CN101332767A - 跨骑式燃料电池车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种跨骑式燃料电池车辆。该跨骑式燃料电池车辆不仅缩短冷却水管路以降低其中的压力损耗，还提高了燃料电池的冷却效果。跨骑式燃料电池车辆具有燃料电池和散热器，其中燃料电池通过燃料气体和反应气体的化学反应来进行发电，散热器与燃料电池的左右相邻配置，对该燃料电池冷却水进行冷却。该散热器通过其上靠车宽方向外侧的外侧端面配置得比其上靠车宽方向内侧的内侧端面更靠车体前侧，使得与车辆行驶时产生的气流接触的其平面部向车体内侧倾斜，进而可在两散热器的平面部和燃料电池的侧表面之间形成风路，以供车辆行驶时产生的气流通向车体后方。在从车体侧面观察时，两散热器下表面的后端部配置得比燃料电池靠后。

Description

跨骑式燃料电池车辆
技术领域
本发明涉及一种跨骑式燃料电池车辆，特别是涉及一种不仅缩短冷却水管路以降低其中压力损耗，还提高燃料电池的冷却效果的跨骑式燃料电池车辆。
背景技术
从现有技术来看，人们所公知的燃料电池车辆中，通常搭载有燃料电池，并利用该燃料电池供给的电力进行行驶，该燃料电池通过作为燃料气体的氢和含在反应气体(空气)中的氧气的化学反应进行发电。在燃料电池工作时，化学反应的反应热会导致其内部温度升高，此时，为了更有效地进行化学反应，需要将燃料电池的温度保持在一定的范围内。因此，燃料电池车辆上需要配置冷却系统，以对燃料电池加以冷却。
日本发明专利公开公报特开2006-56427中公开有一种跨骑式燃料电池二轮摩托车，该二轮摩托车在车体前侧安装有水冷式散热器。该专利文献的贡献在于，通过将两组散热器安装在该摩托车上的头管前侧、前轮后侧，使来自车体前方的车辆行驶时所产生的气流吹到散热器上，以提高散热器的冷却效率。
但是，由于该专利文献的结构增加了散热器和配置在车体的沿前后方向的大致中部的燃料电池间的距离，因此，该结构使冷却水管路变长。这样做，不仅使管路构造变得复杂，也增大了管路的压力损耗，因此，这就需要使用大型的泵压冷却水的水泵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型跨骑式燃料电池车辆，该燃料电池车辆不仅缩短冷水管路以降低压力损耗，还提高了燃料电池的冷却效果。
为了实现上述目的，本发明技术方案1的特征在于，在跨骑式燃料电池车辆具有燃料电池和散热器，其中燃料电池通过燃料气体和反应气体的化学反应发电，散热器对该燃料电池的冷却水进行冷却，并且，上述散热器以与上述燃料电池相邻的方式配置在其沿车宽方向的左右两侧。
在上述技术方案的基础上，本发明技术方案2的特征在于，上述散热器上具有与车辆行驶时产生的气流接触的平面部，该平面部的设置状态为面向车体前方且向车体内侧倾斜。
在上述技术方案的基础上，本发明技术方案3的特征在于，在从车体侧面观察时，上述散热器的至少靠车体前方侧的部分与上述燃料电池的后部重叠。
在上述技术方案的基础上，本发明技术方案4和5的特征在于，该跨骑式燃料电池车辆是三轮车，其两个后轮沿车宽方向间隔配置，并且，上述散热器配置位置比上述后轮的沿车宽方向的靠外侧的端面更靠车体内侧。
〔发明的效果〕
根据上述技术方案1，由于散热器以与燃料电池相邻的方式配置在其沿车宽方向的左右两侧，因此，燃料电池和散热器以彼此接近的方式配置，使得冷却水管路变短，可降低管路内的压力损耗。此外，由于缩短管路，可以采用小型的冷却水水泵，因此，易于保证整个机构的设置空间，可提高安装的操作性。此外，散热器以与燃料电池接近的方式配置在车体的中央部附近，这样可使车体重心可与车体中心靠近。再者，与将散热器配置在车体前侧的结构相比，本技术方案的配置结构易于确保零部件的设置空间，易于采用大型的散热器。
根据上述技术方案2，由于上述散热器上具有与车辆行驶时产生的气流接触的平面部，该平面部的设置状态为面向车体前方且向车体内侧倾斜，因此，左、右散热器可具有导风板的功能，以将车辆行驶时产生的气流导引到车体内侧。由此，可将车辆行驶时产生的气流导入散热器和燃料电池之间，在散热器和燃料电池之间形成风路，令车辆行驶时产生的气流直接与燃料电池的侧面接触，进而可增强对燃料电池的冷却效果。
根据上述技术方案3，由于从车体侧面观察时，上述散热器的至少靠车体前方的一部分与上述燃料电池的后部重叠，因此，与将散热器配置在燃料电池的前方附近相比，本技术方案的结构可使车辆行驶时产生的气流与燃料电池的整个侧面接触。
根据上述技术方案4或5，由于该跨骑式燃料电池车辆是三轮车，其两个后轮间沿车宽方向间隔配置，这样，通过将上述散热器配置得比上述后轮的沿车宽方向的靠外侧的端面更靠车体内侧，可实现对散热器的保护。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的跨骑式燃料电池车辆的侧视图。
图2是本发明第一实施方式的跨骑式燃料电池车辆的俯视图。
图3是从左前方观察到的跨骑式燃料电池车辆的立体图。
图4是用于表示燃料电池和散热器的配置关系的立体图。
图5是用于表示散热器配置构造的示意图。
图6是用于表示冷却系统的结构的方框图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。图1和图2分别是本发明第一实施方式的跨骑式燃料电池车辆1的侧视图和俯视图。本实施方式中的跨骑式燃料电池车辆1是一种三轮车，采用的是如下的踏板式摩托车的车体结构，即，具有一个作为转向轮的前轮WF，并沿车宽方向间隔地安装有两个作为驱动轮的后轮WR，此外，在车把和车座之间设置有低底板式踏板部。就该跨骑式燃料电池车辆1而言，其具有燃料电池发电系统，通过燃料电池发电系统的发电电力以及来自存储该发电电力的蓄电池的供电来驱动驱动马达，以使车辆行驶。这里的燃料电池发电系统包括：电池模块，其通过层叠多个单体电池而形成，以构成燃料电池；燃料(氢)气体供给系统，该系统用于为电池模块供给作为燃料的氢；反应气体供给系统，该系统用于为电池模块供给含氧的反应气体(空气)。
在位于车架前端的头管3上支承有可相对其转动的转向杆4，该转向杆4上安装有底环式前悬挂2，该底环式前悬挂2从下方支承该转向杆4。前悬挂2的下端部支承有可旋转且作为方向轮的前轮WF。前轮WF可由与转向杆4结合的车把5进行操控。左右一对主车架6具有如下形状，即，先与头管3连接，并向后下方延伸，然后在车体下部大幅度弯曲，最后向车体后方一侧延伸。在主车架6的下方，配置有左右一对底架7，该两底架7沿着主车架6的方向且具有与主车架6相同的形状，即，先与头管3连接，而后向后下方延伸，然后在车体下部大幅弯曲，最后向车体后方延伸。底架7的后端向上大幅度弯曲并与主车架6连接，而该主车架6在车体后侧与立架8连接。立架8与用来支承货架19的后车架9连接，货架19上支承有蓄电池20，该蓄电池20用来储存由燃料电池40发电产生的电力。
长方体形状的燃料电池40安装在供乘员100乘坐的车座12的下方，呈向车体后方倾斜规定角度(例如30°)的状态。在燃料电池40的沿车宽方向的左右两侧配置有水冷式散热器50L、50R，该水冷式散热器50L、50R用来对燃料电池进行冷却。此外，在燃料电池40的后表面一侧配置有电泵21，该电泵21用来泵送散热器使用的冷却水，另外，在燃料电池40的前表面一侧沿车宽方向的大致中部安装有大致呈圆筒形的加湿器30，该加湿器30用来对供向燃料电池40的反应气体进行加湿处理。在上述车座12和车把5之间设置有低底板式的踏板部35。该踏板部35是由树脂板等材料构成的平坦的板面，用来供乘员驾驶车辆时放置双脚，在本实施方式中，该踏板部35具有沿车宽方向左右对称的形状。在该踏板部35的前下方、由主车架6和底架7所围成的空间中配置有增压器22，该增压器22用来将反应气体增压并送入燃料电池40。此外，在主车架6的上方、加湿器30的前侧和后侧设置有安装撑条23，该安装撑条23对构成踏板部35的树脂板加以支承。
后轮WR和用来驱动后轮WR的驱动马达14安装在车体后部的动力单元45处。驱动马达14的动力经减速机构、车轴24传递到两个后轮WR。动力单元45通过连接机构13与车架连接，并由图中未示出的减震单元吊装在车体侧部。连接机构13可使用奈氏摇臂机构(Neidhart swing mechanism)，并在该奈氏摇臂机构上使用橡胶减震器，这样，在后轮转动、车辆行驶，车辆转弯而左右倾斜时，两后轮也保持与路面接触。动力单元45上集中配置有电压变换器(VCU)15、驱动马达的驱动器16、直流-直流(DC-DC)电压变换器17以及用作控制单元的ECU18等电气元件。
在头管3的沿车宽方向的左右两侧安装有一对储氢罐10L、10R，两储氢罐10L、10R中间隔着主车架6和底架7。储氢罐10L、10R的前方和侧方被保护管60包围，该保护管60与主车架6连接并从外部保护储氢罐10L、10R(参照图2)。此外，左侧的储氢罐10的前上方配置有空气滤清器盒体11，该空气滤清器盒体11用来对用作反应气体的外来气体(空气)进行清洁、过滤。
散热器50L、50R位于沿车宽方向的左右两侧，中间隔着燃料电池40并与燃料电池40相邻配置。与分散配置散热器和燃料电池的情况相比，采用上述这种相邻配置的结构可缩短冷却水管路，降低管路内的压力损耗。此外，就该散热器50L、50R的安装方式而言，其被倾斜配置，从车体侧面观察时，其上部比下部更靠车体前方，从车体上方观察时，其迎着车辆行驶时产生的气流的平面向车体内侧倾斜。另外，在车宽方向上，散热器50L、50R配置得比后轮WR的外端更靠车体内侧，由此，即便有其它物体接近散热器50L、50R时，也可使后轮先与物体接触，由此可对散热器50L、50R形成保护。在燃料电池40的后上部配置有分配管25，该分配管25用来将电泵21泵送的冷却水分配给左、右散热器50L、50R。
图6是表示本实施方式中的冷却系统的结构的方框图。由电泵21泵送的冷却水在散热器50L、50R处进行散热，然后被送到恒温器72。此外，在冷却水的温度为规定值以上时，恒温器72的阀72a打开，随后在散热器50L、50R处冷却过的冷却水被送到燃料电池40和离子交换器75。当冷却水的温度低于规定值时，关闭阀72a，由电泵21泵送的冷却水穿过在散热器50R侧部设置的旁路80返回到恒温器72，以防止燃料电池40被过分冷却。在电泵21工作时，离子交换器75中一直有冷却水通过，该离子交换器75用来除去冷却水中的特定离子，使冷却水的导电能力维持在低水平。冷却水的备用水箱73配置在燃料电池40的后侧的上方，其与散热器50R相连，此外，其还通过排气用的细管与恒温器72相连。在备用水箱73上安装有氢传感器74，用来检测冷却水中是否有氢泄露。
在本实施方式中，散热器50L、50R与燃料电池40的沿车宽方向的左右两侧相邻，并且上述冷却系统的构成部件也集中配置在燃料电池40的周围，因此可以从整体上缩短冷却系统的管路长度，使管路上的压力损失有所下降。而且，冷却系统配置在车体的中部附近，这样可实现车体重心与车体中心接近。
图3是从左前方观察到的跨骑式燃料电池车辆1的局部放大立体图，图中与上述各图中部件相同或等同的部分标注相同的附图标记。在提供给燃料电池40的燃料气体、反应气体在电池模块中发生化学反应后，将未参与反应的气体以及反应所生成的水排出到燃料电池40之外。就本实施方式的燃料电池40而言，沿车宽方向，在其左侧下部安装有排气侧歧管41，用来排出未参与反应的气体以及反应所生成的水。含水份的未反应气体从加湿器30的下方导入加湿器30内，然后在加湿器30中为从外部导入的新的反应气体(空气)提供水份，之后经由管路71导入稀释盒70。在稀释盒70中，从未反应气体中除去残留的氢，然后将该未反应气体从设置在车辆后侧的排气管(未图示)排到大气中。
大致呈圆筒形的加湿器30安装在车座12和主车架6之间，其长度方向沿着车体的上下方向，即，长度方向沿着纵向。加湿器30的上部通过两根安装螺栓29连接在板状托架28上，该托架28与支承车座12的车座架27连接。加湿器30的下部通过相同的安装螺栓(未图示)连接在板状托架57上，该托架57与连接左右主车架6的沿车宽方向的连接管56连接。在本实施方式中，采用连接所述车座架27和主车架6的方式安装加湿器30，因此，加湿器30可以被当作车架的一部分，这样既保证了整体的刚性，又能减少车架结构部件的数量。
在主车架6与立架8的连接处附近接合有向上延伸的散热器安装杆26，在该散热器安装杆26上设置有安装部53，散热器50L、50R安装在该安装部53上。此外，散热器安装杆26也与支承车座12的车座架27接合。在散热器50L、50R上安装有电动冷却风扇51，即便在停车时，也可通过该冷却风扇51强制形成流动气流，产生冷却效果。散热器50L、50R相对车体向前倾斜设置，即，其上表面的后端部52比燃料电池40的位置高，而两散热器50下表面的后端部59比燃料电池40的位置靠后。
图4是表示燃料电池40和散热器50L、50R位置关系的立体图。该图表示的是从车体前侧所观察到的车体的状态，图中，对于不需要说明的零件进行了适当的省略。在本实施方式中，在燃料电池40的沿车宽方向的两侧配置散热器50L、50R，因此，与将散热器配置在车体前方等结构相比，本发明的结构可确保配置空间，易于设置较大的散热器。安装有散热器50L、50R的散热器安装杆26由一根管材制成，其上具有多个弯曲部，所形成的形状为，随着位置逐渐靠上，该散热器安装杆26整体在左右方向上的宽度增加，并包围燃料电池40的后上部。由此，就散热器安装杆26而言，不仅其规定位置可固定两散热器50L、50R，而且在受到外力作用时，其还起到保护燃料电池40、安装在燃料电池上的排气侧歧管41、进气侧歧管42的作用。另外，穿过加湿器30的反应气体经由连在加湿器30下部的管路33被引至上方，随后穿过进气侧歧管42提供给燃料电池40。离子交换器75位于燃料电池40的后侧，配置在上述电泵21(参照图1)的下方。
散热器50L、50R为大致呈长方形的板状部件，具有与冷却芯板(core)相当的厚度，而且，其沿车宽方向靠外侧的外侧端面61比其沿车宽方向靠内侧的内侧端面62更靠近车体前侧，迎着车辆行驶时产生的气流的平面部65向车体内侧倾斜。此外，两散热器50L、50R的平面部65和燃料电池40侧表面46之间形成风路66，车辆行驶时产生的气流可经由该风路66流通到车体后侧。
根据上述结构，两散热器50L、50R起到对车辆行驶时产生的气流进行导向的导风板的作用，可将车辆行驶时产生的气流导入风路66。由此，使得燃料电池40的两侧表面46直接面对车辆行驶时产生的气流，能够有效地提高燃料电池的冷却效果。此外，在车体侧视图中，两散热器50L、50R的下表面的后端部59位于燃料电池40的后方，两散热器50L、50R的前侧与燃料电池40重叠配置，因此，与诸如将两散热器配置在燃料电池前侧的结构相比，本实施方式的结构使侧表面46的整个面与风路66接触，可进一步提高冷却效果。
图5是表示散热器的配置构造的示意图。对于不需要说明的零件进行了适当的省略。该图表示的是从前方观察时跨骑式燃料电池车辆1所呈现的状态。如在图2也有所表示的，散热器50L、50R以其比后轮WR的外侧端面向车体内侧收缩的方式配置。此外，在对储氢罐10L、10R加以保护的保护管60的下方安装有滑块58L、58R，在车体的侧顷(bank)角度超过图中以单点划线表示的规定值(例如45°)时，该滑块58L、58R与地面接触。此外，就散热器50L、50R而言，由于其配置得比该滑块58L、58R更靠上以及更靠车体内侧，所以被收容在车体的侧顷角度的范围内，这使得该散热器可以得到保护。
如上所述，根据本实施方式中的燃料电池车辆1，由于散热器50L、50R与燃料电池的沿车宽方向的左右两侧相邻，因此，与将散热器和燃料电池相互远离配置的情况相比，本实施方式使得冷却水的管路变短，可降低在管路中的压力损耗。此外，通过在散热器50L、50R和燃料电池40间形成风路66，使两散热器50L、50R具有导风板的功能，可将车辆行驶时产生的气流导入车体内侧，与燃料电池40的两侧表面46直接接触，对燃料电池40直接进行冷却。
就左、右散热器或燃料电池保护管的形状、燃料电池和散热器的配置关系、风路的形状以及冷却系统的结构等而言，并不限于上述实施方式所进行的限定，它们也可以进行各种的变型。例如，散热器的形状还可以采用梯形等外形，或是使与车辆行驶时产生的气流接触的平面部采用弯曲面的形式。此外，就跨骑式燃料电池车辆而言，也可以适用两轮或四轮车辆，还可以在车体上安装各种形状的覆盖散热器周围部分的外装零件。

Claims (5)

1.一种跨骑式燃料电池车辆，具有燃料电池和散热器，其中燃料电池通过燃料气体和反应气体的化学反应发电，散热器对该燃料电池的冷却水加以冷却，其特征在于，上述散热器以与上述燃料电池相邻的方式配置在其沿车宽方向的左右两侧。
2.如权利要求1所述的跨骑式燃料电池车辆，其特征在于，上述散热器上具有与车辆行驶时产生的气流接触的平面部，该平面部的设置状态为面向车体前方且向车体内侧倾斜。
3.如权利要求1或2所述的跨骑式燃料电池车辆，其特征在于，从车体侧面观察时，上述散热器的至少靠车体前方侧的部分与上述燃料电池的后部重叠。
4.如权利要求1或2所述的跨骑式燃料电池车辆，其特征在于，该跨骑式燃料电池车辆是三轮车，其两个后轮沿车宽方向间隔配置，并且，上述散热器的配置位置比上述后轮的沿车宽方向的靠外侧的端面更靠车体内侧。
5.如权利要求3所述的跨骑式燃料电池车辆，其特征在于，该跨骑式燃料电池车辆是三轮车，其两个后轮沿车宽方向间隔配置，并且，上述散热器的配置位置比上述后轮的沿车宽方向的靠外侧的端面更靠车体内侧。
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