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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Technologie, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart ist, bezieht sich auf ein Brennstoffzellenelektrofahrzeug, das mit einem Leiterrahmen und einem Brennstofftank vorgesehen ist.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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In einem Brennstoffzellenelektrofahrzeug, das in der ungeprüften japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr.
2017 - 185 843 (
JP 2017 - 185 843 A ) offenbart ist, ist ein Brennstofftank in einem Mitteltunnel angeordnet, wodurch ein Raum in dem Mitteltunnel effektiv verwendet wird. Der Brennstofftank ist an einem Bodenpanel fixiert (befestigt).
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Zusammenfassung der Erfindung
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In Automobilen der Leiterrahmenbauart ist ein Körper (eine Karosserie) mit einem Bodenpanel an einem Leiterrahmen angeordnet. Der Körper ist durch den Leiterrahmen durch Schwingungsisolationsgestelle gestützt. Wenn es fährt, schwingt der Leiterrahmen relativ zu dem Körper. Ein Brennstoffzellenstapel und ein Brennstofftank sind im Allgemeinen durch den Leiterrahmen gestützt (daran fixiert). Der Brennstofftank und der Brennstoffzellenstapel sind durch ein Brennstoffrohr verbunden. Hochdruckbrennstoffgas (Wasserstoffgas) ist in dem Brennstofftank gespeichert. Zumindest zwei Brennstoffrohre, die das Hochdruckbrennstoffgas fördern, sind von dem Brennstofftank mit dem Brennstoffzellenstapel durch Verbindungsglieder verbunden (gekoppelt). Brennstoffrohre, die aus Metall hergestellt sind, werden angewandt, da ein Widerstandsverhalten gegenüber einem hohen Druck für Brennstoffrohre erforderlich ist, durch die das Hochdruckbrennstoffgas in den Brennstofftank hindurchtritt (Brennstoffrohre, durch die das Brennstoffgas in den Brennstofftank hindurchtritt, ohne dass sich dessen Druck verringert). Wenn Verbindungsglieder durch den Körper (das Bodenpanel) gestützt sind, können die Verbindungsglieder relativ zu dem Brennstofftank schwingen, während das Fahrzeug fährt. Die relative Schwingung der Verbindungsglieder zu dem Brennstofftank verformt wiederholt die Brennstoffrohre, die aus Metall hergestellt sind und die den Brennstofftank und die Verbindungsglieder verbinden. Wenn die Brennstoffrohre wiederholt verformt werden, schreitet eine Metallermüdung der Brennstoffrohre voran.
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Die Erfindung sieht eine Technologie zum Verhindern einer Ermüdungsverschlechterung (Ermüdungsverschlechterung aufgrund von Schwingungen) eines Brennstoffrohres vor, das aus Metall hergestellt ist und das einen Brennstofftank und ein Verbindungsglied verbindet.
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Ein Gesichtspunkt der Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoffzellenelektrofahrzeug mit einem Leiterrahmen, einem Brennstoffzellenstapel, einem Brennstofftank, einem Verbindungsglied, einem ersten Brennstoffrohr, einem zweiten Brennstoffrohr und einem Mitteltunnel. Der Leiterrahmen weist zwei Seitenbauteile, die sich parallel in einer Vorne-Hinten-Richtung (Längsrichtung) des Brennstoffzellenelektrofahrzeugs erstrecken, und eine Vielzahl von Querbauteilen auf, die die zwei Seitenbauteile verbinden. Der Brennstoffzellenstapel ist durch den Leiterrahmen gestützt. Der Brennstofftank ist gestaltet, um Brennstoffgas, das durch den Brennstoffzellenstapel zu verwenden ist, zu speichern. Das Verbindungsglied ist gestaltet, um ein Rohr zum Fördern des Brennstoffgases, das in dem Brennstofftank unter hohem Druck steht, zu verbinden. Das erste Brennstoffrohr ist aus Metall hergestellt und ist gestaltet, um den Brennstofftank und das Verbindungsglied zu verbinden. Das zweite Brennstoffrohr ist gestaltet, um das Verbindungsglied und den Brennstoffzellenstapel zu verbinden. Der Mitteltunnel ist in einem Bodenpanel vorgesehen. Der Brennstofftank und das Verbindungsglied sind durch den Leiterrahmen gestützt und in dem Mitteltunnel angeordnet.
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In dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug gemäß dem vorstehenden Gesichtspunkt sind der Brennstoffzellenstapel, der Brennstofftank und das Verbindungsglied durch den Leiterrahmen gestützt. Somit sind gemäß dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug des vorstehenden Gesichtspunkts der Brennstofftank und das Verbindungsglied durch den Leiterrahmen gestützt, und demgemäß wird die relative Schwingung des Verbindungsglieds in Bezug auf den Brennstofftank reduziert und wird eine Ermüdungsverschlechterung (Ermüdungsverschlechterung aufgrund von Schwingungen) des ersten Brennstoffrohres verhindert. Ferner sind der Brennstofftank und das Verbindungsglied innerhalb (unterhalb) des Mitteltunnels angeordnet, wodurch ein überschüssiger Raum in dem Mitteltunnel effektiv verwendet wird.
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In dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug gemäß dem vorstehenden Gesichtspunkt kann der Mitteltunnel einen ersten Tunnel und einen zweiten Tunnel aufweisen, der sich von einem hinteren Ende des ersten Tunnels fortsetzt und dessen Querschnittsfläche kleiner ist als eine Querschnittsfläche des ersten Tunnels. Das Verbindungsglied kann in dem ersten Tunnel angeordnet sein. Gemäß dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug mit der vorstehenden Gestaltung kann ein überschüssiger Raum in dem Mitteltunnel effektiv verwendet werden.
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In dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug mit der vorstehenden Gestaltung kann das Verbindungsglied zwischen dem Brennstofftank und einer Decke des ersten Tunnels angeordnet sein. Gemäß dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug mit der vorstehenden Gestaltung kann ein überschüssiger Raum in dem Mitteltunnel noch effektiver verwendet werden.
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Das Brennstoffzellenelektrofahrzeug gemäß dem vorstehenden Gesichtspunkt kann eine Leiste aufweisen, die gestaltet ist, um den Brennstofftank an dem Leiterrahmen zu fixieren (befestigen). Dieses Verbindungsglied kann durch die Leiste gestützt sein.
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In dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug mit der vorstehenden Gestaltung kann ein elastisches Bauteil zwischen der Leiste und dem Brennstofftank angeordnet sein. In dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug mit der vorstehenden Gestaltung kann das elastische Bauteil eine Änderung des Durchmessers des Brennstofftanks aufnehmen.
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In dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug gemäß dem vorstehenden Gesichtspunkt kann ein Druckreduzierventil an Teilen entlang des zweiten Brennstoffrohrs, das das Verbindungsglied und den Brennstoffzellenstapel verbindet, vorgesehen sein. Das Druckreduzierventil kann auch durch den Leiterrahmen gestützt sein.
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In dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug mit der vorstehenden Gestaltung kann das zweite Brennstoffrohr zwischen dem Druckreduzierventil und dem Verbindungsglied aus Metall hergestellt sein. Gemäß dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug gemäß dem vorstehenden Gesichtspunkt und Gestaltung kann eine Ermüdungsverschlechterung des Brennstoffrohrs zwischen dem Verbindungsglied und dem Druckreduzierventil verhindert werden.
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Das Brennstoffzellenelektrofahrzeug gemäß dem vorstehenden Gesichtspunkt kann einen zusätzlichen Brennstofftank, der an einem hinteren Abschnitt des Leiterrahmens gestützt ist, eine Anschlussbuchse, mit der eine Düse einer externen Brennstoffzufuhrvorrichtung verbindbar ist, und ein zusätzliches Verbindungsglied aufweisen, das durch den Leiterrahmen gestützt ist. In diesem Fall sind in dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug ein drittes Brennstoffrohr, das sich von dem Verbindungsglied erstreckt, ein viertes Brennstoffrohr, das sich von dem zusätzlichen Brennstofftank erstreckt, und ein fünftes Brennstoffrohr, das sich von der Anschlussbuchse erstreckt, durch das zusätzliche Verbindungsglied verbunden. Gemäß dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug des vorstehenden Gesichtspunkts wird die Anordnung des Brennstoffzellenstapels, der Anschlussbuchse und der Vielzahl von Brennstoffrohren, die die zwei Brennstofftanks verbinden, vereinfacht. Da das zusätzliche Verbindungsglied auch durch den Leiterrahmen gestützt ist, kann eine Ermüdungsverschlechterung aufgrund einer Schwingung des dritten Brennstoffrohrs und des vierten Brennstoffrohrs, die aus Metall hergestellt sind und durch die ein Hochdruckbrennstoffgas strömt, auch verhindert werden.
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In dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug mit der vorstehenden Gestaltung können das dritte Brennstoffrohr, das vierte Brennstoffrohr und das fünfte Brennstoffrohr aus Metall hergestellt sein. Gemäß dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug mit der vorstehenden Gestaltung sind das dritte Brennstoffrohr, das vierte Brennstoffrohr und das fünfte Brennstoffrohr, durch die das Hochdruckbrennstoffgas strömt, aus Metall hergestellt, sodass der Druckwiderstand gut ist.
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Details der Technologie, die in der Erfindung offenbart sind, und weitere Verbesserungen sind in dem nachstehenden Kapitel „Ausführliche Beschreibung der Ausführungsbeispiele“ beschrieben.
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Figurenliste
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Merkmale, Vorteile und technische und gewerbliche Besonderheiten von beispielhaften Ausführungsbeispielen der Erfindung sind nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche beziehungsweise ähnliche Elemente bezeichnen und in denen Folgendes gezeigt ist:
- 1 ist eine Perspektivansicht eines Brennstoffzellenelektrofahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel, das als ein Beispiel der Erfindung dient (eine Ansicht, in der ein Körper (eine Karosserie) und ein Bodenpanel von einem Chassis getrennt sind);
- 2 ist eine Perspektivansicht, die ein Positionsverhältnis zwischen einem Brennstofftank und einem Mitteltunnel zeigt, die in 1 dargestellt sind.
- 3 ist eine Draufsicht des Chassis, das in 1 dargestellt ist.
- 4 ist eine Schnittansicht des Chassis entlang der Linie IV-IV in 3.
- 5 ist eine Schnittansicht des Chassis entlang der Linie V-V in 3.
- 6 ist eine Teilperspektivansicht in einer Umgebung von Leisten, die den Brennstofftank, der in 1 dargestellt ist, fixieren (befestigen); und
- 7 ist eine Schnittansicht einer Linie VII-VII in 6.
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Ausführliche Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Ein Brennstoffzellenelektrofahrzeug 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend beschrieben. 1 ist eine Perspektivansicht des Brennstoffzellenelektrofahrzeugs 1. 1 ist eine Perspektivansicht, in der ein Bodenpanel 7 und ein Körper (eine Karosserie) 9 von einem Chassis 2 getrennt sind. Eine +X-Richtung eine +Y-Richtung und eine +Z-Richtung eines Koordinatensystems in den Zeichnungen korrespondieren jeweils zu einer vorderen Seite, einer linken Seite und einer oberen Seite des Fahrzeugs. Die Richtungen, die durch die Achsen des Koordinatensystems angezeigt sind, sind in allen Zeichnungen dieselben.
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Das Brennstoffzellenelektrofahrzeug 1 weist Traktionselektromotoren 3a und 3b, einen Brennstofftank 20, einen zusätzlichen Brennstofftank 21, einen Brennstoffzellenstapel 4 und eine Batterie 5 auf. Das Brennstoffzellenelektrofahrzeug 1 weist ferner einen Inverter auf, der einen elektrischen Gleichstrom der Energiequellen (Brennstoffzellenstapel 4 und Batterie 5) in eine Antriebsleistung der Elektromotoren 3a (3b) umwandelt, jedoch ist der Inverter von der Darstellung weggelassen. Der Elektromotor 3a treibt Vorderräder an, und der Elektromotor 3b treibt Hinterräder an. Das Brennstoffzellenelektrofahrzeug ist ein Fahrzeug mit Vierradantrieb.
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Wasserstoffgas, das ein Beispiel eines Brennstoffgases ist, wird in dem Brennstofftank 20 und dem zusätzlichen Brennstofftank 21 gespeichert. Der Brennstoffzellenstapel 4 erhält (erzeugt) eine elektrische Leistung (Energie), indem eine Reaktion des Wasserstoffgases in dem Brennstofftank 20 und dem zusätzlichen Brennstofftank 21 mit Sauerstoff in der Luft bewirkt wird, was bereits bekannt ist. Der elektrische Gleichstrom des Brennstoffzellenstapels 4 und der Batterie 5 wird in einen elektrischen Wechselstrom durch den Inverter umgewandelt und wird zu den Traktionselektromotoren 3a und 3b zugeführt. Die Batterie 5 speichert eine überschüssige elektrische Ausgabeleistung (Ausgabeenergie) des Brennstoffzellenstapels 4. Die Batterie 5 speichert ferner eine regenerative elektrische Energie (elektrische Energie, die durch die Elektromotoren 3a und 3b mittels einer Trägheitsenergie des Fahrzeugs erzeugt wird). Die Batterie 5 unterstützt ferner eine nicht ausreichende Ausgabeleistung des Brennstoffzellenstapels 4 in einigen Fällen.
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Das Brennstoffzellenelektrofahrzeug 1 hat einen Leiterbauartrahmen (Leiterrahmen 10). Der Leiterrahmen 10 weist zwei Seitenbauteile 11R und 11L, die sich in einer Vorne-Hinten-Richtung (Längsrichtung) des Chassis 2 erstrecken, und eine Vielzahl von Querbauteilen 12 auf, die die Seitenbauteile 11R und 11L verbinden. Antriebssystemvorrichtungen (die Elektromotoren 3a und 3b, die Batterie 5, der Brennstoffzellenstapel 4, der Brennstofftank 20, der zusätzliche Brennstofftank 21, Reifen 60 usw.) und der Leiterrahmen 10, die diese Vorrichtungen stützen, werden als das Chassis 2 bezeichnet. Es ist anzumerken, dass in 1 Brennstoffrohre, die den Brennstoffzellenstapel 4, den Brennstofftank 20 und den zusätzlichen Brennstofftank 21 verbinden, von der Darstellung weggelassen sind. In 3, 4 und 5, die nachstehend beschrieben sind, sind die Brennstoffrohre dargestellt.
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Obwohl das Bodenpanel 7 separat von dem Körper 9 in 1 gezeichnet (dargestellt) ist, ist das Bodenpanel 7 an den Körper 9 angefügt (mit diesem verbunden). Das Bodenpanel 7 ist ein Teil des Körpers 9. Der Körper 9 einschließlich des Bodenpanels 7 ist durch eine Vielzahl von Schwingungsisolationsgestellen 13 gestützt, die an den Seitenbauteilen 11R, 11L des Leiterrahmens 10 vorgesehen sind. Die Schwingungsisolationsgestelle 13 weisen Schwingungsisolationsgummi auf und schützen den Körper 9 von den Schwingungen des Chassis 2. In anderen Worten wird die Schwingung des Chassis 2 durch die Schwingungsisolationsgestelle 13 abgeschwächt und wird nur ein geringer Teil der Schwingung zu dem Körper 9 weitergegeben. Das Chassis 2 (der Leiterrahmen 10) schwingt, während es (er) fährt, und die Schwingungsisolationsgestelle 13 verhindern (unterdrücken) die Schwingungen des Körpers 9, und demgemäß schwingt das Chassis 2 (der Leiterrahmen 10) relativ zu dem Körper 9 während einer Fahrt.
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Der Brennstofftank 20 ist an dem Leiterrahmen 10 durch Leisten 41 und 42 fixiert (befestigt). Eine Grundplatte 47 ist an der Leiste 41 fixiert (befestigt), die eine obere Seite des Brennstofftanks 20 abdeckt, und ein Druckreduzierventil 23 und ein erstes Verbindungsglied 22 sind an der Grundplatte 47 fixiert (befestigt). Das Druckreduzierventil 23 und das erste Verbindungsglied 22 sind nachstehend beschrieben.
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2 ist eine Perspektivansicht des Chassis 2 und des Bodenpanels 7, das auf dem Chassis 2 angeordnet ist. 3 ist eine Draufsicht des Chassis 2. In 2 und 3 ist das Bodenpanel 7 durch einen gestrichelten Umriss gezeichnet (dargestellt). Wie vorstehend beschrieben ist, ist das Bodenpanel 7 an dem Körper 9 fixiert und ist der Körper 9 einschließlich des Bodenpanels 7 an dem Chassis 2 durch die Schwingungsisolationsgestelle 13 gestützt. In 2 und 3 ist der Körper 1 von der Darstellung weggelassen.
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Ein Mitteltunnel 8 ist in dem Bodenpanel 7 vorgesehen. Der Mitteltunnel 8 erstreckt sich in der Vorne-Hinten-Richtung des Chassis 2 zwischen einem Fahrersitz und einem Beifahrersitz (nicht dargestellt). Der Mitteltunnel 8 ist in einen ersten Tunnel 8a und einen zweiten Tunnel 8b zur Erleichterung der Beschreibung unterteilt. Der erste Tunnel 8a hat ein vorderes Ende, das groß ist und sich bezüglich seiner Größe (Baugröße) zu der hinteren Seite hin allmählich verringert. Ein hinteres Ende des ersten Tunnels 8a ist dessen kleinster Abschnitt. Der zweite Tunnel 8b setzt sich von dem hinteren Ende des ersten Tunnels 8a fort. Die Querschnittsfläche des zweiten Tunnels 8b ist kleiner als die Querschnittsfläche des ersten Tunnels 8a. Wie in 2 dargestellt ist, sind der Brennstofftank 20, das Druckreduzierventil 23 und das erste Verbindungsglied 22 in (unter) dem Mitteltunnel 8 angeordnet.
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Wie vorstehend beschrieben ist, sind der Brennstoffzellenstapel 4, die Elektromotoren 3a und 3b, der Brennstofftank 20, der zusätzliche Brennstofftank 21 und die Batterie 5 durch den Leiterrahmen 10 gestützt (siehe 3). Der Brennstofftank 20 ist an Querbauteilen 12a und 12b fixiert (befestigt). Der Leiterrahmen 10 hat die Querbauteile 12, und die Querbauteile 12a und 12b sind Querbauteile an der Mitte der Vorne-Hinten-Richtung des Chassis 2. Der Brennstofftank 20 ist durch die Mitte des Leiterrahmens 10 (der Mitte der Vorne-Hinten-Richtung) gestützt (daran fixiert), und der zusätzliche Tank 21 ist durch einen hinteren Abschnitt des Leiterrahmens 10 gestützt (daran fixiert).
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4 ist eine Schnittansicht des Chassis entlang einer Linie IV-IV in 3. Wie vorstehend beschrieben ist, ist der Brennstofftank 20 in (unter) dem Mitteltunnel 8 des Bodenpanels 7 angeordnet. Zumindest eine obere Hälfte des Brennstofftanks 20 ist innerhalb des Mitteltunnels 8 angeordnet, und eine untere Hälfte ist unterhalb des Mitteltunnels 8 angeordnet.
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In einem üblichen Brennkraftmaschinenfahrzeug (einem Fahrzeug mit Frontbrennkraftmaschine und Hinterradantrieb) ist ein Getriebe in dem Mitteltunnel angeordnet. Brennstoffzellenelektrofahrzeuge benötigen keine Getriebe. In dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug 1 ist der Brennstofftank 20 in dem Mitteltunnel 8 statt dem Getriebe angeordnet.
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Eine Schutzplatte 50 ist unter dem Brennstofftank 20 angeordnet. Die Schutzplatte 50 ist von der Darstellung in 1 bis 3 weggelassen. Die Schutzplatte 50 schützt den Brennstofftank 20 von Steinen und dergleichen, die von der Straße während der Fahrt hochgeschleudert werden. Die Schutzplatte 50 ist an unteren Flächen der Querbauteile 12a und 12b fixiert (befestigt).
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Der Brennstofftank 20 ist an dem Querbauteil 12a durch die Leisten 41, 42 befestigt und ist an dem Querbauteil 12b durch eine Stützplatte 48 befestigt. Die Stützplatte 48 stützt einen Halsabschnitt des Brennstofftanks 20. Ein elastisches Bauteil 43 ist zwischen den Leisten 41 und 42 und dem Brennstofftank 20 angeordnet. Ein Beispiel des elastischen Bauteils 43 ist nachstehend beschrieben.
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Die Grundplatte 47 ist an der Leiste 41 befestigt, und das Druckreduzierventil 23 und das erste Verbindungsglied 22 sind oberhalb der Grundplatte 47 befestigt (fixiert). Das Druckreduzierventil 23 und das erste Verbindungsglied 22 sind durch den Leiterrahmen 10, durch die Leiste 41 und die Grundplatte 47 gestützt. Das Druckreduzierventil 23 und das erste Verbindungsglied 22 sind in dem ersten Tunnel 8a angeordnet. Mit anderen Worten sind das Druckreduzierventil 23 und das erste Verbindungsglied 22 zwischen dem Brennstofftank 20 und einer Decke 8c des ersten Tunnels 8a angeordnet. Wie vorstehend beschrieben ist, wird die Querschnittsfläche des ersten Tunnels 8a von vorne nach hinten allmählich kleiner. Ein Raum zwischen dem Brennstofftank 20 und der Decke 8c ist ein überschüssiger Raum, und das Druckreduzierventil 23 und das erste Verbindungsglied 22 sind in diesem überschüssigem Raum angeordnet.
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In 4 sind das erste Verbindungsglied 22 und ein erstes Brennstoffrohr 31, die vor der Linie IV-IV von 3 angeordnet sind, mit gestrichelten Umrissen gezeichnet (dargestellt). In 4 ist ein drittes Brennstoffrohr 33 von der Darstellung weggelassen. Das erste Brennstoffrohr 31 ist ein Brennstoffrohr, das das erste Verbindungsglied 22 und den Brennstofftank 20 verbindet. Es ist anzumerken, dass das erste Verbindungsglied 22 und der Brennstoffzellenstapel 4 durch ein zweites Brennstoffrohr 32 verbunden sind, und das Druckreduzierventil 23 an Teilen entlang des zweiten Brennstoffrohrs 32 vorgesehen ist. Das erste Verbindungsglied 22 und ein zweites Verbindungsglied 36, das nachstehend beschrieben ist, sind Fluidkupplungen, die Brennstoffrohre zum Fördern von Hochdruckwasserstoffgas verbinden. Das erste Brennstoffrohr 31, das zweite Brennstoffrohr 32 und die anderen Brennstoffrohre sind nachstehend beschrieben.
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5 ist eine Schnittansicht des Chassis entlang einer Linie V-V in 3. In 5 sind der Mitteltunnel 8, der in dem Bodenpanel 7 vorgesehen ist, und die Schutzplatte 50 (siehe 4), die den Brennstofftank 20 schützt, von der Darstellung weggelassen. Die Leisten 41 und 42 umgeben den Brennstofftank 20 und sind an aufrechten Trägern 45, die an dem Querbauteil 12a vorgesehen sind, durch Schrauben 44 fixiert (befestigt). Das elastische Bauteil 43 ist zwischen den Leisten 41 und 42 und dem Brennstofftank 20 angeordnet. Das elastische Bauteil 43 schützt den Brennstofftank 50 vor Schwingungen des Chassis 2. Ferner dehnt sich der Brennstofftank 20 aus, wenn er mit Wasserstoffgas vollständig gefüllt ist. Wenn die Menge an Wasserstoffgas aufgebraucht ist, wird der Durchmesser des Brennstofftanks 20 kleiner. Das elastische Bauteil 43 ist in der Lage, die Änderung des Durchmessers des Brennstofftanks 20 aufzunehmen. In anderen Worten verformt sich das elastische Bauteil 43 gemäß der Änderung des Durchmessers des Brennstofftanks 20 und demgemäß ändern sich die Positionen der Leisten 41 und 42 und die Position der Mittelachse des Brennstofftanks 20 nicht, selbst wenn sich der Durchmesser des Brennstofftanks 20 ändert.
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Aufrechte Träger 46 sind an der Leiste 41 vorgesehen, die die obere Hälfte des Brennstofftanks 20 abdeckt, und die Basisplatte 47 ist an dem oberen Trägern 46 fixiert (befestigt). Wie vorstehend beschrieben ist, sind das Druckreduzierventil 23 und das erste Verbindungsglied 22 an der Grundplatte 47 fixiert (befestigt). Das Druckreduzierventil 23 ist an Teilen entlang des zweiten Brennstoffrohrs 32 vorgesehen, das das erste Verbindungsglied 22 und den Brennstoffzellenstapel 4 verbindet (siehe 3), wie vorstehend ist. Das erste Verbindungsglied 22 und der Brennstofftank 20 sind durch das erste Brennstoffrohr 31 verbunden (was in der Darstellung von 5 weggelassen ist). Das dritte Brennstoffrohr 33 zum Fördern von Wasserstoffgas von dem zusätzlichen Brennstofftank 21 (siehe 3) ist auch mit dem ersten Verbindungsglied 22 verbunden.
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Die Anordnung der Brennstoffrohre 31 bis 35 ist nachstehend in Bezug auf 3 beschrieben. Wie vorstehend beschrieben ist, sind der Brennstofftank 20 und das zweite Verbindungsglied 22 durch das erste Brennstoffrohr 31 verbunden und sind das erste Verbindungsglied 22 und der Brennstoffzellenstapel 4 durch das zweite Brennstoffrohr 32 verbunden. Das Druckreduzierventil 23 ist an Teilen entlang des zweiten Brennstoffrohrs 32 vorgesehen. Hochdruckwasserstoffgas in dem Brennstofftank 20 strömt von dem Brennstofftank 20 zu dem Druckreduzierventil 23, ohne dass dessen Druck verringert wird. Der Druck des Wasserstoffgases wird durch das Druckreduzierventil 23 reduziert. Der Druck des Wasserstoffgases, das von dem Druckreduzierventil 23 zu dem Brennstoffzellenstapel 4 strömt, ist geringer als der Druck des Wasserstoffgases, das von dem Brennstofftank 20 zu dem Druckreduzierventil 20 strömt. Das erste Brennstoffrohr 31 ist aus Metall hergestellt, um in der Lage zu sein, dem hohen Druck des Wasserstoffgases zu widerstehen. Der Teil (Abschnitt) des zweiten Brennstoffrohres 32 zwischen dem ersten Verbindungsglied 22 und dem Druckreduzierventil 23 ist ferner aus Metall hergestellt. Der Rest des zweiten Brennstoffrohrs 32 kann aus Metall hergestellt sein oder kann aus einem flexiblen Material (z.B. Gummi) hergestellt sein. Es ist anzumerken, dass der Brennstoffzellenstapel 4 durch einen vorderen Teil (Abschnitt) des Leiterrahmens 10 gestützt ist.
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Der hintere Abschnitt des Leiterrahmens 10 stützt den zusätzlichen Brennstofftank 21. Das zweite Verbindungsglied 36 ist ferner durch den Leiterrahmen 10 gestützt. Das erste Verbindungsglied 22 und das zweite Verbindungsglied 36 sind durch das dritte Brennstoffrohr 33 verbunden. Ein viertes Brennstoffrohr 34, das sich von dem zusätzlichen Brennstofftank 21 erstreckt, und ein fünftes Brennstoffrohr 35, das sich von einer Anschlussbuchse 37 erstreckt, sind ferner mit dem zweiten Verbindungsglied 36 verbunden. Das zweite Verbindungsglied 36 verbindet das dritte Brennstoffrohr 33, das vierte Brennstoffrohr 34 und das fünfte Brennstoffrohr 35. Die Anschlussbuchse 37 ist ein Einlass zum Verbinden einer Düse einer externen Brennstoffzufuhrvorrichtung. Die Anschlussbuchse 37 ist ferner durch den Leiterrahmen 10 gestützt.
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Das Wasserstoffgas, das durch die Anschlussbuchse 37 extern zugeführt wird, wird zu dem zweiten Verbindungsglied 36 durch das fünfte Brennstoffrohr 35 gefördert. Das Wasserstoffgas verzweigt sich in das dritte Brennstoffrohr 33 und das vierte Brennstoffrohr 34 an der Verbindungsstelle 36. Das Wasserstoffgas, das durch das vierte Brennstoffrohr 34 strömt, wird zu dem zusätzlichen Brennstofftank 21 zugeführt. Das Wasserstoffgas, das durch das dritte Brennstoffrohr 33 strömt, wird zu dem Brennstofftank 20 durch das erste Verbindungsglied 22 und das erste Brennstoffrohr 31 zugeführt.
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Wenn der Brennstoffzellenstapel 4 betrieben wird, wird das Wasserstoffgas in dem Brennstofftank 20 zu dem Brennstoffzellenstapel 4 durch das erste Brennstoffrohr 31 und das zweite Brennstoffrohr 32 gefördert und wird das Wasserstoffgas in dem zusätzlichen Brennstofftank 21 zu dem Brennstoffzellenstapel 4 durch das vierte Brennstoffrohr 34, das zweite Verbindungsglied 36, das dritte Brennstoffrohr 33, das zweite Verbindungsglied 22 und das zweite Brennstoffrohr 32 gefördert. Die Brennstoffrohre 31 und 33 bis 35 sind aus Metall hergestellt, das einen hohen Grad an einer Widerstandsfähigkeit gegenüber Druck hat, da ein Hochdruckwasserstoffgas durch diese strömt. Der Druck des Wasserstoffgases in dem Brennstofftank 20 und dem zusätzlichen Brennstofftank 21 wird verringert, wenn es durch das Druckreduzierventil hindurchtritt, und es wird danach zu dem Brennstoffzellenstapel 4 zugeführt.
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Wie in 3 dargestellt ist, ist in dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Anordnung des Brennstoffzellenstapels 4, der Anschlussbuchse 37 und der Vielzahl der Brennstoffrohre 31 bis 35, die die zwei Brennstofftanks, das heißt den Brennstofftank 20 und den zusätzlichen Brennstofftank 21 verbinden, einfach.
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Ein spezifisches Beispiel des elastischen Bauteils 43, das zwischen dem Brennstofftank 20 und den Leisten 41 und 42 angeordnet ist, ist nachstehend in Bezug auf 6 und 7 beschrieben. Ein spezifisches Beispiel des elastischen Bauteils 43 ist eine Vielzahl von Blattfedern 143. 6 ist eine Teilperspektivansicht in der Umgebung der Leisten 41 und 42, die den Tank 20 fixieren. 7 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie VII-VII in 6.
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Wie vorstehend beschrieben ist, sind die aufrechten Träger 45, die sich von dem Querbauteil 12a nach oben erstrecken, und die Leisten 41 und 42 zum Fixieren des Tanks 20 an den aufrechten Trägern 45 durch Schrauben 44 fixiert (befestigt). Die Blattfedern 143 erstrecken sich von beiden Seitenenden der Leisten 41 und 42. Die Blattfedern 143 sind einstückig mit der Leiste 41 (42) ausgebildet. Somit sind die Blattfedern 143 und die Leiste 41 (42) aus einer Stahlplatte hergestellt.
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Die Blattfedern 143 sind angeordnet, um den Brennstofftank 20 zu umgeben. Vordere Enden von jeder der Blattfedern 143 erstrecken sich, um sich der Mittelachse des Brennstofftanks 20 zu nähern. Gestrichelte Umrisse 143a in 7 stellen die Form der Blattfedern da, wenn der Brennstofftank 20 nicht vorhanden ist. Jede der Blattfedern 143 bringt eine Last auf den Brennstofftank 20 in der Mittelachsenrichtung auf, wobei deren vordere Enden mit dem Brennstofftank 20 in Kontakt sind. Die Blattfedern 143, die den Brennstofftank 20 umgeben, bringen eine gleichmäßige Last auf den Brennstofftank 20 von dessen Umfang in Richtung der Mittelachse auf. Wenn sich die Menge an Wasserstoffgas, die in dem Brennstofftank 20 gespeichert ist, ändert, ändert sich der Innendruck des Brennstofftanks 20 und ändert sich der Durchmesser des Brennstofftanks 20. Gestrichelte Umrisse 143b in 7 stellen die Form der Blattfedern da, wenn der Brennstofftank 20 ausgedehnt ist. Die Blattfedern 143 bringen gleichmäßig eine Last auf den Brennstofftank 20 von dessen Umfang auf, und demgemäß ändert sich die Position der Mittelachse nicht, selbst wenn sich der Durchmesser des Brennstofftanks 20 ändert.
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Es ist anzumerken, dass die Blattfedern 143 ein Beispiel des elastischen Bauteils 43 sind, und dass das elastische Bauteil 43 nicht auf die Blattfedern 143 begrenzt ist. Das elastische Bauteil 43 kann eine flammenbeständige Gummiplatte oder dergleichen sein, die sich in einer Dickenrichtung ausdehnt und zusammenzieht.
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Merkmale des Brennstoffzellenelektrofahrzeugs 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind nachstehend beschrieben. Wie vorstehend beschrieben ist, ist der Körper (die Karosserie) 9 durch den Leiterrahmen 10 durch die Schwingungsisolationsgestelle 13 gestützt. Während einer Fahrt schwingt der Leiterrahmen 10 relativ zu dem Körper 9. Der Brennstoffzellenstapel 4 und der Brennstofftank 20 sind durch den Leiterrahmen 10 gestützt, und demgemäß werden in einer Anordnung, in der das erste Verbindungsglied 22 durch den Körper 9 gestützt ist, der Brennstofftank 20 und das erste Verbindungsglied 22 relativ zueinander während der Fahrt schwingen. Die zwei sind durch ein Metallrohr (das erste Brennstoffrohr 31) verbunden. Eine Schwingung des Brennstofftanks 20 und des ersten Verbindungsglieds 22 relativ zueinander würde das erste Brennstoffrohr 31 wiederholt verformen, das aus Metall hergestellt ist und die zwei verbindet. Eine wiederholte Verformung des ersten Brennstoffrohrs 31, das aus Metall hergestellt ist, beschleunigt eine Metallermüdung. In dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug 1 sind der Brennstoffzellenstapel 4, der Brennstofftank 20 und das erste Verbindungsglied 22 durch den Leiterrahmen 10 gestützt. Demgemäß ändern sich die relativen Positionen des Brennstofftanks 20 und des ersten Verbindungsglieds 22 selbst während der Fahrt nicht. Infolgedessen wird das erste Brennstoffrohr 31, das den Brennstofftank 20 und das erste Verbindungsglied 22 verbindet, nicht verformt. Sowohl der Brennstofftank 20 als auch das Verbindungsglied 22 sind durch den Leiterrahmen 10 gestützt, und demgemäß wird eine Ermüdungsverschlechterung (Ermüdungsverschlechterung aufgrund einer wiederholten Verformung) des ersten Brennstoffrohrs 31, das aus Metall hergestellt wird, verhindert.
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In dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der zusätzliche Brennstofftank 21 auch durch den Leiterrahmen 10 gestützt. Die Brennstoffrohre 33 und 34, die den Brennstofftank 20 und den zusätzlichen Brennstofftank 21 verbinden, sind auch aus Metall hergestellt, da ein Hochdruckwasserstoffgas, dessen Druck nicht reduziert ist, durch diese strömt. Das erste Verbindungsglied 36, das das dritte Brennstoffrohr 33 und das vierte Brennstoffrohr 34 verbindet, ist auch durch den Leiterrahmen 10 gestützt. Demgemäß werden das dritte Brennstoffrohr 33 und das vierte Brennstoffrohr 34 während einer Fahrt nicht verformt, und können eine Verschlechterung und eine Ermüdung dieser Brennstoffrohre, die aus Metall hergestellt sind, verhindert werden.
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In dem Brennstoffzellenelektrofahrzeug 1 sind alle Vorrichtungen, die sich auf die Brennstoffzelle beziehen (der Brennstoffzellenstapel 4, der Brennstofftank 20, der zusätzliche Brennstofftank 21, die Brennstoffrohre 31 bis 35, die zwischen diesen verbunden sind, das erste Verbindungsglied 22, das zweite Verbindungsglied 36 und das Druckreduzierventil 23) durch den Leiterrahmen 10 gestützt. Das Brennstoffrohr überbrückt den Leiterrahmen 10 und den Körper 9 nicht, und demgemäß ist die Sicherheit verbessert.
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Ferner kann, da alle Vorrichtungen, die sich auf die Brennstoffzelle beziehen, durch den Leiterrahmen 10 gestützt sind, ein Überprüfen von Wasserstoffgasleckagen ausgeführt werden, bevor der Körper 9 an dem Chassis 2 angebracht wird. Wenn eine Wasserstoffgasleckage gefunden wird, bevor der Körper 9 angebracht wird, können die Teile einfach ausgetauscht werden.
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Punkte, die hinsichtlich der Technologie, die in dem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, zu erwähnen sind, sind nachstehend beschrieben. Der zusätzliche Brennstofftank 21 ist ein Beispiel eines zusätzlichen Brennstofftanks. Das erste Verbindungsglied 22 ist ein Beispiel eines Verbindungsglieds. Das zweite Verbindungsglied 36 ist ein Beispiel eines zusätzlichen Verbindungsglieds. Das erste Verbindungsglied 22 und das zweite Verbindungsglied 36 sind Fluidverteilungskupplungen, mit denen drei oder mehrere Brennstoffrohre verbunden sind, und können auch als Sammler bezeichnet werden.
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Das Brennstoffzellenelektrofahrzeug gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist zwei Brennstofftanks auf, die der Brennstofftank 20 und der zusätzliche Brennstofftank 21 sind. Das Brennstoffzellenelektrofahrzeug, das in der vorliegenden Beschreibung offenbart ist, kann mit noch mehr Brennstofftanks vorgesehen sein.
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Während spezifische Beispiele der vorliegenden Erfindung vorstehend ausführliche beschrieben sind, sind diese lediglich beispielhaft und beschränken den Schutzumfang der Ansprüche nicht. Die Technologie, die in den Ansprüchen festgelegt ist, umfasst verschiedene Modifikationen und Variationen der spezifischen Beispiele, die vorstehend erläutert sind. Die technischen Elemente, die in der vorliegenden Beschreibung oder den Zeichnungen beschrieben sind, üben einen technischen Sachverhalt alleine oder in verschiedenen Kombinationen aus und sind nicht auf die Kombinationen, die in den Ansprüchen zu der Zeit der Anmeldung beschrieben sind, beschränkt. Die Technologie, die in der vorliegenden Beschreibung oder den Zeichnungen erläutert ist, kann eine Vielzahl von Aufgaben gelichzeitig erfüllen und das Erreichen von einer der Aufgaben hat selbst einen technischen Nutzen.
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Ein Brennstoffzellenelektrofahrzeug weist einen Leiterrahmen (10), einen Brennstoffzellenstapel (4), einen Brennstofftank (20), ein Verbindungsglied (22) und einen Mitteltunnel auf. Der Leiterrahmen (10) weist zwei Seitenbauteile (11R, 11L), die sich parallel in einer Vorne-Hinten-Richtung des Brennstoffzellenelektrofahrzeugs erstrecken, und eine Vielzahl von Querbauteilen (12) auf, die die zwei Seitenbauteile (11R, 11L) verbinden. Der Brennstofftank (20) speichert Brennstoffgas, das durch den Brennstoffzellenstapel (4) verwendet werden soll. Der Brennstoffzellenstapel (4) und der Brennstofftank (20) sind an dem Leiterrahmen (10) fixiert. Der Brennstofftank (20) und das Verbindungsglied (22) sind durch ein erstes Brennstoffrohr (31), das aus Metall hergestellt ist, verbunden, und das Verbindungsglied (22) und der Brennstoffzellenstapel (4) sind durch ein zweites Brennstoffrohr (32) verbunden. Der Brennstofftank (20) und das Verbindungsglied (22) sind durch den Leiterrahmen (10) gestützt, demgemäß wird die relative Schwingung des Verbindungsglieds in Bezug auf den Brennstofftank (20) reduziert, und sie sind in dem Mitteltunnel (8) angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2017185843 [0002]
- JP 2017185843 A [0002]
