CN105599698B - 车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种车辆，能够防止向收纳高压元件的外部供电装置直接输入冲击，能够保护外部供电装置。车辆(10)在车辆(10)的行进方向上的后方具备：外部供电装置(50)，收纳用于进行外部供电的高压元件；及二次电池(60)，蓄积一部分电力。外部供电装置(50)配置于比二次电池(60)的后端(61)靠前的位置，并且在侧视观察下配置于比二次电池(60)的下端(62)靠铅垂方向的下方的位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种具备外部供电装置的车辆的构造，该外部供电装置收纳用于进行外部供电的高压元件。
背景技术
燃料电池组是通过电化学处理使燃料氧化而将伴随着氧化反应释放出的能量直接转换为电能的发电***。燃料电池组具有通过由多孔质材料形成的一对电极夹持用于选择性地输送氢离子的高分子电解质膜的两侧面而构成的膜-电极组件。一对电极分别以保持铂类的金属催化剂的碳粉末为主要成分，具有与高分子电解质膜相接触的催化剂层和形成于催化剂层的表面且兼具透气性和电子导电性的气体扩散层。
将燃料电池***作为电力源而进行搭载的燃料电池车辆是通过由燃料电池组进行发电而获得的电力驱动牵引马达来行驶的。近年来，燃料电池车辆也作为能够进行外部供电的发电装置而受到瞩目。在这样的燃料电池车辆中，存在具备用于将由燃料电池组进行发电而获得的电力向外部供给的外部供电装置的结构。作为外部供电装置，公知有具备逆变器电路的结构。
作为与具备外部供电装置的车辆相关的技术，公开有例如将收纳高压元件的供电用接触器(外部供电装置)配置于车宽方向上的高压罐的旁边的燃料电池汽车(参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2014-131432号公报
发明内容
然而，在外部供电装置的外壳内收纳有电压较高(例如200V以上)的元件。因此，当将收纳高压元件的外部供电装置配置于高压罐的旁边时，因后方碰撞或侧方碰撞造成的冲击被直接输入到外部供电装置，从而需要对外部供电装置的外壳进行机械强化，如此一来，必然导致重量加重。
因此，本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于提供一种能够防止向收纳高压元件的外部供电装置直接输入冲击、能够保护外部供电装置的车辆。
为了实现上述目的，本发明的车辆在车长方向上的后方具备：外部供电装置，收纳用于进行外部供电的高压元件；及二次电池，其蓄积一部分电力，该车辆的特征在于，上述外部供电装置配置于比上述二次电池的后端靠前的位置，并且在侧视观察时配置于比该二次电池的下端靠铅垂方向的下方的位置。
在上述车辆的结构中，优选的是，在上述车长方向上的后方还具备用于贮存燃料的高压罐，上述外部供电装置配置于比作为从上述二次电池引出的垂线且通过上述高压罐的轴心的直线靠前的位置。
进而优选的是，上述外部供电装置配置于比上述高压罐的前端靠前的位置。
另外，优选的是，上述外部供电装置通过固定部件配置于车辆的行进方向上的后方的地板上，在上述固定部件上设有切口部。
进而优选的是，上述外部供电装置配置于比上述二次电池及/或上述高压罐的两端靠车宽方向的内侧的位置。
发明效果
具备本发明的外部供电装置的车辆构成为在受到后方碰撞的情况下对二次电池施加最初的冲击而使二次电池通过外部供电装置的上方向前方滑动而躲避冲击，从而能够防止因二次电池而向外部供电装置直接输入冲击，能够使外部供电装置免受冲击。
附图说明
图1是搭载了外部供电装置的燃料电池车辆的示意图。
图2是具备本发明的第一实施方式的外部供电装置的车辆的侧视图。
图3是从DC输出连接器侧观察本发明的第一实施方式的外部供电装置的立体图。
图4是从PCU输出连接器侧观察本发明的第一实施方式的外部供电装置的立体图。
图5是从底面侧观察本发明的第一实施方式的外部供电装置的外观图。
图6是具备本发明的第二实施方式的外部供电装置的车辆的设置了后围上盖后的状态的俯视图。
图7是具备本发明的第二实施方式的外部供电装置的车辆的设置后围上盖前的状态的俯视图。
图8是具备本发明的第二实施方式的外部供电装置的车辆的搭载二次电池前的状态的俯视图。
图9是从前方观察具备本发明的第二实施方式的外部供电装置的车辆的搭载二次电池前的状态的图。
图10是具备本发明的第二实施方式的外部供电装置的车辆的打开了后部门的状态的后视图。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式。在以下的附图的记载中，对于相同或者类似的部分以相同或者类似的附图标记来表示。其中，附图是示意性的图。由此，具体的尺寸等应对照以下的说明进行判断。另外，附图相互之间当然也包含彼此的尺寸关系、比例不同的部分。
〔第一实施方式〕
首先，参照图1至图5，说明具备本发明的第一实施方式的外部供电装置的车辆。图1是搭载了外部供电装置的燃料电池车辆的示意图。图2是具备本发明的第一实施方式的外部供电装置的车辆的侧视图。如图1及图2所示，第一实施方式所示例的车辆100是搭载燃料电池***10的燃料电池车辆。燃料电池***10作为车载电源***而发挥功能，主要具备燃料电池30、二次电池60及外部供电装置70。
燃料电池车辆100通过由燃料电池30进行发电而获得的电力驱动牵引马达40来行驶。在燃料电池30中，作为燃料气体而从高压罐50供给氢，并且供给空气。高压罐50搭载于车辆100的行进方向(车长方向)上的后方。在本实施方式的车辆100中搭载有2台高压罐51、52，第一高压罐51搭载于后侧地板21的下部，第二高压罐52搭载于后部座椅22的下部。
燃料电池30由层叠多个单电池而成的组构造构成(以下，称作燃料电池组)。例如，固体高分子型燃料电池的燃料电池单体至少具备由离子透过性的电解质膜、夹持该电解质膜的阳极侧催化剂层(电极层)及阴极侧催化剂层(电极层)构成的膜电极接合体(MEA：Membrane Electrode Assembly)及用于向膜电极接合体供给燃料气体或氧化剂气体的气体扩散层。燃料电池单体被一对隔板夹持。燃料电池组30被电子控制单元(ECU；ElectronicControl Unit)80所控制。
二次电池60是用于蓄积由燃料电池组30进行发电而获得的电力的一部分的蓄电池(battery)。二次电池60与燃料电池组30电连接。二次电池60作为剩余电力的储藏源、再生制动时的再生能量储藏源、伴随燃料电池车辆100的加速或者减速的载荷变动时的能量缓冲器而发挥功能。二次电池60搭载于车辆100的行进方向的后方。如图2所示，本实施方式的二次电池60借助蓄电池支架65(参照图10)设于后部座椅22的座椅靠背23的后方即后侧地板21上。作为二次电池60，例如，优选镍·镉蓄电池、镍·氢蓄电池、锂离子蓄电池等蓄电池，但是并不限定于示例的电池。
接着，参照图3至图5说明本实施方式的外部供电装置70。图3是从DC输出连接器侧观察本发明的第一实施方式的外部供电装置的立体图。图4是从PCU输出连接器侧观察本发明的第一实施方式的外部供电装置的立体图。图5是从底面侧观察本发明的第一实施方式的外部供电装置的外观图。
外部供电装置70是收纳用于向外部供给电力的高压元件的装置。外部供电装置70例如具备逆变器电路、继电器、熔断器等，并与燃料电池组30电连接。如图3及图4所示，外部供电装置70具备收纳高压元件的外壳71。外壳71由作为容器的外壳主体72和封闭外壳主体72的上部开口部的盖体73构成。盖体73在俯视观察时例如呈不等边五角形状，通过被多个螺栓74紧固，盖体73以能够开闭的方式封闭外壳主体72。但是，外壳71的外观形状并不限定于图3所示例的外观形状。
在外壳主体72的两端部设有用于供高压电流通电的直流(DC)输出连接器81和电力控制单元(PCU：Power Control Unit)输出连接器82。在第一实施方式中，DC输出连接器81被设为倾斜地朝向车辆前方。作为将DC输出连接器81设为倾斜地朝向车辆前方的理由，列举有如下理由：为了从外壳主体72直接取出高压电流而在构造上使索环变大，因此需要设为易于取出的方向；在DC输出电缆83的前端部的充电连接器(未图示)为Chademo形式的情况下直径变大，根部难以弯曲，因此设为易于在二次电池60的旁边布线的构造等。另一方面，PCU输出连接器82同样被设为倾斜地朝向车辆前方。作为将PCU输出连接器82设为倾斜地朝向车辆前方的理由，列举有如下理由：为了从外壳主体72直接取出高压电流而在构造上使索环变大，因此需要设为易于取出的方向；通过倾斜地取出而避免在电池支架65(参照图10)的前方布线，因此能够确保来自后部座椅22侧的操作性；能够进行来自外壳主体72的下侧的布线等。连接器81、82是供高压的电流出入的构造部分，因此在外壳主体72安装有覆盖连接器81、82的锁定部分(未图示)的连接器罩75、76。
如图4所示，将用于从外部供电装置70连接二次电池60的输出电缆(蓄电池电缆)84从外壳主体72的PCU输出连接器82的后方侧向二次电池60布线。外部供电装置70配置于车辆后方，难以从后部座椅22侧进行操作，因此将输出电缆84的连接位置设为比外部供电装置70靠上方的二次电池60侧。另外，如图3所示，AC(交流)输出部85设于DC输出连接器81的后方侧。AC输出部85设于与朝向二次电池60的输出电缆84的来自外壳71的输出部相反的一侧的外壳71的位置，在外壳主体72的前侧被电缆连接。通过这样的结构，能够减小外部供电装置70的全长。此外，对于这些电缆类，在仅考虑操作容易性的情况下，在盖体73上表面、或者外壳主体72的前表面布线是有利的，但是当至少在盖体73的上表面对电缆类进行布线时，会出现与二次电池60接触的可能性，因此需要加强电缆。将AC输出部85的电缆连接设为外壳主体72的前侧。信号用连接电缆87从外壳主体72的前表面伸出且在该外壳主体72的前表面被电缆连接。由于在万一发生碰撞时信号用连接电缆87可以破损，因此将其从图4所示的外壳主体72的前表面的贯通部77取出。从使信号用连接电缆87的布线操作容易的观点出发，在外壳71侧设置信号用连接电缆87的贯通部77较为妥当。
如图3至图5所示，外部供电装置70通过固定部件91、92配置于后侧地板21上。如图5所示，固定部件91、92被螺栓等紧固部件95安装于外部供电装置70的底部的两端而在前后部形成为一体，例如，在侧视观察时呈凸状，在仰视观察时呈大致L字形状和U字形状。由于固定部件91、92在前后部形成为一体，因此能够在将固定部件91、92的大型化最小化的基础上进行定位。
如图3及图4所示，固定部件91、92的台座部93A、93B、94A、94B被螺栓等紧固部件96固定于后侧地板21。一侧的台座部93A、94A配置于外部供电装置70的前方。另一侧的台座部93B、94B如图5所示地配置于外部供电装置70的侧方。在侧方(后方)的台座部93B、94B形成有切口部97。该切口部97向台座部93B、94B的前方侧开口，并沿车辆前后方向形成。即，侧方(后方)的台座部93B、94B通过形成有切口部97而形成为紧固部件96能够脱离的构造。通过在该侧方(后方)的台座部93B、94B形成有切口部97而形成为紧固部件96能够脱离的构造。即，当车辆100受到后方碰撞时，后侧地板21为了吸收冲击而以折叠的方式发生变更。固定部件91、92的切口部97通过缓和这样的冲击而防止外部供电装置70的外壳71破损。另外，如图2所示，在外部供电装置70的前侧存在ISO杆110。对于这一点，由于前部的台座部93A、94A侧被固定，因此防止外部供电装置70与ISO杆110发生干扰而破损。
再次参照图1及图2说明第一实施方式的配置上的特征。如图2所示，车辆100对二次电池60及高压罐51规定外部供电装置70的车长方向上的位置关系。即，外部供电装置70配置于比设于后部座椅22的座椅靠背23的后部的ISO杆110靠后的位置，并且配置于比二次电池60的后端61靠前的位置。另外，外部供电装置70配置于比二次电池60的下端62靠下方(在车辆配置于水平面的情况下为铅垂方向的下方)的位置。进而，外部供电装置70配置于比作为从二次电池60引出的垂线且通过第一高压罐51的轴心的直线L靠前的位置。更为优选的是，期望将外部供电装置70配置于比第一高压罐51的前端53靠前的位置。
接着，参照图1至图5说明本发明的实施方式的车辆100的作用。如图1所示，燃料电池组30通过电化学处理使作为燃料气体的氢氧化，从而将伴随氧化反应释放出的能量直接转换为电能。将燃料电池***10作为电力源而进行搭载的燃料电池车辆100通过由燃料电池组30进行发电而获得的电力驱动牵引马达40来行驶。
另外，燃料电池***10在燃料电池组30的输出电力比向该燃料电池组30要求的要求电力大的情况下将该剩余的电力积蓄在二次电池60中，并且在燃料电池组30的输出电力比要求电力小的情况下通过二次电池60来弥补该不足的部分。即，从燃料电池组30与二次电池60这双方、或者仅从燃料电池组30向牵引马达40供给电力，另一方面，在发电效率较差的低输出区域，暂时停止燃料电池组30的发电而仅从二次电池60向牵引马达40供给电力。
进而，由燃料电池车辆100的燃料电池组30进行发电而获得的电力能够通过外部供电装置70进行外部供电。外部供电装置70通过固定部件91、92搭载于后侧地板21上。由于在后侧地板21之上搭载有外部供电装置70，因此无需将外部供电装置70设为防水构造。另外，由于将外部供电装置70搭载于后侧地板21之上，因此无需在后侧地板21设置用于将从AC输出部85及DC输出连接器81引出的布线向车室内引入的开口。进而，外部供电装置70为了收纳继电器、熔断器而具有重量，从而难以设于后侧地板21的后围上盖。对于这一点，如图2所示，由于后部座椅22的座椅靠背23随着高度而向后倾斜，因此在后侧地板21的正上方最易取得搭载空间，从而优选为外部供电装置70的设置场所。
另外，外部供电装置70搭载于比二次电池60的后端61靠前的位置。其理由在于，通过将外部供电装置70配置于比二次电池60的后端61靠前的位置而构成为在碰撞时易于变形，从而将用于吸收冲击时的能量的缓冲区最大化。另外，其理由在于，是否存在使用规格彼此不同的结构的选装件对于作用效果而言并无差异。
根据第一实施方式的车辆100，外部供电装置70配置于比二次电池60的后端61靠前的位置，并且配置于比该二次电池60的下端62靠铅垂方向的下方的位置。本实施方式的车辆100在受到后方碰撞的情况下，对二次电池60施加最初的冲击而使二次电池60通过外部供电装置70的上方向前方滑动而躲避冲击。由此，根据本第一实施方式的车辆100，能够防止因二次电池60而向外部供电装置70直接输入冲击，能够保护外部供电装置70。
〔变形例〕
在本第一实施方式中，外部供电装置70配置于比作为从二次电池60引出的垂线且通过第一高压罐51的剖面的圆心部的直线L靠前的位置。更加优选的是，外部供电装置70配置于比第一高压罐51的前端53靠前的位置。若外部供电装置70配置于高压罐51与二次电池60之间，则在碰撞时高压罐51和二次电池60沿垂线靠近的情况下，外部供电装置70被高压罐51和二次电池60夹持而受到较大的载荷。对于这一点，根据本第一实施方式的车辆100，由于外部供电装置70配置于比作为从二次电池60引出的垂线且通过第一高压罐51的剖面的圆心部的直线L靠前的位置，因此能够防止被高压罐51和二次电池60夹持而受到载荷的情况。在高压罐51和二次电池60未沿着该垂线靠近的情况下，相对于二次电池60的底面倾斜地作用力。因此，即使外部供电装置70被夹持于高压罐51与二次电池60之间，也能够躲避该力、或将该力设为将外部供电装置70向外侧顶出的力。
〔第二实施方式〕
本第二实施方式涉及一种在本第一实施方式中的、外部供电装置70的固定部件91、92的侧方(后方)的台座部93B、94B形成有切口部97的形态。根据本第二实施方式的车辆100，即使在因后方碰撞而使外部供电装置70的正下方的后侧地板21被折叠的情况下，由于外部供电装置70因切口部97而与后侧地板21分离，因此能够防止向外部供电装置70直接输入冲击，能够保护外部供电装置70。
根据本第二实施方式的车辆100，发挥有如下这样优异的效果：通过根据二次电池60及高压罐50等的关系来规定外部供电装置70的车长方向上的位置关系，能够防止因后方碰撞而向外部供电装置70直接输入冲击，能够保护外部供电装置70。
〔第三实施方式〕
接着，参照图6至图10说明具备本发明的第三实施方式的外部供电装置的车辆。图6是具备本发明的第三实施方式的外部供电装置的车辆的设置了后围上盖后的状态的俯视图。图7是具备本发明的第三实施方式的外部供电装置的车辆的设置后围上盖前的状态的俯视图。图8是具备本发明的第三实施方式的外部供电装置的车辆的搭载二次电池前的状态的俯视图。图9是从前方观察具备本发明的第三实施方式的外部供电装置的车辆的搭载二次电池前的状态的图。图10是具备本发明的第三实施方式的外部供电装置的车辆的打开了后部门的状态的后视图。此外，对于与第一实施方式相同的结构要素标注相同的附图标记来进行说明。
如图6至图10所示，第三实施方式的车辆200在根据二次电池60及高压罐50的关系来规定外部供电装置70的车宽方向上的位置关系这一点上与第一实施方式不同。如图6所示，二次电池60、外部供电装置70、高压罐50全部配置于后围上盖26与后侧地板21之间的空间内。即，如图7及图10所示，在第三实施方式的车辆200中，外部供电装置70配置于比二次电池60的车宽方向上的两端(右端60R及左端60L)靠车宽方向的内侧的位置。此外，如图7、图8、图9及图10所示，外部供电装置70配置于比高压罐50(51、52)的车宽方向的右端51R、52R及左端51L、52L靠车宽方向的内侧的位置。其理由在于，构成为在碰撞时易于变形，从而使用于吸收冲击时的能量的缓冲区最大化。换言之，其理由在于，是否存在使用规格彼此不同的结构的选装件对于作用效果而言并无差异。
在本第三实施方式的车辆200中，外部供电装置70配置于比二次电池60的车宽方向上的右端60R及左端60L、及高压罐50(51、52)的车宽方向上的右端51R、52R及左端51L、52L靠车宽方向的内侧的位置。在本实施方式中，外部供电装置70的车宽方向的两侧被设定为未从二次电池60或/及高压罐50(51、52)突出。但是并不局限于此，也可以仅将外部供电装置70的车宽方向的单侧配置于二次电池60的车宽方向上的右端60R或左端60L、或/及高压罐50(51、52)的车宽方向上的右端51R、52R或左端51L、52L的车宽方向的内侧。即使在外部供电装置70的车宽方向的单侧未从二次电池60或/及高压罐50(51、52)突出的情况下，对于侧方碰撞的载荷也不会太高。
外部供电装置70的前后被配置为与第一实施方式的配置相同。即，如图9所示，在外部供电装置70，DC输出连接器81及PCU输出连接器82被配置为朝向车辆前方倾斜。另外，如图6至图9所示，优选外部供电装置70配置于比朝向二次电池60的输出电缆(蓄电池电缆)84的后侧地板21的贯通部25靠后的位置。其理由在于，将PCU位于车辆前方作为前提，若外部供电装置70存在于蓄电池电缆84的后侧地板21的贯通部25与二次电池60之间，则电缆长度最短，能够高效地进行布线。
根据第三实施方式的车辆200，起到如下这样优异的效果：通过根据二次电池60及高压罐50的关系来规定外部供电装置70的车宽方向上的位置关系，在该车辆200受到侧方碰撞的情况下，对二次电池60及高压罐50(51、52)的一方或双方施加最初的冲击，因此能够防止向外部供电装置70直接输入冲击，能够保护外部供电装置70。
〔其它实施方式〕
如上所述，通过实施方式记载了本发明，但是不应理解为作为该公开的一部分的记述及附图限定本发明。本领域技术人员根据该公开内容应明确各种代替实施方式、实施例及运用技术。例如，在第一实施方式中，根据二次电池60及高压罐50等的关系来规定外部供电装置70的车长方向上的位置关系，在第三实施方式中，根据二次电池60及高压罐50的关系来规定外部供电装置70的车宽方向上的位置关系。即，通过组合第一实施方式及第三实施方式的位置关系，能够以不会从二次电池60及高压罐50(51、52)向车宽方向外侧突出的方式将外部供电装置70搭载于二次电池60的下侧、后侧地板21的上侧、后部座椅22的座椅靠背23的后侧、二次电池60的前侧。由此，车辆能够高效地应对侧方碰撞及后方碰撞，能够防止向外部供电装置70直接输入冲击，能够保护外部供电装置70。这样，应理解的是，本发明包含此处未记载的各种实施方式等。
同样地，上述第一实施方式～第三实施方式也可以构成为通过任意组合一个或多个实施方式来实现。
附图标记说明
21 后侧地板
30 燃料电池
50、51、52 高压罐
51R、52R 高压罐的右端
51L、52L 高压罐的左端
60 二次电池
60R 二次电池的右端
60L 二次电池的左端
70 外部供电装置
91、92 固定部件
97 切口部
100、200 车辆
Claims (4)
1.一种车辆，在车长方向上的后方具备：外部供电装置，收纳用于进行外部供电的高压元件；二次电池，蓄积一部分电力；及高压罐，用于贮存燃料，
所述车辆的特征在于，
所述外部供电装置在侧视观察时配置于比所述二次电池的下端靠下的位置，
所述外部供电装置的后端位于比所述二次电池的车长方向上的宽度的中间点靠前的位置，
所述高压罐在侧视观察时配置于比所述二次电池的下端靠下的位置，
所述外部供电装置配置于比作为与所述二次电池的底面垂直相交的垂线且通过所述高压罐的轴心的直线靠前的位置。
2.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，
所述外部供电装置配置于比所述高压罐的前端靠前的位置。
3.一种车辆，在车长方向上的后方具备：外部供电装置，收纳用于进行外部供电的高压元件；二次电池，蓄积一部分电力；及高压罐，用于贮存燃料，
所述车辆的特征在于，
所述外部供电装置在侧视观察时配置于比所述二次电池的下端靠下的位置，且通过固定部件配置于车辆的行进方向上的后方的地板上，在所述固定部件上设有切口部，
所述外部供电装置的后端位于比所述二次电池在车长方向上的宽度的中间点靠前的位置，
所述高压罐在侧视观察时配置于比所述二次电池的下端靠下的位置，
所述外部供电装置配置于比作为与所述二次电池的底面垂直相交的垂线且通过所述高压罐的轴心的直线靠前的位置。
4.一种车辆，在车长方向上的后方具备：外部供电装置，收纳用于进行外部供电的高压元件；二次电池，蓄积一部分电力；及高压罐，用于贮存燃料，
所述车辆的特征在于，
所述外部供电装置在侧视观察时配置于比所述二次电池的下端靠下的位置，且配置于比所述二次电池及/或所述高压罐的两端靠车宽方向的内侧的位置，
所述外部供电装置的后端位于比所述二次电池在车长方向上的宽度的中间点靠前的位置，
所述高压罐在侧视观察时配置于比所述二次电池的下端靠下的位置，
所述外部供电装置配置于比作为与所述二次电池的底面垂直相交的垂线且通过所述高压罐的轴心的直线靠前的位置。
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