CN107433850B - 气冷式燃料电池车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气冷式燃料电池车辆，该气冷式燃料电池车辆包括：用于车辆的驱动马达(MG)；气冷式燃料电池(80)；进气管道(40)，该进气管道相对于燃料电池安置在车辆前侧并且将空气导引至燃料电池；进气挡板机构(60)，该进气挡板机构打开和关闭进气管道；存储室(R)，该存储室相对于车辆的乘客室设置在车辆前侧并且容纳燃料电池、进气管道和进气挡板机构；控制部分(100)，该控制部分控制进气挡板机构；以及碰撞检测器(CS)，该碰撞检测器检测车辆的正面碰撞。当检测到车辆的正面碰撞时，控制部分(100)将进气挡板机构(60)控制至关闭侧，并且进气管道(40)包括管状的金属板部分或含有弹性成分的树脂部分。

Description

气冷式燃料电池车辆

技术领域

本发明涉及气冷式燃料电池车辆。

背景技术

气冷式燃料电池车辆已是已知的，气冷式燃料电池车辆构造成使得气冷式燃料电池被容纳在相对于乘客室位于前侧的存储室中。气冷式燃料电池车辆包括构造成将外部空气导引至燃料电池的进气管道和构造成将通过燃料电池的空气排放至外部的排气管道(例如参见日本专利申请公开No.2012-218554(JP 2012-218554 A))。

当这种气冷式燃料电池车辆发生正面碰撞时，车辆侧的部件或者从外部进入存储室的异物会与燃料电池相碰撞，使得燃料电池会受到损坏。特别地，这种部件或者异物会通过进气管道或排气管道而与燃料电池相碰撞，使得燃料电池会受到损坏。

发明内容

本发明提供一种能够限制在正面碰撞时对燃料电池造成损害的气冷式燃料电池车辆。

本发明的方面涉及一种气冷式燃料电池车辆，该气冷式燃料电池车辆包括：用于车辆的驱动马达；气冷式燃料电池，该气冷式燃料电池构造成给马达供给电力；进气管道，该进气管道相对于燃料电池安置在车辆前侧，并且构造成将空气导引至燃料电池；进气挡板机构，该进气挡板机构构造成用以打开和关闭进气管道；存储室，该存储室相对于车辆的乘客室设置在车辆前侧，并且构造成容纳燃料电池、进气管道和进气挡板机构；控制部分，该控制部分配置成用以控制进气挡板机构；以及碰撞检测器，该碰撞检测器配置成检测车辆的正面碰撞。控制部分配置成当检测到车辆的正面碰撞时将进气挡板机构控制至关闭侧，并且进气管道包括管状的金属板部分或含有弹性成分的树脂部分。

在车辆发生正面碰撞的情况下，进气挡板机构被控制至关闭侧，因此能够限制在正面碰撞时部件或者异物从车辆前侧进入进气管道并且与燃料电池相碰撞，由此使得能够限制对燃料电池造成的损害。

另外，进气管道包括管状的金属板部分或含有弹性成分的树脂部分。因此，在正面碰撞时，进气管道发生变形，但与进气管道仅由不含有弹性成分的树脂制成的情况相比，断裂或者碎裂被限制。这能够限制进气管道断裂以及部件或者异物与燃料电池相碰撞。另外，当发生正面碰撞时，管状的金属板部分或含有弹性成分的树脂部分发生变形，由此限制传递至燃料电池的冲击。

气冷式燃料电池车辆可以包括：排气管道，通过燃料电池的空气经由排气管道被排放至相对于燃料电池的上侧；以及排气挡板机构，该排气挡板机构构造成用以打开和关闭排气管道。存储室可以容纳排气管道和排气挡板机构，并且控制部分可以配置成当检测到车辆的正面碰撞时将排气挡板机构控制至关闭侧。

气冷式燃料电池车辆可以包括驱动桥，驱动桥构造成将马达的动力传递至车辆的车轮，存储室可以容纳马达和驱动桥，并且马达和驱动桥中的至少一者的位于车辆前侧的端部部分可以相对于燃料电池的位于车辆前侧的端部部分安置在车辆前侧。

排气管道可以包括管状的金属板部分或含有弹性成分的树脂部分。

气冷式燃料电池车辆可以包括：车辆框架构件，该车辆框架构件构成车辆的框架；上安装机构，该上安装机构构造成将燃料电池固定至车辆框架构件；以及下安装机构，该下安装机构构造成在上安装机构的下方将燃料电池固定至车辆框架构件。上安装机构和下安装机构可以将燃料电池固定成处于倾斜的姿态，使得燃料电池的上部相对于燃料电池的下部安置在车辆前侧，并且下安装机构可以包括构造成比上安装机构更容易断裂的易损坏部分。

气冷式燃料电池车辆可以包括：车辆框架构件，该车辆框架构件构成车辆的框架；上安装机构，该上安装机构构造成将燃料电池固定至车辆框架构件；以及下安装机构，该下安装机构构造成在上安装机构的下方将燃料电池固定至车辆框架构件。上安装机构和下安装机构可以将燃料电池固定成处于倾斜的姿态，使得燃料电池的上部相对于燃料电池的下部安置在车辆前侧，上安装机构和下安装机构可以包括相应的紧固螺栓，所述相应的紧固螺栓均构造成将固定至燃料电池侧构件的托架与固定至车辆框架构件的托架紧固，并且当从竖向方向观察车辆时，与上安装机构的紧固螺栓的轴向方向相比，下安装机构的紧固螺栓的轴向方向可以几乎平行于车辆的车辆宽度方向。

进气管道的金属板部分或者进气管道的树脂部分可以包括构造成在车辆发生正面碰撞时促进变形的变形促进部分。

气冷式燃料电池车辆可以包括空气调节器冷凝器，该空气调节器冷凝器容纳在存储室中，并且构造成使来自空气调节器制冷剂的热量消散，并且进气管道可以相对于空气调节器冷凝器安置在上侧。

进气挡板机构可以包括框架本体和多个翅片，多个翅片沿着彼此延伸，并且由框架本体可旋转地支承以便打开和关闭框架本体的开口，并且多个翅片可以由金属制成。

气冷式燃料电池车辆可以包括：前罩盖，该前罩盖构造成用以打开和关闭存储室的顶面；以及开度检测器，该开度检测器配置成检测前罩盖的打开和关闭，并且控制部分可以配置成当检测到前罩盖打开时将排气挡板机构控制至关闭侧。

进气管道和燃料电池可以相对于马达和驱动桥安置在上侧。

根据本发明，能够提供一种能够限制在正面碰撞时对燃料电池造成的损害的气冷式燃料电池车辆。

附图说明

下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点和技术意义及工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1是车辆的位于前侧的内部结构的示意图；

图2是车辆的位于前侧的内部结构的示意图；

图3A是燃料电池和保持构件的说明图；

图3B是燃料电池和保持构件的说明图；

图4A是安装机构的说明图；

图4B是安装机构的说明图；

图5是示出当从竖向上侧观察车辆时紧固螺栓的取向的简化图示；

图6是进气挡板机构的正视图；

图7A是进气挡板机构的侧视示意图；

图7B是进气挡板机构的侧视示意图；

图7C是进气挡板机构的侧视示意图；

图8是车辆的系统构型图；

图9是示出由控制装置就进气挡板机构和排气挡板机构所执行的全关闭控制的示例的流程图；

图10是车辆的位于前侧的内部结构在正面碰撞时的示意图；

图11是车辆的位于前侧的内部结构在以比图10的情况下的碰撞载荷大的碰撞载荷发生正面碰撞时的示意图；

图12是第一改型的车辆的位于前侧的内部结构的示意图；

图13是第一改型的车辆的位于前侧的内部结构在正面碰撞时的示意图；

图14是第二改型的车辆的位于前侧的内部结构的示意图；

图15是第三改型的车辆的位于前侧的内部结构的示意图；以及

图16是第四改型的车辆的位于前侧的内部结构的示意图。

具体实施方式

将对该实施方式的气冷式燃料电池车辆1(下文中称为车辆)进行描述。图1是车辆1的位于其前侧的内部结构的从侧面观察时的示意图。图2是车辆1的位于前侧的内部结构的从正面观察时的示意图。应当指出的是，在该说明书中，“前侧”和“后侧”表示垂直于车辆1的车辆宽度方向的前后方向上的前侧和后侧。

存储室R设置在车辆1的车身2内以便被安置成相对于限定乘客室3的仪表板P位于前侧。另外，车身2的前侧设置有前罩盖4，前罩盖4打开和关闭存储室R的顶面。存储室R中容纳有马达MG、驱动桥TA、气冷式燃料电池堆(下文中称为燃料电池)80、保持构件90、进气管道40、排气管道50、进气挡板机构60和排气挡板机构70。应当指出的是，车辆1构造成使得用于存储被供给至燃料电池80的氢的储箱、构造成给马达MG供给电力的二次电池以及类似部件被容纳在除存储室R之外的空间中。保持构件90附接至燃料电池80。随后将更具体地描述保持构件90。

马达MG是车辆1的驱动马达，并且马达MG由燃料电池80供给的电力驱动。马达MG是三相交流型的，但不限于该种类型。驱动桥TA与马达MG一体地形成，并且驱动桥TA构造成将马达MG的动力传递至沿车辆宽度方向延伸的驱动轴DS，以便驱动连接至驱动轴DS的前侧车轮W。驱动桥TA是动力传递机构，其包括减速机构和差动机构。马达MG和驱动桥TA在车辆宽度方向上并排安置。前端部分Mf为马达MG的位于前侧的端部部分，前端部分Mf相对于驱动桥TA的位于前侧的端部部分安置在前侧，并且相对于前端部分80f也安置在前侧，前端部分80f为燃料电池80的位于前侧的端部部分，随后将对其进行更具体的描述。应当指出的是，可以将马达MG和驱动桥TA安置在存储室R内使得驱动轴DS朝向车辆1的后侧延伸，使得后车轮由驱动轴DS驱动。

马达MG和驱动桥TA通过安装机构m被支承在前悬架构件(下文中称为悬架构件)12与前横向构件(下文中称为横向构件)14之间。悬架构件12从一对前侧构件(未示出)通过隔离件(未示出)悬挂，以便从下侧支承马达MG、驱动桥TA和转向齿轮SG。所述一对前侧构件在存储室R的下部中设置在车辆宽度方向上的右侧和左侧。

横向构件14沿车辆宽度方向延伸以便连接所述一对前侧构件，并且横向构件14相对于马达MG和驱动桥TA安置在上侧，但相对于进气管道40安置在下侧。悬架构件12、横向构件14和前侧构件(未示出)为构成车辆1的框架的车辆框架构件的示例。

燃料电池80是构造成在接受到作为反应物气体的氢和氧时产生电力的固体聚合物燃料电池，并且燃料电池80是通过空气而不是通过液体来冷却的气冷式燃料电池。

进气管道40相对于燃料电池80安置在前侧。进气管道40由管状的金属板部分42构成。金属板部分42例如是模制的不锈钢板，但金属板部分42可以是除不锈钢之外的金属板，例如铝板、铁板或者钛板。金属板部分42可以通过铸造形成为筒状形状，通过单个金属板的塑性加工形成为筒状形状，或者通过焊接多个金属板形成为筒状形状。进气管道40具有设置在前侧的进气口41，并且进气管道40从进气口41朝向燃料电池80向后延伸。另外，车身2具有通气孔6a，通气孔6a形成在与进气口41相对的位置处并且相对于前保险杠加强件18位于上侧。进气管道40将经由通气孔6a从外部流动到存储室R中的空气导引至燃料电池80。

进气口41处设置有用于限制异物从外部进入的丝网。另外，进气口41相对于前保险扛加强件18设置在上侧。因此，这限制在车辆1行驶期间水和石头从路面进入进气管道40并且损坏燃料电池80。

排气管道50相对于燃料电池80安置在后侧。排气管道50由管状的金属板部分52构成。金属板部分52是模制的不锈钢板，但可以是除不锈钢之外的金属板，例如铝板、铁板或者钛板。金属板部分52可以通过铸造形成为筒状形状，通过单个金属板的塑性加工形成为筒状形状，或者通过焊接多个金属板形成为筒状形状。排气管道50从燃料电池80向上延伸，并且排气管道50在与前罩盖4相对的位置处具有排气口51。另外，前罩盖4具有形成在与排气口51相对的位置处的通气孔4a。排气管道50相对于燃料电池80在上侧将通过燃料电池80的空气经由排气口51和通气孔4a排放至存储室R外部。

排气口51处也设置有用于限制异物从外部进入的丝网。因此，这限制相对较大的异物进入排气管道50并且损坏燃料电池80。应当指出的是，前罩盖4的内侧设置有密封构件s以便防止空气从围绕通气孔4a的间隙和围绕排气口51的间隙漏出。密封构件s例如由橡胶或者海绵制成。

排气管道50内设置有用于促进通过燃料电池80的空气流动的风扇F。风扇F相对于燃料电池80安置在下游侧，以便吸入来自进气管道40侧的进气以及将空气排放至排气管道50侧。当空气如此通过燃料电池80时，用于发电的氧被供给至燃料电池80，并且燃料电池80被冷却。

在图1中，进气管道40中的被引导至燃料电池80的空气的方向和从排气管道50排放的空气的方向用箭头表示。当从车辆1的侧面观察时，通过燃料电池80的空气通过进气管道40和排气管道50大体上以圆弧形状流动。这样会使空气的压力损失减小，使得能够给燃料电池80供给足够量的空气。

进气挡板机构60打开和关闭进气管道40，排气挡板机构70打开和关闭排气管道50。在车辆1行驶期间，进气挡板机构60和排气挡板机构70基本上保持处于打开状态。随后将描述细节。

在存储室R中，进气管道40下方容纳有空气调节器冷凝器AC。车身2具有通气孔6b，通气孔6b相对于前保险扛加强件18形成在下侧并且相对于空气调节器冷凝器AC位于前侧。空气调节器冷凝器AC通过用于空气调节器的制冷剂与在存储室R内流动的空气之间的热交换而使来自用于空气调节器的制冷剂的热量通过通气孔6b而消散。

空气调节器冷凝器AC相对于进气管道40安置在下侧。更具体地，下支承构件21支承空气调节器冷凝器AC的下侧，支承构件23支承空气调节器冷凝器AC的上侧和进气管道40的下侧，并且上支承构件25支承进气管道40的上侧。另外，支承构件23和上支承构件25由图2中示出的固定至下支承构件21的柱状构件27支承。

燃料电池80通过安装机构M1和安装机构M2固定至车辆框架构件。更具体地，如图2中示出的，安装机构M1将保持构件90固定至右侧的上裙状构件16和左侧的上裙状构件16，其中，保持构件90保持燃料电池80。右侧的上裙状构件16和左侧的上裙状构件16沿车辆前后方向延伸，并且相对于右侧构件和左侧构件位于上侧，并且在车辆宽度方向上位于右侧构件和左侧构件的外侧，右侧的上裙状构件16和左侧的上裙状构件16是车辆框架构件的示例。

如图1中示出的，安装机构M2固定至横向构件14的后侧，并且相对于安装机构M1安置在下侧和后侧。因此，安装机构M1是用于将燃料电池80固定至车辆框架构件的上安装机构的示例，而安装机构M2是位于安装机构M1下方并且用于将燃料电池80固定至车辆框架构件的下安装机构的示例。应当指出的是，设置有两个安装机构M2，但也可以设置一个安装机构M2。随后将描述安装机构M1和安装机构M2的结构的细节。

燃料电池80由安装机构M1和安装机构M2保持为处于倾斜的姿态，使得在相对于马达MG和驱动桥TA位于上侧的有限空间中，燃料电池80的上部相对于其下部安置在前侧。例如，在燃料电池80相对于马达MG和驱动桥TA在上侧保持为处于竖向姿态的情况下，由于存储室R的高度的限制而不可以采用大尺寸的燃料电池80。另外，在燃料电池80相对于马达MG和驱动桥TA在上侧保持为处于水平姿态的情况下，通过燃料电池80的空气的流动被复杂化，这会增大空气的压力损失，从而使得不能够给燃料电池80供给足够量的空气。因此，通过将燃料电池80保持为具有如该实施方式的倾斜的姿态，能够在相对于马达MG和驱动桥TA位于上侧的有限空间中采用大尺寸的燃料电池80，并且能够保证供给至燃料电池80的空气量。

另外，在燃料电池80安置在从存储室R的前侧流动至存储室R的上侧的空气的通道中的情况下，当燃料电池80被对角地安置时，能够使空气等量地流动通过燃料电池80中的每个电池。

接下来将对燃料电池80的形状和保持构件90的形状进行描述。图3A和图3B是燃料电池80和保持构件90的说明图。图3A是燃料电池80和保持构件90的当从下侧观察时的视图。图3B是图3A的局部剖视图，并且未示出燃料电池80的内部结构。

燃料电池80具有位于空气流入侧的底面81、位于空气排放侧的顶面83、以及外周表面85，外周表面85是除底面81和顶面83之外的表面。当从底面81侧或者顶面83侧观察时，燃料电池80呈大致矩形形状。构成燃料电池80的多个层压的电池中的每个电池具有多个阴极通道89，其中，阴极通道89允许空气沿垂直于层压方向的方向流通。在该实施方式中，燃料电池80的多个电池大致沿车辆宽度方向层压，并且安置成使得燃料电池80的纵向方向大体上沿着车辆1的车辆宽度方向，但不限于这种情况。

保持构件90由金属制成，并且保持构件90呈大体框架形状，其覆盖燃料电池80的外周表面85和燃料电池80的底面81和顶面83的外周缘边缘。更具体地，保持构件90包括周缘壁部部分95、下周缘部分91和上周缘部分93。周缘壁部部分95与燃料电池80的外周表面85相对，并且当从燃料电池80的底面81侧或者顶面83侧观察时，周缘壁部部分95呈大致矩形形状。下周缘部分91从周缘壁部部分95向内弯曲以便与燃料电池80的底面81大致平行。上周缘部分93从周缘壁部部分95向内弯曲以便与燃料电池80的顶面83大致平行。当分别从燃料电池80的底面81侧和顶面83侧观察时，下周缘部分91和上周缘部分93呈大致框架形状，并且下周缘部分91和上周缘部分93限定允许空气通过燃料电池80的开口92和开口94。

在图3B中，经由开口92和开口94通过燃料电池80的空气的方向用箭头表示。保持构件90的内表面与燃料电池80的外表面之间安置有由橡胶制成的多个缓冲构件g。因而，燃料电池80由保持构件90保持。

保持构件90的下周缘部分91通过螺栓b固定至进气管道40的端部部分。保持构件90的上周缘部分93通过螺栓b固定至排气管道50的端部部分。当保持构件90如此固定至进气管道40和排气管道50时，燃料电池80被支承在进气管道40与排气管道50之间。

接下来将对安装机构M1和安装机构M2的结构进行描述。首先将对安装机构M2的结构进行描述。图4A是安装机构M2的说明图，并且图4A示出了当从图1中的箭头A的方向观察时的安装机构M2。安装机构M2包括固定至燃料电池侧构件的托架BR1、固定至车辆框架构件的托架BR2和由托架BR2保持的隔离件MI2。更具体地，托架BR1通过螺栓b固定至用于保持燃料电池80的保持构件90的下周缘部分91。托架BR2通过螺栓b固定至横向构件14的顶侧部。应当指出的是，在图4A中，截面中仅示出了隔离件MI2。

托架BR1包括基部部分111和两个支承件113，其中，基部部分111固定至保持构件90的下周缘部分91，两个支承件113从基部部分111大致垂直地并且以彼此大致平行的方式延伸，并且两个支承件113大致在车辆宽度方向上并排安置。托架BR2包括基部部分211和两个支承件223，其中，基部部分211固定至横向构件14，两个支承件223从基部部分211大致垂直地并且以彼此大致平行的方式延伸，并且两个支承件223大致在车辆宽度方向上并排安置。两个支承件223被安置在托架BR1的两个支承件113之间。隔离件MI2以夹置的方式被保持在两个支承件223之间。

隔离件MI2包括外筒状件311和内筒状件315以及管状的弹性本体313，其中，外筒状件311和内筒状件315由金属制成并且彼此同心地安置，管状的弹性本体313由橡胶制成并且安置在外筒状件311与内筒状件315之间。外筒状件311固定至两个支承件223，但弹性本体313和内筒状件315并不固定至支承件223，使得弹性本体313和内筒状件315可相对于支承件223移动。

另外，托架BR1和托架BR2通过紧固螺栓B2和螺母N2被紧固。更具体地，紧固螺栓B2穿过形成在支承件113和支承件223中的孔，并且在紧固螺栓B2插入到内筒状件315中的状态下，紧固螺栓B2的梢端侧部被紧固至螺母N2。

此处，支承件113的、紧固螺栓B2的轴部分穿过的孔的直径与紧固螺栓B2的轴部分的直径大致相同。另一方面，支承件223的、紧固螺栓B2的轴部分穿过的孔的直径形成为比支承件113的孔的直径大。此处，允许支承件223仅通过弹性本体313的弹性变形而相对于紧固螺栓B2移动。即，隔离件MI2弹性地支承托架BR2。如此，保持构件90由安装机构M2弹性地支承，由此限制马达MG和驱动桥TA的振动例如被传递至燃料电池80。

应当指出的是，紧固螺栓B2大致沿车辆宽度方向延伸，并且托架BR1和托架BR2一定程度上围绕紧固螺栓B2可旋转地连接。

图4B示出了当从图2中的箭头B的方向观察时的安装机构M1。安装机构M1包括固定至燃料电池侧构件的托架BR1、固定至车辆框架构件的托架BR3、以及由托架BR3保持的隔离件MI1。更具体地，安装机构M1的托架BR1通过螺栓b固定至保持构件90的周缘壁部部分95。托架BR3通过螺栓b固定至上裙状构件16。在图4B中，仅以截面图示出了隔离件MI1。托架BR1与安装机构M2的托架BR1相同，因此省去了对其的描述。

托架BR3包括基部部分211和两个支承件225，其中，基部部分211固定至上裙状构件16，两个支承件225从基部部分211大致垂直地突出以便以彼此大致平行的方式延伸并且大致在车辆前后方向上并排安置。隔离件MI1以夹置的方式被保持在支承件225之间。

隔离件MI1包括外筒状件311、弹性本体313和内筒状件316。与隔离件MI2的内筒状件315不同，内筒状件316形成为使得其内径比内筒状件315的内径大。另外，托架BR1和托架BR3由紧固螺栓B1和螺母N1紧固，但是插入到内筒状件316中的紧固螺栓B1的外径形成为比隔离件MI2的紧固螺栓B2的外径大。因此，紧固螺栓B2的强度比紧固螺栓B1小，因此紧固螺栓B2更易损坏。因此，紧固螺栓B2比紧固螺栓B1更容易断裂。因此，例如在车辆1发生正面碰撞时，安装机构M2比安装机构M1更容易断裂。因此，紧固螺栓B2是与安装机构M1相比便于安装机构M2断裂的易损坏部分的示例。随后将更具体地描述这种构型的原因。

应当指出的是，在安装机构M2比安装机构M1更容易断裂的情况下，易损坏部分不限于紧固螺栓B2。例如，安装机构M2的支承件113和支承件223中的至少一者的厚度可以比安装机构M1的支承件113和支承件225薄并且更易损坏。另外，用于安装机构M2的螺栓b的直径可以比用于安装机构M1的螺栓b的直径小，以便更易损坏。另外，安装机构M2的托架BR1和托架BR2中的至少一者的材料的刚度可以比安装机构M1的托架BR1和托架BR3的刚度小，使得安装机构M2的托架BR1和托架BR2中的至少一者更易损坏。

另外，在该实施方式中，安装机构M1和安装机构M2如上述那样沿不同的附接方向附接至车辆1。更具体地，如图5中示出的，当从车辆1的竖向上侧观察时，安装机构M2的紧固螺栓B2的轴向方向对应于车辆宽度方向，而安装机构M1的紧固螺栓B1的轴向方向垂直于车辆宽度方向。图5是示出当从竖向上侧观察车辆1时紧固螺栓B1和紧固螺栓B2的取向的简化的图示。在这种构型的情况下，当在正面碰撞时燃料电池80向后移动时，安装机构M1的紧固螺栓B1作用有沿压缩方向的载荷，而安装机构M2的紧固螺栓B2作用有沿剪切方向的载荷。此处，与在接受到压缩载荷时相比，螺栓在接受到剪切载荷时更容易断裂。因此，即使紧固螺栓B1和紧固螺栓B2的外径相同并且除了外径之外安装机构M1和安装机构M2的结构和材料也都相同，安装机构M2仍更容易断裂。

应当指出的是，当从竖向方向观察车辆1时，安装机构M2的紧固螺栓B2的轴向方向与车辆宽度方向之间的夹角为0°，并且安装机构M1的紧固螺栓B1的轴向方向与车辆宽度方向之间的夹角为90°，但所述夹角不限于上述值。当从竖向方向观察车辆1时，与安装机构M1的紧固螺栓B1的轴向方向相比，安装机构M2的紧固螺栓B2的轴向方向应当更平行于车辆宽度方向。

接下来将对进气挡板机构60的结构进行描述。应当指出的是，排气挡板机构70的基本结构与进气挡板机构60相同，因此省去对排气挡板机构70的描述。图6是进气挡板机构60的正视图。图7A至图7C是进气挡板机构60的侧视示意图。图6和图7A示出了完全关闭状态，图7B示出了半打开状态，图7C示出了完全打开状态。

进气挡板机构60包括框架本体61、壳体62、马达63、驱动齿轮64、从动齿轮65a至65f、翅片66a至66f、以及密封构件67a至67g。框架本体61、壳体62、从动齿轮65a至65f、以及翅片66a至66f由金属制成。密封构件67a至67g由橡胶制成。

框架本体61可旋转地支承多个翅片66a至66f，并且进一步支承密封构件67a至67g。翅片66a至66f以及密封构件67a至67g大体上沿相同的方向延伸，并且以彼此大致平行的方式安置。壳体62中容纳有位于框架本体61外的马达63、驱动齿轮64、以及从动齿轮65a至65f。

框架本体61插入到形成在进气管道40中的缝隙中，使得翅片66a至66f安置在进气管道40内。同时，壳体62安置在进气管道40外。马达63由下文所述的控制装置(ECU)100控制以便使翅片66a至66f旋转。驱动齿轮64连接至马达63的输出轴。另外，马达63例如是步进马达，并且马达63的旋转停止位置由控制装置(ECU)100控制。由此，如图7A至图7C中示出的，也能够控制翅片66a至66f的停止位置，使得能够将进气挡板机构60保持处于期望的开度。

从动齿轮65a至65f连接至翅片66a至66f的旋转轴。此处，驱动齿轮64与从动齿轮65a相啮合，从动齿轮65a与从动齿轮65b相啮合，从动齿轮65b与从动齿轮65c相啮合，从动齿轮65c与从动齿轮65d相啮合，从动齿轮65d与从动齿轮65e相啮合，并且从动齿轮65e与从动齿轮65f相啮合。由此，马达63的旋转动力从驱动齿轮64传递至从动齿轮65a至65e，使得从动齿轮65a至65e中的两个相邻的从动齿轮沿彼此相反的方向旋转。因此，翅片66a至66f中的两个相邻的翅片也沿彼此相反的方向旋转。

处于完全关闭状态时，密封构件67a至67g封闭翅片66a至翅片66f之间的间隙，并且限制翅片66a至66f的旋转范围。处于完全关闭状态时，密封构件67b至67f分别封闭翅片66a与翅片66b之间的间隙、翅片66b与翅片66c之间的间隙、翅片66c与翅片66d之间的间隙、翅片66d与翅片66e之间的间隙、以及翅片66e与翅片66f之间的间隙。另外，处于完全关闭状态时，密封构件67a封闭翅片66a与框架本体61的内边缘之间的间隙，并且处于完全关闭状态时，密封构件67g封闭翅片66f与框架本体61的内边缘之间的间隙。另外，考虑到翅片66a至66f的各自的旋转方向，密封构件67a、密封构件67c、密封构件67e和密封构件67g相对于翅片66a至66f安置在前侧，并且密封构件67b、密封构件67d和密封构件67f相对于翅片66a至66f安置在后侧。

接下来将对车辆1的控制系统进行简要的描述。图8是车辆1的系统构型图。控制装置100是包括CPU、ROM、RAM及类似元件的计算机，并且控制装置100通过在接收到来自加速器开度传感器的输入时对电力变换器PC进行控制而控制马达MG的驱动。电力变换器PC包括燃料电池变换器、二次电池变换器以及换流器，燃料电池变换器用于提高由燃料电池80供给的电力，二次电池变换器用于提高由二次电池SB供给的电力，换流器用于将所提高的电力由直流电转换成交流电并将交流电供给至马达MG或者其它附件。电力变换器PC和二次电池SB例如相对于车辆1的地板安置在下侧。

罩盖开关FS是用于检测前罩盖4的打开和关闭的开度检测器的示例。罩盖开关FS是这样的开关：其在前罩盖4附近安置在存储室R中，并且构造成根据前罩盖4的打开/关闭而将输出信号在接通信号与断开信号之间进行切换。罩盖开关FS的输出信号被输入到控制装置100中。

碰撞传感器CS是用于通过检测作用于车辆1的碰撞而检测车辆1的正面碰撞的碰撞检测器的示例。更具体地，碰撞传感器CS是气囊传感器，并且其主要用于在车辆1发生碰撞时对气囊进行操作。

应当指出的是，碰撞传感器CS不限于气囊传感器，而是例如可以是预碰撞传感器。预碰撞传感器是用于检测车辆1与位于前侧的物体极有可能发生碰撞的传感器。大致基于来自设置在车辆1中的摄像机、用于测量车间距离的雷达和类似装置的信息以及例如车辆速度等行驶状态的信息而确定车辆1发生碰撞的可能性。

控制装置100根据对燃料电池80所要求的发电量、车辆1的行驶速度和类似因素而对进气挡板机构60和排气挡板机构70的开度进行控制。然而，控制装置100基于来自碰撞传感器CS和罩盖开关FS的输出信号而完全关闭进气挡板机构60和排气挡板机构70。控制装置100是用于控制进气挡板机构60和排气挡板机构70的控制部分的示例。下来对由控制装置100就进气挡板机构60和排气挡板机构70所执行的全关闭控制进行描述。图9是示出由控制装置100就进气挡板机构60和排气挡板机构70所执行的全关闭控制的示例的流程图。每个预定时段会重复执行该控制。

控制装置100基于来自罩盖开关FS的输出信号而判断前罩盖4是否打开(步骤S1)。在判断结果是否定的情况下，控制装置100基于来自碰撞传感器CS的输出信号而判断车辆1是否发生碰撞(步骤S2)。在步骤S1和步骤S2中的判断结果都是否定的情况下，该控制结束。

在步骤S1中的判断结果是肯定的情况下，即，在前罩盖4打开的情况下，控制装置100将进气挡板机构60和排气挡板机构70完全关闭。由此，在前罩盖4打开的情况下，能够限制水、灰尘或者类似物进入排气管道50并且损坏燃料电池80。应当指出的是，在检测到前罩盖4是打开的情况下，可以只将排气挡板机构70完全关闭，而使进气挡板机构60保持为处于打开状态。这是因为即使在这种情况下仍能够限制水和灰尘进入到排气管道50中。

在步骤S2中的判断结果是肯定的情况下，即，在车辆1发生碰撞的情况下，控制装置100将进气挡板机构60和排气挡板机构70完全关闭。图10是车辆1的位于前侧的内部结构在正面碰撞时的示意图。由于正面碰撞，进气管道40和排气管道50发生了变形，但如上所述，在发生碰撞时进气挡板机构60和排气挡板机构70是完全关闭的。由此，例如在车辆1发生正面碰撞的情况下，能够限制如下情况：燃料电池80被损坏，使得来自外部的异物或者位于车辆1侧的部件进入进气管道40或者排气管道50并且与燃料电池80相碰撞。另外，还能够限制在发生碰撞后水和类似物从外部进入进气管道40或者排气管道50并且损坏燃料电池80。

应当指出的是，碰撞传感器CS不仅检测正面碰撞，而且检测其它碰撞，并且即使在检测到除正面碰撞之外的碰撞的情况下，控制装置100也会将进气挡板机构60和排气挡板机构70都完全关闭。然而，碰撞传感器CS至少能够检测车辆1是否发生正面碰撞。

应当指出的是，所述控制不限于将进气挡板机构60和排气挡板机构70控制成处于完全关闭状态。例如，在步骤S1或者步骤S2中做出肯定的判断结果的情况下，只要进气挡板机构60和排气挡板机构70被控制至关闭侧使得其相应的开度小于在判断之前进气挡板机构60和排气挡板机构70的相应的开度，则可以不将进气挡板机构60和排气挡板机构70控制成处于完全关闭状态。这是因为即使在这种情况下仍能够限制异物进入到进气管道40和排气管道50中。

另外，如上所述，进气挡板机构60的翅片66a至66f由金属制成，因此即使它们由于正面碰撞而变形，进气管道40也能够容易地保持为处于完全关闭状态。这能够应用于排气挡板机构70。因此，能够限制异物进入到进气管道40和排气管道50中。

另外，如上所述，进气管道40大体上由管状的金属板制成的金属板部分42构成，排气管道50大体上由管状的金属板制成的金属板部分52构成。因此，如图10中示出的，在正面碰撞时，进气管道40和排气管道50发生变形，但进气管道40和排气管道50的断裂或者碎裂被限制。这能够限制部件和异物与燃料电池80相碰撞。另外，当发生正面碰撞时进气管道40变形时，碰撞载荷的一部分用于使进气管道40变形，并且被传递至燃料电池80的冲击有所减缓。这也能够限制对燃料电池80的损坏。

另外，图1中示出了穿过马达MG的前端部分Mf的竖向线L，但竖向线L相对于燃料电池80的前端部分80f位于前侧。即，马达MG的前端部分Mf相对于燃料电池80的前端部分80f安置在前侧。由于这个原因，在正面碰撞时，部件和异物在其接近燃料电池80之前容易与马达MG相碰撞。因此，马达MG接受碰撞载荷的一部分，由此限制施加至燃料电池80的冲击。

此处，由于马达MG的壳体中容纳有高速旋转的转子，因此马达MG的刚度设计成比燃料电池80相对较大。因此，就马达MG限制对燃料电池80的冲击而言，优先考虑将马达MG的前端部分Mf相对于燃料电池80的前端部分80f安置在前侧。

另外，如图1中示出的，燃料电池80保持处于倾斜的姿态使得其上部相对于其下部安置在前侧。另外，如上所述，安装机构M2的托架BR1和托架BR2在一定程度上围绕紧固螺栓B2可旋转地连接，其中，紧固螺栓B2大致沿车辆宽度方向延伸。由此，如图10中示出的，由于正面碰撞，燃料电池80能够以其下侧作为支承点而旋转。这能够保证碰撞行程，由此使得能够限制对燃料电池80造成损害。

另外，如图10中示出的，空气调节器冷凝器AC和前保险杠加强件18由于正面碰撞而被向后碰撞，但进气管道40相对于空气调节器冷凝器AC和前保险杠加强件18位于上侧。这限制空气调节器冷凝器AC和前保险杠加强件18与进气管道40相碰撞，由此使得能够限制进气管道40由于正面碰撞而发生很大程度的变形。这使得能够保持进气管道40由进气挡板机构60完全关闭的状态。另外，还能够限制撞击从进气管道40传递至燃料电池80。

另外，空气调节器冷凝器AC和前保险杠加强件18相对于燃料电池80安置在下侧并且相对于马达MG和驱动桥TA安置在前侧。因此，在正面碰撞时，空气调节器冷凝器AC和前保险杠加强件18与马达MG和驱动桥TA相碰撞而不会与燃料电池80相碰撞。由于这个原因，还能够限制对燃料电池80施加的冲击。另外，风扇F相对于燃料电池80安置在后侧，因此这样还能够限制风扇F与燃料电池80相碰撞。

图11是车辆1的位于前侧的内部结构在以比图10的情况的碰撞载荷大的碰撞载荷发生正面碰撞时的示意图。如上所述，安装机构M2比安装机构M1更容易断裂。由于这个原因，当大的碰撞载荷施加至车辆1的前侧时，安装机构M2断裂，使得托架BR1和托架BR2彼此分离。由此，燃料电池80从横向构件14掉落，使得燃料电池80由于重力作用而向下移动。因此，燃料电池80相对于仪表板P朝向下侧移动并且相对于乘客室3朝向下侧移动。这能够限制燃料电池80与仪表板P相碰撞并且受到大的冲击。另外，这还能够限制燃料电池80进入乘客室3。

接下来将对燃料电池车辆的改型进行描述。应当指出的是，与上述实施方式相同的组成元件具有相同的附图标记，并且省去对其冗余的描述。图12是第一改型的车辆1a的位于前侧的内部结构的示意图。进气管道40a的金属板部分42a中设置有多个弯曲部分43a。在弯曲部分43a中，进气管道40a的壁部部分是弯曲的。应当指出的是，图12中示出的弯曲部分43a是被放大的。

图13是第一改型的车辆1a的位于前侧的内部结构在正面碰撞时的示意图。在车辆1a发生正面碰撞的情况下，进气管道40a发生变形以便在多个弯曲部分43a处进一步弯曲。由此，碰撞载荷的一部分用于使多个弯曲部分43a弯曲。这进一步限制冲击从进气管道40a传递至燃料电池80。

图14是第二改型的车辆1b的位于前侧的内部结构的示意图。进气管道40b的金属板部分42b中设置有多个薄的部分43b。薄的部分43b形成为比进气管道40b的其余部分的壁部薄。因此，在车辆1b发生正面碰撞时，进气管道40b发生变形以便在多个薄的部分43b处弯曲。即使根据这种构型，传递至燃料电池80的冲击有所减缓。应当指出的是，薄的部分43b的厚度是使得在正面碰撞时薄的部分43b不会断裂的这种程度的厚度。

图15是第三改型的车辆1c的位于前侧的内部结构的示意图。进气管道40c的金属板部分42c中设置有多个波纹部分43c。波纹部分43c呈波纹形状。在车辆1c发生正面碰撞时，进气管道40c发生变形使得多个波纹部分43c收缩。即使在这种构型的情况下，传递至燃料电池80的冲击有所减缓。如上所述，在第一改型至第三改型中，弯曲部分43a、薄的部分43b和波纹部分43c是用于促使进气管道在正面碰撞时发生变形的变形促进部分的示例。

上述实施方式和上述改型涉及在进气管道40至40c的金属板部分42a至42c中设置有变形促进部分的构型，但排气管道50的金属板部分52中也可以设置有变形促进部分。在这种情况下，能够更优选地吸收在如图11中示出的撞击载荷很大的情况下的冲击。

在上述实施方式和上述改型中，进气管道40至40c以及排气管道50均由金属板部分构成，但本发明不限于此。例如，进气管道和排气管道中的至少一者可以构造成包括金属铸造部分和金属板部分。金属铸造部分例如是待紧固至另一部件的紧固凸缘部分，并且另一管状部分由金属板部分构成。在这种情况下，金属铸造部分需保证刚度，因此金属铸造部分比金属板部分厚并且很难会发生变形。然而，即使在这种情况下，由于金属板部分比金属铸造部分更容易发生变形，因此碰撞载荷的一部分用于使金属板部分发生变形，由此使得能够使对燃料电池80的冲击有所减缓。

另外，进气管道40至40c和排气管道50中的至少一者可以由树脂制成，并且至少部分地包括含有弹性成分的树脂部分。通常，在发生正面碰撞时接受到冲击载荷时，树脂容易断裂或碎裂而不会发生变形。然而，含有弹性成分的树脂部分容易变形。因此，当树脂部分发生变形以吸收冲击载荷时，能够限制进气管道40至40c和排气管道50中的至少一者断裂。含有弹性成分的树脂的示例包括：烯烃、苯乙烯、丁二烯、异戊二烯及类似物的热塑性弹性体；聚酯、聚醚及类似物的热固性弹性体；以及氟橡胶、硅橡胶及类似物。

例如，在进气管道40a至40c是由树脂制成的情况下，所期望的是至少弯曲部分43a、薄的部分43b和波纹部分43c形成在其由含有弹性成分的树脂制成的树脂部分中。这是因为这种树脂部分由于正面碰撞而发生的变形得到进一步的促进。

图16是第四改型的车辆1d的位于前侧的内部结构的示意图。在上述实施方式和上述改型中，马达MG的前端部分Mf相对于燃料电池80的前端部分80f安置在前侧。同时，在第四改型中，驱动桥TA的前端部分Tf相对于马达MG’的前侧端部部分安置在前侧并且相对于燃料电池80的前端部分80f安置在前侧。这是因为驱动桥TA的壳体设计成与燃料电池80相比具有相对较大的刚度以便接受来自马达MG’的动力和来自驱动轴DS的反作用力。因此，即使在这种情况下，在发生正面碰撞时，部件或者异物首先会与驱动桥TA相碰撞，由此使得能够限制对燃料电池80施加的冲击。

上面详细地描述了本发明的实施方式，但本发明不限于该具体实施方式，并且能够做出各种改型和替换。

在上述实施方式和上述改型中，马达MG和马达MG’以及驱动桥TA被容纳在存储室R中，但本发明不限于此。例如，马达MG和马达MG’以及驱动桥TA可以相对于乘客室3安置在后侧，以便驱动后车轮。

在上述实施方式和上述改型中，设置有排气管道50和排气挡板机构70，但可以不设置。即使并未设置排气管道50和排气挡板机构70，通过燃料电池80的空气也能够经由前罩盖4的通气孔4a被排放至存储室R外。

在上述实施方式和上述改型中，进气管道40相对于空气调节器冷凝器AC安置在上侧，但本发明不限于此。例如，空气调节器冷凝器AC可以相对于进气管道40安置在上侧，使得空气调节器冷凝器AC与通气孔6a相对，并且进气管道40的进气口41与通气孔6b相对，或者空气调节器冷凝器AC和进气管道40的进气口41可以在车辆宽度方向上并排安置。

Claims (9)

1.一种气冷式燃料电池车辆，包括：

用于所述车辆的驱动马达；

气冷式燃料电池，所述气冷式燃料电池构造成给所述马达供给电力；以及

进气管道，所述进气管道相对于所述燃料电池安置在车辆前侧，并且构造成将空气导引至所述燃料电池；

所述气冷式燃料电池车辆的特征在于包括：

进气挡板机构，所述进气挡板机构构造成用以打开和关闭所述进气管道；

存储室，所述存储室相对于所述车辆的乘客室设置在车辆前侧，并且构造成容纳所述燃料电池、所述进气管道和所述进气挡板机构；

控制部分，所述控制部分配置成用以控制所述进气挡板机构；以及

碰撞检测器，所述碰撞检测器配置成检测所述车辆的正面碰撞，

其中，所述控制部分配置成：当检测到所述车辆的正面碰撞时，将所述进气挡板机构控制至关闭侧，以及

所述进气管道包括管状的金属板部分或含有弹性成分的树脂部分；

所述气冷式燃料电池车辆还包括：

车辆框架构件，所述车辆框架构件构成所述车辆的框架；

上安装机构，所述上安装机构构造成将所述燃料电池固定至所述车辆框架构件；以及

下安装机构，所述下安装机构构造成在所述上安装机构的下方将所述燃料电池固定至所述车辆框架构件，

其中，所述上安装机构和所述下安装机构将所述燃料电池固定成处于倾斜的姿态，使得所述燃料电池的上部相对于所述燃料电池的下部安置在车辆前侧，

所述下安装机构包括构造成比所述上安装机构更容易断裂的易损坏部分，

所述上安装机构和所述下安装机构分别包括第一紧固螺栓和第二紧固螺栓，所述第一紧固螺栓和所述第二紧固螺栓二者均构造成紧固第一托架和第二托架，所述第一托架固定至燃料电池侧构件，所述第二托架固定至所述车辆框架构件，以及

当从竖向方向观察所述车辆时，与所述上安装机构的所述第一紧固螺栓的轴向方向相比，所述下安装机构的所述第二紧固螺栓的轴向方向几乎平行于所述车辆的车辆宽度方向。

2.根据权利要求1所述的气冷式燃料电池车辆，所述气冷式燃料电池车辆还包括：

排气管道，通过所述燃料电池的空气经由所述排气管道被排放至相对于所述燃料电池的上侧；以及

排气挡板机构，所述排气挡板机构构造成用以打开和关闭所述排气管道，

其中，所述存储室容纳所述排气管道和所述排气挡板机构，以及

所述控制部分配置成：当检测到所述车辆的正面碰撞时，将所述排气挡板机构控制至关闭侧。

3.根据权利要求1或2所述的气冷式燃料电池车辆，所述气冷式燃料电池车辆还包括：

驱动桥，所述驱动桥构造成将所述马达的动力传递至所述车辆的车轮，

其中，所述存储室容纳所述马达和所述驱动桥，

所述马达和所述驱动桥中的至少一者的位于车辆前侧的端部部分相对于所述燃料电池的位于车辆前侧的端部部分安置在车辆前侧。

4.根据权利要求2所述的气冷式燃料电池车辆，其中，

所述排气管道包括管状的金属板部分或含有弹性成分的树脂部分。

5.根据权利要求1或2所述的气冷式燃料电池车辆，其中，

所述进气管道的所述金属板部分或者所述进气管道的所述树脂部分包括构造成在所述车辆发生正面碰撞时促进变形的变形促进部分。

6.根据权利要求1或2所述的气冷式燃料电池车辆，所述气冷式燃料电池车辆还包括：

空气调节器冷凝器，所述空气调节器冷凝器容纳在所述存储室中，并且构造成使来自空气调节器制冷剂的热量消散，

其中，所述进气管道相对于所述空气调节器冷凝器安置在上侧。

7.根据权利要求1或2所述的气冷式燃料电池车辆，其中，

所述进气挡板机构包括框架本体和多个翅片，所述多个翅片沿着彼此延伸并且由所述框架本体可旋转地支承，以便打开和关闭所述框架本体的开口，以及

所述多个翅片由金属制成。

8.根据权利要求2所述的气冷式燃料电池车辆，所述气冷式燃料电池车辆还包括：

前罩盖，所述前罩盖构造成用以打开和关闭所述存储室的顶面；以及

开度检测器，所述开度检测器配置成检测所述前罩盖的打开和关闭，

其中，所述控制部分配置成：当检测到所述前罩盖打开时，将所述排气挡板机构控制至关闭侧。

9.根据权利要求3所述的气冷式燃料电池车辆，其中，

所述进气管道和所述燃料电池相对于所述马达和所述驱动桥安置在上侧。