CN110171303B - 燃料电池车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃料电池车辆，具备：组壳体，收容燃料电池组；和PCU，与组壳体相向配置，并经由汇流条而与组壳体连接。在组壳体中的与PCU相向的顶面部设有贯通孔。PCU进一步经由连接部件而连接固定于车身。

Description

燃料电池车辆

技术领域

本发明涉及燃料电池车辆。

背景技术

作为本领域的技术，例如有日本特开2009-301923记载的如下技术。该日本特开2009-301923中记载的燃料电池车辆具备燃料电池组及收容燃料电池组的组壳体，在组壳体的开口部设有用于在组壳体内部的压力超过设定值时打开以释放压力的减压单元。而且，在减压单元与燃料电池组之间，配置了用于防止触电的绝缘部件。

但是，在上述的燃料电池车辆中，在采用刚性低的脆弱部作为减压单元而通过使该脆弱部破损来释放压力的情况下，因破损所产生的龟裂有可能越过脆弱部而进一步进入到不存在绝缘部件的部分。由此，因破损所产生的碎片飞散而有可能影响到配置于组壳体周边的其他元件。作为用于防止上述情况的方法，虽然还考虑了在组壳体的整个面上设置肋等以对组壳体进行加强，但这却成为阻碍组壳体小型化的原因。

发明内容

本发明提供一种燃料电池车辆，其能够在抑制碎片飞散的同时实现组壳体的小型化。

本发明的实施方式涉及一种燃料电池车辆，具备：燃料电池组；组壳体，收容上述燃料电池组；及重量构造物，与上述组壳体相向配置，并经由汇流条而连接于上述组壳体。在上述组壳体中的与上述重量构造物相向的壁面部，设有刚性比该组壳体的其他部分的刚性低的脆弱部。

在该实施方式的燃料电池车辆中，由于在组壳体中的与重量构造物相向的壁面部设有脆弱部，所以假设在组壳体内部的压力升高的情况下，可以通过使脆弱部破损而将组壳体内部的压力释放到外部。而且，因破损所产生的碎片碰撞到相向的重量构造物上，可以通过该重量构造物来抑制该碎片向周边飞散。

上述组壳体及上述重量构造物中的至少一方还可以连接于车身。这样一来，能够提高组壳体或/及重量构造物的稳定性，并且能够进一步提高抑制碎片飞散的效果。

上述重量构造物可以是动力控制单元。这样一来，通过将动力控制单元兼用为抑制碎片飞散的部件，能够防止元件增加及成本上升。

根据本发明，能够在抑制碎片飞散的同时，实现组壳体的小型化。

附图说明

下面将参照附图来描述本发明的实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，附图中的相同附图标记表示相同的部件，其中：

图1是表示第一实施方式涉及的燃料电池车辆的主要部分的立体图。

图2是表示第一实施方式涉及的燃料电池车辆的主要部分的剖视图。

图3是表示第二实施方式涉及的燃料电池车辆的主要部分的立体图。

图4是表示第三实施方式涉及的燃料电池车辆的主要部分的主视图。

图5是表示第三实施方式的组壳体的立体图。

图6是表示第四实施方式涉及的燃料电池车辆的主要部分的主视图。

图7是表示解析模型的概略图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明涉及的燃料电池车辆的实施方式进行说明。在附图的说明中，对于相同的部件标注相同的附图标记，并省略重复说明。

＜第一实施方式＞

图1是表示第一实施方式涉及的燃料电池车辆的主要部分的立体图，图2是表示第一实施方式涉及的燃料电池车辆的主要部分的剖视图。本实施方式的燃料电池车辆1主要具备：搭载于车辆的前舱并且在内部收容有燃料电池组5的组壳体2；及经由多个汇流条3而连接于组壳体2的动力控制单元(以下称为PCU)4。

如图2所示，燃料电池组5是通过层叠多个燃料电池单体51而构成的。在燃料电池单体51的层叠方向的两端，分别配置了接线板52。接线板52是在燃料电池单体51的层叠方向的两端连接于燃料电池单体51以用于将由燃料电池单体51发电产生的电力导出到外部的构造。

并且，燃料电池单体51及配置于燃料电池组5的两端的接线板52在燃料电池组5发电时成为电位比其他部分的电位高的高电压部HV。而且，燃料电池组5具有配置于组壳体2与高电压部HV之间的绝缘片53及绝缘板54。

绝缘片53及绝缘板54由分别具有电绝缘性的树脂材料等形成。绝缘片53以沿着燃料电池单体51的层叠方向覆盖燃料电池组5的方式配置于燃料电池单体51与组壳体2之间。另一方面，绝缘板54分别配置于接线板52与组壳体2之间及接线板52与加压板55之间。加压板55是用于在燃料电池单体51的层叠方向上对其进行加压的构造。

组壳体2例如由铝等金属材料形成为矩形箱状。更具体地说，组壳体2具有由底面部21、顶面部22及一对侧面部23、23形成的方筒体和以封堵该方筒体的方式配置的一对端板24、25。

底面部21、顶面部22及侧面部23、23分别构成组壳体2的壁面部。在这些壁面部中的、底面部21及侧面部23、23的外表面，设有向外方突出的多个加强肋26。如图1所示，加强肋26形成为沿着底面部21及侧面部23、23的外表面纵横延伸的格子状。

另一方面，在顶面部22未设置加强肋26。在顶面部22的中央位置，配置了用于供燃料电池组5的通电及控制用线缆等通过的圆形贯通孔22a。圆形贯通孔22a中的空间由未图示的密封件密封。即，该密封件设置在线缆等与限定圆形贯通孔22a的顶面部22的一部分之间。顶面部22由于不具有加强肋、且配置有贯通孔22a，因而刚性比组壳体2的其他部分的刚性低。即，顶面部22可以视为本发明的“脆弱部”。

端板24、25形成得比底面部21、顶面部22及侧面部23、23厚。端板24、25中的端板24是封堵组壳体2的方筒体的一侧的开口端的盖，由多个螺栓27连接固定于组壳体2。另一方面，端板25以封堵组壳体2的方筒体的另一侧的开口端的方式与底面部21、顶面部22及侧面部23、23一体地形成。在端板25的外表面，设有格子状的加强肋26。

而且，在端板25上设有多个用于与调节螺栓28螺合的螺纹孔25a，其中，上述调节螺栓28用于对加压板55的位置进行调节。并且，能够通过紧固与端板25的螺纹孔25a螺合的调节螺栓28，而在燃料电池单体51的层叠方向上对燃料电池组5进行加压。

PCU4是用于对燃料电池组5的工作状况等进行控制的装置，可以视为本发明的“重量构造物”。该PCU4位于组壳体2的上方，与组壳体2的顶面部22相向地进行配置。优选的是，从PCU4的上方观察时，该PCU4以顶面部22的贯通孔22a进入到PCU4的区域内的方式进行配置。如图1所示，PCU4进一步经由连接部件6而与金属制的车身7连接固定。连接部件6是例如用于将PCU4安装于车身7的金属制的托架等。

多个(在本实施方式中为8个)汇流条3以包围顶面部22的贯通孔22a的方式等间隔地配置。各汇流条3由金属材料形成为圆柱状，并通过焊接等方式，一端与组壳体2的顶面部22固定，另一端与PCU4的底部固定。

在这样构成的燃料电池车辆1中，由于在组壳体2中的与PCU4相向的顶面部22上未设置加强肋26、且设置了贯通孔22a，所以该顶面部22成为刚性比组壳体2的其他部分的刚性低的脆弱部。由此，假设在组壳体2的内部因氢的积留等导致压力上升的情况下，能够通过使顶面部22破损而将组壳体2的内部压力释放到外部。此时，因破损所产生的组壳体2的碎片碰撞到相向的PCU4上，可通过该PCU4来抑制该碎片向周边飞散。即，在本实施方式中，能够利用PCU4的惯性重量来防止碎片的飞散。而且，如上所述能够利用PCU4的惯性重量防止碎片的飞散，由此在顶面部22(壁面部)不必设置肋等加强部件，所以能够实现组壳体2的小型化。

假设在顶面部22破损的情况下，可以通过相向的PCU4来防止燃料电池组5的高电压部HV向外部露出，所以能够防止因高电压部HV的露出而引发的触电的发生，从而能够确保安全性。而且，如上所述，通过将PCU4兼用为抑制碎片飞散的部件，能够预期防止元件增加及成本上升的效果。

此外，由于PCU4经由连接部件6而与车身7连接固定，所以将PCU4的重量分散于车身7，由此能够在以PCU4为首提高组壳体2的稳定性的同时，确保车辆行驶时的耐久强度。而且，由此，由于车身7的惯性重量经由连接部件6而施加于PCU4，所以能够进一步提高抑制碎片飞散的效果。

＜第二实施方式＞

图3是表示第二实施方式涉及的燃料电池车辆的主要部分的立体图。本实施方式的燃料电池车辆1A在组壳体2A及PCU4的配置位置上与上述的第一实施方式不同，其他构造与第一实施方式相同。

具体而言，PCU4位于组壳体2A的下方，并且与组壳体2A的底面部21相向地配置。构成为，底面部21、顶面部22及侧面部23、23中，除了底面部21以外，都具有格子状的加强肋26。

此外，在底面部21的中央位置，配置了用于供燃料电池组5的通电及控制用线缆等通过的圆形贯通孔21a。底面部21由于不具有加强肋、且配置有贯通孔21a，所以刚性比组壳体2A的其他部分的刚性低。即，在本实施方式中，底面部21可以视为本发明的“脆弱部”。虽然组壳体2A经由连接部件6而连接固定于车身7，但PCU4并未连接固定于车身7。

根据本实施方式涉及的燃料电池车辆1A，除了可以获得与上述第一实施方式相同的作用效果之外，通过将PCU4配置于组壳体2A的下方，还能够提高组壳体2A及PCU4的搭载自由度，能够将组壳体2A的自重进一步活用为惯性重量。

＜第三实施方式＞

图4是表示第三实施方式涉及的燃料电池车辆的主要部分的主视图，图5是表示第三实施方式的组壳体的立体图。本实施方式的燃料电池车辆1B在组壳体2B及PCU4的配置位置上与上述的第一实施方式不同，其他构造与第一实施方式相同。

具体而言，PCU4位于组壳体2B的侧方(在图4中为组壳体2B的右侧)，与组壳体2B的右侧面部23相向地配置。构成为，底面部21、顶面部22及侧面部23、23中，除了右侧面部23以外，都具有格子状的加强肋26。

如图5所示，在右侧面部23的中央位置，配置了用于供燃料电池组5的通电及控制用线缆等通过的圆形贯通孔23a。而且，在右侧面部23上，以包围贯通孔23a的方式设有圆环状的围壁部29。右侧面部23由于不具有加强肋、且配置有贯通孔23a，所以刚性比组壳体2B的其他部分的刚性低。即，在本实施方式中，右侧面部23可以视为本发明的“脆弱部”。PCU4经由连接部件6而连接固定于车身7。

本实施方式涉及的燃料电池车辆1B除了可以获得与上述的第一实施方式相同的作用效果之外，通过将PCU4配置于组壳体2B的侧方，还能够提高组壳体2B及PCU4的搭载自由度，能够将组壳体2B的自重进一步活用为惯性重量。另外，未必一定要设置本实施方式的围壁部29，也可以根据需要省略。

＜第四实施方式＞

图6是表示第四实施方式涉及的燃料电池车辆的主要部分的主视图。本实施方式的燃料电池车辆1C在除了PCU4之外还具备不同于该PCU4的重量构造物8这一点上与上述的第一实施方式不同，其他构造与第一实施方式相同。

具体而言，重量构造物8与组壳体2C的顶面部22相向地配置，并且经由多个汇流条9而连接于组壳体2C。作为重量构造物8，例如可列举出空气压缩机、氢泵、水泵、水热器等具有一定程度的重量的辅机。

如图6所示，在组壳体2C的顶面部22还设有包围贯通孔22a的围壁部29。并且，重量构造物8以从该重量构造物8的上方观察时顶面部22的贯通孔22a进入到重量构造物8的区域内的方式配置。该重量构造物8经由连接部件10而与车身7连接固定。

根据本实施方式涉及的燃料电池车辆1C，除了可以获得与上述的第一实施方式相同的作用效果之外，由于不同于PCU4的重量构造物8与组壳体2C相向地配置，所以除了PCU4之外能够将重量构造物8进一步活用为惯性重量，能够进一步提高抑制碎片飞散的效果。而且，由此，能够提高组壳体2C、PCU4及重量构造物8的搭载自由度。

而且，本申请的发明者基于第一实施方式涉及的燃料电池车辆的主要部分而制作了模型(参照图7)，并以表1所示的各项条件进行了异常情况的评价解析。这里所说的异常情况是指假设为顶面部因组壳体内部的压力上升而破损的状况。而且，异常情况的评价解析是对重量构造物与碎片飞散的抑制率之间的相关性进行计算而得到的。

所采用的解析法是有限元法声学解析，输入为时刻和压力(试验值)。此外，评价量为组壳体中的与重量构造物相向的顶面部的中央位置(参照图7的黑圆)的应变值。

【表1】

重量构造物的倍率	1	50	100	150	200
						应变值(με)	651	567	473	384	295
抑制率(％)	0(基准)	13	27	41	55

解析结果如表1所示。另外，表1的重量构造物的倍率为重量构造物相对于组壳体中的与重量构造物相向的顶面部的盖重的重量倍率。抑制率为相对于重量构造物的1倍的倍率而抑制了应变值的比例。

作为判断基准，判断为应变值越小越好。并且，从表1所示的解析结果可知，从顶面部重量的50倍以上(车身及重量构造物的总和)开始，可获得有效的抑制率(10％以上)。

以上，对本发明的实施方式进行了详细描述，但本发明并不限于上述的实施方式，可以进行各种设计变更。例如，在上述的实施方式中，虽然作为重量构造物列举了PCU的例子进行了说明，但也可以取代PCU而采用空气压缩机、氢泵、水泵、水热器等辅机。此外，在上述的实施方式中，虽然说明了将组壳体及PCU中的任一方连接固定于车身7的例子，但也可以将组壳体及PCU双方都连接固定于车身7。在这种情况下，能够进一步提高组壳体及PCU的稳定性，更易于确保车辆行驶时的耐久强度。

Claims (3)

1.一种燃料电池车辆，其特征在于，具备：

燃料电池组；

组壳体，收容所述燃料电池组；及

重量构造物，与所述组壳体相向配置，并经由汇流条而连接于所述组壳体，

在所述组壳体中的与所述重量构造物相向的壁面部，设有刚性比该组壳体的其他部分的刚性都低的脆弱部。

2.根据权利要求1所述的燃料电池车辆，其特征在于，

所述组壳体及所述重量构造物中的至少一方连接于车身。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池车辆，其特征在于，

所述重量构造物是动力控制单元。

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