DE102019121250A1

DE102019121250A1 - Fahrzeugaufbau für ein Brennstoffzellenfahrzeug

Info

Publication number: DE102019121250A1
Application number: DE102019121250.2A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Hara; Mikio Inoue
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-08-21
Filing date: 2019-08-06
Publication date: 2020-02-27
Anticipated expiration: 2039-08-07
Also published as: US20200062135A1; JP2020029136A; US10870361B2; JP7095485B2; DE102019121250B4; CN110843511A

Abstract

Es wird ein Fahrzeugaufbau für ein Brennstoffzellenfahrzeug vorgeschlagen, mit: Wasserstofftanks, die an einer Dachseite und einer Unterbodenseite einer Fahrzeugkabine angeordnet sind und mit Wasserstoff gefüllt sind; einen Satz von Gehäusen, die die Wasserstofftanks an der Dachseite und der Unterbodenseite aufnehmen und die in Fahrzeuglängsrichtung jeweils Mundstücke eines mit den Wasserstofftanks verbundenen Verbindungsrohres aufweisen; ein Mittelmodul, in dem der Satz von Gehäusen angeordnet ist; ein Frontmodul, das mit einer Fahrzeugvorderseite des Mittelmoduls verbunden ist; ein Heckmodul, das mit einer Fahrzeugrückseite des Mittelmoduls verbunden ist; einen Brennstoffzellenstapel, der am Frontmodul oder am Heckmodul angeordnet ist und dem der Wasserstoff von einem mit den Mundstücken verbundenen Rohr zugeführt wird; eine Steuereinheit, die am Frontmodul oder am Heckmodul angeordnet ist und die die ausgegebene elektrische Leistung des Brennstoffzellenstapels steuert; und eine Antriebseinheit, die am Frontmodul oder am Heckmodul angeordnet ist und die Antriebsräder durch ausgegebene elektrische Leistung der Steuereinheit antreibt.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugaufbau für ein Brennstoffzellenfahrzeug.
Stand der Technik
Die WO 2007/074098 A1 offenbart ein Brennstoffzellenfahrzeug, in dem Wasserstofftanks an mehreren Positionen eines Fahrzeugs angeordnet sind. Bei diesem Brennstoffzellenfahrzeug sind Wasserstofftanks unterschiedlicher Größe an mehreren Stellen angeordnet, um den Fahrgastraum sicherzustellen.
Bei einem Brennstoffzellenfahrzeug wie dem vorstehend beschriebenen gibt es Verbesserungspotenzial in Bezug auf die Verwendung gemeinsamer Wasserstofftanks und die Modularisierung des Fahrzeugs.
KURZFASSUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Fahrzeugaufbaus für ein Brennstoffzellenfahrzeug, der einen großen Fahrgastraum gewährleisten kann, während gemeinsame Wasserstofftanks verwendet werden und das Fahrzeug modularisiert wird.
Ein Fahrzeugaufbau für ein Brennstoffzellenfahrzeug nach einem ersten Aspekt hat: Wasserstofftanks, die an einer Dachseite und einer Unterbodenseite einer Fahrzeugkabine angeordnet sind und mit Wasserstoff gefüllt sind; einen Satz von Gehäusen, die die Wasserstofftanks an der Dachseite und der Unterbodenseite aufnehmen und die in Fahrzeuglängsrichtung jeweils Mundstücke eines mit den Wasserstofftanks verbundenen Verbindungsrohres aufweisen; ein Mittelmodul, in dem der Satz von Gehäusen angeordnet ist; ein Frontmodul, das mit einer Fahrzeugvorderseite des Mittelmoduls verbunden ist; ein Heckmodul, das mit einer Fahrzeugrückseite des Mittelmoduls verbunden ist; einen Brennstoffzellenstapel, der am Frontmodul oder am Heckmodul angeordnet ist und dem der Wasserstoff von einem mit den Mundstücken verbundenen Rohr zugeführt wird; eine Steuereinheit, die am Frontmodul oder am Heckmodul angeordnet ist und die die ausgegebene elektrische Leistung des Brennstoffzellenstapels steuert; und eine Antriebseinheit, die am Frontmodul oder am Heckmodul angeordnet ist und die Antriebsräder durch ausgegebene elektrische Leistung der Steuereinheit antreibt.
Bei dem Fahrzeugaufbau für ein Brennstoffzellenfahrzeug des ersten Aspekts werden die Wasserstofftanks und die Gehäuse, in denen die Wasserstofftanks untergebracht sind, gemeinsam verwendet. Da die Mundstücke an beiden Enden in Fahrzeuglängsrichtung der Gehäuse vorgesehen sind, können am Mittelmodul, in dem die Gehäuse angeordnet sind, Rohre sowohl zum Frontmodul als auch zum Heckmodul herausgeführt werden. Dadurch kann der Brennstoffzellenstapel entweder am Frontmodul oder am Heckmodul angeordnet werden. Weiterhin sind entsprechende Vorrichtungen wie die Steuereinheit und die Antriebseinheit ebenfalls am Frontmodul oder am Heckmodul angeordnet. Dadurch kann gemäß dem Fahrzeugaufbau des ersten Aspekts ein großer Fahrgastraum gewährleistet werden, während gemeinsame Wasserstofftanks verwendet werden und das Fahrzeug modularisiert wird.
Bei einem Fahrzeugaufbau für ein Brennstoffzellenfahrzeug nach einem zweiten Aspekt befinden sich Positionen in Fahrzeuglängsrichtung von sich in einer vertikalen Fahrzeugrichtung erstreckenden verlängerten Abschnitten der Rohre in einem Bereich zwischen einem vorderen Ende und einem hinteren Ende eines Rades.
Gemäß dem Fahrzeugaufbau für ein Brennstoffzellenfahrzeug des zweiten Aspekts nehmen die Räder in einem Fall, in dem das Fahrzeug einen Seitenaufprall erfährt, die Aufpralllast auf. Dadurch kann die Struktur zum Schutz der Rohre vereinfacht werden.
Bei einem Fahrzeugaufbau für ein Brennstoffzellenfahrzeug nach einem dritten Aspekt sind Hochspannungsteile einschließlich des Brennstoffzellenstapels, der Steuereinheit und der Antriebseinheit an einem von dem Frontmodul oder dem Heckmodul angeordnet, und der Fahrzeugaufbau weist ferner eine autonome Antriebseinheit an einem anderen von dem Frontmodul oder dem Heckmodul auf, die das autonome Fahren des Fahrzeugs steuert.
Bei dem Fahrzeugaufbau für ein Brennstoffzellenfahrzeug des dritten Aspekts ist die autonome Antriebseinheit, die mit dem autonomen Fahren in Verbindung steht, so platziert, dass sie vom Brennstoffzellenstapel, der Steuereinheit und der Antriebseinheit getrennt ist, die Antriebsleistungsteile sind, durch die Hochspannungsstrom fließt. Gemäß dem Fahrzeugaufbau des dritten Aspekts kann somit der Einfluss von elektromagnetischem Rauschen, das von den Antriebsleistungsteilen erzeugt wird, auf die autonome Antriebseinheit reduziert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein großer Fahrgastraum gewährleistet werden, während gemeinsame Wasserstofftanks verwendet werden und das Fahrzeug modularisiert wird.
Figurenliste
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Abbildungen detailliert beschrieben, wobei:

1 eine Seitenansicht eines Brennstoffzellenfahrzeugs in Bezug auf eine erste Ausführungsform ist;
2 eine Frontansicht des Brennstoffzellenfahrzeugs in Bezug auf die erste Ausführungsform ist;
3 eine Draufsicht auf das Brennstoffzellenfahrzeug in Bezug auf die erste Ausführungsform ist;
4 eine perspektivische Ansicht der Wasserstofftanks und eines Wasserstofftankgehäuses des Brennstoffzellenfahrzeugs in Bezug auf die erste Ausführungsform ist;
5 eine seitliche Schnittansicht des Brennstoffzellenfahrzeugs in Bezug auf die erste Ausführungsform ist und eine Zeichnung ist, die Vorrichtungen zum autonomen Fahren erklärt;
6 eine Seitenansicht eines Brennstoffzellenfahrzeugs in Bezug auf ein modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform ist;
7 eine perspektivische Ansicht der Wasserstofftanks und des Wasserstofftankgehäuses des Brennstoffzellenfahrzeugs in Bezug auf das modifizierte Beispiel der ersten Ausführungsform ist;
8 eine Seitenansicht eines Brennstoffzellenfahrzeugs in Bezug auf eine zweite Ausführungsform ist; und
9 eine Seitenansicht eines Brennstoffzellenfahrzeugs in Bezug auf eine dritte Ausführungsform ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Brennstoffzellenfahrzeuge, die sich auf Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen, werden anhand der Zeichnungen beschrieben. Hierbei sei angemerkt, dass in den jeweiligen Zeichnungen der Pfeil FR die Fahrzeugvorderseite, der Pfeil UP die Fahrzeugoberseite, der Pfeil LH die linke Seite in Fahrzeugquerrichtung und der Pfeil RH die rechte Seite in Fahrzeugquerrichtung anzeigt.
[Erste Ausführungsform]
(Aufbau)
Ein Fahrzeug 10 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Brennstoffzellenfahrzeug, mit dem völlig autonomes Fahren möglich ist. Wie in 1 und 2 dargestellt, ist das Äußere des Fahrzeugs 10 eine im Wesentlichen rechteckige Quaderform, die von einem Dach 20B, einem Vorderwandabschnitt 20C, Seitenwandabschnitten 20D und einem Rückwandabschnitt 20E umgeben ist. Hinsichtlich der Räder 24 sind an der Fahrzeugvorderseite Vorderräder 24A und an der Fahrzeugrückseite Hinterräder 24B vorgesehen.
Das Fahrzeug 10 der vorliegenden Ausführungsform ist durch mehrere Module gebildet, die miteinander verbunden sind. Wie in 1 und 3 dargestellt, ist das Fahrzeug 10 so aufgebaut, dass es ein Mittelmodul 16, das den mittleren Abschnitt in Fahrzeuglängsrichtung bildet, ein Frontmodul 17, das mit der Fahrzeugvorderseite des Mittelmoduls 16 verbunden ist, und ein Heckmodul 18, das mit der Fahrzeugrückseite des Mittelmoduls 16 verbunden ist, beinhaltet. Das Frontmodul 17 und das Mittelmodul 16 sind geteilt, wobei die Grenze zwischen diesen ein Abschnitt ist, der leicht zur Fahrzeugrückseite der Vorderräder 24A gerichtet ist. Das Mittelmodul 16 und das Heckmodul 18 sind geteilt, wobei die Grenze zwischen diesen ein Abschnitt ist, der leicht zur Fahrzeugvorderseite der Hinterräder 24B gerichtet ist. In der folgenden Beschreibung wird der Abschnitt in Richtung der Längsrichtung des Fahrzeugs 10, in dem sich das Frontmodul 17 befindet, als der vordere Abschnitt des Fahrzeugs bezeichnet, der Abschnitt, in dem sich das mittlere Modul 16 befindet, wird als der mittlere Abschnitt des Fahrzeugs bezeichnet und der Abschnitt, in dem sich das hintere Modul 18 befindet, wird als der hintere Abschnitt des Fahrzeugs bezeichnet (dasselbe gilt auch für die anderen Ausführungsformen).
Es sei angemerkt, dass das Mittelmodul 16, das Frontmodul 17 und das Heckmodul 18 jeweils Module sein können, die nur die Fahrzeugunterseite bilden. Das Fahrzeug 10 wird in diesem Fall durch weiteres Verbinden eines Dachmoduls, das die Fahrzeugoberseite bildet, mit dem Mittelmodul 16, dem Frontmodul 17 und dem Heckmodul 18 gebildet, die miteinander verbunden sind.
Das Mittelmodul 16 ist so aufgebaut, dass es die mittleren Abschnitte der Seitenwandabschnitte 20D in Fahrzeuglängsrichtung und die Wasserstofftankgehäuse 91 beinhaltet (siehe 4). Es sei angemerkt, dass in der vorliegenden Ausführungsform mehrere Arten von Mittelmodulen 16 mit unterschiedlichen Längen in Fahrzeuglängsrichtung bereitstehen.
Das Frontmodul 17 ist so aufgebaut, dass es den Vorderwandabschnitt 20C, die Fahrzeugvorderabschnitte der Seitenwandabschnitte 20D, eine autonome Antriebseinheit 40, einen Brennstoffzellenstapel 92 und eine Sekundärbatterie 93 beinhaltet.
Das Heckmodul 18 ist so aufgebaut, dass es den Rückwandabschnitt 20E, die Fahrzeugheckabschnitte der Seitenwandabschnitte 20D, eine Antriebseinheit 32 und eine Leistungseinheit 34 beinhaltet.
Ein Paar Längsträger 14, die sich in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken, sind am unteren Fahrzeugabschnitt des Fahrzeugs 10 vorgesehen. Der Längsträger 14 hat einen mittleren Längsträger 14A, der sich vom Fahrzeugheckabschnitt des Vorderrades 24A bis zum Fahrzeugfrontabschnitt des Hinterrades 24B erstreckt, und einen vorderen Längsträger 14B, der vom mittleren Längsträger 14A in Fahrzeugquerrichtung nach innen und zur Fahrzeugoberseite gebogen ist und sich danach zur Fahrzeugvorderseite erstreckt. Weiterhin weist der Längsträger 14 einen hinteren Längsträger 14C auf, der vom mittleren Längsträger 14A in Fahrzeugquerrichtung nach innen und zur Fahrzeugoberseite gebogen ist und sich danach zur Fahrzeugrückseite erstreckt. Es sei angemerkt, dass die mittleren Längsträger 14A am Mittelmodul 16, die vorderen Längsträger 14B am Frontmodul 17 und die hinteren Längsträger 14C am Heckmodul 18 vorgesehen sind.
Eine Vorderachse, die die Vorderräder 24A trägt, ist an den vorderen Längsträgern 14B befestigt. Die Antriebseinheit 32 zum Antreiben der Hinterräder 24B, die als Antriebsräder dienen, ist an den hinteren Längsträgern 14C befestigt.
Wie in 1 dargestellt, weist das Fahrzeug 10 eine Antriebsaggregatkammer 22A auf, in der die Antriebseinheit 32 untergebracht ist, und eine Nebenaggregatkammer 22C, in der der Brennstoffzellenstapel 92 untergebracht ist. Das Fahrzeug 10 weist eine Fahrzeugkabine 20 auf, die von der Antriebsaggregatkammer 22A und der Nebenaggregatkammer 22C durch Armaturenbretter 23A, 23B abgetrennt ist. Die Antriebsaggregatkammer 22A der vorliegenden Ausführungsform ist der Abschnitt an der Fahrzeugunterseite des Fahrzeugheckabschnitts und ist als Raum mit einem Bereich vorgesehen, der die Hinterräder 24B in Seitenansicht umgibt. Weiterhin ist die Nebenaggregatkammer 22C der Abschnitt an der Fahrzeugunterseite des Fahrzeugfrontabschnitts und ist als Raum mit einem Bereich vorgesehen, der die Vorderräder 24A in Seitenansicht umgibt.
Neben dem Brennstoffzellenstapel 92 ist die Sekundärbatterie 93 in der Nebenaggregatkammer 22C untergebracht. Der Brennstoffzellenstapel 92 ist eine Einheit, die mehrere Brennstoffzellen und eine Wasserstoffpumpe beinhaltet. Weiterhin ergänzt die Sekundärbatterie 93 die elektrische Leistung des Brennstoffzellenstapels 92 beim Beschleunigen des Fahrzeugs 10 und speichert elektrische Energie, die beim Abbremsen des Fahrzeugs 10 regeneriert wird. Der Brennstoffzellenstapel 92 ist mit später beschriebenen Wasserstofftanks 90 durch Wasserstoffrohre 96, die Rohre darstellen, verbunden.
Die autonome Antriebseinheit 40, die als autonome Antriebseinheit dient, ist in der Nebenaggregatkammer 22C untergebracht. Die autonome Antriebseinheit 40 ist so aufgebaut, dass sie ein autonomes Fahren-ECU beinhaltet, die das autonome Fahren des Fahrzeugs 10 steuert, ein Schnittstellen-ECU, die die Kommunikation zwischen der Lenkeinheit und der Beschleunigungs-/Bremseinheit steuert, und dergleichen. Wie in 5 dargestellt, sind mehrere Sensoren 42, die die Situation in der Umgebung des Fahrzeugs 10 erfassen, mit der autonomen Antriebseinheit 40 verbunden. Zu diesen Sensoren 42 gehören Kameras, die Bilder in vorbestimmten Bereichen erfassen, Millimeterwellenradar, das Messwellen über einen vorbestimmten Bereich sendet, und LIDAR (Light Detection and Ranging / Laser Imaging Detection and Ranging), das einen vorbestimmten Bereich abtastet. Es sei angemerkt, dass der Brennstoffzellenstapel 92, die Sekundärbatterie 93, die Wasserstoffrohre 96, ein Seitenein-/-ausgang 27 und dergleichen in 5 weggelassen sind.
Wie in 5 dargestellt, beinhalten die Sensoren 42 die Vorderabschnittsensoren 42A, 42B, die an der Vorderseite des Fahrzeugs 10 angeordnet sind, Oberabschnittsensoren 42C, 42D, die an dem Vorderseitenabschnitt des Fahrzeugs der Oberseite des Daches 20B angeordnet sind, und einen Hinterabschnittsensor 42E, der an dem Endabschnitt des Daches 20B an der Fahrzeugrückseite angeordnet ist. Die jeweiligen Sensoren 42 und die autonome Antriebseinheit 40 sind durch ein Signalkabel 46 verbunden, das als Leitung dient. Es sei angemerkt, dass eine Kamera an zumindest einem der Vorderabschnittsensoren 42A, 42B, die sich an der Fahrzeugvorderseite befinden, und dem Oberabschnittsensoren 42C angeordnet ist, um den Status von Ampeln zu identifizieren, die sich auf der Fahrtroute befinden. So ist beispielsweise der Vorderabschnittsensor 42B eine Kamera.
Das Signalkabel 46, das sich von der autonomen Antriebseinheit 40 zur Fahrzeugoberseite erstreckt, ist entlang der Mitte mit den Vorderabschnittsensoren 42A, 42B und dem Oberabschnittsensor 42C verbunden und danach mit dem Oberabschnittsensor 42D verbunden. Das Signalkabel 46 erstreckt sich vom Oberabschnittsensor 42D zur Fahrzeugrückseite und ist mit dem Hinterabschnittsensor 42E verbunden. Hierbei ist das Signalkabel 46 auf der Seite des Daches 20B entlang der Fahrzeuglängsrichtung zwischen einer Außenplatte 20B1 und einer Innenplatte 20B2 angeordnet, die das Dach 20B bilden.
Wie in 1 dargestellt, ist neben der Antriebseinheit 32 auch die als Hochspannungsteil dienende Leistungseinheit 34 in der Antriebsaggregatkammer 22A untergebracht. An der Antriebseinheit 32 sind zumindest ein Fahrmotor und ein Getriebe zu einer Einheit zusammengefasst. Weiterhin sind an der Leistungseinheit 34 zumindest ein Hochsetzsteller bzw. Verstärkungswandler und ein Wechselrichter zu einer Einheit zusammengefasst. Die Leistungseinheit 34 ist über ein Stromkabel 36 elektrisch mit dem Brennstoffzellenstapel 92 verbunden. Das Stromkabel 36 ist entlang der Fahrzeuglängsrichtung im Spalt zwischen dem Wasserstofftankgehäuse 91 und dem mittleren Längsträger 14A angeordnet (siehe 3). Es sei angemerkt, dass Leistungsanschlüsse 38 am Stromkabel 36, am Verbindungsabschnitt des Mittelmoduls 16 und des Frontmoduls 17 sowie am Verbindungsabschnitt des Mittelmoduls 16 und des Heckmoduls 18 vorgesehen sind.
Der Bereich, der weiter zur Fahrzeugrückseite und zur Fahrzeugoberseite als die Nebenaggregatkammer 22C und weiter zur Fahrzeugvorderseite und zur Fahrzeugoberseite als die Antriebsaggregatkammer 22A gerichtet ist, ist die Fahrzeugkabine 20, die ein Raum in Form eines im Wesentlichen rechteckigen Quaders ist. An der Fahrzeugkabine 20 der vorliegenden Ausführungsform wird eine Bodenfläche 20A durch das Armaturenbrett 23B gebildet, das am vorderen Fahrzeugabschnitt vorgesehen ist und die Nebenaggregatkammer 22C umgibt, eine Bodenplatte 21, die am mittleren Fahrzeugabschnitt vorgesehen ist, und das Armaturenbrett 23A, das am hinteren Fahrzeugabschnitt vorgesehen ist und die die Antriebsaggregatkammer 22A umgibt. Die Bodenfläche 20A weist einen niedrigen Bodenabschnitt bzw. Niederflurabschnitt 20A1 auf, der durch die Bodenplatte 21 gebildet wird, und hohe Bodenabschnitte 20A2, die durch die Armaturenbretter 23A, 23B gebildet werden und die sich an höheren Positionen als die Bodenplatte 21 befinden.
Der Niederflurabschnitt 20A1 ist weiter in Richtung zur Fahrzeugunterseite positioniert als eine Achse AS1 der Vorderräder 24A und eine Achse AS2 der Hinterräder 24B. Die Fahrzeugkabine 20 ist in einer Höhe ausgebildet, in der Fahrgäste bzw. Passagiere das Fahrzeug 10 im Stehen besteigen können. Hier kann ein Dummy bzw. eine Puppe mit dem Körperbau eines normalen (durchschnittlichen) Erwachsenen, z.B. ein AM-50 (50. Perzentil eines männlichen US-Amerikaners), international standardisierter Seitenaufprall-Dummy (World Side Impact Dummy: World SID), als Beispiel für den „Passagier“ verwendet werden. So hat die Fahrzeugkabine 20 der vorliegenden Ausführungsform eine Höhe, die so bemessen ist, dass ein Abstand zwischen der Innenplatte 20B2 und dem Kopfabschnitt eines AM-50-Dummy besteht, wenn sich der AM-50-Dummy im stehenden Zustand befindet. Es sei angemerkt, dass das Beispiel des Passagiers nicht auf einen AM-50-Dummy beschränkt ist und ein anderer Crash-Dummy oder ein Modell eines Standard-Körperbaus sein kann, das statistisch ermittelt wird.
Weiterhin sind in der Fahrzeugkabine 20 mehrere Sitze 29 vorgesehen, in denen die Fahrgäste sitzen können. Die Sitze 29 der vorliegenden Ausführungsform sind ein Sitz 29A in der vorderen Reihe (vorderer Sitz 29A), der an der Fahrzeugfront der Fahrzeugkabine 20 platziert ist, mehrere Sitze 29B in der mittleren Reihe (mittlere Sitze 29B), die so platziert sind, dass sie an der Fahrzeugrückseite des Sitzes 29A in der vorderen Reihe ausgerichtet sind, und ein Sitz 29C in der hinteren Reihe (hinterer Sitz 29C), der am oberen Teil der Antriebsaggregatkammer 22A platziert ist. Der vordere Sitz 29A und die mittleren Sitze 29B sind an der Bodenplatte 21 befestigt, und der hintere Sitz 29C ist am Armaturenbrett 23A befestigt. Der vordere Sitz 29A und der hintere Sitz 29C sind so eingestellt, dass die darin sitzenden Fahrgäste zur Vorderseite des Fahrzeugs gewandt sind. Weiterhin sind mindestens vier der mittleren Sitze 29B an der rechten Seite der Fahrzeugquerrichtung angeordnet. Die mittleren Sitze 29B sind so eingestellt, dass die darin sitzenden Fahrgäste in Richtung zur linken Seite in Fahrzeugquerrichtung gewandt sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Sitze 29B der mittleren Reihe können so eingestellt sein, dass die Fahrgäste zur Vorderseite des Fahrzeugs gewandt sind. Darüber hinaus können die jeweiligen Sitze 29 frei drehbar gemacht werden, wobei die vertikale Fahrzeugrichtung als Drehachse dient.
Die mehreren Wasserstofftanks 90 sind jeweils auf der Seite des Daches 20B und der Seite unter dem Boden (die Fahrzeugunterseite des Niederflurabschnitts 20A1) der Fahrzeugkabine 20 am mittleren Fahrzeugabschnitt angeordnet. Es sei angemerkt, dass in 1 nur einer der Wasserstofftanks 90 für jedes der Wasserstofftankgehäuse 91 dargestellt ist und die anderen Wasserstofftanks 90 weggelassen werden (gleiches gilt für 5, 6, 8 und 9.) Die mehreren Wasserstofftanks 90 sind in den Wasserstofftankgehäusen 91 untergebracht. Die Wasserstofftankgehäuse 91 sind ein oberes Tankgehäuse 91A, das zwischen der Außenplatte 20B1 und der Innenplatte 20B2 untergebracht ist, und ein unteres Tankgehäuse 91B, das unter dem Boden der Fahrzeugkabine 20 und, genauer gesagt, an der Fahrzeugunterseite der Bodenplatte 21 untergebracht ist. Das obere Tankgehäuse 91A ist an mindestens einer der beiden Außenplatten 20B 1 und 20B2 befestigt. Das untere Tankgehäuse 91B ist an dem Paar mittlerer Längsträger 14A befestigt, die am mittleren Teil des Fahrzeugs angeordnet sind.
Wie in 4 dargestellt, ist das Wasserstofftankgehäuse 91 ein Behälter, der als Kasten geformt ist, der in vertikaler Richtung des Fahrzeugs dünn ist und durch einen Gehäuseabschnitt 94A und einen Deckelabschnitt 94B gebildet wird. Die Wasserstofftanks 90, die röhrenförmig sind, sind im Wasserstofftankgehäuse 91 untergebracht. Elf der Wasserstofftanks 90 sind so angeordnet, dass sie in Fahrzeuglängsrichtung im Wasserstofftankgehäuse 91 der vorliegenden Ausführungsform angeordnet sind. Der Wasserstofftank 90 besteht aus einem plattenförmigen CFK (kohlefaserverstärkter Kunststoff), der aufgerollt und in eine Röhrenform gebracht wird. Verbinder 97A sind an einer Endseite in Längsrichtung (linke Seite in Fahrzeugquerrichtung) der Wasserstofftanks 90 ausgebildet. Stopfen 97B, die die jeweiligen Wasserstofftanks 90 verschließen, sind an der in Fahrzeugquerrichtung anderen Endseite (rechte Seite in Fahrzeugquerrichtung) des Wasserstofftankgehäuses 91 vorgesehen. Weiterhin ist ein Verbindungsrohr 97C mit den Anschlüssen 97A der jeweiligen Wasserstofftanks 90 verbunden. Mundstücke 98, die mit den jeweiligen Endabschnitten des Verbindungsrohres 97C verbunden sind, sind beidseitig des Wasserstofftankgehäuses 91 in Fahrzeuglängsrichtung herausstehend vorgesehen.
Wie in 1 dargestellt, sind die Wasserstoffrohre 96 mit den Wasserstofftankgehäusen 91 an den Mundstücken 98 verbunden (siehe 4). Die Wasserstoffrohre 96 beinhalten ein erstes Wasserstoffrohr 96A, das mit der Fahrzeugvorderseite des oberen Tankgehäuses 91A verbunden ist, ein zweites Wasserstoffrohr 96B, das mit der Fahrzeugvorderseite des unteren Tankgehäuses 91B verbunden ist, und ein drittes Wasserstoffrohr 96C, das mit der Fahrzeugrückseite des oberen Tankgehäuses 91A verbunden ist. Es sei angemerkt, dass das Mundstück 98, das sich an der Fahrzeugrückseite des unteren Tankgehäuses 91B befindet, verschlossen ist.
Das erste Wasserstoffrohr 96A verbindet das obere Tankgehäuse 91A und den Brennstoffzellenstapel 92. Das erste Wasserstoffrohr 96A liefert Wasserstoff, der sich in den der Wasserstofftanks 90 befindet, an den Brennstoffzellenstapel 92. Das erste Wasserstoffrohr 96A ist zwischen der Außenplatte 20B1 und der Innenplatte 20B2 sowie zwischen der Platte und dem Innenmaterial angeordnet, die den Seitenwandabschnitt 20D bilden. Es sei angemerkt, dass der Abschnitt des ersten Wasserstoffrohrs 96A, der sich in der vertikalen Richtung des Fahrzeugs auf der Seite des Seitenwandabschnitts 20D erstreckt, zwischen einem vorderen Ende 24A1 und einem hinteren Ende 24A2 des Vorderrades 24A positioniert ist, wie in einer Seitenansicht zu sehen ist.
Das zweite Wasserstoffrohr 96B verbindet das untere Tankgehäuse 91B und den Brennstoffzellenstapel 92. Das zweite Wasserstoffrohr 96B liefert Wasserstoff, der sich in den der Wasserstofftanks 90 befindet, an den Brennstoffzellenstapel 92 und liefert Wasserstoff, der aus einer später beschriebenen Einfüllöffnung 95 eingefüllt wird, an die Wasserstofftanks 90 des unteren Tankgehäuses 91B. Das zweite Wasserstoffrohr 96B ist unter dem Boden der Fahrzeugkabine 20 angeordnet.
Das dritte Wasserstoffrohr 96C verbindet das obere Tankgehäuse 91A und den Einfüllanschluss 95, der am Fahrzeugheckabschnitt des Seitenwandabschnitts 20D vorgesehen ist. Das dritte Wasserstoffrohr 96C liefert Wasserstoff, der über der Einfüllöffnung 95 eingefüllt wird, an die Wasserstofftanks 90 des oberen Tankgehäuses 91A und die Wasserstofftanks 90 des unteren Tankgehäuses 91B. Das dritte Wasserstoffrohr 96C ist zwischen der Außenplatte 20B1 und der Innenplatte 20B2 und im Spalt zwischen der Platte und dem Innenmaterial angeordnet, die den Seitenwandabschnitt 20D bilden. Es sei angemerkt, dass der Abschnitt des dritten Wasserstoffrohres 96C, der sich in der vertikalen Richtung des Fahrzeugs auf der Seite des Seitenwandabschnitts 20D erstreckt, zwischen einem vorderen Ende 24B1 und einem hinteren Ende 24B2 des Hinterrades 24B positioniert ist, wie in einer Seitenansicht zu sehen ist.
Der Seitenein-/-ausgang 27 von einer Größe, durch die erwachsene Fahrgäste gehen und in das Fahrzeug 10 einsteigen und aus diesem aussteigen können, ist in dem Seitenwandabschnitt 20D vorgesehen, der sich auf einer Fahrzeugseite (die linke Seite in Fahrzeugquerrichtung) der Fahrzeugkabine 20 befindet. Dieser Seitenein-/-ausgang 27 wird durch eine Schiebetür 27A verschlossen, die verschiebbar an der Seite der Fahrzeugvorderseite befestigt ist. Weiterhin ist, wie in 2 dargestellt, am Seitenein-/-ausgang 27 eine seitliche Rampe 28 vorgesehen, die sich vom niedrigen Bodenabschnitt bzw. Niederflurabschnitt 20A1 in Richtung Gehweg (oder Fahrbahn) nach unten geneigt erstreckt. Während der Fahrt des Fahrzeugs 10 ist die seitliche Rampe 28 in einem seitlichen Aufnahmeabschnitt 28A untergebracht, der im Spalt zwischen der Bodenplatte 21 und dem Wasserstofftankgehäuse 91 vorgesehen ist (siehe 3). Im Nutzungszustand, in dem Passagiere in das Fahrzeug 10 einsteigen oder aus diesem aussteigen, wird die seitliche Rampe 28 von dem seitlichen Aufnahmeabschnitt 28A zur Seite des Fahrzeugs herausgezogen.
(Herstellungsverfahren)
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden zunächst das Mittelmodul 16, das Frontmodul 17 und das Heckmodul 18 hergestellt. So werden beispielsweise am Mittelmodul 16 das Dach 20B am mittleren Fahrzeugabschnitt, die Seitenwandbereiche 20D am mittleren Fahrzeugabschnitt, die Bodenplatte 21 und die mittleren Längsträger 14A und dergleichen zusammengebaut. Weiterhin wird das obere Tankgehäuse 91A an der Außenplatte 20B1 oder der Innenplatte 20B2 und das untere Tankgehäuse 91B an den mittleren Längsträgern 14A befestigt.
Weiterhin werden am Frontmodul 17 der Vorderwandabschnitt 20C, das Dach 20B am Fahrzeugvorderabschnitt, die Seitenwandabschnitte 20D am Fahrzeugfrontabschnitt, das Armaturenbrett 23B, die vorderen Längsträger 14B und die Vorderräder 24A und dergleichen montiert. Weiterhin werden die autonome Antriebseinheit 40, der Brennstoffzellenstapel 92 und die Sekundärbatterie 93 in der Nebenaggregatkammer 22C befestigt. Darüber hinaus werden am Heckmodul 18 der Rückwandabschnitt 20E, das Dach 20B am Fahrzeugheckabschnitt, die Seitenwandabschnitte 20D am Fahrzeugheckabschnitt, die hinteren Längsträger 14C, das Armaturenbrett 23A und die Hinterräder 24B und dergleichen montiert. Weiterhin werden die Antriebseinheit 32 und die Leistungseinheit 34 an der Antriebsaggregatkammer 22A befestigt.
Anschließend werden das Frontmodul 17 und das Heckmodul 18 mit dem Mittelmodul 16 verbunden. Zum Zeitpunkt des Zusammenfügens der jeweiligen Module werden die autonome Antriebseinheit 40 und die jeweiligen Sensoren 42 über das Signalkabel 46 verbunden. Weiterhin werden der Brennstoffzellenstapel 92 und die Leistungseinheit 34 über das Stromkabel 36 verbunden. Also werden der Brennstoffzellenstapel 92 und die Antriebseinheit 32 elektrisch verbunden. Darüber hinaus werden das erste Wasserstoffrohr 96A und das dritte Wasserstoffrohr 96C mit dem oberen Tankgehäuse 91A und das zweite Wasserstoffrohr 96B mit dem unteren Tankgehäuse 91B verbunden. Dadurch werden die jeweiligen Wasserstofftanks 90 und der Brennstoffzellenstapel 92 verbunden, und die jeweiligen Wasserstofftanks 90 und der Einfüllanschluss 95 werden verbunden.
(Modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform)
Das Fahrzeug 10 der vorliegenden Ausführungsform ist dadurch gebildet, dass die mehreren Module miteinander verbunden sind. Die Größe des Fahrzeugs 10 und die Fläche der Fahrzeugkabine 20 können durch Ändern der Länge des Mittelmoduls 16, das sich am mittleren Fahrzeugabschnitt befindet, geändert werden. So wird beispielsweise, wie in 6 dargestellt, bei einem Fahrzeug 10A eines modifizierten Beispiels der vorliegenden Ausführungsform das Mittelmodul 16 gekürzt und seine Fahrzeuglängsrichtung so geformt, dass sie im Vergleich zum Fahrzeug 10 der vorliegenden Ausführungsform kurz ist. Es sei angemerkt, dass im Fahrzeug 10A des vorliegenden modifizierten Beispiels einer der Sitze 29B der mittleren Reihe weggelassen wird, da die Länge der Fahrzeugkabine 20 in Fahrzeuglängsrichtung verkürzt ist.
Wie in 7 dargestellt, sind am Wasserstofftankgehäuse 91 des vorliegenden modifizierten Beispiels acht der Wasserstofftanks 90 so angeordnet, dass sie in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet sind. Nämlich wird am Wasserstofftankgehäuse 91 des vorliegenden modifizierten Beispiels durch Reduzieren der Anzahl der darin untergebrachten Wasserstofftanks 90 die Fahrzeuglängsrichtung der Wasserstofftankgehäuse 91 angepasst. Auch im vorliegenden modifizierten Beispiel sind die Mundstücke 98, die mit den Endabschnitten des Anschlussrohres 97C verbunden sind, so vorgesehen, dass sie in Fahrzeuglängsrichtung beidseitig des Wasserstofftankgehäuses 91 herausstehen.
(Übersicht über die erste Ausführungsform)
Das Fahrzeug 10 der vorliegenden Ausführungsform wird durch die Kombination mehrerer Module hergestellt. Hierbei haben die im Mittelmodul 16 untergebrachten Wasserstofftankgehäuse 91 die Mundstücke 98 zum Anschluss der Wasserstoffrohre 96 in Fahrzeuglängsrichtung. Daher können der Brennstoffzellenstapel 92 und der Einfüllanschluss 95 entweder am Frontmodul 17 oder am Heckmodul 18 vorgesehen werden.
Im Fahrzeug 10 der vorliegenden Ausführungsform sind die strukturellen Vorrichtungen, d.h. der Brennstoffzellenstapel 92, die Sekundärbatterie 93, die Antriebseinheit 32 und die Leistungseinheit 34, so angeordnet, dass sie zwischen dem Frontmodul 17 und dem Heckmodul 18 aufgeteilt sind. Weiterhin sind die beiden gemeinsam genutzten Wasserstofftankgehäuse 91 der Wasserstofftanks 90 am Mittelmodul 16 auf der Seite des Dachs 20B und der Seite unter dem Boden angeordnet. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann somit ein großer Fahrzeuginnenraum gewährleistet werden, während die gemeinsam genutzten Wasserstofftanks 90 genutzt und das Fahrzeug modularisiert wird.
Insbesondere sind am Mittelmodul 16 der vorliegenden Ausführungsform der Brennstoffzellenstapel 92, die Sekundärbatterie 93, die Antriebseinheit 32 und die Leistungseinheit 34 nicht vorgesehen, und die Wasserstofftanks 90 sind auf der Seite des Dachs 20B und der Unterbodenseite vorgesehen. Dadurch kann in der vorliegenden Ausführungsform der Flächenbereich des Niederflurabschnitts 20A1 maximiert werden, und eine ausreichende Menge Wasserstoff kann in das Fahrzeug 10 geladen werden, während der Raum der Fahrzeugkabine 20 maximiert wird. So kann die Betriebszeit des Fahrzeugs 10 sichergestellt und die Reichweite erhöht werden.
Weiterhin können erwachsene Fahrgäste in der Fahrzeugkabine 20 der vorliegenden Ausführungsform stehende Haltungen einnehmen und herumlaufen. Da das Fahrzeug 10 der vorliegenden Ausführungsform ein völlig autonom fahrendes Fahrzeug ist, ist es nicht zwingend erforderlich, einen Fahrersitz vorzusehen, und die Anordnung des Innenraums der Fahrzeugkabine 20 kann frei gewählt werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können somit Ausrüstungsgegenstände, die Anwendungen wie Fahrgemeinschaften, Unterkünfte, Restaurants, Einzelhandelsgeschäfte und dergleichen entsprechen, in einem flachen und breiten Raum untergebracht werden, der durch die niederflurige, kastenförmige und barrierefreie Gestaltung ermöglicht wird. Weiterhin ist das Fahrzeug 10 der vorliegenden Ausführungsform als autonom fahrender Bus geeignet.
Die mehreren Wasserstofftanks 90 sind in Verdichtungszuständen innerhalb der Wasserstofftankgehäuse 91 der vorliegenden Ausführungsform untergebracht. Daher kann gemäß den Wasserstofftankgehäusen 91 der vorliegenden Ausführungsform zu dem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug 10 an einer Kollision beteiligt ist, eine Beschädigung der Wasserstofftanks 90 durch den Aufprall unterdrückt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das Stromkabel 36 über die Leistungsanschlüsse 38 am Verbindungsabschnitt des Mittelmoduls 16 und des Frontmoduls 17 sowie am Verbindungsabschnitt des Mittelmoduls 16 und des Heckmoduls 18 angeschlossen. Dadurch sind der Brennstoffzellenstapel 92 und die Antriebseinheit 32 (die Leistungseinheit 34) elektrisch verbunden. Weiterhin sind am Verbindungsabschnitt des Mittelmoduls 16 und des Frontmoduls 17 das obere Tankgehäuse 91A und der Brennstoffzellenstapel 92 sowie das untere Tankgehäuse 91B und der Brennstoffzellenstapel 92 verbunden.
Andererseits kann, wie im oben beschriebenen modifizierten Beispiel gezeigt, das Wasserstofftankgehäuse 91 in Fahrzeuglängsrichtung verkürzt werden, indem die Anzahl der darin angeordneten Wasserstofftanks 90 reduziert wird. Nämlich kann, auch wenn die gemeinsamen Wasserstofftanks 90 verwendet werden, eine Übereinstimmung mit der Länge des Mittelmoduls 16 erreicht werden.
Wie vorstehend beschrieben, können gemäß der Struktur der vorliegenden Ausführungsform, auch wenn das Mittelmodul 16 verlängert oder verkürzt wird, das gleiche Frontmodul 17 und das gleiche Heckmodul 18 damit verbunden werden. Nämlich können Mittelmodule 16, die in Fahrzeuglängsrichtung unterschiedliche Längen aufweisen, für das Frontmodul 17 und das Heckmodul 18 vorbereitet werden, die mit jenen der vorliegenden Ausführungsform identisch sind. Daher ist es möglich, die Größen der Fahrzeuge zu ändern. Dadurch kann ein Anstieg der Herstellungskosten unterdrückt werden.
Weiterhin sind im Fahrzeug 10 der vorliegenden Ausführungsform der Brennstoffzellenstapel 92, der elektrische Leistung erzeugt, und die Sekundärbatterie 93, die elektrische Leistung speichert, am Frontmodul 17 angeordnet, und die Leistungseinheit 34, die elektrische Leistung steuert, und die Antriebseinheit 32, die elektrische Leistung verwendet, sind am Heckmodul 18 angeordnet. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann, da die jeweiligen Vorrichtungen so angeordnet sind, dass sie entlang des Stromflusses verlaufen, die Länge des Stromkabels 36 verkürzt und das Gewicht des Fahrzeugs 10 kann reduziert werden. Weiterhin werden in der vorliegenden Ausführungsform der Brennstoffzellenstapel 92 und die Antriebseinheit 32, die schwere Gegenstände sind, getrennt am Frontmodul 17 und am Heckmodul 18 angeordnet. Dadurch kann die Gewichtsbilanz des Fahrzeugs 10 der vorliegenden Ausführungsform verbessert und die Fahrleistung verbessert werden.
Darüber hinaus werden in der vorliegenden Ausführungsform die im Heckmodul 18 angeordneten Vorrichtungen gemeinsam sowohl für Brennstoffzellenfahrzeuge als auch für Elektroautos verwendet. Das Heckmodul 18 kann nämlich gemäß der vorliegenden Ausführungsform gleichermaßen an Brennstoffzellenfahrzeugen und Elektroautos eingesetzt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist bei dem ersten Wasserstoffrohr 96A, das das obere Tankgehäuse 91A und den Brennstoffzellenstapel 92 verbindet, der Abschnitt, der sich in der vertikalen Richtung des Fahrzeugs erstreckt, zwischen dem vorderen Ende 24A1 und dem hinteren Ende 24A2 des Vorderrades 24A positioniert, wie in einer Seitenansicht zu sehen ist. Weiterhin ist an dem dritten Wasserstoffrohr 96C, das das obere Tankgehäuse 91A und die Einfüllöffnung 95 verbindet, der Abschnitt, der sich in der vertikalen Richtung des Fahrzeugs erstreckt, zwischen dem vorderen Ende 24B1 und dem hinteren Ende 24B2 des Hinterrades 24B positioniert, wie in einer Seitenansicht zu sehen ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können, wie beispielsweise in 3 dargestellt, die Räder 24 in einem Fall, in dem das Fahrzeug 10 von der Seite (der Fahrzeugquerrichtung) mit einem anderen Fahrzeug V oder einem Pfosten P kollidiert, die Stoßkraft aufnehmen und somit kann die Struktur zum Schutz der jeweiligen Wasserstoffrohre 96 vereinfacht werden.
Am Seitenein-/-ausgang 27 der vorliegenden Ausführungsform kann die seitliche Rampe 28 vom Niederflurabschnitt 20A1 zum Bürgersteig hin vorgesehen werden. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform können, durch die Beseitigung der Stufe zwischen der Fahrbahnoberfläche und der Bodenoberfläche der Fahrzeugkabine, das Ein- und Aussteigen im Rollstuhl und das Be- und Entladen von Gepäck und Rollwagen leicht durchgeführt werden. Es sei angemerkt, dass anstelle der Rampe ein Aufzug am Seitenein-/-ausgang 27 bereitgestellt werden kann.
[Zweite Ausführungsform]
Ein Fahrzeug 100 einer zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass neben der Antriebseinheit 32 und der Leistungseinheit 34 auch der Brennstoffzellenstapel 92 und die Sekundärbatterie 93 an der Fahrzeugrückseite des Fahrzeugs 100 angeordnet sind. Die Beschreibung konzentriert sich im Folgenden auf die Punkte, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden. Es sei angemerkt, dass Strukturen, die mit denen der ersten Ausführungsform identisch sind, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
Wie in 8 dargestellt, ragt die Antriebsaggregatkammer 22A der vorliegenden Ausführungsform weiter zur Fahrzeugoberseite hin als in der ersten Ausführungsform, und es sind keine Sitze 29 am oberen Teil der Antriebsaggregatkammer 22A vorgesehen. Die Antriebseinheit 32, die Leistungseinheit 34, die Sekundärbatterie 93 und der Brennstoffzellenstapel 92 sind in dieser Reihenfolge von der Fahrzeugunterseite aus in der Antriebseinheitenkammer 22A angeordnet.
Das erste Wasserstoffrohr 96A und das zweite Wasserstoffrohr 96B sind von der Fahrzeugvorderseite aus mit dem Brennstoffzellenstapel 92 verbunden, der in der Antriebsaggregatkammer 22A angeordnet ist. Hierbei ist am oberen Tankgehäuse 91A das Mundstück 98, das sich an der Fahrzeugvorderseite befindet, verschlossen. Weiterhin ist das Mundstück 98, das sich an der Fahrzeugrückseite des oberen Tankgehäuses 91A befindet, in zwei Teile geteilt. Das erste Wasserstoffrohr 96A ist mit einem Abschnitt davon verbunden, und das dritte Wasserstoffrohr 96C ist mit dem anderen Abschnitt davon verbunden. Weiterhin ist am unteren Tankgehäuse 91B das Mundstück 98, das sich an der Fahrzeugvorderseite befindet, verschlossen, und das zweite Wasserstoffrohr 96B ist mit dem Mundstück 98, das sich an der Fahrzeugrückseite befindet, verbunden.
Das erste Wasserstoffrohr 96A, das zweite Wasserstoffrohr 96B und das dritte Wasserstoffrohr 96C werden zum Zeitpunkt der Verbindung des Heckmoduls 18 mit dem Mittelmodul 16 mit den jeweiligen Mundstücken 98 verbunden. Die Einfüllöffnung 95 ist auf der gleichen Seite wie der Brennstoffzellenstapel 92 in Fahrzeuglängsrichtung, d.h. am hinteren Fahrzeugabschnitt, vorgesehen.
Weiterhin weist die Fahrzeugkabine 20 einen vorstehenden Abschnitt 22B auf, der zur Innenseite in Fahrzeugquerrichtung am vorderen Abschnitt der Fahrzeugkabine 20 vorsteht. Dieser vorstehende Abschnitt 22B bildet einen Abschnitt des Radhauses, der das Vorderrad 24A aufnimmt. Die autonome Antriebseinheit 40 ist in dem an das Radhaus angrenzenden Raum untergebracht. Die Fahrzeugkabine 20 der vorliegenden Ausführungsform weist nicht die Nebenaggregatkammer 22C auf, und der Niederflurabschnitt 20A1 wird durch die Bodenplatte 21 gebildet, deren Fahrzeugvorderseite von der Antriebsaggregatkammer 22A flach ist.
Ein Vorderein-/-ausgang 25, der ein Eingangs-/Ausgangs-Endabschnitt ist, durch den erwachsene Fahrgäste gehen und in das Fahrzeug einsteigen und aus ihm aussteigen können, ist im Vorderwandabschnitt 20C vorgesehen, der sich an der Vorderseite des Fahrzeugs der Fahrzeugkabine 20 befindet. Dieser Vorderein-/-ausgang 25 wird durch eine Flügeltür 25A verschlossen, deren Fahrzeugquerrichtung an einem Ende drehbar befestigt ist. Weiterhin ist am Vorderein-/-ausgang 25 eine vordere Rampe 26 vorgesehen, die als Endabschnittsrampe dient und sich vom Niederflurabschnitt 20A1 in Richtung Fahrbahn nach unten erstreckt. Wenn das Fahrzeug 100 fährt, ist die vordere Rampe 26 in einem vorderen Aufnahmeabschnitt 26A untergebracht, der am unteren Abschnitt der Bodenplatte 21 vorgesehen ist. Im Nutzungszustand, in dem Fahrgäste in das Fahrzeug 100 einsteigen oder aus diesem aussteigen, wird die vordere Rampe 26 vom vorderen Aufnahmeabschnitt 26A zur Vorderseite des Fahrzeugs herausgezogen.
Es sei angemerkt, dass, wie in einer Draufsicht zu sehen ist, der seitliche Aufnahmeabschnitt 28A an einer Position unter dem Boden ausgebildet ist, die sich nicht mit dem vorderen Aufnahmeabschnitt 26A überlappt und von dem vorderen Aufnahmeabschnitt 26A getrennt ist. Wie in einer Draufsicht zu sehen ist, überlappt die seitliche Rampe 28 nicht mit der vorderen Rampe 26 und ist an einer davon entfernten Stelle untergebracht.
(Übersicht über die zweite Ausführungsform)
Im Fahrzeug 100 der vorliegenden Ausführungsform sind die Hauptvorrichtungen zur Fahrzeugunterseite des Fahrzeugheckabschnitts hin angeordnet, und der Vorderein-/- ausgang 25 ist am Vorderwandabschnitt 20C, der sich an der Fahrzeugvorderseite befindet, vorgesehen. Dadurch wird die Fahrzeugkabine 20 vom vorderen Endabschnitt des Fahrzeugs bis zum hinteren Endabschnitt des Fahrzeugs gebildet.
Weiterhin ist das Fahrzeug 100 der vorliegenden Ausführungsform von der Fahrbahn aus zugängig, da der Vorderein-/-ausgang 25 an der Fahrzeugvorderseite vorgesehen ist, und zusätzlich zur Fahrbahn vom Bürgersteig aus, da der Seitenein-/-ausgang 27 an der Fahrzeugseite vorgesehen ist.
Am Vorderein-/-ausgang 25 kann die vordere Rampe 26 aus dem niedrigen Bodenabschnitt bzw. Niederflurabschnitt 20A1 in Richtung Fahrbahn vorgesehen werden. Weiterhin kann, wie bei der ersten Ausführungsform, am Seitenein-/-ausgang 27 die seitliche Rampe 28 vom Niederflurabschnitt 20A1 zum Bürgersteig hin vorgesehen werden. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform können, durch die Beseitigung der Stufe zwischen der Fahrbahnoberfläche und der Bodenoberfläche der Fahrzeugkabine, das Ein- und Aussteigen im Rollstuhl und das Be- und Entladen von Gepäck und Rollwagen leicht durchgeführt werden. Insbesondere können bei der vorliegenden Ausführungsform aufgrund der an zwei Stellen vorgesehenen Ein-/Ausgänge, die sich an der Vorderseite und einer Seitenfläche des Fahrzeugs 100 befinden, das Ein- und Aussteigen im Rollstuhl sowie das Be- und Entladen von Gepäck und Rollwagen auf den Straßen, die das Fahrzeug 100 befahren kann, problemlos durchgeführt werden, unabhängig von der An- und Abwesenheit von Gehwegen, die eine Stufe aufweisen. Es sei angemerkt, dass Aufzüge anstelle der Rampen am Vorderein-/-ausgang 25 und am Seitenein-/-ausgang 27 vorgesehen werden können.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind, wie in einer Draufsicht zu sehen ist, die vordere Rampe 26 und die seitliche Rampe 28 an voneinander getrennten Positionen untergebracht, die sich nicht überlappen. Wenn hier die vordere Rampe 26 und die seitliche Rampe 28 an Positionen untergebracht werden sollten, die sich in einer Draufsicht gesehen überlappen, wäre es notwendig, den niedrigen Bodenabschnitt 20A1 anzuheben oder die Höhen der Wasserstofftankgehäuse 91, die die Wasserstofftanks 90 aufnehmen, und der mittleren Längsträger 14A in vertikale Fahrzeugrichtung zu reduzieren. Im Gegensatz dazu kann gemäß dem Fahrzeug 100 der vorliegenden Ausführungsform, da die seitliche Rampe 28 an einer Position untergebracht ist, die die vordere Rampe 26 nicht überlappt, also von dieser beabstandet ist, wie in einer Draufsicht zu sehen ist, sowohl das Absenken des Niederflurabschnitts 20A1 als auch das Vergrößern des Volumens der Wasserstofftankgehäuse 91 realisiert werden.
Weiterhin sind im Fahrzeug 100 der vorliegenden Ausführungsform die autonome Antriebseinheit 40 und die entsprechenden Sensoren 42 am vorderen Fahrzeugabschnitt und am oberen Fahrzeugabschnitt angeordnet, und der Brennstoffzellenstapel 92, die Sekundärbatterie 93, die Leistungseinheit 34 und die Antriebseinheit 32 sind am hinteren Fahrzeugabschnitt angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind also die autonome Antriebseinheit 40 und die Sensoren 42, die sich auf das autonome Fahren beziehen, so angeordnet, dass sie vom Brennstoffzellenstapel 92, der Sekundärbatterie 93, der Leistungseinheit 34 und der Antriebseinheit 32, die Antriebsleistungsteile sind, durch die Hochspannungsstrom fließt, entfernt sind. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann der Einfluss von elektromagnetischem Rauschen, das von den Antriebsleistungsteilen erzeugt wird, auf die autonome Antriebseinheit 40 und die Sensoren 42 reduziert werden. Da das erste Wasserstoffrohr 96A und das dritte Wasserstoffrohr 96C im hinteren Teil des Fahrzeugs verdichtet angeordnet sind, ist es in der vorliegenden Ausführungsform nicht erforderlich, einen Raum für Rohre im vorderen Teil des Fahrzeugs vorzusehen, und der Raum der Fahrzeugkabine 20 kann gewährleistet werden.
Weiterhin ist, wie in 5 dargestellt, das Signalkabel 46, das die autonome Antriebseinheit 40 und die jeweiligen Sensoren 42 verbindet, von der Fahrzeugvorderseite zur Fahrzeugoberseite hin angeordnet, und auch das Signalkabel 46 ist von den Antriebsteilen getrennt angeordnet. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann durch Anordnen des Signalkabels 46, das leicht vom Rauschen beeinflusst wird, weit entfernt von den Antriebsleistungsteilen der Einfluss von elektromagnetischem Rauschen, das von den Antriebsleistungsteilen erzeugt wird, auf die Steuersignale für das autonome Fahren reduziert werden.
[Dritte Ausführungsform]
Ein Fahrzeug 110 einer dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in Bezug auf den Punkt, dass die Einfüllöffnung 95 am vorderen Fahrzeugabschnitt angeordnet ist. Die Beschreibung konzentriert sich auf die Punkte, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden. Es sei angemerkt, dass Strukturen, die mit denen der ersten Ausführungsform identisch sind, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
Wie in 9 dargestellt, ist im Fahrzeug 110 der vorliegenden Ausführungsform die Einfüllöffnung 95 am Seitenwandabschnitt 20D des Fahrzeugvorderteils vorgesehen. Die Einfüllöffnung 95 ist auf der gleichen Seite wie der Brennstoffzellenstapel 92 in Fahrzeuglängsrichtung, d.h. am vorderen Fahrzeugabschnitt, vorgesehen. Das Mundstück 98, das sich an der Fahrzeugvorderseite des oberen Tankgehäuses 91A befindet, ist in zwei Teile geteilt. Das erste Wasserstoffrohr 96A ist mit einem Abschnitt verbunden, und das dritte Wasserstoffrohr 96C ist mit dem anderen Abschnitt verbunden. Weiterhin ist am oberen Tankgehäuse 91A das Mundstück 98, das sich an der Fahrzeugrückseite befindet, verschlossen.
Wie vorstehend beschrieben, werden gemäß dem Fahrzeug 110 der vorliegenden Ausführungsform Effekte erzielt, die denen des Fahrzeugs 10 der ersten Ausführungsform ähnlich sind. Da das erste Wasserstoffrohr 96A und das dritte Wasserstoffrohr 96C am vorderen Fahrzeugabschnitt dicht angeordnet sind, ist es in der vorliegenden Ausführungsform nicht erforderlich, einen Raum für Rohre am hinteren Fahrzeugabschnitt vorzusehen, und der Raum der Fahrzeugkabine 20 kann gewährleistet werden.
[Ergänzende Erklärung]
Obwohl es sich bei den oben beschriebenen Ausführungsformen um völlig autonom fahrende Fahrzeuge handelt, die keinen Fahrersitz haben, ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt und kann ein autonom fahrendes Fahrzeug mit einem Fahrersitz sein. Nämlich kann in den jeweiligen Ausführungsformen in der Regel autonomes Fahren durchgeführt werden, und manuelles Fahren kann zum Zeitpunkt der Gefahrenvermeidung oder zu beliebigen Zeiten ermöglicht werden. Es sei angemerkt, dass durch die Bereitstellung des Fahrersitzes in einer Fahrzeugquerrichtung auf einer Seite des Fahrzeugvorderteils der Vorderein-/-ausgang 25 auf der anderen Seite des Vorderwandteils 20C in der Fahrzeugquerrichtung vorgesehen werden kann.
Obwohl die Fahrzeuge der jeweiligen Ausführungsformen Fahrzeuge sind, die modularisiert wurden, können es Fahrzeuge sein, die durch die Montage von Teilen hergestellt werden und nicht modularisiert sind. Hier können beispielsweise bei der Herstellung von Fahrzeugen unterschiedlicher Größe Fahrzeuge unterschiedlicher Länge in Fahrzeuglängsrichtung problemlos hergestellt werden, indem die mittleren Längsträger 14A, die Seitenwände 20D, die Bodenplatten 21, die Wasserstofftankgehäuse 91 und dergleichen mit unterschiedlichen Längenmaßen vorbereitet werden.
Es sei angemerkt, dass die Fahrzeuge der jeweiligen Ausführungsformen in Fahrzeuglängsrichtung entgegengesetzt ausgebildet sein können. Am Beispiel der ersten Ausführungsform können die Antriebseinheit 32 und die Leistungseinheit 34 am vorderen Fahrzeugabschnitt und der Brennstoffzellenstapel 92 und die Sekundärbatterie 93 am hinteren Fahrzeugabschnitt angeordnet werden.
Außerdem ist es nicht erforderlich, die Wasserstofftankgehäuse 91 (die Wasserstofftanks 90) über den gesamten mittleren Fahrzeugabschnittsbereich anzuordneen. So kann beispielsweise das Wasserstofftankgehäuse 91, dessen Fahrzeuglängsrichtung kürzer ist als das Mittelmodul 16, vorbereitet werden, und die Schwerpunktposition des Fahrzeugs kann durch Ändern der aufgenommenen Position eingestellt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2007/074098 A1 [0002]

Claims

Fahrzeugaufbau für ein Brennstoffzellenfahrzeug, aufweisend: Wasserstofftanks (90), die an einer Dachseite und einer Unterbodenseite einer Fahrzeugkabine (20) angeordnet sind und die mit Wasserstoff gefüllt sind; einen Satz von Gehäusen (91, 91A, 91B), die die Wasserstofftanks auf der Dachseite und der Unterbodenseite aufnehmen und die in Fahrzeuglängsrichtung jeweils Mundstücke (98) eines Verbindungsrohrs (97C) aufweisen, das mit den Wasserstofftanks verbunden ist; ein Mittelmodul (16), in dem der Satz von Gehäusen angeordnet ist; ein Frontmodul (17), das mit einer Fahrzeugvorderseite des Mittelmoduls verbunden ist; ein Heckmodul (18), das mit einer Fahrzeugrückseite des Mittelmoduls verbunden ist; einen Brennstoffzellenstapel (92), der an dem Frontmodul oder dem Heckmodul angeordnet ist und dem der Wasserstoff von einem mit den Mundstücken verbundenen Rohr zugeführt wird; eine Steuereinheit (34), die an dem Frontmodul oder an dem Heckmodul angeordnet ist und die die ausgegebene elektrische Leistung des Brennstoffzellenstapels steuert; und eine Antriebseinheit (32), die an dem Frontmodul oder dem Heckmodul angeordnet ist und die Antriebsräder durch ausgegebene elektrische Leistung der Steuereinheit antreibt.
Fahrzeugaufbau für ein Brennstoffzellenfahrzeug nach Anspruch 1, wobei Positionen in Fahrzeuglängsrichtung von sich in einer vertikalen Fahrzeugrichtung erstreckenden verlängerten Abschnitten der Rohre in einem Bereich zwischen einem vorderen Ende (24A1, 24B1) und einem hinteren Ende (24A2, 24B2) eines Rades (24A, 24B) liegen.
Fahrzeugaufbau für ein Brennstoffzellenfahrzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei: Hochspannungsteile, einschließlich des Brennstoffzellenstapels, der Steuereinheit und der Antriebseinheit, an einem von dem Frontmodul oder dem Heckmodul angeordnet sind, und der Fahrzeugaufbau ferner eine autonome Antriebseinheit (40) an einem anderen von dem Frontmodul oder dem Heckmodul umfasst, die das autonome Fahren des Fahrzeugs steuert.
Fahrzeugaufbau für ein Brennstoffzellenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: die Wasserstofftanks als Röhren geformt sind, deren Länge in einer Fahrzeugquerrichtung verläuft, und eine Mehrzahl von Wasserstofftanks entlang der Fahrzeuglängsrichtung innerhalb der Gehäuse angeordnet ist.
Fahrzeugaufbau für ein Brennstoffzellenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: der Brennstoffzellenstapel, die Steuereinheit und die Antriebseinheit an einem von dem Frontmodul oder dem Heckmodul angeordnet sind, und ein Endabschnitt-Ein-/Ausgang (25), durch den Passagiere eintreten und aussteigen können, an einem Wandabschnitt (20C) eines anderen von dem Frontmodul oder dem Heckmodul angeordnet ist.
Fahrzeugaufbau für ein Brennstoffzellenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend eine Einfüllöffnung (95), die auf der gleichen Seite wie der Brennstoffzellenstapel in Fahrzeuglängsrichtung angeordnet ist, und zum Einfüllen von Wasserstoff dient.