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HINTERGRUND
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1. Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein eine Brennstoffzelle enthaltendes Brennstoffzellenfahrzeug.
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2. Verwandte Technik
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In der modernen Gesellschaft sind Automobile für den Transport benutzt worden. Jeden Tag bewegen sich auf den Straßen verschiedene Fahrzeuge. In den letzten Jahren ist die Entwicklung von Brennstoffzellenfahrzeugen fortgeschritten, die Brennstoffzellen enthalten, deren Umweltbelastung relativ niedrig ist.
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Ein solches Brennstoffzellenfahrzeug enthält einen Wasserstofftank und ein Brennstoffzellenmodul, das konfiguriert ist, um durch vom Wasserstofftank erhaltenen Wasserstoff Elektrizität zu erzeugen. Zum Beispiel schlägt die japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichung Nr.
JP 2018-99 918 A Kollisionsvermeidungsmaßnahmen vor, die eine Kollisionsvermeidung zwischen einem Brennstoffzellenmodul und einem Wasserstofftank ermöglichen, wenn in Längsrichtung des Fahrzeugs eine Last einwirkt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Aspekt der Erfindung gibt ein Brennstoffzellenfahrzeug an, das eine Brennstoffzelle, einen Antriebsmotor und eine Antriebseinheit enthält. Der Antriebsmotor ist so konfiguriert, dass er mit Elektrizität der Brennstoffzelle angetrieben wird. Die Antriebseinheit ist konfiguriert, um Antriebskraft von dem Antriebsmotor zu übertragen. Die Brennstoffzelle, der Antriebsmotor und die Antriebseinheit sind in einem Frontraum des Fahrzeugs angeordnet. Die Brennstoffzelle ist über einen mit einer Karosserie verbundenen ersten Rahmen gelagert. Der Antriebsmotor und die Antriebseinheit sind über einen zweiten Rahmen gelagert, der mit der Karosserie verbunden ist, und der sich von dem ersten Rahmen unterscheidet.
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KURBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die beigefügten Zeichnungen sind enthalten, um für ein weiteres Verständnis der Erfindung zu sorgen und sind in diese Beschreibung eingebaut und stellen Teil von dieser dar. Die Zeichnungen illustrieren eine Ausführung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu beschreiben.
- 1 ist eine Perspektivansicht eines Haltemechanismus und eines Frontteils einer Karosserie eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer Ausführung der Erfindung;
- 2 ist eine schematische Seitenansicht des Haltemechanismus und des Frontteils der Karosserie des Brennstoffzellenfahrzeugs der Ausführung;
- 3 ist eine schematische Draufsicht des Haltemechanismus gemäß der Ausführung;
- 4 ist eine erste schematische Ansicht, die einen Übergangszustand einer Haltestruktur während einer Frontalkollision darstellt;
- 5A und 5B sind zweite schematische Ansichten, die einen Übergangszustand der Haltestruktur während der Frontalkollision darstellen; und
- 6A und 6B sind dritte schematische Ansichten, die einen Übergangszustand der Haltestruktur während der Frontalkollision darstellen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Vorhandene Techniken, einschließlich der in JP Nr. 2018-99 918 A, erfüllen die Marktanforderungen nicht ausreichend und haben das folgende Problem.
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Das heißt, zusätzlich zu dem Wasserstofftank und dem Brennstoffzellenmodul enthält ein Brennstoffzellenfahrzeug einen Elektromotor, der so konfiguriert ist, dass er durch Elektrizität von dessen Brennstoffzelle angetrieben wird, sowie eine Antriebseinheit, wie etwa ein Getriebe, das konfiguriert ist, um die Antriebskraft des Elektromotors auf Räder zu übertragen.
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Die in der
JP 2018-99 918 A vorgeschlagene Konfiguration bildet eine Hinterradantriebsstruktur, in der der Elektromotor im Heckteil des Fahrzeugs angeordnet ist. Jedoch schlägt die JP Nr. 2018-99 918 A nicht notwendigerweise eine optimale Anordnung zum Beispiel für einen Vorderradantrieb oder einen Vierradantrieb vor. Somit besteht noch viel Raum für Verbesserung in der Konfiguration eines Brennstoffzellenfahrzeugs mit einem Vorderradantrieb oder einem Vierradantrieb, wobei die Konfiguration zusätzlich zu dem Brennstoffzellenmodul einen Elektromotor und eine Antriebseinheit enthält.
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Es ist wünschenswert, ein Brennstoffzellenfahrzeug anzugeben, in dem eine Antriebseinheit und ein Elektromotor, zusätzlich zu einem Brennstoffzellenmodul, in einem Frontraum des Fahrzeugs angeordnet sind und das Kollisionsvermeidungsmaßnahmen verwendet.
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Im Folgenden wird eine Ausführung der Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Übrigens ist die folgende Beschreibung auf ein illustratives Beispiel der Erfindung gerichtet und soll die Erfindung nicht einschränken. Faktoren einschließlich, ohne Einschränkung, nummerischer Werte, Formen, Materialien, Komponenten, Positionen der Komponenten und wie die Komponenten miteinander verbunden sind, sind nur illustrativ und sollen die Erfindung nicht einschränken. Ferner sind im folgenden Ausführungsbeispiel Elemente, die nicht im allgemeinsten unabhängigen Anspruch der Offenbarung genannt sind, optional und können nach Bedarf vorgesehen werden. Die Zeichnungen sind schematisch und brauchen nicht maßstabsgetreu zu sein. In der gesamten vorliegenden Beschreibung und den Zeichnungen sind Elemente mit im Wesentlichen der gleichen Funktion und Konfiguration mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, um eine redundante Beschreibung zu vermeiden.
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In der folgenden Beschreibung ist der Einfachheit wegen die Höhenrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs als Z-Richtung definiert, ist die Längsrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs als X-Richtung definiert und ist die Breitenrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs orthogonal zur Z-Richtung und X-Richtung als Y-Richtung definiert. Jedoch wird die Offenbarung nicht durch die oben beschriebenen Definitionen der Richtungen beeinflusst, und Definitionen beschränken Aspekte der Offenbarung nicht. Es können auch andere Konfigurationen als jene, die später im Detail beschrieben werden, geeignet ergänzt werden durch eine Rahmenstruktur, bordeigene Ausstattung und elementare Techniken davon in Bezug auf etwaige öffentlich bekannte Brennstoffzellenfahrzeuge einschließlich dem Brennstoffzellenfahrzeug in der
JP 2018-99 918 A .
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Brennstoffzellenfahrzeug 100
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Die Konfiguration des Brennstoffzellenfahrzeugs 100 einer Ausführung wird nun unter Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben.
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Wie in 1 dargestellt, enthält das Brennstoffzellenfahrzeug 100 einen Frontraum FS, der in einer Haube (nicht dargestellt) einer Karosserie 10 angeordnet ist, wobei sich die Haube in einem Frontteil des Fahrzeugs befindet. Zum Beispiel sind eine Brennstoffzelle 20, ein Antriebsmotor 30, eine Antriebseinheit 40, eine Hochspannungskomponente 50 und Hilfsaggregate 60 in dem Frontraum FS über jeweilige Rahmenelemente (später beschrieben) gelagert, die mit der Karosserie 10 verbunden sind.
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Zusätzlich zu den obigen Komponenten enthält das Brennstoffzellenfahrzeug 100 verschiedene Ausstattungsteile, wie etwa einen an sich bekannten Wasserstofftank (nicht dargestellt), der konfiguriert ist, um der Brennstoffzelle 20 Brenngas zuzuführen, sowie eine an sich bekannte bordeigene Batterie (nicht dargestellt), die konfiguriert ist, um bei Bedarf Elektrizität zu speichern, die zum Beispiel von der Brennstoffzelle 20 erzeugt wird.
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Ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb, das konfiguriert ist, um Antriebskraft von der Antriebseinheit 40 auf Vorderräder zu übertragen, wird nachfolgend als Brennstoffzellenfahrzeug 100 der Ausführung dargestellt. Jedoch ist das Brennstoffzellenfahrzeug 100 nicht auf das Fahrzeug mit Vorderradantrieb beschränkt und kann auch ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb sein, das konfiguriert ist, um Antriebskraft auf Hinterräder zu übertragen, oder ein Fahrzeug mit Vierradantrieb, in dem jeweilige Antriebseinheiten in einem Frontteil und einem Heckteil des Fahrzeugs vorgesehen sind.
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Die Brennstoffzelle 20 kann als an sich bekanntes Brennstoffzellenmodul ausgebildet sein, das zum Beispiel mit einem Brennstoffzellenstapel ausgebildet ist, der durch Stapeln von Einzelzellen einer an sich bekannten Polymerelektrolytbrennstoffzelle (PEFC) gebildet ist, sowie einen Kühlkreislauf dafür. Wie in den 1 und 2 dargestellt, ist die Brennstoffzelle 20 zum Beispiel über einen ersten Rahmen 11 montiert, der mit der Karosserie 10 des Fahrzeugs verbunden ist. Wie aus den Figuren ersichtlich, ist der erste Rahmen 11 als Querelement ausgebildet, dessen Enden mit jeweiligen Seiten der Karosserie 10 über an sich bekannte Befestigungselemente verbunden ist.
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Detaillierte Struktur des ersten Rahmens 11
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Wie in den 2, 6A und 6B dargestellt, ist die Brennstoffzelle 20 an einem ersten Querelement 11A gelagert, das in der Längsrichtung des Fahrzeugs vor dem ersten Rahmen 11 angeordnet ist, sowie einem zweiten Querelement 11B, das hinter dem ersten Querelement 11 A angeordnet ist. Wie zum Beispiel aus den 6A und 6B ersichtlich, kann die Vorderseite der Brennstoffzelle 20 über einen vorderen Träger 11Ab befestigt sein, der an einem vorderen Lager 11Am des ersten Querelements 11A vorgesehen ist, und die Rückseite der Brennstoffzelle 20 kann über einen hinteren Träger 11Bb befestigt sein, der an einem hinteren Lager 11 Bm des zweiten Querelements 11 B vorgesehen ist.
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Die Struktur und das Material jeweils des vorderen Lagers 11Am und des hinteren Lagers 11Bm der Ausführung unterliegen keiner besonderen Beschränkung, solange die Brennstoffzelle 20 daran montiert werden kann, und hierfür kann ein an sich bekannter Lagermechanismus angewendet werden, wie er zum Beispiel in der
JP 2018-99 918 A dargestellt ist.
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Andererseits können, wie in den 6A und 6B dargestellt, in der Ausführung der vordere Träger 11Ab und der hintere Träger 11Bb, die an der Brennstoffzelle 20 befestigt sind, so ausgebildet sein, dass ihre Festigkeit voneinander unterschiedlich ist, um die Brennstoffzelle 20 zu befestigen. Das heißt, die Brennstoffzelle 20 kann mit dem vorderen Träger 11Ab und dem hinteren Träger 11Bb so befestigt werden, dass die mit dem hinteren Träger 11Bb befestigte Brennstoffzelle 20 sich mit Priorität vom ersten Träger 11Bb löst, während die Brennstoffzelle 20 mit dem vorderen Träger 11Ab befestigt bleibt, wenn zum Beispiel während einer Frontalkollision der erste Rahmen 11 aufprallt.
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In einem Beispiel, in dem der hintere Träger 11Bb mit Priorität bricht, kann die Brennstoffzelle 20 mit dem vorderen Träger 11Ab durch Befestigung mit einem Bolzen in der vertikalen Richtung fixiert werden, während die Brennstoffzelle 20 an dem hinteren Träger 11Bb mit einem Bolzen in der Längsrichtung befestigt werden kann, sodass sich der Bolzen während des Aufpralls löst. Alternativ können in einem anderen Beispiel, in dem der hintere Träger 11Bb mit Priorität bricht, die Festigkeit und die Steifigkeit des in dem hinteren Träger 11Bb verwendeten Bolzens niedriger eingestellt werden als jene des im vorderen Träger 11Ab verwendeten Bolzens. Wenn somit der erste Rahmen 11 aufprallt, zum Beispiel während einer Frontalkollision, kann der hintere Träger 11Bb früher brechen als der vordere Träger 11Ab.
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Darüber hinaus sind, wie in den 6A und 6B dargestellt, das erste Querelement 11A und das zweite Querelement 11B, die sich in der Breitenrichtung des Fahrzeugs parallel zueinander erstrecken, über ein Kuppelstück 11C verbunden, das dazwischen eingefügt ist. Das Kuppelstück 11C kann mit dem ersten Querelement 11A und dem zweiten Querelement 11B durch ein an sich bekanntes Fixierverfahren, wie etwa Schweißen oder Befestigen, verbunden sein.
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Das erste Querelement 11A und das zweite Querelement 11B können aus an sich bekanntem Stahlmaterial hergestellt sein. Andererseits kann die Steifigkeit des Kuppelstücks 11C der Ausführung niedriger eingestellt werden als die Steifigkeit des ersten Querelements 11A und des zweiten Querelements 11B. Stattdessen kann das Kuppelstück 11C der Ausführung einen Biegebereich enthalten, der quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs gebogen ist. Wenn somit, wie unten beschrieben, der erste Rahmen 11 aufprallt, zum Beispiel während einer Frontalkollision, kann der hintere Träger 11Bb brechen, um den gesamten ersten Rahmen 11 in der Längsrichtung des Fahrzeugs zu verkleinern und zu deformieren.
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Wie in den 1 und 2 dargestellt, sind zum Beispiel der Antriebsmotor 30, der konfiguriert ist, um mit Elektrizität der Brennstoffzelle angetrieben zu werden, und die Antriebseinheit 40, die konfiguriert ist, um Antriebskraft von dem Antriebsmotor 30 zu übertragen, in dem Frontraum FS so angeordnet, dass sie sich in der Längsrichtung des Fahrzeugs hinter der Brennstoffzelle 20 befinden. Zum Beispiel können der Antriebsmotor 30 und die Antriebseinheit 40 der Ausführung über einen zweiten Rahmen 12 montiert werden, der mit der Karosserie 10 des Fahrzeugs verbunden ist und sich von dem ersten Rahmen 11 unterscheidet.
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Detaillierte Struktur des zweiten Rahmens 12
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Wie aus den 1 bis 3 ersichtlich, ist der zweite Rahmen 12 zum Beispiel so ausgebildet, dass er ein Querelement enthält, das in der Längsrichtung des Fahrzeugs hinter dem ersten Rahmen 11 angeordnet ist, und dessen Ende mit den jeweiligen Seiten der Karosserie 10 über mehrere an sich bekannte Befestigungselemente verbunden sind.
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Zum Beispiel kann der zweite Rahmen 12 so ausgebildet sein, dass er ein drittes Querelement 12A und ein viertes Querelement 12B enthält, die sich in der Breitenrichtung des Fahrzeugs erstrecken und deren jeweilige Enden mit den jeweiligen Seiten der Karosserie 10 verbunden sind, sowie ein erstes Seitenelement 12C und ein zweites Seitenelement 12D, die sich in der Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken und deren jeweilige Enden mit dem dritten Querelement 12A und dem vierten Querelement 12B verbunden sind.
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Wie in 2 dargestellt, kann das dritte Querelement 12A von diesen Elementen so angeordnet werden, dass es sich in der Längsrichtung des Fahrzeugs vor dem vierten Querelement 12B befindet und in der vertikalen Richtung über dem vierten Querelement 12B befindet. In anderen Worten, wie aus der Figur ersichtlich, können das erste Seitenelement 12C und das zweite Seitenelement 12D schräg angeordnet werden, sodass die Vorderseite jeweils des ersten Seitenelements 12C und des zweiten Seitenelements 12D sich in der vertikalen Richtung darüber befindet. Das heißt, ein hinteres Teil des Frontraums FS ist von einem Boden (Teil unter dem Boden) einer Fahrzeugkabine abgeteilt, und der zweite Rahmen 12 der Ausführung kann, wie zum Beispiel in 2 dargestellt, schräg unter einem Bodentunnel 14 angeordnet sein, der sich in der Mitte des Bodens befindet.
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Der Antriebsmotor 30 und die Antriebseinheit 40 sind zwischen dem ersten Seitenelement 12C und dem zweiten Seitenelement 12D befestigt. Das Verfahren zum Befestigen des Antriebsmotors 30 und der Antriebseinheit 40 an diesem Seitenelement unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und es kann zum Beispiel ein Befestigungsverfahren mittels Bolzen oder ein Befestigungsverfahren durch Schweißen oder mittels Klebstoff dafür angewendet werden.
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Wie aus 1 ersichtlich, sind zum Beispiel die Brennstoffzelle 20, die Antriebseinheit 40 und der Antriebsmotor 30 der Ausführung in dieser Reihenfolge von vorne nach hinten des Fahrzeugs angeordnet, um eine Kollisionsvermeidungsoperation zu ermöglichen, wie sie unten beschrieben wird.
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Der Antriebsmotor 30 unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und es können verschiedene an sich bekannte Elektromotoren zum Anbringen in Brennstoffzellenfahrzeugen als Beispiele des Antriebsmotors 30 angewendet werden. An sich bekannte Antriebskraftübertragungsmechanismen, wie etwa ein Getriebe, das konfiguriert ist, um Antriebskraft von dem Antriebsmotor 30 auf Räder zu übertragen, können als Beispiele der Antriebseinheit 40 dargestellt werden.
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Detaillierte Struktur des dritten Rahmens 13
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, kann zum Beispiel das Brennstoffzellenfahrzeug 100 der Ausführung so ausgebildet sein, dass es ferner einen dritten Rahmen 13 enthält, der an dem zweiten Rahmen 12 über Befestigungselemente Fx befestigt ist. Die Hochspannungskomponente 50, die konfiguriert ist, um den Antriebsmotor 30 anzutreiben, ist an dem dritten Rahmen 13 montiert. Ein an sich bekannter Inverter kann als die Hochspannungskomponente 50 der Ausführung dargestellt werden, aber es können auch andere an sich bekannte Hochspannungskomponenten für Brennstoffzellenfahrzeuge als Beispiele der Hochspannungskomponente 50 angewendet werden. In der Ausführung ist die Hochspannungskomponente 50 ein Inverter. Somit kann man auch sagen, dass der dritte Rahmen 13 ein gesonderter Rahmen für einen Inverter ist.
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An sich bekannte Befestigungselemente, wie etwa Befestigungsbolzen, können als Beispiele der Befestigungselemente Fx dargestellt werden. In einer Konfiguration, in der der dritte Rahmen 13 an dem zweiten Rahmen 12 befestigt ist, wie in 3 dargestellt, können das erste Seitenelement 12C und das zweite Seitenelement 12D Befestigungslöcher FH haben, in die die Befestigungsbolzen eingesetzt werden können, und der Boden des dritten Rahmens kann an dem ersten Seitenelement 12C und dem zweiten Seitenelement 12D über die Befestigungselemente Fx befestigt werden.
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Die Befestigungslöcher FH, die an den jeweiligen oberen Seiten des ersten Seitenelements 12C und des zweiten Seitenelements 12D vorgesehen sind, können Langlöcher oder elliptische Löcher sein, deren Hauptachsen parallel zur Längsrichtung des Fahrzeugs sind. Somit ist der dritte Rahmen 13, der während einer unten beschriebenen Kollision mit der Brennstoffzelle 20 kollidiert, in der Lage, in den Befestigungslöchern FH zu gleiten.
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Konfiguration von Hilfsaggregaten 60
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Wie in den 1 und 2 dargestellt, können zum Beispiel die Hilfsaggregate 60 zum Antrieb der Brennstoffzelle 20 unter dem ersten Rahmen 11 über an sich bekannte Lagermechanismen befestigt werden. Die Hilfsaggregate 60 enthalten elektrische Hilfsaggregate 60A, wie etwa einen Konverter und eine elektrische Pumpe, die geschützt werden müssen, sowie ein nicht elektrisches Hilfsaggregat 60B, wie etwa einen Zwischenkühler, der während der Kollision nicht notwendigerweise geschützt werden muss.
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Wie aus 4 ersichtlich, können von den Hilfsaggregaten 60 der Ausführung jene elektrischen Hilfsaggregate 60A, die während einer Kollision geschützt werden müssen, in der Breitenrichtung des Fahrzeugs an jeweiligen Seiten des ersten Rahmens 11 angeordnet werden, sodass sie die Antriebseinheit 40 in der Längsrichtung des Fahrzeugs nicht überlappen. Andererseits können, von Hilfsaggregaten 60 der Ausführung, die nicht elektrischen Hilfsaggregate 60B in der Breitenrichtung des Fahrzeugs an der Mitte des ersten Rahmens 11 angeordnet werden, sodass sie die Antriebseinheit 40 in Längsrichtung des Fahrzeugs überlappen.
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Auf diese Weise können in dem Brennstoffzellenfahrzeug 100 der Ausführung die Hilfsaggregate 60 an jeweiligen Positionen montiert werden, die sich unter dem ersten Rahmen 11 an der Brennstoffzelle 20 befinden, und können die elektrischen Hilfsaggregate der Hilfsaggregate so angeordnet werden, dass die Position, wo die Antriebseinheit 40 installiert ist, und die Positionen, wo die elektrischen Hilfsaggregate installiert sind, in der Breitenrichtung des Fahrzeugs voneinander verschoben sind, sodass sie in der Längsrichtung des Fahrzeugs einander nicht überlappen. Somit bewegen sich, ähnlich der Brennstoffzelle 20, die Hilfsaggregate 60 so, dass sie zum Beispiel während einer unten beschriebenen Kollision über den ersten Rahmen 11 nach hinten gleiten. Jedoch überlappen sich die elektrischen Hilfsaggregate 60A und die Antriebseinheit 40 in der Längsrichtung des Fahrzeugs nicht, um eine Kollisionsvermeidung dazwischen zu ermöglichen.
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Übergangszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs 100 bei Aufprall in Längsrichtung des Fahrzeugs
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Nun wird ein Übergangszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs 100 der Ausführung während eines Aufpralls in der Längsrichtung des Fahrzeugs weiter unter Bezug auf die 4 bis 6B beschrieben. Nachfolgend wird eine Frontalkollision, die eine Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs 100 mit einem sich vor dem Brennstoffzellenfahrzeug 100 befindlichen Hindernis ist, als Beispiel des „Aufpralls in der Längsrichtung des Fahrzeugs“ beschrieben. Jedoch ist die Ausführung nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und es kann auch eine Heckkollision, die eine Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs 100 mit einem sich hinter dem Brennstoffzellenfahrzeug 100 befindlichen Hindernis ist, ein Beispiel des „Aufpralls in der Längsrichtung des Fahrzeugs“ sein.
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Das heißt, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 100 eine Frontalkollision hat, wird der Aufprall über die Karosserie 10 auf den ersten Rahmen 11 übertragen, und wirkt auch eine von dem Aufprall resultierende Trägheitskraft auf die Brennstoffzelle 20. Wie oben beschrieben, wird in der Ausführung die mit dem hinteren Träger 11Bb befestigte Brennstoffzelle 20 mit Priorität von dem hinteren Träger 11Bb gelöst, während die Brennstoffzelle 20 mit dem vorderen Träger 11Ab befestigt bleibt, wenn der erste Rahmen 11 aufprallt. Darüber hinaus wird die Steifigkeit des Kupplungsstücks 11C niedriger eingestellt als die Steifigkeit des ersten Querelements 11A und des zweiten Querelements 11B.
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Dann wird, wie in den 6A und 6B dargestellt, die Brennstoffzelle 20, die mit dem hinteren Träger 11Bb befestigt ist, der die Brennstoffzelle 20 trägt, mit Priorität von dem hinteren Träger 11Bb zuerst gelöst. Anschließend wird die Brennstoffzelle 20 durch Einwirkung der Trägheitskraft zum Heck des Fahrzeugs hin bewegt und wird ein Teil (Kupplungsstück 11C in der Ausführung) des ersten Rahmens 11 in der Längsrichtung des Fahrzeugs verkleinert und verformt. Somit ist es zunächst möglich, eine Beschädigung der Brennstoffzelle 20 und eine Verformung der Brennstoffzelle 20 bei der Frontalkollision zu reduzieren.
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In diesem Fall sind, wie in 4 dargestellt, die elektrischen Hilfsaggregate 60A der Ausführung, in der Breitenrichtung des Fahrzeugs an den jeweiligen Seiten des ersten Rahmens 11 so angeordnet, dass sie die Antriebseinheit 40 in der Längsrichtung des Fahrzeugs nicht überlappen. Darüber hinaus kann, wie in der Figur dargestellt, die an dem dritten Rahmen 13 montierte Hochspannungskomponente 50 in der vertikalen Richtung über den Hilfsaggregaten 60 angeordnet werden. Somit ist es auch möglich, den Kontakt zwischen der Hochspannungskomponente 50 und den Hilfsaggregaten 60 während einer Kollision so weit wie möglich zu reduzieren.
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Wenn sich die Brennstoffzelle 20 durch Aufprall in der Längsrichtung des Fahrzeugs zum Heck des Fahrzeugs hin bewegt, wie in 5A dargestellt, kommt die Brennstoffzelle 20 mit dem dritten Rahmen 13 in Kontakt, an dem die Hochspannungskomponente 50 montiert ist. Auf diese Weise kann der dritte Rahmen 13 der Ausführung so ausgebildet werden, dass er eine Frontplatte 13H enthält, die zwischen der Brennstoffzelle 20 und der Hochspannungskomponente 50 eingefügt ist. Somit lässt sich der direkte Kontakt zwischen der Brennstoffzelle 20 und der Hochspannungskomponente 50 während einer Kollision vermeiden, um eine übermäßige Beschädigung zu verhindern, die während der Kollision hervorgerufen wird.
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Wenn die Brennstoffzelle 20 mit dem dritten Rahmen 13 in Kontakt kommt, brechen die Befestigungselemente Fx für den dritten Rahmen 13, an dem die Hochspannungskomponente 50 montiert ist, um den dritten Rahmen 13 zum Heck des Fahrzeugs hin zu bewegen. Dann kommt, wie in 5B dargestellt, der zum Heck des Fahrzeugs bewegte dritte Rahmen 13 mit dem Antriebsmotor 30 in Kontakt, und bricht ein mit der Karosserie 10 verbundenes Kupplungsteil 12fxb des vierten Querelements 12B des zweiten Rahmens 12 zum Beispiel durch einen Aufprall, der durch den Kontakt des dritten Rahmens 13 hervorgerufen wird. Somit bricht das Kupplungsteil 12fxb des zweiten Rahmens 12, das mit der Karosserie 10 verbunden ist und näher am Heck des Fahrzeugs angeordnet ist, während einer Frontalkollision, um zu ermöglichen, dass der zweite Rahmen 12 sich um das Kupplungsteil 12fxa herum dreht, das mit der Karosserie 10 verbunden ist und näher an der Front des Fahrzeugs angeordnet ist.
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Auf diese Weise sind in der Ausführung die Antriebseinheit 40 und der Antriebsmotor 30 in der Längsrichtung des Fahrzeugs in dieser Reihenfolge von der Front her angeordnet. Darüber hinaus kann zumindest ein Teil der Antriebseinheit 40 und des Antriebsmotors 30 schräg unter dem Bodentunnel des Fahrzeugs angeordnet werden, der sich hinter dem Frontraum FS befindet.
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Die Brennstoffzelle 20, der Antriebsmotor 30 und die Antriebseinheit 40 können über jeweilige Lagermechanismen an jeweiligen gesonderten Rahmen (dem ersten Rahmen 11 und dem zweiten Rahmen 12 in der Ausführung), die mit der Karosserie 10 verbunden sind, befestigt werden. Darüber hinaus kann in der Ausführung die Hochspannungskomponente 50 (der Inverter), die an dem gesonderten dritten Rahmen 13 befestigt ist, über der Antriebseinheit 40 angeordnet werden. Der dritte Rahmen 13 kann an den Befestigungslöchern FH (zum Beispiel Langlöchern), die in dem zweiten Rahmen 12 vorgesehen und parallel zur Längsrichtung des Fahrzeugs sind, über die Befestigungselemente Fx befestigt werden.
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Während des Aufpralls in der Längsrichtung des Fahrzeugs, zum Beispiel aufgrund einer Frontalkollision, wird der dritte Rahmen 13 von der sich nach hinten bewegenden Brennstoffzelle 20 angeschoben und kann sich bewegen, sodass zumindest ein Teil des dritten Rahmens 13 entlang der Neigung des zweiten Rahmens 12 in einen Raum unter den Bodentunnel eintritt. Wenn sich der dritte Rahmen 13 nach hinten bewegt, sodass er in Kontakt mit der Antriebseinheit 40 kommt, wirkt eine Kollisionslast von dem dritten Rahmen 13 auf die Antriebseinheit 40, um das Kupplungsteil 12fxb, das mit der Karosserie 10 verbunden ist und sich näher zum Heck des Fahrzeugs hin angeordnet ist, des zweiten Rahmens 12 zu brechen.
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Dann wird der Antriebsmotor 30 um das Kupplungsteil 12fxa herum gehebelt, dass mit der Karosserie 10 verbunden ist und näher zur Front des Fahrzeugs hin angeordnet ist, und ein Teil des zweiten Rahmens 12, das dem Heck des Fahrzeugs näher ist, fällt (dreht sich) um das Kupplungsteil 12fxa aufgrund des Eigengewichts nach unten. Somit wird zwischen dem Antriebsmotor 30 und dem Bodentunnel 14 ein vorbestimmter Raum gebildet. Im Ergebnis ist es möglich, eine Kollision mit der Brennstoffzelle 20, sodass die Hochspannungskomponente 50 in diese eintritt, zu vermeiden.
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Gemäß der Ausführung der Offenbarung ist es, auch wenn in der Längsrichtung des Fahrzeugs eine Last einwirkt, möglich, eine Beschädigung des Brennstoffzellenmoduls, des Elektromotors und der Antriebseinheit zu reduzieren, die in dem Frontteil des Fahrzeugs angeordnet sind.
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Vorstehend ist eine bevorzugte Ausführung der Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben worden, aber die Erfindung ist nicht auf die Ausführung beschränkt. Es versteht sich, dass jene, die übliche Kenntnis im technischen Gebiet der Erfindung haben, die Ausführung innerhalb der technischen Idee des Aspekts der Erfindung modifizieren können. Es ist klar, dass solche Modifikationen auch im technischen Umfang der Erfindung enthalten sind.
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Ein Brennstoffzellenfahrzeug enthält eine Brennstoffzelle, einen Antriebsmotor und eine Antriebseinheit. Der Antriebsmotor ist konfiguriert, um durch Elektrizität der Brennstoffzelle angetrieben zu werden. Die Antriebseinheit ist konfiguriert, um Antriebskraft von dem Antriebsmotor zu übertragen. Die Brennstoffzelle, der Antriebsmotor und die Antriebseinheit sind in einem Frontraum des Fahrzeugs angeordnet. Die Brennstoffzelle ist über einen mit einer Karosserie verbundenen ersten Rahmen montiert. Der Antriebsmotor und die Antriebseinheit sind über einen zweiten Rahmen montiert, der mit der Karosserie verbunden ist und der sich von dem ersten Rahmen unterscheidet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 201899918 A [0003, 0008, 0011, 0018]
