池中，多个电池单格(动力发生单元)被堆叠起来，且通过向阳极输送作为燃料气体的氢气、向阴极输送作为氧化气体的氧气而发生电化学反应，由此而产生出电力和水。

作为燃料气体的氢气气体从燃料罐152经闭塞阀153以预定的压力输送到燃料电池单元151中，然后，在被用来产生动力之后，其被引流到氢气循环通道154中。在氢气循环通道154中，剩余(未反应)的氢气与来自于氢气罐152的新氢气混合到一起，然后再被输送到燃料电池单元151中。循环流经氢气循环通道154的氢气经排气阀155而被引导向稀释装置156。

在另一方面，作为氧化性气体的空气经空气滤清器157而被引流向加压器158，并以被加压到预定压力的状态输送到燃料电池单元151中，在被用来产生动力之后，其被引导向稀释装置156。数字标号158a指代用于对输送给燃料电池单元151的空气(氧化气体)进行冷却的中间冷却器，标号159指代用于向氧化气体供应水分的增湿器，标号158b指代旁通阀，当燃料电池单元151处于低温等环境时，该旁通阀用于将空气直接进行输送，而不经过中间冷却器158a和增湿器159，标号158c指代用于调节燃料电池单元151中氧化气体压力的背压阀。

通过使布置在氢气循环通道154中的排气阀155开启，就可将参加反应后的氢气引入到稀释装置156中，反应后氢气与来自于燃料电池单元151的废气由稀释装置156混合起来，并进行稀释，然后经消音器161排放到空气中。此条件下，燃料电池单元151中产生的水分在其随着废气被引入到增湿器159中时被汇集起来，且被作为湿气而输送给氧化气体，以重新利用。在增湿器159中未被收集起来的水分(例如水蒸气)跟随着反应后气体而从稀释装置156排出，或者是被稀释装置156冷凝收集起来后从排水管(排气管)181排出。排水管181上设置有用于在预定时刻转换水流通道的控制阀182。

燃料电池单元151的工作由电子控制单元(ECU)162来进行控制。具体来讲，ECU162接收到一些信号：涉及氢气和氧化气体压力及温度的信号；与车速和加压器158转速相关的信号；以及与燃料电池单元151及其冷却水温度有关的信号，ECU162响应于这些接收到的信号而对加压器158、旁通阀158b、背压阀158c、排气阀155、以及闭塞阀153的工作进行控制。

此外，ECU162还从节气门手柄115接收加速请求信号，并响应于接收到的信号而对用于驱动后轮132的电机131的驱动工作进行控制。电机131的实施形式为三相交流电机，在该电机中，来自于燃料电池单元151或作为辅助电池的电池163的直流电被用作逆变器的电机驱动器164转变为三相交流电，然后再输送给电机进行驱动。

燃料电池系统中的冷却系统形成了冷却水通道166，其用于将燃料电池单元151以及电机131的水套中的水通道、中间冷却器158a中的水通道、以及靠近电机驱动器164的散热片(冷却器)165中的水通道连接起来，冷却水通道166上设置有水泵167和散热器168。

在这样的冷却系统中，通过利用水泵167的工作使冷却水循环流经冷却水通道166，冷却水就能从燃料电池单元151、电机131、氧化气体、以及电机驱动器164吸收热量，且吸收来的热量通过散热器168释放出去。附图标号169指代恒温器，当燃料电池单元151处于低温条件下时，恒温器允许冷却水的循环不流经散热器168。

参见图8到图10，氢气罐152是：圆筒形的通用高压气罐、用金属和纤维增强塑料制成的通用高压气罐、以及用金属和纤维增强塑料制成的通用复合容器。氢气罐被布置成其轴线C在车体的右后侧沿纵向延伸，具体来讲，使轴线C稍向下倾斜。氢气罐152右端(外端)所处位置略微超出车体右侧上管106的外端，且其左端(内端)所处位置略微超出后轮132的外端。

氢气罐152的前后两端被制成球形(换言之为锥形)。前端位于枢轴板108的前方，后端位于车体的后端部。氢气罐152的后端上设置有主旋阀171以及氢气罐152的氢气加注口172。

车体左侧的上管106略微向上偏斜，且大体平直地延伸向后侧，而位于车体右侧的上管106则在枢轴板108的附近相对于车体左侧的上管106平滑地向下弯曲。在枢轴板108的附近，两上管在车体横向上平滑地向外侧弯曲。

位于车体右侧的上管106被布置成这样：当从车体的侧面进行观察时，其下端大体上与氢气罐152的下端重合，且在车体的后端部分处向上弯折，并延伸向车体的左侧，以避开氢气罐152的主旋阀171和氢气加注口172，而后向下弯折，然后与位于车体左侧的上管106的后端联接起来。

燃料电池单元151的形状是在车体横向上宽、在垂直方向上扁，且其前边缘部分上为氧化气体和氢气设置有入口和出口，并为冷却水设置有入口和出口。增湿器159壳体的纵向位于车体的横向上，该增湿器被布置在燃料电池单元151上部背面的附近。加压器158被布置在增湿器159左上部的斜后方附近，且在车体横向上延伸的入流导管157b的左侧部分与加压器158下部的斜后侧相连接。背压阀158c被紧邻地布置在加压器158左侧部分的上方。

入流导管157b的右部位于氢气罐152的下方，且该右部与位于氢气罐152下方的空气滤清器壳体157a的前端相连接。空气滤清器壳体157a的后端连接着吸气导管(图中未示出)，空气滤清器基本上包括空气滤清器壳体157a和入流导管157b。

旁通阀158b被紧邻地布置在增湿器159右部的背面，且中间冷却器158a被紧邻地布置在旁通阀158b下部的斜后方。在车体的纵向上，旁通阀158b和中间冷却器158a被布置在增湿器159的右侧部分与入流导管157b的右侧部分之间。加压器158的下游部分通过图中未示出的出流导管与中间冷却器158b相连。

在车体的左后侧，在车体横向上扁平的消音器161被布置在车体左侧上管106的横向外侧。从车体的侧面看，消音器161为四边形，其被布置在后轮132左上侧，并处于向后上侧延伸的倾斜姿态。消音器161被布置在向后上侧偏斜的排气管177的后部。尾管175从消音器161(排气管177)后端向后突伸出，且在尾管175的后端为反应后气体制有排气口176。

散热器168包括：尺寸相对较小的上散热器168a，其位于头管105的前方；尺寸相对较小的下散热器168b，其位于下管107前边缘部分107a的前方。在下散热器168b右侧部分的背面设置有水泵167，且在水泵167下部的斜后方设置有恒温器169。在车体横向方向上扁平的电池163被布置在车罩壳142中，且位于下部散热器168b的两侧。

稀释装置156被布置在两下管107的弯折部分107c之间，并从下边缘部分107b的下端向下突伸出。从稀释装置156引出短的排气管178，其与位于车体左侧的下管107下边缘部分107b的前端相连，并从下边缘部分107b的后端引出排气管177。也就是说，位于车体左侧的下管107构成了用于排出反应后气体的排气管的一部分，因而，来自于稀释装置156的废气通过短排气管178、下管107的下边缘部分107b、以及排气管177排放到空气中。

从控制阀182分出排水管181，其沿车体左侧下管107的下边缘部分107b向后延伸。排水管181被布置在阻尼器133的左侧，从车体的侧面观察，可见排水管181与阻尼器133重合(见图12)。排水管181的后部被斜弯向左后侧。

图13中的轴测图表示了根据本发明示例性实施方式的燃料电池组150，图12是该燃料电池组的装配图。燃料电池组150被容纳在燃料电池单元151中，并被支撑成可确保在单元壳体的平面与燃料电池组之间留有用于排气的空间。

燃料电池组150基本上包括动力发生单元组185和六面箱体形状的壳体190，壳体容纳着动力发生单元组185。壳体190是通过将如下部件组合起来而构成的：位于动力发生单元组185堆叠方向上一端处的第一端板191；位于堆叠方向上另一端的第二端板192；以及第一到第四侧板193、194、195、196，它们位于除两端部之外的四个平面上。在第一端板191上制有穿通的介质输送孔186，用于向动力发生单元组输送含氧气体和含氢气体。

在第一端板191的四个边缘上制有交叉指型槽188，而在第一到第四侧板193～196上只有与第一端板191的边缘相连接的那个边缘才制有交叉指型槽189，它们将与交叉指型槽188以交错穿插的方式联接起来。通过将交叉指型槽188和189以交错穿插的形式联接起来，然后再在交叉指型槽中插入剪切销(作为第一固定结构)，就可将第一端板191与第一到第四侧板193～196相互固定起来。

在第二端板192的四个边缘表面上制有多个螺纹孔145。并在第一到第四侧板193～196的与第二端板192边缘相连的各个边缘上制有与螺纹孔145相对应的封塞孔146。

在上述的构造中，利用螺栓147(作为第二固定结构)将第二端板牢固且不可动地固定到第一到第四侧板193～196的边缘。与此相反，第一端板191的交叉指型槽188按照交错穿插形式与第一到第四侧板193～196的交叉指型槽189进行接合，且这些交叉指型槽被剪切销197连接起来。因而，第一端板191在侧板193～196上的固定方式使得其能在动力发生单元组185的堆叠方向上略微地移动。结果就是，即使在与动力发生单元组185的堆叠方向相同的方向上对燃料电池组150施加了加速度，第一端板191也能与动力发生单元组185一道在相同的方向上移动。因而，可防止第一端板191与动力发生单元组185之间产生间隙。

在当前示例性实施方式中，用于输送诸如含氧气体和含氢气体等介质气体的介质输送孔186被设置在第一端板191上。因而，即使沿动力发生单元组185的堆叠方向对燃料电池组150施加了加速度，第一端板191也能与动力发生单元组185一道在相同的方向上移动，由此可防止含氢气体或含氧气体泄漏。

在上述的示例性实施方式中，介绍了将第二端板192与侧板193～196固定起来的方法：在第二端板192上制有螺纹孔145，并在侧板193～196上制有封塞孔146。但是，在这种结构中，当在动力发生单元组185的堆叠方向上对燃料电池组150施加加速度时，会在螺栓147中产生剪切方向的应力。因而，通过在侧板193～196上制有螺纹孔、并在第二端板192上制有封塞孔，就能使加速度的方向与螺栓147的旋拧联接方向一致，这样可以防止在螺栓147中产生剪切方向的应力。

[第三示例性实施方式]

下文将参照图14到图21描述根据本发明一种示例性实施方式的燃料电池车辆。

如图14所示，作为根据该示例性实施方式的燃料电池车辆的燃料电池摩托车310上安装有燃料电池312，因而可利用从燃料电池312获得的动力来驱动电机314，进而进行行驶。燃料电池312是聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)，在该电池中，多个电池单格被堆叠起来，且通过使输送给阴极的反应气体(空气)与输送给阳极的燃料气体(氢气)发生反应而产生出电力。燃料电池摩托车310包括作为转向轮的前轮316、作为驱动轮的后轮308、用于对前轮316转向的车把320、车架322、以及用于使驾驶员和乘客骑乘的车座324。

如图15所示，燃料电池摩托车310的燃料电池系统326包括：反应气体供应装置328，其用于向燃料电池312供应反应气体；氢气供应装置330，其用于向燃料电池312供应氢气；排气装置332，其用于将燃料电池312中反应所产生的废气排出；以及ECU(电子控制单元)334，其由于在总体上对系统的运行进行控制。排气装置332中设置有用于调节废气压力的背压阀358。

作为燃料气体的氢气从燃料罐336经闭塞阀338输送到燃料电池312，然后，在被用来产生动力之后，其被引流到氢气循环通道340中。在氢气循环通道340中，剩余(未反应)的氢气与来自于氢气罐336的氢气混合到一起，然后再次被输送到燃料电池312中。循环流经氢气循环通道340的氢气经排气阀342而被引导向稀释装置344。

在另一方面，作为氧化性气体的空气经空气滤清器346而被引流向加压器348，并以被加压到预定压力的状态输送到燃料电池312中，在被用来产生动力之后，其被引导向稀释装置344。中间冷却器352对输送给燃料电池312的空气进行冷却，增湿器354向反应气体供应水分。当燃料电池312处于低温等环境时，旁通阀356允许空气直接流过，而不经过中间冷却器352和增湿器354。背压阀358调节燃料电池312中反应气体的压力。背压阀358的构造和工作过程将在后文进行介绍。

通过使布置在氢气循环通道340中的排气阀342开启，就可将参加反应后的氢气引入到稀释装置344中，反应后氢气与来自于燃料电池312的废气由稀释装置344混合起来，并进行稀释，然后经消音器360排放到空气中。此条件下，燃料电池312中产生的水分在其随着废气被引入到增湿器354中时被汇集起来，且被作为湿气而输送给反应气体，以重新利用。在增湿器354中未被收集起来的水分(例如水蒸气)跟随着反应后气体经稀释装置344排出。

具体来讲，ECU334接收到一些信号：涉及氢气和反应气体压力及温度的信号；与车速和加压器348转速相关的信号；以及与燃料电池312及其冷却水温度有关的信号，ECU334响应于这些接收到的信号而对加压器348、旁通阀356、背压阀358、排气阀342、以及闭塞阀338的工作进行控制。

此外，ECU334还从节气门手柄364接收加速请求信号，并响应于接收到的信号而对用于驱动后轮318的电机314的驱动工作进行控制。电机314的实施形式为三相交流电机，在该电机中，来自于燃料电池312或作为辅助电池的电池366的直流电被用作逆变器的电机驱动器(控制器)368转变为三相交流电，然后再输送给电机进行驱动。

燃料电池系统中的冷却系统形成了冷却水通道372，其用于将燃料电池312以及电机314的水套中的水通道、中间冷却器352中的水通道、以及靠近电机驱动器368的散热片(冷却器)中的水通道连接起来，冷却水通道372中设置有水泵374和散热器376。

在这样的冷却系统中，通过利用水泵374的工作使冷却水循环流经冷却水通道372，冷却水就能从燃料电池312、电机314、反应气体、以及电机驱动器368吸收热量，且吸收来的热量通过散热器376释放出去。当燃料电池312处于低温条件下时，恒温器378允许冷却水的循环不流经散热器376。

下面将对设置在燃料电池摩托车310的排气装置332中的背压阀358以及用于控制背压阀358的阀开度比控制器400进行描述。

如图16所示，阀开度比控制器400包括：设置在吸气通道412中间部分处的背压阀358；以及控制驱动器418，其用于基于由ECU334指定的节气门开度比目标值θa对背压阀358进行控制。EUC334根据对节气门手柄364的操作量Acc、电池366的剩余电量、以及车速信号V而确定出燃料电池312的动力产生量，并计算出节气门开度比目标值θa，且在基于确定出的动力产生量对加压器348的转速进行控制的同时，将该数值发送给控制驱动器418。除了节气门开度比目标值θa之外，操作指令信息和误差信息也利用通讯手段在ECU334与控制驱动器418之间相互传递。可使用预定的车载网络来传输车速信号V以及节气门开度比目标值θa，可通过这些网络与气体控制器进行通讯。

如图17到19所示，背压阀358基本上包括阀体413，还包括：圆形截面的流道424，该流道424穿过阀体423；盘形的碟阀428，其被作为阀体，并与阀轴426相连，以便于开启和关闭流道424；无刷电机430，其作为碟阀428的转动驱动源；以及减速机构432，其具有多个齿轮，用于对无刷电机430的输出轴430a的转动进行减速，并将减慢后的转动传递给阀轴426。在输出轴430a上连接有转动编码器434，其用于输出代表转动量的脉冲信号，并在阀轴426上连接了用于检测转动量的电位计436。无刷电机430是具有U、V、W三相的交流三相驱动型电机，在控制驱动器418(见图16)的控制下，其被按照脉动的形式驱动。电位计436和控制驱动器418与电源线Vcc和接地线Gnd、以及三条信号输送线Sg相连接。

阀体423包括：管路440，其用于将流道424的一端与吸气通道412连接起来；以及闭塞构件442，其借助于螺栓联接件将流道424的另一端与预定的流动供流装置(例如加压器348)连接起来。阀轴426与布置在流道424中的圆形碟阀428相连，且可转动地插入到与流道424垂直的轴向支撑孔444中。阀轴426的转动使碟阀428偏转，因而可根据偏转角θ来调节流道424的开度比。当碟阀428的偏转角θ为0°时，流道424是完全封闭的，当偏斜角θ为90°时，流道被完全开启(见图20)。

阀轴426的两侧之间夹有阀体423地被止推轴承446a和446b支撑着，因而能顺滑地转动。轴向支撑孔444的位于流道424的两侧位置处设置了与阀轴426相接触的O型圈448a和448b，由此可防止流经流道424的流体泄漏，并能防止颗粒从外界侵入到流道424中。

减速机构432包括：第一级齿轮450，其与无刷电机430的输出轴430a相连，该齿轮为少齿数的齿轮；第一中间齿轮452，其为大齿数的齿轮，并与第一级齿轮450相啮合；小齿数的第二中间齿轮454，其与第一中间齿轮452同轴地转动；以及大齿数的末级齿轮456，其与第二中间齿轮454相啮合。末级齿轮456与阀轴426的一端相连，这样就能利用减速机构432对无刷电机430的转动进行减速，并将减速后的转动传递给阀轴426。电位计436被连接在阀轴426的另一端上。

末级齿轮456是约180°的扇形形状，该角度足以将碟阀428的偏斜角θ保持在0°≤θ≤90°的范围内(见图18)。阀体423上设置有第一止挡458和第二止挡460，它们用于防止末级齿轮456在顺时针方向和逆时针方向上的转动超量。第一止挡458和第二止挡460上设置有调节螺栓462a和462b，它们的突伸量是可调节的，通过使扇形末级齿轮456的外周端面与调节螺栓462a和462b端部相接触，就能阻止齿轮的进一步转动。考虑到工作裕量的问题，由调节螺栓462a和462b将偏斜角θ的机械工作范围设定为-2°≤θ≤92°。

在另一方面，由ECU334输出的节气门开度比目标值θa是在0°≤θa≤90°的范围内。在正常工作时，可避免出现末级齿轮456与第一止挡458或第二止挡460紧压着的状态-即接触状态，因而能防止由于节气门开度比目标值θa与偏斜角θ之间存在偏差而使无刷电机430过载。

环绕着阀轴426设置有复位弹簧464，其位于阀体423与末级齿轮456之间，用于将末级齿轮456向图18中的顺时针方向偏置。因而，当不向无刷电机430供电时，末级齿轮456是与调节螺栓462a接触的(处于图18所示的状态)，且偏转角θ被保持在θ＝2°的位置上。复位弹簧464还起到了增强装置的作用，用于增强齿轮间的啮合，向减速机构432施加初步的压力，由此可防止齿轮之间出现滑动，进而提高了节气门开度比的精度。例如可用扭力弹簧作为复位弹簧464。

另外，环绕着阀轴426还设置了螺旋弹簧466，其向止推轴承446a的端面施加了偏置力，以作为预压力，由此可防止出现松脱。此外，减速机构432、复位弹簧464、以及螺旋弹簧466被罩体468包罩着，以保护它们免受灰尘等的影响，但在图18的侧视图中，为了表示减速机构，将罩体468去掉了。

如图17所示，第一级齿轮450被设置在无刷电机430的输出轴430a的一端，旋转编码器434与输出轴430a的另一端相连。

旋转编码器434属于所谓的增量型，其包括：与无刷电机430的输出轴430a相连的检测轴434a；布置在检测轴434a上的盘体434b；多个发光元件434c和多个光接收元件434c，它们被布置在隔着盘体434b相互面对的位置上；以及放大器434e，其用于调节从光接收元件434d发出的检测信号。在盘体434b上设置了多条缝隙，以与转动角度相对应，光接收元件434d将经缝隙接收到的检测信号发送给放大器434e。旋转编码器434输出的A相信号是与转动角度相对应的脉冲信号，B相信号与A相信号的相差是90°，Z信号代表预定的基准角度，编码器将输出信号输送给控制驱动器418。控制驱动器418通过电源线Vcc和Gnd向旋转编码器434供电(见图16)。

下文将参照图21介绍具有上述构造的阀开度比控制器400的工作过程。图21中的工作过程是从如下操作开始的：响应于驾驶员将点火开关(图中未示出)转到ON位置的操作，向控制驱动器418供电。具体来讲，该操作的是按照软件过程进行的，通过使内部CPU(中央处理单元)从预定的存储器中读取并执行程序而完成此操作。

首先，在步骤S1中，执行预定的初始化过程。也就是说，基于与从电位计136获得的角度相关的信号Sg，检查是否出现线路断开等异常情况，并执行预定的故障检验操作。如果通过故障检验操作检查到线路断开等异常情况，则向ECU334通报，并执行步骤S11，该步骤是预定的故障处理过程。如果没有检查到异常情况，则执行步骤S2。

在步骤S1中，由于第一级齿轮456受到复位弹簧464的偏置作用，在θ＝-2°的假定条件下，基于信号Sg检查阀轴426的偏斜角θ是否为接近于-2°的数值。

另外，此时将用于测量输出轴430a转角的可逆计数器Cn的数值重置为0。而后，在图中未示出的特定并行过程(或中断过程等)中，可逆计数器Cn随着从旋转编码器434发出的A相信号或B相信号而实时地增大或减小。

在步骤S2中，作为初期的操作，无刷电机430响应于从ECU434接收到的操作开始指令而受到驱动。无刷电机430被允许进行转动，直到偏转角θ为0°、且从旋转编码器434接收到Z信号为止，然后，在接收到Z信号时，无刷电机430被临时停止，由此执行了预定的定位操作。

在接收到Z信号时，执行一个替代过程Cz←Cn，以设定位置修正参数Cz。而后，通过使可逆计数器Cn减去位置修正参数Cz，就能检测出相对于偏斜角θ为0°时位置的确切角度。也就是说，偏斜角θ被表达为θ＝Cn-Cz。

在步骤S3中，检查在该时刻ECU434所产生的操作允许信号是否有效。如果操作允许信号是无效的，则操作处于待机状态，如果操作允许信号是有效的，则执行步骤S4。

在步骤S4中，检查由预定电源电路提供的源电压的数值。如果源电压的数值在预定范围内，执行步骤S5，如果源电压的数值不在预定范围内，执行步骤S11中的故障处理过程。也就是说，如果源电压太高，无刷电机430可能被损坏，如果源电压太低，将无法获得所需的转动扭矩。因而，通过执行步骤S4中的源电压监控操作，能防止出现上述的情况。

在步骤S5中，检查由ECU434提供的节气门开度比目标值θa，且将其与先前的数值进行对比。基于对比的结果而执行分支程序。也就是说，如果节气门开度比目标值θa未改变，则执行步骤S8中保持当前位置的操作，如果目标值改变了，则执行步骤S6。

在步骤S6中，利用如下的公式计算出用于以脉动形式驱动无刷电机430的输出脉冲Po的数目。

公式1    Po←(θa/360)·R·Pe-(Cn-Cz)

此处，R代表减速机构432的减速比，Pe代表旋转编码器434对于每一圈转动而输出的脉冲数，这两个量都是定值。在公式1右侧的第一项中，所提供的、处于0°到90°区间单位内的节气门开度比目标值θa被360°除，然后再与减速比R和脉冲数Pe相乘，由此将单位转变为R×Pe/圈。被表达为阀轴426转动角度的节气门开度比目标值θa可被表示为无刷电机430的输出轴430a的转动角度。假定R＝20且Pe＝500，则在0°到90°之间的节气门开度比目标值θa可被表达为数目在0到2500之间的输出脉冲Po。

通过从上述数值(公式1右侧第一项)中减去公式1右侧的第二项，就获得了输出脉冲的数目Po，该数目即为此时转角变动量转变成的脉冲数。公式1右侧第二项是这样一个数值：其是通过将位置修正参数Cz从可逆计数器Cn中减去而获得，该数值代表了输出轴430a相对于偏斜角θ满足θ＝0°时位置的转动角度。

从公式1可清楚地看出，输出脉冲的数目Po的单位可被设为足够小的数值-例如0.036°(＝90/2500)。换言之，当阀轴426转动1/4圈(0°到90°)时，输出轴430a被增速而转过5圈，由此，所获得的测量精度与脉冲数(＝2500)相对应，而该脉冲数是旋转编码器434每圈输出脉冲数(＝500)的五倍。

在步骤S7中，基于在步骤S6中获得的输出脉冲数Po，以脉动的形式驱动无刷电机430。因而，在输出轴430a进行转动的条件下，阀轴426进行转动，且阀轴426的偏转角θ变得等于节气门开度比目标值θa。在此情况下，由于无刷电机430的输出扭矩与减速比R成比例地增大了，且该扭矩被传递给阀轴426，所以阀轴426将能令人满意地克服流体力或摩擦力以进行工作。

输出脉冲的数目Po是通过将当时的角度偏差转变为脉冲数而获得的数值，因而，这样就执行了反馈控制。

在步骤S7或步骤S8之后的步骤S9中，对无刷电机430执行过电流判断过程。如果判定出发生了过电流，则执行步骤S11中的故障处理操作，如果电流处于正常范围，执行步骤S10。

在步骤S10中，对背压阀358的异常情况执行各种检查。如果背压阀是正常的，就再次执行步骤S3，以继续对无刷电机430进行控制，如果背压阀是异常的，则执行步骤S11的故障处理过程。步骤S10中所执行的异常检查操作的一种实例可包括：在驱动无刷电机430之后，检查是否正常地出现了电位计436的信号Sg。如果信号Sg并未在驱动无刷电机后出现，则就表明减速机构432等装置出现了问题，因而要执行步骤S11。

此外，图21所示的操作过程是以很短的时间重复执行的。因而，如果出现了异常，通过借助于步骤S1、S4、S9、以及S10中的异常检查操作执行步骤S11中的故障处理程序，就能适当地保护背压阀358。步骤S11中的操作是针对意外情况而预备的，且此异常一般被设定为不会发生。

如上所述，在与当前实施方式相关的燃料电池摩托车310中，排气装置332中设置有用于调节排气背压的背压阀358，且该背压阀由节气门开度比控制器400进行控制。由于输送给背压阀358的空气是由加压器348加压过的，其输送管的直径相对较小，所以必须要用很高的精度来调节偏斜角θ，以使流经背压阀的空气量保持正确。

在阀开度比控制器400中，由于基于从旋转编码器434输出的、脉冲信号形式的A相信号、B相信号、Z相信号来获得无刷电机430的输出轴430a的转动量以及阀轴426的偏转角θ，所以可减小电噪声的干扰。因而，通过防止了碟阀428略微的振动而可高精度地控制流道424的开度比。结果就是，可精确地控制燃料电池312的内部压力，由此能稳定动力的产生量。动力产生量的稳定例如能提高燃料电池摩托车的行驶性能。

由于旋转编码器434与模拟传感器相比具有优异的线性度和温度特性，所以，旋转编码器用相对较低的成本就实现了所需的精度。阀开度比控制器400与模拟的电位计436组合起来使用。但是，由于电位计436基本上是被用来处理意外情况-例如检测到减速机构432异常时的情况，所以在设计时也可取消电位计436。也就是说，在开度比控制器400中，可仅由用于检测转动的旋转编码器434来对背压阀358进行控制，因而可实现低的制造成本。由于在大多数无刷电机中都设置有用于控制转动的旋转编码器，所以该旋转编码器可被通用，以检测阀轴426的偏转角θ。

由于在无刷电机430与阀轴426之间设置了减速机构432，所以，阀轴426的转动被增速了，且该转动被传递给旋转编码器434，从而能显著地提高对偏转角θ转动进行检测的分辨度。即使在旋转编码器434的输出信号上叠加了噪声信号，也能按照减速机构432的减速比R减小噪声信号的影响，由此可抑止碟阀428所产生的振动。

此外，除了无刷电机430之外，可采用多种电机作为致动器。除了旋转编码器434之外，还可采用孔眼集成电路(hole IC)或旋转变压器作为转动检测传感器。在这些情况下，可获得某些优点。

在燃料电池摩托车310的阀开度比控制器400中，由于旋转编码器434被布置在作为驱动部件的无刷电机430的那一侧，所以，作为从动部件的阀体的结构、形状、以及尺寸就不会受限，例如可采用由致动器驱动的针阀或滑阀。

本领域技术人员能清楚地认识到：在不悖离本发明设计思想和保护范围的前提下，可对上述优选实施方式作各种形式的改动和变型。因而，本发明应对涵盖与后附权利要求及其等效表达的范围一致的所有改型和变化形式。

Claims (5)

1.一种摩托车，其包括：

燃料电池体；以及

用于向燃料电池体至少输送氢气和氧气的管路，

其中，燃料电池体被布置在驾驶员所骑坐的车座的下方；

燃料电池体与管路之间的连接部分被布置在驾驶员搁置脚的脚踏板的后侧；

在燃料电池体的前端处，连接部分被布置在摩托车的横向侧。

2.根据权利要求1所述的摩托车，其特征在于：连接部分被布置在车座前端的后侧。

3.根据权利要求1所述的摩托车，其特征在于：该摩托车包含燃料电池堆叠结构，该燃料电池堆叠结构包括：

动力发生单元组，在其中，多个动力发生单元被堆叠到一起；以及

壳体构件，其容纳着动力发生单元组，

其中，壳体构件包括：

第一端板，其被设置在动力发生单元堆叠方向的一端处；

第二端板，其被设置在动力发生单元堆叠方向的另一端处；以及

多个侧板，它们被布置在除端部之外的位置处，

堆叠结构包括：

第一固定结构，其支撑着第一端板，以使得第一端板可沿动力发生单元的堆叠方向相对于侧板移动；以及

第二固定结构，其固定着第二端板，以使其无法在动力发生单元的堆叠方向上相对于侧板移动。

4.根据权利要求3所述的摩托车，其特征在于：制有穿通第一端板的介质输送孔。

5.根据权利要求3所述的摩托车，其特征在于：第一端板的边缘与侧板的边缘被按照交错穿插的方式相互联接起来，并利用穿过交叉指型槽的剪切销固定起来，且第二端板的边缘与侧板的其它边缘利用螺栓相互联接起来。

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