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Für die Anmeldung wird die Priorität der am 30. Oktober 2014 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-221735 beansprucht, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
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Die Erfindung betrifft insbesondere ein Brennstoffzellen-Motorrad des Rollertyps, das mit elektrischem Strom fährt, der von einer Brennstoffzelle erzeugt wird.
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Ein Brennstoffzellenfahrzeug, das einen Brennstoffbehälter, einen Brennstoffzellenstapel (nachfolgend einfach als Brennstoffzelle bezeichnet), eine Sekundärbatterie und einen Elektromotor aufweist, wurde entwickelt. Der Brennstoffbehälter speichert einen Brennstoff, zum Beispiel Wasserstoffgas. Die Brennstoffzelle erzeugt elektrischen Strom durch chemische Reaktion von Brennstoff und Luft, speziell Sauerstoff in der Luft. Der Elektromotor treibt Antriebsräder an.
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Ein Brennstoffzellensystem dieses Typs erzeugt eine beträchtliche Menge von Wärme entsprechend dem elektrischen Strom, der in Verbindung mit der Stromerzeugung generiert wird. Ein Brennstoffzellensystem für ein Vierradfahrzeug weist ein Wasserkühlsystem auf, das eine hohe Kühlungseffizienz und einen Kompressor besitzt. Der Kompressor liefert eine große Menge von Luft an das Brennstoffzellensystem, um eine große Menge von elektrischem Strom zu erzeugen. Einige Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeuge weisen auch das wassergekühlte Brennstoffzellensystem auf, das eine relativ große Menge von elektrischem Strom erzeugen kann. Währenddessen sind bei einem luftgekühlten Brennstoffzellensystem, dessen erzeugte elektrische Leistung derart bemessen ist, dass sie relativ gering, d.h. etwa einige kW ist, eine große Menge von Zubehörteilen und ähnlichen Teilen bezogen auf das Kühlsystem des wassergekühlten Brennstoffzellensystems nicht erforderlich. Es gibt ein Beispiel, wo das wassergekühlte Brennstoffzellensystem für ein Fahrzeug, wie das Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeug, verwendet wird, welches mit einer niedrigen Leistung fahren kann.
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Zum Beispiel wird, wie in der
JP 2002-187587 A offenbart, eine Anordnungsstruktur verwendet, bei der Rippen vorgesehen sind, um die elektronischen Bauteile zu kühlen. Hier wird Fahrtwind entlang einer Rahmenverkleidung geführt, um einen Gleichspannungswandler zu kühlen.
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Wie in der
JP 2010-274714 A offenbart, sind die elektronischen Bauteile, die eine diverse Kühlung benötigen, unter dem Sitz angeordnet, auf dem ein Fahrer sitzt, um den Schutz der Brennstoffzelle sicherzustellen. Ferner wird durch Einlassen des Fahrtwindes in die Rahmenverkleidung eine Kühlung der elektronischen Bauteile und der luftgekühlten Brennstoffzelle sichergestellt.
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Wie in der
JP 2009-78623 A offenbart, ist die Brennstoffzelle über dem Rahmen angeordnet, um eine Beeinträchtigung durch Regen- und Schlammspritzer beim Einlassen von Luft für die luftgekühlte Brennstoffzelle zu vermeiden.
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Um elektrischen Strom aus Brennstoffen, Wasserstoff und Sauerstoff intern zu erzeugen, führt die luftgekühlte Brennstoffzelle, die an dem Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeug montiert ist, eine Zwangsansaugung mit Gebläsen durch. Die Lufteinlasseffizienz wirkt sich auf die Leistungsabgabe aus. Im Allgemeinen werden eine Wasserkühlungs- und Zwangsluftkühlungsstruktur mit Gebläsen verwendet, um eine Leistungsminderung oder eine ähnliche Verschlechterung infolge einer hohen Temperatur der elektronischen Systemkomponenten, wie einer Batterie, zu verhindern.
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Jedoch bewirkt bei der oben beschriebenen herkömmlichen Technik, wenn ein anderes Bauteil vor einem Lufteinlasskanal der luftgekühlten Brennstoffzelle angeordnet ist, das Bauteil einen Verlust von Einlassluftdruck. Dies vermindert die Leistungserzeugungseffizienz, was zu einer Verminderung der Leistungsabgabe führt. Das Hinzufügen der Wasserkühlungs- und Zwangsluftkühlungsstruktur zum Kühlen der elektronischen Bauteile erfordert erneut einen Kühler und ein Kühlgebläse. Die Einbeziehung dieser Bauteile führt zu einer Erhöhung des Fahrzeuggewichts oder ähnlichen Problemen infolge einer Einschränkung in der Anordnung der Bauteile und einer Erhöhung der Anzahl von Bauteilen.
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Mit der Erfindung wird ein Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeug geschaffen, bei dem eine Lufteinlasseffizienz rationell und wirksam erhöht wird, um die Stromerzeugungseffizienz mit einer sehr einfachen Konfiguration zu verbessern.
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Das Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeug gemäß der Erfindung weist eine elektrische Maschine, die derart konfiguriert ist, dass sie ein Antriebsrad antreibt, eine luftgekühlte Brennstoffzelle, die derart konfigurier ist, dass sie der elektrischen Maschine elektrischen Strom zuführt, und einen Brenngasbehälter auf, der Brenngas speichert, das der Brennstoffzelle zugeführt wird. Die Brennstoffzelle ist an der Innenseite einer Fahrzeugkarosserieverkleidung nach vorn geneigt. Die Fahrzeugkarosserieverkleidung deckt eine rechte und linke und hintere und vordere Seite eines Sitzes von einer unteren Seite ab. Die Brennstoffzelle ist über dem Antriebsrad und unter dem Sitz angeordnet. Ein Lufteinlasskanal ist an einer Vorderseite der Brennstoffzelle angeordnet. Ein Lufteinlassgebläse ist mit einem Luftauslasskanal gekuppelt. Das Lufteinlassgebläse ist derart konfiguriert, dass es Luft sowohl für die Reaktion als auch für die Kühlung der Brennstoffzelle zuführt. Der Luftauslasskanal ist an einer Rückseite des Lufteinlassgebläses angeordnet. Die Luft, die den Luftauslasskanal durchlaufen hat, wird von einer Auslassöffnung des Luftauslasskanals zu der Seite einer unteren Fläche der Fahrzeugkarosserieverkleidung ausgelassen. Ein Batteriesatz ist in einem Raum zwischen einem Einlasslufteintritt und dem Lufteinlasskanal angeordnet und von dem Sitz und der Fahrzeugkarosserieverkleidung umgeben. Der Einlasslufteintritt ist unter einem vorderen Abschnitt des Sitzes angeordnet.
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Das Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeug gemäß der Erfindung ist wie folgt konfiguriert. Eine Kühlrippe ist an einer oberen Fläche des Batteriesatzes entlang einer Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeuges angeordnet.
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Das Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeug gemäß der Erfindung ist wie folgt konfiguriert. Die Kühlrippe ist etwa parallel zu der oberen Fläche des Batteriesatzes in einer Fahrzeugseitenansicht angeordnet. Ein hinterer Abschnitt der oberen Fläche ist in einem mit einer unteren Fläche des Lufteinlasskanals etwa identischen Winkel zu einer Rückseite nach unten geneigt. Eine Oberseite der Kühlrippe an dem hinteren Abschnitt ist mit der unteren Fläche des Lufteinlasskanals an einer etwa identischen Fläche gekuppelt.
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Das Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeug gemäß der Erfindung ist wie folgt konfiguriert. In einer Fahrzeugvorderansicht ist der Batteriesatz etwa symmetrisch in Bezug auf eine Fahrzeugmittellinie angeordnet.
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine linke Seitenansicht eines Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeuges, das mit einer Fahrzeugkarosserieverkleidung abgedeckt ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine Draufsicht des Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeuges in 1;
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3 eine linke Seitenansicht einer Hauptstruktur an der Innenseite einer Fahrzeugkarosserie, deren Verkleidung entfernt ist, gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
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4 eine Draufsicht des Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeuges in 3;
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5 einen Schnitt einer inneren Struktur um einen hinteren Abschnitt des Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeuges gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
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6 ein Blockdiagramm eines Antriebssteuerungssystems oder eines ähnlichen Systems in dem Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeug gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
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7 eine Draufsicht, die einen Zustand darstellt, in dem Hauptvorrichtungen des Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeuges gemäß der Ausführungsform der Erfindung an der Innenseite der Fahrzeugkarosserieverkleidung montiert sind;
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8 einen Schnitt entlang der Linie I-I in 5, der einen Zustand darstellt, in dem die Hauptvorrichtungen des Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeuges gemäß der Ausführungsform der Erfindung an der Innenseite der Fahrzeugkarosserieverkleidung montiert sind;
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9 eine Seitenansicht eines Batteriesatzes des Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeuges gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
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10A eine Vorderansicht des Batteriesatzes des Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeuges gemäß der Ausführungsform der Erfindung; und
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10B eine Draufsicht des Batteriesatzes des Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeuges gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
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Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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In der Zeichnung ist die Vorderseite des Fahrzeuges durch einen Pfeil Fr bezeichnet, und die Rückseite des Fahrzeuges ist durch einen Pfeil Rr bezeichnet. Außerdem bezeichnet der Pfeil R die rechte Seite des Fahrzeuges, während der Pfeil L die linke Seite des Fahrzeuges bezeichnet.
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Mit Bezug auf die 1 bis 4 weist das Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeug 10 als das Brennstoffzellenfahrzeug gemäß der Ausführungsform der Erfindung eine Brennstoffzelle auf, die später beschrieben wird. Das Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeug 10 ist ein Motorrad, das mittels elektrischem Strom fährt, der von dieser Brennstoffzelle erlangt wird. Ein luftgekühltes Brennstoffzellensystem, das Wasserstoffgas als dessen Brennstoff benutzt, wird für die Brennstoffzelle verwendet. In diesem Beispiel ist das Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeug 10 ein Motorrad des Rollertyps, wie in den 1 und 2 gezeigt ist. Die gesamte Fahrzeugkarosserie ist mit einer Fahrzeugkarosserieverkleidung 11 abgedeckt, welche ein äußeres Teil ist. Dementsprechend ist die innere Struktur grundsätzlich nach außen nicht freigelegt. Die Fahrzeugkarosserieverkleidung 11 weist eine vordere Karosserieverkleidung 11A, eine mittlere Karosserieverkleidung 11B und eine hintere Karosserieverkleidung 11C auf. Die vordere Karosserieverkleidung 11A deckt die Vorderseite der Fahrzeugkarosserie von vorn ab. Die mittlere Karosserieverkleidung 11B deckt die Mitte der Fahrzeugkarosserie an dem unteren Abschnitt der Fahrzeugkarosserie, wo die Fußrasten vorgesehen sind, von oben und unten und rechts und links ab. Die hintere Karosserieverkleidung 11C deckt die rechte und linke und hintere und vordere Seite eines später beschriebenen Sitzes 14 von unten ab. An der Vorderseite des Fahrzeuges ist ein Vorderrad 12 angeordnet, das ein gelenktes Rad ist, während an der Rückseite des Fahrzeuges ein Hinterrad 13 angeordnet ist, das ein Antriebsrad ist. Ein Fahrer, der auf dem Sitz 14 sitzt, kann das Vorderrad 12 mit Lenkstangen 15 lenken.
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An der Innenseite der Fahrzeugkarosserieverkleidung 11 ist ein Fahrzeugkarosserierahmen vorgesehen, der eine Skelettstruktur der Fahrzeugkarosserie bildet. Wie in den 3 und 4 gezeigt, weist der Fahrzeugkarosserierahmen einen oberen Abwärtsrahmen 17, einen unteren Abwärtsrahmen 18, ein Paar rechte und linke obere Rahmen 19 und ein Paar rechte und linke untere Rahmen 20 auf. Der obere Abwärtsrahmen 17 erstreckt sich von einem Kopfrohr 16 schräg nach unten zu der Rückseite. Der untere Abwärtsrahmen 18 zweigt von dem Kopfrohr 16 in zwei Abschnitte ab und erstreckt sich an der unteren Seite des oberen Abwärtsrahmens 17 schräg nach unten zu der Rückseite. Die unteren Rahmen 20 sind etwa unter den oberen Rahmen 19 angeordnet. Diese Rahmenteile sind an vorbestimmten Stellen derart miteinander verbunden, dass sie die dreidimensionale Skelettstruktur der Fahrzeugkarosserie bilden.
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Ein Paar rechte und linke Vordergabeln (nicht gezeigt) sind derart vorgesehen, dass sie an dem Kopfrohr 16 seitlich drehbar abgestützt sind. Die Lenkstangen 15 sind an den oberen Enden der Vordergabeln befestigt. Lenkstangengriffe, die von dem Fahrer gegriffen werden, sind an beiden Enden der Lenkstangen 15 vorgesehen. An den unteren Abschnitten der Vordergabeln ist das Vorderrad 12 drehbar abgestützt. Außerdem ist ein vorderes Schutzblech 21 derart befestigt, dass es die Oberseite des Vorderrades 12 abdeckt. Ebenso erstrecken sich mit Bezug auf 5 die oberen Rahmen 19 bis zu dem hinteren Abschnitt des Fahrzeuges. Die oberen Rahmen 19 sind in ihrem Verlauf schräg nach oben zu der Rückseite gekrümmt und stützen dann ein hinteres Schutzblech 22 in der Nähe des hinteren Endabschnitts ab. Eine Gelenkachse 23 (3 und 5) überbrückt die oberen Rahmen 19 seitlich an ihrem etwa mittleren Abschnitt in Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeuges. An der Gelenkachse 23 ist ein Schwenkarm 24 in der Vertikalrichtung schwenkbar abgestützt. Ein hinterer Stoßdämpfer 25 ist zwischen dem oberen Rahmen 19 und dem Schwenkarm 24 in einer vorbestimmten Weise installiert. Der hintere Stoßdämpfer 25 kann einen Stoß absorbieren, der von dem Hinterrad 13 übertragen wird, das an dem hinteren Ende des Schwenkarmes 24 abgestützt ist.
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An dem Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeug 10 ist ein Elektromotor 27 (in 5 durch eine Strichpunktlinie angedeutet), der später beschrieben wird, als ein Antriebsmotor montiert, welcher eine Antriebsquelle für das Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeug 10 ist. Der Elektromotor 27 ist einstückig an dem Schwenkarm 24 installiert. Daher ist ein Schwenkarm des Einheitsschwenktyps konfiguriert. Die Abtriebswelle des Elektromotors 27 ist über ein Getriebe (nicht gezeigt) mit einer Radachse des Hinterrades 13 gekuppelt. Die Antriebsleistung, die von dem Elektromotor 27 erzeugt wird, wird an das Hinterrad 13 übertragen.
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Mit Bezug auf das Blockdiagramm in 6 weist das Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeug 10 als Hauptvorrichtungen, die ein Antriebssteuerungssystem konfigurieren, eine Brennstoffzelle 26, den Elektromotor 27 als eine elektrische Maschine, einen Wasserstoffbehälter 28, einen Batteriesatz 29, der eine Sekundärbatterie bildet, eine elektrische Stromsteuervorrichtung 30, eine Motorsteuereinrichtung 31 und eine Fahrzeugsteuereinrichtung 32 auf. Der Wasserstoffbehälter 28 ist ein Brenngasbehälter, der in diesem Beispiel Wasserstoffgas als Brenngas speichert. Die Fahrzeugsteuereinrichtung 32 steuert das gesamte Antriebssteuerungssystem. Das Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeug 10 weist ferner Sensoren 33, ein Steuerventil 34 und ein ähnliches Teil auf. Die Sensoren 33 erlangen verschiedene Informationen, die benötigt werden, um das Antriebssteuerungssystem zu steuern. Das Steuerventil 34 steuert eine Zufuhr von Wasserstoff aus dem Wasserstoffbehälter 28 zu der Brennstoffzelle 26. Die Sensoren 33 umfassen einen Drosselsensor, einen Drucksensor, einen Temperatursensor oder einen ähnlichen Sensor. Der Drosselsensor erfasst einen Drosselvorgang durch den Fahrer über die Lenkstangengriffe. Der Drucksensor erfasst einen Druck des Wasserstoffgases, das der Brennstoffzelle 26 von dem Wasserstoffbehälter 28 zugeführt wird. Der Temperatursensor erfasst die Temperatur des Wasserstoffgases, das der Brennstoffzelle 26 von dem Wasserstoffbehälter 28 zugeführt wird.
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Die elektrische Stromsteuervorrichtung 30 steuert den elektrischen Strom, der von der Brennstoffzelle 26 erzeugt wird, wandelt den elektrischen Strom, der von der Brennstoffzelle 26 geliefert wird, in eine 12V-Stromzufuhr um und speichert die Stromzufuhr in dem Batteriesatz 29. Zusätzlich zu der Antriebssteuerung des Elektromotors 27 führt die Motorsteuereinrichtung 31 eine regenerative Steuerung durch. Die regenerative Steuerung wandelt ein negatives Drehmoment, das bei Verzögerung des Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeuges 10 während der Fahrt auf einem Gefälle oder einer ähnlichen Fahrt in dem Elektromotor 27 erzeugt wird, in elektrischen Strom um.
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Die Fahrzeugsteuereinrichtung 32 nimmt eine Größe eines Beschleunigungsvorgangs durch den Fahrer, die von dem oben beschriebenen Drosselsensor erfasst wird, und Werte, die von dem oben beschriebenen Drucksensor und Temperatursensor erfasst werden, als Eingabewerte auf. Außerdem gibt die Fahrzeugsteuereinrichtung 32 die Zustandsgröße ein und gibt ein Steuersignal wechselseitig zu der Brennstoffzelle 26, dem Batteriesatz 29, der elektrischen Stromsteuervorrichtung 30 und der Motorsteuereinrichtung 31 aus. Daher führt die Fahrzeugsteuereinrichtung 32 eine Betriebssteuerung des Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeuges 10 durch. Speziell führt während einer Fahrt auf ebener Straße oder einer ähnlichen Fahrt, wo die für das Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeug 10 zum Fahren benötigte Energie relativ gering ist, die Fahrzeugsteuereinrichtung 32 den elektrischen Strom, der von der Brennstoffzelle 26 erzeugt wird, von der elektrischen Stromsteuervorrichtung 30 über die Motorsteuereinrichtung 31 zu dem Elektromotor 27. Ferner führt die Fahrzeugsteuereinrichtung 32 den elektrischen Strom von der elektrischen Stromsteuervorrichtung 30 zu dem Batteriesatz 29, um den überschüssigen Strom, der zum Antreiben des Elektromotors 27 nicht benötigt wird, in dem Batteriesatz 29 zu speichern.
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Während der Beschleunigung, wo die für ein Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeug 10 zum Fahren benötigte Energie relativ groß ist, einer Fahrt auf einem Anstieg oder einer ähnlichen Fahrt führt die Fahrzeugsteuereinrichtung 32 den elektrischen Strom, der von der Brennstoffzelle 26 erzeugt wird, von der elektrischen Stromsteuervorrichtung 30 über die Motorsteuereinrichtung 31 zu dem Elektromotor 27. Ferner führt die Fahrzeugsteuereinrichtung 32 auch den elektrischen Strom, der in dem Batteriesatz 29 gespeichert ist, von der elektrischen Stromsteuervorrichtung 30 über die Motorsteuereinrichtung 31 zu dem Elektromotor 27. Zudem nutzt die Fahrzeugsteuereinrichtung 32 während der Verzögerung und der Fahrt auf einem Gefälle den Elektromotor 27 als einen elektrischen Generator. Die Fahrzeugsteuereinrichtung 32 führt den regenerativen elektrischen Strom, der von dem Elektromotor 27 erzeugt wird, von der elektrischen Stromsteuervorrichtung 30 zu dem Batteriesatz 29, um den regenerativen elektrischen Strom zu speichern.
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Die oben beschriebenen Hauptvorrichtungen oder ähnliche Vorrichtungen des Antriebssteuerungssystems sind an der Innenseite der Fahrzeugkarosserieverkleidung 11 montiert. Wie in 3 gezeigt, ist ein Innenraum 35 von den Paaren rechte und linke obere Rahmen 19 und untere Rahmen 20 umgeben. In dem Innenraum 35 ist der Wasserstoffbehälter 28 installiert, wie in 5 gezeigt ist. Der Karosserierahmen kann den Wasserstoffbehälter 28 über einen Halter oder ein ähnliches Teil abstützen. Der Wasserstoffbehälter 28 speichert auf Hochdruck komprimiertes Wasserstoffgas als den Brennstoff für die Brennstoffzelle 26. Der Wasserstoffbehälter 28 ist in seiner Längsachsrichtung entlang der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeuges in dem Innenraum 35 angeordnet, der an dem unteren Abschnitt und der etwaigen Mitte des Fahrzeuges angebracht ist. Da die starken oberen Rahmen 19 und unteren Rahmen 20 den Wasserstoffbehälter 28 umgeben, ist der Wasserstoffbehälter 28 gegen einen Stoß oder ein ähnliches Hindernis wirksam geschützt. Äußerlich ist der Umfang des Wasserstoffbehälters 28 durch die mittlere Karosserieverkleidung 11B abgedeckt.
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Wie in 5 gezeigt, ist ein Innenraum 36 von hinteren Abschnitten 19a (3) des Paares rechte und linke obere Rahmen 19 und dem Sitz 14 (schraffierte Fläche in 5) umgeben. Die Brennstoffzelle 26, der Batteriesatz 29 und ein ähnliches Teil sind in dem Innenraum 36 installiert. In diesem Falle ist der Sitz 14 durch aufeinanderfolgendes Anordnen eines Fahrersitzes 14A vorn und eines Soziussitzes 14B hinten gebildet. Der Batteriesatz 29 und die Brennstoffzelle 26 sind vorn und hinten etwa unter den jeweiligen Sitzen positioniert und in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet. Der Karosserierahmen kann die Brennstoffzelle 26, den Batteriesatz 29 oder ein ähnliches Teil über einen Halter oder ein ähnliches Teil abstützen. Die Umfangsflächen der Brennstoffzelle 26 und des Batteriesatzes 29, die in dem Innenraum 36 angeordnet sind, sind durch die hintere Karosserieverkleidung 11C abgedeckt. Die 7 und 8 zeigen den Zustand, in dem die Hauptvorrichtungen und ähnliche Vorrichtungen an der Innenseite der Fahrzeugkarosserieverkleidung 11 installiert sind.
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Ferner ist, wie in 5 gezeigt, ein Verkleidungsteil 37 unter der Brennstoffzelle 26 derart angeordnet, dass es einen Umkreis zwischen den beiderseitigen hinteren Abschnitten 19a der rechten und linken oberen Rahmen 10 abdeckt. Das Verkleidungsteil 37 isoliert den Umkreis des hinteren unteren Abschnitts des Innenraumes 36 von einem Radkasten des Hinterrades 13. Der Radkasten ist unter dem hinteren Schutzblech 22 ausgebildet. Der Sitz 14, die hintere Karosserieverkleidung 11C und das Verkleidungsteil 37 decken den Innenraum 36 ab, in dem die Brennstoffzelle 26 und der Batteriesatz 29 angeordnet sind. Dies bildet im Wesentlichen eine Dichtungsstruktur.
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Die anderen als die oben beschriebenen Vorrichtungen, d.h. die elektrische Stromsteuerungsvorrichtung 30, die Motorsteuereinrichtung 31, die Fahrzeugsteuereinrichtung 32 oder eine ähnliche Vorrichtung können in geeigneten Positionen an dem Fahrzeugkarosserierahmen unter Nutzung des wirksamen Raumes an der Innenseite der Fahrzeugkarosserieverkleidung 11 abgestützt sein.
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Daher sind die Mehrzahl von Vorrichtungen an der Innenseite der Fahrzeugkarosserieverkleidung 11 als das äußere Teil installiert und angeordnet. Gleichzeitig dient die Fahrzeugkarosserieverkleidung 11, insbesondere die Innenseite der hinteren Karosserieverkleidung 11C als ein Luftströmungspfad. Das heißt, Luft wird von einem später beschriebenen Einlasslufteintritt 41 zu der Innenseite der hinteren Karosserieverkleidung 11C eingelassen, um die Luft als Reaktionsgas, das der Brennstoffzelle 26 zuzuführen ist, hindurchzulassen.
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Alternativ wird Luft als Kühlwind zu den zu kühlenden Vorrichtungen oder ähnlichen Teilen in der hinteren Karosserieverkleidung 11C gelassen. Der Pfeil A in 5 zeigt einen typischen Luftströmungspfad (nachfolgend als ein Luftströmungspfad A bezeichnet), der in der Fahrzeugkarosserieverkleidung 11, speziell in der hinteren Karosserieverkleidung 11C ausgebildet ist. Die Brennstoffzelle 26, der Batteriesatz 29 oder ein ähnliches Teil, dem das Reaktionsgas oder der Kühlwind zugeführt wird, ist in den geeigneten Positionen in der Mitte des Luftströmungspfades A angeordnet. In diesem Beispiel ist, wie in 5 gezeigt, die Brennstoffzelle 26 über dem Hinterrad 13, welches das Antriebsrad ist, und unter dem Sitz 14 (dem Soziussitz 14B) nach vorn geneigt angeordnet. Hier hat die Brennstoffzelle 26 eine geschichtete Struktur, bei der die Brennstoffzellenstapel in einem Gehäuse mit Kastenform oder rechteckiger Parallelepipedform aufgestellt sind. Wie in 5 gezeigt, weist die Brennstoffzelle 26 einen Einlassluftabschnitt 26a an der Seite der vorderen Fläche der Kastenform auf. Die Luft als das Reaktionsgas wird dem Einlassluftabschnitt 26a zugeführt. Spezieller ist der Einlassluftabschnitt 26a nach unten zu der Vorderseite ausgerichtet, während er nach vorn geneigt ist. Der Einlassluftabschnitt 26a ist derart angeordnet, dass er dem Luftströmungspfad A gegenüberliegt, der durch Luft von einem Lufteinlasskanal 38 gebildet wird.
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Wie in 3 oder 5 gezeigt, ist der Lufteinlasskanal 38 an der Vorderseite der Brennstoffzelle 26 angeordnet. Wie in 9 gezeigt, hat der Lufteinlasskanal 38 im Allgemeinen eine verzerrte dreieckige Form oder eine ähnliche Form in der Fahrzeugseitenansicht. Der Lufteinlasskanal 38 hat eine hohle Wandstruktur, bei welcher der Luftströmungspfad A in den Innenräumen ausgebildet ist. Die Innenräume sind durch umliegende äußere Platten definiert und gebildet und haben typischerweise eine im Querschnitt rechteckige Form. Der Lufteinlasskanal 38 weist Zuströmöffnungen 38a an dem vorderen Endabschnitt (10A) und Abströmöffnungen 38b an dem hinteren Endabschnitt (10B) auf. Die Zuströmöffnungen 38a sind in Vorwärts-Rückwärts-Richtung offen ausgerichtet. Die Abströmöffnungen 38b sind nach hinten aufwärts offen ausgerichtet. Wie in 9 gezeigt, sind der Lufteinlasskanal 38 und die Brennstoffzelle 26 nacheinander derart installiert, dass die jeweiligen Ausrichtungswinkel der nach hinten aufwärts ausgerichteten Abströmöffnung 38b des Lufteinlasskanals 38 und des nach vorn abwärts ausgerichteten Einlassluftabschnitts 26a der Brennstoffzelle 26 übereinstimmen.
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Wie in 5 gezeigt, sind ferner an der Seite der hinteren Fläche der kastenförmigen Brennstoffzelle 26 ein Lufteinlassgebläse 39 und ein Luftauslasskanal 40 nacheinander installiert. Das Lufteinlassgebläse 39 führt die Luft sowohl für die Reaktion als auch für die Kühlung der Brennstoffzelle 26 ein. Der Luftauslasskanal 40 ist an der Rückseite des Lufteinlassgebläses 39 angeordnet. Die Luft, die durch den Luftauslasskanal 40 hindurchtritt, wird von einer Auslassluftöffnung 40a des Luftauslasskanals 40 zu der Seite der unteren Fläche der Fahrzeugkarosserieverkleidung 11 (der hinteren Karosserieverkleidung 11C) ausgelassen. Die Brennstoffzelle 26 erzeugt elektrischen Strom durch chemische Reaktion zwischen dem Wasserstoffgas, das von dem Wasserstoffbehälter 28 zugeführt wird, und Sauerstoff, der in der Luft enthalten ist, die über den Lufteinlasskanal 38 zugeführt wird. Danach wird feuchtes überschüssiges Gas aus der Auslassluftöffnung 40a ausgelassen. Bei diesem Vorgang wird die Brennstoffzelle 26 durch die Luft als das Reaktionsgas gekühlt.
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Wie in 5 gezeigt, ist der Einlasslufteintritt 41 unter dem vorderen Abschnitt des Sitzes 14 (dem Fahrersitz 14A) angeordnet. Der Einlasslufteintritt 41 lässt die Luft zu der Innenseite der hinteren Karosserieverkleidung 11C ein. Insbesondere ist der Batteriesatz 29 in einem Raum zwischen dem Einlasslufteintritt 41 und dem Lufteinlasskanal 38 angeordnet und von dem Sitz 14 und der Fahrzeugkarosserieverkleidung 11 (der hinteren Karosserieverkleidung 11C) in dem Innenraum 36 umgeben. Der Einlasslufteintritt 41 ist unmittelbar unter dem vorderen Abschnitt des Sitzes 14 angeordnet. Wie in 5 gezeigt, sind Leitgitter 42 an dem Einlasslufteintritt 41 montiert.
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Wie in den 9, 10A und 10B gezeigt, sind die Batterien des Batteriesatzes 29 im Allgemeinen in einem kastenförmigen Gehäuse eingebaut. Kühlrippen 44 sind senkrecht an einer oberen Fläche 43 entlang der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeuges angeordnet. In diesem Falle sind die Kühlrippen 44 einstückig mit einer typischerweise aus einer Aluminiumlegierung hergestellten oberen Abdeckung 29A des Batteriesatzes 29 ausgebildet. Die Mehrzahl von Kühlrippen 44 sind in vorbestimmten Abständen in der Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet. Zwischenräume sind zwischen den Kühlrippen 44 benachbart zueinander ausgebildet. Wie in 10A gezeigt, sind die Kühlrippen 44 in der etwaigen Mitte der Zuströmöffnungen 38a der Lufteinlasskanäle 38 in der Fahrzeugvorderansicht positioniert. Sowohl in der Vertikalrichtung als auch in der Seitenrichtung sind die Kühlrippen 44 innerhalb der Bereiche der Zuströmöffnungen 38a angeordnet.
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Wie in 9 gezeigt, sind die Kühlrippen 44 etwa parallel zu der oberen Fläche 43 des Batteriesatzes 29 in der Fahrzeugseitenansicht angeordnet. Das heißt, die Kühlrippen 44 sind entlang der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeuges an der oberen Fläche 43 des Batteriesatzes 29 ausgebildet. Ein hinterer Abschnitt 43a der oberen Fläche 43 des Batteriesatzes 29 ist in einem mit einer unteren Fläche 45 des Lufteinlasskanals 38 etwa identischen Winkel zu der Rückseite nach unten geneigt. Dies verbindet eine Oberseite 44a der Kühlrippen 44, die an dem hinteren Abschnitt 43a der oberen Fläche 43 des Batteriesatzes 29 ausgebildet sind, mit der unteren Fläche 45 des Lufteinlasskanals 38 an der etwa identischen einen Fläche, wie durch die Strichpunktlinie in 9 dargestellt ist.
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Wie in 8 gezeigt, ist in der Fahrzeugvorderansicht der Batteriesatz 29 derart angeordnet, dass seine Mitte mit einer Fahrzeugmittellinie M übereinstimmt und etwa symmetrisch ist. Gleichermaßen sind die Brennstoffzelle 26 und der Wasserstoffbehälter 28 tatsächlich so angeordnet, dass sie in Bezug auf die Fahrzeugmittellinie M etwa symmetrisch sind.
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Bei dem Brennstoffzellen-Zweiradfahrzeug 10 gemäß der Erfindung führt die Betätigung des Lufteinlassgebläses 39 die Luft sowohl für die Reaktion als auch für die Kühlung der Brennstoffzelle 26 ein. Die Luft wird von dem Einlasslufteintritt 41 zu der Innenseite der hinteren Karosserieverkleidung 11C eingelassen. Die Luft wird entlang dem Luftströmungspfad A (5) durchgelassen und dann zu der Brennstoffzelle 26 geführt. Wie oben beschrieben, erzeugt die Brennstoffzelle 26 elektrischen Strom durch chemische Reaktion zwischen dem Wasserstoffgas, das von dem Wasserstoffbehälter 28 zugeführt wird, und Sauerstoff, der in der Luft enthalten ist, die über den Lufteinlasskanal 38 zugeführt wird. Während dieses Vorgangs wird die Brennstoffzelle 26 durch die Luft als das Reaktionsgas gekühlt.
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Gemäß der Erfindung ist speziell der Batteriesatz 29 in dem Raum zwischen dem Einlasslufteintritt 41 und dem Lufteinlasskanal 38, d.h. in dem Innenraum 36 angeordnet und von dem Sitz 14 und der hinteren Karosserieverkleidung 11C, welche die Fahrzeugkarosserieverkleidung 11 bildet, umgeben.
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Das heißt, der Batteriesatz 29 ist in der geeigneten Position in der Mitte des Luftströmungspfades A angeordnet. Dies bewirkt, dass die Luft als der Kühlwind, der von dem Einlasslufteintritt 41 unter dem Sitz 14 eingelassen wird, über die obere Fläche 43 des Batteriesatzes 29 und den Umfang des Batteriesatzes 29 entlangtritt. Daher ermöglicht die Strömung des Kühlwindes um den Batteriesatz 29 eine zwangsläufige Luftkühlung des Batteriesatzes 29, wodurch die Kühlung der Sekundärbatterien in dem Batteriesatz 29 sichergestellt ist.
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In diesem Falle ist der Einlasslufteintritt 41, der zum Einlassen von Luft aus der Außenluft vorgesehen ist, in einer hohen Position an dem vorderen Abschnitt des Sitzes 14 und in einer Position unter dem Sitz 14 zurückgesetzt und verborgen angeordnet. Die Leitgitter 42 sind an dem Einlasslufteintritt 41 montiert.
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Die Gestaltung der Einbauposition des Einlasslufteintritts 41 und die Anordnung der Leitgitter 42 erschwert das Eindringen von Staubwolken und Regentropfen in den Einlasslufteintritt 41. Dies ermöglicht die Verhinderung einer Leistungsverminderung der Brennstoffzelle in Verbindung mit einer Verschlechterung des Filters.
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Mit dem Einlasslufteintritt 41, der an dem vorderen Abschnitt des Sitzes 14 angeordnet ist, kann auch der Fahrtwind teilweise verwendet werden. Dies ermöglicht eine Einsparung des genutzten elektrischen Stromes durch die Ausnutzung des Staudruckes.
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Die Kühlrippen 44 sind entlang der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeuges an der oberen Fläche 43 des Batteriesatzes 29 ausgebildet.
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Daher richten die Kühlrippen 44, die an der oberen Fläche 43 des Batteriesatzes 29 angeordnet sind, die von dem Einlasslufteintritt 41 strömende Luft entlang dem Luftströmungspfad A aus. Dies ermöglicht eine Reduzierung des Verlustes von Einlassluftdruck, der in die Brennstoffzelle 26 einzulassen ist.
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Die Ausrichtung der Strömung der Luft, die der Brennstoffzelle 26 zugeführt wird, erhöht die Lufteinlasseffizienz der Brennstoffzelle 26. Infolgedessen kann die Stromerzeugungseffizienz der Brennstoffzelle 26 erhöht werden.
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Der Ausrichtungsvorgang durch die Kühlrippen 44 verbessert die Richtwirkung der Luft, die entlang dem Luftströmungspfad A zu den Brennstoffzellen 26 strömt. Dies ermöglicht die Installation des Lufteinlasskanals 38, der vor den Brennstoffzellen 26 angeordnet ist, mit einer kürzeren Kanallänge (hauptsächlich in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung), so dass Platz in einem begrenzten, engen und kleinen Raum gespart wird.
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In diesem Falle stehen die Kühlrippen 44, die an der oberen Fläche 43 des Batteriesatzes 29 angeordnet sind, parallel zu dem Luftströmungspfad A vor. Dies bewirkt, dass der Kühlwind entlang einer Rillenstruktur zwischen den gegenseitigen Kühlrippen 44 strömt. Dies verbessert die Kühlleistung für den Batteriesatz 29, wodurch die Wärme, die von den Bauteilen (den Sekundärbatterien), die in dem Batteriesatz 29 eingebaut sind, erzeugt wird, wirksam abgekühlt werden kann.
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Die Oberseite 44a der Kühlrippen 44, die an dem hinteren Abschnitt 43a der oberen Fläche 43 des Batteriesatzes 29 ausgebildet sind, ist mit der unteren Fläche 45 des Lufteinlasskanals 38 an der etwa identischen einen Fläche verbunden.
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Dies ermöglicht, dass der an der oberen Fläche 43 des Batteriesatzes 29 strömende Kühlwind entlang der geneigten Fläche des hinteren Abschnitts 43a auch zu der unteren Fläche 45 des Lufteinlasskanals 38 strömt. Daher kann die Luft unter Verwendung des gesamten vorderen Bereichs der Brennstoffzelle 26 eingelassen werden. Dies ermöglicht eine Minimierung der Senkung der Lufteinlasseffizienz, so dass die Lufteinlasseffizienz erheblich verbessert wird.
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Ferner wird, da die Mehrzahl von Bauteilen, wie der Batteriesatz 29, der Lufteinlasskanal 38, die Brennstoffzelle 26 und der Wasserstoffbehälter 28, an der Fahrzeugmittellinie M angeordnet sind, das seitliche Gleichgewicht des Fahrzeuges verbessert, und daher wird die Fahrstabilität verbessert.
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Gemäß der Erfindung können die Anzahl der Kühlrippen 44, die Zwischenräume zwischen den gegenseitigen Kühlrippen 44 oder ähnliche Spezifikationen nach Bedarf in geeigneter Weise geändert werden.
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Gemäß der Erfindung tritt die Luft als der Kühlwind, der von dem Einlasslufteintritt 41 eingelassen wird, über den Umfang des Batteriesatzes 29 entlang, der in der geeigneten Position in der Mitte des Luftströmungspfades A angeordnet ist. Dies ermöglicht eine Zwangsluftkühlung des Batteriesatzes 29, um welchen der Kühlwind strömt. Dadurch kann die Kühlung der Sekundärbatterien in dem Batteriesatz 29 sichergestellt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2014-221735 [0001]
- JP 2002-187587 A [0005]
- JP 2010-274714 A [0006]
- JP 2009-78623 A [0007]
