CN105283336B - 电动车辆 - Google Patents

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Abstract

在收纳室(3)内收纳有压缩机(43)、中间冷却器(42)和燃料电池堆(10)。通过上游侧配管(41u)将压缩机和中间冷却器相互连结，通过下游侧配管(41d)将中间冷却器和燃料电池堆相互连结。由上游侧第1管部分(41u1)和上游侧第2管部分(41u2)形成上游侧配管(41u)，由下游侧第1管部分(41d1)和下游侧第2管部分(41d2)形成下游侧配管(41d)。在车辆严重碰撞时，通过压缩机和燃料电池堆相对于中间冷却器进行相对移动，上游侧第1管部分和上游侧第2管部分之间的连结脱离，下游侧第1管部分和下游侧第2管部分之间的连结脱离，由此上游侧配管和下游侧配管与收纳室的内部空间(3a)连通。

Description

电动车辆
技术领域
本发明涉及电动车辆。
背景技术
公知一种电动车辆，其具备：通过氢和氧的电化学反应而产生电的燃料电池堆；配置于将燃料电池堆和氢罐相互连结的氢供给通路内的氢截断阀；和向燃料电池堆供给空气的压缩机，在车辆发生碰撞时，首先使氢截断阀关闭，接着使压缩机停止(参照专利文献1)。即，在专利文献1中，在车辆碰撞后的短暂期间，继续压缩机的工作，由此消耗残存于燃料电池堆内的氢气。
另一方面，还公知一种电动车辆，其在形成于客厢的车辆长度方向外部的收纳室内收纳有：压缩机；将从压缩机排出的氧化剂气体冷却的中间冷却器；和燃料电池堆，通过上游侧配管将压缩机的出口和中间冷却器的入口相互连结，并且通过下游侧配管将中间冷却器的出口和燃料电池堆的氧化剂气体通路的入口相互连结。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-357863号公报
发明内容
在上述的专利文献1中，在车辆碰撞后残存氢被消耗。这意味着车辆碰撞后在燃料电池堆中继续发电。其结果，燃料电池堆有可能被维持为高电压。如果燃料电池堆为高电压，则操作者有可能触电。
根据本发明，提供一种电动车辆，其在形成于客厢的车辆长度方向外 部的收纳室内收纳有：排出氧化剂气体的压缩机；将从压缩机排出的氧化剂气体冷却的中间冷却器；和通过燃料气体与氧化剂气体的电化学反应产生电的燃料电池堆，通过上游侧配管将压缩机的出口和中间冷却器的入口相互连结，并且通过下游侧配管将中间冷却器的出口和燃料电池堆的氧化剂气体通路的入口相互连结，以下述方式将所述压缩机、中间冷却器和燃料电池堆设置于收纳室内：在车辆所受到的冲击载荷大于预先确定的上限值的车辆严重碰撞时，压缩机和燃料电池堆的一方或两方相对于中间冷却器进行相对移动，以下述方式形成了上游侧配管或下游侧配管：通过在车辆严重碰撞时，压缩机和燃料电池堆的一方或两方相对于中间冷却器进行相对移动，上游侧配管和下游侧配管的一方或两方与收纳室的内部空间连通。
在车辆严重碰撞时，能够使在燃料电池堆中的发电迅速且切实地停止。
附图说明
图1是电动车辆的部分侧面截面图。
图2是燃料电池系统的总体图。
图3是车辆严重碰撞时的电动车辆的部分侧面截面。
具体实施方式
参照图1，电动车辆1具备客厢2、和形成于客厢2的车辆长度方向外部、即前侧的收纳室3。在图1所示的实施例中，收纳室3通过仪表盘4而与客厢2分离。在该收纳室3内收纳有燃料电池系统A的一部分或全部。
图2表示燃料电池系统A的一例。参照图2，燃料电池系统A具备燃料电池堆10。燃料电池堆10具备在层叠方向上相互层叠的多个燃料电池单电池。各燃料电池单电池包含膜电极接合体20。膜电极接合体20具备膜状的电解质、形成于电解质的一侧的阳极、和形成于电解质的另一侧的阴极。另外，在各燃料电池单电池内分别形成有：用于向阳极供给燃料气体的燃料气体流路；向阴极供给氧化剂气体的氧化剂气体流路；和用于向 燃料电池单电池供给冷却水的冷却水流路。通过将多个燃料电池单电池的燃料气体流路、氧化剂气体流路、和冷却水流路分别串联连接，在燃料电池堆10分别形成燃料气体通路30、氧化剂气体通路40、和冷却水通路50。
在燃料气体通路30的入口连结有下游侧燃料气体配管31d，下游侧燃料气体配管31d与调节燃料气体压力的调节器32的出口连结。在调节器32的入口连结有上游侧燃料气体配管31u，上游侧燃料气体配管31u与燃料气体源33连结。在本发明的实施例中，燃料气体由氢形成，燃料气体源33由氢罐形成。在上游侧燃料气体配管31u内配置有燃料气体截断阀34。另一方面，在燃料气体通路30的出口连结有阳极废气管35。如果燃料气体截断阀34被打开，则燃料气体源33内的燃料气体就向燃料电池堆10内的燃料气体通路30内供给。此时从燃料气体通路30流出的气体、即阳极废气流入阳极废气管35内。
另外，在氧化剂气体通路40的入口连结有下游侧氧化剂气体配管41d，下游侧氧化剂气体配管41d与冷却氧化剂气体的中间冷却器42的出口连结。在中间冷却器42的入口连结有上游侧氧化剂气体配管41u，上游侧氧化剂气体配管41u与排出氧化剂气体的压缩机43的出口连结。在压缩机43的入口连结有氧化剂气体导管44，氧化剂气体导管44与氧化剂气体源45连结。在本发明的实施例中，氧化剂气体由空气形成，氧化剂气体源45由大气形成。另一方面，在氧化剂气体通路40的出口连结有阴极废气管46。如果驱动压缩机43，则氧化剂气体源45内的氧化剂气体就向燃料电池堆10内的氧化剂气体通路40内供给。此时从氧化剂气体通路40流出的气体、即阴极废气流入阴极废气管46内。
如果向燃料电池堆10供给燃料气体和氧化剂气体，则在燃料电池单电池中引起电化学反应(O2+4H++4e-→2H2O)，产生电能。该产生的电能被送到电动发动机(未图示)。其结果，电动发动机作为车辆驱动用的电动机工作，驱动车辆。
再次参照图1，在图1中示出了燃料电池系统A之中的压缩机43、中间冷却器42、燃料电池堆10、上游侧氧化剂气体配管41u、下游侧氧化剂气体配管41d、和氧化剂气体导管44。以下，将上游侧氧化剂气体配管41u和下游侧氧化剂气体配管41d分别称为上游侧配管41u和下游侧配管41d。
在图1所示的实施例中，上游侧配管41u由相互连结的上游侧第1管部分41u1和上游侧第2管部分41u2形成。即，压缩机43的出口与上游侧第1管部分41u1连结，上游侧第1管部分41u1与上游侧第2管部分41u2连结，上游侧第2管部分41u2与中间冷却器42的入口连结。同样地，下游侧配管41d由相互连结的下游侧第1管部分41d1和下游侧第2管部分41d2形成。即，中间冷却器42的出口与下游侧第1管部分41d1的连结，下游侧第1管部分41d1与下游侧第2管部分41d2连结，下游侧第2管部分41d2与燃料电池堆10的氧化剂气体通路的入口连结。在未图示的另一实施例中，上游侧配管41u或下游侧配管41d由单一的管部分形成。在未图示的另一实施例中，上游侧配管41u或下游侧配管41d由3个以上的管部分形成。
压缩机43、中间冷却器42和燃料电池堆10与上游侧配管41u和下游侧配管41d之间的连结、以及管部分41u1、41u2、41d1、41d2彼此间的连结，例如通过将一方插入另一方内而形成重叠部分，并将设置于该重叠部分的周围的夹子紧固来实现。
另外，在图1所示的实施例中，上游侧配管41u和下游侧配管41d的一部分、例如上游侧第1管部分41u1和下游侧第2管部分41d2由刚性较高的材料、例如金属形成。另一方面，上游侧配管41u和下游侧配管41d的剩余部分、例如上游侧第2管部分41u2和下游侧第1管部分41d1由柔软性较高的材料、例如树脂形成。再者，在图1所示的实施例中，上游侧第1管部分41u1和下游侧第2管部分41d2被固定于燃料电池堆10上。另一方面，上游侧第2管部分41u2和下游侧第1管部分41d1没有固定于燃料电池堆10上。
进而，在图1所示的实施例中，中间冷却器42直接地固定于电动车辆1的车架、例如悬挂构件5上。与此相对，压缩机43和燃料电池堆10经由安装座(mount)(未图示)间接地固定于悬挂构件5上。具体而言， 燃料电池堆10经由安装座而固定于悬挂构件5上，压缩机43经由安装座而固定于燃料电池堆10上。在未图示的另一实施例中，压缩机43经由安装座而固定于悬挂构件5上。在未图示的另一实施例中，燃料电池堆10或压缩机43经由安装座而固定于燃料电池系统A的其它元素、例如电动发动机上。
当这样地将压缩机43、燃料电池堆10和中间冷却器42设置于收纳室3内时，在车辆碰撞时压缩机43和燃料电池堆10的一方或两方能够相对于中间冷却器42进行相对移动。即，如果车辆1在其前端1a碰撞，则车辆长度方向VL向内、即向后的冲击载荷作用于车辆1。该向后的冲击载荷大于预先确定的上限值时、即发生了车辆严重碰撞时，重量较大的压缩机43和燃料电池堆10的一方或两方从安装座脱离，从起初的位置移动。与此相对，重量较轻的中间冷却器42直接地固定于悬挂构件5上，不会移动。其结果，通过车辆严重碰撞，压缩机43和燃料电池堆10的一方或两方相对于中间冷却器42进行相对移动。
图3表示通过车辆严重碰撞，压缩机43和燃料电池堆10相对于中间冷却器42进行相对移动的情况。在图3所示的实施例中，在燃料电池堆10的前端相对于燃料电池堆10的后端扬起的方向上，压缩机43和燃料电池堆10移动。其结果，上游侧第1管部分41u1与上游侧第2管部分41u2之间的连结脱离。另外，下游侧第1管部分41d1与下游侧第2管部分41d2之间的连结脱离。因此，上游侧配管41u和下游侧配管41d会与收纳室3的内部空间3a连通。在未图示的另一实施例中，上游侧第1管部分41u1与上游侧第2管部分41u2之间的连结、和下游侧第1管部分41d1与下游侧第2管部分41d2之间的连结之中的仅一个连结脱离。
然而，在本发明的实施例中，电动车辆1具备检测车辆1的加速度的加速度传感器(未图示)。在由加速度传感器检测出的加速度超过预先确定的阈值时判断为发生了车辆严重碰撞，在加速度没有超过阈值时判断为没有发生车辆严重碰撞。在判断为发生了车辆严重碰撞时，停止向压缩机43的通电而使压缩机43停止，停止向燃料电池堆10供给氧化剂气体。另 外，此时，将燃料气体截断阀34(图2)关闭，停止向燃料电池堆10供给燃料气体。其结果，燃料电池堆10中的发电被停止。进而，燃料电池堆10设有放电装置(未图示)，如果判断为发生了车辆严重碰撞，则放电装置工作从而燃料电池堆10被放电。其结果，燃料电池堆10的电压降低，操作者能够安全地操作。再者，在本发明的实施例中，在判断为发生了车辆严重碰撞时，设置于客厢2中的安全气囊展开，在判断为没有发生车辆严重碰撞时，安全气囊不展开。
但是，即使停止向压缩机43通电，压缩机43的转子之类的可动要素(movableparts)也会由于惯性而继续运动，因此不会立即停止从压缩机43供给氧化剂气体，即从压缩机43继续排出氧化剂气体。另一方面，在燃料电池堆10内残存有燃料气体。因此，如果从压缩机43排出的氧化剂气体继续向燃料电池堆10供给，则燃料电池堆10中会继续发电。其结果，燃料电池堆10会被维持为高电压。
在本发明的实施例中，如上所述，如果发生车辆严重碰撞，则上游侧配管41u和下游侧配管41d与收纳室3的内部空间3a内连通。其结果，即使从压缩机43继续排出氧化剂气体，氧化剂气体也会被排放到收纳室3的内部空间3a内，即不会向燃料电池堆10供给。即，在车辆严重碰撞时，能迅速停止向燃料电池堆10供给氧化剂气体。另外，由于燃料电池堆10的氧化剂气体通路40(图2)内的压力比收纳室3的内部空间3a内的压力高，因此从氧化剂气体通路40向内部空间3a内流出残存的氧化剂气体。其结果，燃料电池堆10中的发电迅速停止。
再者，在上游侧配管41u和下游侧配管41d与收纳室3的内部空间3a内连通的情况下，燃料电池堆10的氧化剂气体通路40也会与内部空间3a内连通。该情况下，内部空间3a内的空气或氧化剂气体有可能通过例如对流而流入燃料电池堆10内。其结果，在燃料电池堆10中有可能继续发电或再次开始发电。但是，从内部空间3a向燃料电池堆10内流入的氧化剂气体量少，即使在燃料电池堆10中发电，通过上述的放电装置，燃料电池堆10仍被维持为低电压。
另一方面，在没有发生车辆严重碰撞时，上游侧第1管部分41u1与上游侧第2管部分41u2之间的连结、以及下游侧第1管部分41d1与下游侧第2管部分41d2之间的连结被维持。即，上游侧配管41u和下游侧配管41d继续与收纳室3的内部空间3a隔离。
因此，在图3所示的实施例中，也可获得下述见解：设定上游侧第1管部分41u1与上游侧第2管部分41u2之间的连结力、以及下游侧第1管部分41d1与下游侧第2管部分41d2之间的连结力，使得在车辆严重碰撞时，通过压缩机43和燃料电池堆10的一方或两方相对于中间冷却器42进行相对移动，上游侧配管41u和下游侧配管41d的一方或两方与收纳室3的内部空间3a连通，而除了车辆严重碰撞时以外，上游侧配管41u和下游侧配管41d这两方与内部空间3a持续隔离。
然而，如果在压缩机43与燃料电池堆10之间的例如下游侧配管41d内追加氧化剂气体截断阀，在车辆严重碰撞时关闭该氧化剂气体截断阀，则能够迅速停止向燃料电池堆10供给氧化剂气体。或者，如果追加使压缩机43的可动要素的运动停止的制动装置，在车辆严重碰撞时使可动要素的运动停止，则能够迅速地停止氧化剂气体的供给。但是，在这些情况下需要附加的成本。与此相对，在本发明的实施例中，不需要附加的成本就能够迅速地停止向燃料电池堆10供给氧化剂气体。
在本发明的未图示的另一实施例中，在车辆严重碰撞时，通过压缩机43和燃料电池堆10的一方或两方相对于中间冷却器42进行相对移动，压缩机43与上游侧配管41u之间的连结、上游侧配管41u与中间冷却器42之间的连结、中间冷却器42与下游侧配管41d之间的连结、和下游侧配管41d与燃料电池堆10之间的连结之中的至少一个连结脱离。在该情况下，也可获得下述见解：设定压缩机43、燃料电池堆10和中间冷却器42与上游侧配管41u和下游侧配管41d之间的连结力，使得在车辆严重碰撞时，通过压缩机43和燃料电池堆10的一方或两方相对于中间冷却器42进行相对移动，上游侧配管41u和下游侧配管41d的一方或两方与收纳室3的内部空间3a连通，除了车辆严重碰撞时以外，上游侧配管41u和下游侧配管41d这两方与内部空间3a持续隔离。
在本发明的未图示的另一实施例中，在车辆严重碰撞时，通过压缩机43和燃料电池堆10的一方或两方相对于中间冷却器42进行相对移动，上游侧配管41u或下游侧配管41d的管壁断裂，由此上游侧配管41u或下游侧配管41d与收纳室3的内部空间3a内连通。再者，该情况下的破损，与在车辆严重碰撞时例如电动发动机碰撞到上游侧配管41u或下游侧配管41d而使上游侧配管41u或下游侧配管41d破损的情况性质不同。该情况下，设定上游侧配管41u和下游侧配管41d的强度，使得在车辆严重碰撞时，通过压缩机43和燃料电池堆10的一方或两方相对于中间冷却器42进行相对移动，上游侧配管41u和下游侧配管41d的一方或两方与收纳室3的内部空间3a连通，除了车辆严重碰撞时以外，上游侧配管41u和下游侧配管41d这两方与内部空间3a持续隔离。再者，也可将如参照图3已说明的那样的、上游侧第1管部分41u1与上游侧第2管部分41u2之间的连结解除以及下游侧第1管部分41d1与下游侧第2管部分41d2之间的连结解除分别理解为上游侧配管41u的破损以及下游侧配管41d的破损。
总之，总括地表达为：上游侧配管41u或下游侧配管41d被形成为，在车辆严重碰撞时，通过压缩机43和燃料电池堆10的一方或两方相对于中间冷却器42进行相对移动，上游侧配管41u和下游侧配管41d的一方或两方与收纳室3的内部空间3a连通，除了车辆严重碰撞时以外，上游侧配管41u和下游侧配管41d这两方与内部空间3a持续隔离。
在未图示的另一实施例中，在压缩机43与燃料电池堆10之间配置有加湿器、进气阀等。
附图标记说明
1 电动车辆
2 客厢
3 收纳室
5 悬挂构件
10 燃料电池堆
41u 上游侧配管
41d 下游侧配管
42 中间冷却器
43 压缩机
A 燃料电池系统

Claims (3)

1.一种电动车辆，在形成于客厢的车辆长度方向外部的收纳室内收纳有：排出氧化剂气体的压缩机；将从压缩机排出的氧化剂气体冷却的中间冷却器；和通过燃料气体与氧化剂气体的电化学反应产生电的燃料电池堆，
通过上游侧配管将压缩机的出口与中间冷却器的入口相互连结，并且通过下游侧配管将中间冷却器的出口与燃料电池堆的氧化剂气体通路的入口相互连结，
以下述方式将所述压缩机、中间冷却器和燃料电池堆设置于收纳室内：在车辆所受到的冲击载荷大于预先确定的上限值的车辆严重碰撞时，压缩机和燃料电池堆的一方或两方相对于中间冷却器进行相对移动，
以下述方式形成了上游侧配管或下游侧配管：在车辆严重碰撞时，通过压缩机和燃料电池堆的一方或两方相对于中间冷却器进行相对移动，上游侧配管和下游侧配管的一方或两方与收纳室的内部空间连通。
2.根据权利要求1所述的电动车辆，所述中间冷却器直接地固定于车架上，所述压缩机和所述燃料电池堆经由安装座间接地固定于车架上。
3.根据权利要求1或2所述的电动车辆，所述上游侧配管或所述下游侧配管由相互连结的多个管部分形成，在所述车辆严重碰撞时，通过所述压缩机和所述燃料电池堆的一方或两方相对于所述中间冷却器进行相对移动，这些管部分彼此间的连结脱离，由此上游侧配管和下游侧配管的一方或两方与收纳室的内部空间连通。
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