CN101348146B - 鞍乘型燃料电池车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种鞍乘型燃料电池车辆，其能够确保充分宽度的搭足部，同时能够实现燃料罐的大型化。该鞍乘型燃料电池车辆(1)具有车体框架，其具有：左右一对的主框架(6)，其一端部与头管(3)连接，向下方延伸；左右一对的底框架(7)，其在所述主框架(6)的下方具有沿着该主框架的形状。在转向把(4)和驾驶员落座的车座(15)之间形成低踏板式的搭足部(14)。使氢气瓶(10L、10R)的长度方向在车体框架的车宽方向外侧设定在纵向，该氢气瓶从头管(3)的前方跨至搭足部(14)的驱动部(14a)的前方上方配设。氢气瓶的至少一个使其供给口(99)朝向下侧配设。调节燃料供给量的燃料供给单元(28)配设在作业一对的车体框架之间，通过与主框架(6)连接的导管(9)包围氢气瓶的周围。
Description
技术领域
本发明涉及鞍乘型燃料电池车辆，特别是能够确保充分宽度的搭足部，同时能够实现燃料罐的大型化的鞍乘型燃料电池车辆。
背景技术
以往知道这样的燃料电池车辆，其具有通过作为燃料气体的氢和含于反应气体(空气)中的氧的化学反应进行发电，通过来自燃料电池的供给电力来驱动电机。通常，在这样的燃料电池车辆中具有储存供给燃料电池车辆的氢的燃料罐。
专利文献1中公开了堆积圆筒状的多个燃料罐的小型鞍乘型燃料电池车辆。多个燃料罐配设在与车体的头管连接并向后方下方延伸的车体框架的下方侧，且使其长度方向沿着车体框架的朝向。
专利文献1：CN1482032A
但是，在专利文献1中公开的配置结构中，为了使行驶距离延长而要使燃料罐大型化，则出现与前轮的干涉和车宽的最大、搭足部的空间不能够充分确保等问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而研发的，其目的在于提供一种能够确保充分宽度的搭足部，同时能够实现燃料罐的大型化的鞍乘型燃料电池车辆。
为了实现上述目的，本发明的特征1、一种鞍乘型燃料电池车辆，其具有：头管，其能够转动地支承转向把；车体框架，其一端部与该头管连接，并向下方延伸；燃料电池，其通过燃料气体和反应气体的化学反应进行发电；多个燃料罐，其储存供给该燃料电池的燃料气体，其中，在所述转向把和驾驶员落座的车座之间形成低踏板式的搭足部，所述燃料电池配设在所述车座的下方，其特征在于：所述燃料罐在所述车体框架的车宽方向左右使其长度方向设定为纵向而沿所述车体框架配设，所述燃料罐的上端部在车体侧面看延伸设置到与所述头管重叠的位置，下端部配置在所述搭足部的上方。
特征2、所述搭足部设于所述左右燃料罐的宽度内，
所述搭足部的前端部位于所述车体框架的垂直部分的后方。
特征3、在所述燃料罐中设置燃料气体的供给口，
所述燃料罐的至少一个以所述供给口位于下侧的方式配置。
特征4、在所述燃料罐中与所述供给口邻接而设置填充燃料气体的填充口，所述燃料罐的至少一个以所述填充口位于上侧的方式安装。
特征5、所述车体框架由左右一对的主框架和在该主框架的下方沿着该主框架配设的左右一对的底框架构成，所述鞍乘型燃料电池车辆具有调节所述燃料罐的燃料供给量的燃料供给单元，所述燃料供给单元配置在所述主框架和底框架所包围的空间。
特征6、具有：将所述燃料罐固定在所述车体框架上的固定部件；与所述车体框架连接并包围所述燃料罐的周围的保护部件。
特征7、在所述保护部件上安装由缓冲部件构成的保护垫，所述保护垫的一部分从形成在外装部件上的开口部朝向外方而构成。
特征8、所述鞍乘型燃料电池车辆是具有左右一对的后轮的三轮车辆，所述燃料罐以收纳在所述后轮的外端宽度的内侧的方式来安装。
发明效果：
根据特征1，燃料罐在车体框架的车宽方向左右使其长度方向设定为纵向而沿所述车体框架配设，燃料罐的上端部在车体侧面看延伸设置到与头管重叠的位置，下端部配置在所述搭足部的上方，所以燃料罐与搭足部不干涉，能够确保搭足部的充分的空间，同时能够堆积大型的燃料罐。另外，与将燃料罐配置在车体框架的后方侧的结构相比，容易在车宽方向左右连续地形成平坦的搭足部的踏板部。
根据特征2、所述搭足部设于所述左右燃料罐的宽度内，所述搭足部的前端部位于所述车体框架的垂直部分的后方，所以，行驶中的风难以吹到驾驶员的足部，并且能够进一步避免燃料罐和搭足部的干涉，使搭足部的踏板部形成更简单的结构。
根据特征3、在所述燃料罐中设置燃料气体的供给口，所述燃料罐的至少一个以所述供给口位于下侧的方式配置，所以燃料气体的供给口朝向下方，从而供给口和燃料电池车辆的距离变短，能够缩短燃料气体的供给管路，降低压力损失。
根据特征4、在所述燃料罐中与所述供给口邻接而设置填充燃料气体的填充口，所述燃料罐的至少一个以所述填充口位于上侧的方式安装，所以填充口位于车体的上部侧，容易进入填充口，并且燃料气体的填充作业容易。
根据特征5、所述车体框架由左右一对的主框架和在该主框架的下方沿着该主框架配设的左右一对的底框架构成，所述鞍乘型燃料电池车辆具有调节所述燃料罐的燃料供给量的燃料供给单元，所述燃料供给单元配置在所述主框架和底框架所包围的空间，所以能够有效利用车体框架间的空间。另外，能够通过车体框架保护燃料供给单元。
根据特征6、本发明具有将所述燃料罐固定在所述车体框架上的固定部件；与所述车体框架连接并包围所述燃料罐的周围的保护部件，所以能够稳定地将燃料罐固定在车体框架上，并且能够通过保护部件保护燃料罐。
根据特征7、在所述保护部件上安装由缓冲部件构成的保护垫，所述保护垫的一部分从形成在外装部件上的开口部朝向外方而构成，所以能够进一步通过保护垫保护燃料罐。另外，能够将保护垫作为外装部件的定位引导部件使用，或作为外装部件的一部分而具有设计上的功能。
根据特征8、所述鞍乘型燃料电池车辆是具有左右一对的后轮的三轮车辆，所述燃料罐安装收纳在所述后轮的外端宽度的内侧，由此在后轮的外端接地的状态下也能够使燃料罐不接地，实现燃料罐的保护。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的鞍乘型燃料电池车辆的侧视图。
图2是本发明的一实施方式的鞍乘型燃料电池车辆的俯视图。
图3是表示氢气瓶的配置结构的侧视图。
图4是表示从车体上方看到氢气瓶的配置结构的立体图。
图5是表示氢气瓶的配置结构的正面图。
图6是表示图5的A-A线剖面的示意图。
图7是表示氢气瓶的配置结构的变形例的示意图。
附图标记说明
1、鞍乘型燃料电池车辆
3、头管
6、主框架(车体框架)
7、底框架(车体框架)
9、导管(保护部件)
10L、10R、氢气瓶(燃料罐)
11、外罩(cowling)
13、保护垫
14、搭足部
14a、前端部
15、车座
18、燃料电池
28、燃料供给单元
61、固定部件
62L、62R滑块
63、侧部保护垫
85、二次电池
67、栓部件
68、填充口
99、供给口
WR、后轮
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明优选的实施方式。图1和图2是本发明的一实施方式的鞍乘型燃料电池车辆1的侧视图和俯视图。鞍乘型燃料电池车辆1是相对于作为转向轮的前轮WF为一个的情况，在车宽方向分离安装两个由电机驱动的后轮WR的电动三轮车辆，并具有在转向把和落座车座之间具有设置了低踏板式的搭足部的小型车体结构。另外，鞍乘型燃料电池车辆1具有燃料电池发电系统，该燃料电池发电系统由层叠多个电池单元而构成燃料电池车辆的电池单元组、向该电池单元组供给燃料的氢气的燃料(氢)气体供给系统、和向该电池单元组供给含有氧的反应气体(空气)的反应空气供给系统构成，通过利用燃料电池发电系统产生的发电电力或通过蓄积该电力的二次电池的供给电力来驱动电机进行行驶。
位于车体框架的前端的头管3上自由旋转地轴支着转向杆4，该转向杆4支承底部连接式的前悬臂2的。在前悬臂2的下端部自由旋转地轴支作为转向轮的前轮WF。前轮WF能够通过与转向杆4接合的转向把5进行操纵。左右一对的主框架6具有：与头管3连接而向下方后方延伸后，在车体下部较大弯曲而延伸至车体后方侧的形状。在主框架6的下方配设具有沿着主框架6的形状的左右一对的底框架7。该底框架7也同主框架6同样地，具有与头管3连接并向下方后方延伸的垂直部分和在车体下部较大弯曲而延伸至车体后方侧的水平部分。底框架7的后端部向上方较大弯曲而与主框架6连接，该连接部的后方的主框架6的后端部与在车体后方侧支承负载台22的尾架8连接。负载台22的内部收纳蓄积通过燃料电池18发电的电力的二次电池85。
大致长方体的燃料电池18在驾驶员100落座的车座15的下方位置上以向车体后方侧倾斜规定角度(例如30度)的状态安装。在燃料电池18的车宽方向左右邻接配设用于冷却燃料电池18的散热器20L、20R。在燃料电池18的背面侧配设作为压送散热器的冷却水的促动器的电动泵19。另外，在燃料电池18的前面侧为了对供给燃料电池18的反应气体进行加湿而安装加湿器17。大致圆筒状的加湿器17在车座15的下方配设在车宽方向中央。
在所述车座15和转向把5之间设置低踏板式的搭足部14。该搭足部14由树脂板等构成在行驶中搭载驾驶员的两足的平坦的踏板，在本实施方式中，在车宽方向形成左右对称的形状。在加湿器17的车体前后的主框架6的上面安装用于支承搭足部14的树脂板的支柱27。另外在搭足部14的前方下方的位置上，在主框架6和底框架7包围的空间中配设作为对燃料电池18压送反应气体的促动器的增压机16。
鞍乘型燃料电池车辆1的车体由包含车体框架和前轮WF的车体前方的前车体1a、与该前车体1a连接的后车体1b构成。包含后轮WR的后车体1b和前车体1a通过连接机构23连接。冲击单元31安装在设置于连接机构23的一部分、与左右一对的尾架8之间的安装架(未图示)上，吸收上下方向的冲击。连接部件23上适用使用橡胶阻尼器的奈德哈特摆臂(ナイトハルトスイング)机构，由此，能够使两个后轮与路面接地的情况下，而使前车体1a倾斜旋转行驶。一体收纳对后轮WR给以驱动力的驱动电机和减速机构的动力单元24在靠近后车体1b的基部件25的后方安装在左右的后轮WR之间。从动力单元24输出的驱动力通过车轴26传递给后轮WR。在后车体1b的后轮WR之间安装有由电机控制单元等构成的多个驱动类电装部件45。由大致长方体的大小的部件构成的驱动类电装部件45包括：作为控制驱动电机的电机控制单元的电机驱动器、将直流电流的电压值变换为规定值的DC-DC变换器、将来自燃料电池18的供给电压升压或降压的电压变换器(VCU)、作为电机控制单元的主CPU、用于驱动所述增压机16的控制驱动器、用于驱动所述电动泵19的控制驱动器、收纳多个保险丝的保险箱。
在头管3的车宽方向左右从左右夹着主框架6和底框架7而安装左右一对的氢气瓶10L、10R。所述搭足部14形成为，收纳在作为燃料罐的氢气瓶10L、10R的车宽方向端之间的内侧。本实施方式中，左右的氢气瓶分别配设在车体框架的左右，所以氢气瓶不会在搭足部14侧较大地突出，容易在车宽方向连续形成平坦的搭足部14。作为燃料罐的氢气瓶10L、10R的前方和侧方通过与主框架6连接的导管9包围。另外，在左侧的氢气瓶10L的前方上方配设用于过滤作为反应气体的外部气体(空气)的滤气箱12。车辆前方侧被由树脂的薄板等形成的作为外装部件的外罩11覆盖。在导管9的前方侧安装的保护垫13以其一部分从形成在外罩11上的开口部面向外方的方式配设。
左右的散热器20L、20R在从车体侧面观察的情况下，以上部向前方倾斜的方式安装。另外，在从车体上面观察的情况下，以使承受行驶风的平面部朝向车体内侧倾斜的方式安装，从而容易抵挡来自车体前方的行驶风。在燃料电池18的后方上部安装冷却水的储存罐21，在该储存罐21的上部配设氢传感器41。
在左右的氢气瓶10L、10R之间并且在左右的主框架6和底框架7包围的空间中配设包含对燃料电池18的氢供给量进行控制的控制部等的氢供给单元28。另外，在燃料电池18上安装吸入侧歧管29和排出侧歧管30，前者从燃料电池18的上部供给通过加湿器17加湿的反应气体，后者将燃料电池18内部没有化学反应彻底的未反应气体从燃料电池18下部排出。
图3是表示氢气瓶的配置结构的侧视图。与前述相同的符号表示相同或同等部件。作为燃料罐的氢气瓶10L、10R使用由金属等形成的带状的固定部件61，安装在作为车体框架的主框架6和底框架7上。搭足部14是在搭载驾驶员的足部的左右车宽方向连续的平坦的踏板部，搭足部14的前端部14a是指与驾驶员的足部的脚尖接触车体框架的外罩部件等而不能再进一步向前伸出的部分。底框架7主要由与头管3连接而向下方延伸的垂直部分和在垂直部分的下部较大弯曲并在车体前后方向延伸的水平部分构成，且搭足部14的前端部14a位于底框架7的垂直部分的后方而构成。
并且，大致圆筒状的氢气瓶10L、10R分别以能够使其长度方向作为纵向，并且从车宽方向左右外侧夹住由左右一对的主框架6和底框架7构成的车体框架的方式配设。这时，氢气瓶10L、10R其上端部以在从车体侧面观察的情况下，延伸设置到与头管3重叠的位置的方式沿着车体框架配置，其下端部以位于搭足部14的上方的方式设定。根据这样的配置结构，搭足部和氢气瓶不干涉，所以即使在搭载比较大的氢气瓶的情况下，也能够确保充分的搭足部的面积。由此，能够提高搭足部的布置自由度。另外，搭足部14的前端部14a配设在底框架7的垂直部分的后方，所以能够进一步避免氢气瓶10L、10R和搭足部14的干涉，能够使搭足部14的踏板部形成更简单的形状。另外，搭足部14收纳在氢气瓶10L、10R的车宽方向端之间的内侧而形成，所以来自车体前方的行驶风难以直接吹到驾驶员的足部。另外，搭足部14的前端部14a也可以比配设在底框架7的垂直部分的后方的主框架6更位于后方而构成。
作为包围氢气瓶的保护部件的导管9上以向其车体前方侧突出的方式安装保护垫13。由吸收来自外方的力的树脂等形成的保护垫13具有保护氢气瓶10L、10R的车体前方侧的功能。另外，保护垫13以其一部分从外罩11的开口部面向外方的方式配设，从而能够作为外罩11的定位引导件使用，或者起到作为车体前面的外装部件的一部分的设计上的功能。
在保护垫13的附近的导管9的上部安装支承外罩11的左右一对的罩柱60L、60R。导管9在保护垫13的车体后方通过多个管部件与头管3连接。另外，氢气瓶10L、10R的侧方的导管9上安装圆筒状的侧部保护垫63，能够吸收从车宽方向左右施加给导管9的力。在侧部保护垫63的下方安装左右一对的滑块62L、62R。该滑块62L、62R在车体倾斜超过规定角度时，最先接触路面，从而能够保护氢气瓶10L、10R。另外，滑块62L、62R也通过使其接地部面向外罩11的外方等方法，能够被作为外观上的特点被利用。
图4是从车体上方观察氢气瓶的配置结构的立体图。与前述相同的符号表示相同或同等的部分。氢气瓶10L、10R在大致圆筒状的罐主体部的一端侧形成为安装具有燃料供给口99的块状的栓部件67的结构。供给燃料电池18的氢气首先通过与燃料供给口99连接的供给管69经由集合部66导入氢供给单元28。并且，氢供给单元28将与燃料电池18的要求发电量等对应的最佳量的氢气经由供给管69供给燃料电池18。供给管70的另一端部(未图示)通过搭足部14的下方而与配置在车座15的下部的燃料电池18连接。
如上所述，本实施方式中，氢气瓶10L、10R都使燃料供给口99朝向下方安装，所以从燃料供给口99到燃料电池18的距离变短，能够缩短氢气的供给管而降低压力损失。另外，即使仅任一个氢气瓶使燃料供给口99朝向下方安装的情况下，与两者的瓶使燃料供给口99朝向下方安装的情况相比，能够缩短供给管69的长度。另外，对氢气瓶10L、10R填充氢的填充口68与燃料供给口99邻接并安装在栓部件67上。
氢供给单元28在车宽方向中央配设在由左右一对的主框架6和底框架7包围四方的空间中。根据这样的配置，在头管3的后方能够有效利用被车体框架包围的空间，并且能够通过车体框架保护氢供给单元28。另外，在头管3的前面部，中心加强管64和侧部加强管65L、65R以构成桁梁结构的方式配设，且与所述导管9结合。由此，包含导管9的结构体的强度得以提高，能够进一步防止施加给保护垫13的外力传递给氢气瓶。另外，头管3对车体框架的扭曲刚性等增加，从而能够提高车辆的操纵。
图5是表示氢气瓶的配置结构的正面图。另外，图6是表示图5的A-A线剖面的示意图。与前述相同的符号表示相同或同等部分。本实施方式中，在主框架6和底框架7包围的空间收纳氢供给单元28，以从左右夹住该氢供给单元28的方式配设氢气瓶10L、10R。由此，能够使氢气瓶的外周部进入在主框架6和底框架7之间的空间一些，所以氢供给单元28和氢气瓶10L、10R夹住车体框架靠近配置，将车宽方向的尺寸抑制在最小限，因此容易实现氢气瓶的大型化。
另外，根据本实施方式的配置结构，即使万一氢气瓶10L、10R被外力移动到车体内侧的情况下，也能够在抵接车体框架的时刻停止，所以不会与氢供给单元28接触。这种情况下，氢气瓶本身发挥保护氢供给单元28不受外力影响的功能。此外，氢气瓶10L、10R配设在左右的后轮的WR的外端之间的内侧。由此，即使在后轮WR的外端面接地的状态下，氢气瓶10L、10R也不会接地，能够实现氢气瓶的保护。另外，供给氢气的各配管也配设在车体框架和导管9内侧而被保护。另外，本实施方式中，滑块62L、62R覆盖两个氢气瓶的栓部件67而被配设，能够实现燃料供给口99和填充口68、供给管69的进一步保护。
图7是表示氢气瓶的配置结构的变形例的示意图。与前述相同的附图标记说明表示相同或同等部分。本变形例中，使左侧的氢气瓶10L的上下方向反向，填充口68朝向车体上侧而配设。填充口设于各瓶上，但是各瓶通过配管连接，所以能够从一个瓶的填充口填充到全部的瓶中。本变形例中，通过集合部66切换路径，则也能够从左侧的氢气瓶10L的填充口68经由供给管101、102向右侧的氢气瓶10R进行填充。根据上述的配置结构，左侧的氢气瓶10L的填充口68位于头管3的附近，容易进入填充口68而进行填充作业。
氢气瓶的形状、配设位置、车体框架和导管的形状、保护垫的配设位置和形状、氢供给单元的结构等不限于上述实施方式，能够做种种变形。例如，与头管连接而延伸到车体后方的车体框架也可以仅作业左右一对的主框架。另外，鞍乘型燃料电池车辆的方式不限于上述的三轮车，也可以是二轮车或四轮车。
Claims (8)
1.一种鞍乘型燃料电池车辆，其具有：头管，其能够转动地支承转向把；车体框架，其一端部与该头管连接，并向下方延伸；燃料电池，其通过燃料气体和反应气体的化学反应进行发电；多个燃料罐，其储存供给该燃料电池的燃料气体，并且，在所述转向把和驾驶员落座的车座之间形成低踏板式的搭足部，所述燃料电池配设在所述车座的下方，其特征在于：
所述燃料罐在所述车体框架的车宽方向左右，并使其长度方向设为纵向且沿所述车体框架配设，
所述燃料罐的上端部在从车体侧面观察的情况下，延伸设置到与所述头管重叠的位置，下端部配置在所述搭足部的上方。
2.如权利要求1所述的鞍乘型燃料电池车辆，其特征在于：
所述搭足部设于所述左右燃料罐的宽度内，
所述搭足部的前端部位于所述车体框架的垂直部分的后方。
3.如权利要求1或2所述的鞍乘型燃料电池车辆，其特征在于：
在所述燃料罐上设有燃料气体的供给口，
所述燃料罐中的至少一个以所述供给口位于下侧的方式配置。
4.如权利要求3所述的鞍乘型燃料电池车辆，其特征在于：
在所述燃料罐上与所述供给口邻接地设置填充燃料气体的填充口，
所述燃料罐的至少一个以所述填充口位于上侧的方式安装。
5.如权利要求1或2所述的鞍乘型燃料电池车辆，其特征在于：
所述车体框架由左右一对的主框架、和在该主框架的下方沿着该主框架配设的左右一对的底框架构成，
所述鞍乘型燃料电池车辆具备调节由所述燃料罐供给的燃料供给量的燃料供给单元，
所述燃料供给单元配置在所述主框架和底框架所包围的空间。
6.如权利要求1或2所述的鞍乘型燃料电池车辆，其特征在于：
具备：固定部件，其将所述燃料罐固定于所述车体框架；
保护部件，其与所述车体框架连接并包围所述燃料罐的周围。
7.如权利要求6所述的鞍乘型燃料电池车辆，其特征在于：
在所述保护部件上安装由缓冲部件构成的保护垫，
所述保护垫的一部分从形成在外装部件上的开口部面向外方而构成。
8.如权利要求1或2所述的鞍乘型燃料电池车辆，其特征在于：
所述鞍乘型燃料电池车辆是具有左右一对后轮的三轮车辆，
所述燃料罐以收纳在所述后轮的外端宽度的内侧的方式来安装。
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