DE102016119997A1

DE102016119997A1 - Brennstoffzellenfahrzeug

Info

Publication number: DE102016119997A1
Application number: DE102016119997.4A
Authority: DE
Inventors: Gaku SHIMONIHARA; Kengo Ikeya; Yoshifumi Takai
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2017-04-27
Also published as: JP6561769B2; US10322646B2; US20170113566A1; JP2017081322A

Abstract

Ein Brennstoffzellenfahrzeug ist mit einer Abgaskanalstruktur ausgestattet, die in zuverlässiger Weise in eine Auslassleitung strömenden Wasserstoff verdünnt. Das Brennstoffzellenfahrzeug enthält eine Fahrzeugkarosserie, eine in der Fahrzeugkarosserie untergebrachte luftgekühlte Brennstoffzelle zum Erzeugen von Leistung, indem sie Wasserstoffgas und in Luft enthaltenen Sauerstoff miteinander zum Reagieren bringt, eine Auslassleitung, durch die Abluft der Brennstoffzelle zu einem hinteren Ende der Fahrzeugkarosserie geleitet und aus dem Brennstoffzellenfahrzeug ausgebracht wird, und ein Gebläse, welches Luft in die Auslassleitung führt, um in der Auslassleitung befindliches Wasserstoff zu verdünnen.

Description

HINTERGUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellenfahrzeug.
Beschreibung des Standes der Technik
Es ist ein Brennstoffzellenfahrzeug bekannt, das mit Antrieb durch einen von einer Brennstoffzelle gespeisten Elektromotor angetrieben wird. Herkömmliche Brennstoffzellenfahrzeuge besitzen jeweils eine Abgaskanalstruktur mit einer Auslassleitung, die an einer Rückseite eines Gebläsekastens angeschlossen ist, der mit einem Gebläse ausgestattet ist, welches Luft in die Brennstoffzelle leitet. Die Auslassleitung ist aufgeteilt in eine erste Auslassleitung, durch die Luft, welche die Brennstoffzelle gekühlt hat, geleitet wird, und eine zweite Auslassleitung, die unter Umgehung eines Fahrzeugkarosserierahmens an einer Rückseite der ersten Auslassleitung angeschlossen ist, wobei die zweite Auslassleitung die Luft von der ersten Auslassleitung vom hinteren Ende einer Fahrzeugkarosserie austrägt.
Die Auslassleitung dient nicht nur zum Austragen von feuchter Abluft, die von der Brennstoffzelle bei der Energieerzeugung ausgestoßen wird, sondern dient außerdem zum Verdünnen des ausgetragenen Wasserstoffs, der von einer Anode der Brennstoffzelle in regelmäßigen Intervallen aus dem Brennstoffzellenfahrzeug ausgeleitet wird, um eine ständige Energieerzeugung der Brennstoffzelle aufrechtzuerhalten.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Unglücklicherweise verursacht eine Abgaskanalstruktur eines herkömmlichen Brennstoffzellenfahrzeugs Schwierigkeiten beim durchgängig gleichmäßigen Beibehalten einer Querschnittsform des Auslasskanals über dessen gesamte Länge als Maßnahme, die Form der Fahrzeugkarosserie und die Gestaltung des Fahrzeugkarosserierahmens einfach zu halten. Die Auslassleitung, deren Querschnittsform in Strömungsrichtung variiert, wie oben angesprochen wurde, kann Ursache dafür sein, dass der Wasserstoffstrom teilweise zum Stocken kommt, was zu einer unzureichenden Verdünnung des Wasserstoffs führt.
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Brennstoffzellenfahrzeug anzugeben, das mit einer Abgaskanalstruktur ausgestattet ist, die in der Lage ist, in zuverlässiger Weise Wasserstoff, bei dem es sich um in der Abluft einer Brennstoffzelle enthaltenen Überschusswasserstoff handelt, der in den Auslasskanal strömt, zu verdünnen.
Um das obige Ziel zu erreichen, schafft ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Brennstoffzellenfahrzeug, welches enthält: eine Fahrzeugkarosserie; eine luftgekühlte Brennstoffzelle, die in der Fahrzeugkarosserie angebracht ist, um Leistung zu erzeugen, indem sie Wasserstoffgas und in Luft enthaltenen Sauerstoff miteinander reagieren lässt; eine Auslassleitung, durch die Abluft der Brennstoffzelle zu einem hinteren Ende der Fahrzeugkarosserie geführt und aus dem Brennstoffzellenfahrzeug ausgebracht wird; und ein Gebläse, welches Luft in die Auslassleitung führt, um in der Auslassleitung befindliches Wasserstoff zu verdünnen.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des obigen Aspekts können die folgenden Varianten vorgesehen sein.
Es kann erwünscht sein, dass das Gebläse sich in einem unteren Teil der Auslassöffnung befindet und so angeordnet ist, das es in rückwärtiger Richtung der Fahrzeugkarosserie bläst.
Weiterhin kann es erwünscht sein, dass sich im Inneren der Auslassleitung gegenüber dem Gebläse eine Verdünnungs-Beschleunigungswand befindet, um den durch das Gebläse erzeugten Strom in die Auslassleitung zwecks Beschleunigung der Wasserstoffverdünnung zu zerstreuen.
Es kann erwünscht sein, dass die Brennstoffzelle eine Überschusswasserstoff-Auslassleitung enthält. Diese Auslassleitung enthält einen Überschusswasserstoff-Führungskanal, durch den der Überschusswasserstoff von der Überschusswasserstoff-Auslassleitung in die Auslassleitung geleitet wird, wobei der Überschusswasserstoff zu einer Stelle oberhalb des Gebläses und auf einer stromaufwärtigen Seite eines Abluftstroms in der Auslassleitung geführt wird.
Es kann erwünscht sein, dass das Gebläse sich in einem zentralen Bereich der Auslassleitung befindet, bezogen auf eine Breitenrichtung des Fahrzeugs. Der Überschusswasserstoff-Führungskanal enthält eine Tunnelabdeckung, die mehrere Überschusswasserstoff-Führungslöcher abdeckt, welche eine Wand der Auslassleitung durchsetzen, um mit der Überschusswasserstoff-Auslassleitung zu kommunizieren, wobei die Tunnelabdeckung den durch die Überschusswasserstoff-Führungslöcher in die Auslassleitung geführten Überschusswasserstoff sammelt, um ihn zu einem zentralen Bereich der Auslassleitung, betrachtet in Breitenrichtung des Fahrzeugs, zu sammeln, wobei die Tunnelabdeckung mehrere Auslasslöcher enthält.
Dieses Brennstoffzellenfahrzeug, das mit einer Abgaskanalstruktur ausgestattet ist, ist in der Lage, in zuverlässiger Weise in einer Auslassleitung strömenden Wasserstoff zu verdünnen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine linksseitige Ansicht des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei dessen Außenverkleidung abgenommen ist;
2 ist eine linksseitige Ansicht des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei dem die Außenverkleidung abgenommen ist;
3 ist eine perspektivische Ansicht des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung, wobei dessen Außenverkleidung gelöst ist;
4 ist eine Längsschnittansicht einer Abgaskanalstruktur des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
5 ist eine Frontansicht der Auslassleitung des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
6 ist eine linksseitige Ansicht der Auslassleitung des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
7 ist eine Rückansicht der Auslassleitung des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
8 ist eine perspektivische Ansicht der Auslassleitung des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung bei Betrachtung von schräg links vorne und in Aufwärtsrichtung;
9 ist eine perspektivische Ansicht der Auslassleitung des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung bei Betrachtung von schräg links vorne und in Abwärtsrichtung;
10 ist eine perspektivische Ansicht der Auslassleitung des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung bei Betrachtung von schräg links hinten.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRGUNSFORM
Im Folgenden wird eine Ausführungsform eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Erfindung anhand der 1 bis 11 beschrieben.
1 ist eine linksseitige Ansicht des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine linksseitige Ansicht des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei dessen Außenverkleidungsteile, beispielsweise Abdeckschalen und ein Sitz, abgenommen sind.
3 ist eine perspektivische Ansicht des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei dessen Außenverkleidung, beispielsweise Abdeckschalen und ein Sitz, abgenommen sind.
Man beachte, dass Ausdrücke wie vorne-und-hinten, oben-und-unten und links-und-rechts in der vorliegenden Ausführungsform Bezug nehmen auf die Sitzhaltung eines Fahrers auf einem Brennstoffzellenfahrzeug 1. In den 1 bis 3 bedeutet ein ausgezogener Pfeil F die Vorwärtsrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs 1, und ein ausgezogener Pfeil R bedeutet eine Rückwärtsrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs 1.
Wie in den 1 bis 3 gezeigt ist, fährt das Brennstoffzellenfahrzeug 1 dieser Ausführungsform durch Antrieb durch einen Elektromotor 3, der von einer Brennstoffzelle 2 gespeist wird. Das Brennstoffzellenfahrzeug 1 ist ein Motorrad oder ein Motorroller, aber auch ein durch eine Brennstoffzelle angetriebenes Fahrrad, welches durch die Leistung aus der Brennstoffzelle fährt. Das Brennstoffzellenfahrzeug 1 kann auch ein Dreirad sein.
Das Brennstoffzellenfahrzeug 1 enthält eine Fahrzeugkarosserie 5, die sich nach vorne und nach hinten erstreckt, ein Vorderrad 6 als gelenktes Rad, ein Lenkmechanismus 7, der das Vorderrad 6 in lenkbarer Weise lagert, ein Hinterrad 8 als Antriebsrad, eine das Hinterrad 8 in nach oben und nach unten schwenkbarer Weise lagernde Schwinge 9, und den Elektromotor 3, der Antriebsleistung für das Hinterrad 8 erzeugt.
Die Fahrzeugkarosserie 5 enthält einen Rahmen 11, der sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs erstreckt, eine Außenstruktur, die im Folgenden als Außenverkleidung 12 bezeichnet wird und den Rahmen 11 abdeckt, und einen Sitz 13 oberhalb einer hinteren Hälfte des Rahmens 11.
Außerdem enthält die Fahrzeugkarosserie 5 eine Brennstoffzelle 2, einen Kraftstofftank 15 zum Aufnehmen von Hochdruckgas in Form von Wasserstoff als Kraftstoff zur Verwendung für die Leistungserzeugung in der Brennstoffzelle 2, eine wieder aufladbare Batterie 16 zur Leistungsunterstützung der Brennstoffzelle 2, eine Leistungsmanagement-Vorrichtung 17 zum Einstellen der Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 2 und zum Steuern der Leistungsverteilung zwischen der Brennstoffzelle 2 und der aufladbaren Batterie 16, einen Wechselrichter 18 zum Umwandeln der von der Leistungsmanagement-Vorrichtung 17 ausgegebenen Gleichleistung in Drehstrom und zum Ausgeben des Drehstroms an den Elektromotor 3, um den Elektromotor 3 in Gang zu setzen, und eine Fahrzeugsteuerung 19, konfiguriert zur umfassenden Steuerung der oben erwähnten Einheiten.
Ein Antriebsstrang des Brennstoffzellenzeugs 1 enthält die Brennstoffzelle 2 und die aufladbare Batterie 16, und es ist ein System, welches in passender Weise Leistung jeder Leistungsquelle nutzt in Abhängigkeit von Fahrbedingungen des Fahrzeugs, von Leistungserzeugungsbedingungen der Brennstoffzelle 2 und Leistungsspeicherbedingungen der aufladbaren Batterie 16. Das Brennstoffzellenfahrzeug 1 erzeugt regenerative Leistung mit dem Elektromotor 3 während einer Verlangsamung. Die aufladbare Batterie 16 und die Brennstoffzelle 2, bei denen es sich um Leistungsquellen des Fahrzeugs handelt, sind in Bezug auf den Wechselrichter parallel geschaltet und liefern Leistung an den Elektromotor 3. Die aufladbare Batterie 16 speichert regenerative Leistung, die von dem Elektromotor 3 beim Verzögern des Brennstoffzellenfahrzeugs 1 erzeugt wird, außerdem von der Brennstoffzelle 2 erzeugte Energie.
Der Rahmen 11 besteht aus mehreren hohlen Stahlrohren, die zu einem einzelnen Körper zusammengefügt sind. Der Rahmen 11 enthält ein Kopf- oder Steuerrohr 21 oberhalb des vorderen Endes des Rahmens 11, einen oberen Abwärtsrahmen 22, der sich ausgehend von einem Mittelteil des Steuerrohrs 21 nach hinten und nach unten in geneigter Weise erstreckt, einen unteren Abwärtsrahmen 23, der sich unterhalb des Steuerrohrs 21 befindet und sich nach hinten und nach unten geneigt erstreckt, paarweise linke und rechte Unterrahmen 24, ein Paar eines linken und eines rechten Oberrahmens 25, eine Drehwelle 26, einen oberen Brückenrahmen 27, einen unteren Brückenrahmen 28, einen Schutzrahmen 29 und einen Instrumentenschutzrahmen 30.
Das Steuerrohr 21 lagert den Lenkmechanismus 7 in lenkbarer Weise, d. h., derart, dass der Mechanismus nach links und nach rechts bezüglich des Brennstoffzellenfahrzeugs 1 schwenkbar ist.
Die paarweisen linken und rechten Unterrahmen 24 befinden sich innerhalb von dem linken und dem rechten unteren Abwärtsrahmen 23 und sind mit einem unteren Teil des Steuerrohrs 21 verbunden. Das Paar aus dem linken und dem rechten Unterrahmen 24 enthält für jeden Rahmen einen frontseitigen geneigten Abschnitt, der sich von einem Verbindungsbereich mit dem Steuerrohr 21 im Wesentlichen parallel entlang dem unteren Abwärtsrahmen 23 und nach hinten und nach unten in geneigter Weise erstreckt, einen vorderseitigen gebogenen Abschnitt, der an einem unteren Ende des frontseitigen geneigten Abschnitts nach hinten gekrümmt ist, und einen gestreckten Abschnitt, der sich im Wesentlichen horizontal ausgehend von einem hinteren Ende des frontseitigen gekrümmten Abschnitts zum Heck der Fahrzeugkarosserie 5 linear erstreckt, bis er einen zentralen Bereich der Fahrzeugkarosserie 5 erreicht, d. h., einen zentralen Bereich in Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Brennstoffzellenfahrzeugs 1. Das Paar aus linkem und rechtem Unterrahmen 24 enthält jeweils einen rückseitigen gekrümmten Abschnitt, der ausgehend von einem hinteren Endteil des gestreckten Abschnitts nach hinten und nach oben gekrümmt ist, einen rückseitigen geneigten Abschnitt, der sich von einem oberen Endteil des rückseitigen gekrümmten Abschnitts in geneigter Weise nach hinten und nach oben erstreckt, und einen oberen und unteren Rahmenverbindungsteil, der den rückseitig geneigten Abschnitt mit dem Oberrahmen 25 verbindet. Ein Abstand zwischen linken und rechten Unterrahmen 24 ist größer als der zwischen linken und rechten Oberrahmen 25.
Ein steuerrohrnaher Brückenrahmen 34 befindet sich zwischen den oberen Bereichen von linkem und rechtem Unterrahmen 24. Der steuerrohrnahe Brückenrahmen 34 erstreckt sich geradlinig im Wesentlichen in Links-rechts-Richtung des Brennstoffzellenfahrzeugs 1. Jeder von dem linken und rechten Unterrahmen 24 enthält einen Fußrastenträger 31a, der Fußrastenträger 31a trägt eine Fußplatte 31, die sich auf der Außenseite des vorderen gekrümmten Abschnitts von unten befindet. Ein Fahrer kann seine Füße auf der Fußplatte 31 ruhen lassen.
Der Unterrahmen 24 auf der linken Seite der Fahrzeugkarosserie 5 enthält einen (nicht gezeigten) Seitenständerträger. Der (nicht gezeigte) Seitenständerträger ist mit einem (nicht gezeigten) Seitenständer ausgestattet, sodass das Brennstoffzellenfahrzeug 1 selbst in einer nach links geneigten Weise stehen kann. Der Seitenständer wird zwischen einer ausgeschwenkten Stellung zum Stehen-lassen des Brennstoffzellenfahrzeugs 1 und einer eingeschwenkten Stellung entlang der Fahrzeugkarosserie 5 verschwenkt, um beim Fahren nicht hinderlich zu sein.
Die paarweisen linken und rechten Oberrahmen 25 sind mit einem Mittelteil in der Aufwärts-Abwärts-Richtung des frontseitigen geneigten Abschnitts des Unterrahmens 24 in einer vorderen Hälfte der Fahrzeugkarosserie 5 verbunden. Die paarweisen linken und rechten Oberrahmen 25 enthalten jeweils horizontale Abschnitte, die sich von einem Verbindungsbereich mit dem frontseitigen geneigten Abschnitt des Unterrahmens 24 in Richtung des Hecks der Fahrzeugkarosserie 5 etwa horizontal erstrecken, und hintere Endteile, bei denen es sich um hintere Enden der horizontalen Bereiche der paarweisen linken und rechten Oberrahmen 25 handelt, wobei die hinteren Endteile in der hinteren Hälfte der Fahrzeugkarosserie 5 und oberhalb des Hinterrads 8 deutlich nach hinten und nach oben geneigt sind, die hinteren Endteile in Links-rechts-Richtung der Fahrzeugkarosserie 5 nach innen gekrümmt sind, sodass sie einander bis auf die etwa Dicke (Breite) des Hinterrads 8 nähern.
Die Drehwelle 26 befindet sich zwischen dem linken und dem rechten Oberrahmen 25 im hinteren Teil der Fahrzeugkarosserie 5. Die Drehwelle 26 liegt zwischen paarweisen linken und rechten Trägern 26a. Jeder der Träger 26a befindet sich unterhalb des Oberrahmens 25 und hinter einem Zusammenführungsbereich (oberer und unterer Rahmenverbindungsteil) zwischen dem Oberrahmen 25 und dem Unterrahmen 24. Jeder der Träger 26a ist mit dem horizontalen Abschnitt des Oberrahmens 25 und mit dem rückseitig geneigten Abschnitt des Unterrahmens 24 verbunden.
Der obere Brückenrahmen 27 liegt zwischen den vorderen Endteilen von linkem und rechtem Oberrahmen 25. Der obere Brückenrahmen 27 erstreckt sich im Wesentlichen geradlinig in Links-rechts-Richtung des Fahrzeugs zwischen dem linken und dem rechten Oberrahmen 25, um diese miteinander zu verbinden.
Der untere Brückenrahmen 28 liegt zwischen den frontseitigen gekrümmten Abschnitten von linkem und rechtem Unterrahmen 24. Der untere Brückenrahmen 28 verläuft im Wesentlichen geradlinig in Links-rechts-Richtung des Fahrzeugs zwischen linkem und rechtem Unterrahmen 24, um diese miteinander zu verbinden.
Der Schutzrahmen 29 befindet sich zwischen den rückseitigen gekrümmten Abschnitten von linkem und rechtem Unterrahmen 24. Der Schutzrahmen 29 erstreckt sich ausgehend von einem verbundenen Abschnitt mit linkem und rechtem Unterrahmen 24 nach hinten und nach unten, und er verläuft in einer nach hinten abgesenkten U-Form, um den Innenraum des Rahmens 11 zu vergrößern. Der Schutzrahmen 29 ist mit einem Hauptständer 33 ausgestattet, mit dem das Brennstoffzellenfahrzeug 1 in einem aufrechten Zustand stehen kann. Der Hauptständer 33 ist verschwenkbar zwischen einer ausgefahrenen oder stehenden Stellung, in der das Brennstoffzellenfahrzeug 1 selbst stehen kann, und einer eingeschwenkten Stellung entlang der Fahrzeugkarosserie 5, um nicht hinderlich zu sein beim Fahren.
Der obere Abwärtsrahmen 22 befindet sich zwischen dem Steuerrohr 21 und dem oberen Brückenrahmen 27.
Der untere Abwärtsrahmen 23 enthält einen oberen Endteil, der mit einem mittleren Teil in Links-rechts-Richtung des Brennstoffzellenfahrzeugs 1 des steuerrohrnahen Brückenrahmens 34 zwischen dem linken und dem rechten Unterrahmen 24 verbunden ist, während ein unterer Endteil mit einem zentralen Teil in Links-rechts-Richtung des Brennstoffzellenfahrzeugs 1 des unteren Brückenrahmens 28 verbunden ist.
Der für die eingebauten Instrumente vorgesehene Instrumentenschutzrahmen 30 befindet sich oberhalb der hinteren Hälfte des Oberrahmens 25. Der Instrumentenschutzrahmen 30 trägt und sichert die Brennstoffzelle 2 an dem Brennstoffzellenfahrzeug 1. Ein Teil des Instrumentenschutzrahmens 30 kann an dem oberen Rahmen 25 angebracht und von diesem abgenommen werden.
Der Sitz 13 erstreckt sich nach vorn und nach hinten und bedeckt einen oberen Abschnitt der hinteren Hälfte des Rahmens 11. Der Sitz 13 ist ein Doppelsitz und enthält eine vordere Hälfte 13a für den Fahrer zum Sitzen, eine hintere Hälfte 13b zum Aufsitzen eines Beifahrers und einen geneigten Teil 13c zwischen Vorderteil 13a und Hinterteil 13b.
Ein von dem linken und dem rechten Oberrahmen 25 und dem linken und dem rechten Unterrahmen 24 umgebener Raum wird hier als Mitteltunnelzone 35 bezeichnet. Ein von der hinteren Hälfte des Oberrahmens 25, der Außenverkleidung 12 und dem Sitz 13 umgebener Bereich wird als Instrumentenaufnahmezone 36 bezeichnet, ein Raum im hinteren Bereich der Mitteltunnelzone 35 und unterhalb der Instrumentenaufnahmezone 36 wird als Reifengehäusezone 37 bezeichnet.
Die Mitteltunnelzone 35 nimmt den Kraftstofftank 15 auf. In dem Brennstoffzellenfahrzeug 1 vom Motorroller-Typ gemäß der vorliegenden Ausführungsform befindet sich die Mitteltunnelzone 35 entlang der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Brennstoffzellenfahrzeugs 1 verlaufend zwischen der linken und der rechten Fußplatte 31, auf denen der Fahrer seine Füße absetzt, und erhebt sich über die Fußplatte 31, sodass die Fußrastzone der Fußplatte 31 in einen linken und einen rechten Abschnitt aufgeteilt ist. In anderen Worten, die Fußplatte 31, die als Fußrastzone fungiert, befindet sich links und rechts von der Mitteltunnelzone 35, und der Kraftstofftank 15 liegt zwischen der linken und der rechten Fußplatte 31.
Die Instrumentenaufnahmezone 36 nimmt die aufladbare Batterie 16, die Leistungsmanagement-Vorrichtung 17 und die Brennstoffzelle 2 in dieser Reihenfolge ausgehend von der Vorderseite der Fahrzeugkarosserie 5 auf. Der Instrumentenschutzrahmen 30 schützt den vorderen Endbereich, den Mittelbereich und den hinteren Endbereich sowie einen Seitenbereich von dem Mittelbereich zu dem hinteren Endbereich der Instrumentenaufnahmezone 36.
Der Instrumentenschutzrahmen 30 umgibt die Instrumentenaufnahmezone 36 und schützt die in der Instrumentenaufnahmezone 36 angebrachten Instrumente. Der Instrumentenschutzrahmen 30 enthält einen vorderen Schutzrahmen 30a in dem vorderen Endbereich der Instrumentenaufnahmezone 36, wobei der vordere Schutzrahmen 30a zwischen dem linken und dem rechten Oberrahmen 25 in einer nach oben konvexen Form angeordnet ist, einen mittleren Schutzrahmen 30b in einem zentralen Bereich der Instrumentenaufnahmezone 36 und hinter einer Zusammenführungsstelle zwischen dem Oberrahmen 25 und dem Unterrahmen 24, wobei der mittlere Schutzrahmen 30b zwischen dem linken und dem rechten Oberrahmen 35 liegt und einen nach oben konvexe Bogenform besitzt, ein Paar aus einem linken und einem rechten hinteren Schutzrahmen 30c, angeordnet im hinteren Endbereich der Instrumentenaufnahmezone 36, wobei die paarweisen linken und rechten Schutzrahmen 30c mit einem Bereich verbunden sind, wo jeder von dem linken und dem rechten Oberrahmen 25 nach innen gekrümmt ist, die paarweisen linken und rechten Schutzrahmen 30c sich ausgehend von dem gekrümmten Abschnitt nach hinten und nach schräg oben erstrecken, ein Paar linker und rechter Seitenschutzrahmen 30d, die sich von sowohl links als auch rechts bezüglich des mittleren Schutzrahmens 30b ausgehend nach hinten erstrecken, um mit den oberen Enden der hinteren Schutzrahmen 30c verbunden zu sein, wobei das Paar aus dem linken und dem rechten Seitenschutzrahmen 30d den hinteren Endbereich der Fahrzeugkarosserie 5 erreichen, und einen Träger 30e zwischen den hinteren Endbereichen des linken und des rechten Seitenschutzrahmens 30d.
Der linke und der rechte Oberrahmen 25 sind an einer Stelle gebogen, an der die unteren Enden des vorderen Schutzrahmens 30a mit ihnen verbunden sind, der Abstand zwischen ihnen ist zum hinteren Teil des Brennstoffzellenfahrzeugs 1 hin erweitert. Der linke und der rechte Oberrahmen 25 sind an einer Stelle gebogen, an der die unteren Enden des mittleren Schutzrahmens 30b angebracht sind, und sie erstrecken sich zum Heck des Brennstoffzellenfahrzeugs 1. Damit besitzt der mittlere Schutzrahmen 30b eine größere Breite und eine größere Höhe als der vordere Schutzrahmen 30a. Der hintere Schutzrahmen 30c und die paarweisen linken und rechten Seitenschutzrahmen 30d sind integriert.
Der hintere Schutzrahmen 30c und die paarweisen linken und rechten Seitenschutzrahmen 30d sind lösbar mit dem mittleren Schutzrahmen 30b und dem Oberrahmen 25 verbunden, um die Brennstoffzelle 2 zu lagern.
In der Reifengehäusezone 37 befindet sich ein Hinterrad 8.
Zwischen der Instrumentenaufnahmezone 36 und der Reifengehäusezone 37 ist ein hinteres Schutzblech 38 als Unterteilungselement zum Aufteilen der jeweiligen Zonen vorgesehen.
Die Außenverkleidung 12 enthält eine vordere Fußschutzabdeckung 41, die die vordere Hälfte der Fahrzeugkarosserie 5 abdeckt, eine vordere Rahmenabdeckung 42 oberhalb der Mitte der Fahrzeugkarosserie 5 zum Abdecken eines oberen Abschnitts des Oberrahmens 25 wie zum Beispiel der Mitteltunnelzone 35, und eine Rahmenabdeckung 43, die sich in einer hinteren Hälfte der Fahrzeugkarosserie 5 befindet und einen unteren Bereich des Sitzes 13 bedeckt.
Die Rahmenabdeckung 43 entlang dem Sitz 13 umschließt die Instrumentenaufnahmezone 36. Diese ist ein geschlossener Raum, der von dem Sitz 13, der Rahmenabdeckung 43 und dem hinteren Schutzblech 38 umgeben ist. Die Instrumentenaufnahmezone 36 steuert in einfacher und sicherer Weise einen Luftstrom zu der Brennstoffzelle 2 mittels eines (nicht dargestellten) Belüftungslochs in einem geeigneten Bereich der Rahmenabdeckung 43 oder dem hinteren Schutzblech 38, und steuert außerdem einfach und sicher einen Luftstrom als Kühlwind für eine Vorrichtung, die der Kühlung bedarf. Die Instrumentenaufnahmezone 36 ermöglicht den Eintritt von Luft beispielsweise aus einer Fügestelle jeder Abdeckung (so zum Beispiel der vorderen Rahmenabdeckung 42, und einer Rahmenabdeckung 43).
Der Lenkmechanismus 13 befindet sich in einem vorderen Abschnitt der Fahrzeugkarosserie 5 und wird in Links-rechts-Richtung zentriert bezüglich des Steuerrohrs 21 des Rahmens 11 verschwenkt, um das Vorderrad 6 zu lenken. Der Lenkmechanismus 7 enthält einen Lenker 45 in einem oberen Bereich und eine aus einem linken und einem rechten paarweisen Teil bestehende Vordergabel 46, die den Lenker 45 mit dem Vorderrad 6 verbindet, wobei sich das linke und rechte Gabelbein der Vordergabel 46 in leicht nach hinten geneigter Weise in Aufwärts-Abwärts-Richtung erstrecken. Das linke und das rechte Gabelbein der Vordergabel 46 besitzen eine Teleskopstruktur, die sich in einfacher Weise expandieren und kontrahieren lässt. Eine (nicht gezeigte) Achse zum drehbaren Lagern des Vorderrads 6 befindet sich zwischen den unteren Enden des linken und des rechten Gabelbeins der Vordergabel 46. Das vordere Schutzblech 47 befindet sich oberhalb des Vorderrads 6. Das vordere Schutzblech 47 befindet sich zwischen dem linken und dem rechten Gabelbein der Vordergabel 46 und ist an der Vordergabel 46 fixiert.
Das Vorderrad 6 ist ein angetriebenes Rad, welches drehbar ist um eine Achse zwischen den unteren Enden des linken und des rechten Gabelbeins der Vordergabel 46.
Die Schwinge 9 schwingt in Aufwärts-Abwärts-Richtung um die Drehwelle 26 als Drehmittelpunkt, die sich in Links-rechts-Richtung der Fahrzeugkarosserie 5 erstreckt. Die Schwinge 9 lagert drehbar das Hinterrad 8 zwischen paarweisen Armen, die sich in Vorwärts-Rückwärts-Richtung auf der linken und rechten Seite der Fahrzeugkarosserie 5 erstrecken. Eine hintere Aufhängung 48 ist zwischen dem Rahmen 11 und der Schwinge 9 angeordnet. Das obere Ende der hinteren Aufhängung 48 ist schwenkfähig an dem hinteren Ende des Oberrahmens 25 gelagert. Das untere Ende der hinteren Aufhängung 48 ist schwenkbar an dem hinteren Ende der Schwinge 9 angebracht. Die hintere Aufhängung 48 puffert ein Schwingen der Schwinge 9.
Die Schwinge 9 nimmt einen Elektromotor 3 auf, welcher das Hinterrad 8 drehend antreibt, ferner einen Wechselrichter 18, der die von der Brennstoffzelle 2 gelieferte Gleichleistung in Wechselleistung zum Speisen des Motors 3 umwandelt.
Der Elektromotor 3 treibt das Hinterrad 8 drehend mit von der Brennstoffzelle 2 oder der aufladbaren Batterie 16 gelieferter Leistung an, damit das Fahrzeug 1 fährt. Untergebracht ist der Elektromotor 3 in einem hinteren Teil der Schwinge 9, und er ist koaxial bezüglich der Achse des Hinterrads 8 angeordnet. Der Elektromotor 3 ist mit der Schwinge 9 konstruiert und bildet mit dieser eine Schwingeneinheit.
Der Wechselrichter 18 ist in einer Frontpartie der Schwinge 9 aufgenommen und befindet sich zwischen der Drehwelle 26 und dem Elektromotor 3. Der Wechselrichter wandelt von der Leistungsmanagement-Vorrichtung 17 ausgegebene Gleichleistung in Drehstrom um und stellt die Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 3 durch Ändern der Frequenz der Wechselleistung ein.
Das Hinterrad 8 ist das Antriebsrad und ist von der (nicht gezeigten) Achse gelagert, auf welche die Antriebskraft von dem Elektromotor 3 übertragen wird.
Die Brennstoffzelle 2 erzeugt Leistung durch Veranlassen einer Reaktion zwischen einem Kraftstoff und einem Oxidiermittel. Die Brennstoffzelle 2 ist ein luftgekühltes Brennstoffzellensystem zum Erzeugen von Leistung durch Nutzung eines Hochdruckgases, beispielsweise eines Wasserstoffgases als Brennstoff, und Sauerstoff der Luft als Oxidiermittel, gekühlt wird sie mit Luft.
Die Brennstoffzelle 2 befindet sich auf der hinteren Hälfte der Instrumentenaufnahmezone 36. Die Brennstoffzelle 2 befindet sich unterhalb des Sitzes 13 und verläuft über einen Bereich von einem geneigten Teil zwischen der vorderen Hälfte 13 und der hinteren Hälfte 13b zu der vorderen Hälfte 13b. Das heißt, in der Seitenansicht des Fahrzeugs befindet sich die Brennstoffzelle 2 zwischen der hinteren Hälfte 13b des Sitzes 13 für den Beifahrer und dem Hinterrad 8 sowie der Schwinge 9.
Die Brennstoffzelle 2 hat eine kubische Form mit einer langen Seite entlang der Vorne-hinten-Richtung der Fahrzeugkarosserie 5, und sie befindet sich in der Instrumentenaufnahmezone 36 in einer Lage, in welcher sie mit ihrer Vorderseite, an der sich die Einlassöffnung 2a befindet, nach vorne und schräg nach unten weist, während die Rückseite, an der sich die Auslassöffnung 2b befindet, nach hinten und schräg nach oben weist. Mit anderen Worten, die Brennstoffzelle 2 ist an dem Rahmen 11 in einer nach vorn geneigten Lage befestigt, in welcher ihre Vorderseite niedriger gelegen ist als ihre Rückseite. Der obere Teil der Brennstoffzelle 2 ist an dem Instrumentenschutzrahmen 30 befestigt, der untere Teil der Brennstoffzelle 2 ist an dem Oberrahmen 25 gesichert.
Die Brennstoffzelle 2 enthält mehrere flache Modulen, die von der Vorderseite in Richtung der Rückseite hin untereinander verbunden sind. Die Brennstoffzelle 2 enthält einen (nicht gezeigten) Filter, einen Einlassverschluss (nicht dargestellt), einen Brennstoffzellenstapel (nicht dargestellt), ein (nicht gezeigtes) Gebläse und einen (nicht gezeigten) Auslassverschluss, die untereinander verbunden sind, indem sie übereinander in laminiertem Zustand ausgehend von der Vorderseite angeordnet sind. Eine (nicht gezeigte) Brennstoffzellen-Steuereinheit befindet sich auf der Oberseite der Brennstoffzelle 2.
Der Einlassverschluss enthält eine zu öffnende/schließbare Einlassöffnung 2a für Luft und ist konfiguriert zum Steuern der in den Brennstoffzellenstapel eingelassenen Luftmenge durch Öffnen/Schließen der Einlassöffnung 2a. Der Einlassverschluss ist konfiguriert, um einen Umlaufweg zum Zirkulieren von Luft in der Brennstoffzelle 2 zu bilden, wozu die Einlassöffnung 2a geschlossen wird. Der Auslassverschluss enthält eine zu öffnende und schließbare Auslassöffnung 2b für Luft und ist konfiguriert zum Bilden des Umlaufwegs für Umwälzluft innerhalb der Brennstoffzelle 2 durch Verschließen der Auslassöffnung 2b. In anderen Worten, die Brennstoffzelle 2 enthält die zu öffnende und schließbare Einlassöffnung 2a in der Vorderseite und die zu öffnende und schließbare Auslassöffnung 2b in der Rückseite, und sie ist konfiguriert zum Veranlassen einer Umwälzung von Luft innerhalb der Brennstoffzelle 2, indem die Einlassöffnung 2a und die Auslassöffnung 2b geschlossen werden.
Der Brennstoffzellenstapel veranlasst eine elektrochemische Reaktion zwischen Sauerstoff, der in der durch die Einlassöffnung gezogenen Luft enthalten ist, und aus dem Kraftstofftank 15 geliefertem Wasserstoff zum Erzeugen von Leistung, und sie erzeugt ein nasses Überschussgas nach der Leistungserzeugung.
Das Gebläse erzeugt Einlass-Unterdruck zum Einsaugen von Luft in die Instrumentenaufnahmezone 36 aus der Einlassöffnung in die Brennstoffzelle 2, während das überschüssige Gas aus dem Brennstoffzellenstapel ausgezogen und aus der Auslassöffnung ausgetragen wird. Der Luftstrom, der durch das Gebläse verursacht wird, dient zur Leistungserzeugung in dem Brennstoffzellenstapel sowie zum Kühlen der Brennstoffzelle 2.
Eine Auslassleitung 52 befindet sich hinter der Brennstoffzelle 2. Das Gebläse der Brennstoffzelle 2 zieht überschüssiges Gas aus dem Brennstoffzellenstapel ab und trägt es in die Auslassleitung 52 aus. Der vordere Teil der Auslassleitung 52 ist direkt mit einem Kasten verbunden, bei dem es sich um einen Rahmenkörper des Auslassverschlusses der Brennstoffzelle 2 handelt. Die Auslassleitung 52 enthält eine Auslassöffnung 52a, die sich nach hinten und nach unten öffnet und sich am hinteren Ende der Fahrzeugkarosserie 5 nach oben öffnet. Die Auslassleitung 52 führt Abgas (Überschussgas), welches von dem Gebläse der Brennstoffzelle 2 ausgestoßen wird, in die Auslassöffnung 52a und trägt das Abgas zum hinteren Teil der Fahrzeugkarosserie 5.
Die Auslassöffnung 52a liegt höher als die Auslassseite (Rückseite), und vorzugsweise liegt sie am oberen Endbereich des hinteren Abschnitts der Auslassleitung 52. In anderen Worten, die obere Kante der Auslassöffnung 52a befindet sich an einer Stelle höher als die Auslassöffnung der Brennstoffzelle 2. Im Ergebnis des Umstands, dass die Auslassöffnung 52a höher liegt als die Auslassseite (Rückseite) der Brennstoffzelle 2, leitet die Auslassleitung 52 nasses Überschussgas, welches unreagiertes Wasserstoffgas enthält, zu der Auslassöffnung 52a und trägt es sicher aus der Fahrzeugkarosserie 5 heraus.
Der Kraftstofftank 15 ist ein Hochdruckspeichersystem für komprimierten Wasserstoff. Der Kraftstofftank 15 enthält ein Druckgefäß 55 aus Kohlenstofffaser-verstärktem Kunststoff (CFRP), oder es handelt sich um ein Komposit-Gefäß aus einer Aluminiumverkleidung, einem Kraftstoffeinfüllanschluss 57 mit einer Kraftstoffeinzelöffnung 56, einem Kraftstoffeinfüll-Hauptventil 58, einem Kraftstoffzufuhr-Hauptventil 59, welches in integrierter Weise ein (nicht gezeigtes) Absperrventil enthält, und einem (nicht gezeigten) Regler, sowie einem Sekundär-Druckreduzierventil (nicht gezeigt).
Das Druckgefäß 55 ist ein Komposit-Gefäß aus einer Aluminiumverkleidung und speichert Wasserstoffgas als Brennstoff für die Brennstoffzelle 2. Beispielsweise speichert der Kraftstofftank 15 Wasserstoffgas bei etwa 70 Megapascal (MPa). Das Druckgefäß 55 enthält einen zylinderförmigen Trommelteil und eine domförmige Spiegelplatte am vorderen und hinteren Ende des Trommelteils. Das Druckgefäß 55 befindet sich in der Mitteltunnelzone 35, wobei die Mittelachse der zylindrischen Trommel entlang der Vorwärts-Rückwärts-Richtung der Fahrzeugkarosserie 5 ausgerichtet ist. Umgeben wird das Druckgefäß 55 durch paarweise Oberrahmen 25, paarweise Unterrahmen 24, einem unterem Brückenrahmen 28 und einem Schutzrahmen 29, und es ist robust gegen Belastung geschützt, die verursacht wird durch Umkippen oder eine Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs 1.
Das Druckgefäß 55 ist in der Mitteltunnelzone 35 durch ein Klemmband 61 zwischen einem Oberrahmen 25 auf einer Seite der Fahrzeugkarosserie 5, beispielsweise dem Oberrahmen 25 auf der rechten Seite der Fahrzeugkarosserie 5, und einem Unterrahmen 24 auf der anderen Seite der Fahrzeugkarosserie 5, beispielsweise dem Unterrahmen 24 auf der linken Seite der Fahrzeugkarosserie 5 gehalten. Das Druckgefäß 55 wird beispielsweise auf einem unteren Klemmband, zum Beispiel einer unteren Hälfte des Klemmbands 61 zwischen dem rechten Oberrahmen 25 und einem linken Unterrahmen 24, platziert, und es wird festgeklemmt durch das obere Klemmband, beispielsweise eine obere Hälfte des Klemmbands 41, sodass das Gefäß eingefasst ist. Man beachte, dass das Klemmband 61 zwischen dem Oberrahmen 25 auf der linken Seite der Fahrzeugkarosserie 5 und dem Unterrahmen 24 der rechten Seite der Fahrzeugkarosserie 5 angeordnet sein kann.
Der Kraftstoffeinfüllverschluss 57 befindet sich außerhalb der Mitteltunnelzone 35, insbesondere rückwärts und oberhalb der Mitteltunnelzone 35, und am vorderen Ende der Instrumentenaufnahmezone 36. Der Kraftstoffeinfüllverschluss 57 befindet sich an einer höheren Stelle oder gerade oberhalb der ausleitbaren Batterie 16. Der Kraftstoffeinfüllverschluss 57 ist an dem Verbindungsträger 30f befestigt, der sich zwischen den oberen Teilen des vorderen Schutzrahmens 30a und des mittleren Schutzrahmens 30b des Instrumentenschutzrahmens 30 befindet. Der Kraftstoffeinfüllverschluss 57 erstreckt sich nach oben und geringfügig nach links bezüglich der Fahrzeugkarosserie 5 derart, dass ein sich anlagenseitiger Verschluss von der Oberseite und von der linken Seite der Fahrzeugkarosserie her bei der Einfüllung von Kraftstoff einsetzen lässt. Der Kraftstoffeinfüllverschluss 57 wird von dem Kraftstoffeinfüllöffnungs-Deckel 62, der sich am vorderen Ende des Sitzes 13 befindet, abgedeckt und verborgen. Der Kraftstoffeinfüllöffnungs-Deckel 52 ist an dem Sitz 13 über einen (nicht gezeigt) Scharniermechanismus gelagert und wird durch Verschwenken geöffnet/verschlossen. Der Kraftstoffeinfüllverschluss 57 besitzt eine Kraftstoffeinfüllöffnung 56 als Einlass zum Einführen von Hochdruckgas aus Wasserstoff als Brennstoff in den Kraftstofftank 15.
Die Kraftstoffeinfüllöffnung 56 befindet sich in einem oberen Bereich des Kraftstoffeinfüllverschlusses 57. Die Kraftstoffeinfüllöffnung 56 ist nach oben und nach links bezüglich der Fahrzeugkarosserie 5 orientiert. Beim Befüllen des Kraftstofftanks 15 mit Brennstoff wird der Oberteil der Kraftstoffeinfüllöffnung 56 zur Atmosphäre hin in einem Zustand geöffnet, in welchem der Kraftstoffeinfüllöffnungs-Deckel 62 geöffnet ist. Auf diese Weise wird beim Betanken des Kraftstofftanks 15 mit Hochdruckgas, beispielsweise Wasserstoffgas als Brennstoff, selbst dann, wenn das Hochdruckgas leckt, der entweichende Brennstoff nach oben in Richtung des Brennstoffzellenfahrzeugs 1 diffundiert, ohne in diesem zu verbleiben.
Das Kraftstoffeinfüll-Hauptventil 58 und ein Kraftstoffzufuhr-Hauptventil 59 sind integriert und in ein Tankventil 53 eingebaut, welches sich im oberen Teil der hinteren Spiegelplatte des Druckgefäßes 55 befindet. Das Tankventil 63 befindet sich in einem von dem Schutzrahmen 29 umgebenen Raum. Das Kraftstoffzufuhr-Hauptventil 59 enthält ein (nicht gezeigtes) Sperrventil und ein (nicht gezeigtes) Primär-Druckreduzierventil. Das Kraftstoffeinfüll-Hauptventil 58 und das Sperrventil des Kraftstoffzufuhr-Hauptventils 59 sind ein Ein-Aus-Ventil mit einem elektromagnetischen Ventilmechanismus. Das Primär-Druckreduzierventil und das Sekundär-Druckreduzierventil des Kraftstoffzufuhr-Hauptventils 59 reduzieren sukzessive den Druck des Hochdruckgases aus dem Druckgefäß 55 und stellen den Druck hierdurch ein.
Bei der aufladbaren Batterie 16 handelt es sich um eine kastenförmige Litium-Ionen-Batterie. Die aufladbare Batterie 16 befindet sich in einem vorderen Endbereich der Instrumentenaufnahmezone 36 und zwischen der hinteren Hälfte des Druckgefäßes 55, d. h., der hinteren Hälfte der zylindrischen Trommel und der rückseitigen Spiegelplatte desselben, und der vorderen Hälfte 13a des Sitzes 13.
Das Brennstoffzellenfahrzeug 1 enthält außer der aufladbaren Batterie 16 eine (nicht gezeigte) zweite aufladbare Batterie, die beispielsweise eine 12 V-Spannung als Versorgungsspannung für (nicht gezeigte) Messgeräte und (nicht gezeigte) Leuchten liefert. Die zweite aufladbare Batterie befindet sich im Bereich des Steuerrohrs 21, beispielsweise neben der rechten Seite des Steuerrohrs 21.
Selbst wenn in dem Brennstoffzellenfahrzeug 1 Wasserstoffgas als Brennstoff aus der Kraftstoffeinfüllöffnung 56 entweicht, bewegt sich das Wasserstoffgas, welches leichter als Luft ist, nach oben und diffundiert somit zur Außenseite des Brennstoffzellenfahrzeugs 1 hin, ohne innerhalb desselben zu verbleiben. Selbst wenn Wasserstoffgas als Brennstoff aus dem Kraftstoffeinfüll-Hauptventil 58 oder dem Kraftstoffzufuhr-Hauptventil 59 entweicht, bewegt sich das Wasserstoffgas in Richtung der Reifengehäusezone 37 und diffundiert mithin zur Außenseite des Brennstoffzellenfahrzeugs 1, ohne in diesem zu verbleiben.
Die Leistungsmanagement-Vorrichtung 17 befindet sich zwischen der aufladbaren Batterie 16 und der Brennstoffzelle 2 in der Instrumentenaufnahmezone 36, und sie ist an dem Rahmen 11 gesichert. Die Leistungsmanagement-Vorrichtung 17 kann sich zusammen mit der aufladbaren Batterie 16 im selben wasserdichten Gehäuse befinden.
Durch Anordnen der aufladbaren Batterie 16, der Leistungsmanagement-Vorrichtung 17 und der Brennstoffzelle 2 in der oben beschriebenen Weise wird es möglich, Vorrichtungen, die einander in ihrer elektrischen Verbindung benachbart sind, möglichst eng nebeneinander anzuordnen, um dadurch die Verdrahtungslänge zwischen den Vorrichtungen zu verkürzen und das Gewicht der Verdrahtung zu reduzieren.
Die Fahrzeugsteuerung 19 befindet sich um das Steuerrohr 21 herum an einem relativ hohen Platz in dem Brennstoffzellenfahrzeug 1, beispielsweise auf der linken Seite des Steuerrohrs 21 entsprechend der der zweiten aufladbaren Batterie, die die 12 V-Spannung liefert, abgewandten Seite.
Als nächstes wird eine Abgaskanalstruktur des Brennstoffzellenfahrzeugs 1 im Einzelnen beschrieben:
4 ist eine Längsschnittansicht einer Abgaskanalstruktur des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
5 ist eine Frontansicht der Auslassleitung des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
6 ist eine linksseitige Ansicht der Auslassleitung des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
7 ist eine Rückansicht der Auslassleitung des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
8 ist eine perspektivische Ansicht der Auslassleitung des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung bei Betrachtung von schräg links vorne und in Aufwärtsrichtung;
9 ist eine perspektivische Ansicht der Auslassleitung des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung bei Betrachtung von schräg links vorne und in Abwärtsrichtung;
10 ist eine perspektivische Ansicht der Auslassleitung des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung bei Betrachtung von schräg links hinten.
Wie in den 4 bis 10 dargestellt ist, enthält die Abgaskanalstruktur 69 des Brennstoffzellenfahrzeugs 1 der vorliegenden Ausführungsform die Fahrzeugkarosserie 5, die luftgekühlte Brennstoffzelle 2, die in der Fahrzeugkarosserie 5 untergebracht ist, um Energie zu erzeugen, indem Wasserstoffgas und in Luft enthaltener Sauerstoff miteinander zum reagieren gebracht werden, die Auslassleitung 52, durch die Abluft der Brennstoffzelle 2 zum hinteren Ende der Fahrzeugkarosserie 5 geleitet und aus dem Brennstoffzellenfahrzeug ausgetragen wird, und ein Verdünnungsgebläse 71, welches Luft in die Auslassleitung 52 führt, um in der Auslassleitung 52 befindlichen Wasserstoff zu verdünnen.
Die Abgaskanalstruktur 69 enthält eine Verdünnungsbeschleunigungswand 72 im Inneren der Auslassleitung 52 gegenüber dem Verdünnungsgebläse 71, um einen von dem Verdünnungsgebläse 71 in die Auslassleitung 52 zwecks Beschleunigung der Wasserstoffverdünnung zu zerstreuen.
Die Abgaskanalstruktur 69 enthält eine Außenverkleidung 12, mit der die Fahrzeugkarosserie 5 abgedeckt ist, wobei die Außenverkleidung 12 einen ersten Verbindungsabschnitt 75 aufweist, der in mindestens eine erste Auslassöffnung 73 eingepasst ist.
Die Brennstoffzelle 2 ist z. B. eine Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle (PEFC; polymer electrolyte fuel cell). Die Brennstoffzelle 2 besitzt mindestens einen Zellenstapel mit einer großen Anzahl von Zelleneinheiten, die übereinander gestapelt sind. Jede der Zelleneinheiten enthält eine Anode, welcher Wasserstoff zugeführt wird, eine Kathode, der in Luft enthaltener Sauerstoff zugeleitet wird, und ein zwischen der Anode und der Kathode eingeschlossenes Laminat, welches eine Dispersionsschicht, eine katalytische Schicht, einen Feststoff-Polymer-Elektrolytfilm, der Wasserstoffionen ermöglicht, ihn selektiv zu durchsetzen, eine katalytische Schicht und eine Dispersionsschicht. Die Brennstoffzelle 2 ist ein elektrochemisches System zum Erzeugen von Energie unter Verwendung einer elektrochemischen Reaktion zwischen aus dem Kraftstofftank 15 zugeleitetem Wasserstoff und Sauerstoff, der in Luft enthalten ist und durch die Einlassöffnung 2a angesaugt wird, wobei Wasser als Nebenprodukt anfällt.
Überschüssige Luft nach der Reaktion mit Wasserstoff, und Luft, welche die Zellenstapel gekühlt hat, werden durch die Auslassöffnung 2b als Abluft der Kathode ausgetragen.
Grundsätzlich wird Wasserstoff der Anode über eine (nicht dargestellte) Wasserstoff-Zufuhrleitung zugeführt, welche einen Umwälzweg enthält, entsprechend dem Verbrauch an Wasserstoff innerhalb der Brennstoffzelle. Um allerdings eine Reduzierung der Wasserstoffkonzentration zu verhindern oder zu verkleinern, die verursacht wird durch Stickstoff, der unvermeidlich den Zellenstapel von der Luftwegseite her, also der Kathodenseite her, durchdringt, während eine Reaktion der Brennstoffzelle abläuft, und um auf diese Weise eine Verringerung des Reaktionswirkungsgrads aufgrund der Verringerung des Wasserstoffkonzentration bei einer ständigen Energieerzeugung zu vermeiden, und um durch die Reaktion gebildete Feuchtigkeit auszutragen, leitet die Brennstoffzelle 2 Wasserstoffgas von der Anode in regelmäßigen Intervallen über eine Überschusswasserstoff-Auslassleitung 76 und ein Auslassventil 77 in die Auslassleitung 52.
Die Auslassleitung 52 trägt feuchte Abluft aus, die von der Brennstoffzelle 2 im Verlauf der Energieerzeugung ausgestoßen wird, wobei die Abluft aus dem Brennstoffzellenfahrzeug 1 ausgetragen wird, und sie verdünnt und trägt Wasserstoff nach außen, welcher von dem Wasserstoffgas-Ablass zum Aufrechterhalten der ständigen Energieerzeugung der Brennstoffzelle 2 emittiert und in die Ablassleitung 52 und dann aus dem Brennstoffzellenfahrzeug 1 nach außen ausgetragen wird. Die Auslassleitung 52 ist ein Formteil aus leitendem Harzmaterial.
Die Auslassleitung 52 ist mit der Auslassöffnung 2b der Brennstoffzelle 2 gekoppelt, und ist an dem hinteren Ende der Fahrzeugkarosserie 5 an die Außenverkleidung 12 angekoppelt. Die Auslassleitung 52 enthält einen ersten Kanalteil 85 und einen zweiten Kanalteil 87, der an den ersten Kanalteil 85 gekoppelt ist.
Der erste Kanalteil 85 enthält integriert einen rechteckig-zylindrischen Verbindungsteil 81 und eine erste Trennwand 83, die einen Teil eines Abluftwegs 82 unterteilt. Der Verbindungsteil 81 ist luftdicht an Brennstoffzelle 2 angeschlossen.
Der zweite Kanalteil 87 ist an einen hinteren Bereich des Verbindungsteils 81 und die erste Trennwand 83 an einer geteilten Fläche 86 als geteilten Abschnitt eines Paars von Seitenwänden 85a und 85b gekoppelt, die von Seitenwänden 85a und 85b und 85c, welche den Abluftweg 82 aufteilen, einander gegenüberliegen, um dadurch andere Bereich des Abluftwegs 82 abzutrennen.
Das heißt: die Auslassleitung 52 ist in vertikaler Richtung unterteilt durch die geteilte Seite 86, welche durch die Seitenwände 85a und 85c gebildet wird.
Der Abluftweg 82 enthält einen ersten Abluftweg 89, der sich ausgehend von dem Verbindungsteil 81 zwischen der Auslassleitung 52 und der Brennstoffzelle 2 zum hinteren Ende der Fahrzeugkarosserie 5 erstreckt, und einen zweiten Abluftweg 91, der von einem Zwischenbereich des ersten Abluftwegs 89 abzweigt, um sich nach unten zu erstrecken.
Der erste Abluftweg 89 ist an die Auslassöffnung 2b der Brennstoffzelle 2 angeschlossen und verläuft linear nach oben zum hinteren Ende der Fahrzeugkarosserie 5. Der erste Abluftweg 89 besitzt eine Keilform, welche sich vertikal und horizontal ausgehend von einer stromaufwärtigen Seite, die an die Auslassöffnung 2b der Brennstoffzelle 2 anschließt, zu einer stromabwärtigen Seite hin verschmälert, und er besitzt ein im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt eines Strömungskanals. Der erste Abluftweg 89 enthält einen Abschnitt von dem Verzweigungsbereich des zweiten Abluftwegs 91 zu der stromabwärtigen Seite, wobei er eine geringere Reduktionsrate der Strömungskanal-Querschnittsfläche aufweist als ein Bereich von der stromaufwärtigen Seite zu einem Verzweigungsbereich des zweiten Abluftwegs 91.
Der erste Abluftweg 89 enthält mindestens eine erste Auslassöffnung 73, die zum hinteren Teil der Fahrzeugkarosserie 5 mündet. Die mindestens eine erste Auslassöffnung 73 besitzt ein rechtes und ein linkes Paar von Auslassöffnungen 73a und 73b, die zum hinteren Teil der Fahrzeugkarosserie 5 münden. Die paarweisen Auslassöffnungen 73a und 73b verzweigen in Form eines „V” auf einer stromabwärtigen Seite (einer hinteren Seite des Fahrzeugs) von dem Verzweigungsbereich des ersten Abluftwegs 89 und des zweiten Abluftwegs 91, um Abluft in der Auslassleitung 52 zu ermöglichen, ungehindert und getrennt zu strömen.
Die erste Auslassöffnung 73 enthält ein elektrisch leitendes, erstes Maschenfilter 92. Das erste Maschenfilter 92 verhindert, dass Fremdobjekte in der Größe einiger Millimeter bis einen Zentimeter in die Auslassleitung 52 gelangen, um einen glatten Strom der Abluft in der ersten Auslassöffnung 73 aufrechtzuerhalten.
Der zweite Abluftweg 91 hängt schräg nach hinten und nach unten entlang Tangentialrichtung des hinteren Schutzblechs 38. Der zweite Abluftweg 91 besitzt eine im Wesentlichen gleichförmige Rohrform ausgehend von dem Verzweigungsbereich bei dem ersten Abluftweg 89 in Richtung von dessen unterem Ende. Der zweite Abluftweg 91 besitzt einen Strömungskanalquerschnitt in Form eines Trapezes und verjüngt sich auf einer hinteren Seite der Fahrzeugkarosserie 5. Eine Breite des zweiten Abluftwegs 91 in seitlicher Richtung der Fahrzeugkarosserie 5 ist geringer als eine seitliche Breite des ersten Abluftwegs 89 an einem Verbindungsbereich zu dem ersten Abluftweg 89. Der zweite Abluftweg 91 verläuft derart, dass er von einer Bodenseite des ersten Abluftwegs 89 absteht, d. h., von der Seitenwand 85b, welche den Abluftweg 82 abteilt.
Der zweite Abluftweg 91 enthält die zweite Auslassöffnung 93, die sich schräg nach hinten und nach unten in dem Brennstoffzellenfahrzeug 1 hinter dem hinteren Schutzblech 38 öffnet, wobei das hintere Schutzblech 38 umgangen wird. Die zweite Auslassöffnung 93 befindet sich in einer Unterdruckzone, die beim Fahren des Brennstoffzellenfahrzeugs 1 hinter dem hinteren Schutzblech 38 gebildet wird. Wenn folglich das Brennstoffzellenfahrzeug 1 fährt, wird Abluft in dem zweiten Abluftweg 91 durch die zweite Auslassöffnung 93 angesaugt durch die Unterdruckzone hinter dem hinteren Schutzblech 38. D. h., die zweite Auslassöffnung 93 ermöglicht es der Abluft, effektiv auszuströmen. Die zweite Auslassöffnung 93 enthält ein elektrisch leitendes zweites Maschenfilter 95. Das zweite Maschenfilter 95 verhindert, dass Fremdobjekte in der Größe von einigen Millimetern bis zu einem Zentimeter in die Auslassleitung 52 eintreten, während ein glatter Strom von Abluft in der zweiten Auslassöffnung 93 aufrechterhalten bleibt.
Der erste Kanalteil 85 und der zweite Kanalteil 87 arbeiten zusammen, um den ersten Abluftweg 89 abzuteilen, wobei der erste Kanalteil 85 selbst den zweiten Abluftweg 91 abteilt. D. h., der erste Kanalteil unterteilt einen Teil des ersten Abluftwegs 89 und des zweiten Abluftwegs 91, und der zweite Kanalteil 87 unterteilt andere Bereiche des ersten Abluftwegs 89. Die anderen Bereiche des ersten Abluftwegs 89 befinden sich auf einer dem zweiten Abluftweg 91 gegenüberliegenden Seite und in einem oberen Bereich des ersten Abluftwegs 89.
Der erste Kanalteil 85 enthält den durchgängigen rechteck-zylindrischen Verbindungsteil 81, der sich an einem am weitesten stromaufwärts liegenden Teil befindet, der an die Brennstoffzelle 2 angeschlossen ist, wobei die erste Trennwand 83 an eine stromabwärtige Seite des Verbindungsteils 81 angeschlossen ist und eine untere Hälfte des Abluftwegs 89 abteilt, während er ein hinteres Ende des ersten Kanalteils 85 erreicht, und enthält eine zweite Trennwand 96 in Form eines Rohrs, die den zweiten Abluftweg 91 unterteilt. Der Verbindungsteil 81 besitzt eine rechteckige Rohrform entsprechend der Auslassöffnung 2b der Brennstoffzelle 2, und besitzt im Wesentlichen flache vertikale und horizontale Wände. Der Verbindungsteil 81 hat eine sehr kurze Länge im Vergleich zu der Gesamtlänge des ersten Abluftwegs 89, Eine Lücke zwischen dem Verbindungsteil 81 und der Brennstoffzelle 2 nimmt ein (nicht gezeigtes) Dichtungsmaterial auf, welches für einen luftdichten Abschluss eingefügt ist.
Die erste Trennwand 83 enthält die Seitenwände 85a, 85b und 85c, die an den hinteren Teil der unteren Hälfte des Verbindungsteils 81 anschließen und den Abluftweg 82 abteilen. Die erste Trennwand 83, d. h. die Seitenwände 85a, 85b und 85c, bilden eine nach oben mündende Aufnahmefach-Form. Eine untere Hälfte der ersten Auslassöffnung 73, d. h. das rechte und linke Paar von Auslassöffnungen 73a und 73b, sind an einem hinteren Ende der ersten Trennwand 83 aufgeteilt.
Die Seitenwand 85b der ersten Trennwand 83 ist eine Bodenwand, welche die Bodenfläche des ersten Abluftwegs 89 abteilt. In einem Grenzbereich zwischen dem Verbindungsteil 81 und der Seitenwand 85b befindet sich ein Vorsprung 97, der in passender Form in das Innere der Auslassleitung 52 ragt, um eine Kollision zwischen der Auslassleitung 52 und dem Rahmen 11 zu vermeiden. Der Vorsprung 97 hat bei Betrachtung von außerhalb der Auslassleitung 52 eingelassene Form. Die Seitenwand 85b besitzt einen mittleren Abschnitt mit einer Öffnung, die mit dem zweiten Abluftweg 91 kommuniziert. Die Seitenwand 85b ist mit der zweiten Trennwand 96 in Form eines Rohrs verbunden. Die zweite Trennwand 96 steht von der Seitenwand 85b ab und erstreckt sich nach unten.
Die zweite Trennwand 96 ist an einen Kanalfixierträger 105 des Rahmens 11 mit einem Befestigungsmittel 106, beispielsweise mittels Bolzen, befestigt. Der Kanalfixierträger 105 dient außerdem als Befestigungsträger für das Verdünnungsgebläse 71 und ein hinteres Schutzblech 38 und befindet sich zwischen den hinteren Enden des linken und des rechten Oberrahmens 25.
Der zweite Kanalteil 87 ist ein Deckel, der lösbar von oben in einem Bereich des ersten Kanalteils 85 hinter dem Verbindungsteil 81 angebracht ist. Der zweite Kanalteil 87 schließt eine Oberseite des ersten Abluftwegs 89 auf einer stromabwärtigen Seite des Verbindungsteils 81 ab. Der zweite Kanalteil 87 arbeitet mit den Seitenwänden 85a und 85c der ersten Trennwand 83 zusammen, um die linke und die rechte Seite des ersten Abluftwegs 89 auf einer stromabwärtigen Seite bezüglich des Verbindungsteils abzuschließen. Eine obere Hälfte der ersten Auslassöffnung 73, d. h. die linken und rechten paarweisen Auslassöffnungen 73a und 73b, sind an einem hinteren Ende des zweiten Kanalteils 87 angeordnet.
Der zweite Kanalteil 87 enthält einen zweiten Verbindungsabschnitt 98, der an einen Randbereich des ersten Kanalteils 85 in der geteilten Fläche 86 angepasst ist, um den Randbereich abzudecken. An einer Lücke zwischen dem Kanalteil 87 und dem ersten Kanalteil 85 befindet sich ein (nicht dargestelltes) Dichtungsmaterial, das zur luftdichten Abschließung eingefügt ist. Der zweite Kanalteil 87 ist lösbar an dem ersten Kanalteil 85 über geeignete Befestigungsmittel 101, beispielsweise Bolzen in dem zweiten Verbindungsabschnitt 98, befestigt. Der zweite Verbindungsabschnitt 98 besitzt eine Innenfläche, die es ermöglicht, dass der zweite Kanalteil 87 und der erste Kanalteil 85 im Wesentlichen bündig oder flach miteinander gekoppelt werden.
Das Verdünnungsgebläse 71 befindet sich in einem unteren Bereich der Auslassleitung 52 und ist in einer Lage angeordnet, in der es in Rückwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie 5 bläst. Das Verdünnungsgebläse 71 besitzt eine geringere Breite als die seitliche Breite in Seitenrichtung der Fahrzeugkarosserie 5 des zweiten Abluftwegs 91, und es befindet sich in einem mittleren Bereich der Auslassleitung 52 bei Betrachtung der Fahrzeugkarosserie 5 in Breitenrichtung, um sich in einer Oberfläche einer Wand auf einer Vorderseite des Brennstoffzellenfahrzeugs 11 unter den den zweiten Abluftweg 91 umschließenden Seitenwänden zu befinden. Die Wandoberfläche auf der Frontseite ist Bestandteil der zweiten Trennwand 96 des ersten Kanalteils 85. Die Wandoberfläche der Frontseite enthält einen Ausschnitt 107, welcher von dem Verdünnungsgebläse 71 in die Auslassleitung 52 geblasene Luft leitet.
Das Verdünnungsgebläse 71 ist in einer Lage fixiert, in welcher es gegen einen hinteren Randbereich des Verzweigungsbereichs zwischen dem ersten Abluftweg 89 und dem zweiten Abluftweg 91 bläst. Das Verdünnungsgebläse 71 liefert Luft zwischen dem hinteren Schutzblech 38 und der Seitenwand 85b, d. h. der Bodenwand der Auslassleitung 52, in den zweiten Abluftweg 91. D. h., das Verdünnungsgebläse 71 führt Luft vor der zweiten Trennwand 96 in Richtung der Verdünnungsbeschleunigungswand 72, die einer etwas stromaufwärtigen Seite des zweiten Abluftwegs 91 gegenüberliegt.
Die Verdünnungsbeschleunigungswand 72 befindet sich in dem hinteren Randbereich des Verzweigungsbereichs zwischen dem ersten Abluftweg 89 und dem zweiten Abluftweg 91 innerhalb eines Grenzbereichs zwischen der Seitenwand 8b und der zweiten Trennwand 96. Verdünnungsbeschleunigungswand 72 steht von der zweiten Trennwand 96 in den ersten Abluftweg 89 derart vor, dass die zweite Trennwand 96 des zweiten Abluftwegs 91 sich nach oben erstreckt. Die Verdünnungsbeschleunigungswand 72 besitzt einen oberen Endbereich, der sich zur Vorderseite der Fahrzeugkarosserie 5 hin, d. h. in Richtung der Auslassöffnung 2b der Brennstoffzelle 2, krümmt.
Die Verdünnungsbeschleunigungswand 72 hat eine geringere Breite als der erste Abluftweg 89 und der zweite Abluftweg 91, betrachtet in Breitenrichtung der Fahrzeugkarosserie 5. Die Verdünnungsbeschleunigungswand 72 befindet sich in dem zentralen Bereich der Auslassleitung 52 gegenüber dem Verdünnungsgebläse 71. Ein Abschnitt zwischen dem linken Rand der Verdünnungsbeschleunigungswand 72 und den Seitenwänden 85a besitzt eine Entfernung, und ein Abschnitt zwischen dem rechten Rand der Verdünnungsbeschleunigungswand 72 und den Seitenwänden 85c besitzt einen Abstand. Dies ermöglicht es, der Abluft der Brennstoffzelle 2, zu einer stromabwärtigen Seite des ersten Abluftwegs 89 durch sowohl die rechte als auch die linke Seite der Verdünnungsbeschleunigungswand 72 zu gelangen.
Die Außenverkleidung 12 enthält eine Rahmenabdeckung 43, mit der das hintere Ende der Fahrzeugkarosserie 5 bedeckt ist, wobei die Rahmenabdeckung 43 mit dem ersten Verbindungsabschnitt 75 ausgestattet ist, der an einen Öffnungsrand der ersten Auslassöffnung 73 der Auslassleitung 52 angesetzt ist, um den Öffnungsrand abzudecken. Der erste Verbindungsabschnitt 75 hat eine ähnliche Struktur wie der zweite Verbindungsabschnitt 98 zwischen dem ersten Kanalteil 85 und dem zweiten Kanalteil 87. Die Rahmenabdeckung 43 ist an der Auslassleitung 52 mit einem Befestigungsmittel 108, beispielsweise einem Bolzen, an einem Bereich zwischen den paarweisen Auslassöffnungen 73a und 73b befestigt. Der erste Verbindungsabschnitt 75 besitzt eine Innenfläche, die es ermöglicht, dass Auslassleitung 52 und die Rahmenabdeckung 43 im Wesentlichen bündig oder flach miteinander gekoppelt werden.
Die Abgaskanalstruktur 69 enthält außerdem ein Beleuchtungselement 109, das sich unterhalb des ersten Abluftwegs 89 und hinter dem zweiten Abluftweg 91 befindet.
Das Beleuchtungselement 109 ist eine sogenannte Heckleuchte und befindet sich an dem Verzweigungsbereich zwischen dem ersten Abluftweg 89 und dem zweiten Abluftweg 91. Die Abgaskanalstruktur 69 ermöglicht das Anordnen des Beleuchtungselements 109 zwischen dem ersten Abluftweg 89 und dem zweiten Abluftweg 91 in der Weise, dass es sich möglichst nah an der Frontseite der Fahrzeugkarosserie 5 befindet, um dadurch die Gesamtlänge der Fahrzeugkarosserie 5 zu verkürzen.
Die Brennstoffzelle 2 erwärmt sich bei geringer Temperatur durch Betreiben des Gebläses, damit Abluft der Brennstoffzelle 2 zirkuliert wird, während der Einlassverschluss und der Auslassverschluss geschlossen sind. Dieser Aufwärmbetrieb wird als Rezirkulation bezeichnet. Während der Rezirkulation lässt die Brennstoffzelle 2 kontinuierlich Wasserstoffgas ab, während in die Auslassleitung 52 keine Abluft ausgetragen wird. D. h., während der Rezirkulation, während der keine Abluft in die Auslassleitung 52 ausgetragen wird, führt die Brennstoffzelle 2 kontinuierlich einen Wasserstoffgas-Spülvorgang mit einer Wasserstoffkonzentration aus, die höher liegt als die der Abluft.
Folglich enthält die Auslassleitung 52 einen Überschusswasserstoff-Führungskanal 112, durch den überschüssiger Wasserstoff aus der Überschusswasserstoff-Auslassleitung 76 in die Auslassleitung 52 geleitet wird, wobei der überschüssige Wasserstoff zu einer Stelle oberhalb des Verdünnungsgebläses 71 und auf einer stromaufwärtigen Seite eines Abluftstroms innerhalb der Auslassleitung 52 geführt wird. Der Überschusswasserstoff-Führungskanal 112 befindet sich in einem unteren Bereich des Verbindungsteils 81, wobei es sich um einen stromaufwärtigen Bereich der Auslassleitung 52 handelt. Das Brennstoffzellenfahrzeug 1 ermöglicht es, dass das Verdünnungsgebläse 71 betrieben wird, um in zuverlässiger Weise überschüssigen Wasserstoff während der Rezirkulation zu verdünnen.
Der Überschusswasserstoff-Führungskanal 112 kommuniziert mit der Brennstoffzelle 2 über mehrere Überschusswasserstoff-Führungslöcher 113, die eine Wand der Auslassleitung 52 durchsetzt, um mit der Überschusswasserstoff-Auslassleitung 76 in Verbindung zu stehen. Die Überschusswasserstoff-Führungslöcher 113 befinden sich in einem Öffnungsrand einer Bodenfläche des Verbindungsteils 81 der Auslassleitung 52. Die Überschusswasserstoff-Führungslöcher 113 sind an jeweiligen rechten und linken Seite der Bodenfläche des Verbindungsteils 81 vorgesehen.
Der Überschusswasserstoff-Führungskanal 112 ist in der Auslassleitung 52 vorgesehen. Der Überschusswasserstoff-Führungskanal 112 ist ein Teil eines Strömungskanals des in die Auslassleitung 52 durch die mehreren Überschusswasserstoff-Führungslöcher 113 eingeführten überschüssigen Wasserstoffs. Der Überschusswasserstoff-Führungskanal 112 enthält eine Tunnelabdeckung 115, die mit einer Innenfläche der Auslassleitung 52 zusammenwirkt, um überschüssigen Wasserstoff zu dem In Breitenrichtung gesehen zentralen Bereich der Auslassleitung 52 zu führen. Die Tunnelabdeckung 115 besteht aus einem Paar von Tunnelabdeckungen 115, die entlang einem Öffnungsrand des Verbindungsteils 81 angeordnet sind, um die jeweiligen rechten und linken Überschusswasserstoff-Führungslöcher 113 abzudecken, wobei die paarweisen Tunnelabdeckungen 115 jeweils eine Öffnung im zentralen Bereich der Auslassleitung 52 besitzen. Die Tunnelabdeckung 115 führt überschüssigen Wasserstoff, der entsteht durch die Wasserstoffgas-Abführung, welche durch das Überschusswasserstoff-Führungsloch 113 strömt, in einen Breitenrichtung der Auslassleitung 52 zentralen Bereich, um zu ermöglichen, dass der überschüssige Wasserstoff in die Auslassleitung 52 ausgetragen wird.
Die Tunnelabdeckung 115 enthält mehrere Auslasslöcher 116, die in Breitenrichtung der Fahrzeugkarosserie 5 ausgerichtet sind. Die Auslasslöcher 116 ermöglichen das Austragen von Wasserstoff in die Auslassleitung 52, wobei sich der Sauerstoff zerstreut, indem die Gesamtbreite der Auslassleitung 52 wirksam genutzt wird, einhergehend mit einem Öffnungsende der Tunnelabdeckung 115, d. h. dem zentralen Bereich der Auslassleitung 52.
Das Brennstoffzellenfahrzeug 1 gemäß vorliegender Ausführungsform enthält das Verdünnungsgebläse 71, welches Luft in die Auslassleitung 52 leitet, um in der Auslassleitung 52 befindlichen Wasserstoff zu verdünnen, und es stellt sicher, dass der Wasserstoff gerührt und verdünnt wird, um den Wirkungsgrad beim Austragen von Abluft aus dem Brennstoffzellenfahrzeug 1 nach außen verbessert wird.
Weiterhin enthält das Brennstoffzellenfahrzeug 1 gemäß vorliegender Ausführungsform das Verdünnungsgebläse 71 in einem unteren Teil der Auslassleitung 52, und selbst dann, wenn das Verdünnungsgebläse 71 ausfällt oder stehenbleibt, kann Wasserstoff aus der ersten Auslassöffnung 73 ausgetragen werden, indem verhindert wird, dass der Wasserstoff durch das Verdünnungsgebläse 71 hindurch aus dem Brennstoffzellenfahrzeug 1 nach außen strömt.
Weiterhin enthält das Brennstoffzellenfahrzeug 1 gemäß vorliegender Ausführungsform das Verdünnungsgebläse 71 in einer Anordnung, in der es in die Rückwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie 5 bläst, demzufolge Luft ungehindert in die Auslassleitung 52 geführt werden kann, ohne mit dem Fahrtwind zu kollidieren, außerdem kann der Luftstrom ungehindert in die erste Auslassöffnung 73 strömen.
Darüber hinaus ermöglicht das Brennstoffzellenfahrzeug 1 gemäß vorliegender Ausführungsform, das das Verdünnungsgebläse 71 Luft gegen die Verdünnungsbeschleunigungswand 72 innerhalb der Auslassleitung 52 bläst, sodass sich die Verdünnung des Sauerstoffs dadurch beschleunigen lässt, dass eine Wirbelströmung in der Auslassleitung 52 erzeugt wird.
Weiterhin enthält das Brennstoffzellenfahrzeug 1 der vorliegenden Ausführungsform den Überschusswasserstoff-Führungskanal 112, welcher überschüssigen Wasserstoff zu dem Bereich oberhalb des Verdünnungsgebläses 71 und auf einer stromaufwärtigen Seite eines Abluftstroms innerhalb der Auslassleitung 52 leitet, sodass in die Auslassleitung 52 durch den Wasserstoffgas-Ablass ausgetragener Wasserstoff zuverlässig aufgerührt und verdünnt werden kann, während der Wasserstoff in einen Luftstrom eingesaugt wird, der durch das Verdünnungsgebläse 71 erzeugt wird.
Darüber hinaus enthält das Brennstoffzellenfahrzeug 1 dieser Ausführungsform die Tunnelabdeckung 115, sodass der in die Auslassleitung 52 durch den Wasserstoffgas-Ablass ausgetragene Sauerstoff noch zuverlässiger dem Verdünnungsgebläse 71 zugeleitet werden kann.
Darüber hinaus enthält das Brennstoffzellenfahrzeug 1 dieser Ausführungsform die Tunnelabdeckung 115 mit mehreren Auslasslöchern, sodass eine Zerstreuung des in die Auslassleitung 52 ausgetragenen Wasserstoffs beschleunigt werden kann.
Aus diesem Grund gewährleistet die Abgaskanalstruktur 69 des Brennstoffzellenfahrzeugs 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, dass in die Auslassleitung 52 strömender Wasserstoff verdünnt wird.

Claims

Brandstoffzellenfahrzeug, umfassend: eine Fahrzeugkarosserie; eine luftgekühlte Brennstoffzelle, die in der Fahrzeugkarosserie angebracht ist, um Leistung zu erzeugen, indem sie Wasserstoffgas und in Luft enthaltenen Sauerstoff miteinander reagieren lässt; eine Auslassleitung, durch die Abluft der Brennstoffzelle zu einem hinteren Ende der Fahrzeugkarosserie geführt und aus dem Brennstoffzellenfahrzeug ausgebracht wird; und ein Gebläse, welches Luft in die Auslassleitung führt, um in der Auslassleitung befindlichen Wasserstoff zu verdünnen.
Brennstoffzellenfahrzeug nach Anspruch 1, bei dem das Gebläse sich in einem unteren Bereich der Auslassleitung befindet und so angeordnet ist, dass es in Rückwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie bläst.
Brennstoffzellenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend: eine Verdünnungsbeschleunigungswand, die sich im Inneren der Auslassleitung befindet und dem Gebläse gegenüberliegt, um einen von dem Gebläse erzeugten Strom in die Auslassleitung zu zerstreuen, und so die Verdünnung des Wasserstoffs zu beschleunigen.
Brennstoffzellenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Brennstoffzelle eine Überschusswasserstoff-Auslassleitung zum Ausleiten unreagierten Überschusswasserstoffs enthält, und die Auslassleitung einen Überschusswasserstoff-Führungskanal enthält, durch den der Überschusswasserstoff von der Überschusswasserstoff-Auslassleitung in die Auslassleitung geführt wird, wobei der Überschusswasserstoff oberhalb des Gebläses hin und auf eine stromaufwärtige Seite eines Abluftstroms in der Auslassleitung geführt wird.
Brennstoffzellenfahrzeug nach Anspruch 4, bei dem das Gebläse sich in einem Zentralbereich der Auslassleitung in Breitenrichtung der Fahrzeugkarosserie befindet, wobei der Überschusswasserstoff-Führungskanal eine Tunnelabdeckung enthält, die mehrere Überschusswasserstoff-Führungslöcher abdecken, welche eine Wand der Auslassleitung durchsetzen, um mit der Überschusswasserstoff-Auslassleitung zu kommunizieren, die Tunnelabdeckung den durch die Überschusswasserstoff-Führungslöcher in die Auslassleitung geleiteten Überschusswasserstoff sammelt, um den Überschusswasserstoff in einem Zentralbereich der Auslassleitung in Breitenrichtung der Fahrzeugkarosserie zu sammeln, und die Tunnelabdeckung mehrere Auslasslöcher enthält.