專利名稱：燃料電池動(dòng)力車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 涉及燃料電池動(dòng)力車輛。特別地，本發(fā)明涉及罐的安裝結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，該罐用于存儲(chǔ)用于燃料電池的燃料氣體。
背景技術(shù)：
通常，燃料電池動(dòng)力車輛使用由燃料電池生成的電力驅(qū)動(dòng)，例如氫氣等的燃料供給到所述燃料電池。在此燃料電池動(dòng)力車輛中，用于燃料電池的燃料氣體典型地在高壓下存儲(chǔ)在罐內(nèi)，且罐可安裝在車身的下部上，以保證最大可能的車室空間。一般地，罐覆蓋有覆蓋件，且被保護(hù)以防例如路面、突出的石頭、水等的外部環(huán)境的影響。存儲(chǔ)在罐內(nèi)的燃料氣體被供給到燃料電池。當(dāng)罐內(nèi)的壓力下降時(shí)，罐的溫度通常降低。如果罐的溫度明顯降低，則罐可能由于其自身收縮而被損壞。日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2009-78623 (JP-A-2009-78623)中描述了燃料電池動(dòng)力雙輪車輛，用于冷卻燃料電池的冷卻風(fēng)扇，和用于存儲(chǔ)供給到燃料電池的燃料氣體的燃料筒。在JP-A-2009-78623中描述的車輛中，冷卻風(fēng)扇將在冷卻燃料電池之后已被加熱的空氣吹向燃料筒，因此防止燃料鋼筒的溫度隨著消耗燃料氣體而降低。日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2006-188170 (JP-A-2006-188170)描述了一種車輛，所述車輛包括安裝在車身的頂部上的氣態(tài)燃料罐以及覆蓋且保護(hù)氣態(tài)燃料罐的頂部覆蓋件。此夕卜，JP-A-2006-188170也描述了通過(guò)頂部覆蓋件形成的外側(cè)空氣引入部分，且在車輛行駛期間吹向車輛的風(fēng)通過(guò)外側(cè)空氣引入部分被引入到頂部覆蓋件內(nèi)。在常規(guī)的燃料電池動(dòng)力車輛中，當(dāng)罐的溫度降低到一定值(例如，-40°C)以下時(shí)，抑制罐內(nèi)的壓力下降。換言之，通過(guò)降低供給到燃料電池的燃料氣體的流量，避免了罐的溫度的進(jìn)一步降低。然而，以此方法，燃料電池的輸出由于燃料氣體的流量的降低而下降，且作為結(jié)果，車輛的行駛性能惡化。如在JP-A-2009-78623中描述，可提供風(fēng)扇以使得空氣循環(huán)且抑制在運(yùn)行時(shí)罐的溫度下降。然而，如上所述，在帶有安裝在車身的下部上的罐的燃料電池動(dòng)力車輛中，需要在車身的下部上提供風(fēng)扇和用于保護(hù)風(fēng)扇的覆蓋件。作為結(jié)果，燃料電池動(dòng)力車輛的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種燃料電池動(dòng)力車輛，所述燃料電池動(dòng)力車輛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且有效地抑制了安裝在車身的下部上的罐的溫度降低。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的燃料電池動(dòng)力車輛是如下一種燃料電池動(dòng)力車輛，其具有燃料電池、安裝在車身的下部上的罐，和覆蓋且保護(hù)罐的覆蓋件，在所述罐內(nèi)在高壓下存儲(chǔ)了供給到燃料電池的燃料氣體。在此燃料電池動(dòng)力車輛內(nèi)，覆蓋件具有形成在覆蓋件內(nèi)的引入口和排出口，通過(guò)所述引入口將空氣引入到覆蓋件內(nèi)的空間內(nèi)，且通過(guò)所述排出口將從引入口引入到覆蓋件內(nèi)的空間內(nèi)的空氣排出，其中引入口形成在車輛的罐的前方且排出口形成在車輛的te的后方。此外，根據(jù)本發(fā)明的前述方面的燃料電池動(dòng)力車輛可包括排氣通道，所述排氣通道將燃料電池與引入口連接，且從燃料電池排出的排氣流過(guò)所述排氣通道。此外，根據(jù)本發(fā)明的前述方面的燃料電池動(dòng)力車輛可包括與所述罐相同的多個(gè)罐。所述多個(gè)罐可從車輛的前方向后方依次地安裝在車身上，且管道可形成在覆蓋件內(nèi)，所述管道將通過(guò)引入口引入的空氣中的一些空氣從所述多個(gè)罐中的一個(gè)罐向后引導(dǎo)，所述多個(gè)罐中的所述一個(gè)罐位于其它罐中的任何罐相對(duì)于車輛的前方。此外，在根據(jù)本發(fā)明的前述方面的燃料電池動(dòng)力車輛中，引導(dǎo)部可形成在覆蓋件內(nèi)，所述引導(dǎo)部引導(dǎo)從管道的出口流入到所述罐中的位于管道出口后方的一個(gè)罐內(nèi)的空氣。此外，根據(jù)本發(fā)明的前述方面的燃料電池動(dòng)力車輛可包括與所述罐相同的多個(gè) 罐、與所述管道相同的多個(gè)管道和與所述引導(dǎo)部相同的多個(gè)引導(dǎo)部，在車輛的所述多個(gè)罐中的每個(gè)罐的前方布置了另外的罐，設(shè)置所述多個(gè)管道和所述多個(gè)引導(dǎo)部以將從引入口引入的空氣引導(dǎo)到相應(yīng)罐內(nèi)，所述相應(yīng)罐中的每個(gè)罐的前方布置了所述另外的罐。此外，在根據(jù)本發(fā)明的前述方面的燃料電池動(dòng)力車輛中，排出口可穿過(guò)覆蓋件的下表面和覆蓋件的后表面中的至少一個(gè)表面而形成。此外，在根據(jù)本發(fā)明的前述方面的燃料電池動(dòng)力車輛中，引入口和排出口可在形狀上相同。根據(jù)本發(fā)明的燃料電池動(dòng)力車輛可使用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)有效地抑制安裝在車身的下部上的罐的溫度的降低。


本發(fā)明的前述和/或另外的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從如下的參考附圖的對(duì)于本發(fā)明的示例實(shí)施例的描述中更加顯見(jiàn)，其中相同的附圖標(biāo)號(hào)用于代表相同的元件，且其中圖I是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的安裝在燃料電池動(dòng)力車輛上的燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)造的視圖；圖2是示出了當(dāng)從車輛側(cè)面的位置觀察時(shí)的車身的下部的總體構(gòu)造的視圖，所述車身的下部上安裝了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的罐；圖3是從上方觀察時(shí)的根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的覆蓋件的內(nèi)部的俯視圖；和圖4是示出了當(dāng)從車輛側(cè)面的位置觀察時(shí)車身的下部的總體構(gòu)造的視圖，所述車身的下部上安裝了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的罐。
具體實(shí)施例方式在下文中將使用附圖描述根據(jù)本發(fā)明的燃料電池動(dòng)力車輛的實(shí)施例。首先，將參考圖I描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的安裝在燃料電池動(dòng)力車輛10上的燃料電池系統(tǒng)12。燃料電池系統(tǒng)12包括燃料電池14，所述燃料電池14通過(guò)燃料氣體和氧化氣體之間的電化學(xué)反應(yīng)生成電力。應(yīng)注意的是用于燃料電池系統(tǒng)12的燃料氣體是氫，且氧化氣體是空氣。燃料氣體流動(dòng)通道16以及氧化氣體流動(dòng)通道(未示出)連接到燃料電池14，其中燃料氣體通過(guò)所述燃料氣體流動(dòng)通道16供給到燃料電池14的陽(yáng)極(未示出)，氧化氣體通過(guò)所述氧化氣體流動(dòng)通道供給到燃料電池14的陰極(未示出)。燃料電池14是質(zhì)子交換膜燃料電池，所述質(zhì)子交換膜燃料電池使用電解質(zhì)膜作為質(zhì)子傳導(dǎo)膜體，它由例如碳氟化合物樹(shù)脂的高聚物材料等形成。電池的每個(gè)單體電池(未示出)通過(guò)另外地將膜電極組件(MEA)夾在兩個(gè)分離器之間而構(gòu)造，所述膜電極組件通過(guò)將電解質(zhì)膜夾在陽(yáng)極和陰極之間而構(gòu)造。燃料電池14通過(guò)將多個(gè)這樣的單體電池相互層疊而構(gòu)造。燃料電池系統(tǒng)12包括兩個(gè)罐18，所述罐18用作將燃料氣體供給到燃料電池14的燃料氣體源。燃料氣體在高壓下(例如，70MPa)存儲(chǔ)在罐18內(nèi)。燃料氣體流動(dòng)通道16將罐18與燃料電池14連接。應(yīng)注意的是在此實(shí) 施例中描述的罐18的數(shù)量?jī)H是示例，且根據(jù)本發(fā)明的罐18的數(shù)量不絕對(duì)地要求為兩個(gè)，如將在后文中描述。燃料氣體流動(dòng)通道16在從罐18向燃料電池14的方向上順序地裝配有主止回閥20和降壓閥22。主止回閥22裝配到燃料氣體流動(dòng)通道16，以分別對(duì)應(yīng)于罐18。主止回閥20是電磁閥，其通過(guò)由電信號(hào)驅(qū)動(dòng)電磁體來(lái)致動(dòng)。降壓閥22將從罐18引入的燃料氣體的壓力(例如，70MPa)降低到適合于供給有燃料氣體的燃料電池14的壓力(例如，IMPa)。通過(guò)使用從如此構(gòu)造的燃料電池系統(tǒng)12輸出的電力驅(qū)動(dòng)用作原動(dòng)機(jī)的馬達(dá)(未示出)，燃料電池動(dòng)力車輛10可移動(dòng)。然后，將參考圖2和圖3描述根據(jù)本發(fā)明的此實(shí)施例的燃料電池動(dòng)力車輛10的構(gòu)造。圖2是示出了從車輛側(cè)面的位置觀察時(shí)的安裝有罐的車身的下部的總體構(gòu)造的視圖。圖3是從上方觀察時(shí)的覆蓋件的內(nèi)部的俯視圖。在根據(jù)本發(fā)明的此實(shí)施例的燃料電池動(dòng)力車輛10中，兩個(gè)罐18布置在作為車身的下部結(jié)構(gòu)的車身框架24的下部上。罐18通過(guò)固定支架26固定到車身框架24。這些罐18筒形地形成，即形成為所謂的筒的形狀，以分散存儲(chǔ)在罐18內(nèi)的燃料氣體的壓力。兩個(gè)罐18從車輛的前方向后依次布置，且以分別在車輛寬度方向上延伸的方式布置。此外，車身框架24包括用于覆蓋罐18的覆蓋件28。覆蓋件28是所謂的下覆蓋件，所述下覆蓋件覆蓋了罐18以保護(hù)罐18不受例如路面、突出的石頭、水等的外部環(huán)境的影響，且防止罐18被損壞或變壞。排屑孔30穿過(guò)覆蓋件28的下表面而形成，排屑孔30用于允許可能已進(jìn)入覆蓋件28內(nèi)側(cè)的空間的石頭、水和其它碎屑落下。在根據(jù)本發(fā)明的此實(shí)施例的燃料電池動(dòng)力車輛10中，覆蓋件28的特征在于具有引入口 32和排出口 34，所述引入口 32用于將空氣引入到覆蓋件28內(nèi)側(cè)的空間內(nèi)，且所述排出口 34用于將從引入口 32引入到覆蓋件28內(nèi)側(cè)空間內(nèi)的空氣排出。引入口 32形成在罐18的相對(duì)于車輛的前方，且排出口 34形成在罐18的相對(duì)于車輛的后方。在燃料電池動(dòng)力車輛10內(nèi)，當(dāng)車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)，使用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)將外側(cè)空氣供給到罐
18。即，在車輛移動(dòng)時(shí)，迎頭風(fēng)將空氣通過(guò)弓丨入口 32引入到覆蓋件28內(nèi)側(cè)的空間內(nèi)，且被弓I入的空氣有效地與罐18換熱，然后通過(guò)排出口 34被排出。在此，應(yīng)注意的是在罐18的溫度低于引入的空氣的溫度時(shí)，罐18可通過(guò)罐18和引入的空氣之間的熱交換而被加熱。因此，即使罐18的溫度已由于燃料氣體的消耗而明顯降低，在車輛移動(dòng)時(shí)，罐18的溫度降低也可被引入到覆蓋件28內(nèi)側(cè)的空間內(nèi)的空氣抑制，而不抑制燃料電池的輸出。
兩個(gè)引入口 32形成在覆蓋件28的前表面內(nèi)，且兩個(gè)排出口 34形成在覆蓋件28的與其前表面相對(duì)的后表面內(nèi)。為降低制造成本，引入口 32和排出口 34可具有相同的形狀。應(yīng)注意的是，在此描述的引入口 32的數(shù)量和排出口 34的數(shù)量?jī)H是示例，且本發(fā)明可使用適于特定應(yīng)用的任何數(shù)量的端口實(shí)施。此外，雖然在本發(fā)明的此實(shí)施例中的排出口 34示出為形成在覆蓋件28的后表面內(nèi)，但本發(fā)明不限制于此構(gòu)造。只要已引入到覆蓋件28內(nèi)側(cè)且已與罐18進(jìn)行換熱的空氣可平滑地排出，則排出口 34可穿過(guò)覆蓋件28的下表面而形成。此外，在根據(jù)本發(fā)明的此實(shí)施例的燃料電池動(dòng)力車輛10內(nèi)，兩個(gè)罐18相對(duì)于車輛從前向后依次安裝。在此構(gòu)造中，通過(guò)與位于前方的罐18換熱而冷卻的空氣直接流向位于后方的罐18。因此，位于后方的罐18的換熱效率下降。因而，不能均勻地抑制兩個(gè)罐18的溫度的下降。因此，如在圖2和圖3中所示，管道36提供在覆蓋件28的內(nèi)側(cè)，該管道36用于將 通過(guò)引入口 32引入的空氣從位于前方的罐18向后引入。利用這些管道36，位于后方的罐18可被提供以其溫度與供給到位于此罐18前方的罐18的空氣的溫度相同的空氣。因此，盡可能均勻地抑制了兩個(gè)罐18的溫度的下降。管道36連接到引入口 32的區(qū)域的部分，以將從引入口 32引入的空氣中的部分空氣向后供給。管道36形成為延伸經(jīng)過(guò)前罐18下方的空間。然而，本發(fā)明不限制于此構(gòu)造。只要空氣從位于前方的罐18向后引入，則管道36可形成為延伸通過(guò)另一條路徑，例如經(jīng)過(guò)前罐18上方的空間。此外，引導(dǎo)部38提供在覆蓋件28的內(nèi)側(cè)，該引導(dǎo)部38用于將從管道36的出口流出的空氣從該出口引導(dǎo)到后罐18。通過(guò)這些引導(dǎo)部38引導(dǎo)的空氣可有效地與位于后方的罐18接觸。因此，空氣和位于后方的罐18之間的接觸面積增加。通過(guò)增加與在覆蓋件28的內(nèi)側(cè)流動(dòng)的空氣的接觸面積，提聞了后te 18的換熱效率。因此，可進(jìn)一步均勻化在覆蓋件28內(nèi)側(cè)的罐18的溫度降低的抑制。如在圖2中所示，引導(dǎo)部38具有傾斜面，所述傾斜面從覆蓋件28以傾斜的方式突出，且碰到此傾斜面的空氣被目標(biāo)罐18引導(dǎo)。此外，如在圖3中所示，多個(gè)引導(dǎo)部38在車輛的寬度方向上延伸。應(yīng)注意的是，引導(dǎo)部28的數(shù)量是示例，且引導(dǎo)部38的數(shù)量可以調(diào)整以適合本發(fā)明的特定的應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的燃料電池動(dòng)力車輛10以如上所述的簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)便于罐18和外側(cè)空氣之間的換熱，且因此可有效地抑制罐18的溫度的下降。然后，將參考圖4描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的燃料電池動(dòng)力車輛10。圖4是示出了從車輛的側(cè)面位置觀察時(shí)安裝了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的罐的車身的下部的總體構(gòu)造的視圖。應(yīng)注意的是與本發(fā)明的第一實(shí)施例的部件相同的部件使用相同的附圖標(biāo)號(hào)指示，且將省略對(duì)這些部件的詳細(xì)描述。在根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的燃料電池動(dòng)力車輛10中，燃料電池14布置在車身框架24的下部上在覆蓋件28的前方。燃料電池動(dòng)力車輛10具有排氣通道40，所述排氣通道40將燃料電池14連接到引入口 32，且從燃料電池14排出的排氣流過(guò)所述排氣通道40。使用排氣通道40，高溫(例如，80°C)的排氣從運(yùn)行的燃料電池14引入到覆蓋件28內(nèi)的空間內(nèi)。因此，因?yàn)榕艢獾臏囟雀哂谕鈧?cè)空氣的溫度，所以與根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的燃料電池動(dòng)力車輛10的結(jié)構(gòu)相比，可更有效地抑制罐18的溫度下降。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，燃料電池14被描述為布置在車身框架24的下部上。然而，本發(fā)明不限制于此構(gòu)造。只要燃料電池14的排氣可通過(guò)排氣通道40發(fā)送到覆蓋件28，則燃料電池14也可提供在車身框架24的上部分上。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，引入口 32連接到排氣通道40。然而，本發(fā)明不限制于此構(gòu)造。為保證預(yù)定量的空氣被引入到覆蓋件28內(nèi)側(cè)的空間，引入口 32中的一些引入口可連接到排氣通道40，且引入口 32中的剩余引入口可向外打開(kāi)。在以上所述的本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例中包括兩個(gè)罐18。然而，本發(fā)明不限制于使用兩個(gè)罐18。如果僅使用一個(gè)罐18,則管道36和引導(dǎo)部38可省略。另外,如果使用三個(gè)或更多的罐18，則可提供分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)后罐18的管道部分36和分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)后罐18的引導(dǎo)部38，以提高多個(gè)后罐18的換熱效率。 本發(fā)明已參考其示例實(shí)施例僅為圖示目的而描述。應(yīng)理解的是，本發(fā)明不意圖于是排他的，或限制本發(fā)明的形式，且本發(fā)明可適合于使用在其它系統(tǒng)和應(yīng)用中。本發(fā)明的范圍包括可由本領(lǐng)域一般技術(shù)人員構(gòu)思的多種改進(jìn)和等價(jià)布置。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池動(dòng)力車輛，其特征在于包括 燃料電池； 罐，所述罐被安裝在車身的下部上，燃料氣體在高壓下被存儲(chǔ)在所述罐中，所述燃料氣體被供給到所述燃料電池；和 覆蓋件，所述覆蓋件覆蓋且保護(hù)所述罐，其中 引入口和排出口形成在所述覆蓋件中，其中空氣通過(guò)所述弓I入口引入到所述覆蓋件內(nèi)的空間中，并且從所述引入口引入到所述覆蓋件內(nèi)的所述空間中的空氣通過(guò)所述排出口被排出，其中所述引入口形成在所述車輛的所述罐的前方，并且所述排出口形成在所述車輛的所述罐的后方。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃料電池動(dòng)力車輛，進(jìn)一步包括排氣通道，所述排氣通道將所述燃料電池與所述引入口連接，并且，從所述燃料電池排出的排氣流過(guò)所述排氣通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的燃料電池動(dòng)力車輛，包括與所述罐相同的多個(gè)罐，其中 所述多個(gè)罐從所述車輛的前方向所述車輛的后方依次被安裝在所述車身上，并且 管道形成在所述覆蓋件中，所述管道將通過(guò)所述弓丨入口引入的空氣中的一些空氣從所述多個(gè)罐中的一個(gè)罐向后引導(dǎo)，所述多個(gè)罐中的上述一個(gè)罐位于其它罐中的任何罐的相對(duì)于所述車輛的前方。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池動(dòng)力車輛，其中，引導(dǎo)部形成在所述覆蓋件中，所述引導(dǎo)部將從所述管道的出口流出的空氣引導(dǎo)到所述罐中的位于所述管道的所述出口的后方的一個(gè)罐中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池動(dòng)力車輛，包括與所述罐相同的多個(gè)罐、與所述管道相同的多個(gè)管道和與所述引導(dǎo)部相同的多個(gè)引導(dǎo)部，在所述車輛的所述多個(gè)罐中的每個(gè)罐的前方設(shè)置了另外的罐，所述多個(gè)管道和所述多個(gè)引導(dǎo)部被設(shè)置成將從所述引入口引入的空氣引導(dǎo)到相應(yīng)罐中，在上述相應(yīng)罐中的每個(gè)罐的前方設(shè)置了所述另外的罐。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中的任一項(xiàng)所述的燃料電池動(dòng)力車輛，其中，所述排出口穿過(guò)所述覆蓋件的下表面和所述覆蓋件的后表面中的至少一個(gè)表面而形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中的任一項(xiàng)所述的燃料電池動(dòng)力車輛，其中，所述引入口和所述排出口在形狀上相同。
全文摘要
一種燃料電池動(dòng)力車輛(10)，包括覆蓋件(28)，其覆蓋且保護(hù)安裝在車身下部上的罐(18)。引入口(32)在車輛的罐(18)的前方形成在覆蓋件(28)內(nèi)，以將空氣引入到覆蓋件(28)內(nèi)的空間內(nèi)。另外，排出口(34)在車輛的罐(18)的后方形成在覆蓋件(28)內(nèi)，以將從引入口(32)引入到覆蓋件(28)內(nèi)的空間內(nèi)的空氣排出。
文檔編號(hào)H01M8/04GK102714329SQ201180006417
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者矢橋洋樹(shù), 石戶谷盡生 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社