CN109962277A - 燃料电池单元和燃料电池车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池单元和燃料电池车辆。燃料电池单元包括：包括燃料电池组的燃料电池模块，燃料电池组包括：堆叠本体；一对端板；面向堆叠本体外表面的面向构件；和第一及第二约束构件，其布置在面向构件和堆叠本体之间，并通过接触外表面约束在与堆叠方向垂直的方向上堆叠本体的位置；和将燃料电池模块固定到被固定构件的固定构件，燃料电池模块重心在自固定构件包围的区域的堆叠方向的第一侧，第一约束构件约束在自堆叠本体的中心的堆叠方向第一侧的堆叠本体的第一部分，第二约束构件约束在自堆叠本体的中心的堆叠方向第二侧的堆叠本体的第二部分，第一及第二约束构件设置为约束堆叠本体第一部分的约束力大于约束堆叠本体第二部分的约束力。

Description

燃料电池单元和燃料电池车辆

技术领域

本发明涉及一种燃料电池单元和一种燃料电池车辆。

背景技术

已知一种燃料电池组，该燃料电池组配备有堆叠本体，在该堆叠本体中堆叠单体电池。这样的堆叠本体被一对端板在堆叠方向上以预定压力夹持，这抑制单体电池在与堆叠方向垂直的方向上的位置移位。然而，例如，当配备有燃料电池组的车辆碰撞时，大的惯性力可能施加在燃料电池组上，这可能使单体电池位置移位。例如，在日本未审专利申请公报第2005-071869号中，设置用于调节堆叠本体和容纳堆叠本体的壳体之间的间隙的机构，以抑制单体电池的位置移位。

在一些情况中，包括这样的堆叠本体的燃料电池模块在远离模块的重心的位置处被固定到被固定构件。用于甚至在这样的情况中有效地抑制单体电池的位置移位的机构未在日本未审专利申请公报第2005-071869号中公开。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种燃料电池单元和一种具有这样的燃料电池单元的燃料电池车辆，其在如下情形下有效地抑制单体电池的位置移位，在所述情形中，包括堆叠本体(单体电池堆叠在所述堆叠本体中)的燃料电池模块在远离燃料电池模块的重心的位置处被固定到被固定构件。

通过一种燃料电池单元来实现以上目的，所述燃料电池单元包括：燃料电池模块，所述燃料电池模块包括：燃料电池组，所述燃料电池组包括：堆叠本体，在所述堆叠本体中，单体电池被堆叠起来；一对端板，所述一对端板在堆叠方向上夹持堆叠本体；面向构件，所述面向构件面向沿着堆叠方向延伸的堆叠本体的外表面；以及第一约束构件及第二约束构件，所述第一约束构件及所述第二约束构件被布置在面向构件和堆叠本体之间，并且通过与外表面接触来约束在与堆叠方向垂直的方向上的堆叠本体的位置；以及固定构件，所述固定构件将燃料电池模块固定到被固定构件，其中，堆叠方向包括第一侧和与第一侧相反的第二侧，燃料电池模块的重心被定位在相对于由固定构件包围的区域的堆叠方向的第一侧中，第一约束构件约束堆叠本体的第一部分，所述第一部分被定位在相对于堆叠本体的中心的堆叠方向的第一侧中，第二约束构件约束堆叠本体的第二部分，所述第二部分被定位在相对于堆叠本体的中心的堆叠方向的第二侧中，并且第一约束构件及第二约束构件被设置成使得约束堆叠本体的第一部分的约束力大于约束堆叠本体的第二部分的约束力。

因为燃料电池模块的重心被定位在相对于固定构件之间的区域的堆叠方向上的第一侧中，所以当惯性力施加在燃料电池模块上时，惯性力施加在堆叠本体上以绕固定构件之间的区域旋转。因此，施加在堆叠本体的相对于堆叠本体的中心的第一部分上的惯性力大于施加在堆叠本体的第二部分上的惯性力。然而，约束电池组的第一部分的约束力大于约束电池组的第二部分的约束力。因此能够有效地抑制单体电池的位置移位。

第一约束构件可以被定位在所述堆叠本体的一端处，所述一端被定位在相对于堆叠本体的中心的堆叠方向的所述第一侧中，并且第二约束构件可以被定位在堆叠本体的另一端处，所述另一端被定位在相对于堆叠体的中心的堆叠方向的第二侧中。

第一约束构件的尺寸可以大于第二约束构件的尺寸。

第一约束构件的硬度可以大于第二约束构件的硬度。

至少第一约束构件可以包括多个第一约束构件，并且第一约束构件的数目可以大于第二约束构件的数目。

燃料电池模块可以包括辅助装置，所述辅助装置被一体地设置在燃料电池组中。

也通过一种燃料电池车辆实现以上目的，所述燃料电池车辆包括：车身构成构件；以及所述燃料电池单元，其中，所述被固定构件是所述车身构成构件。

本发明的效果

根据本发明，能够提供一种燃料电池单元和一种具有这样的燃料电池单元的燃料电池车辆，其在如下情形下有效地抑制单体电池的位置移位，在所述情形中，包括堆叠本体(单体电池堆叠在所述堆叠本体中)的燃料电池模块在远离燃料电池模块的重心的位置处被固定到被固定构件。

附图说明

图1A至图1C是图示根据本实施例的燃料电池单元的内部构造的横截面视图；

图2A和图2B是图示堆叠本体的角部的周围的横截面视图，并且图2C和图2D是约束构件的透视图；

图3A是根据第一对比示例的单元的解释视图，图3B是惯性力施加在第一对比示例中的电池组上情形的解释视图，图3C是根据第二对比示例的单元的解释视图，并且图3D是惯性力施加在第二对比示例中的电池组上的情形的解释视图；

图4A是当从横向侧观察时根据第一变型的单元的横截面视图，并且图4B是当从横向侧观察时根据第二变型的单元的横截面视图；

图5A是当从横向侧观察时根据第三变型的单元的横截面视图，并且图5B是当从前侧观察时根据第三变型的单元的横截面视图，并且图5C是约束构件的透视图；

图6A是当从横向侧观察时根据第四变型的单元的横截面视图，并且图6B是当从前侧观察时根据第五变型的单元的横截面视图，并且图6C是约束构件的透视图；

图7A是图示当从前侧观察车辆时舱室的内侧的视图，并且图7B是图示当从横向侧观察车辆的前侧时舱室的内侧的视图；并且

图8是当从前侧观察时根据第六变型的单元的电池组的横截面视图。

具体实施方式

图1A至图1C是图示根据本实施例的燃料电池单元1的内部构造的横截面视图。图1A是当从横向侧观察时燃料电池单元(下文中，简称为单元)1的横截面视图。图1B是当从前侧观察时单元1的横截面视图。图1C是当从上侧观察时单元1的横截面视图。单元1包括燃料电池模块(下文中，简称为模块)5和托架24a至24c。模块5包括燃料电池组(下文中，简称为电池组)10。电池组10包括堆叠本体12、端板14a和14b、壳体16和约束构件18和19。托架24a至24c是金属构件。托架24a至24c是将模块5固定到被固定构件的固定构件的示例。例如，在将模块5固定到车辆的情形下，被固定构件是构成车身的构件。在模块5是家用或商用的静止类型的情形下，被固定构件是安设基座等。在本实施例中，托架24a至24c将电池组10的端板14b固定到被固定构件。

通过堆叠单体电池11，来形成堆叠本体12。单体电池11每个均具有大体矩形形状。堆叠本体12具有大体棱柱形状。在本实施例中，将给出被以如下姿态固定的电池组10的示例性描述，在所述姿态下，堆叠本体12的堆叠方向与重力方向大体相同。单体电池11中的单体电池11a被定位在该单体电池11的一端处。单体电池11中的单体电池11b被定位在该单体电池11的另一端处。单体电池11a被定位在相对于单体电池11的堆叠方向LD的上侧D1中，即，单体电池11a在重力方向上被定位在单体电池11b的上方。

单体电池11是聚合物电解质燃料电池，该聚合物电解质燃料电池通过被供给以燃料气体(例如，氢气)和氧化剂气体(例如，空气)作为反应气体来产生电力。单体电池11包括一对分隔物和MEGA(膜电极气体扩散层组件)。所述一对分隔物由具有阻隔性能和导电性的构件制成，并且形成燃料气体流动路径和氧化气体流动路径，被供给到MEGA的燃料气体流过所述燃料气体流动路径，被供给到所述MEGA的氧化剂气体流过所述氧化气体流动路径。

MEGA包括膜电极组件(MEA：膜电极组件)，所述膜电极组件包括电解质膜和布置在电解质膜的相应的两侧上的一对催化剂层。电解质膜是由具有硫酸基的氟树脂材料或碳树脂材料制成的固体聚合物膜，并且在湿态下具有高质子传导性。所述一对催化剂层是固体聚合物，所述固体聚合物包括：碳颗粒，所述碳颗粒携带用于加速电化学反应的催化剂；和离聚物，所述离聚物是具有硫酸基的固体聚合物，并且在湿态下具有高质子传导性。气体扩散层被布置在MEA的相应的两侧上。MEGA由MEA和一对气体扩散层构造。所述一对气体扩散层由具有透气性和导电性的膜制成。

端板14a和14b在堆叠方向LD上夹持堆叠本体12，并且在堆叠方向LD上约束单体电池11，这维持了高的气体密封性能、导电性等。端板14a被定位在相对于端板14b的堆叠方向LD的上侧D1中。尽管端板14a和14b具有相同的厚度，但是端板14b被形成为比端板14a大。端板14a和14b中的每个均由例如金属制成。

三个托架24a至24c被固定到端板14b，并且托架24a至24c被固定到另一构件，使得电池组10被固定到另一构件。这里，图1A至图1C中所示的模块5的重心G被定位在相对于托架24a至24c之间的区域的上侧D1中。因为在本实施例中模块5仅包括电池组10，所以模块5的重心G意味着电池组10的重心。重心G与托架24a至24c之间的区域之间的位置关系将在稍后描述。托架24a和24b被定位成从两侧夹持电池组10。托架24c被定位在电池组10的后侧上。另外，在端板14a和14b与堆叠本体12之间，设置有端子板和绝缘体，其中，所述端子板夹持堆叠本体12并且从单体电池11提取产生的电力，所述绝缘体夹持堆叠本体12和所述一对端子板并且使单体电池11与端板14a和14b绝缘。

壳体16被形成为方管形状，以便包围沿着堆叠本体12的堆叠方向LD延伸的外表面12a。壳体16的、定位在堆叠方向LD的上侧D1中的开口端被端板14a封闭。壳体16的、定位在堆叠方向LD的下侧D2中的开口端被端板14b封闭。壳体16由诸如不锈钢或铝合金的金属制成。壳体16是面向沿着堆叠方向延伸的堆叠本体12的外表面12a的面向构件的示例。

约束构件18和19被设置在堆叠本体12的外表面12a与壳体16之间，并且通过与堆叠本体12的外表面12a的接触来约束堆叠本体12的在与堆叠方向LD垂直的方向上的位置移位。这抑制了单体电池11的在与堆叠方向LD垂直的方向上的位置移位，如稍微将描述的。约束构件18被布置在中心线C的上方的堆叠方向LD的上侧D1中，所述中心线C通过在堆叠方向LD方向上等分堆叠本体12而获得。约束构件19被布置在中心线C的下方的堆叠方向LD的下侧D2中。重心G被稍微定位在中心线C的下方的中心方向的下侧D2中。其原因在于端板14b比端板14a更大并且更重，如以上描述的。

图2A和图2B是图示堆叠本体12的角部的周围的横截面视图。图2A是在设置约束构件18的区域中的堆叠本体12的角部的横截面视图。图2B是未设置约束构件18的区域中的横截面视图。如在图2A中所示，约束构件18是大体L形的，并且被设置在堆叠本体12的外表面12a的四个角部处。这同样适用于约束构件19。

如在图2A和图2B中所示，与其它部分相比，壳体16的、约束构件18所组装到的部分向外侧突出。这确保这样的空间，在该空间中，约束构件18被设置在堆叠本体12的外表面12a和壳体16之间。通过诸如设置在壳体16中的螺钉的紧固构件17，约束构件18被压靠在堆叠本体12的外表面12a上。

图2C是约束构件18的透视图。约束构件18包括金属部181和弹性部183。金属部181由诸如不锈钢等的金属制成。弹性部183由诸如聚丙烯的合成树脂制成，但不限于合成树脂，并且可以由橡胶或具有通过将弹性体成分添加到合成树脂中来确保的弹性的材料制成。金属部181被设置成覆盖弹性部183的外侧。因此，弹性部183与堆叠本体12的外表面12a接触。金属部181的厚度t81和弹性部183的厚度t83每个例如是3mm。约束构件18的宽度W8和高度H8每个例如是30mm。长度L例如是60mm。尽管约束构件18可以由金属部181和弹性体183中的仅一个形成，但是包括弹性体183的约束构件18可以吸收由于壳体16的变形导致的位置移位，由此抑制堆叠本体12上的影响。

图2D是约束构件19的透视图。与约束构件18相似，约束构件19包括金属部191和弹性部193。金属部191的厚度t91和弹性部193的厚度t93每个例如是3mm。约束构件19的宽度W9、高度H9和长度L9每个例如是30mm。约束构件19可以由金属部191和弹性部193中的仅一个形成。如上所述，约束构件18被形成为比约束构件19长，并且约束构件18和19被布置使得其每个长度方向与堆叠本体12的堆叠方向LD相同，如在图1A和图1B中所示。因为约束构件18被形成为比约束构件19长，所以约束构件18与堆叠本体12的接触面积比约束构件19与堆叠本体12的接触面积大。结果，约束构件18的约束力大于约束构件19的约束力。

接下来，将描述对比示例。对于对比示例，相同的附图标记被给予到与根据本实施例的那些部件相同的部件，并且省略重复的解释。图3A是根据第一对比示例的单元1x的解释图。图3A对应于图1A。在如图3A中所示的单元1x的模块5x的电池组10x中，未在堆叠本体12的外表面12a和壳体16之间设置约束构件18和19。

图3B是惯性力施加在第一对比示例中的电池组10x上的情形的解释图。例如，当配备有单元1x的车辆突然加速、减速或者碰撞时，或者当单元1x被设定在外面并且发生地震时，惯性力施加在电池组10x上。例如，如在图3B中所示，假设惯性力在水平方向上从模块5x的前侧向模块5x的后侧施加在模块5x上。由于模块5x，即，电池组10x在该情形下通过托架24a至24c被固定到被固定构件，所以惯性力施加在电池组10x上，以绕托架24a至24c之间的区域在旋转方向RD上旋转。因此，对于单体电池11的、从该单体电池11初始位置的位置移位，定位在中心区域C的上方的上侧D1中单体电池11的位置移位量大于定位在中心线C的下方的下侧D2中单体电池11的位置移位量，所述中心线C通过在堆叠方向LD上等分堆叠本体12来获得。

图3C是根据第二对比示例的单元1y的解释图。图3C对应于图1A。在单元1y的模块5y的电池组10x中，托架24a至24c被固定到电池组10x以便将重心G定位在托架24a至24c之间。图3D是惯性力施加在第二对比示例中的电池组10x上的情形的解释图。与第一对比示例不同，由于重心G被定位在托架24a至24c之间，所以惯性力在直线方向DD上施加在电池组10x上。由此，在第二对比示例中，单体电池11被定位成如下的移位，使得堆叠本体12大体关于中心线C对称地弯曲。因此，与第一对比示例相比，在第二对比示例中，中心线C的上方的单体电池11和中心线C的下方的单体电池11之间的移位量的差别小。

如上所述，在第一对比示例中重心G被定位在托架24a至24c之间的区域外侧的情形下，惯性力施加在电池组10x上，以绕托架24a至24c之间的区域旋转。因此，在第一对比示例中，定位在中心线C的上方的上侧D1中的单体电池11位置移位量大于定位在中心线C的下方的下侧D2中的单体电池11的位置移位量，如上所述。在本实施例中，考虑到惯性力施加在电池组10上而以这样的方式旋转，相对大的约束构件18被布置在中心线C的上方的上侧D1中，在上侧D1中，单体电池11的位置移位量相对大，并且相对小的约束构件19被布置在中心线C的下方的下侧D2中，在下侧D2中，单体电池11的位置移位量相对小。这确保了堆叠本体12的在中心线C的上方的上侧D1中的约束力大于堆叠本体12的在中心线C的下方的下侧D2中的约束力。由此，能够通过少的约束构件来有效地抑制单体电池的位置移位。这抑制了部件数目的增加，并且抑制了电池组10的制造成本的增加。此外，如在图3B中所示，具有最大位置移位量的单体电池11被定位在中心线C和单体电池11a之间。在本实施例中，约束构件18被布置成至少约束具有最位置移位量的单体电池11。因此，能够有效地抑制单体电池11的位置移位。另外，约束构件19被定位在中心线C和单体电池11b之间。

接下来，将描述变型。对于变型，相同的附图标记被给予到与上述实施例的那些部件相同的部件，并且省略重复的解释。图4A是当从横向侧观察时根据第一变型的单元1a的横截面视图。图4A对应于图1A。在单元1a的模块5a的电池组10a中，布置约束构件18a替代上述约束构件18。约束构件18a具有与约束构件19大体相同尺寸，但是具有比约束构件19的硬度高的硬度(例如，更高的维氏硬度)。例如，约束构件18a的弹性部由具有比约束构件19的弹性部193的硬度高的硬度的合成树脂制成。具有较高硬度的约束构件18a的杨氏模量大于约束构件19的杨氏模量，使得约束构件18a的约束力大于约束构件19的约束力。由此，能够有效地抑制单体电池11的位置移位。另外，在约束构件18a的弹性部和约束构件19的弹性部193每个均由橡胶制成的情形下，约束构件18a的弹性构件可以由具有比弹性部193的杨氏模量大的杨氏模量的材料制成。约束构件18a可以由金属制成并且约束构件19可以由合成树脂制成。

图4B是当从横向侧观察时根据第二变型的单元1b的横截面视图。图4B对应于图1A。在单元1b的模块5b的电池组10b中，未布置上述约束构件18，而是布置相同的约束构件19，并且约束构件19的数目大于在电池组10和10a每个中设置的约束构件的数目。具体地，布置在中心线C的上方的上侧D1中的约束构件19的数目大于设置在中心线C的下方的下侧D2中的约束构件19的数目。在中心线C的上方的上侧D1中，用于保持堆叠本体12的角部的两个约束构件19在堆叠方向LD上彼此分开布置。同样地，两个约束构件19被布置在其它角部中。由此，在第二变型中，八个约束构件19被布置在中心线C的上方的上侧D1中。由此，布置在中心线C的上方的上侧D1中的八个约束构件19的约束力大于布置在中心线C的下方的下侧D2中的四个约束构件19的约束力。因此，可以有效地抑制单体电池11的位置移位。

图5A是当从横向侧观察时根据第三变型的单元1c的横截面视图。图5B是当从前侧观察时根据第三变型的单元1c的横截面视图。图5A和图5B分别对应于图1A和1B。在单元1c的模块5c的电池组10c中，约束构件18c被布置在堆叠本体12的外表面12a的最上侧与壳体16之间，并且约束构件19被布置在堆叠本体12的外表面12a的最下侧与壳体16之间。图5C是约束构件18c的透视图。与约束构件18相似，约束构件18c包括金属部181c和弹性部183c。金属部181c的厚度t81c和弹性部183c的厚度t83c每个例如是3mm。约束构件18c的高度H8c和长度L8c每个例如是30mm。约束构件18c的宽度W8c例如是60mm。以此方式，约束构件18c被形成为比约束构件18宽。在第三对比示例中，在约束构件18c中被宽地形成的部分被定位在堆叠本体12的前侧上。

这里，如在图3B中所示，在定位在中心线C的上方的上侧D1中的单体电池11中，各自在两个相邻单体电池11之间具有位置移位量的最大差值的单体电池是单体电池11a和与其相邻的另一单体电池11。这是因为，当惯性力施加在堆叠本体12上以绕托架24a至24c之间的区域旋转时，大的旋转扭矩施加在单体电池11中的单体电池11a上并且施加在与单体电池11a相邻的另一单体电池11上，所述单体电池11a被定位在堆叠本体12的一端中，所述一端与由托架24a至24c包围的区域相比更靠近模块5x的重心G。因此，约束构件18c至少约束单体电池11a和与其相邻的单体电池11的位置，由此有效地抑制单体电池11a和靠近其布置的其它单体电池11的位置移位。

此外，如在图3B中所示，在定位在中心线C的下方的下侧D2中的单体电池11中，各自在两个相邻单体电池11之间具有位置移位量的最大差值的单体电池是单体电池11b和与其相邻的另一单体电池11。因此，约束构件19至少约束单体电池11b和与其相邻的单体电池11的位置，由此有效地抑制单体电池11b和靠近其布置的其它单体电池11的位置移位。以此方式，通过抑制单体电池11a和11b以及靠近其布置的单体电池11的位置移位，能够有效地抑制布置在单体电池11a和11b之间的单体电池11的位置移位。

此外，在单体电池11中，单体电池11a被布置在堆叠本体12的一端处，所述一端与由托架24a至24c包围的区域相比更靠近模块5的重心G，并且单体电池11b被布置在另一端处。单体电池11a和与其相邻的另一单体电池11之间的位置移位量的差值大于单体电池11b和与其相邻的另一单体电池11之间的位置移位量的差值。这是因为，单体电池11a和与其相邻的另一单体电池11接收大的旋转扭矩，如上所述。因此，约束构件18c被形成为大于约束构件19，从而确保了约束构件18c的约束力大于约束构件19的约束力。这能有效地抑制单体电池11的位置移位。

图6A是当从横向侧观察时根据第四变型的单元1d的横截面视图。图6A对应于图1A。在单元1d的模块5d的电池组10d中，因为约束构件18d的硬度高于约束构件19的硬度，如上所述，布置在中心线C的上方的上侧D1中的约束构件18d的约束力大于布置在中心线C的下方的下侧D2中的约束构件19的约束力。因此，可以有效地抑制单体电池11的位置移位。与第三变型相同，因为约束构件18d和19保持位置移位量的差值在彼此相邻的单体电池11之间倾向于是大的部分，所以能够有效地抑制单体电池11的位置移位。

图6B是当从前侧观察时根据第五变型的单元1e的横截面视图。在单元1e的模块5e的电池组10e中，约束构件19a被形成为平板形状并且不被布置在堆叠本体12的角部上，而是被布置在前侧上的堆叠本体12的侧表面的平坦部分与壳体16之间。另外，约束构件19a至少约束单体电池11a的位置。此外，未示出的每个约束构件19a也被设置在后侧上的堆叠本体12的外表面12a上、左侧上的外表面12a上和右侧上的外表面12a上。以此方式，用于约束单体电池11a的位置移位的约束构件19和19a在堆叠本体12的周向方向上间隔布置。因此，总共八个约束构件19和19a被布置在中心线C的上方的上侧D中，并且其数目大于布置在中心线C的下方的下侧D2中布置的约束构件19的数目。由此，布置在中心线C的上方的上侧D1中的约束构件19和19a的约束力大于布置在中心线C的下方的下侧D2中的约束构件19的约束力，由此有效地抑制单体电池11的位置移位。图6C是约束构件19a的透视图。约束构件19a的宽度W9a和长度L9a每个例如是30mm。此外，金属部191a的厚度t91a和弹性部193a的厚度t93a每个例如是3mm。

以上实施例和变型中的约束构件大致约束堆叠本体12的角部，但是不限于此。像如上所述的第五变型中的约束构件19a，约束构件可以仅约束堆叠本体12的外表面12a的平坦部分。

以上实施例和变型中的约束构件约束堆叠本体12的所有的角部，但是不限于此。约束构件可以约束堆叠本体12的角部中的至少一个角部，或者外表面12a的平坦部分中的至少一个平坦部分。例如，在可以事先估计施加在模块上的惯性力的方向的情形下，也能够估计单体电池由于惯性力而倾向于位置移位的方向。因此，约束构件可以被布置在这样的位置以约束这样的位置移位。即，通过约束构件施加在堆叠本体12上的约束力的方向可以是仅一个方向。

在以上实施例和变型中，布置在上侧D1中的单个约束构件的约束力等于或大于布置在下侧D2中的单个约束构件的约束力，但是不限于此。例如，只要布置在上侧D1中的约束构件的数目大于布置在下侧D2中的约束构件的数目，并且只要堆叠本体12的上侧D1中的约束力大于下侧D2中的约束力，则布置在上侧D1中的单个约束构件的约束力可以小于布置在下侧D2中的单个约束构件的约束力。可替选地，只要布置在上侧D1中的约束构件的硬度高于布置在下侧D2中的约束构件的硬度，并且只要堆叠本体12的上侧D1中的约束力大于下侧D2中的约束力，则布置在上侧D1中的单个约束构件的约束力可以小于布置在下侧D2中的单个约束构件的约束力。

约束构件可以被嵌在设置在壳体16的内壁表面上的凹部中。此外，在以上实施例和第一至第五变型中，具有矩形管形状的壳体16被描述作为面向构件的示例，但是面向构件不限于此。即，面向构件可以是面向具有矩形柱体形状的堆叠本体的四个外表面中的至少一个表面的任何构件。例如，面向构件可以是将端板14a和14b彼此连接的板形拉伸板，从而确保在堆叠方向上的堆叠本体12上的载荷，并且面向外表面12a。在该情形下，约束构件被布置在拉伸板和外表面12a之间。

接下来，将描述安装在车辆100上的根据第六变型的单元1f。图7A是图示当从前侧观察车辆100时的舱室R的内部的视图。图7B是图示当从横向侧观察车辆100的前侧时的舱室R的内部的视图。单元1f被容纳在车辆100的前侧中的舱室R中。前悬挂构件51被容纳在舱室R中。用于经由未示出的驱动轴驱动车轮80的马达70被制成在前悬挂构件51上。三个腿构件53被固定在前悬挂构件51上，并且托架24a至24c被固定到三个腿构件53的相应的末端(tip)。因为托架24a至24c被固定到电池组10f的端板14bf，所以电池组10f被支撑在相对于前悬挂构件51的预定高度位置处。因此，电池组10f被支撑在马达70的上方。模块5f经由腿构件53被固定到作为被固定构件的前悬挂构件51。前悬挂构件51也是车身构成构件的示例。

单元1f的模块5f包括空气压缩机20和升压转换器30，空气压缩机20和升压转换器30与电池组10f一体地设置。空气压缩机20将待用于电力产生的氧化剂气体供给到电池组10f。升压转换器30经由未示出的逆变器使电池组10f的产生电力升压并供给到马达70。空气压缩机20和升压转换器30是被一体设置在电池组10f中的辅助装置的示例。空气压缩机20通过固定构件(诸如螺钉)在端板14bf和前悬挂构件51之间被固定在端板14bf的下表面上。与上述端板14b不同，端板14bf朝向电池组10f的后侧较大地突出，并且升压转换器30被保持于在电池组10f的后侧中的端板14bf的从电池组10f突出的部分上。因此，图7A和图7B中所示的重心G是包括电池组10f、空气压缩机20和升压转换器30的模块5f的总重心。即使在该情形下，重心G也被定位在托架24a至24c之间的区域的上方的上侧D1中。例如，当车辆向前碰撞时，施惯性力施加在单元1f上以绕连接托架24a和24b的线旋转。图8是当从前侧观察时根据第六变型的单元1f的电池组10f的横截面视图。因为约束构件18和19像上述实施例布置，所以单体电池11的位置移位可以被有效地抑制。

尽管空气压缩机20和升压转换器30被作为辅助装置的示例示出，但是辅助装置不限于此。可以需要辅助装置以操作电池组10f或者辅助装置可以被供给以电池组10f的生产电力。操作电池组10f所需的装置例如是：上述空气压缩机20；泵，所述泵用于将燃料气体或冷却水循环到电池组10f；管道，氧化剂气体、燃料气体或冷却水经流过所述管道；和开关阀，所述开关阀被设置在这样的管道上；注射器，所述注射器用于注射将被供给到电池组10f的燃料气体；增湿器，所述增湿器用于增加氧化剂气体的湿度；传感器，所述传感器检测冷却水的温度或燃料气体的压力等。被供给以电池组10f的生产电力的装置例如是上述升压转换器30、将从电池组10f供给的电力从直流转换成交流的逆变器等。在以上情形下，空气压缩机20和升压转换器30被固定到端板14bf，但是不限于此，并且这样的辅助装置可以被固定到电池组10f的端板14bf以外的部分。例如，辅助装置可以被固定到电池组10f的远离端板14bf的上表面或侧表面。

在第六变型中，模块5f被固定到前悬挂构件51，但不限于此。例如，模块5f可以被固定到布置在舱室R中并且在前悬挂构件51的上方的前侧构件。车身构成构件不限于上述前悬挂构件51和前侧构件，并且可以是形成车身的框架并能固定模块的任何构件。

以上实施例和变型举例说明了将端板14b固定到被固定构件的托架24a至24c，但是托架不限于此。例如，壳体16或端板14a可以被固定到被固定构件。另外，在辅助装置被一体地设置在电池组中的情形下，托架24a至24c可以将辅助装置固定到被固定构件以便将模块固定到被固定构件。

以上实施例和变型举例说明了固定模块的三个托架24a至24c，但是模块不限于此。例如，模块可以通过四个或更多个固定构件或仅两个固定构件来固定。在任一情形下，当模块的重心被定位在这些固定构件之间的区域的外侧时，惯性力施加在电池组上以绕固定构件之间的区域旋转。

以上实施例和变型举例说明了通过定位在重心G的下方的下侧D2中的托架24a至24c固定的模块，但是模块不限于此。例如，模块可以通过在重心G的上方的上侧D1中的托架24a至24c固定。因为在该情形下重心G被定位在托架24a至24c之间的区域的下方的堆叠方向LD的下侧D2中，堆叠方向LD的第一侧是下侧D2和重力方向上的下侧，并且堆叠方向LD的第二侧是重力方向的上侧D1。以上实施例和变型示例了堆叠本体的堆叠方向大体与重力方向相同的情形，但是堆叠方向不限于此。例如，堆叠方向可以与重力方向相交，或者可以是与重力方向垂直的水平方向。

尽管已经详细描述了本发明的一些实施例，但本发明不限于具体实施例，而是可以在如所要求保护的本发明的范围内变化或改变。

Claims (7)

1.一种燃料电池单元，包括：

燃料电池模块，所述燃料电池模块包括：

燃料电池组，所述燃料电池组包括：

堆叠本体，在所述堆叠本体中，单体电池被堆叠起来；

一对端板，所述一对端板在堆叠方向上夹持所述堆叠本体；

面向构件，所述面向构件面向沿着所述堆叠方向延伸的所述堆叠本体的外表面；以及

第一约束构件及第二约束构件，所述第一约束构件及所述第二约束构件被布置在所述面向构件和所述堆叠本体之间，并且通过与所述外表面接触来约束在与所述堆叠方向垂直的方向上的所述堆叠本体的位置；以及

固定构件，所述固定构件将所述燃料电池模块固定到被固定构件，

其中

所述堆叠方向包括第一侧和与所述第一侧相反的第二侧，

所述燃料电池模块的重心被定位在相对于由所述固定构件包围的区域的所述堆叠方向的所述第一侧中，

所述第一约束构件约束所述堆叠本体的第一部分，所述第一部分被定位在相对于所述堆叠本体的中心的所述堆叠方向的所述第一侧中，

所述第二约束构件约束所述堆叠本体的第二部分，所述第二部分被定位在相对于所述堆叠本体的中心的所述堆叠方向的第二侧中，并且

所述第一约束构件及所述第二约束构件被设置成使得约束所述堆叠本体的所述第一部分的约束力大于约束所述堆叠本体的所述第二部分的约束力。

2.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其中：

所述第一约束构件被定位在所述堆叠本体的一端处，所述一端被定位在相对于所述堆叠本体的中心的所述堆叠方向的所述第一侧中，并且

所述第二约束构件被定位在所述堆叠本体的另一端处，所述另一端被定位在相对于所述堆叠本体的中心的所述堆叠方向的所述第二侧中。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池单元，其中，所述第一约束构件的尺寸大于所述第二约束构件的尺寸。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池单元，其中，所述第一约束构件的硬度大于所述第二约束构件的硬度。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的燃料电池单元，其中：

至少所述第一约束构件包括多个第一约束构件，并且

所述第一约束构件的数目大于所述第二约束构件的数目。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的燃料电池单元，其中，所述燃料电池模块包括辅助装置，所述辅助装置被一体地设置在所述燃料电池组中。

7.一种燃料电池车辆，包括：

车身构成构件；以及

根据权利要求1至6中的任一项所述的燃料电池单元，

其中，所述被固定构件是所述车身构成构件。