CN105609674A - 燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃料电池系统，抑制燃料电池壳体受到侵入到车辆内的水的压力的影响。燃料电池系统搭载于车辆，具备：燃料电池，使阳极气体与阴极气体发生电化学反应；及燃料电池壳体，收容上述燃料电池，上述燃料电池壳体的底面的形状为大致长方形，上述燃料电池壳体配置成上述大致长方形的长边成为上述车辆的左右方向，在上述底面设有仅沿着上述车辆的前后方向延伸的肋。

Description

燃料电池系统

本申请主张在2014年11月14日提出的日本专利申请2014-232043的优先权，并将其公开的全部内容援引于本申请而进行参照。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统。

背景技术

已知有使用燃料电池作为车辆的电源的情况。燃料电池具备燃料电池组。燃料电池组通过层叠多个燃料电池单体并从其两侧利用螺栓等进行固定而构成。然而，例如，在冲击向燃料电池施加的情况下，有时将燃料电池单体固定的力与燃料电池组内的压力相比暂时下降。其结果是，在冷却介质流路中流动的冷却介质液、积存于反应气体流路内的生成水等液体有时会向燃料电池组外泄漏。

通常，燃料电池组以收容于燃料电池壳体的状态搭载于车辆。而且，燃料电池壳体为了内部的保温、防止异物从外部的混入而被密封。因此，从燃料电池组漏出的液体滞留于燃料电池壳体，由于向不希望的范围流动而成为短路、漏电的原因。

为了解决这样的课题，作为现有技术，有在燃料电池壳体底面的上表面形成纵横分别延伸的多个槽、即呈格子状延伸的槽的技术(例如，JP2006-221855A)。由此，能够在槽内积存液体。

发明内容

然而，在JP2006-221855A的技术中，燃料电池壳体的底面的壁厚大致固定，因此在燃料电池壳体底面的下表面形成有与作为槽的上表面的凹部对应的凸部。该凸部纵横分别延伸，因此在车辆在浸水的场所内行驶的情况下，存在与行进方向正交的凸部受到侵入到车辆内的水的压力的影响的课题。而且，一直以来，希望提高燃料电池壳体的刚性。

本发明为了解决上述的课题的至少一部分而作出，可以作为以下的方式实现。

(1)根据本发明的一方式，提供一种搭载于车辆的燃料电池系统。该燃料电池系统具备：燃料电池，使阳极气体与阴极气体发生电化学反应；及燃料电池壳体，收容上述燃料电池，上述燃料电池壳体的底面的形状为大致长方形，上述燃料电池壳体配置成上述大致长方形的长边成为上述车辆的左右方向，在上述底面设有仅沿着上述车辆的前后方向延伸的肋。根据该方式，通过在车辆的前后方向上设置肋，当车辆在浸水的路径上行驶的情况下，能够抑制燃料电池壳体受到侵入到车辆内的水的压力的影响。而且，燃料电池壳体配置成大致长方形的长边成为车辆的左右方向。因此，肋沿短边方向延伸，因此与肋沿长边方向延伸的情况、肋呈格子状设置的情况相比，能够提高燃料电池壳体的上下方向的刚性。

(2)在上述方式的燃料电池系统中，可以是，上述燃料电池壳体由多个部件构成，具备上述底面的部件具备：第一孔，用于与上述燃料电池壳体的其他部件进行固定；及第二孔，是与上述第一孔不同的孔，用于与上述燃料电池壳体的其他部件进行相对定位。在用于固定的孔与用于定位的孔是相同的孔的情况下，可能会忘记将用于定位的孔在利用了固定件的固定中使用。然而，根据该方式，能够防止这样的情况。

(3)在上述方式的燃料电池系统中，可以是，具备上述底面的部件与上述燃料电池壳体的其他部件由带有平垫圈的螺栓或带有碟形弹簧垫圈的螺栓进行固定。根据该方式，在紧固螺栓时，能够减少具备底面的部件和燃料电池壳体的其他部件中的至少一方被削去的量。

本发明能够以各种方式实现，例如，能够以燃料电池系统的制造方法、用于实现制造方法的计算机程序、记录有该计算机程序的记录介质等方式实现。

附图说明

图1是本发明的一实施方式使用的燃料电池系统10的外观图。

图2是表示燃料电池壳体100的分解立体图。

图3是表示下罩115的图。

图4是用于说明肋116对外力的吸收的示意图。

图5是对下罩115与组壳体105进行组装的方法的说明图。

图6是定位方法的说明图。

图7A是表示对下罩115和组壳体105进行固定的固定件的示意图。

图7B是表示对下罩115和组壳体105进行固定的固定件的示意图。

图8A是说明使用带有碟形弹簧垫圈的螺栓400的优点的说明图。

图8B是说明使用带有碟形弹簧垫圈的螺栓400的优点的说明图。

图9是表示用于固定的孔与用于定位的孔为相同的孔的例子的示意图。

具体实施方式

A.实施方式

图1是本发明的一实施方式使用的燃料电池系统10的外观图。燃料电池系统10具备燃料电池系统壳体140及框架200。燃料电池系统10搭载于车辆。在本实施方式中，燃料电池系统10设于收容驾驶员的车室的下方。在图1中，X轴正方向表示车辆前方，Y轴正方向表示车辆上方，Z轴正方向表示车辆右方。XYZ轴在图1以后的图中也相同。

燃料电池系统壳体140具备燃料电池壳体100和辅机壳体130。为了避免水、灰尘等异物浸入到内部，而通过填料对燃料电池系统壳体140的部件间进行密封。

燃料电池使作为阳极气体的氢气与作为阴极气体的氧气进行电化学反应。燃料电池壳体100收容燃料电池。燃料电池通过将燃料电池单体层叠而构成。燃料电池单体沿车辆的左右方向(Z轴方向)层叠。

辅机壳体130收容燃料电池所使用的多个辅机(未图示)。在此，作为多个辅机，可列举例如氢泵、喷射器，排气排水阀、阀门、传感器等。在辅机壳体130中，除了辅机以外，还设有冷却水用的配管、向各辅机供给电力的配线等。

为了抑制由辅机类产生的振动、噪音向外部传导而利用NV(NoiseVibration)罩141、142覆盖于辅机壳体130的表面(参照图1)。在本实施方式中，NV罩141、142的外层由硬质树脂形成，内层由发泡聚氨酯形成。

在本实施方式中，多个辅机固定于板状的歧管120。而且，辅机壳体130的车辆左侧(Z轴负方向侧)的侧面由歧管120覆盖。歧管120形成氢气、氧气、对燃料电池进行冷却的冷却水的流路。而且，歧管120具有确保与燃料电池壳体100内的高电压部件的绝缘性的功能、对燃料电池单体彼此进行压缩的功能。

框架200配置在燃料电池系统壳体140的下方。框架200向在燃料电池系统壳体140的燃料电池壳体100上形成的凸台111A、111B分别插入螺栓112A、112B，由此对燃料电池系统壳体140进行固定。为了减轻振动，在燃料电池系统壳体140与框架200之间配置有防振橡胶。并且，框架200紧固连结于未图示的车辆的车身。

图2是表示燃料电池壳体100的分解立体图。燃料电池壳体100由多个部件构成。燃料电池壳体100具备：将燃料电池的车辆右侧(Z轴正方向侧)的侧面覆盖的板状的歧管120(参照图1)；将燃料电池的车辆右侧(Z轴正方向侧)的侧面以外的侧面和上表面覆盖的组壳体105；及将燃料电池的底面覆盖的下罩115。下罩115是具备燃料电池壳体100的底面的部件。在组壳体105与下罩115之间设有填料107。通过填料107，能够防止水、灰尘等异物向燃料电池壳体100的内部侵入。

图3是表示下罩115的图。从图3可知，在下罩115设有仅沿车辆的前后方向(X轴方向)延伸的肋116。即，在燃料电池壳体100的底面设有仅沿车辆的前后方向延伸的肋116，换言之，肋116与肋116之间的面沿车辆的前后方向延伸。由此，当车辆在浸水的路径上行驶的情况下，与肋116沿车辆的左右方向(Z轴方向)延伸的情况相比，能够减少从与燃料电池壳体100的底面相接触的水受到的压力。

而且，当车辆在恶劣道路上行驶、车身的底面与路面摩擦等的情况下，在燃料电池壳体100的底面受到从下方向朝向上方向的力和从前侧朝向后侧的力。然而，通过设置仅沿车辆的前后方向延伸的肋116，能够抑制燃料电池壳体100变形。

下罩115的形状为大致长方形。换言之，燃料电池壳体100的底面的形状为大致长方形。在此，大致长方形是指具有1组短边和1组长边的形状，可以是有圆角，也可以是边的一部分弯曲。

燃料电池壳体100配置成大致长方形的长边成为车辆的左右方向(Z轴方向)。即，在燃料电池壳体100的短边方向上设置肋116。由此，与在燃料电池壳体100的长边方向上设置肋116的情况相比，能够提高燃料电池壳体100的上下方向(Y轴方向)的刚性。其结果是，能够减薄下罩115。因此，能够在车室下方这样上下方向(Y轴方向)的空间比较小的场所收容燃料电池系统10。

而且，肋116的延伸方向配置成与燃料电池单体的层叠方向(Z轴方向)相交。因此，能够吸收向燃料电池单体施加的层叠方向的外力。

图4是用于说明肋116对外力的吸收的示意图。图4(A)是表示水平方向的外力未作用于肋116的状态的图。图4(B)是表示水平方向上的拉伸方向的外力作用于肋116的状态的图。在这种情况下，肋116通过在水平方向上延伸而能够吸收拉伸方向的外力。图4(C)是表示水平方向上的压缩方向的外力作用于肋116的状态的图。在这种情况下，通过肋116在水平方向上压缩而能够吸收压缩方向的外力。

而且，通过以向下凸出的方式形成肋116，能够在下罩115的上表面形成凹部。因此，能够积存燃料电池壳体100内的水。

图5是对下罩115与组壳体105进行组装的方法的说明图。下罩115具备：第一孔117A，用于与燃料电池壳体100的其他部件即组壳体105进行固定；及第二孔118A，是与第一孔117A不同的孔，用于与组壳体105进行相对定位。组壳体105具备与第一孔117A对应的第三孔117B和与第二孔118A对应的第四孔118B。在本图中，下罩115上的未标注附图标记的孔是第一孔117A，组壳体105上的未标注附图标记的孔是第三孔117B。另外，在组壳体105上存在用于设置填料107的槽106，在定位之前，向组壳体105的槽106插入填料107(图5中未图示)。

作为组装方法，首先，使用第二孔118A和第四孔118B，进行下罩115与组壳体105的定位。在本实施方式中，在定位中使用销300。

图6是定位方法的说明图。首先，向组壳体105的第四孔118B插入销300。接着，在销300固定于组壳体105的状态下，向下罩115的第二孔118A插入销300。

在未进行使用了第二孔118A的定位的情况下，在组壳体105之上预先放置了下罩115之后，为了使下罩115的第一孔117A的位置与组壳体105的第三孔117B的位置对合，需要调整下罩115相对于组壳体105的相对位置。在进行该调整时，有时填料107会发生摩擦或扭转而从槽挤出。其结果是，填料107未按照设计那样被压缩，有时组壳体105与下罩115的间隙的密封性下降。

然而，通过进行使用了第二孔118A的定位，能够抑制填料107发生摩擦或扭转而从槽挤出。其结果是，能够抑制由于填料107未按照设计那样被压缩而使组壳体105与下罩115的间隙的密封性下降。

在定位之后，对下罩115的第一孔117A与组壳体105的第三孔117B进行固定(参照图5)。在本实施方式中，使用螺栓作为固定件。在该工序中，在下罩115的第二孔118A和组壳体105的第四孔118B内插入销300。因此，能够防止下罩115的第一孔117A与组壳体105的第三孔117B的位置未对合而引起的勉强的紧固。因此，能够缩短作业时间。

在固定后，从下罩115的第二孔118A和组壳体105的第四孔118B拆下销300，由此组装结束。

在用于固定的第一孔117A和用于与组壳体105进行相对定位的第二孔118A为相同的孔的情况下，有时会忘记将用于定位的孔在利用了固定件的固定中使用。然而，通过将第一孔117A与第二孔118A设为不同的孔，能够防止这样的情况。

图7A及图7B是表示对下罩115和组壳体105进行固定的固定件的示意图。在本实施方式中，使用了带有碟形弹簧垫圈410的螺栓400作为固定件。图7A是从碟形弹簧垫圈410侧观察带有碟形弹簧垫圈410的螺栓400的图。图7B是从横向观察带有碟形弹簧垫圈410的螺栓400的图。使用带有碟形弹簧垫圈410的螺栓400的优点在以下进行说明。

图8A及图8B是说明使用带有碟形弹簧垫圈410的螺栓400的优点的说明图。图8A示出未使用碟形弹簧垫圈410而仅使用螺栓400对下罩115与组壳体105进行固定的情况。图8B示出使用带有碟形弹簧垫圈410的螺栓400对下罩115与组壳体105进行固定的情况。

填料107通常被压缩地进行使用。因此，在预先未压缩填料107的情况下，填料107从组壳体105的槽106伸出(参照图8A)。在填料107从槽106伸出的情况下，如图8A所示，下罩115倾斜。其结果是，螺栓400的突缘削去下罩115主体、涂敷于下罩115的涂料，因此紧固螺栓400的力被摩擦力抵消。而且，下罩115的被削去的部分有时会生锈。因此，在对组壳体105与下罩115进行固定时，需要压缩填料107的设备。

另一方面，在使用带有碟形弹簧垫圈410的螺栓400对下罩115与组壳体105进行固定的情况及固定后的情况下，能够抑制上述的课题。即，通过使用碟形弹簧垫圈410，在固定时，即使下罩115倾斜，下罩115也不会与螺栓400的突缘接触而是与碟形弹簧垫圈410接触。其结果是，由于碟形弹簧垫圈410是与螺栓400不同的部件，因此在紧固螺栓400时，能够减少下罩115被削去的量。该效果并不局限于使用带有碟形弹簧垫圈的螺栓的情况，在使用带有平垫圈的螺栓的情况下也能发挥作用。

在本实施方式中，组壳体105由铝形成，下罩115由铁形成。因此，如图8B所示，组壳体105的热膨胀率与下罩115的热膨胀率不同。其结果是，在长期间对组壳体105与下罩115进行固定的情况下，作为因热量产生的膨胀和收缩的结果，螺栓400变松。

另一方面，在使用带有碟形弹簧垫圈410的螺栓400对下罩115与组壳体105进行固定的情况及固定后的情况下，能够抑制上述的课题。即，在长期间对组壳体105与下罩115进行固定的情况下，即使作为因热量产生的膨胀和收缩的结果而螺栓400变松，由于力沿上下方向作用于碟形弹簧垫圈410，因此也能够保持对下罩115与组壳体105进行固定的力。

B.变形例

B1.变形例1

在本实施方式中，在定位时使用了销300。然而，本发明并不局限于此。作为使用销进行定位的以外的方法，可列举例如在对下罩或组壳体进行固定的夹具上设置突起部并将该突起部向下罩及组壳体的孔插入而进行定位的方法。

B2.变形例2

在本实施方式中，用于固定的孔与用于定位的孔设为不同的孔。然而，本发明并不局限于此。

图9是表示用于固定的孔与用于定位的孔为相同的孔的例子的示意图。即，将切有螺纹的销310留于下罩和组壳体中的一方的孔内，将销310向下罩和组壳体中的另一方的孔内插入，由此可以将用于固定的孔作为用于定位的孔而使用。

本发明并不局限于上述的实施方式、变形例，在不脱离其主旨的范围内能够以各种结构实现。例如，发明内容一栏记载的各方式中的技术特征所对应的实施方式、变形例中的技术特征为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现上述的效果的一部分或全部，可以适当进行更换、组合。而且，该技术特征在本说明书中只要不是作为必须的结构进行说明，就可以适当删除。

Claims (3)

1.一种燃料电池系统，搭载于车辆，所述燃料电池系统具备：

燃料电池，使阳极气体与阴极气体发生电化学反应；及

燃料电池壳体，收容所述燃料电池，

所述燃料电池壳体的底面的形状为大致长方形，

所述燃料电池壳体配置成所述大致长方形的长边成为所述车辆的左右方向，

在所述底面设有仅沿着所述车辆的前后方向延伸的肋。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，

所述燃料电池壳体由多个部件构成，

具备所述底面的部件具备：

第一孔，用于与所述燃料电池壳体的其他部件进行固定；及

第二孔，是与所述第一孔不同的孔，用于与所述燃料电池壳体的其他部件进行相对定位。

3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，

具备所述底面的部件与所述燃料电池壳体的其他部件由带有平垫圈的螺栓或带有碟形弹簧垫圈的螺栓进行固定。