CN106458053B - 电动车辆 - Google Patents

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Abstract

电动车辆具备：配置在形成于客厢(2)的前方的收容室(3)内的主体框架(60)；在收容室(3)内经由后侧紧固构造(62r)而被紧固于主体框架(60)的悬架构件(61)；以及在比后侧紧固构造更靠前方的位置经由后侧安装座(11r)而被支承在悬架构件上方的燃料电池组(10)。在车辆严重碰撞时，燃料电池组朝后方移动而与紧固构造碰撞，从而紧固构造被破坏，由此，悬架构件从主体框架脱离而燃料电池组朝下方移动且趋向收容室与路面(LD)之间的退避空间(6)内。

Description

电动车辆
技术领域
本发明涉及电动车辆。
背景技术
公知有如下的电动车辆：具备通过燃料气体与氧化剂气体的电化学反应来产生电力的燃料电池组，且将燃料电池组收容在形成于客厢的车辆长度方向前侧的收容室内(参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2012－018761号公报
电动车辆所使用的燃料电池组一般重量比较大。因此，对于专利文献1的电动车辆，若在其前端部处发生碰撞，由此对车辆作用有朝内方(后方)的碰撞载荷，则存在被收容在收容室内的燃料电池组进入客厢内的顾虑。并且，对于将燃料电池组收容在形成于客厢的车辆长度方向后侧的收容室内的电动车辆，若在其后端部处发生碰撞，由此对车辆作用有朝内方(前方)的碰撞载荷，则存在被收容在收容室内的燃料电池组进入客厢内的顾虑。在上述的专利文献1中根本未言及这一问题点。
发明内容
根据本发明，提供一种电动车辆，具备：主体框架，该主体框架配置在形成于客厢的车辆长度方向外侧的收容室内；支承框架，该支承框架在收容室内经由紧固构造而被紧固于主体框架；以及燃料电池组，该燃料电池组通过燃料气体与氧化剂气体的电化学反应而产生电力，在收容室内的相比紧固构造更靠车辆长度方向外侧的位置经由安装座被支承在支承框架上方，在收容室与路面之间形成有能够容纳燃料电池组的退避空间，在输入至车辆的朝向车辆长度方向内方的碰撞载荷比预先设定的上限值大的车辆严重碰撞时，燃料电池组或者安装座朝车辆长度方向内方移动而与紧固构造碰撞，从而紧固构造被破坏，由此，支承框架从主体框架脱离而燃料电池组朝下方移动且趋向退避空间内。
能够防止在车辆严重碰撞时收容室内的燃料电池组进入客厢。
附图说明
图1是电动车辆的局部侧视图。
图2是图1的收容室内的局部侧视图。
图3是电动车辆的局部俯视图。
图4是燃料电池系统的结构图。
图5是电动车辆的局部主视图。
图6是车辆严重碰撞时的电动车辆的局部侧视图。
图7是其它实施例的电动车辆的局部侧视图。
具体实施方式
图1至图3分别是电动车辆的局部侧视图以及局部俯视图。其中，在附图中，VL示出车辆长度方向，VW示出车辆宽度方向，VH示出车辆高度方向。该情况下，车辆长度方向VL以及车辆宽度方向VW是水平方向，车辆高度方向VH是铅垂方向。
参照图1至图3，电动车辆1具备客厢2以及收容室3，该收容室3形成于客厢2的车辆长度方向VL的外侧即前侧。在图1至图3所示的实施例中，收容室3由仪表板4从客厢2分离。在该收容室3内收容有燃料电池系统A的一部分或者全部。
图4是燃料电池系统A的结构图。燃料电池系统A的燃料电池组10具备沿层叠方向相互层叠的多个燃料电池单电池。各燃料电池单电池包括膜电极接合体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、以及形成于电解质的另一侧的阴极。并且，在燃料电池单电池内分别形成有：用于向阳极供给作为燃料气体的氢气的氢气流通路；用于向阴极供给作为氧化剂气体的空气的空气流通路；以及用于向燃料电池单电池供给冷却水的冷却水流通路。将多个燃料电池单电池的氢气流通路、空气流通路以及冷却水流通路分别串联地连接，由此，在燃料电池组10分别形成有氢气通路30、空气通路40以及冷却水通路50。
在氢气通路30的入口连结有氢气供给管31，氢气供给管31与作为氢气源的氢罐32连结。在氢气供给管31内，从上游侧开始依次配置有主截止阀(切断阀)33、对氢气供给管31内的氢气的压力进行调整的调节器34、以及用于调节来自氢罐32的氢气的量并将氢气朝燃料电池组10供给的氢气喷射器35。另一方面，在氢气通路30的出口连结有用于从燃料电池组10取出多余的氢气的氢气排出管36。若主截止阀33开阀、且氢气喷射器35开阀，则氢罐32内的氢气经由氢气供给管31被朝燃料电池组10内的氢气通路30内供给。
并且，在空气通路40的入口连结有空气供给管41，空气供给管41与空气源即大气45连结。在空气供给管41内，从上游侧开始依次配置有空气滤清器44、对空气进行压力输送的空气供给器或压缩机43、以及用于对从压缩机43朝燃料电池组10输送的空气进行冷却的内部冷却器42。另一方面，在空气通路40的出口连结有用于从燃料电池组10取出多余的空气的空气排出管46。若压缩机43被驱动，则空气经由空气供给管41被朝燃料电池组10内的空气通路40内供给。在空气排出管46内配置有对在空气排出管46内流动的气体量进行控制的控制阀47。
在冷却水通路50的入口连结有冷却水供给管51的一端，在冷却水供给管51的出口连结有冷却水供给管51的另一端。在冷却水供给管51内配置有散热器53和对冷却水进行压力输送的冷却水泵52。散热器53上游的冷却水供给管51以及位于散热器53与冷却水泵52之间的冷却水供给管51借助散热器旁通通路54相互连结。若冷却水泵52被驱动，则从冷却水泵52被排出后的冷却水经由冷却水供给管51流入燃料电池组10内的冷却水通路50内，接着，在冷却水通路50中通过而流入冷却水供给管51内，并经由散热器53或者散热器旁通通路54而返回冷却水泵52。
再次参照图1至图3，在收容室3内、且是在收容室3的车辆宽度方向VW上的两侧即左侧以及右侧，分别配置有主体框架60。如图1至图3所示，主体框架60大致沿车辆长度方向VL延伸。在图1至图3所示的实施例中，主体框架60具有：车辆长度方向VL的内侧的部分即后侧部分60r；车辆长度方向VL的外侧的部分即前侧部分60f；以及将上述后侧部分60r以及前侧部分60f相互连结的中间部分60i。后侧部分60r大致沿水平方向延伸，并且，前侧部分60f在车辆高度方向VH上在比后侧部分60r更高的位置处大致沿水平方向延伸。
并且，在收容室3的底部配置有悬架构件61。悬架构件61的车辆长度方向VL的外侧的部分即前侧部分61f经由前侧紧固构造62f而分别被紧固于主体框架60的前侧部分60f的底面。前侧紧固构造62f包括分别形成于主体框架60的前侧部分60f以及悬架构件61的前侧部分61f的孔，通过在上述孔中穿通螺栓63f，主体框架60的前侧部分60f以及悬架构件61的前侧部分61f相互被紧固。并且，悬架构件61的车辆长度方向VL的内侧的部分即后侧部分61r经由后侧紧固构造62r而分别被紧固于主体框架60的后侧部分60r的底面。后侧紧固构造62r包括分别形成于主体框架60的后侧部分60r以及悬架构件61的后侧部分61r的孔，通过在上述孔中穿通螺栓63r，主体框架60的后侧部分60r以及悬架构件61的后侧部分61r相互被紧固。此外，图2中，64示出例如橡胶制的衬套。在未图示的其它实施例中，悬架构件61经由紧固构造而被紧固于主体框架60的侧面。
上述的燃料电池系统A的一部分被支承在悬架构件61上方。并被配置。具体地说明，燃料电池组10的车辆长度方向VL的外侧的部分即前侧部分10f经由前侧安装座11f而被支承于悬架构件61的前侧部分61f。并且，燃料电池组10的车辆长度方向VL的内侧的部分即后侧部分10r经由后侧安装座11r而被支承于悬架构件61的后侧部分61r。后侧安装座11r对燃料电池组10的车辆长度方向VL的内侧的部分进行支承，因此能够被称作内侧安装座。另一方面，如图3所示，燃料电池组10以位于车辆宽度方向VW上的大致中央的方式被支承在悬架构件61上方。另外，在燃料电池组10上方，经由安装座(未图示)支承有内部冷却器42、压缩机43、空气滤清器44等。
在未图示的其它实施例中，相对于悬架构件61相独立地，设置有经由上述的紧固构造62f、62r而被紧固于主体框架60的支承部件，燃料电池组10等经由安装座而被支承在该支承部件上方。因而，若将上述的悬架构件61以及支承部件统称为支承框架，则可以说燃料电池组10经由安装座而被支承在支承框架上方。
根据图1至图3可知，燃料电池组10在后侧紧固构造62r的车辆长度方向前侧被支承在悬架构件61上方。
另外，在图1至图3所示的实施例中，燃料电池组10的前侧部分10f以及后侧部分10r分别包括端板，上述的燃料电池单电池在这些端板彼此之间相互层叠。在该情况下，燃料电池单电池的层叠方向10s与将前侧部分10f和后侧部分10r相互连结的方向一致。并且，在燃料电池组10的后侧部分10r连结有上述的氢气排出管36、空气排出管46、冷却水供给管51。
另外，参照图1至图3，燃料电池组10以该燃料电池组10的层叠方向10s在铅垂面内相对于水平方向HR倾斜倾斜角SA的方式被支承在悬架构件61上方。即，燃料电池组10以该燃料电池组10的后侧部分10r比该燃料电池组10的前侧部分10f低的方式被支承在悬架构件61上方。在未图示的其它实施例中，燃料电池组10配置成该燃料电池组10的后侧部分10r与该燃料电池组10的前侧部分10f大致位于相同的高度位置。在未图示的另一其它实施例中，燃料电池组10配置成该燃料电池组10的后侧部分10r比该燃料电池组10的前侧部分10f高。
除图1至图3之外，一并参照图5，在客厢2的底部的车辆宽度方向VW的大致中央，形成有沿车辆长度方向VL延伸的氢罐室5，在氢罐室5内收容有大致圆柱状的氢罐32。这样，在燃料电池组10被搭载于车辆长度方向VL的前侧的收容室3、且电动发电机被搭载于后侧的其它收容室(未图示)的电动车辆1中，能够设置极大容量的氢罐室5，因而能够搭载极大容量的氢罐32。
如图1至图3以及图5所示，氢罐32以主截止阀33位于车辆长度方向VL的前侧即收容室3侧的方式被配置在氢罐室5内。结果，能够缩短从氢罐32至氢气喷射器35为止的氢气供给管31的长度，因而能够确保安全性、并且能够减少成本。此外，在图1至图3所示的实施例中，氢罐32是高压气体储存罐。氢罐32在未图示的其它的实施例中是液化氢罐，在另一其它实施例中是所谓的低温压缩氢罐(Cryo-compressed hydrogen tank)。
尤其是如图1所示，在悬架构件61的车辆高度方向VH的上侧，配置有经由转向轴72而与方向盘73连接的转向齿轮74、与车轮71连接的车轮轴75、以及前稳定器76。在该情况下，燃料电池组10被配置于上述转向齿轮74、车轮轴75以及前稳定器76的正上方。即，燃料电池组10被配置于收容室3中的在车辆高度方向VH上较低的位置。由此，电动车辆1重心变低，能够确保顺畅的车辆转弯性能或良好的驾驶性能。
并且，如图3所示，转向轴72相对于在车辆宽度方向VW的中央沿车辆长边方向VL延伸的中心线VC而配置于燃料电池组10的一侧例如右侧。换言之，在图1至图3所示的实施例中，电动车辆是所谓的右座驾驶车。
然而，当应由燃料电池组10发电时，主截止阀33以及氢气喷射器35开阀，向燃料电池组10供给氢气。并且，压缩机43被驱动，向燃料电池组10供给空气。结果，在燃料电池单电池中引起电化学反应(H2→2H++2e－，(1/2)O2+2H++2e－→H2O)，产生电能。所产生的电能被送至电动发电机(未图示)。结果，电动发电机作为车辆驱动用的电动马达工作，电动车辆被驱动。另一方面，例如在车辆制动时，电动发电机作为再生装置工作，此时再生的电能被积蓄于蓄电器。
此外，在图1至图3所示的实施例中，电动发电机并未被收容在收容室3内，而是被收容在形成于客厢2的车辆长度方向VL的后侧的其它收容室(未图示)内。在未图示的其它实施例中，电动发电机被收容在收容室3内。
在未图示的其它实施例中，燃料电池组10被收容在形成于客厢2的车辆长度方向VL的后侧的收容室内。因而，综合地表述，可以说燃料电池组10被收容在形成于客厢2的车辆长度方向VL的外侧的收容室内。
另外，在图1至图3所示的实施例中，在路面LD与客厢2以及收容室3之间、即路面LD与氢罐室5以及收容室3之间，形成有燃料电池组10能够进入的退避空间6。
而且，若在电动车辆1的前端部1a处发生碰撞，则对电动车辆1作用有朝向车辆长度方向VL内方即后方的碰撞载荷。在图1至图3所示的实施例中，前侧安装座11f与燃料电池组10以及悬架构件61连结，以便当该朝向后方的碰撞载荷比预先设定的上限值大时、即产生了车辆严重碰撞时，前侧安装座11f不会从燃料电池组10以及悬架构件61脱离，并且，后侧安装座11r与燃料电池组10以及悬架构件61连结，以便后侧安装座11r不会从燃料电池组10脱离而从悬架构件61脱离。结果，若产生车辆严重碰撞，则燃料电池组10以及后侧安装座11r朝车辆长度方向VL后方移动。接着，燃料电池组10以及后侧安装座11r、或者仅后侧安装座11r与后侧紧固构造62r碰撞。
另一方面，在图1至图3所示的实施例中，形成有后侧紧固构造62r，以免燃料电池组10以及后侧安装座11r在因车辆严重碰撞而与后侧紧固构造62r碰撞时被破坏。即，例如螺栓63r断裂或者螺栓63r从主体框架60的孔或悬架构件61的孔脱出，由此，后侧紧固构造62r被破坏。若后侧紧固构造62被破坏，则悬架构件61的后侧部分61r与主体框架60相互被分离。另一方面，即便产生车辆严重碰撞，前侧紧固构造62f也不会被破坏。因而，若产生车辆严重碰撞，则在悬架构件61的前侧部分61f被紧固于主体框架60的状态下，悬架构件61的后侧部分61r从主体框架60脱离。结果，借助燃料电池组10以及悬架构件61的自重，燃料电池组10的后侧部分10r与悬架构件61的后侧部分61r一起朝车辆高度方向VH的下方移动。因而，如图6所示，对于燃料电池组10，其整体朝后方移动，并且后侧部分10r朝下方移动。这样，燃料电池组10朝退避空间6移动，进入退避空间6内。
结果，在车辆严重碰撞时燃料电池组10与仪表板4碰撞这一情况被阻止，因而燃料电池组10进入客厢2内这一情况被阻止。并且，即便朝向后方的碰撞载荷进一步增大，燃料电池组10也在氢罐室5的下方的退避空间6内行进，因而能够可靠地阻止燃料电池组10进入客厢2内。此外，在图6所示的例子中，因车辆严重碰撞，主体框架60变形而在车辆长边方向VL上缩短。并且，在图1至图3所示的实施例中，当判断为产生了车辆严重碰撞时，设置于客厢2的安全气囊(未图示)展开，并且，当判断为并未产生车辆严重碰撞时，安全气囊不展开。
并且，由于在车辆严重碰撞时燃料电池组10进入退避空间6内，因此燃料电池组10与氢罐32以及主截止阀33碰撞这一情况被阻止。结果，能够防止因氢罐32以及主截止阀33的破损而导致的氢气的泄漏、所泄漏的氢气起火/爆炸。
如上所述，在图1至图3所示的实施例中，燃料电池组10配置成：燃料电池组10的层叠方向10s相对于水平方向HR倾斜倾斜角SA。因此，与燃料电池组10配置成燃料电池组10的层叠方向10s大致为水平方向的情况相比较，在车辆严重碰撞时，燃料电池组10能够更迅速地朝下方移动而进入退避空间6内。因而，能够更可靠地阻止燃料电池组10进入客厢2内或者与氢罐32等碰撞。在该情况下，燃料电池组10的倾斜角SA优选是1～30°，更加优选是16～20°。
此外，若利用燃料电池组10进行发电作用，则在燃料电池组10产生水，该水经由氢气排出管36以及空气排出管46而被从燃料电池组10排出。因而，若使燃料电池组10如上述那样倾斜，则能够从燃料电池组10将水良好地排出。并且，若使燃料电池组10倾斜，则在将燃料电池组10搭载于车辆时的作业或检修保养等中，作业者容易对燃料电池组10进行操作。
在未图示的其它实施例中，前侧安装座11f与燃料电池组10以及悬架构件61连结，以便当车辆严重碰撞时前侧安装座11f从燃料电池组10或者悬架构件61脱离。
并且，在未图示的其它实施例中，后侧安装座11r与燃料电池组10以及悬架构件61连结，以便当车辆严重碰撞时，后侧安装座11r不会从悬架构件61脱离而从燃料电池组10脱离。在该情况下，后侧安装座11r并不与后侧紧固构造62r碰撞，仅燃料电池组10与后侧紧固构造62碰撞。在未图示的另一其它实施例中，后侧安装座11r与燃料电池组10以及悬架构件61连结，以便当车辆严重碰撞时，后侧安装座11r从悬架构件61以及燃料电池组10脱离。
另外，在未图示的其它实施例中，以使得在车辆严重碰撞时被破坏的方式形成有前侧紧固构造62f。在该情况下，当车辆严重碰撞时，燃料电池组10与悬架构件61一起从主体框架60分离。对于这点，在图1至图3所示的实施例中，可以说即便产生车辆严重碰撞，燃料电池组10也继续与主体框架60连结。
另外，在未图示的其它实施例中，在燃料电池组10的例如前侧部分10f与后侧部分10r之间的中间部分，燃料电池组10被支承在悬架构件61上方。
接下来，参照图7对本发明的其它实施例进行说明。
在图7所示的实施例中，转向轴72相对于在车辆宽度方向VW的中央处沿车辆长边方向VL延伸的中心线VC而配置于燃料电池组10的另一侧例如左侧。换言之，在图7所示的实施例中，电动车辆是所谓的左座驾驶车。如上所述，燃料电池组10以位于车辆宽度方向VW的大致中央的方式被支承在悬架构件61上方。结果，不论转向轴72配置于右侧还是配置于左侧，燃料电池组10都不与转向轴72干涉。结果，仅仅简单地变更转向轴72的配置位置就能够构成右座驾驶车以及左座驾驶车。结果，当开发或制造右座驾驶车和左座驾驶车双方时，能够减少驾驶性能以及安全性的评价所需要的成本，或者能够使部件在右座驾驶车和左座驾驶车中通用。
附图标记说明
2：客厢；3：收容室；6：退避空间；10：燃料电池组；11r：后侧安装座；60：主体框架；61：悬架构件；62f、62r：紧固构造；LD：路面。

Claims (7)

1.一种电动车辆，其中，具备：
主体框架，该主体框架配置在形成于客厢的车辆长度方向外侧的收容室内；
支承框架，该支承框架在上述收容室内经由紧固构造而被紧固于上述主体框架；以及
燃料电池组，该燃料电池组通过燃料气体与氧化剂气体的电化学反应而产生电力，在上述收容室内的相比上述紧固构造更靠车辆长度方向外侧的位置经由多个安装座被支承在上述支承框架上方，
上述多个安装座包括对上述燃料电池组的车辆长度方向外侧的部分进行支承的外侧安装座、以及对上述燃料电池组的车辆长度方向内侧的部分进行支承的内侧安装座，
在路面与上述客厢以及上述收容室之间，形成有上述燃料电池组能够进入的退避空间，
在输入至车辆的朝向车辆长度方向内方的碰撞载荷比预先设定的上限值大的车辆严重碰撞时，上述燃料电池组的车辆长度方向内侧的部分从上述内侧安装座脱离，或者上述内侧安装座从上述支承框架脱离，上述燃料电池组的车辆长度方向内侧的部分或者上述内侧安装座朝车辆长度方向内方移动而与上述紧固构造碰撞，从而上述紧固构造被破坏，由此，上述支承框架从上述主体框架脱离而上述燃料电池组朝下方移动且趋向上述退避空间内。
2.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，
在上述客厢的底部形成有燃料气体罐室，并且在该燃料气体罐室内收容有燃料气体罐，因而，上述退避空间形成于路面与上述收容室以及上述燃料气体罐室之间，
在上述车辆严重碰撞时，上述燃料电池组趋向上述退避空间内。
3.根据权利要求1或2所述的电动车辆，其中，
上述燃料电池组以上述燃料电池组的车辆长度方向内侧部分比上述燃料电池组的车辆长度方向外侧部分低的方式被支承在上述支承框架上方。
4.根据权利要求3所述的电动车辆，其中，
上述燃料电池组具备用于从上述燃料电池组分别取出多余的燃料气体以及多余的氧化剂气体的燃料气体排出管以及氧化剂气体排出管，上述燃料气体排出管以及氧化剂气体排出管中的至少一者连结于上述燃料电池组的车辆长度方向内侧部分。
5.根据权利要求1或2所述的电动车辆，其中，
上述燃料电池组的车辆长度方向内侧部分经由上述安装座被支承在上述支承框架上方。
6.根据权利要求3所述的电动车辆，其中，
上述燃料电池组的车辆长度方向内侧部分经由上述安装座被支承在上述支承框架上方。
7.根据权利要求4所述的电动车辆，其中，
上述燃料电池组的车辆长度方向内侧部分经由上述安装座被支承在上述支承框架上方。
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