CN1736749A - 燃料电池车辆 - Google Patents

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Abstract

一种燃料电池车辆，可谋求车辆的低重心化，同时，确保驱动轮的足够的冲程量，其包括：燃料电池(51)，其通过使氢和氧反应生成电力；氢储气瓶(52)，其对上述燃料电池(51)供给氢气；马达，其基于由燃料电池(51)生成的电力生成对作为驱动轮的后轮(32)供给的动力，氢储气瓶(52)配置于后轮(32)的上方，使其长度方向沿车辆前后方向，沿氢储气瓶(52)长度方向的轴线(C)位于从后轮(32)的宽度方向中心线(RC)偏位的位置。

Description

燃料电池车辆
技术领域
本发明涉及燃料电池车辆中的氢储气瓶的配置。
背景技术
目前，在基于从燃料电池供给的电力驱动车辆驱动用马达的燃料电池车辆中，氢储气瓶配置于驱动轮的上方，使其纵向沿车辆前后方向(例如参照专利文献1)。
专利文献1：特开2001-130468号公报
但是，在上述现有的结构中，为确保驱动轮沿上下摇动时的足够的摇动行程量，有必要考虑驱动轮和氢储气瓶的间隙，但简单地将氢储气瓶相对于驱动轮向上方移动，使作为较重物体的氢储气瓶配置到更上方，难于实现车辆的低重心化。
发明内容
因此，本发明提供一种燃料电池车辆，可谋求车辆的低重心化，同时，确保驱动轮的足够的摇动行程量。
作为上述课题的解决手段，本发明第一发面提供一种燃料电池车辆，其包括：燃料电池(例如实施例的燃料电池51)，其通过使氢和氧反应生成电力；氢储气瓶(例如实施例的氢储气瓶52)，其对上述燃料电池供给氢气；马达(例如实施例的马达31)，其基于由所述燃料电池生成的电力生成对驱动轮(例如实施例的后轮32)供给的动力，所述氢储气瓶配置于所述驱动轮的上方，使其长度方向沿车辆前后方向，其特征在于，沿所述氢储气瓶长度方向的中心线位于从所述驱动轮的宽度方向的中心线偏位的位置。
根据该结构，能够不单单将氢储气瓶向上方移动而确保该氢储气瓶和驱动轮的间隙。
即，本发明第二发面提供一种燃料电池车辆，其所述驱动轮安装在相对于车体框架(例如实施例的车体框架4)被摇动自如地支承的后架(例如实施例的马达单元20)上，例如作为二轮机动车构成，可谋求车辆的低重心化，同时，确保驱动轮的足够的摇动行程。
在此，当所述燃料电池车辆形成二轮机动车等的鞍乘型车辆时，如本发明第三方面，所述氢储气瓶的前端部位于车辆的乘座位置的大致正横侧的位置，根据该结构，即使乘座的乘员的脚相对于通常比乘座位置靠前的脚踏位置伸出时，也可以防止沿着脚的部分的车体宽度由于氢储气瓶而变宽。
此时，如本发明第四方面，所述氢储气瓶形成大致圆筒状，且其前端部形成尖细形，根据该结构，例如通过使氢储气瓶的前端部形成球状，得到使脚踏性(足付き性)进一步提高的效果。
本发明第五方面中，具有覆盖所述氢储气瓶表面的车体罩(例如实施例的车体罩42)。
根据该结构，在保护氢储气瓶不受水和飞石等伤害的同时，良好地维持车辆的外观。
根据本发明第一、第二方面，可谋求车辆的低重心化，同时，确保驱动轮的足够的摇动行程。
根据本发明第三方面，抑制沿着乘员的脚的部分的车体宽度，可提高车辆的脚踏性。
根据本发明第四方面，可进一步提高车辆的脚踏性。
根据本发明第五方面，可提高对氢储气瓶的保护性，同时，可提高车辆的外观性。
附图说明
图1是本发明实施例的燃料电池车辆(二轮机动车)的左侧面图；
图2是上述燃料电池车辆的右侧面图；
图3是上述燃料电池车辆的下面图；
图4是上述燃料电池车辆的燃料电池系统的主要结构图；
图5是图1的主要部分的放大图；
图6是上述燃料电池车辆的吸排气部件的右侧面图；
图7是上述吸排气类部件的上面图；
图8是表示上述燃料电池车辆的乘员乘车状态的左侧面图；
图9是上述燃料电池车辆的后部上面图；
图10是图1的A向视图；
图11是从上述燃料电池车辆的左斜前看到的立体图。
附图标记说明
4车体框架
20马达单元
31马达
32后轮(驱动轮)
42车体罩
51燃料电池
52氢储气瓶
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施例。另外，下面说明的前后左右等方向只要没有特别的记载，则和车辆的方向相同。另外，图中箭头FR表示车辆前方，箭头LH表示车辆左方，箭头UP表示车辆上方。
图1～图3所示的二轮机动车1是基于搭载于车体大致中央的燃料电池51供给的电力驱动车辆驱动用马达31而行驶的燃料电池车辆。另外，二轮机动车1也可以是具有低踏板部(低床フロア部)(下面简单地称作踏板部)3的小型二轮机动车，在该踏板部3附近配置构成长方体形的上述燃料电池51，且在二轮机动车1的驱动轮即后轮32的车轮内设置作为所谓的车轮内置马达(ホイ一ルインモ一タ)的上述马达31。该马达31在其箱体31a内具有马达主体及减速机构，作为一体的单元构成，所以在其输出轴与后轮车轴32a同轴配置的状态下，从例如左侧安装在车轮内。
二轮机动车的前轮11轴支承于左右一对前叉12的下端部，这些各前叉12的上部通过转向杆13可操作地枢支于车体框架14前端部的头管5上。在转向杆13的上端部安装把手14，在该把手14的右手柄部配置风门手柄15，同时，在左右把手部前方分别配置后闸杆及前闸杆16、17。
在车体框架4的后部设置沿车体上下方向延伸的枢轴板8，在该枢轴板8的中间部稍下方的部位通过枢轴9枢支后摆臂21的前端部，其后端侧可沿车体上下方向摇动。后摆臂21其左臂体23延伸直到马达31的前端部，支承该马达31的箱体31a，而右臂体24延伸直到后轮32的中心位置，轴支后轮车轴32a。以这样的后摆臂21和马达31为主，构成作为二轮机动车1的摆动单元的(换言之，作为摇动自如地支承后轮32的后架的)马达单元20。
在车体框架4的下部的燃料电池51下方的部位配置沿车体前后方向延伸的后缓冲器33。该后缓冲器33的后端部与车体框架4的下部连结，同时，后缓冲器33的前端部通过联杆机构34与马达单元20(后摆臂21)的下部连结。联杆机构34由于伴随马达单元20的上下方向的摇动使后缓冲器33沿前后方向行程，故利用这样的后缓冲器33的行程吸收输入到马达单元20上的冲击和振动。
车体框架4具有从头管5的上部向左右分路向斜后下方延伸并在车体上下方向的大致中间的高度弯曲后向后方延伸的上管6、和从头管5的下部沿左右分路向斜后下方延伸并在车体下端部弯曲后向后方延伸的下管7，各上管6的后端部及下管7的后端部分别与位于燃料电池51后方的上述枢轴板8的上端部及下端部结合。下面，在下管7中以从头管5到车体下端部的弯曲部7c的部位为前边部7a、以从上述弯曲部7c到枢轴板8的部位为下边部7b来进行说明。
各上管6为到达车体后端部从枢轴板8进一步向后方延伸，这样的各上管6的后半部分作为支承乘员用的座位41的座位架使用。该座位41的前半部分构成二轮机动车1的驾驶者用的乘座部，后半部分构成后部搭员者用的乘座部。
二轮机动车1的车体被主要由合成树脂构成的车体罩42覆盖。该车体罩42也起到防风作用，且其一部分与车体框架4一起构成上述踏板部3。在车体框架4的下部中央安装以直立状态支承车体的主支架37，同时，在车体框架4的下部左侧安装以向左侧倾斜的立起状态支承车体的侧支架38。
在此，参照图4说明二轮机动车1的燃料电池系统的概要。
燃料电池51是多数层积单位电池(单电池)构成的公知的固体高分子膜型燃料电池(PEMFC)，通过向其阳极侧供给氢气作为燃料气体，向阴极侧供给含有氧气的空气作为氧化剂气体，由电化学反应而生成电力并生成水。
作为上述燃料气体的氢气从氢储气瓶52通过截止阀53以规定压力(换言之以规定的高压状态)向燃料电池51供给，并在提供给发电后导入氢循环流路54内。在该氢循环流路54中，未反应的氢气与来自氢储气瓶52的新的氢气一起反复向燃料电池51供给。在氢循环流路54内循环的氢气可通过排气阀55导入稀释盒56内。
而作为上述氧化剂气体的空气通过空气净化装置57导入增压机58内，然后，在加压到规定压力的状态下向燃料电池51供给，且在提供给发电后，导入稀释盒56内。另外，图中附图标记58a表示冷却向燃料电池51供给的空气(氧化剂气体)的中间冷却器，附图标记59表示向氧化剂气体供给水分的加湿器，附图标记58b表示在燃料电池51的低温时等不通过中间冷却器58a及加湿器59供给空气的旁通阀，附图标记58c是用于调整燃料电池51中的氧化剂气体的压力的背压阀。
而且，通过打开设于氢循环流路54内的排气阀55，将反应后的氢气导入稀释盒56内。在该稀释盒56中聚集的氢气与相同在稀释盒56中聚集的来自燃料电池51的排出空气混合，进行稀释处理后，通过消声器61放出到大气中。
在此，来自燃料电池51的生成水与排出空气一起导入加湿器59内后被抽出，作为向氧化剂气体供给的水分再利用。另外，由加湿器59抽出的水分(例如水蒸气)在经过稀释盒56后，与反应后的气体一起排出，或在稀释盒56内凝结后通过排水管81排出。在该排水管81上设有以规定的定时(例如每规定时间)开闭该水路的控制阀82。
燃料电池51的运转通过ECU(电子控制单元)62控制。具体地说，向ECU 62输入有关氢气及氧化剂气体的压力及温度的信号、有关车速及增压器58的转速的信号、有关燃料电池51及其冷却水温的信号等，根据这些各信号控制增压器58、旁通阀58b、背压阀58c、排气阀55及截止阀53等的动作。
另外，向ECU 62输入来自风门把手15的加速要求信号，根据该信号驱动控制后轮32驱动用的马达31。马达31是将燃料电池51或作为二次电池的蓄电池63的直流电流在转换单元即马达驱动器64中变换为三相交流电后进行供给而行驱动的三相交流马达。
上述燃料电池系统中的冷却系中，形成燃料电池51及马达31的水套、及连通中间冷却器58a内及与马达驱动器64邻接的冷却板(冷却器)65内的各水路的冷却水路66，并在该冷却水路66中设置水泵67及散热器68。
在这样的冷却系统中，通过水泵67的动作，使冷却水路66内流通并循环冷却水，由此，在从燃料电池51、马达31、氧化剂气体及马达驱动器64吸热的同时，由散热器68对该热进行散热。另外，图中附图标记69表示在燃料电池51的低温时等不通过散热器68循环冷却水的恒温器。
一同参照图1～图3进行说明，氢储气瓶52是具有圆筒形外观的一般的高压气储气瓶，构成由金属和纤维强化塑料构成的一般的复合容器。这种氢储气瓶52在后轮32上方的车体后部右侧配置，使其轴线(中心线)C沿前后方向，详细地说是使上述轴线C稍向前下方。此时的氢储气瓶52的右侧端(外侧端)位于车体右侧的上管6的侧端的稍外侧，且左侧端(内侧端)位于后轮32的外侧端的稍外侧。
氢储气瓶52的前后端部形成球状(换言之是尖细形)，使其前端部位于枢轴板8的前方，同时使后端部位于车体后端部这样配置。在这样的氢储气瓶52的后端部配置有该氢储气瓶52的瓶盖71及氢填充口72。
车体左侧的上管6倾斜，使其稍向后上方，大致直线地向后方延伸，另一方面，车体右侧的上管6相对于车体左侧的上管6设置在枢轴板8附近朝向下方缓缓变化。这样的各上管6设置在枢轴板8的附近向车宽方向外侧缓缓变化。
另外，车体右侧的上管6的下侧端从车体侧面看大致与氢储气瓶52的下端侧重合地设置，同时，在车体后端部向上方弯曲，避开氢储气瓶52的瓶盖71及氢填充口72，在向车体左侧延伸后，向下方弯曲，与车体左侧的上管6的后端部结合。
燃料电池51在车宽方向宽度宽并且在上下方向扁平，在其前壁部分别设置氧化剂气体及氢气的供给口及排出口、以及冷却水的导入口及导出口。
在此，一同参照图6、7进行说明，在燃料电池51的上部后方近接配置具有在车宽方向长的框体的加湿器59。在该加湿器59左侧部的斜上后方近接配置增压机58，在该增压机58的斜下部连接沿车宽方向延伸的导入通道57b的左侧部。另外，在加湿器59左侧部的上方近接配置背压阀58c。
导入通道57b的右侧部设置成位于氢储气瓶52的下方，在该右侧部连接同样位于氢储气瓶52下方的空气净化箱体57a的前端部。在空气净化箱体57a的后端部连接吸气通道73，以这些吸气通道73、空气净化箱体57a及导入通道57b为主构成上述空气净化装置57。
吸气通道73近接配置于空气净化箱体57a及导入通道57b的右侧方，且沿着它们在前后方向延伸。该吸气通道73包括：作为车宽方向扁平的容器的通道主体73a；在从该通道主体73a的后端部向后方延伸后弯曲并与空气净化箱体57a的后端部连接的连接管73b；从通道主体73a的上端部前侧向上方延伸后向后方弯曲的吸气嘴73c，该吸气嘴73c在后轮32的上方的位置形成朝向后方开口的漏斗状的吸气口74。该吸气口74的周围被座位41及车体罩42包围，抑制水和泥土等异物的侵入。
在加湿器59右侧部的后方近接配置旁通阀58b，在该旁通阀58b的斜下后方近接配置中间冷却器58a，这些旁通阀58b及中间冷却器58a在车体前后方向配置在加湿器59右侧部和导入通道57b右侧部之间。在位于增压机58的斜上前部的吹出口连接导出通道58d的一端侧，该导出通道58d的另一端侧弯曲，避开氢储气瓶52的前端部，并且，向右侧方延伸，与中间冷却器58a的导入口连接。
在车体后部左侧配置车宽方向扁平的消声器61，位于车体左侧的上管6的车宽方向外侧。该消声器61从车体侧面看成为大致方形状，在后轮32的斜上左侧以向后上方倾斜的状态配置。消声器61设于向后上方倾斜的排气管77的后半部分，在该消声器61(排气管77)的后端侧向后方突设尾管75，在该尾管75的后端形成反应后的气体的排出口76。
在此，消声器61(排气管77)配置在后轮32的左方，而空气净化装置57配置在后轮32的后方。另外，消声器61及空气净化装置57都配置在燃料电池51的后方。这样，在车体后部，隔着后轮32这样左右配置的消声器61及空气净化装置57中，将排气口76及吸气口74分开规定量，且使吸气口74位于后轮32的规定量的上方。
而且，空气净化装置57、增压器58、旁通阀58b、中间冷却器58a及加湿器59这样的吸气类部件，和背压阀58c、消音器61(排气管77)这样的排气类部件在燃料电池51的后方即车体后部相互近接配置，通过将这些各吸气类部件和排气类部件通过未图示的连结杆(ステ一)等一体连结，构成吸排气模块60。
散热器68分割构成位于头管5前方的较小型的上段散热器68a和位于各下管7的前边部7a前方的较大型的下段散热器68b。在下段散热器68b的右侧后方配置水泵67，在该水泵67的斜下后方配置恒温器69。另外，在位于下段散热器68b的两侧方的车体框架42的内侧分别配置车宽方向扁平的蓄电池63。
在此，如图1、2、8、11所示，在车体罩42前部下侧的部位形成从下段散热器68b到前轮11上部从两侧方将其覆盖的正侧罩42a，在该各正侧罩42a的内侧分别配置车宽方向扁平的蓄电池63。
各正侧罩42a的前边部从车体侧面看越位于下方越靠后这样倾斜地设置，在该前边部沿着它设置上下方向长的吸气口42b。各吸气口42b朝向车辆前方开口，在二轮机动车1行驶时等，可将外气导入正侧罩42内。
另一方面，在各正侧罩42a的后部下端部设置可将从吸气口42b导入的外气排出的排气口42c。通过设置这样的各吸气口42b及排气口42c，可使外气流通各正侧罩42a内，由此能够冷却配置于该正侧罩42a内的蓄电池63。
如图1～图3所示，在各下管7的弯曲部7c间配置稀释盒56，向下边部7b的下侧端的下方突出。从稀释盒56导出排气短管78，该排气短管78与车体左侧的下管7的下边部7b前侧连接，同时，从该下边部7b导出上述排出管77。即，车体左侧的下管7构成反应后的气体的排出经路的一部分，因此，来自稀释盒56的排出气体通过排气短管78、下管7的下边部7b及排气管77排出到大气中。
从排气短管78的中间部分，排水管81通过控制阀82分路，使该排水管81沿车体左侧的下管7的下边部7b向后方延伸。控制阀82通常例如为关闭状态，关闭排水管81的水路，仅流通排出气体，另一方面，在规定的定时，一定时间为开状态，使排出气体流通，同时，可将聚集于稀释盒56内的水通过排水管8排出到车外。
一同参照图5进行说明，马达驱动器64从车体侧面看成大致方形状，通过冷却板65安装于后摆臂21的左臂23的车宽方向外侧。在马达驱动器64的前端连接来自燃料电池51及蓄电池63的电力供给用的高压配线64a。另外，在冷却板65的前端下部及上部分别连接构成上述冷却水路66的一部分的给水管65a及排水管65b。
从马达驱动器64的后端部导出三相高压配线64b，这些各相高压配线64b与位于马达驱动器64后方的马达31前端部的供电端子连接。即，马达驱动器64从车体侧面看以不与马达31搭接的程度与其近接配置。另外，图中附图标记64c表示设于各相高压配线64b并检测向马达31的供电量的电流传感器64c，附图标记64d表示作为马达驱动器64的一部分的电压平滑电容。
在马达单元20上安装作为后摆臂21一部分的臂罩21a。该臂罩21a覆盖后摆臂21及马达31，同时覆盖马达驱动器64、冷却板65、电压平滑电容64d、各高压配线64a、64b、供水管65a以及排水管65b，还有电流传感器64c等，对它们进行适当地保护。另外，在臂罩21a上为能够向其内部流通外气，分别设未图示的外气导入口及导出口。
在此，如图9所示，配置氢储气瓶52，使其左侧端(内侧端)位于后轮32外侧端的外侧，换言之，使氢储气瓶52的轴线C从通过后轮32宽度方向中心的面(图中表示为后轮32的宽度方向中心线RC)向车体右侧偏开。因此，氢储气瓶52和后轮32在车宽方向不搭接，因此如图10所示，后轮32与马达单元20同时向上方摇动时，后轮32和氢储气瓶52也不相互干涉。另外，通过后轮32的宽度方向中心的面也是车体中心面。另外，图中附图标记43表示连成环状的尾灯，其从车体后面看大致椭圆。
在此，如图8、9所示，配置氢储气瓶52，使其前端部的位置与座位41的乘员(驾驶员)的乘座基准位置(下面简称为乘座位置)HP在前后方向大致相同。
另外，图中附图标记FP表示在车辆停车时等乘座于座位41上的上述乘员将脚踏在地面(图中线GL表示)时的着地基准位置(下面简称为脚踏位置)，该脚踏位置FP位于乘座位置HP的前方即位于氢储气瓶52的前端部的前方。
车体罩42在乘座位置HP的后方的位置，其左侧覆盖消声器61(排气管77)，右侧覆盖氢储气瓶52，由此，对它们进行保护。与这样的车体罩42的乘座位置HP在前后方向大致相同的部位沿排气管77的弯曲形状或氢储气瓶52的前端部形状分别形成球形。
如上所述，上述实施例的燃料电池车辆(二轮机动车1)具有通过使氢和氧反应生成电力的燃料电池51、对该燃料电池51供给氢气的氢储气瓶52、和基于由燃料电池51生成的电力生成对座位驱动轮的后轮32供给的动力的马达31，氢储气瓶52配置于后轮32的上方，使其长度方向沿车辆前后方向，沿氢储气瓶52的长度方向的轴线C位于从后轮32的宽度方向中心线RC偏位的位置。
根据该结构，能够不单单地将氢储气瓶52向上方移动而确保该氢储气瓶52和后轮32的行程。即，相对于相对车体框架4被摇动自如地支承的马达单元20安装后轮32的二轮机动车1中，可谋求车辆的低重心化，同时，可确保后轮32的足够的摇动行程。
另外，在上述燃料电池车辆中，通过使氢储气瓶52的前端部位于作为鞍乘型车辆的二轮机动车1的乘座位置HP的大致正横侧的位置，从而即使乘座的乘员的脚相对于通常位于乘座位置HP前方的脚踏位置FP伸出时，也可以防止沿着脚的部分的车体宽度由于氢储气瓶52而加宽。即，可抑制沿乘员的脚的部分的车体宽度，提高车辆的脚踏性。
另外，在上述燃料电池车辆中，氢储气瓶52形成大致圆筒状，其前端部形成尖细状(具体是球状)，由此，可进一步提高车辆的脚踏性。
另外，在上述燃料电池车辆中，具有覆盖氢储气瓶52的车体罩42，由此，可保护氢储气瓶52不受水和飞石等伤害，同时，可良好维持车辆的外观。
在上述实施例中，以使氢储气瓶52相对于驱动轮(车体)的中心线RC偏位配置于一侧(右侧)的结构为例进行了说明，但也可以是具有两个氢储气瓶，例如左侧氢储气瓶及右侧氢储气瓶，使它们相对于中心线RC偏位配置的结构。即，也可以是左侧氢储气瓶相对于中心线RC向左侧偏位配置，右侧氢储气瓶相对于中心线RC向右侧偏位配置的结构。这样的的结构也可以充分确保各氢储气瓶和驱动轮之间的行程。
而且，上述实施例的构成为一例，对二轮机动车的适用没有限制，也可以在不脱离发明要旨的范围内进行各种改变。

Claims (5)

1、一种燃料电池车辆，其包括：燃料电池，其通过使氢和氧反应生成电力；氢储气瓶，其对上述燃料电池供给氢气；马达，其基于由所述燃料电池生成的电力生成对驱动轮供给的动力，所述氢储气瓶配置于所述驱动轮的上方，使其长度方向沿车辆前后方向，其特征在于，沿所述氢储气瓶长度方向的中心线位于从所述驱动轮的宽度方向的中心线偏位的位置。
2、如权利要求1所述的燃料电池车辆，其特征在于，所述驱动轮安装在相对于车体框架被摇动自如地支承的后架上。
3、如权利要求1或2所述的燃料电池车辆，其特征在于，所述氢储气瓶的前端部位于车辆的乘座位置的大致正横侧的位置。
4、如权利要求1～3中任一项所述的燃料电池车辆，其特征在于，所述氢储气瓶形成大致圆筒状，其前端部形成尖细形。
5、如权利要求1～4中任一项所述的燃料电池车辆，其特征在于，具有覆盖所述氢储气瓶表面的车体罩。
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