CN108725237B - 车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆，包括：前舱，配置于前方；燃料电池组，配置于所述前舱内，在所述车辆的前后方向上层叠多个单电池而形成；及缓冲构件，配置在所述燃料电池组中的、车辆的前后方向上的前方。

Description

车辆
技术领域
本发明涉及车辆。
背景技术
存在搭载有燃料电池单电池的层叠体即燃料电池组的车辆。燃料电池组例如日本特开2015-231319记载那样以单电池在车辆的前后方向上层叠的方式配置于车辆前方的前舱。
发明内容
在向车辆的前方向的碰撞时(以下，将向车辆前方向的碰撞称为“前方碰撞”)，以在燃料电池组的层叠方向上产生的惯性力为起因而构成燃料电池组的各单电池的层叠状态产生疏密的情况下，层叠状态变疏的部位的燃料电池单电池的紧固载荷降低。
本发明提供一种抑制燃料电池组的层叠状态产生疏密的技术。
本发明的形态的车辆具备：前舱，配置于所述车辆的前后方向上的所述车辆的前方；燃料电池组，配置于所述前舱内，具备在所述车辆的前后方向上层叠的多个单电池；及缓冲构件，配置在所述车辆的前后方向上的所述燃料电池组的前方。
根据上述形态，即使在车辆发生了前方碰撞的情况下，也能够通过缓冲构件来降低在燃料电池组的层叠方向上施加的惯性力，因此能够抑制燃料电池组的层叠状态产生疏密。因此，能够抑制燃料电池单电池的紧固载荷降低的部分的产生。
在上述形态中，所述缓冲构件可以构成为，使预先确定的评定速度下的前方碰撞时的向所述燃料电池组的输入载荷小于所述评定速度下的前方碰撞时的所述燃料电池组的耐久载荷。
根据上述结构，在前方碰撞时，通过缓冲构件减少的向燃料电池组的输入载荷设定得比燃料电池组的耐久载荷小，因此能够抑制燃料电池组的层叠状态产生疏密。因此，能够抑制燃料电池单电池的紧固载荷降低的部分的产生。
在上述形态中，所述评定速度可以为55km/h。
根据上述结构，能够抑制燃料电池组的层叠状态产生疏密。因此，能够抑制燃料电池单电池的紧固载荷降低的部分的产生。
在上述形态中，可以是，所述燃料电池组具有从下方支承所述燃料电池组的组框架，所述缓冲构件安装于所述组框架。
根据上述结构，由于前方碰撞时的冲击向组框架施加，因此能够抑制向燃料电池组直接施加冲击。因此，能够抑制燃料电池组的层叠状态产生疏密。因此，能够抑制燃料电池单电池的紧固载荷降低的部分的产生。
在上述形态中，所述车辆可以具备将所述组框架与所述车辆固定的固定件。
根据上述结构，能够使向组框架施加的冲击向固定件逃散，因此能够使前方碰撞时的冲击分散。由此，能够进一步降低向燃料电池组施加的冲击。因此，能够抑制燃料电池组的层叠状态产生疏密。因此，能够抑制燃料电池单电池的紧固载荷降低的部分的产生。
在上述形态中，所述车辆可以为燃料电池车辆。
需要说明的是，本发明能够以各种方式实现，例如，能够以车辆的制造方法、车辆的燃料电池组的配置方法等方式实现。
附图说明
前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。
图1是表示车辆的概略结构的说明图。
图2是表示燃料电池组的概略结构的剖视图。
图3是表示燃料电池组的截面的参考图。
图4是表示图3的燃料电池单电池的位置与紧固载荷的关系的坐标图。
图5是表示缓冲构件的概略结构的说明图。
图6是表示车辆的前方碰撞的速度与向燃料电池组的输入载荷的关系的坐标图。
具体实施方式
A.实施方式：
图1是表示搭载有本发明的一实施方式的燃料电池的车辆100的概略结构的说明图。车辆100具有前舱10和车舱11。在本实施方式中，前舱10形成为包含由一对前轮FW夹着的区域的、处于比车辆100的车舱11靠前方(+x轴方向)处的空间。前舱10与车舱11由前围板DB分隔。车辆100搭载后述的燃料电池组20作为电力源，通过作为动力源的电动机(未图示)的驱动，来驱动前轮FW及后轮RW中的至少一方。图1示出相互正交的x轴、y轴、z轴。上述的轴对应于图2以后所示的轴。
在前舱10内配置有燃料电池组20。在前舱10的车辆后方(-x轴方向)侧形成有车舱11。在本实施方式中，车舱11形成为由一对前轮FW与一对后轮RW夹着的在车辆前后方向(x轴方向)上扩展的空间。燃料电池组20是固体高分子型燃料电池，接受来自氢气供给系统(未图示)的氢气供给和来自空气供给系统(未图示)的空气供给而发电。
在本实施方式中，燃料电池组20经由组框架30固定于悬架梁41，配置在前舱10内。在燃料电池组20的上部配置、固定有将车辆100发电的直流电力转换成交流电力的燃料电池用动力控制单元60。
组框架30是从下方支承燃料电池组20的金属构件。组框架30通过在下方(+y轴方向)的前端(+x轴方向侧)和后端(-x轴方向侧)设置的固定件40而固定于悬架梁41。固定件40包括组框架30前端侧的前固定件40F和组框架30后端侧的后固定件40R。在车辆100的前方碰撞时，固定件40抑制燃料电池组20向前方的移动。悬架梁41是作为车辆100的车身框架的一部分的构件，在本实施方式中，也作为支承燃料电池组20的构件使用。
在本实施方式中，在车辆前后方向上的燃料电池组20的前方配置缓冲构件50。在本实施方式中，缓冲构件50固定在组框架30的前端。而且，在车辆100的前方侧，更具体而言，在缓冲构件50的前方配置散热器70。散热器70通过来自在散热器70的附近配置的风扇电动机(未图示)的风，对于经由制冷剂流路(未图示)从燃料电池组20送来的制冷剂进行冷却，将制冷剂的热量向车外放出。
图2是表示燃料电池组20的概略结构的剖视图。燃料电池组20具备壳体21。燃料电池组20具有在车辆的前后方向(x轴方向)上层叠的多个燃料电池单电池22。需要说明的是，“在车辆的前后方向(x轴方向)上层叠的多个燃料电池单电池22”包括将燃料电池单电池22以相对于车辆100的前后方向(x轴方向)而成为±30°以内的方向的方式层叠的情况。
在将燃料电池单电池22在壳体21内层叠多个的层叠体的层叠方向(x轴方向)的两端配置有一对端板23。端板23是板状构件。在本实施方式中，壳体21由铝(Al)形成。壳体21可以由例如不锈钢(SUS)、钛(Ti)、这些金属的合金形成。而且，并不局限于金属，也可以通过树脂等形成。
图3是燃料电池组20的剖视图的参考图。示出在图3中的燃料电池组20，由于车辆100的前方碰撞而从车辆后方侧向车辆前方侧(+x轴方向)产生了惯性力的情况。如图3所示，燃料电池组20当在燃料电池单电池22的层叠方向上产生惯性力时，燃料电池单电池22的层叠状态产生疏密。
图4是表示图3的燃料电池单电池22的位置与紧固载荷的关系的坐标图。纵轴表示紧固载荷(kN)，横轴表示从燃料电池组20前方起的位置(mm)。图4中的虚线表示向车辆100未产生惯性力时的燃料电池组20的紧固载荷。如图4所示，燃料电池组20的后方侧的燃料电池单电池22的层叠状态变疏的部位与燃料电池组20的前方侧的燃料电池单电池22的层叠状态变密的部位相比，紧固载荷降低。
图5是表示缓冲构件50的概略结构的说明图。在本实施方式中，缓冲构件50是通过对铝合金进行挤压成形而形成的碰撞吸能盒。在本实施方式中，通过在长方体状的构件上形成沿车辆的前后方向(x轴方向)的截面矩形形状的4个贯通孔而形成碰撞吸能盒。在本实施方式中，碰撞吸能盒在车辆的宽度方向(z轴方向)上排列2个而构成缓冲构件50。缓冲构件50例如可以通过铝合金以外的金属或树脂形成。缓冲构件50在车辆100的前方碰撞时如果在其轴向(x轴方向)上施加载荷，则在轴向上反复压曲而塑性变形为褶皱状(摺状)，由此来吸收碰撞载荷。
在本实施方式中，缓冲构件50构成为吸收碰撞载荷，以使前方碰撞时的向燃料电池组20的输入载荷小于前方碰撞时的燃料电池组20的耐久载荷。通过缓冲构件50吸收的碰撞载荷例如通过碰撞吸能盒的个数、前后方向的长度、材料等能够调整。需要说明的是，前方碰撞时的燃料电池组20的耐久载荷是在前方碰撞时，即使燃料电池组20产生惯性力，冷却水或反应气体也不会泄漏的最大的载荷。本实施方式的燃料电池组20的耐久载荷为例如200kN。
在本实施方式中，“前方碰撞”表示车辆100以预先确定的速度向车辆前方向发生碰撞的情况。在本实施方式中，预先确定的速度是由各国的保险机构推荐的试验速度，将该推荐速度称为评定速度。在本实施方式中，评定速度遵照美国的IIHS(美国道路安全保险协会)的推荐速度，设为56km/h(35英里/h)。但是，评定速度没有限定为上述，例如，也可以遵照欧洲或中国、日本等各国的法规或政府的保险机关的推荐试验速度来确定。欧洲或中国的评定速度为55km/h。
图6是表示车辆100的前方碰撞的速度与向燃料电池组20的输入载荷的关系的坐标图。纵轴表示输入载荷(kN)，横轴表示车辆100的前方碰撞的速度(km/h)。图6的实线例示出存在缓冲构件50时的向燃料电池组20的输入载荷，虚线例示出没有缓冲构件50时的向燃料电池组20的输入载荷。
如虚线所示，在没有缓冲构件50时，输入载荷与速度成比例地增大。这种情况下，如图3所示，燃料电池组20的燃料电池单电池22的层叠状态产生疏密。在本实施方式中，如实线所示，缓冲构件50设计成，至少在0～56km/h的速度范围内，无论车辆的前方碰撞的速度如何，向燃料电池组20的输入载荷都成为预先确定的载荷以下，例如170kN左右。该载荷的大小可以通过预先实验性地求出前方碰撞时的向燃料电池组20的输入载荷小于前方碰撞时的燃料电池组20的耐久载荷那样的值来确定。
需要说明的是，在本实施方式中，车辆100的前方碰撞时的向燃料电池组20的输入载荷可以通过由缓冲构件50减少的输入载荷与经由固定件40向燃料电池组20的输入载荷，更具体而言，由前固定件40F及后固定件40R减少的输入载荷相加来求出。
根据以上说明的本实施方式的车辆100，由于在燃料电池组20的前方配置缓冲构件50，因此缓冲构件50能吸收前方碰撞时的冲击(载荷)。在本实施方式中，前方碰撞时的由缓冲构件50减少的向燃料电池组20的输入载荷设定得比燃料电池组20的耐久载荷小，因此能够降低在燃料电池组20的层叠方向上施加的惯性力，因此能够抑制燃料电池组20的层叠状态产生疏密。因此，能够抑制冷却水或反应气体的泄漏。
另外，在本实施方式中，车辆100具备组框架30，因此前方碰撞的冲击向组框架30施加，能够抑制向燃料电池组20直接施加冲击。因此，能够抑制燃料电池组20的层叠状态产生疏密，能够更有效地抑制冷却水或反应气体的泄漏。
另外，在本实施方式中，车辆100具备固定件40，因此能够使向组框架30施加的冲击向固定件40逃散，因此能够使前方碰撞时的冲击分散。因此，能够抑制燃料电池组20的层叠状态产生疏密，能够更有效地抑制冷却水或反应气体的泄漏。而且，由于能够较小地设定由缓冲构件50吸收的碰撞载荷，因此能够提高缓冲构件50的设计自由度。
B.变形例：
<第一变形例>
在上述实施方式中，缓冲构件50可以由例如收纳有具有冲击吸收性的凝胶的容器构成。而且，也可以由橡胶板或弹簧形成。
<第二变形例>
在上述实施方式中，缓冲构件50安装在组框架30的前端。相对于此，缓冲构件50也可以安装在燃料电池组20的前端，更具体而言壳体21的前端。而且，车辆100可以不具备组框架30。更具体而言，车辆100可以将燃料电池组20直接安装于固定件40或悬架梁41。
<第三变形例>
在上述实施方式中，车辆100具备固定件40。相对于此，车辆100也可以不具备固定件40。更具体而言，燃料电池组20或组框架30可以直接安装于悬架梁41。需要说明的是，这种情况下，图6的实线所示的车辆100的前方碰撞的向燃料电池组20的输入载荷增大由固定件40减少的载荷量。
本发明并不局限于上述的实施方式或变形例，在不脱离其主旨的范围内能够以各种结构实现。例如与发明内容一栏记载的各方式中的技术特征对应的实施方式、变形例中的技术特征为了解决上述的问题，或者为了实现上述的效果的一部分或全部而可以适当进行更换或组合。而且，该技术特征只要在本说明书中不是作为必须的特征进行说明，就可以适当删除。

Claims (5)

1.一种车辆，其特征在于，包括：
前舱，配置于所述车辆的前后方向上的所述车辆的前方；
燃料电池组，配置于所述前舱内，具备在所述车辆的前后方向上层叠的多个单电池；及
缓冲构件，配置于所述车辆的前后方向上的所述燃料电池组的前方，
所述燃料电池组包括从下方支承所述燃料电池组的组框架，
所述缓冲构件安装于所述组框架。
2.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，
所述缓冲构件构成为，使预先确定的评定速度下的正面碰撞时的向所述燃料电池组的输入载荷小于所述评定速度下的正面碰撞时的所述燃料电池组的耐久载荷。
3.根据权利要求2所述的车辆，其特征在于，
所述评定速度为55km/h。
4.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，
所述车辆还包括将所述组框架与所述车辆固定的固定件(40)。
5.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，
所述车辆为燃料电池车辆。
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