DE102023125496A1

DE102023125496A1 - Brennstoffzellenfahrzeug

Info

Publication number: DE102023125496A1
Application number: DE102023125496.0A
Authority: DE
Inventors: Aiko Hirawaki
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2022-09-28
Filing date: 2023-09-20
Publication date: 2024-03-28
Also published as: CN117774681A; JP2024048556A; US20240105973A1

Abstract

Ein Brennstoffzellenfahrzeug enthält eine geschützte Komponente und eine Wasserstofftankeinheit. Die geschützte Komponente enthält eine Batterie und/oder eine Brennstoffzelle und/oder eine Wasserstoffzufuhrkomponente. Die Wasserstofftankeinheit enthält Wasserstofftanks, die konfiguriert sind, um zur Stromerzeugung der Brennstoffzelle benutztes Wasserstoffgas zu speichern, sowie eine Kupplung, welche die Wasserstofftanks miteinander koppelt. Die Wasserstofftankeinheit ist so angeordnet, dass sie zumindest eine vertikal untere Seite der geschützten Komponente abdeckt.

Description

HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellenfahrzeug.
2. Verwandte Technik
In den letzten Jahren sind Brennstoffzellenfahrzeuge (FCVs) entwickelt worden. In den Brennstoffzellenfahrzeugen wird als Brennstoff H₂-Gas in Tanks den Brennstoffzellen zugeführt.
In den letzten Jahren sind die Form, Anordnung und dergleichen von Wasserstofftanks entwickelt worden, um die Reichweite zu erhöhen, den Kabinenraum zu vergrößern und dergleichen. Zum Beispiel schlägt die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung JP 2019-033 657 A eine Hochdruckbehältereinheit vor, welche eine vergrößerte Kapazität haben kann. Die JP 2011-255 882 A schlägt eine Form eines Wasserstofftanks vor, der in einem eingeschränkten Raum angebracht werden kann und der die Fahrzeugkonstruktion und das Layout der Komponenten nicht beeinträchtigt. Die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung (Übersetzung der PCT-Anmeldung) JP 2020-029 136 A schlägt eine Fahrzeugstruktur vor, um einen großen Kabinenraum sicherzustellen, während ein üblicher Wasserstofftank benutzt wird. Die JP 2022-006 349 A schlägt eine Anordnung einer Tankeinheit vor, um die Reichweite zu vergrößern, während ein gewisser Frachtraum sichergestellt wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Aspekt der Erfindung gibt ein Brennstoffzellenfahrzeug an. Das Brennstoffzellenfahrzeug enthält eine geschützte Komponente und eine Wasserstofftankeinheit. Die geschützte Komponente enthält eine Batterie und/oder eine Brennstoffzelle und/oder eine Wasserstoffzufuhrkomponente. Die Wasserstofftankeinheit enthält Wasserstofftanks, die konfiguriert sind, um zur Stromerzeugung der Brennstoffzelle benutztes Wasserstoffgas zu speichern, sowie eine Kupplung, die die Wasserstofftanks miteinander koppelt. Die Wasserstofftankeinheit ist so angeordnet, dass sie wenigstens eine vertikal untere Seite der geschützten Komponente abdeckt.
KURBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen sind enthalten, um für ein weiteres Verständnis der Erfindung zu sorgen und sind in diese Beschreibung aufgenommen und stellen Teil von dieser dar. Die Zeichnungen illustrieren Ausführungen und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu beschreiben.

1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer Ausführung der Erfindung bei Betrachtung von einer Seite;
2 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie II-II in 1;
3 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie III-III in 1;
4 ist eine schematische Querschnittsansicht des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der Ausführung bei Betrachtung von unten;
5 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführung der Erfindung bei Betrachtung von hinten; und
6 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer Modifikation bei Betrachtung von unten.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die gegenwärtige Technologie, einschließlich der oben beschriebenen verwandten Technik, erfüllt die Marktbedürfnisse nicht zufriedenstellend, und es gibt die nachfolgend beschriebenen Probleme.
Brennstoffzellenfahrzeuge enthalten Batterien, Brennstoffzellen, Rohre zum Zuführen des Wasserstoffs und dergleichen, welche Komponenten sind, welche vor einer Aufprallkraft, die durch Kollision, Fahrt auf einen Randstein oder dergleichen hervorgerufen wird, zu schützen sind (nachfolgend auch als „geschützte Komponenten“ bezeichnet). Die verwandte Technik, einschließlich die oben erwähnten Patentdokumente, berücksichtigen keinen Schutz der geschützten Komponenten vor einer Aufprallkraft, wohingegen die Reichweite erhöht wird, ein gewisser Kabinenraum sichergestellt wird und dergleichen. Weil darüber hinaus die Kapazität und Leistung der Batterien in diesen Tagen weiter zunimmt, werden die Bedürfnisse zum Schützen der geschützten Komponenten vor einer Aufprallkraft sogar noch höher.
Die Erfindung ist im Hinblick auf das oben beschriebene Problem gemacht worden, und es ist wünschenswert, ein Brennstoffzellenfahrzeug anzugeben, in dem die Anordnung von Wasserstofftanks und Hochspannungskomponenten kontrolliert wird, um eine noch höhere Fahrzeugsicherheit zu erzielen. Hierin bedeutet das „Schützen“ von Komponenten vor einer Aufprallkraft nicht nur die komplette Vermeidung einer Aufprallkraft auf die Komponenten, sondern auch, die einwirkende Aufprallkraft zu reduzieren.
Im Folgenden werden einige Ausführungen der Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Übrigens ist die folgende Beschreibung auf illustrative Beispiele 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 in den folgenden Ausführungsbeispielen 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 in den Zeichnungen sind Elemente mit im Wesentlichen den gleichen Funktionen und Konfigurationen mit den gleichen Zahlen bezeichnet, um eine redundante Beschreibung zu vermeiden.
In der folgenden Beschreibung ist der Einfachheit halber die Fahrzeughöhenrichtung als Z-Richtung definiert, die Fahrzeuglängsrichtung als X-Richtung definiert und die Fahrzeugbreitenrichtung, die orthogonal zu den Z- und X-Richtungen ist, als Y-Richtung definiert. Jedoch beschränken diese Definitionen der Richtungen die Erfindung nicht und schränken den Umfang der Erfindung nicht ein. Andere Konfigurationen als die nachfolgend im Detail beschriebenen können nach Bedarf mit bekannten Fahrzeugtechnologien ergänzt werden, einschließlich den oben erwähnten Patentdokumenten, Batteriepackstrukturen oder Schaltungskonfigurationen.
Erste Ausführung
Nun wird eine Konfiguration eines Brennstoffzellenfahrzeugs 100 gemäß einer Ausführung der Erfindung unter Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben. Das Brennstoffzellenfahrzeug 100 gemäß dieser Ausführung enthält einen Fahrzeugkörper (Fahrzeugkarosserie) 10, der bzw. die ein Paar linker und rechter Seitenrahmen 13 enthält. Wie in 1 dargestellt, enthält der Fahrzeugkörper 10 einen Brennstoffzellenstapel 20, Wasserstofftanks 30, Batterien 40 und einen Motor 50.
Der Brennstoffzellenstapel 20 erzeugt mittels Wasserstoff und Sauerstoff Strom. Die Wasserstofftanks 30 dienen als Brennstofftanks, die Brenngas (Wasserstoffgas) speichern, das dem Brennstoffzellenstapel 20 zugeführt wird. Die Batterien 40 sind Stromspeichervorrichtungen, die durch Stromzufuhr von dem Brennstoffzellenstapel 20 geladen werden können. Der Motor 50 treibt Antriebsräder des Brennstoffzellenfahrzeugs 100 mit dem Strom an, der in den Batterien 40 gespeichert ist.
Die Anordnung und dergleichen der Komponenten wird nachfolgend im Detail beschrieben. Das Brennstoffzellenfahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil von geschützten Komponenten mit dem Wasserstofftank abgedeckt ist.
In dieser Ausführung hat der Fahrzeugkörper 10 eine „selbsttragende Struktur“ genannte Struktur. Der Fahrzeugkörper 10 enthält ein Paar von Seitenrahmen 13, die an der linken Seite und der rechten Seite des Fahrzeugs angeordnet sind, sowie eine zentrale Bodenplatte 15, die das Paar von Seitenrahmen 13 in der Fahrzeugbreitenrichtung (Y-Richtung) verbindet. Obwohl diese Ausführung basierend auf einem Beispiel beschrieben wird, in dem der Fahrzeugkörper 10 eine selbsttragende Struktur hat, ist die Struktur des Fahrzeugkörpers 10 darauf nicht beschränkt. Das heißt, der Fahrzeugkörper 10 kann auch eine Struktur haben, die „Leiterrahmenstruktur“ genannt wird.
Der Brennstoffzellenstapel 20 ist durch Stapeln mehrerer (zum Beispiel 200 bis 400) Festpolymer-Einzelzellen gebildet, und diese Einzelzellen sind seriell elektrisch verbunden. Jede Einzelzelle enthält eine Elektrolytmembran (Festpolymermembran) sowie eine Anode und eine Kathode (Elektroden), welche die Elektrolytmembran zwischen sich aufnehmen.
Wenn den Anoden der Einzelzellen Wasserstoff zugeführt wird und den Kathoden der Einzelzellen Luft zugeführt wird, wird in jeder Einzelzelle eine Potentialdifferenz (Leerlaufspannung (OCV)) erzeugt. Wenn dann der Brennstoffzellenstapel 20 mit einer externen Last, wie etwa dem Motor 50 elektrisch verbunden wird, wird Strom abgenommen, und der Brennstoffzellenstapel 20 erzeugt Strom.
Die Wasserstofftanks 30 speichern Wasserstoffgas, das dem Brennstoffzellenstapel 20 zugeführt wird. Das Wasserstoffgas in den Wasserstofftanks 30 wird Anodenkanälen des Brennstoffzellenstapels 20 durch eine Wasserstoffzufuhrkomponente 28 zugeführt. Die Wasserstoffzufuhrkomponente 28 ist eine Komponente, welche Wasserstoff zum Fließen bringt, oder den Fluss des Wasserstoffs steuert, und enthält ein Absperrventil, einen Regler (Druckreduzierventil), einen Injektor, einen Ejektor sowie ein Rohr (nicht dargestellt).
In dieser Ausführung sind im Durchmesser kleine zylindrische Wasserstofftanks 30 vor dem Brennstoffzellenstapel 20 Seite an Seite angeordnet. Wie in 2 und dergleichen dargestellt, sind die Wasserstofftanks 30 (30a, 30b, 30c, 30d ...) zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern des Fahrzeugkörpers 10 derart angeordnet, dass ihre Längsrichtung parallel zur Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugkörpers 10 ist. Jedoch ist die Anordnung der Wasserstofftanks 30 darauf nicht beschränkt, und die Wasserstofftanks 30 können zum Beispiel auch derart angeordnet werden, dass ihre Längsrichtung parallel zur Breitenrichtung des Fahrzeugkörpers 10 ist. Die Position des Brennstoffzellenstapels 20 ist nicht auf die Nachbarschaft der Hinterräder beschränkt, und der Brennstoffzellenstapel 20 kann auch an der Front des Fahrzeugs angeordnet sein.
Die Wasserstofftanks 30 sind in einem Wasserstofftankgehäuse 37 derart aufgenommen, dass Anschlüssen 31 benachbarte Abschnitte mit Tankfixierungsträgern 32 miteinander gekoppelt und aneinander fixiert sind. In einer Ausführung kann jeder der Tankfixierungsträger 32 als „Kupplung“ dienen. Die Tankfixierungsträger 32, welche die Wasserstofftanks 30 kuppeln, können an der Innenseite des Wasserstofftankgehäuses 37 mit bekannten Fixierungselementen, wie etwa Bolzen, fixiert sein.
Das die zylindrischen Wasserstofftanks 30 aufnehmende Wasserstofftankgehäuse 37 ist an der Unterseite der zentralen Bodenplatte 15 angeordnet. Wie in den 2 und 3 dargestellt, hat das Wasserstofftankgehäuse 37 einen im Wesentlichen W-förmigen Querschnitt und hat an der Oberseite zwei Vertiefungen. Die zwei Batterien 40 sind in den Vertiefungen angeordnet. Die Wasserstofftanks 30 sind in dem Wasserstofftankgehäuse 37 Seite an Seite angeordnet. Mit dieser Anordnung ist die vertikal untere Seite der Batterien 40 von den Wasserstofftanks 30 abgedeckt. Vom Standpunkt der Raumausnutzung und der Reichweite des Brennstoffzellenfahrzeugs 100 ist es wünschenswert, dass die Wasserstofftanks 30 so nahe aneinander wie möglich angeordnet werden.
In dieser Ausführung sind die Wasserstofftanks 30 in der Höhenrichtung (Z-Richtung) des Brennstoffzellenfahrzeugs 100 an zumindest einigen Abschnitten innerhalb des Wasserstofftankgehäuses 37 gestapelt, um die Seitenflächen der Batterien 40 abzudecken.
In dieser Ausführung bilden, wie in 3 dargestellt, das Wasserstofftankgehäuse 37, die in dem Wasserstofftankgehäuse 37 aufgenommenen Wasserstofftanks 30 und die die Wasserstofftanks 30 kuppelnden Tankfixierungsträger 32 eine Wasserstofftankeinheit 39.
Wie in 2 und dergleichen dargestellt, ist die Wasserstofftankeinheit 39 an einem Seitenrahmen 13a an der rechten Seite und an dem Seitenrahmen 13b an der linken Seite des Fahrzeugkörpers 10 über Flansche 37a und 37b befestigt. Zum Beispiel sind die an den Enden des Wasserstofftankgehäuses 37 ausgebildeten Flansche 37a und 37b an den Seitenrahmen 13a und 13b mit bekannten Bolzen 33 oder dergleichen befestigt. Wie in 2 dargestellt, können die Flansche 37a und 37b an den Seitenrahmen 13a und 13b über bekannte Lagerbuchsen 36 befestigt sein, um Vibration zu absorbieren.
In dieser Ausführung kann das Wasserstofftankgehäuse 37 eine beliebige Form haben, wie etwa einen rechteckigen Quader, der die Wasserstofftanks 30 effizient unterbringen kann. Das Wasserstofftankgehäuse 37 ist, vom Standpunkt der Festigkeit und dergleichen, bevorzugt aus Metall, wie etwa Aluminium oder rostfreiem Stahl, hergestellt.
Das Wasserstofftankgehäuse 37 hat bevorzugt an zumindest einem Abschnitt davon ein Lüftungsloch, um unten beschriebene geschützte Komponenten effizient zu kühlen. Wie in 4 dargestellt, wird, durch das Bereitstellen von Durchgangslöchern 37h am Boden des Wasserstofftankgehäuses 37, Wärme im Wasserstofftankgehäuse 37 nach außen freigesetzt.
Wie in 3 dargestellt, sind die im Wasserstofftankgehäuse 37 untergebrachten Wasserstofftanks 30 zylindrisch. Jedoch ist die Form der Wasserstofftanks 30 nicht auf zylindrisch beschränkt und es kann ein dreieckiges Prisma, ein viereckiges Prisma oder dergleichen sein. An der Oberseite des Wasserstofftankgehäuses 37 kann ein Tankgehäusedeckel 37f vorgesehen sein.
Die Batterien 40 sind in dieser Ausführung Stromspeichervorrichtungen, die mit von dem Brennstoffzellenstapel 20 zugeführtem Strom geladen werden können. Die Batterien 40 sind Batteriepacks, die zum Beispiel Lithiumionen-Einzelzellen enthalten.
Vorteile der ersten Ausführung
Das so konfigurierte Brennstoffzellenfahrzeug 100 gemäß dieser Ausführung hat die folgenden Vorteile. Weil in dieser Ausführung die Wasserstofftanks 30 die vertikal untere Seite der Batterie 40 abdecken, wird die vertikal untere Seite der Batterien 40 vor einer Aufprallkraft geschützt.
Allgemein sind die Batterien 40, welche Hochspannungskomponenten sind, in einem Batteriegehäuse aufgenommen, das aus Kunststoff oder dergleichen hergestellt ist, oder einem dicken, starken Gehäuse, sodass sie nicht brechen oder beschädigt werden, wenn sie aus irgendeinem Grund einer Aufprallkraft ausgesetzt werden. Unterdessen sind die Wände der Wasserstofftanks 30, welche Hochdruckwasserstoff speichern, mit einer vorbestimmten Stärke konfiguriert.
Somit wird mit der oben beschriebenen Anordnung gemäß dieser Ausführung die vertikal untere Seite der Batterien 40 mit den Wasserstofftanks 30 abgedeckt, die eine vorbestimmte Stärke haben. Diese Konfiguration reduziert die Dicke und das Gewicht des Batteriegehäuses für die Batterien 40, was zur Gewichtsreduktion und Raumeinsparung des gesamten Brennstoffzellenfahrzeugs 100 beiträgt.
In dieser Ausführung sind, zumindest an Abschnitten innerhalb des Wasserstofftankgehäuses 37, die Wasserstofftanks 30 in der Höhenrichtung (Z-Richtung) des Brennstoffzellenfahrzeugs 100 gestapelt. Mit dieser Konfiguration werden mit den Wasserstofftanks 30 nicht nur die vertikal untere Seite, sondern auch die Seiten der Batterien 40 vor einer Aufprallkraft geschützt, wie in den 2, 3 dargestellt, und dergleichen.
Ferner lässt sich, wie oben beschrieben, durch Befestigung der Wasserstofftankeinheit 39, welche die im Wasserstofftankgehäuse 37 untergebrachten Wasserstofftanks 30 enthält, an den linken und rechten Seitenrahmen 13 des Fahrzeugkörpers 10 verhindern, dass eine Aufprallkraft von der Seite direkt auf die Batterien 40 eingegeben wird.
Nachfolgend wird die Übertragung einer Aufprallkraft von der Seite her beschrieben.
Aufprallkraftübertragung in erster Ausführung
Die Übertragung einer Aufprallkraft von der Seite in dieser Ausführung wird nun unter Bezug auf die 2 und 3 beschrieben. Das Brennstoffzellenfahrzeug 100 gemäß dieser Ausführung kann aufgrund verschiedener unvermeidbarer Faktoren einer Aufprallkraft von der Seite her ausgesetzt werden. Nachfolgend wird ein Beispiel beschrieben, in dem eine auf den Seitenrahmen 13a an einer Seite einwirkende Aufprallkraft auf den Seitenrahmen 13b an der entgegengesetzten Seite übertragen wird.
Wie in 2 dargestellt, wird eine in den Seitenrahmen 13a eingegebene Aufprallkraft IF₁ aufgeteilt in eine Aufprallkraft IF₂ auf die zentrale Bodenplatte 15, die mit dem Seitenrahmen 13a verbunden ist, und eine Aufprallkraft IF₃ auf das Wasserstofftankgehäuse 37, das mit dem bekannten Bolzen 33 und dergleichen mit dem Seitenrahmen 13a verbunden ist.
Nun werden, wie in 2 dargestellt, die Aufprallkraft IF₂ und die Aufprallkraft IF₃ vereinigt und auf den mit der zentralen Bodenplatte 15 verbundenen Seitenrahmen 13b und das Wasserstofftankgehäuse 37 am anderen Ende übertragen.
Wie mit diesem Aufprallkraftübertragungsprozess beschrieben, wird die Aufprallkraft von der Seite nicht direkt in die auf dem Wasserstofftankgehäuse 37 angeordneten Batterien 40 eingegeben. Auf diese Weise werden in dieser Ausführung die auf dem Wasserstofftankgehäuse 37 angeordneten geschützten Komponenten vor der Aufprallkraft von der Seite des Brennstoffzellenfahrzeugs 100 geschützt.
Weil das Wasserstofftankgehäuse 37 unter den Batterien 40 angeordnet ist, wird eine Aufprallkraft von unter dem Brennstoffzellenfahrzeug 100 nicht direkt in die Batterien 40 eingegeben, welche als die geschützten Komponenten dienen. Somit ist es mit der Konfiguration des Brennstoffzellenfahrzeugs 100 gemäß dieser Ausführung möglich, die geschützten Komponenten vor einer Aufprallkraft von unten her zu schützen.
Wenn mit dem oben beschriebenen Brennstoffzellenfahrzeug gemäß dieser Ausführung eine Aufprallkraft von der Seite oder von unten her eingegeben wird, ist es möglich, die geschützten Komponenten, wie etwa die Batterien, die Brennstoffzelle und die Wasserstoffzufuhrkomponente, vor der Aufprallkraft zu schützen. Wie oben beschrieben ist es in dieser Ausführung möglich, eine Beschädigung der geschützten Komponenten in einem Notfall zu vermeiden, und um die Sicherheit des Fahrzeugs weiter zu verbessern.
Zweite Ausführung
Nun wird unter Bezug auf 5 eine Konfiguration eines Brennstoffzellenfahrzeugs 200 gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung beschrieben. Das Brennstoffzellenfahrzeug 200 gemäß der zweiten Ausführung unterscheidet sich von dem Brennstoffzellenfahrzeug gemäß der ersten Ausführung darin, dass die Wasserstofftanks 30 im unteren Teil des Fahrzeugkörpers 10 im Wesentlichen horizontal angeordnet sind, ohne in der Höhenrichtung gestapelt zu sein. Daher wird hauptsächlich dieser Unterschied beschrieben, und die gleichen Komponenten wie jene der ersten Ausführung werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibung wird weggelassen.
Das Brennstoffzellenfahrzeug 200 gemäß der zweiten Ausführung enthält einen Fahrzeugkörper 10, der ein paar linker und rechter Seitenrahmen 13 (13a und 13b) enthält. Wie in 5 dargestellt, enthält der Fahrzeugkörper 10 Wasserstofftanks 30 und eine Batterie 40. Die Batterie 40, die als die geschützte Komponente dient, ist in einem Mitteltunnel des Brennstoffzellenfahrzeugs 200 untergebracht. Die Wasserstofftanks 30 sind im Wesentlichen horizontal unter der Batterie 40 angeordnet. Die Wasserstofftanks 30 sind durch Tankfixierungsträger 32 miteinander verbunden, um eine Floßform zu bilden. Die Wasserstofftanks 30, die in einer Floßform verbunden sind, und die Tankfixierungsträger 32 bilden eine Wasserstofftankeinheit 39. In dieser Ausführung ist die Länge der Wasserstofftankeinheit 39 in der Fahrzeugbreitenrichtung größer als die Länge der Batterie 40 in der Fahrzeugbreitenrichtung.
Die Konfiguration des Brennstoffzellenfahrzeugs 200 gemäß der zweiten Ausführung ist vorteilhaft darin, dass es nicht notwendig ist, ein Wasserstofftankgehäuse bereitzustellen, das an die Form der Batterie 40 angepasst ist, und sie auf einem Fahrzeug mit einem Mitteltunnel angewendet werden kann.
Weil ferner in der zweiten Ausführung die Wasserstofftanks 30 die vertikal untere Seite der Batterie 40 bedecken, ist es möglich, die vertikal untere Seite der Batterie 40 vor einer Aufprallkraft zu schützen. Weil darüber hinaus die Länge der Wasserstofftankeinheit 39 in der Fahrzeugbreitenrichtung größer als jene der Batterie 40 in der Fahrzeugbreitenrichtung, wird eine von der Seite des Fahrzeugs eingegebene Aufprallkraft durch die Wasserstofftankeinheit 39 auf den Seitenrahmen 13 an der entgegengesetzten Seite übertragen. Somit ist es möglich, die Batterie 40, die als die geschützte Komponente dient, vor einer direkten Einwirkung der Aufprallkraft zu schützen.
Modifikationen
Nun wird ein Brennstoffzellenfahrzeug 300 gemäß einer ersten Modifikation der Erfindung unter Bezug auf 6 beschrieben.
In der ersten Ausführung sind die Wasserstofftanks 30 in dem Wasserstofftankgehäuse 37 untergebracht, und ist das Wasserstofftankgehäuse 37 an den Seitenrahmen 13 des Fahrzeugkörpers 10 befestigt. Diese Modifikation unterscheidet sich von der ersten Ausführung darin, dass die Wasserstofftanks 30 nicht in dem Wasserstofftankgehäuse untergebracht sind. Die Wasserstofftankeinheit 39 gemäß dieser Modifikation enthält die Wasserstofftanks 30 und die Tankfixierungsträger 32, die die Wasserstofftanks miteinander verbinden. Obwohl in 6 drei Tankfixierungsträger 32a, 32b und 32c die Körper und Anschlüsse 31 an beiden Enden der zylindrischen Tanks 30 koppeln, ist die Anzahl der Tankfixierungsträger und der Positionen, wo die Wasserstofftanks gekoppelt sind, darauf nicht beschränkt. Die Tankfixierungsträger 32 sind an dem Seitenrahmen 13a an der rechten Seite und dem Seitenrahmen 13b an der linken Seite des Fahrzeugkörpers 10 mit bekannten Fixierungselementen befestigt, wie etwa Bolzen 33. Unter der Wasserstofftankeinheit 39 kann eine bekannte Bodenverkleidung 38 angebracht sein.
In dieser Modifikation wird eine in den Seitenrahmen 13a eingegebene Aufprallkraft IF₁ in Stoßkräfte IF₂, IF₃ und IF₄ unterteilt, und wird auf die Tankfixierungsträger 32a, 32c und 32b übertragen. Die Stoßkräfte IF₂, IF₃ und IF₄ werden dann auf den Seitenrahmen 13b übertragen, der am anderen Ende mit den Tankfixierungsträgern gekoppelt ist. Auch in dieser Modifikation wird die Aufprallkraft von der Seite nicht direkt in die Batterie 40 eingegeben, die auf der Wasserstofftankeinheit 39 angeordnet ist. Somit wird die auf der Wasserstofftankeinheit 39 angeordnete geschützte Komponente vor einer Aufprallkraft von der Seite des Brennstoffzellenfahrzeugs 300 her geschützt. Weil die Wasserstofftankeinheit 39 unter der Batterie 40 angeordnet ist, ist es möglich, die geschützte Komponente vor einer Aufprallkraft von unterhalb des Brennstoffzellenfahrzeugs 300 zu schützen.
Obwohl die Ausführungen und die Modifikation der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail beschrieben worden sind, ist die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt. Zum Beispiel ist in den Ausführungen und der oberen beschriebenen Modifikation die Batterie als Beispiel der geschützten Komponente beschrieben worden. Jedoch kann die geschützte Komponente auch die Brennstoffzelle oder die Wasserstoffzufuhrkomponente sein. Obwohl in der obigen Beschreibung separate Wasserstofftanks 30 angenommen worden sind, können auch Tanks verwendet werden, die an Wasserstoffspeicherregionen miteinander in Verbindung stehen.
Es ist ersichtlich, dass eine normal fachkundige Person innerhalb des Umfangs der in den Ansprüchen beschriebenen technischen Ideen versuchen wird, an den oben beschriebenen Ausführungen und der Modifikation weitere Modifikationen vorzunehmen, und es versteht sich, dass solche Modifikationen auch zum technischen Umfang der Erfindung gehören.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, durch Steuerung der Anordnung von Wasserstofftanks und Hochspannungskomponenten eine noch höhere Fahrzeugsicherheit zu erzielen.
Ein Brennstoffzellenfahrzeug enthält eine geschützte Komponente und eine Wasserstofftankeinheit. Die geschützte Komponente enthält eine Batterie und/oder eine Brennstoffzelle und/oder eine Wasserstoffzufuhrkomponente. Die Wasserstofftankeinheit enthält Wasserstofftanks, die konfiguriert sind, um zur Stromerzeugung der Brennstoffzelle benutztes Wasserstoffgas zu speichern, sowie eine Kupplung, welche die Wasserstofftanks miteinander koppelt. Die Wasserstofftankeinheit ist so angeordnet, dass sie zumindest eine vertikal untere Seite der geschützten Komponente abdeckt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019033657 A [0003]
JP 2011255882 A [0003]
JP 2020029136 A [0003]
JP 2022006349 A [0003]

Claims

Brennstoffzellenfahrzeug, welches aufweist: eine geschützte Komponente, die eine Batterie und/oder eine Brennstoffzelle und/oder eine Wasserstoffzufuhrkomponente aufweist; und eine Wasserstofftankeinheit, die Wasserstofftanks aufweist, die konfiguriert sind, um zur Stromerzeugung der Brennstoffzelle benutztes Wasserstoffgas zu speichern, sowie eine Kupplung, die die Wasserstofftanks miteinander koppelt, wobei die Wasserstofftankeinheit so angeordnet ist, dass sie zumindest eine vertikal untere Seite der geschützten Komponente abdeckt.
Brennstoffzellenfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Wasserstofftankeinheit zumindest einen Abschnitt einer Seite der geschützten Komponente abdeckt.
Brennstoffzellenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wasserstofftanks zylindrisch sind, und die Wasserstofftankeinheit gebildet ist, indem Anschlüsse der zylindrischen Wasserstofftanks mit der Kupplung aneinander gekoppelt sind.
Brennstoffzellenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wasserstofftankeinheit an Seitenrahmen an beiden Seiten des Fahrzeugs über die Kupplung oder über ein Wasserstofftankgehäuse befestigt ist.
Brennstoffzellenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wasserstofftankeinheit die Wasserstofftanks und ein Wasserstofftankgehäuse aufweist, das konfiguriert ist, um die Wasserstofftanks aufzunehmen, und das Wasserstofftankgehäuse an zumindest einem Abschnitt davon ein Lüftungsloch aufweist.