CN103228474A - 燃料电池组的搭载结构及燃料电池组的搭载方法 - Google Patents
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Abstract
燃料电池组(100)配置成多个单体电池(130)的层叠方向(Ds)相对于车辆的前后方向(Dt)倾斜的姿态,即第二端板(120)位于比第一端板(110)靠车辆的前方且上方处的姿态。散热器(602)沿着第二端板(120)配置在比第二端板(120)更靠车辆前方的位置。第一压缩机(810)在燃料电池组(100)的下方,相对于第一和第二端板(110、120)这双方以总计三点以上的点进行固定。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池组的搭载结构。
背景技术
以往,提出了搭载有燃料电池的车辆。例如,在某技术中,以燃料电池的多个单体电池的层叠方向与车辆的上下方向一致的方式在发动机舱内配置燃料电池。并且,在燃料电池内部将冷却水吸收的热量向外部放出的散热器在发动机舱内仍然沿着上下方向配置在燃料电池的前方。并且,对向燃料电池供给的氧化气体进行压缩的氧化气体压缩装置在燃料电池的后侧与燃料电池单独地安装在车身上。
发明内容
然而,在上述的现有技术中,由于车辆的地上最低高度和车辆整体的大小的限制,因此在高度受限的发动机舱内无法增加燃料电池的单体电池的数目。因此,难以在车辆上搭载高输出的燃料电池。而且,同样地在高度受限的发动机舱内,难以增大散热器的面积。因此难以在车辆上搭载冷却能力高的散热器。此外,在上述的现有技术中,例如未考虑在车辆碰撞障碍物时等发动机舱内的结构从外部受力时燃料电池的层叠结构以层叠方向为轴发生扭转的可能性。
此种问题在希望减少整体的尺寸、并希望搭载高输出且高刚性的燃料电池及冷却能力高的冷却装置的燃料电池的搭载结构中广泛存在。
本发明为了解决上述课题的至少一部分而作出,其目的是在燃料电池的搭载结构中,在有限的空间内搭载层叠数量多且扭转刚性高的燃料电池及散热面积大的散热器。
本发明为了解决上述课题的至少一部分而能够作为以下的方式或适用例实现。
[适用例1]
一种结构,用于向车辆搭载燃料电池组,其中,具备:
燃料电池组,具有层叠的多个单体电池和配置在所述多个单体电池的层叠方向的两端的第一及第二端板;
第一压缩机,向所述燃料电池组供给氧化气体;及
平板状的散热器,用于对在所述燃料电池组内循环的冷却介质进行冷却,
所述燃料电池组以所述多个单体电池的所述层叠方向相对于所述车辆的前后方向倾斜、且所述第二端板位于比所述第一端板靠所述车辆的前方且上方处的姿态配置,
所述散热器沿着所述第二端板配置在比所述第二端板更靠所述车辆前方的位置,
所述第一压缩机在所述燃料电池组的下方相对于所述第一和第二端板这双方以总计三点以上的点进行固定。
若形成为此种结构,由于燃料电池组的单体电池的层叠方向倾斜,因此燃料电池组的单体电池的层叠数量不会直接受到发动机舱的高度的限制。而且,由于第一压缩机相对于第一和第二端板这双方以总计三点以上的点进行固定,因此能够提高燃料电池组的扭转刚性。并且,由于散热器沿着第二端板倾斜配置,因此散热器的面积不会直接受到发动机舱的高度的限制。由此,若形成为上述形态,则能够在有限的空间内搭载层叠数量多且扭转刚性高的燃料电池及散热面积大的散热器。
此外,单体电池的层叠方向相对于车辆的前后方向的倾斜优选小于90度,更优选为75度以下,进一步优选为60度以下。
另外,第一压缩机可以相对于第一端板以一点进行固定,而相对于第二端板以两点以上的点进行固定。并且,第一压缩机也可以相对于第一端板以两点以上的点进行固定,而相对于第二端板以一点进行固定。
此外,第一压缩机可以相对于第一端板以两点以上的点进行固定,而相对于第二端板以两点以上的点进行固定。若形成为此种形态,则能够进一步提高燃料电池组的扭转刚性。
[适用例2]
在适用例1的结构中,
还具备第二压缩机,该第二压缩机用于调节所述车辆室内的温度,且该第二压缩机上下方向的尺寸小于所述第一压缩机上下方向的尺寸,
所述第二压缩机配置在所述燃料电池组的下方且比所述第一压缩机靠后方处。
在此种形态中,在倾斜配置的燃料电池组的下方的空间中,更大的第一压缩机配置在前方,比第一压缩机小的第二压缩机配置在后方。因此,能够有效地利用倾斜配置的燃料电池组的下方的空间,而不用增大结构整体就能够配置两个压缩机。
此外,第二压缩机既可以固定在燃料电池组上,也可以固定在第一压缩机上。而且,还可以固定在其他结构上。即,第二压缩机与固定的对象方无关地固定在上述的位置上即可。
[适用例3]
在适用例1或2的结构中,
还具备覆盖所述第一及第二端板中的至少一方的防水外壳,
所述防水外壳具备:
孔,用于供将所述防水外壳所覆盖的所述端板和所述第一压缩机相互固定的固定部件通过;及
突出部,包围所述孔的周围,向所述防水外壳所覆盖的所述端板侧或所述第一压缩机侧突出,具有弹性,在所述防水外壳所覆盖的所述端板和所述第一压缩机通过所述固定部件被固定的状态下,所述突出部的上端部与所述端板或所述第一压缩机相接。
若形成为此种形态,则能够通过防水外壳防止从外部侵入的水到达端板的情况。并且,在上述形态中,突出部包围孔的周围,该孔供对端板和第一压缩机进行固定的固定部件贯通,该突出部的前端与端板或第一压缩机相接。因此,能够降低水通过该孔而进入端板的可能性。
[适用例4]
一种方法,是向车辆搭载燃料电池组的方法,包括如下工序:
(a)准备燃料电池组、第一压缩机和平板状的散热器的工序,
该燃料电池组具有层叠的多个单体电池和配置在所述多个单体电池的层叠方向的两端的第一及第二端板,
该第一压缩机向所述燃料电池组供给氧化气体,
该散热器用于对在所述燃料电池组内循环的冷却介质进行冷却;
(b)以如下方式将所述燃料电池组、所述第一压缩机和所述散热器安装于所述车辆的工序:
所述燃料电池组以所述多个单体电池的所述层叠方向相对于所述车辆的前后方向倾斜的姿态且以所述第二端板位于比所述第一端板靠所述车辆的前方且上方处的方式配置,
所述散热器沿着所述第二端板配置在比所述第二端板更靠所述车辆前方的位置,
所述第一压缩机在所述燃料电池组的下方相对于所述第一和第二端板这双方以总计三点以上的点进行固定,
所述工序(a)具备:
准备分别在至少一部分具有直线状的一边的所述第一及第二端板的工序;
在所述直线状的各边分别处于下方的姿态下将所述第一及第二端板配置在同一平面上,并将所述多个单体电池和所述第一及第二端板按照所述层叠的顺序排列的工序;及
将所述多个单体电池以及所述第一及第二端板结合而构成所述燃料电池组的工序,
所述工序(b)包含在与所述一边不同的部位对所述燃料电池组进行支承,并将所述第一压缩机以与所述各一边相接的方式相对于所述第一及第二端板固定的工序。
若形成为此种形态,则第一压缩机与第一端板的直线边的一边和第二端板的直线边的一边相接而固定在第一及第二端板上。因此,将第一压缩机固定在第一及第二端板上时,难以产生三维的位置偏移。
本发明能够以上述以外的各种方式实现,例如可以通过燃料电池的搭载方法、燃料电池系统、搭载有燃料电池的车辆等方式来实现。
以下,参照附图,对本发明的优选实施例进行详细说明,能够更加明确本发明的上述目的及其他目的、结构、效果。
附图说明
图1是表示用于将具备燃料电池的驱动系统安装于车辆的结构的简图。
图2是从车辆的前方朝向后方观察到的燃料电池组100、电动机单元200、及空气压缩机810的图。
图3是示意性地表示将燃料电池组100及电动机单元200安装于车辆V0的底盘Vc的部位的俯视图。
图4是表示端板110、120及多个发电单体电池130的层叠方法、以及空气压缩机810向燃料电池组100的安装方法的图。
具体实施方式
A.第一实施例:
图1是表示用于将具备燃料电池的驱动系统安装于车辆的结构的简图。该驱动系统具备燃料电池组100、电动机单元200(在图1中未示出)、驱动轴300、控制电路单元400、散热器600、氢泵610、冷却液泵620、空气压缩机810、820、及逆变器单元830。需要说明的是,在图1中,利用箭头Dt表示车辆的前进方向即前后方向,利用箭头U表示铅垂上方。
燃料电池组100具备设置在两端的第一及第二端板110、120和设置在所述端板110、120之间的多个发电单体电池130。端板110、120是不锈钢制的大致板状的部件。其中,在端板110、120的外侧的面(端板110的左侧的面和端板120的右侧的面)上设有用于安装各种部件的结构。在图1中,为了容易理解技术,而省略了它们的结构的图示。
多个发电单体电池130沿着将第一端板110和第二端板120连结的方向进行层叠。第一端板110和第二端板120通过连结部件(在图1中未图示)连结在一起。其结果是,多个发电单体电池130被第一端板110和第二端板120压缩。需要说明的是,对于发电单体电池130的层叠方向Ds投影时的多个发电单体电池130的外形形状大致相同。而且,对于发电单体电池130的层叠方向Ds投影时的第一端板110和第二端板120的外形形状大致相同。在本实施例中,对于发电单体电池130的层叠方向Ds投影时的发电单体电池130及第一端板110和第二端板120的外形形状为大致长方形。
将发电单体电池130、第一端板110和第二端板120分别设置成长方形,其结果是,燃料电池组100整体具有大致长方体的形状。燃料电池组100由大致长方体的树脂制的防水外壳140覆盖。其中,在图1中,为了容易理解技术,而省略了防水外壳140的图示。
在第一端板110和第二端板120的相当于长方形截面一边的面(图1中的右下侧的面)上安装有空气压缩机810。空气压缩机810是用于经由空气过滤器816及通道810id而取入大气并将压缩空气作为氧化气体向燃料电池组100供给的压缩机。需要说明的是,在图1中,为了容易理解技术,利用虚线表示空气过滤器816及通道810id。
空气压缩机810经由空气压缩机810的脚部812L、814L2固定在第二端板120的下端面的两点。并且,空气压缩机810经由空气压缩机810的脚部814L1固定在第一端板110的下端面的一点。
图2是从车辆的前方朝向后方观察到的燃料电池组100、电动机单元200、空气压缩机810的图。需要说明的是,燃料电池组100的外部被防水外壳140覆盖。在图2中,利用虚线表示燃料电池组100的第二端板120的端面120e。
此外,在燃料电池组100、电动机单元200、空气压缩机810的前方(图2的跟前侧)存在有散热器600(参照图1)。但是,在图2中,为了容易理解技术,而表示去除了散热器600的状态。
空气压缩机810具有:利用从燃料电池组100供给的电力进行驱动的电动机部812;及通过电动机进行驱动而压缩空气的压缩部814。电动机部812具有大致圆柱形的外形形状,压缩部814具有圆形端面的直径比电动机部812小的大致圆柱形的外形形状。其结果是,空气压缩机810具有将中心相同的两个圆柱重叠的外形形状。空气压缩机810以如下姿态安装于燃料电池组100,该姿态是各圆柱的轴为与燃料电池组100的单体电池130的层叠方向Ds垂直且与燃料电池组100的下表面平行的方向的姿态。
空气压缩机810的电动机部812发热。因此,可以在电动机部812的外壳设置冷却水的流路。电动机部812由该冷却水进行冷却。电动机部812和第二端板120的端面经由脚部812L通过螺栓结合。因此,第二端板120的热量传导给电动机部812的外壳。其结果是,第二端板120也由在电动机部812的外壳流通的冷却水进行冷却。
另外,空气压缩机810的压缩部814和第二端板120的端面也经由脚部814L2通过螺栓结合。此外,虽然在图2中未示出,但空气压缩机810的压缩部814和第一端板110的端面经由脚部814L1通过螺栓结合(参照图1)。即,空气压缩机810和第一端板110及第二端板120通过总计三点进行结合。
空气压缩机810相对于燃料电池组100在三个部位通过螺栓进行固定。因此,空气压缩机810和燃料电池组100即使被施加外力也难以相对位移。即,空气压缩机810和燃料电池组100实际上一体地进行位移。因此,无需在空气压缩机810和燃料电池组100之间设置用于避免两者相对位移时的两者的碰撞的空间。由此,能够将空气压缩机810和燃料电池组100靠近配置,其结果是,能够减小空气压缩机810和燃料电池组100整体占有的空间。
另外,如图1所示,在用于从压缩部814排出空气的排出口814e相对于压缩部814的圆筒位于燃料电池组100侧的姿态下,空气压缩机810固定在燃料电池组100上。更详细而言,在如下所述空间内配置排出口814e,所述空间是由与空气压缩机810(电动机部812)的截面的圆相切且到达第一端板110的端部的直线L1、与空气压缩机810(电动机部812)的截面的圆相切且到达第二端板120的端部的直线L2、燃料电池组100、空气压缩机810所围成的空间。其结果是,排出口814e位于分别具有牢固的结构的燃料电池组100与空气压缩机810的圆筒部之间。
通过形成为此种结构,在图1的结构从外部受到冲击时,能够减少排出口814e被压坏的可能性。而且,通过将用于向燃料电池组100供给压缩空气的通道810ed从配置在上述的位置上的排出口814e朝向后方配置(参照图1),而能够避免用于向燃料电池组100供给压缩空气的通道810ed妨碍通过位于前方的散热器600的风的情况。需要说明的是,在图1及图2中,为了容易理解技术,而利用虚线表示通道810ed。
此外,燃料电池组100的第一端板110及第二端板120经由空气压缩机810而相互在三点结合。因此,即使在由于车辆的碰撞等而燃料电池组100被施加外力的情况下,也能够减少燃料电池组100以层叠方向Ds为轴而扭转的可能性。
此外,如图2所示,用于将外部气体导入空气压缩机810的吸气口810i与压缩部814的圆柱的端面连接。并且,将空气过滤器816和吸气口810i连结的通道810id相对于空气压缩机810设置在与电动机单元200相反的一侧。通过形成为此种结构,能够与电动机单元200不干涉地配置通道810id。需要说明的是,在图1及图2中,为了容易理解技术,而利用虚线表示了通道810id。
在图2的左侧表示脚部814L2和第二端板120的固定结构的放大剖视图。端板120被由具有弹性的树脂构成的防水外壳140覆盖。该防水外壳140具备孔142。孔142是用于供螺栓B通过的孔,该螺栓B对设置在压缩部814上的脚部814L2和第二端板120进行固定。在防水外壳140中,在孔142的周围以包围孔142的方式设置朝向压缩部814(脚部814L2)突出的环状的突出部144。
突出部144的前端部144p(图2中的下端部)与压缩部814的脚部814L2相接。并且,突出部144在第二端板120与脚部814L2之间被压缩而产生弹性变形。其结果是,突出部144的端部与脚部814L2紧贴。
通过形成为此种结构,能够利用通过了防水外壳140的孔142的螺栓B对由防水外壳140覆盖的第二端板120和压缩部814进行刚性结合。并且,由于包围孔142的环状的突出部144与压缩部814的脚部814L2紧贴,因此来自外部的水通过孔142进入防水外壳140内(第二端板120侧)的可能性降低。
需要说明的是,在此,以脚部814L2与第二端板120的结合为例进行了说明,但脚部812L与第二端板120的结合部分(参照图2)及脚部814L1与第一端板110的结合部分(参照图1)也同样构成。因此,能够将空气压缩机810与燃料电池组100刚性结合,而且,能够减少来自外部的水进入到防水外壳140内的可能性。需要说明的是,在图2的例子中,设置在电动机部812上的脚部812L与第二端板120的结合部分进行两个螺栓结合。
另一方面,虽然未图示,但电动机单元200相对于第一端板110在三个部位通过螺栓进行固定。因此,电动机单元200和第一端板110即使被施加外力也难以发生相对位移。即,电动机单元200和第一端板110实际上一体位移。而且,电动机单元200相对于第二端板120在三个部位通过螺栓进行固定。因此,电动机单元200和第二端板120即使被施加外力也难以发生相对位移。即,电动机单元200和第二端板120实际上也一体位移。
在电动机单元200的外壳的内部具备驱动电动机210和变速器220。驱动电动机210通过燃料电池组100产生的电力进行驱动。变速器220使驱动电动机210输出的旋转的每单位时间的转速下降。变速器220的输出轴与驱动轴300(参照图1)连接。即,驱动轴300经由变速器200利用驱动电动机210进行旋转。
图1所示的控制电路单元400对燃料电池组100生成的电力的电压及电流进行控制。控制电路单元400在燃料电池组100的上部沿着多个发电单体电池130的层叠方向Ds配置。控制电路单元400配置在比第一端板110更靠近第二端板120的位置。控制电路单元400相对于燃料电池组100固定。
图3是示意性地表示将燃料电池组100及电动机单元200安装于车辆V0的底盘Vc的部位的俯视图。在图3中,除了图1所示的一部分结构之外,还示出车辆V0的底盘Vc、车轮Vw。燃料电池组100及电动机单元200相对于车辆V0的底盘Vc固定。更具体而言,燃料电池组100的第一端板110与设置在车辆V0的底盘Vc上的一个部位的支架M11连接。电动机单元200与设置在底盘Vc上的三个部位的支架M21、M22、M23连接。
需要说明的是,底盘中的所述支架的位置与通过汽油发动机和电动机进行行驶的混合动力车辆的底盘中的支架共通。在混合动力车辆中,支架M11对汽油发动机进行支承。支架M21、M22、M23与本实施例同样地对电动机单元进行支承。需要说明的是,为了容易理解技术,而在图1中未显示各支架。
如图1所示,在车辆以未载人及未载货的状态处于水平面上时,燃料电池组100以多个发电单体电池130的层叠方向Ds相对于水平面倾斜θ(θ是大于0且小于90度的角度)的姿态下相对于车辆的车身进行固定(参照图1)。需要说明的是,层叠方向Ds是包含在由车辆的前后方向Dt和上下方向U限定的平面中的方向。其结果是,第一端板110在该状态下位于比第二端板120更低的位置。而且,第一端板110位于比第二端板120更靠车辆的前进方向的后方处。
需要说明的是,对于发电单体电池130的层叠方向Ds投影时的第一端板110和第二端板120的外形形状大致相同。第一端板110和第二端板120的位置是对于发电单体电池130的层叠方向Ds投影时的第一端板110和第二端板120的外形形状重复的范围的重心位置,以各端板的板状部分的厚度方向的中心位置为基准进行测定。
在此种结构中,由于燃料电池组100的单体电池130的层叠方向Ds不是铅垂方向U而是倾斜,因此燃料电池组100的单体电池130的层叠数量不是直接受到发动机舱的高度限制。因此,与燃料电池组的单体电池的层叠方向为铅垂方向的形态相比,能够将单体电池的层叠数量多的大输出的燃料电池组搭载于发动机舱。
如图1所示,在发动机舱内,在燃料电池组100的下方且在压缩机810的后方设置压缩机820。更具体而言,压缩机820刚性地安装在压缩机810上。压缩机820通过使制冷剂压缩或膨胀,而冷却或加热向乘客等所处的车辆室内供给的空气。
压缩机820具有圆形端面的直径比电动机部812及压缩部814小的大致圆柱形的外形形状。并且,压缩机820的上下方向的尺寸R2小于压缩机810的上下方向的尺寸R1(参照图1)。一般地,用于室内的空气调节的压缩机820所需的输出小于用于向燃料电池组100供给氧化气体的空气压缩机所需的输出。因此,室内的空气调节用的压缩机小于燃料电池用的空气压缩机。压缩机820以其圆柱的轴为与燃料电池组100的单体电池130的层叠方向Ds垂直且与燃料电池组100的下表面平行的方向的姿态安装于燃料电池组100。
在本实施例中,在倾斜配置的燃料电池组100的下方,高度方向的尺寸大的空气压缩机810和高度方向的尺寸更小的压缩机820从车辆的前方朝向后方以上述顺序排列配置。因此,能够有效地利用燃料电池组100的下方的大致楔形的空间。换言之,能够减小燃料电池组100和空气压缩机810、820整体占有的空间。
另外,在本实施例中,车室位于图1所示的结构的更后方。在本实施例中,压缩机810、820位于隔着燃料电池组100与车室相反的一侧。因此,压缩机810、820运转时发出的声音难以进入车室。
如图1所示,在发动机舱内,在燃料电池组100及电动机单元200的前方安装有散热器600。散热器600包含第一散热器602、第二散热器604、及第三散热器606。第一散热器602是用于将向燃料电池组100内流通的冷却液的热量释放到大气中的结构。第二散热器604是用于将冷却控制电路单元400及逆变器单元830的冷却液的热量释放到大气中的结构。第三散热器606是用于将如下所述冷却液的热量释放到大气中的结构,所述冷却液用于控制驾驶员等乘员所处的车室的温度。
散热器602、604、606分别具备复杂地折叠的冷却液的流路及多个散热片,分别整体具有板状的形状。如图1所示,散热器602在与发电单体电池130的层叠方向Ds垂直的方向上存在于比第二端板120和空气压缩机810所存在的范围Rfc更宽的范围Rr中。在散热器602的前方且上方配置有散热器604、606。散热器604位于散热器606的上方且后方处。
板状的散热器602、604、606沿着第二端板120设置。其结果是,各散热器602、604、606与第二端板120及发电单体电池130平行。即,板状的散热器602、604、606配置在相对于铅垂方向U倾斜θ的方向上。因此,根据本实施例,与将散热器沿铅垂方向U竖立配置的形态相比,能够进一步增大表面积,其结果是,能够将外形尺寸大的散热器配置在具有有限的高度的发动机舱内。即,能够将每单位时间对冷却液进行冷却的高性能的散热器配置在发动机舱内。
氢泵610是用于使从燃料电池组100排出的燃料气体再次流入燃料电池组100的泵。如图1所示,氢泵610固定在第一端板110上。
在本实施例中,氢泵610在燃料电池组100的后方固定在第一端板110上。因此,即使在车辆与前方的障碍物碰撞时等图1的燃料电池系统受到来自前方的冲击的情况下,该冲击也会由固定在车辆上的燃料电池组100及电动机单元200阻挡,从而降低氢泵610受到该冲击力的可能性。由此,能够降低因车辆的碰撞等氢泵610被破坏而氢气向外部流出的可能性。
冷却液泵620是使冷却液向燃料电池组100和散热器600中的第一散热器602循环的泵。如图1所示,冷却液泵620固定在第一端板110上。循环于燃料电池组100和第一散热器602的冷却液存在带电的情况。
在本实施例中,冷却液泵620在燃料电池组100的后方固定在第一端板110上。因此即使在车辆与前方的障碍物碰撞时等图1的燃料电池系统受到来自前方的冲击的情况下,该冲击也会由固定在车辆上的燃料电池组100及电动机单元200阻挡,从而降低冷却液泵620受到该冲击力的可能性。即,能够降低因车辆的碰撞等冷却液泵620被破坏而冷却液向外部流出的可能性。由此,能够减少因冷却液的流出而产生用户触电的可能性。
逆变器单元830包含逆变器,该逆变器用于使分别驱动氢泵610、冷却液泵620及空气压缩机810、820的三相交流电动机旋转。如图1所示,逆变器单元830在燃料电池组100的一方的侧面上配置在比中央更靠上方的位置。该逆变器单元830发热。因此,逆变器单元830由与第二散热器604连接的未图示的冷却液回路进行冷却。
如本实施例那样,通过将控制作为燃料电池组100的辅机的氢泵610、冷却液泵620及空气压缩机810、820的各电动机的逆变器集中配置在一个部位,而能得到以下的效果。即,能够缩短将所述逆变器和第二散热器604连结的冷却液回路(未图示)。其结果是,能够缩小图1的结构整体的尺寸,并且能够减轻重量。而且,由于能够缩短冷却液回路,因此能够减少冷却液泄漏的可能性。
另外,在本实施例中,逆变器单元830配置在燃料电池组100的侧面,该逆变器单元830控制配置在燃料电池组100的后方的氢泵610及冷却液泵620的电动机、以及配置在燃料电池组100的下方的空气压缩机810、820的电动机。因此,能够缩短将各电动机和第二散热器604连结的电配线ew。其结果是,能够缩小图1的结构整体的尺寸,并且能够减轻重量。而且,由于缩短电配线ew,因此能够减少电配线ew断线的可能性。
B.第二实施例:
在第二实施例中,关于在车辆上安装燃料电池的工序,以端板110、120及多个发电单体电池130的层叠工序、以及空气压缩机810向燃料电池组100的安装工序为中心进行说明。
图4是表示端板110、120及多个发电单体电池130的层叠方法、以及空气压缩机810向燃料电池组100的安装方法的图。需要说明的是,关于步骤S10、S20,为了容易理解技术,而表示侧视图和主视图。关于步骤S30、S40表示侧视图。
在步骤S10中,将具有大致长方形的外形形状的第一端板110、多个发电单体电池130、第二端板120按应层叠的顺序排列,并放置在平面P0上。此时,第一端板110、多个发电单体电池130、第二端板120使该长方形的外形中的应安装空气压缩机810的一侧的边即Lu处于下方而放置在平面P0上。因此,第一端板110的下表面、多个发电单体电池130的下表面、第二端板120的下表面在平面P0上平坦地对齐。
在步骤S20中,第一端板110、多个发电单体电池130、第二端板120通过连结部件150连结在一起。更具体而言,在具有大致长方形的形状的第一端板110、多个发电单体电池130、第二端板120的长方形的四角的附近设置的四个孔Fh中贯通有四个连结部件150,四个连结部件150的两端被螺栓紧固。其结果是,在第一端板110的下表面、多个发电单体电池130的下表面、第二端板120的下表面扩展成同一平面的相对位置关系下,第一端板110、多个发电单体电池130、第二端板120相互固定。第一端板110、多个发电单体电池130、第二端板120成为一体,形成大致长方体形状的燃料电池组100。
然后,在第一端板110和第二端板120的上侧的端面上安装有支架160。支架160为了在之后在燃料电池组100上安装各种结构要素而使用,而且,在将燃料电池组100安装于车辆时,为了悬挂燃料电池组100而使用。
在步骤S30中,使用支架160将燃料电池组100从平面P0吊起。然后,在第一端板110和第二端板120的下表面侧安装空气压缩机810(参照图1及图2)。通过进行步骤S10~S30那样的处理,而能够在第一端板110的下表面和第二端板120的下表面为一平面的状态下安装空气压缩机810。因此,能够减小空气压缩机810相对于燃料电池组100的安装误差。
作为步骤S40,表示安装有空气压缩机810的燃料电池组100。然后,在燃料电池组100上进而安装散热器602、604、606、氢泵610、冷却液泵620等,然后,在步骤S50中安装于车辆(参照图1及图3)。此外,图3表示步骤S50结束的状态。需要说明的是,在图3中,为了容易理解技术,而省略了散热器602、604、606、氢泵610、冷却液泵620等的图示。
B.变形例:
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明并不局限于此种实施方式,在不脱离其宗旨的范围内能够进行各种形态下的实施。例如,可以进行以下的变形。
B1.变形例1:
在上述实施例中,利用螺栓将空气压缩机810的脚部812L、814L1、814L2固定在各端板上,从而空气压缩机810和各端板相互固定在一起。然而,压缩机和各端板也可以利用其他方式进行固定。例如,压缩机和各端板也可以经由压缩机和各端板以外的第三部件固定在一起。而且,除了螺栓紧固之外,还可以利用粘结或焊接等其他方法进行固定。
但是,将压缩机和各端板相互固定的固定部件优选不经由填料等弹性部件而将端板和第一压缩机固定。若为此种方式,则能够减少端板和第一压缩机分别振动的可能性。因此,能够将端板和第一压缩机靠近配置。另一方面,端板与第一压缩机的结合部分的防水性即使不使用填料等,也能够通过上述实施例中说明的突出部来确保。
B2.变形例2:
在上述第一实施例中,突出部144由向空气压缩机810的脚部812L、814L1、814L2突出的方式构成。然而,防水罩中配置于孔周围的突出部也可以不在空气压缩机侧,而形成为向燃料电池的端板侧突出的方式。在此种方式下,突出部的端部与燃料电池的端板紧贴。即使作为此种方式,也能够同时实现燃料电池的端板与空气压缩机的刚性的结合和防水这两者。
需要说明的是,在上述实施例中,防水罩由具有弹性的树脂构成,但也可以由其他材料构成。但是,突出部优选由具有弹性的材料构成。
B3.变形例3:
在上述实施例中,对于层叠方向Ds投影时的发电单体电池130、第一端板110、第二端板120的外形形状为大致长方形。然而,发电单体电池130、第一端板110、第二端板120的外形形状也可以是其他形状。其中,第一端板和第二端板的外形形状优选分别包含能够将它们排列放置在平面上的直线状一边。
此外,第一端板和第二端板的至少一方的外形形状也可以包含两条以上的直线状的边。即使在此种方式下,以这两条以上的直线状的边中的至少一方处于下方来将端板放置在平面上而构成燃料电池组,能够在与该平面相接的直线状的边上安装压缩机。通过利用此种方法构成燃料电池组并与压缩机固定,从而能够以小误差牢固地固定燃料电池组和压缩机。
另外,在上述实施例中,第一端板110、多个发电单体电池130、第二端板120都配置在同一平面P0上(参照图4的S10、S20)。然而,多个发电单体电池130与第一端板110及第二端板120一起按照层叠的顺序排列时,也可以不将第一端板110及第二端板120配置在同一平面上。而且,按照层叠的顺序排列时,第一端板110及第二端板120也可以不配置在连续的同一平面上。即,第一端板110及第二端板120也可以配置在不连续的单独的平面上。但是,其上放置有第一端板110的平面和其上放置有第二端板120的平面优选是包含在同一假想平面中的平面。
B4.变形例4:
在第二实施例中,在车辆上安装燃料电池的工序中,中心性地说明了端板110、120及多个发电单体电池130的层叠工序、以及空气压缩机810向燃料电池组100的安装工序。所述各工序中,分别安装散热器602、604、606、氢泵610、冷却液泵620等的工序既可以在步骤S 10~S50中的任意的工序之前,也可以在之后。而且,既可以将一个以上的结构要素集中安装,也可以在不同的时间进行安装。
B5.变形例5:
以上,参照该优选例示的实施例,详细地说明了本发明。然而,本发明并不局限于以上说明的实施例或结构。并且,本发明包含各种变形或均等的结构。此外,公开的发明的各种要素在各种组合及结构中被公开,但这些是例示,各要素可以更多,也可以更少。并且,要素也可以是一个。这些形态包含在本发明的范围内。
Claims (4)
1.一种结构,用于向车辆搭载燃料电池,其中,具备:
燃料电池组,具有层叠的多个单体电池和配置在所述多个单体电池的层叠方向的两端的第一及第二端板;
第一压缩机,向所述燃料电池组供给氧化气体;及
平板状的散热器,用于对在所述燃料电池组内循环的冷却介质进行冷却,
所述燃料电池组以所述多个单体电池的所述层叠方向相对于所述车辆的前后方向倾斜、且所述第二端板位于比所述第一端板靠所述车辆的前方且上方处的姿态配置,
所述散热器沿着所述第二端板配置在比所述第二端板更靠所述车辆前方的位置,
所述第一压缩机在所述燃料电池组的下方相对于所述第一和第二端板这双方以总计三点以上的点进行固定。
2.根据权利要求1所述的结构,其中,
还具备第二压缩机,该第二压缩机用于调节所述车辆室内的温度,且该第二压缩机上下方向的尺寸小于所述第一压缩机上下方向的尺寸,
所述第二压缩机配置在所述燃料电池组的下方且比所述第一压缩机靠后方处。
3.根据权利要求1或2所述的结构,其中,
还具备覆盖所述第一及第二端板中的至少一方的防水外壳,
所述防水外壳具备:
孔,用于供将所述防水外壳所覆盖的所述端板和所述第一压缩机相互固定的固定部件通过;及
突出部,包围所述孔的周围,向所述防水外壳所覆盖的所述端板侧或所述第一压缩机侧突出,具有弹性,在所述防水外壳所覆盖的所述端板和所述第一压缩机通过所述固定部件被固定的状态下,所述突出部的上端部与所述端板或所述第一压缩机相接。
4.一种方法,是向车辆搭载燃料电池的方法,包括如下工序:
(a)准备燃料电池组、第一压缩机和平板状的散热器的工序,
该燃料电池组具有层叠的多个单体电池和配置在所述多个单体电池的层叠方向的两端的第一及第二端板,
该第一压缩机向所述燃料电池组供给氧化气体,
该散热器用于对在所述燃料电池组内循环的冷却介质进行冷却;
(b)以如下方式将所述燃料电池组、所述第一压缩机和所述散热器安装于所述车辆的工序:
所述燃料电池组以所述多个单体电池的所述层叠方向相对于所述车辆的前后方向倾斜的姿态且以所述第二端板位于比所述第一端板靠所述车辆的前方且上方处的方式配置,
所述散热器沿着所述第二端板配置在比所述第二端板更靠所述车辆前方的位置,
所述第一压缩机在所述燃料电池组的下方相对于所述第一和第二端板这双方以总计三点以上的点进行固定,
所述工序(a)具备:
准备分别在至少一部分具有直线状的一边的所述第一及第二端板的工序;
在所述直线状的各边分别处于下方的姿态下将所述第一及第二端板配置在同一平面上,并将所述多个单体电池和所述第一及第二端板按照所述层叠的顺序排列的工序;及
将所述多个单体电池以及所述第一及第二端板结合而构成所述燃料电池组的工序,
所述工序(b)包含在与所述一边不同的部位对所述燃料电池组进行支承,并将所述第一压缩机以与所述各一边相接的方式相对于所述第一及第二端板固定的工序。
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