专利名称：燃料电池车辆以及车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及行驶声音安静的燃料电池车辆以及车辆。
背景技术：
以电动汽车为代表的电动车辆的行驶声音与安装了内燃机的发动机车辆相比较小。所以，即使低速行驶中的电动汽车接近步行者等，有时候步行者等也没有注意到电动汽车的存在。因此出于安全方面的考虑，提出了在电动汽车上安装产生发动机模拟音的模拟音发生装置，根据电动汽车的行驶状况从模拟音发生装置的扬声器产生模拟音的方案(例如参照专利文献1以及2)。
专利文献1特开2001-282263号公报(第3页以及第1图)专利文献2特开平7-32948号公报(第1图)发明内容根据这样的以往的电动汽车，在通过与其行驶状况相对应的模拟音来唤起步行者等的注意的方面是有用的。但是，必须另外装备扬声器等模拟音发生装置。另外，由于是模拟音，所以与实际的动作音不同，所以驾驶者、步行者等都会觉得这种声音很不协调(不自然)。
本发明的第1目的在于提供一种燃料电池车辆，它是着眼于在燃料电池系统的气体管路中具备消声部而完成的，通过有效利用该消声部，从而可以产生与行驶状况相对应的不协调感较小的行驶音。
另外，本发明的第2目的在于提供一种车辆，其着眼于在排气系统中具备消声部，通过有效利用该消声部，从而可以通过不协调感较小的行驶音来对车外对象传达车辆接近的情况。
为实现上述第1目的，本发明的燃料电池车辆，是安装有在气体管路上具备消声部的燃料电池系统的燃料电池车辆，其中消声部构成为能够对应于燃料电池车辆的行驶状况改变消声能力。
根据该结构，由于可以对应于行驶状况使消声能力改变，所以能够产生与行驶状况相对应的声音。这样，通过有效利用在通常的燃料电池系统中所具备的气体管路的消声部，不需要作为模拟音源的模拟音发生装置等，除了构造上简单化和制造容易，还可以产生与行驶状况相对应的不协调感较小的行驶音。
这里，作为安装在燃料电池车辆上的燃料电池系统，可以是在车上将天然气等原燃料改性成以氢气为主要成分的燃料气体的系统，也可以是在车上安装有储存燃料气体的高压罐或吸藏合金的系统。作为燃料电池车辆用的燃料电池，主流的是固体高分子型，但当然并不限定于此，例如也可以是磷酸型的燃料电池。另外，作为燃料电池车辆，可以列举四轮或两轮的汽车、电车、自行车等。进而，消声部在气体管路中的位置，例如可以在燃料电池的上游侧，也可以在其下游侧。
这里，所谓“行驶状况”，意味着与燃料电池车辆的行驶(移动)有关的状态量(速度、加速度、减速度、转弯状态等车辆运动状态)，作为行驶的驱动源的燃料电池的运行状态(发电量、气体量)，使车轮旋转的电机的驱动状态(电机转速、电机扭矩)，燃料电池车辆所行驶的环境的信息(路面μ、市内或郊区等的位置信息、标高、周围的设施信息、周围有无人的存在、周围有无移动体的存在)等。优选的是，在特定的行驶状况下，如下述那样改变消声部的消声能力。
根据本发明的一个实施方式，优选的是，消声部构成为，在燃料电池车辆的低速行驶或市内行驶的行驶状况时，能够使消声能力降低。
一般，在低速行驶时气体管路的气体的流量降低，所以在消声能力不变的消声部就可充分消声。因此如上述结构那样，通过使消声部的消声能力降低，能够增大低速行驶时产生的音量。由此，在低速行驶时，可以使步行者或自行车等其他的车辆等识别燃料电池车辆的接近。
另一方面，一般在市内，存在步行者等人物的情况较多，有时因为混杂或行驶空间变狭窄等诸多事情，从而只得低速行驶。通过设为上述结构，可以使步行者等识别燃料电池车辆的接近。
这里，燃料电池车辆的低速行驶时燃料电池一般变为低负荷，在其高速行驶时燃料电池一般变为高负荷。
同样，根据本发明的一个实施方式，优选的是，消声部构成为，在该燃料电池车辆的高速行驶或郊外行驶的行驶状况时，能够使消声能力上升。
根据该结构，与上述的情况相反，在高速行驶时气体的流量增大从而容易产生较大的声音，但通过消声能力提高了的消声部，可以使必要以上的声音衰减。另外，在知道燃料电池车辆的接近的意义较小、周围被自然所包围的郊区，不用产生必要以上的声音即可。
根据本发明的一个实施方式，优选的是，消声部具备导入气体管路的气体从而能够消声的消声器；消声器的内部具有消声能力不同的至少两个消声空间；和基于行驶状况切换至少两个消声空间的切换单元。
根据该结构，导入消声器的气体，被切换单元导入与行驶状况相对应的一个消声空间内。由此，能够适当地产生与行驶状况相对应的声音或使其衰减。另外，由于在一个消声器内设置了两个以上的消声空间以及切换单元，所以能够减小消声部整体在燃料电池车辆中所占的空间。
这里，消声器可以构成为反转型(反転型)或多段膨胀型等。例如，可以将至少两个消声空间构成为其流道截面面积不同。也可以构成为使一个消声空间的消声能力基本上为0。另外，在消声器上，可以设置玻璃纤维等吸音材料，也可以设置通过共鸣使声音衰减的共鸣部。
同样，根据本发明的一个实施方式，优选的是，消声部具有导入气体管路的气体以进行消声的消声器；将消声器旁通的旁通通路；和基于行驶状况切换为消声器和旁通通路中的任意一个的切换单元。
根据该结构，根据行驶状况通过切换单元进行切换，被导入消声部的气体被导入消声器或旁通通路。由此，在例如根据行驶状况要求消声时，可以将气体导入消声器。另外，在根据行驶状况要求产生声音时，可以将气体导入旁通通路。另外，如果考虑这样的规格，最好将消声器设计为在大流量的气体的情况下能够得到充分的消声效果。
另外同样，根据本发明的一个实施方式，优选的是，消声部具有构成为导入气体管路的气体从而能够消声的、并且其消声能力不同的至少两个消声部；和基于行驶状况切换至少两个消声器的切换单元。
根据该结构，导入消声部的气体，被切换单元导入与行驶状况相对应的一个消声器内，所以能够与行驶状况相对应适当地产生声音或使其衰减。另外，由于没有将切换单元设置在消声器内，所以没有使它们的结构非常复杂。这样的结构在消声部的车载空间比较充裕的时候有用。
根据本发明的一个实施方式，优选的是，还具备检测行驶状况的检测单元；和基于检测单元的检测结果，控制切换单元的切换动作的控制装置。
根据该结构，由于控制装置基于行驶状况的检测结果进行控制，所以能够适当地进行切换单元的切换动作。
此时，优选的是，检测单元是设置在气体管路上、检测气体的流量的流量计。
根据该结构，由于检测与气体管路的声音有紧密关系的气体的流量，所以能够更适当地产生与行驶状况相对应的声音或使其衰减。优选的是，流量计在气体管路中被设置在燃料电池的上游侧。虽然燃料电池中的气体反应会产生水，但通过将流量计设置在燃料电池的上游侧的气体管路上，流量计不会受到该生成水的影响。
根据本发明的优选的一个实施方式，检测单元也可以是检测燃料电池车辆的速度的车速计。
根据该结构，能够适当地产生与燃料电池车辆的速度相对应的声音或使其衰减。
另外同样，根据本发明的优选的一个实施方式，检测单元也可以通过GPS信号检测燃料电池车辆的行驶位置。
根据该结构，能够适当地产生与燃料电池车辆的行驶位置相对应的声音或使其衰减，例如可以在市内或郊区改变声音的状况。另外，也可以通过路车间通信或车车间通信检测燃料电池车辆的行驶位置。
另外在上述的情况下，根据本发明的优选的一个实施方式，燃料电池车辆还具备设置在气体管路上、向燃料电池加压输送氧化气体的加压装置；和基于行驶状况控制加压装置的控制装置；其中，控制装置，基于从对加压装置的控制指令值所推定的氧化气体的流量，控制切换单元的切换动作。
根据该结构，由于基于与气体管路的声音有紧密关系的氧化气体的推定流量，所以能够更适当地产生与行驶状况相对应的声音或使其衰减。特别是，不使用上述那样的流量计、车速计即可。
另外同样，根据本发明的优选的一个实施方式，燃料电池车辆也可以还具备检测行驶状况的检测单元；将由检测单元检测出的检测结果向车辆的乘员报告的报告单元；和能够通过车辆的乘员的操作使切换单元进行切换操作的操作单元。
根据该结构，由于通过报告单元向车辆的驾驶员报告行驶状况，所以车辆的乘员可以通过操作单元适当改变消声能力。由此，即使驾驶者不使用喇叭，也能够用不协调感较小的行驶音使步行者等识别燃料电池车辆的接近。
这里，报告单元可以通过灯等的显示、警报器等的声音视觉听觉性地向车辆的乘员报告检测结果，也可以通过例如微振动等触觉性地进行报告。这里，在车辆的乘员中，除了驾驶员，还包括乘坐在副驾驶席等驾驶席以外的座席上的人。
另外同样，根据本发明的优选的一个实施方式，对于燃料电池车辆，切换单元基于流过此处的气体的流速机械性地进行切换动作。
根据该结构，切换单元根据气体的流速机械性地进行切换，所以不使用传感器等也能够改变消声能力。
这些情况下，优选的是，切换单元为方向控制阀。
根据该结构，能够通过简单的结构改变消声能力。
根据本发明的一个实施方式，优选的是消声器在气体管路中被设置在燃料电池的下游侧。
根据该结构，与将消声器设置在燃料电池的上游侧的情况相比，能够减小气体的压力损失对燃料电池的影响。
另外，根据本发明的优选的一个实施方式(第1～3技术方案中的任意一种的情况下)，燃料电池车辆还具备检测行驶状况的检测单元；和基于检测单元的检测结果，改变消声部的消声能力的控制装置。
根据该结构，由于控制装置基于行驶状况的检测结果进行控制，所以能够改变为与行驶状况相对应的消声部的消声能力。
这里，控制装置也可以连续地改变消声状态。作为这种消声部的一例，可以列举可变容积室或可以连续改变阀开度的大小的结构。前者例如通过电动机改变容积。后者可以使用例如线性电磁阀或开闭电磁阀的占空(duty)控制。
此时，与上述同样，控制装置也可以是检测气体的流量的流量计或者检测燃料电池车辆的速度的车速计。另外，检测单元也可以检测燃料电池车辆的行驶位置，此时也可以使用GPS信号、路车间通信、车车间通信。
同样，根据本发明的优选的一个实施方式，燃料电池车辆还具备设置在气体管路上、向燃料电池加压输送氧化气体的加压装置；和基于行驶状况控制加压装置的控制装置。而且，控制装置，基于从对加压装置的控制指令值所推定的氧化气体的流量，使消声部的消声能力可变。
根据该结构，通过基于氧化气体的推定流量的控制装置的控制，能够改变为与行驶状况相对应的消声部的消声能力。
同样，根据本发明的优选的一个实施方式，燃料电池车辆还具备检测行驶状况的检测单元；将由检测单元检测出的检测结果向车辆的乘员报告的报告单元；和能够通过车辆的乘员的操作改变消声部的消声能力的操作的操作单元。
根据该结构，由于通过报告单元向车辆的驾驶员传达行驶状况，所以车辆的乘员可以通过操作单元适当改变消声能力。
为实现上述第2目的，本发明的车辆具备被通过气体管供给气体从而产生驱动能量的驱动源、从所述驱动源排出气体的排气系统和设置在所述排气系统上的消声部，其中消声部构成为能够对应于车辆的行驶状况改变消声能力。
根据该结构，由于根据行驶状况改变消声部的消声能力，所以能够产生与行驶状况相对应的声音。由此，通过有效利用在使用气体产生驱动能量的车辆的排气系统中通常具备的消声部，不需要模拟音发生装置等，除了构造上简单化和制造容易，还可以产生与行驶状况相对应的不协调感较小的声音。
这里，作为驱动源，为上述的燃料电池、汽油发动机或柴油发动机等内燃机、或氢气内燃机。即，用于实现第2目的的车辆，不仅限于燃料电池车辆，以内燃机为行驶的驱动源的发动机车辆也是对象。在氢气内燃机的情况下，也可以把燃料电池用于补充驱动。
这里，所谓的“行驶状况”，如上所述，意味着与车辆的行驶有关的状态量，行驶的驱动源的运行状态(气体量等)，使车轮旋转的电机的驱动状态(电机转速、电机扭矩)，车辆所行驶的环境的信息等。
根据上面说明的本发明的燃料电池车辆，可以有效利用气体管路的消声部，产生与行驶状况相对应的不协调感较小的行驶音。
根据上面说明的本发明的车辆，可以有效利用排气系统的消声部，通过不协调感较小的行驶音来对车外对象传达车辆接近的情况。
图1是表示第1实施方式的燃料电池车辆的结构的结构图；图2是表示第2实施方式的燃料电池车辆的主要部分的结构的结构图；图3是表示第3实施方式的燃料电池车辆的主要部分的结构的结构图；图4是表示第4实施方式的燃料电池车辆的主要部分的结构的结构图；图5是表示第5实施方式的燃料电池车辆的结构的结构图；
图6是表示第6实施方式的燃料电池车辆的结构的结构图；图7是表示第7实施方式的发动机车辆的结构的侧视图。
具体实施例方式
下面，参照附图，对本发明的具体实施方式
进行说明。本发明的特征部分，是通过改变消声部的消声能力，从而各种车辆产生与其行驶状况相对应的不协调感较小的声音的方面。下面，首先以燃料电池汽车为例对燃料电池车辆进行说明。在第1～第3实施方式中，主要对消声部的变形例进行说明，在第4～第5实施方式中，主要对消声部的控制例进行说明。然后，通过剩下的实施方式对应用例进行说明。另外，在第2实施方式以后，对于与第1实施方式的构造相同的部分，标以与第1实施方式相同的标号，并将说明省略。
如图1所示，燃料电池汽车1在车体2上安装有燃料电池系统3。燃料电池系统3的燃料电池4经由未图示的逆变器与未图示的驱动电机相连结，驱动电机使未图示的车轴旋转。这种燃料电池车辆，不仅限于图1所示的四轮的燃料电池汽车1，也可以是两轮的汽车，另外也可以是电气列车、自行车等。
燃料电池4为将多个单体电池(单格电池)层叠起来的电池组构造。燃料电池4，接受作为氧化气体的空气和作为燃料气体的氢气的供给从而产生电力(驱动能)。作为燃料电池4，有磷酸型等各种种类，但在这里由固体高分子电解质型构成。作为将氢气提供给燃料电池4的方法，可以采用在车体2上将天然气等原燃料改性为氢气的方法，或者也可以采用在车体2上安装储存有氢气的高压罐的方法。
在燃料电池系统3的气体管路5上，设置有用于从例如高压罐经由调压阀向燃料电池4提供氢气的燃料气体供给管线11，用于从燃料电池4排出氢气排气的燃料气体排出管线12，用于向燃料电池4提供氧化气体的氧化气体供给管线13，和用于从燃料电池4排出氧化气体排气的氧化气体排出管线14。燃料气体排出管线12与氧化气体排出管线14合流，氢气排气与氧化气体排气合流，最终向车体2的外部排出。
在氧化气体供给管线13上，设有向燃料电池4加压输送氧化气体的压缩机17(加压装置)。压缩机17，吸入大气中的空气并加压，并经由未图示的加湿器向燃料电池4提供作为氧化气体的空气。通过控制作为压缩机17的驱动源的电机的转速，调整向燃料电池4加压输送的氧化气体的流量。在燃料电池汽车1的高速行驶等时候，燃料电池4处于高负荷状态下，氧化气体也变为大流量。另一方面，在燃料电池汽车1的低速行驶等时候，燃料电池4处于低负荷状态下，氧化气体也变为小流量。
在氧化气体排出管线14上，设有在图1中用虚线包围起来的消声部20。如后所述，消声部20构成为可以根据燃料电池汽车1的行驶状况改变其消声能力。另外，虽然图示省略，但在消声部20的上游侧的氧化气体排出管线14上，设有调整燃料电池4内的氧化气体的压力的调压阀，在调压阀的下游侧连接有燃料气体排出管线12。
消声部20包括导入氧化气体排气和氢气排气的混合气体从而消声的消声器21，设有消声器21的主气流通路22，与主气流通路22并联设置从而将消声器21旁通的旁通通路23，和基于燃料电池汽车1的行驶状况切换为消声器21侧的主气流通路22以及旁通通路23中的任意一个的方向控制阀24。
消声器21可以由例如通过在消声器21的内部使混合气体膨胀从而发挥消声效果的膨胀型消声器或通过在消声器21的内部使混合气体反转从而发挥消声效果的反转型消声器构成。消声器21的内部构成为可以配设玻璃纤维等吸音材料。本实施方式的消声器21构成为主要可以进行大流量时的氧化气体排气或混合气体的消声。另外，消声器21也可以是可以直接安装于方向控制阀24的主气流通路22侧的排气口。
旁通通路23，其上游端被连接在方向控制阀24的排气口上，下游端被连接在主气流通路22的消声器21的下游侧。旁通通路23由内径比主气流通路22小或相等的管构成。在旁通通路23上，没有设置具有消声作用的辅助机器(例如过滤器等)。因此，通过旁通通路23之后的混合气体不接受消声作用而直接从主气流通路22的下游侧向外部排出。
方向控制阀24(切换单元)由三通阀构成，供给口被连接在燃料电池4侧的主气流通路22上。方向控制阀24构成为，基于流过此处的气体(即混合气体)的流速，机械性地进行切换动作。
具体地说，在混合气体变为大流量的燃料电池汽车1的高速行驶的行驶状况时，混合气体的流速也变为高速。在混合气体变为高流速时，方向控制阀24机械性地向消声器21侧进行切换动作。由此，混合气体通过消声器21，被消声然后向外部排出。即，在高速行驶的行驶状况时，消声部20的消声能力整体上升。
另一方面，在混合气体变为小流量的燃料电池汽车1的低速行驶的行驶状况时，混合气体的流速也变为低速。在混合气体变为低流速时，方向控制阀24机械性地向旁通通路23侧进行切换动作。由此，混合气体不通过消声器21而通过旁通通路23向外部排出。即，由于混合气体没有在消声部20消声，所以在低速行驶的行驶状况时，消声部20的消声能力整体下降，基本上为0。
如上所述，根据本实施方式的燃料电池汽车1，消声部20的消声能力与其行驶状况相对应地机械性地改变。因此，在变为高速行驶从而消声部20的消声能力上升时，可以防止产生必要以上的噪音。另外，在变为低速行驶从而消声部20的消声能力下降时，产生与混合气体的流速相对应的气流音。由此，在低速行驶时，步行者、自行车等其他的车辆，可以通过动作音识别燃料电池汽车1的接近。
即，如果与本实施方式不同，在低速行驶时也将混合气体导入消声器21，则气流音(排气音)被充分消声，从而难以识别燃料电池汽车1的接近。与此相对，如本实施方式所示，由于在低速行驶时不使混合气体通过消声器21，所以虽然只是相对地但仍然可以增大排气音。因此，在低速行驶时，对于燃料电池汽车1的接近，可以合适地唤起步行者等的注意。
这样，根据本实施方式，即使是一般比发动机车辆行驶音安静的燃料电池汽车1，通过有效地利用氧化气体排出管线14的消声部20，根据行驶状况改变其消声能力，也能够产生与行驶状况相对应的声音。由此，没有另外设置以往那样的模拟音发生装置等的必要，可以在构造上简单化，同时可以产生不协调较少的动作音。
另外，在本实施方式中，将消声部20设在了氧化气体排出管线14上，但也可以将消声部20设在氧化气体供给管线13上。不过，如果考虑由压缩机17向燃料电池4加压输送的氧化气体的压力损失的影响，优选如本实施方式那样将消声部20设在燃料电池4的下游侧。
另外，将燃料气体排出管线12连接在消声部20的上游侧的氧化气体排出管线14上，但当然并不限定于该位置。例如，其连接位置也可以为消声部20的下游侧，也可以是方向控制阀24与消声器21之间的主气流通路22。在后者的情况下，方向控制阀24不是基于混合气体的流速，而是基于氧化气体排气的流速进行切换动作。
另外，作为切换单元而起作用的方向控制阀24，并不限定于气体的流速，也可以构成为将气体的压力、流量等作为用于切换动作的设定要素。另外，也可以由可以附加压力的阀门构成方向控制阀24，方向控制阀24可以构成为通过附加预定的压力从而机械性地进行切换动作。例如也可以在方向控制阀24上作用氧化气体供给管线13的氧化气体的压力、氧化气体排出管线14的氧化气体排气的压力、燃料气体供给管线11的氢气的压力、或者燃料气体排出管线12的氢气排气的压力。
另外，方向控制阀24可以是完全切换到消声器21侧以及旁通通路23侧的任何一侧的结构，也可以作为将排出的混合气体的流量分别以规定量分配给消声器21侧以及旁通通路23侧的分配器而构成。例如，分配器可以在低速行驶时向旁通通路23侧比消声器21侧多导入混合气体的流量，另一方面，在高速行驶时向消声器21侧比旁通通路23侧多导入混合气体的流量。
接下来，参照图2，以与第1实施方式的不同点为中心，对第2实施方式的燃料电池汽车1进行说明。图2表示安装在燃料电池汽车1上的燃料电池系统3。与第1实施方式的不同点是消声部20的结构。
消声部20包括导入氧化气体排出管线14的混合气体从而能够消声的消声器21。消声器21的内部，被区分为消声能力不同的两个消声空间31a、31b。在消声器21的内部的气体入口侧，作为导引混合气体的通路，设有切换两个消声空间31a、31b的方向控制阀24。方向控制阀24是与第1实施方式相同的构造。方向控制阀24基于燃料电池汽车1的行驶状况机械性地动作，切换到两个消声空间31a、31b中的任意一个。
一方的消声空间31a具有与燃料电池汽车1的高速行驶时的大流量的混合气体相对应的消声能力，对大流量的混合气体消声，以使之不会产生必要以上的噪音。另一方的消声空间31b具有与燃料电池汽车1的低速行驶时的小流量的混合气体相对应的消声能力。该消声空间31b只要起到与第1实施方式的旁通通路23相当的功能即可，可以构成为其消声能力基本上为0，也可以构成为稍微能够消声。
这样，消声部20构成为在燃料电池汽车1的高速行驶的行驶状况时，将方向控制阀24切换到消声空间31a侧，从而消声能力整体上升。另一方面，消声部20构成为在低速行驶的行驶状况时，将方向控制阀24切换到消声空间31b侧，从而消声能力整体下降。
另外，各消声空间31a、31b通过适当设定其容积的大小(长度、剖面面积)、空间的形状等从而发挥消声功能。各消声空间31a、31b的构造可以由膨胀型、反转型等构成，可以适当设计，例如仅在消声空间31a侧配设吸音材料。另外，例如也可以将消声空间31b仅构成通路。即，各消声空间31a、31b可以根据想要消声的排气音的频带适当设置。
因此，根据本实施方式，也可以与燃料电池汽车1的行驶状况相对应地改变消声部20的消声能力，所以可以适当地产生与行驶状况相对应的动作音。在本实施方式中，特别是在一个消声器21内设置了两个消声空间31a、31b以及方向控制阀24，所以在燃料电池汽车1中消声部20整体不会占用多大的空间即可。
另外，消声空间31的个数不仅限于两个，例如也可以是三个。此时，也可以构成为超低速用的消声空间、低速用的消声空间和除此以外的高速用的消声空间。另外，与消声空间31的个数的增加相对应，方向控制阀24的排出侧端口的个数也增加，例如在三个消声空间31时排出侧端口为三个。
进而，如在第1实施方式中所说明的那样，对于消声部20的气体管路5的位置、将方向控制阀24代替为分配器的结构等各种结构的变形例，也可以应用于本实施方式。该方面，在以下的实施方式中，只要构造上允许，也可以应用。
接下来，参照图3，以与第1实施方式的不同点为中心，对第3实施方式的燃料电池汽车1进行说明。图3表示安装在燃料电池汽车1上的燃料电池系统3。与第1实施方式的不同点是消声部20的结构。
消声部20包括导入氧化气体排出管线14的混合气体从而能够消声的两个消声器21a、21b，和切换到两个消声器21a、21b中的任意一个的方向控制阀24。
一方的消声器21a被设置在主气流通路22上，另一方的消声器21b被设置在与主气流通路22并联设置的分支通路41上。分支通路41的上游端与方向控制阀24相连接，其下游端与主气流通路22的消声器21a的下游侧相连接。方向控制阀24与上述各实施方式相同，基于燃料电池汽车1的行驶状况机械性地动作，作为引导混合气体的流道切换到任何一个消声器21a、21b所位于的通路。
两个消声器21a、21b的消声能力不同，与第2实施方式的两个消声空间31a、31b同样地起作用。即，主气流通路22侧的消声器21a具有与燃料电池汽车1的高速行驶时的大流量的混合气体相对应的消声能力，对大流量的混合气体消声，以使之不会产生必要以上的噪音。分支通路41侧的消声器21b具有与燃料电池汽车1的低速行驶时的小流量的混合气体相对应的消声能力，可以构成为其消声能力基本上为0，也可以构成为稍微能够消声。
因此，根据本实施方式，也可以与燃料电池汽车1的行驶状况相对应地改变消声部20的消声能力，所以可以适当地产生与行驶状况相对应的动作音。在本实施方式中，特别与第2实施方式不同，不用将方向控制阀24设置在消声器21内，所以可以使各消声器21a、21b的结构简单化。这样的结构在消声部20的车载空间比较充裕的时候有用。
另外，与第2实施方式相同，消声能力不同的消声器21的个数也可以是三个或其以上，此时方向控制阀24的排出侧端口的个数也变为三个或其以上。另外，分支通路41的下游端与主气流通路22相连接，但当然也可以直接向外部开放。
接下来，参照图4，以与第1实施方式的不同点为中心，对第4实施方式的燃料电池汽车1进行说明。图4以燃料电池系统3为主要部分，表示燃料电池汽车1的控制结构。与第1实施方式的不同点是通过控制装置51(ECU)控制消声部20的消声能力的改变。
本实施方式的方向控制阀24与上述各实施方式不同，不是根据混合气体的流速机械性地进行切换动作，而是连接在控制装置51上，根据来自控制装置51的输出信号来控制切换动作。这种方向控制阀24可以由下述类型的阀门构成例如由电磁线圈驱动的电磁阀类型，由电机驱动的电动阀类型，或者压电元件、磁滞伸缩元件等由电力·磁力驱动的类型。
另外，在燃料电池汽车1上，作为检测燃料电池汽车1的行驶状况的检测单元设有设置在车体2上的车速计52，和设置在气体管路5上的流量计53。车速计52被连接在控制装置51上。通过车速计52计测燃料电池汽车1的速度。
流量计53被连接在控制装置51上。另外，流量计53在氧化气体供给管线13上设置在压缩机17的上游侧。通过流量计53，计测由压缩机17提供给燃料电池4的氧化气体的流量。
另外，也可以代替该结构将流量计53设置在氧化气体排出管线14上。不过，如本实施方式所示，通过将流量计53设置在位于燃料电池4的上游侧的氧化气体供给管线13上，流量计53就不受由燃料电池4生成的水的影响。
控制装置51(ECU)总体上控制燃料电池汽车1整体，包括燃料电池4的运行。虽然图示省略，但控制装置51包括CPU，储存有由CPU处理的控制程序、控制数据的ROM，主要作为用于控制处理的各种作业区域而使用的RAM，以及输入输出接口，它们之间互相经由总线连接。在输入输出接口上，除了压缩机17的电机、方向控制阀24等的驱动时用的各种驱动器，还连接有车速计52、流量计53等各种传感器。
而且，CPU通过上述的结构，根据ROM内的控制程序，经由输入输出接口输入车速计52、流量计53的检测信号，处理RAM内的各种数据等。然后，CPU通过经由输入输出接口向各种驱动器输出控制信号，由此控制燃料电池汽车1整体，以根据燃料电池汽车1的行驶状况改变消声部20的消声能力。
例如，控制装置51从车速计52的输出信号判定是否满足车速为阈值或其以下的低速行驶的行驶状况的条件。然后在满足该条件时，控制装置51向方向控制阀24输出要切换到旁通通路23侧的控制信号，方向控制阀24在收到该信号以后执行切换到旁通通路23侧的动作。另一方面，在车速比阈值大的例如高速行驶的行驶状况时，控制装置51向方向控制阀24输出要切换到消声器21侧的控制信号。然后，方向控制阀24在收到该信号以后执行切换到消声器21侧的动作。
同样，控制装置51从流量计53的输出信号判定是否满足氧化气体的流量为阈值或其以下的条件。然后，控制装置51在判断为氧化气体的流量为阈值或其以下、是低速行驶的行驶状况时，向方向控制阀24输出要切换到旁通通路23侧的控制信号。另一方面，在氧化气体的流量比阈值大、例如是高速行驶的行驶状况时，向方向控制阀24输出要切换到消声器21侧的控制信号。
另外，控制装置51根据例如这样的检测装置(52、53)的检测结果、加速踏板的开度来控制压缩机17的电机的转速。具体地说，控制装置51判断燃料电池4所要求的负荷，基于该判断结果决定将压缩机17的电机的转速控制为哪种程度。
控制装置51基于该决定向压缩机17输出控制信号，另一方面基于该控制指令值推定气体(氧化气体排气或混合气体)的向消声部20的流量。然后，控制装置51基于该推定结果向方向控制阀24输出切换信号，控制方向控制阀24的切换动作。
如上所述，根据本实施方式的燃料电池汽车1，基于车速计52、流量计53的检测结果，或者基于从朝向压缩机17的控制指令值推定的气体的流量，通过控制装置51对方向控制阀24进行切换动作，由此可以改变消声部20的消声能力。由此，能够根据燃料电池汽车1的行驶状况更加适当地产生动作音。
另外，对于控制例，对应用于图1的消声部20的例子进行了说明，但当然也可以应用于图2、图3的消声部20。另外，作为检测燃料电池汽车1的行驶状况的检测单元，以车速计52以及流量计53为例进行了说明，但当然并不仅限于此。例如，也可以设置成检测使燃料电池汽车1的车轴旋转的驱动电机的转速。
接下来，参照图5，以与第1实施方式的不同点为中心，对第5实施方式的燃料电池汽车1进行说明。与第1实施方式的不同点是燃料电池汽车1具备控制装置51(CPU)和导航装置61，基于导航装置61的检测结果，控制消声部20的消声能力的改变。
导航装置61安装在车体2上，接收作为与燃料电池汽车1的位置有关的位置信息的GPS信号。导航装置61被连接在控制装置51上，将所接收的GPS信号发送给控制装置51。即，导航装置61通过获取燃料电池汽车1的位置信息，从而作为检测燃料电池汽车1的行驶状况的检测单元而起作用。
控制装置51与第4实施方式同样地构成，输入来自导航装置61的信号，控制消声部20的方向控制阀24的切换动作。具体地说，控制装置51根据来自导航装置61的输入，判断燃料电池汽车1所行驶的场所是市内还是郊区。
在判断为是在市内行驶时，控制装置51对方向控制阀24输出要切换到旁通通路23侧的信号，使燃料电池汽车1的行驶音增大。即，使消声部20的消声能力降低。另一方面，在判断为是在郊区行驶时，控制装置51对方向控制阀24输出要切换到消声器21侧的信号，对燃料电池汽车1的行驶音消声，以使噪音不会变为必要以上。即，使消声部20的消声能力上升。
如上面所述，根据本实施方式的燃料电池汽车1，可以根据与其行驶位置相关的行驶状况改变消声部20的消声能力，所以在市内和郊区能够适当地产生与其相适应的动作音。由此，在步行者等比较多的市内，能够使行驶音增大，所以可以很容易地使步行者等识别燃料电池汽车1的接近。另一方面，在步行者等比较少的被自然环抱的郊区，在使步行者等识别燃料电池车辆的接近的意义上，不必产生必要以上的声音。
另外，对应用于图1的消声部20的例子进行了说明，但当然也可以应用于图2、图3的消声部20。也可以如图4所示的第4实施方式，将车速计52等检测单元连接在控制装置51上，控制装置51也可以将车速计52、流量计53的检测结果和导航装置61的检测结果两者相加，从而改变消声部20的消声能力。
接下来，参照图6，以与第1实施方式的不同点为中心，对第6实施方式的燃料电池汽车1进行说明。与上述实施方式的主要的不同点，是燃料电池汽车1具备报告单元71和操作单元72，车辆的乘员(车内者)根据报告进行操作，由此改变消声部20的消声能力。
如图6所示，在控制装置51上，除了检测单元73、方向控制阀24和压缩机17，还连接有报告单元71和操作单元72。如图4以及图5所示，在检测单元73中，含有例如车速计52、流量计53以及导航装置61，它们分别被连接在控制装置51上。
报告单元71构成为能够将检测单元73的检测结果报告给车辆的乘员。报告单元71可以由例如信号灯81等能够将检测结果显示给车辆的乘员的显示单元构成。另外，报告单元71可以由例如警报器82等能够将检测结果通过声音传递给车辆的乘员的单元构成。或者，报告单元71可以由例如通过微振动等触觉性地将检测结果传递给车辆的乘员的单元构成。
操作单元72构成为能够通过车辆的乘员的操作来切换操作方向控制阀24。操作单元72可以由车辆的乘员能够通过手动操作的例如按钮或操作杆等构成。在车辆的乘员操作操作单元72时，该操作信号被输入控制装置51，控制装置51控制方向控制阀24的切换动作。另外，操作单元72优选构成为能够调整报告单元71的例如信号灯81的光量设定、警报器82的音量设定。
根据本实施方式的结构，通过检测单元73适当检测出燃料电池汽车1的行驶状况，并将该检测结果输送到控制装置51。控制装置51在从该检测结果判断出是例如低速行驶、市内行驶的行驶状况时，通过报告单元71向车辆的乘员报告该情况。
由此，车辆的乘员可以通过操作单元72来选择是否改变消声部20的消声能力。这里，在车辆的乘员希望使消声部20的消声能力降低时，车辆的乘员操作操作单元72，由此能够经由控制装置51将方向控制阀24切换到旁通通路23侧。由此，车辆的乘员能够不使用车载的喇叭等而通过不协调感较小的行驶音使步行者等识别燃料电池汽车1的接近。
另一方面，在从该检测结果判断出是例如高速行驶、郊区行驶的行驶状况时，控制装置51进行控制以不通过报告单元71向车辆的乘员报告该情况。但是，控制装置51也可以不通过报告单元71向车辆的乘员报告该情况。
这样，根据本实施方式的燃料电池汽车1，车辆的乘员能够通过操作单元72适当改变消声部20的消声能力，能够适当地发出与行驶状况相对应的动作音。另外，在车辆的乘员中，除了驾驶员，还包括乘坐在副驾驶席等驾驶席以外的坐席上的乘车者。
接下来，参照图7，对第7实施方式的发动机车辆91进行说明。本实施方式的发动机车辆91，在车体92上安装有内燃机93。在内燃机93(驱动源)由汽油发动机或柴油发动机构成时，通过其上游侧的气体配管提供气体(混和气)，产生用于发动机车辆91的行驶的驱动能量。另外，也可以由氢气内燃机构成内燃机93。
在内燃机93的排气系统94上，设有将从内燃机93排出的排气向外部排出的排气管95。在排气系统94的排气管95上，设有净化排气的催化剂96，和位于催化剂96的下游侧、对排气的排气音进行消声的消声部20。该消声部20的主要部分具有与图2所示的消声部20的结构。另外，对于图2所示的消声部20的结构，由于在第2实施方式中已经说明，所以这里省略掉说明。
因此，即使在本实施方式的发动机车辆91中，也可以根据其行驶状况改变消声部20的消声能力。此时，在发动机车辆91为低速行驶的行驶状况时，以消声部20的方向控制阀24进行切换以使消声能力下降。
因此，在低速行驶时，行驶音增大。由此，特别是在发动机车辆91的行驶音安静时，可以增大低速行驶时的行驶音，可以使步行者等通过不协调感较小的声音识别发动机车辆91的接近。
另外，由于发动机车辆91具备图5等所示的控制装置51、导航装置61，所以即使在发动机车辆91在市内行驶时，也可以使消声部20的消声能力降低。因此，即使对于行驶音安静的发动机车辆91，通过在消声部20上采用在燃料电池汽车1中适用的结构，也能够不装备模拟音发生装置地适当地确保低速行驶时等行驶状况中的对步行者等的安全性。
另外，毋庸置言，在本实施方式的发动机车辆91中也能够适当使用第1～第6实施方式。对其应用实例略去说明。
权利要求
1.一种燃料电池车辆，该燃料电池车辆安装有在气体管路上具备消声部的燃料电池系统，其中所述消声部构成为能够对应于该燃料电池车辆的行驶状况改变消声能力。
2.如权利要求1所述的燃料电池车辆，其特征在于所述消声部构成为，在该燃料电池车辆的低速行驶或市内行驶的行驶状况时，能够使消声能力降低。
3.如权利要求1所述的燃料电池车辆，其特征在于所述消声部构成为，在该燃料电池车辆的高速行驶或郊外行驶的行驶状况时，能够使消声能力上升。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池车辆，其中所述消声部具备导入所述气体管路的气体从而能够消声的消声器；所述消声器的内部具有消声能力不同的至少两个消声空间；和基于所述行驶状况切换所述至少两个消声空间的切换单元。
5.如权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池车辆，其中，所述消声部具有导入所述气体管路的气体以进行消声的消声器；将所述消声器旁通的旁通通路；和基于所述行驶状况切换为所述消声器和所述旁通通路中的任意一个的切换单元。
6.如权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池车辆，其中，所述消声部具有构成为导入所述气体管路的气体从而能够消声的、并且其消声能力不同的至少两个消声部；和基于所述行驶状况切换所述至少两个消声器的切换单元。
7.如权利要求4～6中的任意一项所述的燃料电池车辆，其中，还具备检测所述行驶状况的检测单元；和基于所述检测单元的检测结果，控制所述切换单元的切换动作的控制装置。
8.如权利要求7所述的燃料电池车辆，其中所述检测单元是设置在所述气体管路上、检测气体的流量的流量计。
9.如权利要求7所述的燃料电池车辆，其中所述检测单元是检测该燃料电池车辆的速度的车速计。
10.如权利要求7所述的燃料电池车辆，其中所述检测单元检测该燃料电池车辆的行驶位置。
11.如权利要求10所述的燃料电池车辆，其中所述检测单元通过GPS信号检测该燃料电池车辆的行驶位置。
12.如权利要求4～6中的任意一项所述的燃料电池车辆，其中还具备设置在所述气体管路上、向燃料电池加压输送氧化气体的加压装置；和基于所述行驶状况控制所述加压装置的控制装置；其中，所述控制装置，基于从对所述加压装置的控制指令值所推定的氧化气体的流量，控制所述切换单元的切换动作。
13.如权利要求4～6中的任意一项所述的燃料电池车辆，其中，还具备检测所述行驶状况的检测单元；将由所述检测单元检测出的检测结果向车辆的乘员报告的报告单元；和能够通过所述车辆的乘员的操作使所述切换单元进行切换操作的操作单元。
14.如权利要求4～6中的任意一项所述的燃料电池车辆，其中所述切换单元基于流过此处的气体的流速机械性地进行切换动作。
15.如权利要求4～14中的任意一项所述的燃料电池车辆，其中所述切换单元是方向控制阀。
16.如权利要求4～15中的任意一项所述的燃料电池车辆，其中所述消声器在所述气体管路中被设置在燃料电池的下游侧。
17.如权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池车辆，其中，还具备检测所述行驶状况的检测单元；和基于所述检测单元的检测结果，使所述消声部的消声能力可变的控制装置。
18.如权利要求17所述的燃料电池车辆，其中所述检测单元是设置在所述气体管路上、检测气体的流量的流量计。
19.如权利要求17所述的燃料电池车辆，其中所述检测单元是检测该燃料电池车辆的速度的车速计。
20.如权利要求17所述的燃料电池车辆，其中所述检测单元检测该燃料电池车辆的行驶位置。
21.如权利要求20所述的燃料电池车辆，其中所述检测单元通过GPS信号检测该燃料电池车辆的行驶位置。
22.如权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池车辆，其中还具备设置在所述气体管路上、向燃料电池加压输送氧化气体的加压装置；和基于所述行驶状况控制所述加压装置的控制装置；其中，所述控制装置，基于从对所述加压装置的控制指令值所推定的氧化气体的流量，使所述消声部的消声能力可变。
23.如权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池车辆，其中，还具备检测所述行驶状况的检测单元；将由所述检测单元检测出的检测结果向车辆的乘员报告的报告单元；和能够通过所述车辆的乘员的操作进行使所述消声部的消声能力可变的操作的操作单元。
24.一种车辆，该车辆具备被通过气体管供给气体从而产生驱动能量的驱动源、从所述驱动源排出气体的排气系统和设置在所述排气系统上的消声部，其中所述消声部构成为能够对应于该车辆的行驶状况改变消声能力。
全文摘要
本发明目的在于提供一种燃料电池车辆，它是着眼于在燃料电池系统的气体管路中具备消声部而完成的，通过有效利用该消声部，从而可以产生与行驶状况相对应的不协调感较小的行驶音。该燃料电池车辆(1)安装了在气体管路(5)上具备消声部(20)的燃料电池系统(3)，其中消声部(20)构成为可以对应于燃料电池车辆(1)的行驶状况改变消声能力。在低速的行驶状况时，消声部(20)的消声能力降低。例如，消声部(20)包括基于行驶状况切换到消声器(21)以及旁通通路(23)中的任意一个的方向控制阀(24)。方向控制阀(24)可以根据气体的流速机械性地动作，也可以由控制装置(51)控制切换动作。
文档编号H01M8/00GK101018688SQ20058003095
公开日2007年8月15日 申请日期2005年9月14日 优先权日2004年9月15日
发明者麻生真司 申请人:丰田自动车株式会社