CN114083998A - 燃料电池车的容器保持机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料电池车的容器保持机构，将在后冲撞时对燃料电池车的驱动机构的损伤抑制为最小限度。本发明的一方式的燃料电池车的容器保持机构在燃料电池车是在后轮侧设置有能够驱动后轮的驱动机构的燃料电池车中具有：第一氢气容器，相对于所述后轮侧的驱动轴配置于后方侧；第二氢气容器，相对于所述后轮侧的驱动轴配置于前方侧；第三氢气容器，配置在所述前方侧；以及退避单元，使在冲撞时被所述第一氢气容器推出的所述驱动机构移动以躲避所述第二氢气容器及第三氢气容器。

Description

燃料电池车的容器保持机构
技术领域
本发明涉及安装有氢气容器的燃料电池车，涉及例如驱动后轮的驱动轴的驱动单元配置于车辆后部的车辆技术。
背景技术
在现代社会中作为移动装置，汽车已经不可缺少，日常各种车辆在路上移动。近年来，作为能够代替铅蓄电池和锂离子电池的新的电池而安装有对环境的负荷比较小的燃料电池的燃料电池车备受关注。
在这样的燃料电池车中安装有：马达，被该燃料电池的电力驱动；以及马达驱动单元，容纳有驱动机构，该驱动机构将该马达的驱动力传递至后轮的驱动轴。并且，例如从提高安全性意识等背景考虑，考虑在发生了后冲撞的情况下也能够防止马达驱动单元破损的情况(参照专利文献1、专利文献2)。
专利文献1：日本特开2018-138396号公报
专利文献2：日本特开2018-144509号公报
发明内容
不限于上述专利文献，不能说现有的技术适当地满足市场需求，而存在下述的问题。
即，在上述的专利文献1及专利文献2中，都仅抑制因冲撞初期的冲撞负荷使高电压部位露出，且以马达驱动单元与燃料容器的抵接为前提。
如此，根据专利文献1和专利文献2，确认能够避免高电压部位露出的状态，但是也无法否定与燃料箱抵接的马达驱动单元等驱动系统受到难以允许的损伤的可能性。另一方面，如在专利文献1和专利文献2中例示那样在后冲撞后，例如如果对在车辆行驶中重要的驱动系统的影响仅为最小限度，则可以说能够进一步使乘客放心。
本发明是以上述的问题为一例而提出的，其目的在于，在配置有多个氢气容器的燃料电池车中，例如在后冲撞时能够将驱动机构(马达驱动单元)的损伤抑制为最小限度的技术。
了解决上述问题，本发明的一实施方式提供一种燃料电池车的容器保持机构，(1)在后轮侧设置有能够驱动后轮的驱动机构的燃料电池车中，具有：第一氢气容器，相对于所述后轮侧的驱动轴配置于后方侧；第二氢气容器，相对于所述驱动轴配置于前方侧；第三氢气容器，在所述前方侧与所述第二氢气容器并列配置；以及退避单元，使在冲撞时被所述第一氢气容器推出的所述驱动机构移动以躲避所述第二氢气容器及所述第三氢气容器。
此外，在上述的(1)所述的容器保持机构中，优选的是，(2)所述第一氢气容器沿着车宽方向配置，所述第二氢气容器及所述第三氢气容器具有预定的间隙地沿着与所述第一氢气容器交叉的方向配置。
另外，在上述的(2)所述的容器保持机构中，优选的是，(3)所述第二氢气容器及所述第三氢气容器分别沿着车长方向配置，在所述冲撞时被所述第一氢气容器推出的所述驱动机构退避至所述预定的间隙内。
另外，在上述的(1)至(3)中任一项所述的容器保持机构中，优选的是，(4)所述退避单元包括支承所述驱动机构的箱安装架，在所述箱安装架中设置有在所述冲撞时优先变形的第一弱化部。
另外，在上述的(4)所述的容器保持机构中，优选的是，(5)在所述冲撞时所述第一弱化部主要变形，从而所述驱动机构被所述第一氢气容器推出，使得所述驱动机构的至少一部分潜入所述第二氢气容器及所述第三氢气容器的下方。
另外，在上述的(4)或(5)所述的容器保持机构中，优选的是，(6)所述箱安装架具有比车体部低的刚性，所述第一氢气容器、所述第二氢气容器及所述第三氢气容器分别借助所述箱安装架载置于所述车体部。
另外，在上述的(6)所述的容器保持机构中，优选的是，(7)所述箱安装架还具有对与所述驱动机构连接的驱动马达进行支承的驱动马达支承部，在所述驱动马达支承部的至少一部分设置有在所述冲撞时优先变形的第二弱化部。
根据本发明，能够将在后冲撞时对燃料电池车的驱动机构的损伤抑制为最小限度。
附图说明
图1是实施方式的燃料电池车的容器保持机构的外观立体图。
图2是从底面侧观察实施方式的容器保持机构的外观立体图。
图3是实施方式的容器保持机构的俯视图。
图4是实施方式的容器保持机构的侧视图。
图5是示出后冲撞时的容器保持机构的状态变化的示意图。
图6是示出冲撞前后的容器保持机构的状态变化的示意图。
图7a、图7b是变形例的燃料电池车的容器保持机构的外观图。
图8是示出图7a、图7b的容器保持机构的冲撞前后的状态变化的示意图。
(附图标记说明)
10驱动机构
20R、20L驱动轴
31、32、33氢气容器
40箱安装架
100、110容器保持机构
具体实施方式
接着说明用于实施本发明的优选的实施方式。此外，在以下的说明中，为了方便将燃料电池车的车高方向定义为Z方向，将车长方向定义为X方向，将与上述的Z方向及X方向正交的车宽方向定义为Y方向进行说明。但是，当然本发明不受上述的方向预定限制，不会不合理地缩小权利要求书的范围。另外，关于以下详述以外的结构，可以适当地补充与包括上述的专利文献在内的公知的燃料电池车相关的要素技术和结构。
[容器保持机构100]
首先，参照图1～图4，说明安装于实施方式的燃料电池车(后述)的容器保持机构100的结构。本实施方式的容器保持机构100例如安装于燃料电池车(FCV)。以下，作为本发明的优选实施方式以FCV为例进行说明，但是本发明不限于FCV，例如也可以应用于安装有液化天然气等高压气体容器的车辆。
容器保持机构100安装于燃料电池车，在本实施方式中，燃料电池车在后轮侧设置有至少能够驱动后轮的驱动机构10。更具体地，在本实施方式中，与上述的专利文献1公开的马达驱动单元同样，公知的燃料电池箱(未图示)配置于车辆前部，并且驱动机构10以将后轮侧的驱动轴20R、20L连接的方式配设于车辆后部。
驱动机构10包括公知的电动马达、传递来自该电动马达的动力的变速器或减速器等公知的传动机构而构成。即，在本实施方式中，例示从电动马达向后轮侧传递驱动力的后轮驱动车，但是也可是在前轮侧也具有驱动机构的四轮驱动系统。此外，本实施方式的上述的驱动机构10以公知的一般构造安装于车架。
另外，在驱动机构10的前方连接有驱动马达50。该驱动马达50例如具有对驱动轴20R、20L提供驱动力的功能，能够例示安装于车辆的公知的电动马达。该驱动马达50借助后述的马达支承部(公知的悬置支架等)固定于箱安装架40(具体地为第三支承部43的后部43a)。
此外，驱动机构10以借助后支承部10A用螺栓固定为与后述的箱安装架40(具体地为第二支承部42的前部42a)连接。作为这样的后支承部10A的具体例，例如能够例示在Y方向上排列的多个(两个等)悬置衬套等公知的连接机构。
安装于本实施方式的燃料电池车的燃料电池构成为，例如从填充有高压氢气的氢气容器接收氢气燃料的供应。在本实施方式中，在燃料电池车安装有第一氢气容器31、第二氢气容器32及第三氢气容器33。此外，在本实施方式中，虽然在车辆上设置有3个氢气容器，但不限于该方式，可以具有更多的氢气容器。
第一氢气容器31相对于后轮侧的驱动轴20R、20L配置于后方侧。如图1～4等所示，本实施方式的第一氢气容器31以容器的长度方向沿着车宽方向(Y方向)的方式配置。作为这样的第一氢气容器31的构造和材质能够应用公知的车载用氢气容器(后述的第二氢气容器32和第三氢气容器33也同样)。
第二氢气容器32相对于前述的后轮侧的驱动轴20R、20L配置于前方侧。换言之，本实施方式的第二氢气容器32以后轮侧的驱动轴20R、20L为基准配设于与第一氢气容器31相反一侧。另外，根据附图可知，本实施方式的第二氢气容器32配置为容器的长度方向以与第一氢气容器31的长度方向正交的方式沿着车长方向(X方向)。
与第二氢气容器32同样，第三氢气容器33相对于后轮侧的驱动轴20R、20L配置于前方侧。即，本实施方式的第三氢气容器33也以后轮侧的驱动轴20R、20L为基准配设于与第一氢气容器31相反一侧。另外，根据附图可知，本实施方式的第三氢气容器33以与第二氢气容器32具有预定的间隙(退避空间)且容器的长度方向与第二氢气容器32的长度方向平行的方式沿着车长方向(X方向)并列配置。
如此形成为如下的方式，即，本实施方式的第二氢气容器32和第三氢气容器33具有预定的间隙地配设于燃料电池车，配置于驱动机构10的前方侧的驱动马达50配置于该预定的间隙内。此外，关于“预定的间隙”的大小，只要驱动机构10的一部分能够插入就没有特别制限，可以根据车辆的大小和布局进行各种设计。
另外，第二氢气容器32和第三氢气容器33一起并列配置于与第一氢气容器31正交的方向，但不是必须为90度，也可以形成为沿着交叉的方向配置(并列配置)的方式。
＜退避单元＞
接着，参照图1～图4，详细叙述本实施方式的容器保持机构100的退避单元。
本实施方式的退避单元具有例如在后冲撞等冲撞时，使被第一氢气容器31推出的驱动机构10移动以躲避第二氢气容器32及第三氢气容器33的功能。
更具体地，本实施方式的退避单元包括对上述的第一氢气容器31～第三氢气容器33进行支承的箱安装架40而构成。
箱安装架40借助固定单元fx1～fx8固定于通过车体部的地板的公知的车架。此外，车体部的构造没有特别制限，例如可以应用框架构造或硬壳构造等公知的各种车体构造。此外，作为固定单元fx1～fx8的具体例，例如能够应用借助悬置衬套的螺栓固定等应用于车辆的公知的紧固连接技术。
本实施方式的箱安装架40一体地支承第一氢气容器31、第二氢气容器32及第三氢气容器33。换言之，该箱安装架40由构造上相互连结的第一支承部41、第二支承部42及第三支承部43构成(在本实施方式中，将这样的结构称为“一体地”)，三个氢气容器借助该连结构造的箱安装架40安装于车体部。此外，第一支承部41、第二支承部42及第三支承部43既可以用同种材料成形加工来形成上述的连结构造，也可以形成为由不同种材料构成并通过焊接等连接的连结构造。
优选的是，箱安装架40具有比安装有上述的驱动机构10等的车体部相对低的刚性。此外，在本实施方式中所说的“刚性相对低”意指将即使因来自后方的冲撞变形而实际上也几乎没有问题的部位(在本例中为第一支承部41R、41L)的刚性设定为比想要保护免受上述冲撞的部位的刚性低。作为具体的低刚性化的方法，例如使用杨氏模量等弹性模量相对小的材料，或者在相同材质的情况下不使用板厚相对小或肋和H形等截面性能大的截面构造，由此能够实现低刚性化。
第一支承部41介于后述的第二支承部42与第三支承部43之间，具有将上述的第二支承部42和第三支承部43连结的功能。如图1～图3等所示，本实施方式的第一支承部41配置为分别横跨后轮侧的驱动轴20R、20L，例如由具有向上方(Z方向上侧)凸的弯曲部的2个桥接状部件41R、41L构成。
如此，第一支承部41具有以向Z方向的上方突出的方式形成圆弧的弯曲部，所以作为在冲撞时优先(主要)变形的第一弱化部发挥功能。此外，本实施方式的第一弱化部由具有上述的弯曲部的第一支承部41构成，但是不限于该方式，例如也可以由刚性低的公知的构造或材料构成以使在冲撞时优先变形。此外，如后述那样，在本实施方式中，第一弱化部断裂也属于“变形”的方式。
第二支承部42具有借助后述的第一拱部42e及第二拱部42f支承上述的第一氢气容器31的功能。更具体地，本实施方式的第二支承部42形成为框状的构造体(也称为框体)，包括与上述的第一支承部41连接的前部42a、与该前部42a相对且配置于第一氢气容器31的后方的后部42b以及将上述的前部42a和后部42b各自的两端连接的一对侧部42c、42d。
另外，第二支承部42具有以按压第一氢气容器31的上方的方式呈拱状地架设在前部42a与后部42b之间的第一拱部42e和第二拱部42f。
另外，如图1～图4等所示，第二支承部42具有沿着第一氢气容器31的底面呈拱状地架设在前部42a与后部42b之间的第三拱部42g和第4拱部42h。
根据这些附图可知，本实施方式的第一氢气容器31被由上下拱部构成的约束带(第一拱部42e、第二拱部42f、第三拱部42g及第4拱部42h)夹住而固定在第二支承部42。
由此，在燃料电池车的行驶中，针对全方向的运动和振动，都能够稳定保持第一氢气容器31。
第三支承部43具有支承上述的第二氢气容器32及第三氢气容器33的功能。更具体地，本实施方式的第三支承部43形成为コ字型的构造体(也称为コ状体)，包括与上述的第一支承部41连接的后部43a以及从该后部43a的车宽方向上的两端部分别向车长方向的前方延伸的臂部43b、43c。
此外，如上所述，在第二氢气容器32与第三氢气容器33之间形成有如后述那样驱动机构10的至少一部分能够插入的预定的间隙(退避空间)。因而，本实施方式的臂部43b与臂部43c之间的距离设定为比将第二氢气容器32的外径和第三氢气容器33的外径相加得到的大小大上述预定的间隙以上。
另外，第三支承部43具有以一起按压第二氢气容器32及第三氢气容器33的上方的方式呈拱状地架设在臂部43b与臂部43c之间的第一桥接部43d和第二桥接部43e。
另外，如图1～4等所示，第三支承部43具有沿着第二氢气容器32的底面从第一桥接部43d悬吊并将该第二氢气容器32夹住的约束带部43f和从第二桥接部43e悬吊并将该第二氢气容器32夹住的约束带部43g。
同样地，第三支承部43具有沿着第三氢气容器33的底面从第一桥接部43d悬吊并将该第三氢气容器33夹住的约束带部43h和从第二桥接部43e悬吊并将该第三氢气容器33夹住的约束带部43i。
根据这些附图可知，与第一氢气容器31同样，本实施方式的第二氢气容器32及第三氢气容器33被上下的拱型带(约束带部43f～约束带部43i)夹住而固定在二支承部。
由此，在燃料电池车的行驶中，针对全方向的运动和振动，都能够稳定保持第二氢气容器32及第三氢气容器33。
如此，本实施方式的第三支承部43形成上述的预定的间隙，并且固定第二氢气容器32和第三氢气容器33。由此，例如在后冲撞时被第一氢气容器31推出的驱动机构10能够退避至该预定的间隙内，能够防止驱动机构10与上述的各氢气容器接触。
＜后冲撞时的状态变化＞
接着，参照图5及图6，说明本实施方式的后冲撞时的容器保持机构的状态变化。本实施方式的燃料电池车具有意外地被其他车冲撞车辆后部(也称为后冲撞)的可能性。在该情况下，如本图所示，由该后冲撞产生的冲击力从车辆的后侧还传递至容器保持机构100。
如上所述，在本实施方式的容器保持机构100的箱安装架40上设置有第一弱化部(第一支承部41)，通过图5的后冲撞前与冲撞后的对比可知，第一弱化部(第一支承部41)在前述的冲撞时优先变形(在本例中为断裂)。因而，在本实施方式中，在该后冲撞时，第一弱化部主要变形，由此被第一氢气容器31推出的驱动机构10向上述预定的间隙内移动(退避)。
此外，如上所述，本实施方式的箱安装架40还具有对与所述驱动机构10连接的驱动马达50进行支承的马达支承部(例如悬置支架)。并且，在本实施方式中，优选的是该马达支承部是在冲撞时优先变形(在本例中为断裂)的第二弱化部。换言之，所述箱安装架40还具有对与所述驱动机构10连接的驱动马达50进行支承的驱动马达支承部，可以在该驱动马达支承部的至少一部分设置在所述冲撞时优先变形的第二弱化部。
如此，第二弱化部是因上述的冲撞时的冲击力能够变形的悬置支架，在后冲撞时第二弱化部(作为马达支承部的悬置支架)变形(在本例中为断裂)，由此驱动机构10被向前方推出，并且能够在自重等作用下以后支承部10A(例如悬置衬套)为中心向θy方向转动。此外，关于将这样的固定单元设计为什么程度的强度，例如能够通过后冲撞试验或使用AI的计算机模拟等公知的分析技术计算出最佳的值。
由此，能够抑制容器保持机构100中的除第一弱化部(第一支承部41)和第二弱化部以外的构造发生大的变形而与其他部件等接触等。即，例如如图6所示，也能够使冲撞后的第三氢气容器33的车长方向上的安装位置相对于冲撞前的安装位置几乎没什么变化。
此时，如本所示，第一弱化部(第一支承部41)的车长方向(X方向)上的长度W1在冲撞后变化为W2。关于该冲撞前后的变形率(W2/W1)，能够通过实验或模拟设定为该第一弱化部优先于其他部位变形，并且不会使其他的部位意外损伤的程度。
＜变形例＞
此外，在上述的实施方式中，对长度方向沿着车长方向配置的驱动机构10在后冲撞时沿着车长方向向车辆的前方移动的例子进行了说明。但是，驱动机构10的设置方式和退避方法不限于上述的例子。
例如，如图7a、图7b所示的容器保持机构110那样，可以是驱动机构10的长度方向沿着车宽方向配置。并且，在上述的冲撞前后，第一氢气容器31被向前方推出，第一弱化部(第一支承部41)优先变形，由此驱动机构10也被向前方推出上述的变形量。此时，如图8所示，第一弱化部(第一支承部41)的车长方向(X方向)上的长度W3在冲撞后变化为W4。与上述同样，该冲撞前后的变形率(W4/W3)能够通过实验或模拟设定。
根据在以上说明的变形例中示出的容器保持机构110，在上述的后冲撞时第一弱化部(第一支承部41)主要变形，驱动机构10被第一氢气容器31借助第二支承部42向车辆的前方推出，驱动机构10在自重作用下以后支承部10A为起点挠曲并稍微向θy方向转动。此时，可以在箱安装架40设置引导件，使得例如驱动机构10向斜下方(图7a、图7b中的+X方向且-Z方向)滑入。
此外，变形例的驱动机构10的长度方向沿着车宽方向配置，所以不仅具有在上述实施方式中说明的效果，本变形例中能够使第二氢气容器32与第三氢气容器33之间的预定的间隙(退避空间)相对窄，还能够提高空间效率。
因而，与上述的实施方式同样，在该变形例中也能够抑制容器保持机构100中的除第一弱化部(第一支承部41)以外的构造发生大的变形而与其他的部件等接触等。由此，即使发生了意外后冲撞，也能够将对燃料电池车驱动重要的驱动机构的损伤抑制为最小限度。
以上，参照附图详细说明了本发明的优选实施方式及变形例，但是本发明不限于这些例子。只要是具有本发明所述技术领域中通常知识的人，就清楚在权利要求书中记载的技术构思的范畴内，尝试对这些实施方式或变形例进行进一步修改，并且了解这些当然也属于本发明的技术范围。

Claims (9)

1.一种燃料电池车的容器保持机构，所述燃料电池车在后轮侧设置有能够驱动后轮的驱动机构，其中，所述燃料电池车的容器保持机构具有：
第一氢气容器，相对于所述后轮侧的驱动轴配置于后方侧；
第二氢气容器，相对于所述驱动轴配置于前方侧；
第三氢气容器，在所述前方侧与所述第二氢气容器并列配置；以及
退避单元，使在冲撞时被所述第一氢气容器推出的所述驱动机构移动以躲避所述第二氢气容器及所述第三氢气容器。
2.根据权利要求1所述的燃料电池车的容器保持机构，其中，
所述第一氢气容器沿着车宽方向配置，
所述第二氢气容器及所述第三氢气容器具有预定的间隙地沿着与所述第一氢气容器交叉的方向配置。
3.根据权利要求2所述的燃料电池车的容器保持机构，其中，
所述第二氢气容器及所述第三氢气容器分别沿着车长方向配置，
在所述冲撞时被所述第一氢气容器推出的所述驱动机构退避至所述预定的间隙内。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池车的容器保持机构，其中，
所述退避单元包括支承所述驱动机构的箱安装架，
在所述箱安装架中设置有在所述冲撞时优先变形的第一弱化部。
5.根据权利要求4所述的燃料电池车的容器保持机构，其中，
在所述冲撞时所述第一弱化部主要变形，从而所述驱动机构被所述第一氢气容器推出，使得所述驱动机构的至少一部分潜入所述第二氢气容器及所述第三氢气容器的下方。
6.根据权利要求4所述的燃料电池车的容器保持机构，其中，
所述箱安装架具有比车体部低的刚性，
所述第一氢气容器、所述第二氢气容器及所述第三氢气容器分别借助所述箱安装架载置于所述车体部。
7.根据权利要求5所述的燃料电池车的容器保持机构，其中，
所述箱安装架具有比车体部低的刚性，
所述第一氢气容器、所述第二氢气容器及所述第三氢气容器分别借助所述箱安装架载置于所述车体部。
8.根据权利要求6所述的燃料电池车的容器保持机构，其中，
所述箱安装架还具有对与所述驱动机构连接的驱动马达进行支承的驱动马达支承部，
在所述驱动马达支承部的至少一部分设置有在所述冲撞时优先变形的第二弱化部。
9.根据权利要求7所述的燃料电池车的容器保持机构，其中，
所述箱安装架还具有对与所述驱动机构连接的驱动马达进行支承的驱动马达支承部，
在所述驱动马达支承部的至少一部分设置有在所述冲撞时优先变形的第二弱化部。
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