CN111959298A - 燃料电池车辆 - Google Patents

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Abstract

一种燃料电池车辆，提供改进的空间利用率和所需的电压强度。该燃料电池车辆包括燃料电池、布置在燃料电池上的接线盒以及布置在燃料电池与乘客室之间的功率控制器。功率控制器提高燃料电池的输出电压。

Description

燃料电池车辆
技术领域
本发明涉及燃料电池车辆，更具体地涉及具有改进的性能的燃料电池车辆。
背景技术
通常，包括燃料电池的车辆(以下称为“燃料电池车辆”)需要来自燃料电池的各种水平的功率。当需要来自燃料电池的相对高水平的功率时，安装在车辆内的燃料电池的体积可能增加。结果，燃料电池车辆中燃料电池所占据的空间量增加，这可能引起各种问题。
发明内容
因此，示例性实施方式针对一种燃料电池车辆，其基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。本发明的目的是提供一种具有优异性能的燃料电池车辆。
在一个示例性实施方式中，燃料电池车辆包括燃料电池、布置在燃料电池上的接线盒以及布置在燃料电池与乘客室之间且配置为提高燃料电池的输出电压的功率控制器。例如，其中安装有燃料电池、接线盒和功率控制器的容纳空间可以布置在乘客室前面的区域或乘客室后面的区域中的至少一个中。
燃料电池车辆还可以包括沿车辆的宽度方向布置在燃料电池两侧上的侧部构件，以及至少部分地安装到侧部构件的系统框架，该系统框架支撑燃料电池和功率控制器的至少一部分。另外，燃料电池车辆还可以包括配置为驱动车辆的驱动单元，且系统框架可以沿高度方向布置在驱动单元上。
燃料电池可以在宽度方向上具有第一宽度，接线盒可以在宽度方向上具有第二宽度，且功率控制器可以在宽度方向上具有第三宽度。第一宽度可以大于第二宽度，第二宽度可以大于第三宽度。燃料电池车辆还可以包括布置在燃料电池与乘客室之间的空间中的制动助力器，且燃料电池可以在车辆的纵向上与制动助力器间隔第一距离。
特别地，第一距离可以大于侧部构件在车辆发生碰撞时沿纵向变形的第一长度。例如，燃料电池可以布置成在纵向上与制动助力器间隔开，在其之间插入冲击吸收空间。功率控制器的相对侧表面中的一个可以在宽度方向上与冲击吸收空间间隔开。
此外，接线盒可以包括其中安装有保险丝和继电器的壳体，以及可拆卸地布置在壳体上的盖，该盖在车辆的高度方向上与车辆的发动机罩间隔开。功率控制器可以布置成比接线盒更靠近乘客室。例如，功率控制器和接线盒可以分开设置，且燃料电池和接线盒可以独立于功率控制器而彼此联接。
功率控制器可以可拆卸地联接到燃料电池和系统框架。特别地，功率控制器可以包括面向燃料电池的前表面、面向乘客室且与前表面相对的后表面、位于前表面与后表面之间且面向系统框架的底表面、以及与底表面相对的顶表面。接线盒可以包括面向乘客室的后表面和与后表面相对的前表面。
功率控制器的前表面可以联接到燃料电池，且功率控制器的底表面可以联接到系统框架。例如，功率控制器的前表面可以比接线盒的后表面更靠近乘客室。功率控制器的相对侧表面中的一个可以在车辆的宽度方向上与制动助力器间隔开。功率控制器的顶表面可以布置在接线盒的顶表面下方。
此外，燃料电池车辆可以包括前围板，且功率控制器的顶表面可以布置在前围板下方。例如，功率控制器的后表面可以在纵向上与车辆的仪表板间隔第二距离。第二距离可以大于侧部构件在车辆发生碰撞时沿纵向变形的第一长度。燃料电池还可以包括在车辆的宽度方向上布置在燃料电池的相对端部上的集流端子，以及在车辆的高度方向上突出的端子块，端子块将集流端子和接线盒彼此电连接。
端子块中的每个可以包括：主体，由绝缘材料形成；第一母线，至少部分地嵌入主体中，第一母线包括从主体的一侧突出的第一端部和从主体的相对侧突出的第二端部；第一连接部，将集流端子中相应的一个电连接到第一端部；以及第二连接部，将接线盒电连接到第二端部。
接线盒可以包括沿纵向从后表面突出的第三连接部，且功率控制器可以包括沿车辆的高度方向从顶表面突出的第四连接部以连接到第三连接部。第四连接部可以布置成比功率控制器的后表面更靠近功率控制器的前表面。
另外，第四连接部可以在纵向上与前围板间隔第三距离，且第三距离可以大于侧部构件在车辆发生碰撞时沿纵向变形的第一长度。第三连接部和第四连接部可以经由第二母线彼此电连接。第一母线和第二母线可以是导电的。
附图说明
可以参考以下附图详细描述布置和示例性实施方式，在附图中相同的附图标记指代相同的元件，其中：
图1是示出根据本发明示例性实施方式的普通车辆的外观的视图；
图2A至图2D是根据本发明示例性实施方式的燃料电池车辆的一部分的联接透视图；
图3是根据本发明示例性实施方式的图2A所示的燃料电池车辆的详细视图；
图4是根据本发明示例性实施方式的图2A所示的燃料电池车辆的平面图；
图5是根据本发明示例性实施方式的图2A所示的燃料电池车辆的右侧剖视图；
图6是根据本发明示例性实施方式的图3所示的部分“I”的放大透视图；
图7是根据本发明示例性实施方式的沿图6所示的线A-A’截取的剖视图；以及
图8A和图8B是根据本发明示例性实施方式的燃料电池车辆的剖视图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，在附图中示出各种示例性实施方式。然而，这些实施例可以以许多不同的形式实施，且不应被解释为限于本文阐述的示例性实施方式。相反，在本发明的精神和范围内，可以选择性且可操作地组合或替换一个或多个部件。
在本文中使用的术语仅用于描述特别实施方式并且不旨在限制本发明。如在本文中所使用的，单数形式“一个(a)”、“一只(an)”和“该(the)”旨在同样包括复数形式，除上下文以其他方式明确表明之外。应进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises)”和/或“包括的(comprising)”指定所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或其集合的存在或添加。如在本文中所使用的，术语“和/或(and/or)”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任何和全部组合。
除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本领域技术人员通常理解的相同含义。还将理解的是，术语诸如常用词典中定义的术语应被解释为具有与其在现有技术的上下文中的含义一致的含义。
尽管示例性实施方式被描述为使用多个单元来执行示例性过程，但是应理解，示例性过程也可以由一个或多个模块来执行。此外，应理解术语“控制器/控制单元(controller/control unit)”指的是包括存储器和处理器的硬件设备。存储器配置为存储模块，且处理器被具体配置为执行所述模块以执行下面进一步描述的一个或多个过程。
此外，本发明的控制逻辑可以在计算机可读介质上实施为非暂时性的计算机可读介质，其包含被处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的实施例包括但不限于ROM、RAM、紧凑光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储设备。计算机可读记录介质也可以分散于联网计算机系统中以使得计算机可读介质以分散的形式被存储和执行，例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)。
说明书中使用的术语被提供用于示例性实施方式的描述，且本发明不限于此。在说明书中，除非另有说明，否则句子中的单数包括复数形式。术语“至少一个(at leastone)”(或“一个或多个(one or more)”)应被理解为包括可以从一个或多个相关项目中建议的所有可能的组合。例如，“第一项目、第二项目或第三项目中的至少一个”的含义可以是第一项目、第二项目或第三项目中的每个，且也可以是可以从第一项目、第二项目和第三项目中的两个或更多个中建议的所有可能的组合。
另外，术语诸如“第一(first)”、“第二(second)”、“A”、“B”、“(a)”、“(b)”等可以在本文中用于描述实施方式的部件。这些术语仅用于将一个元素与另一个元素区分开，相应元素的本质、顺序或序列不受这些术语的限制。应注意，如果说明书中描述了一个部件“连接”、“联接”或“连结”到另一个部件，则前者可以直接“连接”、“联接”或“连结”到后者，或者可以经由另一个部件间接“连接”、“联接”或“连结”到后者。
应理解，当一个元件被称为另一个元件“上(on)”或“下(under)”时，它可以直接在该元件上/下，或者也可以存在一个或多个中间元件。当一个元件被称为“在···上(on)”或“在···下(under)”、“在该元件下”以及“在该元件上”可以基于该元件被包括在内。
在下文中，将参考附图描述根据示例性实施方式的燃料电池车辆100A、100B、100C和100D。为了便于描述，将使用笛卡尔坐标系(x、y、z)来描述燃料电池车辆100A、100B、100C和100D。然而，也可以使用其他不同的坐标系。在附图中，笛卡尔坐标系的x轴、y轴和z轴彼此垂直。然而，示例性实施方式不限于此。换句话说，x轴、y轴和z轴可以彼此相交。
图1是示出普通车辆的外观的视图。参考图1，车辆可以包括乘客就座的乘客室110、布置在乘客室110前面的第一空间120以及布置在乘客室110后面的第二空间130。例如，当车辆沿x轴方向行驶时，第一空间120可以对应于容纳车辆发动机的发动机室，第二空间130可以对应于行李箱。
图2A至图2D是根据各种示例性实施方式的燃料电池车辆100A、100B、100C和100D的一部分的联接透视图，图3是图2A所示的燃料电池车辆100A的详细视图，图4是图2A所示的燃料电池车辆100A的平面图，图5是图2A所示的燃料电池车辆100A的右侧剖视图。
为了帮助理解示例性实施方式并避免混淆，图4中省略了系统框架240的图示。在下文中，将描述图2A所示的燃料电池车辆100A。除非另有说明，否则以下描述也可以应用于图2B至图2D所示的燃料电池车辆100B、100C和100D。
参考图2A至图5，根据示例性实施方式的燃料电池车辆100A、100B、100C或100D可以包括燃料电池210、接线盒(或高压接线盒)220和功率控制器230。在下文中，燃料电池210、接线盒220和功率控制器230统称为“燃料电池系统”。
根据示例性实施方式的燃料电池车辆100A、100B、100C或100D中包括的燃料电池210可以包括单元燃料电池，该单元燃料电池不在垂直方向(例如，z轴方向)或水平方向(例如，x轴方向或y轴方向)上堆叠。
可替换地，根据另一示例性实施方式的燃料电池车辆100A、100B、100C或100D中包括的燃料电池210可以包括多个单元燃料电池，这些单元燃料电池在垂直方向或水平方向中的至少一个方向上堆叠。例如，燃料电池210可以包括多个单元燃料电池，这些单元燃料电池在x轴方向、y轴方向或z轴方向中的至少一个方向上堆叠。
在下文中，将图2A至图7所示的根据示例性实施方式的燃料电池车辆100A、100B、100C和100D中的每个描述为包括单个单元燃料电池。然而，即使当根据示例性实施方式的燃料电池车辆100A、100B、100C和100D中的每个包括多个单元燃料电池时，也可以对其应用以下描述。
单元燃料电池可以是聚合物电解质膜燃料电池(或质子交换膜燃料电池)(PEMFC)，其已经被广泛研究作为驱动车辆的动力源。然而，示例性实施方式不限于单元燃料电池的具体配置或外观。燃料电池210中包括的单元燃料电池可以包括端板(例如，压板或压缩板)(未示出)、集电器(未示出)和电池堆(未示出)。
电池堆可以包括多个单元电池，这些单元电池在宽度方向(以下称为“第一方向”)(例如，y轴方向)上堆叠。电池堆可以通过堆叠几十至几百个单元电池例如100至400个单元电池来形成。每个单元电池可以产生大约0.6伏到1.0伏的电能，平均大约0.7伏的电能。因此，包括在燃料电池210中的单元燃料电池的数量和包括在单元燃料电池的电池堆中的单元电池的数量可以基于从燃料电池210供应到负载的电力的强度来确定。这里，“负载”可以指燃料电池车辆100A、100B、100C或100D的需要电力的部分。
端板可以布置在电池堆的各个端部，且可以支撑和固定单元电池。换句话说，第一端板EP1可以布置在电池堆的第一端，第二端板EP2可以布置在电池堆的与第一端相对的第二端。此外，燃料电池210还可以包括夹持构件。例如，在每个单元燃料电池中，夹持构件可以沿第一方向(例如，y轴方向)与端板一起夹持单元电池。
接线盒220可以布置在燃料电池210上。接线盒220可以分配在燃料电池210的电池堆中产生的电力。例如，接线盒220可以包括保险丝(未示出)和继电器(未示出)，以控制辅助燃料电池210操作的外围辅助部件(设施外围(BOP，balance-of-plant)。
参考图3，接线盒220可以包括壳体CA和盖CO。保险丝和继电器可以容纳在壳体CA中。因此，壳体CA可以包括主体CP和下部板LP。下部板LP对应于壳体CA的底表面，且主体CP与下部板LP一起形成容纳保险丝和继电器的空间。根据示例性实施方式，主体CP和下部板LP可以彼此一体地形成。盖CO可以可拆卸地布置在壳体CA上。
功率控制器230可以布置在燃料电池210与乘客室110之间，且可以配置为提高燃料电池210的输出电压。例如，功率控制器230可以包括高压升压直流-直流(DC-DC)转换器(或者燃料电池DC-DC转换器(FDC))。根据示例性实施方式，容纳燃料电池210、接线盒220和功率控制器230的容纳空间可以是图1所示的第一空间120或第二空间130中的至少一个。
在以下描述中，假设容纳空间是第一空间120，也就是布置在乘客室110前面的发动机室。然而，示例性实施方式不限于此。容纳空间可以是第二空间130，或者可以对应于第一空间120和第二空间130这两者。
根据示例性实施方式的燃料电池车辆100A、100B、100C或100D还可以包括侧部构件142和144、制动助力器162或164、前围板170、发动机罩180和驱动单元190。侧部构件142和144可以沿第一方向布置在燃料电池210的两侧上。特别地，侧部构件142和144可以对应于车身。换句话说，侧部构件142和144可以对应于形成车辆的发动机室侧部的车身。
制动助力器162或164可以连接到布置在乘客室110中的驾驶员座椅下方的制动踏板，以在踩踏或接合制动踏板时增加制动踏板的操作力。尽管在图2A、图2B、图2C、图2D和图4中示出设有两个制动助力器162和164，但这仅仅是为了清楚起见。例如，燃料电池车辆100A、100B、100C或100D在驾驶员座椅位于车辆右侧时，可以仅包括右侧制动助力器164，在驾驶员座椅位于车辆左侧时，可以仅包括左侧制动助力器162。
在根据示例性实施方式的燃料电池车辆100A、100B、100C或100D中，制动助力器162或164可以布置在乘客室110与容纳燃料电池210、接线盒220和功率控制器230的容纳空间之间。制动助力器162或164可以配置为电驱动。例如，制动助力器162或164可以布置在燃料电池210与乘客室110之间的空间中。
前围板170可以降低在与车辆100的前侧碰撞期间行人受伤的风险。例如，支撑车辆100的挡风玻璃的前围板170的上端可以连接到发动机罩180的下端。然而，示例性实施方式不限于前围板170的具体位置。驱动单元190可以配置为驱动燃料电池车辆100A、100B、100C或100D。因此，驱动单元190可以包括驱动马达192或减速器(未示出)。
此外，燃料电池车辆100A、100B、100C或100D还可以包括系统框架240。特别地，上述燃料电池系统还可以包括系统框架240。系统框架240可以安装到(由侧部构件142和144中的至少一个支撑或连接到)侧部构件142和144中的至少一个，且可以支撑燃料电池210和功率控制器230中的每个的至少一部分。燃料电池210可以布置在系统框架240上。
根据示例性实施方式，如图2A和图2B所示，系统框架240可以布置在侧部构件142和144上。特别地，如图2A所示，系统框架240可以直接安装到侧部构件142和144。可替换地，如图2B所示，系统框架240可以经由连接构件间接安装到侧部构件142和144。例如，连接构件可以是安装支撑架。
如图2B所示，燃料电池车辆100B可以包括第一连接构件至第四连接构件310、320、330和340。例如，第一连接构件310可以包括连接主体312、衬套314和螺栓316。衬套314可以将连接主体312和第一侧部构件142互连，螺栓316可以将连接主体312和系统框架240互连。像第一连接构件310一样，第二连接构件至第四连接构件320、330和340中的每个可以包括连接主体、衬套和螺栓。
根据另一示例性实施方式，如图2C或图2D所示，系统框架240可以直接或间接地安装到侧部构件142和144中的第一个，燃料电池210的侧端部中的一个可以直接或间接地安装到侧部构件142和144中的第二个。例如，如图2C所示，系统框架240可以间接安装到侧部构件142和144的第一侧部构件142，且燃料电池210的侧端部中的一个(例如，燃料电池的第一侧端部)可以间接安装到侧部构件142和144的第二侧部构件144。
换句话说，系统框架240可以经由第一连接构件310和第二连接构件320间接安装到第一侧部构件142，且燃料电池210可以经由第五连接构件350间接安装到第二侧部构件144。类似于图2B所示的第一连接构件310，第五连接构件350可以包括连接主体352、衬套354和螺栓356。特别地，连接主体352、衬套354和螺栓356分别执行与图2B所示的连接主体312、衬套314和螺栓316相同的功能，因此省略其重复的解释。
可替换地，如图2D所示，系统框架240可以间接安装到第二侧部构件144，且燃料电池210的相对一侧端部(例如，燃料电池的第二侧端部)可以间接安装到第一侧部构件142。具体地，系统框架240可以经由第三连接构件330和第四连接构件340间接安装到第二侧部构件144，且燃料电池210可以经由第六连接构件360间接安装到第一侧部构件142。
类似于图2B所示的第一连接构件310，第六连接构件360可以包括连接主体362、衬套364和螺栓366。特别地，连接主体362、衬套364和螺栓366分别执行与图2B所示的连接主体312、衬套314和螺栓316相同的功能，因此省略其重复的解释。除了如上所述系统框架240和燃料电池210安装到侧部构件142和144的配置不同之外，图2B至图2D所示的燃料电池车辆100B、100C和100D中的每个都可以具有与图2A所示的燃料电池车辆100A相同的构造。
如图3所示，系统框架240可以形成为不包括中空部分(未示出)的平板形状。然而，示例性实施方式不限于此。根据另一示例性实施方式，不同于图3所示的配置，系统框架240可以包括形成在其中的多个中空部分。上述接线盒220可以被安置在燃料电池210上且可以由此被支撑。例如，如图3所示，接线盒220可以螺纹连接到或以其他方式紧固到燃料电池210的上表面US1的四个角P1至P4。
此外，如图2A至图2D、图3和图5所示，燃料电池210和功率控制器230可以安装到系统框架240且可以由此被支撑。例如，燃料电池210可以螺纹连接到或以其他方式紧固到系统框架240的上侧的四个点P5至P8。系统框架240可以沿高度方向(以下称为“第二方向”)(例如，z轴方向)布置在驱动单元190上。然而，示例性实施方式不限于此。
参考图4，燃料电池210可以在第一方向(例如，y轴方向)上具有第一宽度W1，接线盒220可以在第一方向上具有第二宽度W2，且功率控制器230可以在第一方向上具有第三宽度W3。根据示例性实施方式，第一宽度W1可以大于第二宽度W2，且第二宽度W2可以大于第三宽度W3。此外，燃料电池210可以在车辆的纵向(以下称为“第三方向”)(例如，x轴方向)上与制动助力器162或164间隔第一距离D1。
通常，在发生碰撞的情况下施加到车辆的冲击力可能传递至制动助力器。此后，传递到制动助力器的冲击力可以将仪表板150推入乘客室110，结果驾驶员的下体与踏板臂或制动踏板碰撞，从而可能受伤。因此，第一距离D1可以被设置为大于在燃料电池车辆100A发生碰撞的情况下侧部构件142和144在第三方向(例如，x轴方向)上变形的第一长度L1。因为第一距离D1可以大于第一长度L1，所以在车辆100A发生碰撞的情况下，可以保护制动助力器162或164免受碰撞接触，从而确保车辆的改进的安全性(例如，耐撞性)。此外，无论驾驶员座椅是在车辆的右侧还是在车辆的左侧，都可以确保车辆100A的耐撞性。
此外，参考图4，燃料电池210可以布置成在第三方向(例如，x轴方向)上与制动助力器162或164间隔开，在其之间插入冲击吸收空间SP1或SP2。因此，功率控制器230的相对侧表面S1和S2中的一个可以在第一方向(例如，y轴方向)上与制动助力器162间隔预定距离SD3。
因此，功率控制器230的相对侧表面S1和S2中的一个(例如，第一相对侧表面)可以在第一方向(例如，y轴方向)上与冲击吸收空间SP1间隔开。可替换地，功率控制器230的相对侧表面S1和S2中的另一个(例如，第二相对侧表面)可以在第一方向(例如，y轴方向)上与制动助力器164间隔预定距离SD4。因此，功率控制器230的相对侧表面S1和S2中的另一个可以在第一方向(例如，y轴方向)上与冲击吸收空间SP2间隔开。
因为第三宽度W3小于第一宽度W1，所以可以在燃料电池车辆100A中设置冲击吸收空间SP1或SP2。由于存在冲击吸收空间SP1或SP2，因此在车辆100A发生碰撞的情况下，可以保护制动助力器162或164免受碰撞接触，从而确保车辆的改进的刚性(例如，耐撞性)。
在下文中，为了解释燃料电池210、接线盒220和功率控制器230的布置，将接线盒220和功率控制器230的对应表面定义如下。接线盒220可以包括第一后表面BS1、第一前表面FS1和第一顶表面TS1。第一后表面BS1对应于面向乘客室110的接线盒220的后表面，第一前表面FS1对应于与第一后表面BS1相对的接线盒220的前表面。
功率控制器230可以包括第二前表面FS2、第二后表面BS2、底表面LS和第二顶表面TS2。第二前表面FS2对应于面向燃料电池210的功率控制器230的前表面，第二后表面BS2对应于面向乘客室110的功率控制器230的后表面。第二后表面BS2对应于与第二前表面FS2相对的表面。底表面LS可以是布置在第二前表面FS2与第二后表面BS2之间且面向系统框架240的表面。第二顶表面TS2对应于与底表面LS相对的表面。
根据示例性实施方式，如图5所示，接线盒220的盖CO可以布置成在第二方向上与车辆的发动机罩180间隔开。例如，随着发动机罩180与盖CO之间在第二方向上的最小距离MD减小，在与车辆100的碰撞期间可能对行人施加更大的冲击力。当充分确保最小距离MD时，可以保护行人免受与车辆100的碰撞。
此外，当打开车辆100A的发动机罩180执行接线盒220中的保险丝和继电器的维护时，由于接线盒220位于容纳空间中的最高位置，因此仅通过拆卸盖CO并更换接线盒220中的保险丝和继电器就可以更容易地执行车辆的维护。
此外，功率控制器230可以布置成比接线盒220更靠近乘客室110。例如，功率控制器230的第二前表面FS2可以定位成比接线盒220的第一后表面BS1更靠近乘客室110。换句话说，参考图5，从功率控制器230的第二前表面FS2到仪表板150的第一距离DD1可以小于从接线盒220的第一后表面BS1到仪表板150的第二距离DD2。
另外，功率控制器230可以联接到燃料电池210或系统框架240中的至少一个。例如，参考图3，功率控制器230的第二前表面FS2可以联接到燃料电池210，且功率控制器230的底表面LS可以联接到系统框架240。例如，功率控制器230的第二前表面FS2可以螺纹连接到或以其他方式紧固到燃料电池210的后表面上的两个点P9和P10，且功率控制器230的底表面LS可以螺纹连接到或以其他方式紧固到系统框架240的角处的两个点P11和P12。
因此，功率控制器230可以联接到系统框架240以及燃料电池210，由此可以更稳定地支撑功率控制器230。功率控制器230可以可拆卸地联接到燃料电池210和系统框架240。因此，根据燃料电池车辆100A的电压规格，功率控制器230可以被拆卸和移除，或者可以安装到燃料电池210或系统框架240中的至少一个，如图所示。因此，根据示例性实施方式的燃料电池系统可以应用于各种类型的车辆。
功率控制器230和接线盒220可以分开设置，而不是一体地形成。燃料电池210和接线盒220可以独立于功率控制器230而彼此联接。因此，即使当功率控制器230与燃料电池210和系统框架240分离时，接线盒220也可以固定到燃料电池210。换句话说，无论安装或移除功率控制器230，接线盒220都可以稳定地固定到燃料电池210。
此外，功率控制器230的第二顶表面TS2可以布置在接线盒220的第一顶表面TS1的下方。因此，当第二顶表面TS2布置在第一顶表面TS1的下方时，可以保护行人免受与车辆100的碰撞。功率控制器230的第二顶表面TS2可以布置在前围板170的下方。换句话说，如图5所示，功率控制器230的第二顶表面TS2可以布置在前围板170的底表面下方预定距离SD5处。因此，当第二顶表面TS2位于前围板170的底表面下方预定距离SD5时，可以防止前围板170在车辆发生碰撞的情况下变形。
此外，功率控制器230的第二后表面BS2可以在第三方向(例如，x轴方向)上与车辆100的仪表板150间隔第二距离D2。特别地，第二距离D2可以大于图4所示的第一长度L1。因此，由于第二距离D2大于第一长度L1，因此可以使由于车辆碰撞期间仪表板150的变形而对驾驶员造成伤害的风险最小化，并确保高压稳定性。
图6是图3所示的部分“I”的放大透视图，图7是沿图6所示的线A-A’截取的剖视图。参考图6和图7，燃料电池210可以包括集流端子212和端子块TB。
集流端子212可以沿第一方向(例如，y轴方向)布置在燃料电池210的相对端部上。在燃料电池210中，集电器可以布置在电池堆与燃料电池210的面向电池堆的第一端板EP1和第二端板EP2的内表面之间。集电器可以收集由于电池堆中的电子流而产生的电能，并将收集到的电能供应到使用燃料电池210的车辆100的负载。集流端子212可以电连接到集流器。
端子块TB可以在第二方向上从燃料电池210的上表面US1突出且可以电连接集流端子212和接线盒220。因此，端子块TB中的每个可以包括主体BD、第一母线BB1、第一连接部CP1和第二连接部CP2。主体BD可以由绝缘材料形成。第一母线BB1可以至少部分地嵌入主体BD中，且可以包括第一端部E1和第二端部E2。第一端部E1可以从主体BD的一侧(例如，主体的第一侧)朝向第一连接部CP1突出，第二端部E2可以从主体BD的相对侧(例如，与第一侧相对的主体的第二侧)朝向第二连接部CP2突出。
第一连接部CP1可以将集流端子212电连接到第一母线BB1的第一端部E1。因此，第一连接部CP1可以包括第一螺栓B1和第一螺母N1。如图6和图7所示，通过将第一螺栓B1紧固到第一螺母N1，第一母线BB1的第一端部E1可以电连接到集流端子212。第一螺栓B1可以由导电材料形成。
第二连接部CP2可以将接线盒220电连接到第一母线BB1的第二端部E2。因此，第二连接部CP2可以包括第二螺栓B2和第二螺母N2。如图6和图7所示，通过将第二螺栓B2紧固到第二螺母N2，第一母线BB1的第二端部E2可以电连接到接线盒220。因此，第二螺栓B2可以由导电材料形成。具体地，如图7所示，图3所示的接线盒220的壳体CA的下部板LP可以经由第二连接部CP2连接到第一母线BB1的第二端部E2。此后，接线盒220的部件诸如保险丝和继电器可以被安装到壳体CA中，且盖CO可以被关闭。下部板LP可以包括形成在其中的孔(例如，螺纹孔)以允许第二螺栓B2穿过其中进行安装。
当燃料电池210和接线盒220使用电缆(未示出)彼此电连接时或者当接线盒220和功率控制器230使用电缆(未示出)彼此电连接时，电缆的直径及其条带的数量可能过度增加，从而使得难以制造包括大电流电线的电缆且使电缆的可用性(或可弯曲性)变差。
然而，在根据示例性实施方式的燃料电池车辆100A、100B、100C或100D中，燃料电池210和接线盒220可以使用端子块TB而不是电缆来彼此电连接，且接线盒220和功率控制器230可以使用母线而不是电缆来彼此电连接。因此，可以使电压降低最小化，可以解决与大电流布线的制造和使用相关的问题，且可以简化燃料电池车辆的设计。
此外，接线盒220还可以包括第三连接部CP3，其在第三方向上从第一后表面BS1突出。特别地，功率控制器230可以包括第四连接部CP4，其在第二方向上从第二顶表面TS2突出且连接到第三连接部CP3。第四连接部CP4可以布置成比功率控制器230的第二后表面BS2更靠近功率控制器230的第二前表面FS2。
此外，第四连接部CP4可以在第三方向上与前围板170间隔第三距离D3。特别地，第三距离D3可以是第四连接部CP4与前围板170之间的最小距离。第三距离D3可以大于第一长度L1。因此，由于第三距离D3大于第一长度L1，因此可以使由于在车辆100A、100B、100C或100D发生碰撞的情况下仪表板150的变形而对驾驶员造成伤害的风险最小化，并确保高压稳定性。
尽管未示出，但是第三连接部CP3和第四连接部CP4可以经由第二母线(未示出)以与图6和图7所示相同的方式彼此电连接。第一母线BB1和第二母线中的每个可以由导电材料形成，诸如铜或铝。然而，示例性实施方式不限于第一母线BB1和第二母线的特定材料。
图8A和图8B是根据示例性实施方式的燃料电池车辆的剖视图。根据上述示例性实施方式的燃料电池210如图8A所示，可以包括沿第一方向(例如，y轴方向)堆叠的两个单元燃料电池210-1和210-2，或者如图8B所示，可以包括沿第二方向(例如，z轴方向)堆叠的三个单元燃料电池210-1、210-2和210-3。
由于图8A和图8B所示的侧部构件142和144执行与根据上述示例性实施方式的车辆的侧部构件142和144相同的功能，因此省略其重复的解释。为了便于描述，在图8A和图8B中仅示出燃料电池210和侧部构件142和144。
当燃料电池车辆不包括功率控制器(例如，FDC)时，可以基于燃料电池中包括的电池堆的数量来确定从燃料电池供应的电压(或功率)的强度。例如，可能需要400个堆叠的电池来产生所需的电压强度。图8A所示的单元燃料电池210-1和210-2中的每个所包括的电池数量可以仅在第一方向(例如，y轴方向)上增加或减少。
因此，当两个单元燃料电池210-1和210-2(其中每个都堆叠有200个电池)彼此连接并沿作为宽度方向的第一方向(例如，y轴方向)布置时，由单元燃料电池210-1和210-2在第一方向(例如，y轴方向)上占据的宽度增加，因此车辆的侧部构件142和144与单元燃料电池210-1和210-2之间的空间增加，从而使得难以在单元燃料电池210-1和210-2与侧部构件142和144之间的空间中布置界面部分(未示出)。
因此，当根据示例性实施方式的燃料电池车辆100A、100B、100C或100D使用功率控制器230例如FDC时，燃料电池可以仅包括两个单元燃料电池210-1和210-2中的一个，在每个单元燃料电池中都堆叠有400个电池，燃料电池或者可以包括两个单元燃料电池210-1和210-2，在每个单元燃料电池中都堆叠有少于400个电池。因此，可以沿第一方向(例如，y轴方向)在侧部构件142与燃料电池210之间形成额外的空间。例如，如图4所示，氢气供应系统216和热/水管理系统218可以布置在这样的额外空间中，从而比图8A所示的配置更有效地利用该空间，在图8A中，两个单元燃料电池210-1和210-2中的每个都包括400个堆叠的电池。
此外，如果如图8A所示的侧部构件142和144之间沿第一方向的第四宽度W4太小而不能堆叠所需数量的电池，则可能难以提供所需的电压强度。因此，根据示例性实施方式的燃料电池车辆100A、100B、100C或100D配置为使用功率控制器230例如FDC来提高从燃料电池210输出的电压，从而即使当第四宽度W4不足时也提供所需的电压强度。
为了比图8A所示的车辆更有效地利用空间，图8B所示的燃料电池车辆可以由沿第二方向(例如，z轴方向)堆叠的三个单元燃料电池210-1至210-3构成。特别地，可以在车辆的侧部构件142和144与单元燃料电池210-1至210-3之间形成比图8A所示的车辆中形成的空间更大的空间。换句话说，对应于第五宽度W5的空间可以形成在侧部构件142与单元燃料电池210-1之间，对应于第六宽度W6的空间可以形成在侧部构件144与单元燃料电池210-1之间，从而与图8A所示的燃料电池车辆相比更有效地利用该空间。
对于图8B所示的车辆，由于具有相同配置的单元燃料电池210-1至210-3沿第二方向(例如，z轴方向)堆叠，因此其制造成本可能增加。特别地，由于单元燃料电池210-1至210-3中的每个都包括诸如端板、夹持构件、绝缘板和端电池加热器之类的部件，且需要为所有单元燃料电池210-1至210-3设置多个对应的部件，因此制造成本增加。
然而，由于如上所述，根据示例性实施方式的燃料电池车辆100A、100B、100C或100D使用FDC，因此其能够仅使用一个单元燃料电池210-1、210-2或210-3向车辆的负载提供所需的功率强度，而无需堆叠单元燃料电池。因此，与图8B所示的其中堆叠有单元燃料电池210-1、210-2和210-3的车辆相比，燃料电池的部件诸如端板、夹持构件、绝缘板和端电池加热器不需要设置多个，因此降低了制造成本。
此外，如上所述，在根据示例性实施方式的燃料电池车辆100A、100B、100C或100D中，通过适当布置燃料电池系统的部件、即燃料电池210、接线盒220、功率控制器230和系统框架240，可以确保车辆优异的耐撞性，便于车辆的维护，防止车辆的部件(例如，前围板)变形，以使燃料电池系统能够应用于各种类型的车辆并保护驾驶员或行人。
虽然已经参照本发明的示例性实施方式具体示出并描述了本发明，但是这些实施方式仅仅是为了说明的目的而提出的，并不限制本发明，并且对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本文阐述的示例性实施方式的基本特征的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。例如，可以修改和应用实施方式中阐述的对应配置。此外，此类修改和应用中的差异应被解释为落入由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种燃料电池车辆，包括：
燃料电池：
接线盒，布置在所述燃料电池上；和
功率控制器，布置在所述燃料电池与乘客室之间，并配置为提高所述燃料电池的输出电压。
2.根据权利要求1所述的燃料电池车辆，还包括：
容纳空间，在所述容纳空间中容纳所述燃料电池、所述接线盒和所述功率控制器，所述容纳空间布置在所述乘客室前面的区域和所述乘客室后面的区域中的至少一个中。
3.根据权利要求2所述的燃料电池车辆，还包括：
侧部构件，在所述车辆的宽度方向上布置在所述燃料电池的两侧；以及
系统框架，至少部分地安装到所述侧部构件，所述系统框架支撑所述燃料电池和所述功率控制器的至少一部分。
4.根据权利要求3所述的燃料电池车辆，其中所述燃料电池在所述宽度方向上具有第一宽度，所述接线盒在所述宽度方向上具有第二宽度，所述功率控制器在所述宽度方向上具有第三宽度，并且所述第一宽度大于所述第二宽度，所述第二宽度大于所述第三宽度。
5.根据权利要求3所述的燃料电池车辆，还包括：
制动助力器，布置在所述燃料电池与所述乘客室之间的空间中，
其中，所述燃料电池在所述车辆的纵向上与所述制动助力器间隔第一距离。
6.根据权利要求5所述的燃料电池车辆，其中，所述第一距离大于在碰撞期间所述侧部构件在所述纵向方向上变形的第一长度。
7.根据权利要求5所述的燃料电池车辆，其中，所述燃料电池布置成在所述纵向上与所述制动助力器间隔开，且在两者之间插入冲击吸收空间。
8.根据权利要求7所述的燃料电池车辆，其中，所述功率控制器的两个相对的侧表面中的一个在所述宽度方向上与所述冲击吸收空间间隔开。
9.根据权利要求1所述的燃料电池车辆，其中，所述功率控制器布置成比所述接线盒更靠近所述乘客室。
10.根据权利要求1所述的燃料电池车辆，其中，所述功率控制器和所述接线盒分开设置，并且所述燃料电池和所述接线盒独立于所述功率控制器而彼此联接。
11.根据权利要求3所述的燃料电池车辆，其中，所述功率控制器可拆卸地联接到所述燃料电池和所述系统框架。
12.根据权利要求5所述的燃料电池车辆，
其中，所述功率控制器包括：
前表面，面向所述燃料电池；
后表面，面向所述乘客室，所述后表面与所述前表面相对布置；
底表面，布置在所述前表面与所述后表面之间，且所述底表面面向所述系统框架；和
顶表面，与所述底表面相对布置，并且
其中，所述接线盒包括：
后表面，面向所述乘客室；和
前表面，与所述接线盒的后表面相对布置。
13.根据权利要求12所述的燃料电池车辆，其中，所述功率控制器的前表面联接到所述燃料电池，并且所述功率控制器的底表面联接到所述系统框架。
14.根据权利要求12所述的燃料电池车辆，其中，所述功率控制器的两个相对的侧表面中的一个在所述车辆的所述宽度方向上与所述制动助力器间隔开。
15.根据权利要求12所述的燃料电池车辆，其中，所述功率控制器的顶表面布置在所述接线盒的顶表面下方。
16.根据权利要求12所述的燃料电池车辆，还包括：
前围板，
其中，所述功率控制器的顶表面布置在所述前围板下方。
17.根据权利要求12所述的燃料电池车辆，其中，所述功率控制器的后表面在所述纵向方向上与所述车辆的仪表板间隔第二距离，并且
其中，所述第二距离大于在碰撞期间所述侧部构件在所述纵向方向上变形的第一长度。
18.根据权利要求1所述的燃料电池车辆，其中，所述燃料电池包括：
集流端子，在所述车辆的宽度方向上布置在所述燃料电池的相对的端部；和
端子块，在所述车辆的高度方向上突出，所述端子块将所述集流端子和所述接线盒彼此电连接。
19.根据权利要求18所述的燃料电池车辆，其中，每个所述端子块包括：
主体，由绝缘材料形成；
第一母线，至少部分地嵌入所述主体中，所述第一母线包括从所述主体的第一侧突出的第一端部和从所述主体的第二侧突出的第二端部；
第一连接部，将所述集流端子中相应的一个电连接到所述第一端部；和
第二连接部，将所述接线盒电连接到所述第二端部。
20.根据权利要求16所述的燃料电池车辆，其中，所述接线盒包括在所述纵向方向上从其后表面突出的第三连接部，所述功率控制器包括在所述车辆的高度方向上从所述功率控制器顶表面突出的第四连接部，所述第四连接部连接到所述第三连接部。
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