KR20210057498A - 연료 전지 차량 - Google Patents

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KR20210057498A
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연승준
진명광
정남철
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

실시 예의 연료 전지 차량은, 제1 공간에 장착된 전방 연료 전지 및 제1 공간보다 차량 운행 방향을 기준으로 후방에 위치한 제2 공간에 장착되고, 지면을 기준으로 전방 연료 전지의 탑면보다 낮은 탑면을 갖는 후방 연료 전지를 포함한다.

Description

연료 전지 차량{Fuel cell vehicle}
실시 예는 연료 전지를 포함하는 차량에 관한 것이다.
트럭이나 버스 등과 같은 상용 차량은 승용 차량보다 무게나 사이즈가 크기 때문에, 구동을 위한 출력이 대략 200㎾ 이상으로서 매우 크다. 따라서, 승용 차량에 적용되는 연료 전지가 하나만 있을 경우 승용 차량을 구동시킬 수 없거나 구동시키기 어려울 수 있다. 따라서, 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
실시 예는 복수의 연료 전지를 효율적으로 장착한 연료 전지 차량을 제공한다.
실시 예에 의한 연료 전지 차량은, 제1 공간에 장착된 전방 연료 전지; 및 상기 제1 공간보다 차량 운행 방향을 기준으로 후방에 위치한 제2 공간에 장착되고, 지면을 기준으로 상기 전방 연료 전지의 탑면보다 낮은 탑면을 갖는 후방 연료 전지를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 연료 전지 차량은, 각각이 상기 차량 운행 방향인 제1 방향으로 연장하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 대향하는 제1 및 제2 차체 프레임을 더 포함하고, 상기 제2 방향으로 이격된 상기 제1 차체 프레임과 상기 제2 차체 프레임 사이의 공간은 상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 연료 전지 차량은 캡(CAB); 및 상기 캡의 후방에 위치하는 적재부를 포함하고, 상기 캡과 상기 적재부 각각은 상기 제1 및 제2 차체 프레임에 의해 지지될 수 있다.
예를 들어, 상기 연료 전지 차량은 상기 제1 방향으로, 상기 캡과 상기 적재부 사이에 위치한 수소 저장부를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전방 연료 전지는 상기 캡의 하단에 장착될 수 있다.
예를 들어, 상기 전방 연료 전지의 탑면은 상기 제1 및 제2 차제 프레임 각각의 탑면과 상기 캡의 저면 사이에 위치할 수 있다.
예를 들어, 상기 후방 연료 전지는 상기 적재부의 아래에 장착될 수 있다.
예를 들어, 지면을 기준으로, 상기 후방 연료 전지의 탑면은 상기 적재부의 저면보다 낮을 수 있다.
예를 들어, 상기 후방 연료 전지는 상기 수소 저장부의 아래에 장착될 수 있다.
예를 들어, 지면을 기준으로 상기 후방 연료 전지의 탑면은 상기 수소 저장부의 저면보다 낮을 수 있다.
예를 들어, 상기 연료 전지 차량은 프론트 엑슬을 더 포함하고, 상기 전방 연료 전지는 상기 캡과 상기 프론트 엑슬 사이에 배치될 수 있다.
예를 들어, 지면을 기준으로, 상기 후방 연료 전지의 탑면은 상기 전방 연료 전지의 탑면보다 낮을 수 있다.
예를 들어, 상기 전방 연료 전지의 탑면과 상기 후방 연료 전지의 탑면 간의 높이 차는 상기 후방 연료 전지의 탑면과 상기 적재부의 저면 간의 높이 차보다 더 클 수 있다.
예를 들어, 상기 전방 연료 전지의 탑면과 상기 후방 연료 전지의 탑면 간의 높이 차는 상기 후방 연료 전지의 탑면과 상기 수소 저장부의 저면 간의 높이 차보다 더 클 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 차체 프레임과 상기 제2 차체 프레임 간의 상기 제2 방향으로의 이격 거리는 상기 차량 운행 방향을 기준으로 전방에서 후방으로 갈수록 감소할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 방향으로, 상기 전방 연료 전지의 폭은 상기 후방 연료 전지의 폭보다 크고, 상기 제2 방향으로, 상기 후방 연료 전지의 폭은 상기 제1 차체 프레임과 상기 제2 차체 프레임 간의 상기 제2 방향으로의 최소 이격 거리보다 더 작을 수 있다.
예를 들어, 상기 연료 전지 차량은, 상기 전방 연료 전지를 상기 제1 및 제2 차체 프레임에 연결하는 복수의 전방 연결 부재; 및 상기 후방 연료 전지를 상기 제1 및 제2 차체 프레임에 연결하는 복수의 후방 연결 부재를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 연료 전지 차량은 상기 복수의 전방 연결 부재 중 일부와 상기 복수의 후방 연결 부재 중 일부를 상기 제1 및 제2 차체 프레임에 연결하는 복수의 공통 연결 부재를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 전방 연결 부재 및 상기 복수의 공통 연결 부재는 상기 전방 연료 전지가 상기 제1 및 제2 차체 프레임의 위에서 탑재 및 탈거가 가능하도록, 상기 전방 연료 전지를 상기 제1 및 제2 차체 프레임에 연결할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 전방 연결 부재는 상기 캡이 틸팅된 후, 노출되는 영역에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 후방 연결 부재 및 상기 복수의 공통 연결 부재는 상기 후방 연료 전지가 상기 제1 및 제2 차체 프레임의 위 또는 아래에서 탑재 가능하고 상기 제1 및 제2 차체 프레임의 아래에서 탈거가 가능하도록, 상기 후방 연료 전지를 상기 제1 및 제2 차체 프레임에 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 전방 연결 부재 각각은 상기 전방 연료 전지의 단부와 연결된 제1 마운팅 서포트 브라켓; 및 상기 제1 마운팅 서포트 브라켓을 상기 제1 및 제2 차체 프레임 중 하나에 연결하는 제1 개별 마운팅 브라켓을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 전방 연결 부재 각각은 상기 제1 및 제2 방향과 각각 교차하는 제3 방향으로, 상기 제1 마운팅 서포트 브라켓과 상기 제1 개별 마운팅 브라켓 사이에 배치되고, 진동 절연성을 갖는 제1 마운팅 인슐레이터를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 후방 연결 부재 각각은 상기 후방 연료 전지의 단부와 연결된 제2 마운팅 서포트 브라켓; 및 상기 제2 마운팅 서포트 브라켓을 상기 제1 및 제2 차체 프레임 중 하나에 연결하는 제2 개별 마운팅 브라켓을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 후방 연결 부재 각각은 상기 제3 방향으로, 상기 제2 마운팅 서포트 브라켓과 상기 제2 개별 마운팅 브라켓 사이에 배치되고, 진동 절연성을 갖는 제2 마운팅 인슐레이터를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 공통 연결 부재 각각은 상기 제1 방향으로 서로 인접한 상기 제1 개별 마운팅 브라켓과 상기 제2 개별 마운팅 브라켓을 상기 제1 및 제2 차체 프레임에 연결하는 공통 마운팅 브라켓을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 개별 마운팅 브라켓은 상기 공통 마운팅 브라켓의 상부와 연결되고, 상기 제2 개별 마운팅 브라켓은 상기 공통 마운팅 브라켓의 하부와 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 전방 연료 전지는 복수의 단위 셀이 상기 제1 방향으로 적층된 제1 셀 스택을 포함하고, 상기 후방 연료 전지는 복수의 단위 셀이 상기 제1 방향으로 적층된 제2 셀 스택을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 셀 스택에 포함된 상기 복수의 단위 셀의 개수와 상기 제2 셀 스택에 포함된 상기 복수의 단위 셀의 개수는 서로 동일할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 셀 스택에 포함된 상기 복수의 단위 셀의 개수와 상기 제2 셀 스택에 포함된 상기 복수의 단위 셀의 개수는 서로 다를 수 있다.
실시 예에 따른 연료 전지 차량은 복수 개의 연료 전지를 효율적으로 배치하여 정비성을 개선시키고, 주행 거리를 증가시키거나 화물의 적재량 또는, 승객의 탑승량을 증가시킬 수 있다.
도 1은 실시 예에 의한 연료 전지 차량의 외관 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 연료 전지 차량의 평면도를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 실시 예에 의한 연료 전지 차량의 단면도를 나타낸다.
도 4는 실시 예에 의한 연료 전지 차량에 포함되는 전방 연료 전지 및 후방 연료 전지 각각의 예시적인 단면도를 나타낸다.
도 5는 실시 예에 의한 연료 전지 차량의 평면도를 나타낸다.
도 6은 도 5에 도시된 연료 전지 차량의 실시 예에 의한 국부적인 측단면도를 나타낸다.
도 7은 도 5에 도시된 ‘A’ 부분의 실시 예에 의한 평면도를 나타낸다.
도 8은 도 7에 도시된 후방 연결 부재의 실시 예에 의한 사시도를 나타낸다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 실시 예의 설명에 있어서, 각 구성요소(element)의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소(element)가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소(element)가 상기 두 구성요소(element) 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"로 표현되는 경우 하나의 구성요소(element)를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
이하, 실시 예에 의한 연료 전지 차량(300: 300A, 300B)을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 편의상, 데카르트 좌표계(x축, y축, z축)를 이용하여 연료 전지 차량(300:300A, 300B)을 설명하지만, 다른 좌표계에 의해서도 이를 설명할 수 있음은 물론이다. 또한, 데카르트 좌표계에 의하면, x축, y축 및 z축은 서로 직교하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, x축, y축 및 z축은 서로 교차할 수도 있다. 아래의 설명에서, 제1 방향은 +x축 또는 -x축 방향 중 적어도 한 방향을 의미하고, 제2 방향은 +y축 또는 -y축 방향 중 적어도 한 방향을 의미하고, 제3 방향은 +z축 방향 또는 -z축 방향 중 적어도 한 방향을 의미하는 것으로 설명한다. 또한, ‘하방’이란, 지면을 향하는 중력 방향을 의미하고, ‘상방’이란, 지면으로부터 멀어지는 방향으로서 하방의 반대 방향을 의미할 수 있다. 또한, ‘전방’이란 차량(300: 300A, 300B)이 전진하는 방향을 의미하고, ‘후방’이란 차량(300: 300A, 300B)이 후진하는 방향으로서, 전방의 반대 방향을 의미할 수 있다.
이하, 실시 예에 의한 연료 전지 차량(이하, ‘차량’이라 한다)(300:300A, 300B)을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 1은 실시 예에 의한 연료 전지 차량(300)의 외관 사시도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 연료 전지 차량(300)의 평면도를 나타내고, 도 3a 및 도 3b는 실시 예에 의한 연료 전지 차량(300A, 300B)의 단면도를 나타낸다.
차체부(320)의 이해를 돕기 위해, 도 1 및 도 2에서 연료 전지 차량(300)에서, 전방 연료 전지(332) 및 후방 연료 전지(334)의 도시는 생략되었다.
도 1 내지 도 3b를 참조하면, 실시 예에 의한 연료 전지 차량(300:300A, 300B)은 차체부(320) 및 복수의 연료 전지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 연료 전지는 전방 연료 전지(332) 및 후방 연료 전지(334)를 포함할 수 있다. 이하, 복수의 연료 전지는 전방 연료 전지(332) 및 후방 연료 전지(334)를 포함하는 것으로 설명하지만, 하기의 설명은 연료 전지가 3개 이상인 경우에도 적용될 수 있다.
먼저, 실시 예에 의한 차량(300: 300A, 300B)에 포함되는 전방 연료 전지(332) 및 후방 연료 전지(334) 각각의 일 례를 첨부된 도 4를 참조하여 다음과 같이 살펴본다. 그러나, 실시 예에 의한 차량(300: 300A, 300b)은 도 4에 도시된 구성 이외에 다양한 구성을 갖는 전방연료 전지(332) 및 후방 연료 전지(334)를 포함할 수 있다.
도 4는 실시 예에 의한 연료 전지 차량(300: 300A, 300B)에 포함되는 전방 연료 전지(332) 및 후방 연료 전지(334) 각각의 예시적인 단면도를 나타낸다. 도 4의 설명에서 언급되는 ‘연료 전지’란 실시 예에 의한 전방 연료 전지(332) 및 후방 연료 전지(334) 각각을 의미할 수 있다.
연료 전지는 예를 들어 차량 구동을 위한 전력 공급원으로 가장 많이 연구되고 있는 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC:Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, Proton Exchange Membrane Fuel Cell)일 수 있다.
연료 전지는 제1 및 제2 엔드 플레이트(end plate)(또는, 가압 플레이트 또는 압축판)(110A, 110B), 집전판(112) 및 셀 스택(122)을 포함할 수 있다.
셀 스택(122)은 제1 방향으로 적층된 복수의 단위 셀(122-1 내지 122-N)을 포함할 수 있다. 여기서, N은 1 이상의 양의 정수로서, 수십 내지 수백일 수 있으나, 실시 예는 N의 특정한 수에 국한되지 않는다.
이하, 전방 연료 전지(332)에 포함되는 셀 스택(122)을 ‘제1 셀 스택’이라 하고, 후방 연료 전지(334)에 포함되는 셀 스택(122)을 ‘제2 셀 스택’이라 한다.
실시 예에 의하면, 제1 셀 스택에 포함된 복수의 단위 셀의 개수와 제2 셀 스택에 포함된 복수의 단위 셀의 개수는 서로 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.
각 단위 셀(122-n)은 0.6 볼트 내지 1.0 볼트, 평균적으로 0.7볼트의 전기를 생성할 수 있다. 여기서, 1≤n≤N이다. 따라서, 연료 전지로부터 부하로 공급하고자 하는 전력의 세기에 따라 N이 결정될 수 있다. 여기서, 부하란, 차량(300: 300A, 300B)에서 전력을 요구하는 부분을 의미할 수 있다.
특히, 실시 예에 의한 차량(300:300A, 300B)은 버스 또는 트럭 등과 같이 많은 전력을 요구하는 상용차일 수 있다. 따라서, 많은 구동 전력을 요구하므로, 차량(300: 300A, 300B)은 복수 예를 들어, 2개의 전방 연료 전지(332) 및 후방 연료 전지(334)를 포함할 수 있다.
각 단위 셀(122-n)은 막전극 접합체(MEA:Membrane Electrode Assembly)(210), 가스 확산층(GDL:Gas Diffusion Layer)(222, 224), 개스킷(Gasket)(232, 234, 236) 및 분리판(또는, 바이폴라 플레이트(bipolar plate) 또는 세퍼레이터(separator))(242, 244)을 포함할 수 있다.
막전극 접합체(210)는 수소 이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매 전극층이 부착된 구조를 갖는다. 구체적으로, 막전극 접합체(210)는 고분자 전해질막(또는, 프로톤(proton) 교환막)(212), 연료극(또는, 수소극 또는 산화 전극)(214) 및 공기극(또는, 산소극 또는 환원 전극)(216)을 포함할 수 있다. 또한, 막전극 접합체(210)는 서브 개스킷(238)을 더 포함할 수도 있다.
고분자 전해질막(210)은 연료극(214)과 공기극(216) 사이에 배치된다.
연료 전지에서 연료인 수소는 제1 분리판(242)을 통해 연료극(214)으로 공급되고, 산화제인 산소를 포함하는 공기는 제2 분리판(244)을 통해 공기극(216)으로 공급될 수 있다.
연료극(214)으로 공급된 수소는 촉매에 의해 수소 이온(proton, H+)과 전자(electron, e-)로 분해되며, 이 중 수소 이온만이 선택적으로 고분자 전해질막(212)을 통과하여 공기극(216)으로 전달되고, 동시에 전자는 도체인 가스 확산층(222, 224)과 제1 및 제2 분리판(242, 244)을 통해 공기극(216)으로 전달될 수 있다. 전술한 동작을 위해, 연료극(214)과 공기극(216) 각각에는 촉매층이 도포될 수 있다. 이와 같이, 전자의 이동에 기인하여 외부 도선을 통한 전자의 흐름이 발생하여 전류가 생성된다. 연료인 수소와 공기에 포함된 산소와의 전기 화학 반응에 의해, 연료 전지는 전력을 발생함을 알 수 있다.
공기극(216)에서는 고분자 전해질막(210)을 통해 공급된 수소 이온과 제1 및 제2 분리판(242, 244)을 통해 전달된 전자가 공기극(216)으로 공급된 공기 중 산소와 만나서 물(이하, ‘생성수’라 함)을 생성하는 반응을 일으킨다. 공기극(216)에서 생성된 생성수는 고분자 전해질막(212)을 투과하여 연료극(214)으로 전달될 수 있다.
제1 및 제2 가스 확산층(222, 224)은 반응 기체인 수소와 산소를 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 제1 및 제2 가스 확산층(222, 224)은 막전극 접합체(210)의 양측에 각각 배치될 수 있다. 제1 가스 확산층(222)은 제1 분리판(242)을 통해 공급되는 반응 기체인 수소를 확산시켜 고르게 분포시키는 역할을 하며, 전기 전도성을 가질 수 있다. 제2 가스 확산층(224)은 제2 분리판(244)을 통해 공급되는 반응 기체인 공기를 확산시켜 고르게 분포시키는 역할을 하며, 전기 전도성을 가질 수 있다.
개스킷(232, 234, 236)은 반응기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하며, 제1 및 제2 분리판(242, 244)을 적층할 때 응력을 분산시키며, 유로를 독립적으로 밀폐시키는 역할을 수행한다. 이와 같이, 개스킷(232, 234, 236)에 의해 기밀/수밀이 유지됨으로써 전력을 생성하는 셀 스택(122)과 인접한 면의 평탄도가 관리되어, 셀 스택(122)의 반응면에 균일한 면압 분포가 이루어질 수 있다.
제1 및 제2 분리판(242, 244)은 반응기체들 및 냉각매체를 이동시키는 역할과 복수의 단위 셀 각각을 다른 단위 셀과 분리시키는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 분리판(242, 244)은 막전극 접합체(210)와 가스 확산층(222, 224)을 구조적으로 지지하며, 발생한 전류를 수집하여 집전판(112)으로 전달하는 역할을 수행할 수도 있다.
제1 및 제2 분리판(242, 244)은 제1 방향으로 서로 이격되어 제1 및 제2 가스 확산층(222, 224)의 외측에 각각 배치될 수 있다. 즉, 제1 분리판(242)은 제1 가스 확산층(222)의 좌측에 배치되고, 제2 분리판(244)은 제2 가스 확산층(224)의 우측에 배치될 수 있다.
제1 분리판(242)은 반응 기체인 수소를 제1 가스 확산층(222)을 통해 연료극(214)으로 공급하는 역할을 한다. 제2 분리판(244)은 반응 기체인 공기를 제2 가스 확산층(224)을 통해 공기극(216)으로 공급하는 역할을 한다. 그 밖에, 제1 및 제2 분리판(242, 244) 각각은 냉각 매체(예를 들어, 냉각수)가 흐를 수 있는 채널을 형성할 수도 있다.
한편, 제1 및 제2 엔드 플레이트(110A, 110B)는 셀 스택(122)의 양측단 각각에 배치되어, 복수의 단위 셀을 지지하며 고정시킬 수 있다. 즉, 제1 엔드 플레이트(110A)는 셀 스택(122)의 양측단 중 일측단에 배치되고, 제2 엔드 플레이트(110B)는 셀 스택(122)의 양측단 중 타측단에 배치될 수 있다.
집전판(112)은 셀 스택(122)과 대면하는 제1 및 제2 엔드 플레이트(110A, 110B)의 내측면(110AI, 110BI)과 셀 스택(122) 사이에 배치될 수 있다. 집전판(112)은 셀 스택(122)에서 전자의 흐름으로 생성된 전기 에너지를 모아서 연료 전지가 사용되는 차량(300: 300A, 300B)의 부하로 공급하는 역할을 한다.
다시, 도 1 내지 도 3b를 참조하면, 차체부(320)는 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)을 포함할 수 있다. 또는, 차체부(320)는 적어도 하나의 크로스 멤버(cross member)(323)를 더 포함할 수 있다.
제1 및 제2 차체 프레임(322, 324) 각각은 차량(300:300A, 300B)의 운행(또는, 진행) 방향인 제1 방향(또는, 전방 또는 후방)으로 연장하고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 대향할 수 있다. 이때, 적어도 하나의 크로스 멤버(323)는 차체부(320)에서 제1 차체 프레임(322)과 제2 차체 프레임(322, 324) 사이에 배치되는(또는, 위치하는) 부분으로써, 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324) 중 적어도 하나와 일체일 수 있으나, 실시 예에 의한 차량(300: 300A, 300B)은 크로스 멤버(323)의 유무 및 특정한 위치에 국한되지 않는다.
전방 연료 전지(332)는 차량(300:300A, 300B)의 제1 공간(S1)에 장착되고, 후방 연료 전지(334)는 차량(300:300A, 300B)의 제2 공간(S2)에 장착될 수 있다. 여기서, 제1 공간(S1)이란, 차량(300:300A, 300B)에서 제2 방향으로 이격된 제1 차체 프레임(322)과 제2 차체 프레임(324) 사이에 형성된 공간을 의미할 수 있다.
또한, 제2 공간(S2)이란, 차량(300:300A, 300B)에서 제2 방향으로 이격된 제1 차체 프레임(322)과 제2 차체 프레임(324) 사이의 공간 중에서 제1 공간(S1)의 후방에 위치한 공간을 의미할 수 있다.
또한, 도 3a에 도시된 바와 같이, 차량(300:300A)은 캡(CAB:cabinroom)(310), 적재부(362) 및 수소 저장부(350)를 포함할 수 있다. 또는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 차량(300:300B)은 캡(310)과 적재부(364)를 포함하고, 수소 저장부(350)는 생략되거나 도 3a에 도시된 위치와 다른 위치에 장착될 수 있다.
적재부(362, 364)는 차량(300:300A, 300B)에서 캡(310)의 후방에 위치할 수 있다.
만일, 차량(300: 300A, 300B)이 트럭인 상용 차량일 경우 적재부(362, 364)는 화물이 적재되는 공간을 제공하고, 차량(300: 300A, 300B)이 버스일 경우 적재부(362, 364)는 승객이 탑승하는 공간을 제공할 수 있다.
도 3a 및 도 3b에서 적재부(362, 364)는 사각형 단면 형상을 갖는 클로즈 타입(close type)인 것으로 예시하였지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 달리 적재부(362, 364)는 상부가 개방된 오픈 타입(open type)의 단면 형상을 가질 수도 있다.
수소 저장부(350)는 제1 방향으로, 캡(310)과 적재부(362) 사이에 위치하며, 전방 연료 전지(332) 및 후방 연료 전지(334)에서 필요한 수소를 차량(300: 300A, 300B)의 연료로서 저장할 수 있다. 비록 도시되지는 않았지만, 도 3a에 도시된 차량(300A)은 수소 저장부(350)로부터 전방 연료 전지(332) 및 후방 연료 전지(334) 각각으로 수소가 공급되는 배관을 더 포함할 수 있다.
캡(310)과 적재부(362, 364) 각각은 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 의해 지지될 수 있다. 마찬가지로, 수소 저장부(350)도 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 의해 지지될 수 있다.
또한, 크로서 멤버(323)는 캡(310), 적재부(362, 364) 및 수소 저장부(350) 중 적어도 하나를 지지하는데 기여할 수도 있다. 또는, 크로스 멤버(323)는 캡(310), 적재부(362, 364) 및 수소 저장부(350) 중 어느 것도 지지하지 않으며 생략될 수도 있다.
다시 도 2를 참조하면, 전방 연료 전지(332)가 장착되는 제1 공간(S1)은 캡(310)의 하단(또는, 아래)일 수 있다. 평면상에서, 캡(310)에 의해 가려져서 전방 연료 전지(332)가 보이지 않지만, 이해를 돕기 위해, 도 2에서 제1 공간(S1) 및 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324) 각각을 점선으로 도시하였다. 즉, 전방 연료 전지(332)는 캡(310) 아래에서 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324) 사이에 위치한 제1 공간(S1)에 장착될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 도 3a에 도시된 차량(300A)에서 후방 연료 전지(334)가 장착(또는, 배치, 결합, 연결, 위치, 조립)되는 제2 공간(S2:S21)은 수소 저장부(350)의 아래일 수 있다. 이 경우. 후방 연료 전지(334)는 수소 저장부(350) 아래의 공간 중에서 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)사이의 도 2에 도시된 제2 공간(S21)에 장착될 수 있다.
다른 실시 예에 의하면, 도 3b에 도시된 차량(300B)에서 후방 연료 전지(334)가 장착되는 제2 공간(S2:S22)은 적재부(364)의 아래일 수 있다. 이 경우. 후방 연료 전지(334)는 적재부(364) 아래에서 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324) 사이의 제2 공간(S22) 중 어느 곳에나 장착될 수 있다. 예를 들어, 제2 공간(S22) 중에서 제1 공간(S1)과 인접한 공간(S21)에 후방 연료 전지(334)가 장착될 수 있다.
이때, 차량(300: 300A, 300B)에서 후방 연료 전지(334)의 후단에 장착되는 부품(예를 들어, 크로스 멤버(323)나 모터 등)과의 간섭이 없는 범위 내에서 후방 연료 전지(334)가 장착(또는, 배치, 결합, 연결, 위치, 조립)되는 제2 공간이 결정될 수도 있다.
또한, 전방 연료 전지(332)와 후방 연료 전지(334)는 지면(G), 수소 저장부(350)의 저면(350B), 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 상면(320T), 적재부(364)의 저면(364B), 캡(310)의 저면(310L)을 기준으로 다양하게 위치할 수 있다.
이하, 실시 예에 의한 차량(300:300A, 300B)에서 전방 연료 전지(332)와 후방 연료 전지(334)가 장착되는 다양한 위치를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 살펴본다.
실시 예에 의한 차량(300:300A, 300B)에서, 지면(G)을 기준으로, 후방 연료 전지(334)의 탑면(334T)은 전방 연료 전지(332)의 탑면(332T)보다 낮을 수 있다. 즉, 후방 연료 전지(334)의 탑면(334T)이 지면(G)으로부터 이격된 제1 높이(H1)는 전방 연료 전지(332)의 탑면(332T)이 지면(G)으로부터 이격된 제2 높이(H2)보다 작을 수 있다.
또한, 단면상에서, 전방 연료 전지(332)의 탑면(332T)은 제1 및 제2 차제 프레임(320: 322, 324) 각각의 탑면(320T)과 캡(310)의 저면(310L) 사이에 위치할 수 있다. 즉, 단면상에서, 제1 및 제2 차제 프레임(320: 322, 324) 각각의 탑면(320T)과 캡(310)의 저면(310L) 사이의 공간(DS1)에 전방 연료 전지(332)의 탑면(332T)이 위치할 수 있다.
또한, 차량(300:300A, 300B)은 프론트 엑슬(340)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 전방 연료 전지(332)는 캡(310)과 프론트 엑슬(340) 사이에 장착될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 도 3a에 도시된 바와 같이, 지면(G)을 기준으로 후방 연료 전지(334)의 탑면(334T)은 수소 저장부(350)의 저면(350B)보다 낮을 수 있다. 즉, 후방 연료 전지(334)의 탑면(334T)이 지면(G)으로부터 이격된 제1 높이(H1)는 수소 저장부(350)의 저면(350B)이 지면(G)으로부터 이격된 제3 높이(이하, ‘제3-1 높이’라 한다)(H31)보다 작을 수 있다. 이때, 제1 높이(H1)와 제3-1 높이(H31) 간의 높이 차(DS2)는 ‘0’이상일 수 있다. 단면상에서, 높이 차(DS2)가 작을수록 수소 저장부(350)에서 수소가 저장되는 공간의 제3 방향으로의 길이가 증가할 수 있다.
또한, 전방 연료 전지(332)의 탑면(332T)과 후방 연료 전지(334)의 탑면(334T) 간의 높이 차(DS3)는 후방 연료 전지(334)의 탑면(334T)과 수소 저장부(350)의 저면(350B) 간의 높이 차(DS2)보다 더 클 수 있다.
다른 실시 예에 의하면, 도 3b에 도시된 바와 같이, 지면(G)을 기준으로 후방 연료 전지(334)의 탑면(334T)은 적재부(364)의 저면(364B)보다 낮을 수 있다. 즉, 후방 연료 전지(334)의 탑면(334T)이 지면(G)으로부터 이격된 제1 높이(H1)는 적재부(364)의 저면(364B)이 지면(G)으로부터 이격된 제3 높이(이하, ‘제3-2 높이’라 한다)(H32)보다 작을 수 있다. 이때, 제1 높이(H1)와 제3-2 높이(H32) 간의 높이 차(DS2)는 ‘0’이상일 수 있다. 단면상에서, 높이 차(DS2)가 작을수록 적재부(364)에 적재되는 공간의 제3 방향으로의 길이가 증가할 수 있다.
또한, 전방 연료 전지(332)의 탑면(332T)과 후방 연료 전지(334)의 탑면(334T) 간의 높이 차(DS3)는 후방 연료 전지(334)의 탑면(334T)과 적재부(364)의 저면(364B) 간의 높이 차(DS2)보다 더 클 수 있다.
도 5는 실시 예에 의한 연료 전지 차량(300: 300A, 300B)의 평면도를 나타낸다.
도 5는 도 3a 및 도 3b에 도시된 차량(300A, 300B) 각각의 평면도에 해당하며, 전방 연료 전지(332) 및 후방 연료 전지(334) 각각이 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)와 연결되는 관계의 이해를 돕기 위해, 도 5에서, 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324) 위에 장착(또는, 배치, 결합, 연결, 위치, 조립)되는 캡(310), 적재부(362, 364) 및 수소 저장부(350)의 도시는 생략된다.
도 5를 참조하면, 제1 차체 프레임(322)과 제2 차체 프레임(324) 간의 제2 방향으로의 이격 거리는 차량(300: 300A, 300B)의 앞에서 뒤로 갈수록 감소할 수 있다. 제1 차체 프레임(322)과 제2 차체 프레임(324) 간의 제2 방향으로의 이격 거리는 차량(300: 300A, 300B)의 앞의 선단에서 최대가 되고 차량(300: 300A, 300B)의 뒤의 후미에서 최소가 될 수 있다. 즉, 차량(300: 300A, 300B)의 앞의 선단에서 제1 차체 프레임(322)과 제2 차체 프레임(324) 간의 제2 방향으로의 이격 거리는 최대값(YMA)을 갖고, 차량(300: 300A, 300B)의 뒤의 선단에서 제1 차체 프레임(322)과 제2 차체 프레임(324) 간의 제2 방향으로의 이격 거리는 최소값(YMI)을 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 평면상에서 제1 차체 프레임(322)과 제2 차체 프레임(324) 간의 제2 방향으로의 이격 거리가 차량(300: 300A, 300B)의 앞에서 뒤로 갈수록 감소할 경우, 전방 연료 전지(332)의 제2 방향으로의 폭(YF)은 후방 연료 전지(334)의 제2 방향으로의 폭(YB)보다 클 수 있다. 또는, 이들 폭(YF, YB)은 서로 동일할 수 있다. 또한, 후방 연료 전지(334)의 제2 방향으로의 폭(YB)은 제1 차체 프레임(322)과 제2 차체 프레임(324) 간의 제2 방향으로의 최소 이격 거리(YMI)보다 더 작을 수 있다. 이는 제1 차체 프레임(322)과 제2 차체 프레임(324) 간의 제2 방향으로의 최소 이격 거리(YMI)가 작은 경우에도, 전방 연료 전지(332) 및 후방 연료 전지(334)를 제1 차체 프레임(322)과 제2 차체 프레임(324) 사이의 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S21 또는 S22)에 각각 장착하기 위함이다.
한편, 실시 예에 의한 차량(300:300A, 300B)은 복수의 전방 연결 부재(FC)(예를 들어, FC1 내지 FC4) 및 복수의 후방 연결 부재(BC)(예를 들어, BC1 내지 BC4)를 더 포함할 수 있다. 또는, 실시 예에 의한 차량(300:300A, 300B)은 복수의 공통 연결 부재(CC)를 더 포함할 수도 있다.
복수의 전방 연결 부재(FC)는 전방 연료 전지(332)를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 연결(또는, 결합, 조립, 배치, 위치)하는 역할을 한다. 예를 들어, 복수의 전방 연결 부재(FC)는 전방 연료 전지(332)와 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324) 사이에 위치한 제1 내지 제4 전방 연결 부재(FC1 내지 FC4)를 포함할 수 있으나, 실시 예는 전방 연결 부재(FC)의 특정한 개수에 국한되지 않는다.
복수의 후방 연결 부재(BC)는 후방 연료 전지(334)를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 연결(또는, 결합, 조립, 배치, 위치)하는 역할을 한다. 예를 들어, 복수의 후방 연결 부재(BC)는 후방 연료 전지(334)와 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324) 사이에 위치한 제1 내지 제4 후방 연결 부재(BC1 내지 BC4)를 포함할 수 있으나, 실시 예는 후방 연결 부재(BC)의 특정한 개수에 국한되지 않는다.
도 5에 도시된 전방 연료 전지(332) 및 후방 연료 전지(334) 각각은 사각형 평면 형상을 갖는 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 이하, 전방 연료 전지(332) 및 후방 연료 전지(334) 각각이 도 5에 도시된 바와 같이 사각형 평면 형상을 갖는 것으로 설명하지만, 하기의 설명은 전방 연료 전지(332) 및 후방 연료 전지(334) 각각이 다각형, 원형 또는 타원형 평면 형상을 갖는 경우에도 적용될 수 있다.
전방 연료 전지(332)는 4개의 제1 내지 제4 변(FS1, FS2, FS3, FS4)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 및 제3 전방 연결 부재(FC2, FC3) 각각은 전방 연료 전지(332)의 제1 변(FS1)과 제1 차체 프레임(322) 사이에 배치되어, 전방 연료 전지(332)를 제1 차체 프레임(322)에 연결한다. 제1 및 제4 전방 연결 부재(FC1, FC4) 각각은 전방 연료 전지(332)의 제3 변(FS3)과 제2 차체 프레임(324) 사이에 배치되어 전방 연료 전지(332)를 제2 차체 프레임(324)에 연결할 수 있다.
다른 실시 예에 의하면, 도 5에 도시된 바와 달리, 제2 및 제3 전방 연결 부재(FC2, FC3) 각각은 전방 연료 전지(332)의 제2 변(FS2), 제4 변(FS4), 제1 변(FS1)과 제2 변(FS2) 사이의 모서리, 또는 제1 변(FS1)과 제4 변(FS4) 사이의 모서리 중 적어도 한 곳과 제1 차체 프레임(322)을 연결할 수도 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 달리, 제1 및 제4 전방 연결 부재(FC1, FC4) 각각은 전방 연료 전지(332)의 제2 변(FS2), 제4 변(FS4), 제2 변(FS2)과 제3 변(FS3) 사이의 모서리, 또는 제3 변(FS3)과 제4 변(FS4) 사이의 모서리 중 적어도 한 곳과 제2 차체 프레임(324)을 연결할 수도 있다.
후방 연료 전지(334)는 4개의 제1 내지 제4 변(BS1, BS2, BS3, BS4)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 및 제3 후방 연결 부재(BC2, BC3) 각각은 후방 연료 전지(334)의 제1 변(BS1)과 제1 차체 프레임(322) 사이에 배치되어, 후방 연료 전지(334)를 제1 차체 프레임(322)에 연결한다. 제1 및 제4 후방 연결 부재(BC1, BC4) 각각은 후방 연료 전지(334)의 제3 변(BS3)과 제2 차체 프레임(324) 사이에 배치되어 후방 연료 전지(334)를 제2 차체 프레임(324)에 연결할 수 있다.
다른 실시 예에 의하면, 도 5에 도시된 바와 달리, 제2 및 제3 후방 연결 부재(BC2, BC3) 각각은 후방 연료 전지(334)의 제2 변(BS2), 제4 변(BS4), 제1 변(BS1)과 제2 변(BS2) 사이의 모서리, 또는 제1 변(BS1)과 제4 변(BS4) 사이의 모서리 중 적어도 한 곳과 제1 차체 프레임(322)을 연결할 수도 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 달리, 제1 및 제4 후방 연결 부재(BC1, BC4) 각각은 후방 연료 전지(334)의 제2 변(BS2), 제4 변(BS4), 제2 변(BS2)과 제3 변(BS3) 사이의 모서리, 또는 제3 변(BS3)과 제4 변(BS4) 사이의 모서리 중 적어도 한 곳과 제2 차체 프레임(324)을 연결할 수도 있다.
복수의 공통 연결 부재(CC)는 복수의 전방 연결 부재(FC) 중 일부와 복수의 후방 연결 부재(BC) 중 일부를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 연결(또는, 결합, 조립, 배치, 위치)하는 역할을 한다. 예를 들어, 복수의 공통 연결 부재(CC)는 제1 및 제2 공통 연결 부재(CC1, CC2)를 포함할 수 있으나, 실시 예는 공통 연결 부재(CC)의 특정한 개수에 국한되지 않는다.
복수의 공통 연결 부재(CC)는 제1 방향으로 서로 인접하는 전방 연결 부재와 후방 연결 부재를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 연결하는 역할을 한다. 즉, 복수의 전방 연결 부재(FC) 중에서 제3 전방 연결 부재(FC3)와 복수의 후방 연결 부재(BC) 중에서 제3 후방 연결 부재(BC3)은 제1 방향으로 서로 인접한다. 또한, 복수의 전방 연결 부재(FC) 중에서 제4 전방 연결 부재(FC4)와 복수의 후방 연결 부재(BC) 중에서 제4 후방 연결 부재(BC4)은 제1 방향으로 서로 인접한다. 따라서, 제1 공통 연결 부재(CC1)는 제3 전방 연결 부재(FC3)와 제3 후방 연결 부재(BC3)를 제1 차체 프레임(322)에 연결하는 역할을 하고, 제2 공통 연결 부재(CC2)는 제4 전방 연결 부재(FC4)와 제4 후방 연결 부재(BC4)를 제2 차체 프레임(324)에 연결하는 역할을 한다.
또한, 복수의 전방 연결 부재(FC) 및 복수의 공통 연결 부재(CC)는 전방 연료 전지(332)가 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 위에서 탑재(또는, 장착, 결합, 연결, 조립) 가능하고, 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 위에서 탈거(또는, 해체, 분해, 분리) 가능하도록, 전방 연료 전지(332)를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 연결한다.
이하, 복수의 전방 연결 부재(FC)를 이용하여 전방 연료 전지(332)를 차량(300: 300A, 300B)에 장착하고 해체하는 방법에 대해 살펴본다.
먼저, 전방 연료 전지(332)를 차량(300: 300A, 300B)에 탑재하는 방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.
일 실시 예에 의하면, 캡(310)을 도 3a 및 도 3b에 도시된 화살표 방향으로 틸팅시킨다. 이후, 전방 연료 전지(332)에 제1 내지 제4 전방 연결 부재(FC1 내지 FC4)를 연결한 후, 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 위에서, 제1 및 제2 전방 연결 부재(FC1 및 FC2)를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 연결하고 제3 및 제4 전방 연결 부재(FC3 및 FC4)를 제1 및 제2 공통 연결 부재(CC1, CC2)에 연결함으로써, 전방 연료 전지(332)의 탑재를 완성한다.
다른 실시 예에 의하면, 캡(310)을 도 3a 및 도 3b에 도시된 화살표 방향으로 틸팅시킨다. 이후, 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 위에서, 제1 및 제2 전방 연결 부재(FC1 및 FC2)를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 연결하고 제3 및 제4 전방 연결 부재(FC3 및 FC4)를 제1 및 제2 공통 연결 부재(CC1, CC2)에 각각 연결한다. 이후, 제1 내지 제4 전방 연결 부재(FC1 내지 FC4)를 전방 연료 전지(332)에 연결함으로써, 전방 연료 전지(332)의 탑재를 완성한다.
다음으로, 전방 연료 전지(332)를 차량(300: 300A, 300B)으로부터 탈거하는 방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.
일 실시 예에 의하면, 캡(310)을 도 3a 및 도 3b에 도시된 화살표 방향으로 틸팅시킨다. 이후, 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 위에서, 제1 및 제2 전방 연결 부재(FC1 및 FC2)를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)으로부터 각각 분리하고 제3 및 제4 전방 연결 부재(FC3, FC4)를 제1 및 제2 공통 연결 부재(CC1, CC2)로부터 분리시킨다. 이후, 분리된 결과물을 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 위로 끄집어낸다. 이후, 제1 내지 제4 전방 연결 부재(FC1 내지 FC4)를 전방 연료 전지(332)로부터 분리해냄으로써, 전방 연료 전지(332)를 차량(300: 300A, 300B)으로부터 탈거시킬 수 있다.
다른 실시 예에 의하면, 캡(310)을 도 3a 및 도 3b에 도시된 화살표 방향으로 틸팅시킨다. 이후, 전방 연료 전지(332)로부터 제1 내지 제4 전방 연결 부재(FC1 내지 FC4)를 분리시킨다. 이후, 분리된 전방 연료 전지(332)를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 위로 끄집어낸다. 이후, 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 위에서, 제1 및 제2 전방 연결 부재(FC1 및 FC2)를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)으로부터 각각 분리하고 제3 및 제4 전방 연결 부재(FC3, FC4)를 제1 및 제2 공통 연결 부재(CC1, CC2)로부터 각각 분리해냄으로써, 전방 연료 전지(332)를 차량(300: 300A, 300B)으로부터 탈거시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 전방 연료 전지(332)를 차량(300: 300A, 300B)에 탑재하거나 차량(300: 300A, 300B)으로부터 탈거시키기 위해, 복수의 전방 연결 부재(FC)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 캡(310)이 화살표 방향(AR)의 틸팅된 후, 노출되는 영역(A1)에 배치될 수 있다. 이로 인해, 전방 연료 전지(332)가 차량(300: 300A, 300B)에 탑재된 이후, 차량(300: 300A, 300B)의 정비 등 사후 처리(A/S)를 위해 전방 연료 전지(332)를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 위에서 용이하게 탈거시킬 수 있다.
또한, 복수의 후방 연결 부재(BC) 및 복수의 공통 연결 부재(CC)는 후방 연료 전지(334)를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 위 또는 아래에서 탑재 가능하고, 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 아래에서 탈거 가능하도록, 후방 연료 전지(334)를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 연결할 수 있다.
이하, 복수의 후방 연결 부재(BC)를 이용하여 후방 연료 전지(334)를 차량(300: 300A, 300B)에 탑재하고 탈거하는 방법에 대해 살펴본다.
먼저, 후방 연료 전지(334)를 차량(300: 300A, 300B)에 최초에 탑재하는 방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.
일 실시 예에 의하면, 후방 연료 전지(334)에 제1 내지 제4 후방 연결 부재(BC1 내지 BC4)를 연결한 후, 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 위 또는 아래에서 제1 및 제2 후방 연결 부재(BC1 및 BC2)를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 각각 연결하고 제3 내지 제4 후방 연결 부재(BC3 및 BC4)를 제1 및 제2 공통 연결 부재(CC1, CC2)에 각각 연결함으로써, 후방 연료 전지(334)의 탑재를 완성할 수 있다.
다른 실시 예에 의하면, 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 위 또는 아래에서 제1 및 제2 후방 연결 부재(BC1 및 BC2)를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 각각 연결하고 제3 내지 제4 후방 연결 부재(BC3 및 BC4)를 제1 및 제2 공통 연결 부재(CC1, CC2)에 각각 연결한다. 이후, 제1 내지 제4 후방 연결 부재(BC1 내지 BC4)에 후방 연료 전지(334)를 연결함으로써, 후방 연료 전지(334)의 탑재를 완성할 수 있다.
다음으로, 후방 연료 전지(334)를 차량(300: 300A, 300B)에 최초에 탑재한 이후, 후방 연료 전지(334)를 차량(300: 300A, 300B)으로부터 탈거하는 방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.
일 실시 예에 의하면, 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 아래에서, 후방 연료 전지(334)로부터 제1 내지 제4 후방 연결 부재(BC1 내지 BC4)를 분리하고, 분리된 후방 연료 전지(334)를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 아래로 끄집어낸다. 이후, 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 아래에서 제1 및 제2 후방 연결 부재(BC1 및 BC2)를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)으로부터 각각 분리하고 제3 및 제4 후방 연결 부재(BC3, BC4)를 제1 및 제2 공통 연결 부재(CC1, CC2) 각각으로부터 분리함으로써, 후방 연료 전지(334)의 탈거를 완성할 수 있다.
다른 실시 예에 의하면, 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 아래에서, 제1 및 제2 후방 연결 부재(BC1 및 BC2)를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)으로부터 각각 분리하고 제3 및 제4 후방 연결 부재(BC3, BC4)를 제1 및 제2 공통 연결 부재(CC1, CC2) 각각으로부터 분리한다. 이후, 후방 연료 전지(334)로부터 제1 내지 제4 후방 연결 부재(BC1 내지 BC4)를 분리함으로써, 후방 연료 전지(334)의 탈거를 완성할 수 있다.
다음으로, 차량(300: 300A, 300B)으로부터 탈거된 후방 연료 전지(334)를 차량(300: 300A, 300B)에 다시 탑재하는 방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.
일 실시 예에 의하면, 후방 연료 전지(334)에 제1 내지 제4 후방 연결 부재(BC1 내지 BC4)를 연결한다. 이후, 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 아래에서, 제1 및 제2 후방 연결 부재(BC1 및 BC2)를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 각각 연결하고 제3 및 제4 후방 연결 부재(BC3, BC4)를 제1 및 제2 공통 연결 부재(CC1, CC2) 각각에 연결함으로써, 후방 연료 전지(334)의 탑재를 완성할 수 있다.
다른 실시 예에 의하면, 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 아래에서, 제1 및 제2 후방 연결 부재(BC1 및 BC2)를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 각각 연결하고 제3 및 제4 후방 연결 부재(BC3, BC4)를 제1 및 제2 공통 연결 부재(CC1, CC2)에 각각 연결한다. 이후, 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 아래에서 제1 내지 제4 후방 연결 부재(BC1 내지 BC4)에 후방 연료 전지(334)를 연결함으로써, 후방 연료 전지(334)의 탑재를 완성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 실시 예에 의하면 후방 연료 전지(334)가 차량(300: 300A, 300B)에 최초에 탑재된 후, 정비 등의 사후 처리(A/S)를 위해, 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 아래에서 후방 연료 전지(334)를 차량(300: 300A, 300B)으로부터 탈거하거나 탑재할 수 있다. 따라서, 후방 연료 전지(334)를 탑재하거나 탈거하기 위해, 도 3a에 도시된 수소 저장부(350)나 도 3b에 도시된 적재부(364)를 차량(300: 300A, 300B)으로부터 해체하지 않아도 된다.
또한, 전술한 바와 같이, 전방 연료 전지(332)는 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 위에서 탑재되고 탈거될 수 있는 반면, 후방 연료 전지(334)는 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 아래에서 탑재되고 탈거될 수 있다. 이렇게, 실시 예에 의하면, 전방 연료 전지(332)와 후방 연료 전지(334)가 탑재되고 탈거되는 방향이 서로 다르다. 그러므로, 전방 연료 전지(332)가 탑재되거나 탈거되는 동안, 후방 연료 전지(334)의 연결 상태가 영향을 받지 않고, 후방 연료 전지(334)가 탑재되거나 탈거되는 동안, 전방 연료 전지(332)의 연결 상태가 영향을 받지 않도록 할 필요가 있다. 이를 위해, 제1 방향으로 서로 인접하는 곳에 위치한 제3 전방 연결 부재(FC3)와 제3 후방 연결 부재(BC3)를 제1 차체 프레임(322)에 직접 연결하지 않고 제1 공통 연결 부재(CC1)를 통해 간접적으로 연결한다. 또한, 제1 방향으로 서로 인접하는 곳에 위치한 제4 전방 연결 부재(FC4)와 제4 후방 연결 부재(BC4)를 제2 차체 프레임(324)에 직접 연결되지 않고 제2 공통 연결 부재(CC2)를 통해 간접적으로 연결한다.
이하, 전술한 복수의 전방 연결 부재(FC), 복수의 후방 연결 부재(BC) 및 복수의 공통 연결 부재(CC) 각각의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 6은 도 5에 도시된 연료 전지 차량(300: 300A, 300B)의 실시 예에 의한 국부적인 측단면도를 나타낸다.
도 6은 복수의 전방 연결 부재(FC) 중 하나와 복수의 후방 연결 부재(BC) 중 하나와 복수의 공통 연결 부재(CC) 중 하나만을 도시한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 실시 예에 의한 복수의 전방 연결 부재(FC) 각각(370)은 제1 마운팅 서포트 브라켓(mounting support bracket)(372) 및 제1 개별 마운팅 브라켓(374)을 포함할 수 있다. 제1 마운팅 서포트 브라켓(372)은 전방 연결 부재(370)에서 전방 연료 전지(332)의 단부와 연결되는 부분이다.
제1 개별 마운팅 브라켓(374)은 전방 연결 부재(370)에서 제1 마운팅 서포트 브라켓(372)을 제1 차체 프레임(322), 제2 차체 프레임(324), 제1 공통 연결 부재(CC1) 및 제2 공통 연결 부재(CC2) 중 하나에 연결하는 부분이다.
만일, 도 6에 도시된 전방 연결 부재(370)가 도 5에 도시된 제1 및 제2 전방 연결 부재(FC1, FC2)에 해당할 경우, 도 6에 도시된 바와 달리 제1 및 제2 전방 연결 부재(FC1, FC2) 각각의 제1 개별 마운팅 브라켓(374)은 공통 연결 부재(CC: 390) 대신에 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 각각 연결될 수 있다. 그러나, 도 6에 도시된 전방 연결 부재(370)가 도 5에 도시된 제3 및 제4 전방 연결 부재(FC3, FC4)에 해당할 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 제3 및 제4 전방 연결 부재(FC3, FC4)의 제1 개별 마운팅 브라켓(374)은 공통 연결 부재(CC: 390)에 각각 연결될 수 있다.
또한, 복수의 전방 연결 부재(FC) 각각(370)은 제1 마운트 인슐레이터(mount insulator)(또는, 부쉬(bush))(376)를 더 포함할 수 있다. 제1 마운트 인슐레이터(376)는 제1 마운팅 서포트 브라켓(372)을 통해 전방 연료 전지(332)와 연결될 수 있다.
제1 마운트 인슐레이터(376)는 제3 방향으로 제1 마운팅 서포트 브라켓(372)과 제1 개별 마운팅 브라켓(374) 사이에 배치되며, 진동 절연성을 갖는다. 제1 마운트 인슐레이터(376)가 배치됨으로써, 제1 마운팅 서포트 브라켓(372)의 진동이 제1 개별 마운팅 브라켓(374)으로 전달되지 않거나 전달됨이 최소화될 수 있고, 제1 개별 마운팅 브라켓(374)의 진동이 제1 마운팅 서포트 브라켓(372)으로 전달되지 않거나 전달됨이 최소화될 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 후방 연결 부재(BC) 각각(380)은 제2 마운팅 서포트 브라켓(382) 및 제2 개별 마운팅 브라켓(384)을 포함할 수 있다. 제2 마운팅 서포트 브라켓(382)은 후방 연결 부재(380)에서 후방 연료 전지(334)의 단부와 연결되는 부분이다. 제2 개별 마운팅 브라켓(384)은 후방 연결 부재(380)에서 제2 마운팅 서포트 브라켓(382)을 제1 차체 프레임(322), 제2 차체 프레임(324), 제1 공통 연결 부재(CC1) 및 제2 공통 연결 부재(CC2) 중 하나에 연결하는 부분이다.
도 6에 도시된 후방 연결 부재(380)가 도 5에 도시된 제1 및 제2 후방 연결 부재(BC1, BC2) 각각에 해당할 경우, 도 6에 도시된 바와 달리 제1 및 제2 후방 연결 부재(BC1, BC2)의 제2 개별 마운팅 브라켓(384)은 공통 연결 부재(CC: 390) 대신에 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 각각 연결될 수 있다. 그러나, 도 6에 도시된 후방 연결 부재(380)가 도 5에 도시된 제3 및 제4 후방 연결 부재(BC3, BC4) 각각에 해당할 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 제3 및 제4 후방 연결 부재(FC3, FC4)의 제2 개별 마운팅 브라켓(384)은 공통 연결 부재(CC: 390)에 각각 연결될 수 있다.
또한, 복수의 후방 연결 부재(BC) 각각(380)은 제2 마운트 인슐레이터(386)를 더 포함할 수 있다. 제2 마운트 인슐레이터(386)는 제2 마운팅 서포트 브라켓(382)을 통해 후방 연료 전지(334)와 연결될 수 있다.
제2 마운트 인슐레이터(386)는 제3 방향으로 제2 마운팅 서포트 브라켓(382)과 제2 개별 마운팅 브라켓(384) 사이에 배치되며, 진동 절연성을 갖는다. 제2 마운트 인슐레이터(386)가 배치됨으로써, 제2 마운팅 서포트 브라켓(382)의 진동이 제2 개별 마운팅 브라켓(384)으로 전달되지 않거나 전달됨이 최소화될 수 있고, 제2 개별 마운팅 브라켓(384)의 진동이 제2 마운팅 서포트 브라켓(382)으로 전달되지 않거나 전달됨이 최소화될 수 있다.
또한, 복수의 공통 연결 부재(CC) 각각은 공통 마운팅 브라켓(390)을 포함할 수 있다. 공통 마운팅 브라켓(390)은 제1 방향으로 서로 인접한 제1 개별 마운팅 브라켓(374)과 제2 개별 마운팅 브라켓(384)을 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 연결하는 역할을 한다.
예를 들어, 도 6에 도시된 공통 마운팅 브라켓(390)은 제1 방향으로 서로 인접한 제3 전방 연결 부재(FC3: 370)의 제1 개별 마운팅 브라켓(374)과 제3 후방 연결 부재(BC3: 380)의 제2 개별 마운팅 브라켓(384)을 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 연결시킬 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 공통 마운팅 브라켓(390)은 제1 방향으로 서로 인접한 제4 전방 연결 부재(FC4: 370)의 제1 개별 마운팅 브라켓(374)과 제4 후방 연결 부재(BC4: 380)의 제2 개별 마운팅 브라켓(384)을 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 연결시킬 수 있다.
이를 위해, 제1 및 제2 공통 연결 부재(CC1, CC2)의 공통 마운팅 브라켓(390)은 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)과 각각 직접 연결될 수 있다.
도 6에서, 전방 연결 부재(370)의 제1 개별 마운팅 브라켓(374)은 공통 마운팅 브라켓(390)의 상부(면)(CCU)과 연결되고, 후방 연결 부재(380)의 제2 개별 마운팅 브라켓(384)은 공통 마운팅 브라켓(390)의 하부(면)(CCL)과 연결될 수 있다. 이는, 전술한 바와 같이, 전방 연결 부재(370)가 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 위에서 탑재되거나 탈거되도록 하고, 후방 연결 부재(380)가 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 아래에서 탑재되거나 탈거되도록 하기 위함이다.
도 7은 도 5에 도시된 ‘A’ 부분의 실시 예에 의한 평면도를 나타낸다.
도 5에 도시된 제2 후방 연결 부재(BC2)는 제1 차체 프레임(322)에 도 7에 도시된 바와 같이 연결될 수 있다. 비록 도시되지는 않았지만, 도 5에 도시된 제1 후방 연결 부재(BC1)는 도 7에 도시된 바와 같은 모습으로 제2 차체 프레임(324)에 연결될 수 있다.
도 7에 도시된 제2 마운팅 서포트 브라켓(382A), 제2 개별 마운팅 브라켓(384A) 및 제2 마운팅 인슐레이터(386A)는 도 6에 도시된 제2 마운팅 서포트 브라켓(382), 제2 개별 마운팅 브라켓(384) 및 제2 마운팅 인슐레이터(386) 각각의 실시 예에 해당한다.
전술한 바와 같이, 후방 연결 부재(BC: 380)가 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 아래에서 차량(300: 300A, 300B)에 탑재되거나 탈거되도록 하기 위해, 도 7에 도시된 바와 같이 제2 개별 마운팅 브라켓(384A)은 제1 차체 프레임(322)의 아래에서 제1 차체 프레임(322)을 감싸면서 연결되거나 분리될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 마운팅 서포트 브라켓(382A)은 절곡부(P)를 가질 수 있다. 비록 도시되지는 않았지만, 제1 마운팅 서포트 브라켓(372)도 도 7에 도시된 바와 같은 절곡부(P)를 포함할 수 있다. 이는 제2 방향으로 서로 이격된 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324) 사이의 제1 및 제2 공간(S1, S2)에 각각 배치된 전방 및 후방 연료 전지(332, 334)를 제1 방향으로 연장된 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)에 연결하기 위함이다. 그러나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 전방 및 후방 연결 부재(FC, BC)가 전방 및 후방 연료 전지(332, 334)의 어느 부분에 배치되는가 또는 전방 및 후방 연결 부재(FC, BC)의 형태에 따라, 전방 및 후방 연결 부재(FC, BC) 각각은 절곡부(P)를 포함하지 않을 수도 있다.
도 8은 도 7에 도시된 후방 연결 부재(380A)의 실시 예에 의한 사시도를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 후방 연결 부재(380A)의 제2 개별 마운팅 브라켓(384A)은 제1 차체 프레임(322)과 나사(390)에 의해 결합될 수 있다. 또한, 후방 연결 부재(380A)의 제2 마운팅 서포트 브라켓(382A)은 후방 연료 전지(334)와 나사(392)에 의해 결합될 수 있다.
비록 도시되지는 않았지만, 제1 내지 제4 전방 연결 부재(FC1 내지 FC4) 각각에서, 제1 마운팅 서포트 브라켓(372)은 전방 연료 전지(332)와 나사 결합하고 제1 개별 마운팅 브라켓(374)은 제1 차체 프레임(322), 제2 차체 프레임(324) 또는 공통 마운팅 브라켓(390)과 나사 결합할 수 있다. 또한, 제1, 제3 및 제4 후방 연결 부재(BC1, BC3, BC4) 각각에서, 제2 마운팅 서포트 브라켓(382)은 후방 연료 전지(334)와 나사 결합하고 제2 개별 마운팅 브라켓(384)은 제1 차체 프레임(322), 제2 차체 프레임(324) 또는 공통 마운팅 브라켓(390)과 나사 결합할 수 있다.
실시 예에 의한 연료 전지 차량(300: 300A, 300B)은 승용 차량보다 무게나 크기가 큰 트럭이나 버스 등과 같은 상용 차량에 해당할 수 있다. 이를 위해, 실시 예에 의한 연료 전지 차량(300: 300A, 300B)은 복수의 연료 전지(332, 334)를 사용한다. 실시 예에 의한 연료 전지 차량(300: 300A, 300B)은 복수 개의 연료 전지(332, 334)를 효율적으로 배치하여 다양한 잇점을 가질 수 있다.
먼저, 실시 예에 의한 연료 전지 차량(300: 300A, 300B)은 사후 처리(A/S)를 위해 복수의 연료 전지(332, 334)를 차량에 탑재하거나 차량으로부터 탈거 할 때, 차량(300: 300A, 300B)의 다른 부분을 해체하지 않고 해당하는 연료 전지만을 탑재하거나 탈거할 수 있도록 연료 전지(332, 334)를 배치함으로써, 정비성을 개선시킬 수 있다. 특히, 실시 예에 의한 연료 전지 차량(300: 300A, 300B)은 A/S를 위해 후방 연료 전지(334)를 제1 및 제2 차체 프레임(322, 324)의 아래에서 분리하거나 연결할 수 있다. 따라서, 도 3a에 도시된 수소 저장부(350)나 도 3b에 도시된 적재부(364)를 차량(300: 300A, 300B)으로부터 해체할 필요없이 후방 연료 전지(334)를 차량(300: 300A, 300B)에 탑재하거나 탈거할 수 있어, 복수의 연료 전지(332, 334)의 정비 시간과 비용이 단축될 수 있다.
또한 도 3a에 도시된 단면상에서 높이 차(DS2)가 작아 수소 저장부(350)가 차지하는 공간의 제3 방향으로의 길이가 증가하여 수소의 적재량이 증가할 수 있다. 이와 같이, 차량(300: 300A, 300B)의 연료인 수소의 적재량이 증가함으로써, 차량(300: 300A, 300B)의 주행 거리가 증가할 수 있다.
또한, 도 3b에 도시된 단면상에서 높이 차(DS2)가 작아 적재부(364)가 차지하는 공간의 제3 방향으로의 길이가 증가하여 화물의 적재량(또는, 차량이 버스에 해당할 경우 승객의 탑승량)이 증가할 수 있다.
또한, 실시 예에 의한 연료 전지 차량(300: 300A, 300B)에서 전방 연료 전지(332)의 제2 방향으로의 폭(YF)과 후방 연료 전지(334)의 제2 방향으로의 폭(YB)을 조정하여, 전방 및 후방 연료 전지(332, 334) 주변의 부품(예를 들어, 배관, 와이어링)의 배치에 영향을 미치지 않을 수도 있다.
전술한 다양한 실시 예들은 본 발명의 목적을 벗어나지 않고, 서로 상반되지 않은 한 서로 조합될 수도 있다. 또한, 전술한 다양한 실시 예들 중에서 어느 실시 예의 구성 요소가 상세히 설명되지 않은 경우 다른 실시 예의 동일한 참조부호를 갖는 구성 요소에 대한 설명이 준용될 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
300, 300A 300B: 차량

Claims (21)

  1. 제1 공간에 장착된 전방 연료 전지; 및
    상기 제1 공간보다 차량 운행 방향을 기준으로 후방에 위치한 제2 공간에 장착되고, 지면을 기준으로 상기 전방 연료 전지의 탑면보다 낮은 탑면을 갖는 후방 연료 전지를 포함하는 연료 전지 차량.
  2. 제1 항에 있어서,
    각각이 상기 차량 운행 방향인 제1 방향으로 연장하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 대향하는 제1 및 제2 차체 프레임을 더 포함하고,
    상기 제2 방향으로 이격된 상기 제1 차체 프레임과 상기 제2 차체 프레임 사이의 공간은 상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 포함하는 연료 전지 차량.
  3. 제2 항에 있어서,
    캡(CAB); 및
    상기 캡의 후방에 위치하는 적재부를 포함하고,
    상기 캡과 상기 적재부 각각은 상기 제1 및 제2 차체 프레임에 의해 지지되는 연료 전지 차량.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 방향으로, 상기 캡과 상기 적재부 사이에 위치한 수소 저장부를 더 포함하는 연료 전지 차량.
  5. 제3 항 또는 제4 항에 있어서, 상기 전방 연료 전지는 상기 캡의 하단에 장착된 연료 전지 차량.
  6. 제3 항 또는 제4 항에 있어서, 상기 전방 연료 전지의 탑면은
    상기 제1 및 제2 차제 프레임 각각의 탑면과 상기 캡의 저면 사이에 위치하는 연료 전지 차량.
  7. 제3 항에 있어서, 상기 후방 연료 전지는 상기 적재부의 아래에 장착된 연료 전지 차량.
  8. 제7 항에 있어서, 지면을 기준으로, 상기 후방 연료 전지의 탑면은 상기 적재부의 저면보다 낮은 연료 전지 차량.
  9. 제4 항에 있어서, 상기 후방 연료 전지는 상기 수소 저장부의 아래에 장착된 연료 전지 차량.
  10. 제9 항에 있어서, 지면을 기준으로 상기 후방 연료 전지의 탑면은 상기 수소 저장부의 저면보다 낮은 연료 전지 차량.
  11. 제5 항에 있어서, 프론트 엑슬을 더 포함하고,
    상기 전방 연료 전지는 상기 캡과 상기 프론트 엑슬 사이에 배치된 연료 전지 차량.
  12. 제7 항에 있어서, 상기 전방 연료 전지의 탑면과 상기 후방 연료 전지의 탑면 간의 높이 차는 상기 후방 연료 전지의 탑면과 상기 적재부의 저면 간의 높이 차보다 더 큰 연료 전지 차량.
  13. 제9 항에 있어서, 상기 전방 연료 전지의 탑면과 상기 후방 연료 전지의 탑면 간의 높이 차는 상기 후방 연료 전지의 탑면과 상기 수소 저장부의 저면 간의 높이 차보다 더 큰 연료 전지 차량.
  14. 제3 항에 있어서, 상기 제1 차체 프레임과 상기 제2 차체 프레임 간의 상기 제2 방향으로의 이격 거리는 상기 차량 운행 방향을 기준으로 전방에서 후방으로 갈수록 감소하는 연료 전지 차량.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 제2 방향으로, 상기 전방 연료 전지의 폭은 상기 후방 연료 전지의 폭보다 크고,
    상기 제2 방향으로, 상기 후방 연료 전지의 폭은 상기 제1 차체 프레임과 상기 제2 차체 프레임 간의 상기 제2 방향으로의 최소 이격 거리보다 더 작은 연료 전지 차량.
  16. 제3 항에 있어서,
    상기 전방 연료 전지를 상기 제1 및 제2 차체 프레임에 연결하는 복수의 전방 연결 부재; 및
    상기 후방 연료 전지를 상기 제1 및 제2 차체 프레임에 연결하는 복수의 후방 연결 부재를 더 포함하는 연료 전지 차량.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 복수의 전방 연결 부재 중 일부와 상기 복수의 후방 연결 부재 중 일부를 상기 제1 및 제2 차체 프레임에 연결하는 복수의 공통 연결 부재를 더 포함하는 연료 전지 차량.
  18. 제17 항에 있어서, 상기 복수의 전방 연결 부재 각각은
    상기 전방 연료 전지의 단부와 연결된 제1 마운팅 서포트 브라켓; 및
    상기 제1 마운팅 서포트 브라켓을 상기 제1 및 제2 차체 프레임 중 하나에 연결하는 제1 개별 마운팅 브라켓을 포함하는 연료 전지 차량.
  19. 제18 항에 있어서, 상기 복수의 후방 연결 부재 각각은
    상기 후방 연료 전지의 단부와 연결된 제2 마운팅 서포트 브라켓; 및
    상기 제2 마운팅 서포트 브라켓을 상기 제1 및 제2 차체 프레임 중 하나에 연결하는 제2 개별 마운팅 브라켓을 포함하는 연료 전지 차량.
  20. 제19 항에 있어서, 상기 복수의 공통 연결 부재 각각은
    상기 제1 방향으로 서로 인접한 상기 제1 개별 마운팅 브라켓과 상기 제2 개별 마운팅 브라켓을 상기 제1 및 제2 차체 프레임에 연결하는 공통 마운팅 브라켓을 포함하는 연료 전지 차량.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 제1 개별 마운팅 브라켓은 상기 공통 마운팅 브라켓의 상부와 연결되고,
    상기 제2 개별 마운팅 브라켓은 상기 공통 마운팅 브라켓의 하부와 연결되는 연료 전지 차량.
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Families Citing this family (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114347810B (zh) * 2022-03-17 2022-07-29 杭叉集团股份有限公司 一种分布式架构氢燃料电池叉车

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003123779A (ja) * 2001-10-12 2003-04-25 Toyota Motor Corp 燃料電池スタック車両搭載構造
US6974156B2 (en) 2002-03-19 2005-12-13 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel tank structure
JP3816418B2 (ja) * 2002-04-08 2006-08-30 本田技研工業株式会社 車体構造
WO2007074098A1 (de) 2005-12-23 2007-07-05 Robert Bosch Gmbh Fahrzeug mit einem gastank
DE202012004613U1 (de) 2012-04-26 2013-07-30 Faun Umwelttechnik Gmbh & Co. Kg Nutzfahrzeug
DE102014017300A1 (de) 2014-11-21 2015-06-11 Daimler Ag Baukastensystem für eine Brennstoffzelleneinrichtung eines Kraftwagens
JP6667949B2 (ja) 2016-01-20 2020-03-18 新明和工業株式会社 作業車両
CN206394459U (zh) 2016-12-31 2017-08-11 东风特汽（十堰）专用车有限公司 氢燃料物流车
CN107161016A (zh) 2017-04-17 2017-09-15 东风特汽（十堰）专用车有限公司 微型燃料电池物流车整车结构布置
CN108099677A (zh) 2018-01-10 2018-06-01 东风商用车有限公司 一种燃料电池物流车的底盘布置结构
JP7127298B2 (ja) * 2018-02-28 2022-08-30 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両

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