CN115107504A - 燃料电池车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃料电池车辆。燃料电池车辆(10)具备：燃料电池堆(14)；燃料箱(20)，其储存用于供给到燃料电池堆(14)的燃料气体；箱室(24)，其收容燃料箱(20)；气体填充口(52)，其用于从车辆外部将燃料气体填充到燃料箱(20)；填充用盖盒(50)，其具有收容室(57)和盖部件(58)，设置在比箱室(24)更靠上方；燃料气体传感器(32)，其配置在箱室(24)中；管道(60)，其使收容室(57)和箱室(24)连通。

Description

燃料电池车辆
技术领域
本发明涉及具备燃料箱和燃料气体传感器的燃料电池车辆。
背景技术
在燃料电池车辆中，例如在车辆的后部(后备箱或地板下)配置有燃料气体箱(氢罐)。在燃料电池车辆中，为了检测燃料气体的泄漏，进行了各种研究。例如，日本特开2010-20910号公报所公开的车辆用氢检测装置具备设置在氢填充口附近的氢传感器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-20910号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在日本特开2010-20910号公报中，在氢填充口的附近配置有氢传感器。因此，在填充氢气时，氢传感器有可能检测到来自气体填充站(氢气站)的填充喷嘴的微小的氢泄漏。在这种情况下，对用户进行不必要的通知，损害用户的便利性。
鉴于上述情况，希望在填充燃料气体时，能够避免检测来自气体填充站的填充喷嘴的燃料气体的泄漏。另外，希望能够适宜地检测来自设置在车辆的气体填充口的燃料气体的泄漏。
用于解决问题的方案
本发明的目的在于解决上述的问题。
本发明的一个方式为燃料电池车辆，所述燃料电池车辆具备：燃料电池堆；燃料箱，其储存用于供给到所述燃料电池堆的燃料气体；箱室，其收容所述燃料箱；气体填充口，其用于从车辆外部将所述燃料气体填充到所述燃料箱；填充用盖盒，其具有收容所述气体填充口的收容室和使所述收容室开闭自如的盖部件，所述填充用盖盒设置在比所述箱室更靠上方；燃料气体传感器，其配置在所述箱室；管道，其使所述收容室和所述箱室连通。
发明的效果
根据本发明的燃料电池车辆，在燃料气体的填充时，能够避免检测来自气体填充站的填充喷嘴的燃料气体的泄漏。另外，在发生了来自设置在车辆的气体填充口的燃料气体的泄漏的情况下，能够恰当地检测该气体泄漏。
根据参照附图所作的以下的实施方式的说明中能够容易地理解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的燃料电池车辆的概要俯视图。
图2是燃料电池车辆的主要部分说明图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的实施方式所涉及的燃料电池车辆10搭载燃料电池系统12。
燃料电池系统12具备燃料电池堆14。燃料电池堆14配设在前轮16f、16f附近的电机室18内。燃料电池堆14的多个燃料电池22沿水平方向(箭头B方向)或铅垂方向层叠。
虽然未图示，但燃料电池22例如具有由一对隔板夹持电解质膜-电极构造体的构造。在电解质膜-电极构造体中，在固体高分子电解质膜的一方的面设置有阴极电极。在固体高分子电解质膜的另一方的面设置有阳极电极。向阴极电极供给氧化剂气体(例如，空气)。向阳极电极供给燃料气体(例如，氢气)。其结果，通过空气中的氧和氢气的电化学反应来发电。在燃料电池堆14，除了供给燃料气体的燃料气体供给装置23之外，还连接有供给空气的空气供给装置(未图示)、以及供给冷却介质的冷却介质供给装置(未图示)。
在后轮16r、16r之间，配设有燃料箱20。在图1中仅设置有一个燃料箱20，但也可以设置多个燃料箱20。在设置多个燃料箱20的情况下，多个燃料箱20的容量也可以相互不同。
如图2所示，燃料箱20配置在燃料电池车辆10的下部。具体而言，燃料箱20收容在设置于燃料电池车辆10的下部的箱室24。箱室24由下面板26和配置在下面板26的下方的盖28形成。下面板26是覆盖燃料箱20的上方的部分。下面板26具有在比燃料箱20更靠上方的位置处与燃料箱20相对的顶壁27。盖28是覆盖燃料箱20的下方的部分。在盖28设置有连通箱室24和车辆外部的开口30(或间隙)。
在箱室24配置有燃料气体传感器32。具体而言，燃料气体传感器32配置(固定)在顶壁27。燃料气体传感器32检测燃料气体的泄漏，并将该检测信号发送给燃料电池ECU34。在燃料气体传感器32检测到燃料气体的泄漏时，燃料电池ECU34在图1所示的监视器36显示与燃料气体的泄漏相关的信息。由此，向用户通知燃料气体的泄漏。
燃料箱20储存高压的燃料气体(例如，氢)。燃料箱20的端部具有燃料气体流通口38。在燃料气体流通口38连接有流体设备40。流体设备40具有包括开闭阀(主截止阀)42的阀类以及接头类。
燃料气体供给配管44的一端部例如经由接头类与流体设备40连接。燃料气体供给配管44的另一端部与燃料气体供给装置23(参照图1)连接。在燃料气体供给配管44，靠近流体设备40处配设有调节器46。
在流体设备40，连接有燃料气体填充配管41的一端部。燃料气体填充配管41的另一端部与配置在填充用盖盒50的作为外部连接口的气体填充口52连接。
为了从燃料电池车辆10的外部将燃料气体填充到燃料箱20，气体填充口52构成为能够与填充喷嘴54连接。为了防止燃料气体从气体填充口52漏出，在气体填充口52的内部设置有气密密封部件53。填充喷嘴54设置在气体填充站(氢气站)。填充喷嘴54通过手动(或自动)与气体填充口52连接。
填充用盖盒50配置在比箱室24更靠上方(高位置)。因此，气体填充口52配置在比箱室24更靠上方。填充用盖盒50具有：盒主体56，其具有能够接纳填充喷嘴54的开口56a；盖部件58，其用于开闭盒主体56的开口56a。盒主体56的内部空间形成收容气体填充口52的收容室57。盒主体56具有位于与开口56a(或关闭状态的盖部件58)相反侧的壁部56b。在该壁部56b固定有气体填充口52。
盖部件58能够对车辆外部开闭收容室57。通过关闭盖部件58，收容室57成为密闭状态或半密闭状态。当由用户操作未图示的盖开关时，盖部件58开闭。
燃料电池车辆10还具备使填充用盖盒50的收容室57与箱室24连通的管道60。管道60是用于在燃料气体从填充喷嘴54泄漏到收容室57的情况下将燃料气体从收容室57向箱室24引导的配管。管道60具有与填充用盖盒50连接的第一端60a和与箱室24的顶壁27连接的第二端60b。
管道60的第一端部60a是气体流入口，在比气体填充口52更靠上方位置向收容室57开口。因此，第一端部60a位于比箱室24更靠上方。管道60在第一端部60a处与收容室57连通。管道60的第一端部60a配置在比第二端部60b更靠上方。管道60的第一端部60a设置在管道60中最高的位置。
管道60在第二端部60b处与箱室24连通。管道60的第二端部60b是气体流出口，设置在管道60中最低的位置。第二端部60b配置在比燃料箱20的最高的位置更靠上方。第二端部60b配置在与燃料气体传感器32(详细而言，是燃料气体传感器32的检测部32a)相邻的位置(附近位置)。管道60的第二端部60b与燃料气体传感器32的检测部32a的水平方向的距离例如优选为50mm以下。
以下对这样构成的燃料电池车辆10的动作进行说明。
首先，如图1所示，在燃料电池车辆10运转时，在燃料气体供给装置23中，从燃料箱20导出的燃料气体通过调节器46以及燃料气体供给配管44供给到燃料电池堆14。在未图示的空气供给装置中，通过气泵等将空气供给到燃料电池堆14。在未图示的冷却介质供给装置中，通过泵等将冷却介质供给到燃料电池堆14。
因此，在各燃料电池22中，燃料气体被供给到阳极电极，空气被供给到阴极电极。因此，在电解质膜-电极构造体中，供给到阳极电极的燃料气体和供给到阴极电极的氧化剂气体(空气中的氧)在电极催化剂层内因电化学反应而被消耗。伴随着该电化学反应，进行发电。由此，电力被供给到行驶用电机(未图示)，燃料电池车辆10能够行驶。
在箱室24配置有燃料气体传感器32。因此，在燃料气体从燃料箱20泄漏的情况下，由燃料气体传感器32检测燃料气体。在这种情况下，燃料气体传感器32的信号被发送到燃料电池ECU34，并经由监视器36等向用户通知燃料气体的泄漏。
对燃料箱20的燃料气体填充在气体填充站(氢气站)进行。
在图2中，当由用户操作未图示的盖开关时，盖部件58被打开(参照假想线的盖部件58)。当填充喷嘴54被用户连接于填充用盖盒50内的气体填充口52时，燃料气体被调整为希望的流量并被供给到气体填充口52。因此，燃料气体通过燃料气体填充配管41，经由流体设备40填充到燃料箱20中。
当向燃料箱20填充燃料气体结束时，填充喷嘴54从气体填充口52脱离，从填充用盖盒50取出。之后，通过手动操作或自动操作来封闭盖部件58。
在这种情况下，燃料电池车辆10实现以下的效果。
如上所述，燃料电池车辆10具备：填充用盖盒50，其设置在比箱室24更靠上方且具有收容气体填充口52的收容室57；燃料气体传感器32，其配置在箱室24；以及管道60，其使收容室57与箱室24连通。通过该结构，在燃料气体从气体填充口52泄漏的情况下，经由管道60将燃料气体引导到箱室24，通过配置在箱室24的燃料气体传感器32，能够检测燃料气体的泄漏。具体而言，如下所述。
在燃料电池车辆10的行驶中，车体下部因行驶风而成为负压。在箱室24设置有开口30(或间隙)，因此在车辆行驶中箱室24也成为负压。另一方面，在车辆行驶时填充用盖盒50的盖部件58关闭，因此由于燃料气体从气体填充口52的泄漏，填充用盖盒50的内部(收容室57)成为正压。因此，在燃料电池车辆10的行驶中，箱室24的压力比收容室57的压力低(产生压力差)。收容室57和箱室24经由管道60连结。因此，通过收容室57与箱室24的压力差，燃料气体被从收容室57向箱室24吸引。这样引导到箱室24的燃料气体被配置在箱室24的燃料气体传感器32检测到。
这样，在发生了燃料气体从气体填充口52的泄漏时，车辆下部的箱室24因行驶风而成为负压。利用该现象，在燃料电池车辆10中，从填充用盖盒50的收容室57经由管道60向箱室24吸引燃料气体。由此，能够将从气体填充口52泄漏的燃料气体积极地向燃料气体传感器32引导，检测燃料气体的泄漏。
另外，无需在气体填充口52的附近设置燃料气体传感器32，就能够检测从气体填充口52泄漏的燃料气体。即，在燃料气体从燃料箱20泄漏的情况和燃料气体从气体填充口52泄漏的情况的任一情况下，都能够通过配置在箱室24的燃料气体传感器32检测燃料气体的泄漏。因此，不需要在气体填充口52的附近设置其他燃料气体传感器。
另一方面，在气体填充站处填充燃料气体时，存在微量的燃料气体从作为气体填充站的设备的填充喷嘴54泄漏的情况。但是，密度小且轻的燃料气体(氢气)向上方移动，而且盖部件58打开着。因此，燃料气体不会经由管道60(或管道60的外侧)向箱室24流入。因此，从填充喷嘴54泄漏的燃料气体不会被燃料气体传感器32检测到。因此，在填充燃料气体时，能够防止燃料电池车辆10中的燃料气体的泄漏的误检测。
在燃料电池车辆10中，箱室24具有顶壁27。管道60具有与填充用盖盒50连接的第一端部60a和与顶壁27连接的第二端部60b。通过该结构，在车辆行驶中，能够将从气体填充口52泄漏的燃料气体恰当地向箱室24引导。
在燃料电池车辆10中，管道60的第一端部60a在比气体填充口52更靠上方位置向收容室57开口。通过该结构，在车辆行驶中，能够容易地将在收容室57内从气体填充口52泄漏的燃料气体向管道60引导。
在燃料电池车辆10中，燃料气体传感器32配置在顶壁27，管道60的第二端部60b配置在与燃料气体传感器32相邻的位置。通过该结构，作为管道60的气体流出口的第二端部60b配置在燃料气体传感器32的附近。因此，能够恰当地检测从配置有气体填充口52的收容室57经由管道60导入到箱室24的燃料气体。
总结上述的实施方式如下所述。
以上的实施方式公开了燃料电池车辆(10)，所述燃料电池车辆(10)具备：燃料电池堆(12)；燃料箱(20)，其储存用于供给到所述燃料电池堆的燃料气体；箱室(24)，其收容所述燃料箱；气体填充口(52)，其用于从车辆外部将所述燃料气体填充到所述燃料箱；填充用盖盒(50)，其具有收容所述气体填充口的收容室(57)和使所述收容室开闭自如的盖部件(58)，所述填充用盖盒(50)设置在比所述箱室(24)更靠上方；燃料气体传感器(32)，其配置在所述箱室；以及管道(60)，其使所述收容室和所述箱室连通。
在上述的燃料电池车辆中，所述箱室具有顶壁(27)，所述管道具有与所述填充用盖盒连接的第一端部(60a)和与所述顶壁连接的第二端部(60b)。
在上述的燃料电池车辆中，所述管道的所述第一端部在比所述气体填充口更靠上方位置向所述收容室开口。
在上述燃料电池车辆中，所述燃料气体传感器配置在所述顶壁，所述管道的所述第二端部配置在与所述燃料气体传感器相邻的位置。
此外，本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的情况下，可以采用各种结构。

Claims (4)

1.一种燃料电池车辆，其特征在于，具备：燃料电池堆；
燃料箱，其储存用于供给到所述燃料电池堆的燃料气体；
箱室，其收容所述燃料箱；
气体填充口，其用于从车辆外部将所述燃料气体填充到所述燃料箱；
填充用盖盒，其具有收容所述气体填充口的收容室和使所述收容室开闭自如的盖部件，所述填充用盖盒设置在比所述箱室更靠上方；
燃料气体传感器，其配置在所述箱室；以及
管道，其使所述收容室与所述箱室连通。
2.根据权利要求1所述的燃料电池车辆，其特征在于，
所述箱室具有顶壁，
所述管道具有与所述填充用盖盒连接的第一端部和与所述顶壁连接的第二端部。
3.根据权利要求2所述的燃料电池车辆，其特征在于，
所述管道的所述第一端部在比所述气体填充口更靠上方的位置向所述收容室开口。
4.根据权利要求2所述的燃料电池车辆，其特征在于，
所述燃料气体传感器配置在所述顶壁上，
所述管道的所述第二端部配置在与所述燃料气体传感器相邻的位置。
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