CN111490282B - 燃料电池组件以及端板 - Google Patents

Abstract

本公开涉及燃料电池组件以及端板。搭载于燃料电池车辆(10)的前室(18)的燃料电池组件(11)具备：层叠多个发电单电池的燃料电池堆(12st)；夹持燃料电池堆(12st)的一对端板(28、32a)；以及在一对端板(28、32a)之间被设置为筒状并且收容燃料电池堆(12st)的堆壳体(26)，在端板(28、32a)形成有向燃料电池车辆(10)的行进方向侧突出而将堆壳体(26)在行进方向侧的正面(26d)的至少一部分覆盖的弯曲部(30、34)。

Description

燃料电池组件以及端板

技术领域

本发明涉及燃料电池组件以及端板。

背景技术

以往提出了搭载于燃料电池车辆的燃料电池组件。例如，专利文献1公开了在由多个电池单体形成的层叠体的两端分别安装端子板、绝缘件以及端板的燃料电池堆。在该燃料电池堆中，公开了在端板(增强板)之间架设张力板而产生因紧固引起的张力的构造的燃料电池组件(燃料电池堆)。在该燃料电池堆中，公开了从侧方用张力板支承电池单体的一部分，由此防止因冲击引起的电池单体的位置偏移。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-234985号公报。

发明内容

发明所要解决的问题

在将燃料电池组件搭载于燃料电池车辆的前室的情况下，也设想经由搭载于前室内的散热器等其他设备而输入冲击的载荷。因此，要求即使发生了经由其他设备而输入载荷但覆盖燃料电池堆的堆壳体也不容易受到损伤的构造。

因而，本发明的目的在于提供一种即使在搭载于燃料电池车辆的前室的情况下被输入了载荷但堆壳体也不容易受到损伤的燃料电池组件以及端板。

用于解决问题的方案

本发明的一方面是燃料电池组件，搭载于燃料电池车辆的前室，该燃料电池组件具备：层叠多个发电单电池的燃料电池堆；夹持所述燃料电池堆的一对端板；以及堆壳体，其在所述一对端板之间被设置为筒状，并且收容所述燃料电池堆，其中，所述堆壳体在所述燃料电池车辆的行进方向侧具有正面，在至少一方的所述端板形成有将所述堆壳体的正面的至少一部分覆盖的弯曲部。

本发明的另一方面是燃料电池组件的端板，具备：层叠多个发电单电池的燃料电池堆；以及堆壳体，其收容所述燃料电池堆，并且在搭载车辆的行进方向侧具有正面，端板夹持所述堆壳体和所述燃料电池堆并且形成有将所述堆壳体的所述正面的至少一部分覆盖的弯曲部。

发明的效果

根据上述观点的燃料电池组件以及端板，着眼于刚性高的端板，设为转由该端板承受载荷的结构。即，即使在产生了从前方朝向后方输入载荷的情况下，也能够由在端板的燃料电池车辆行进方向侧设置弯曲部来转由端板侧承受载荷。其结果是，能够抑制载荷向堆壳体输入，使堆壳体不容易受到损伤。

通过参照附图所作的下面的实施方式的说明可以容易理解上述的目的、特征以及优点。

附图说明

图1是本发明的实施方式涉及的燃料电池车辆的立体图。

图2是图1的燃料电池组件的分解立体图。

图3A是图1的燃料电池组件的俯视图，图3B是示出从车辆进行方向前侧观察图1的燃料电池组件的正面图。

图4是示出向图1的燃料电池车辆的前室搭载燃料电池组件的布局的一例的俯视图。

图5是示出实施方式涉及的燃料电池组件的作用的说明图。

具体实施方式

如图1所示，本实施方式涉及的燃料电池车辆10具备燃料电池组件11。燃料电池车辆10例如是燃料电池电动汽车。燃料电池车辆10还具备ECU(Electronic control unit，电子控制单元)、将由燃料电池组件11发电产生的电力作为电源来进行动作的行驶用马达等电设备。

燃料电池车辆10在仪表板16的前方(箭头符号Af方向)形成的前室18(电机室)内搭载燃料电池组件11。燃料电池组件11具有由多个发电单电池沿车宽方向(箭头符号B方向)层叠而形成的燃料电池堆12st和覆盖燃料电池堆12st的堆壳体26。

发电单电池具有：在电解质膜(例如固体高分子电解质膜)的两面分别配置阳极电极和阴极电极而构成的电解质-电极结构体、以及接合于该电解质-电极结构体的两侧的隔板。在阳极电极与一方的隔板之间形成燃料气体流路，在阴极电极与另一方的隔板之间形成氧化剂气体流路。

也可以是，燃料电池堆12st的发电单电池在铅垂方向(箭头符号C方向)层叠。在燃料电池堆12st的层叠方向一端(箭头符号BR方向)朝向外方依次配设第一端子板22a以及第一绝缘板24a。在燃料电池堆12st的层叠方向另一端(箭头符号BL方向)朝向外方依次配设第二端子板22b以及第二绝缘板24b。

燃料电池组件11形成为在俯视观察时长边沿着车宽方向(箭头符号B方向)延伸的宽幅的大致四边形。燃料电池组件11具备收容燃料电池堆12st的主壳体14和收容燃料电池用辅助设备的辅助设备壳体15。在主壳体14和辅助设备壳体15设置未图示的安装部，该安装部被固定于车身架10F的右侧前置构件10Fa和左侧前置构件10Fb。

如图2所示，主壳体14具有在俯视观察时呈四边形的堆壳体26。堆壳体26具有从驾驶座侧观察时在左侧(箭头符号BL方向侧)形成的四边形的左开口部26a和从驾驶座侧观察时在右侧(箭头符号BR方向侧)形成的四边形的右开口部26b，并且截面形成为矩形的筒状。也可以是，通过铸造或者挤出成形而堆壳体26一体地成形。另外，也可以是，通过焊接或者螺纹固定等方法将多个构件接合而形成堆壳体26。

主壳体14还具备将堆壳体26的右开口部26b封闭的第一端板28和将堆壳体26的后方开口部26c封闭的后方板27。第一端板28为四边形的板，并且被螺栓38(连结构件)固定于堆壳体26的右端。

第一端板28兼作为对燃料电池堆12st施加层叠方向的紧固载荷的一方的端板。在堆壳体26与第一端板28之间，遍及堆壳体26与第一端板28的接合面的整周地配置由弹性材料形成的密封构件40。

第一端板28的行进方向前侧的端部比堆壳体26向前方(箭头符号Af方向)突出，并且形成有向发电单电池的层叠方向弯曲并延伸的第一弯曲部30。如图3A所示，第一弯曲部30在俯视观察时从第一端板28呈L字型弯曲并延伸出，覆盖堆壳体26在行进方向前侧的正面26d的一部分。如图3B所示，第一弯曲部30以固定的宽度W1(箭头符号B方向的长度)从第一端板28延伸出，形成为在第一端板28的下端部或上端部的范围以固定的宽度W1将堆壳体26的一端侧(箭头符号BR方向侧)覆盖。该宽度W1较佳设定为要将绝缘件、端子板、端部虚设单电池以及端部发电单电池的宽度覆盖程度的宽度。

如图3A所示，第一弯曲部30的厚度T1(箭头符号Af方向的突出长度)能够设为同辅助设备壳体15与堆壳体26在行进方向前侧的台阶相同程度。而且，也可以是，使第一弯曲部30的厚度T1在相对于载荷的输入而言能够发挥充分的刚性的范围内进行适当增减。另外，为了防止载荷向堆壳体26输入，优选在第一弯曲部30与堆壳体26之间设置间隙30a。

第一端板28在行进方向后方侧(箭头符号Ar方向侧)的端部仅比堆壳体26向后方(箭头符号Ar方向侧)突出宽度T3。另外，后述的辅助设备壳体15在行进方向后方侧的端部仅比堆壳体26向后方突出宽度T4。由此，在将燃料电池组件11搭载于前室18内时，在与堆壳体26的后方配置的构件之间产生了相当于宽度T3～T4的间隙。通过这样的结构，堆壳体26与被输入了(通过)冲击载荷的构件分离，能防止载荷向堆壳体26输入。

为了实现保护燃料电池堆12st和堆壳体26的功能而使第一端板28保持充分的强度、刚性，而由金属材料(例如，铝合金、铁合金)或者高强度树脂材料构成第一端板28。另外，也可以在通过铸造等方法形成第一端板28时一体地形成第一弯曲部30。另外，第一弯曲部30也可以是通过焊接等方法将板状构件接合于第一端板28。

如图2所示，后方板27是四边形的板，被螺栓38接合于堆壳体26的后端。在堆壳体26与后方板27之间，遍及堆壳体26与后方板27的接合面的整周地配置由弹性材料形成的密封构件42。而且，也可以是，后方板27不是与堆壳体26分别的部件，而是与堆壳体26一体的。

如图1所示，辅助设备壳体15是用于保护燃料电池用辅助设备的保护壳体，在堆壳体26的水平方向邻接地、以将堆壳体26的左开口部26a封闭的方式接合。在辅助设备壳体15内，作为燃料电池用辅助设备，收容有例如氧化剂气体系统设备和燃料气体系统设备。氧化剂气体系统设备例如是气泵、加湿器等。燃料气体系统设备例如是喷射器、引射器以及氢泵等。

辅助设备壳体15具有与堆壳体26邻接设置的凹形状的第一壳体构件32和与第一壳体构件32接合的凹形状的第二壳体构件36。在第一壳体构件32主要收容燃料气体系统设备，在第二壳体构件36主要收容氧化剂气体系统设备。为了实现保护燃料电池用辅助设备和堆壳体26的功能而使第一壳体构件32以及第二壳体构件36保持充分的强度、刚性，而由金属材料(例如，铝合金、铁合金)或者高强度树脂材料等来构成第一壳体构件32以及第二壳体构件36。

如图2所示，在堆壳体26与第二壳体构件36之间配置第一壳体构件32。第一壳体构件32被螺栓38(连结构件)接合于堆壳体26的左端。在堆壳体26与第一壳体构件32之间，遍及堆壳体26与第一壳体构件32的接合面的整周地配置由弹性材料形成的密封构件41。由此，在堆壳体26与第一壳体构件32之间形成气密密封。

第一壳体构件32一体地具有向燃料电池堆12st施加层叠方向的紧固载荷的第二端板32a。第二端板32a是凹形状的第一壳体构件32的底壁部。即，第一壳体构件32的一部分兼作为向燃料电池堆12st施加层叠方向的紧固载荷的另一方的端板。第一壳体构件32例如通过铸造形成。

第一壳体构件32具有：与堆壳体26接合的上述的第二端板32a；周壁部32b，其从第二端板32a的周缘部整周在第二端板32a的厚度方向朝离开堆壳体26的方向(箭头符号BL方向)延伸；以及第二弯曲部34，其向与第一壳体构件32的开口部相反方向延伸。

如图3A所示，第一壳体构件32的第二弯曲部34从第一壳体构件32呈L字型地弯曲并延伸出，覆盖堆壳体26的车辆行进方向前侧的正面26d的一部分。如图3B所示，在车宽方向(箭头符号B方向)以固定的宽度W2、在上下方向(箭头符号C方向)延伸而形成第二弯曲部34。优选为，该第二弯曲部34的宽度W2形成为覆盖比将堆壳体26与第二端板32a连结的螺栓38(连结构件)的延伸的范围宽的范围。另外较佳为，宽度W2设定为将绝缘件、端子板、端部虚设单电池以及端部发电单电池的宽度覆盖程度的宽度。由此，能够防止载荷向堆壳体26的端部附近输入。

另外，第二弯曲部34的向燃料电池车辆10的行进方向前侧的突出长度(厚度)T2同第一壳体构件32与堆壳体26之间的台阶相同。即，第二弯曲部34在行进方向前侧的端面与周壁部32b在行进方向前侧的端面形成为同一平面。另外，第二弯曲部34的厚度T2与第一弯曲部30的厚度T1相同。另外，为了防止载荷向堆壳体26输入，优选在第二弯曲部34与堆壳体26之间设置间隙34a。

另外，也可以是，第二弯曲部34的厚度T2在第二弯曲部34对于载荷的输入而言发挥充分的刚性的范围内适当地变更。另外，第二弯曲部34也可以是在铸造时与第二端板32a一体地形成，也可以通过焊接等方法将板状构件接合于第二端板32a。

第二壳体构件36被未图示的螺栓固定于第一壳体构件32。在第一壳体构件32与第二壳体构件36之间，遍及第一壳体构件32与第二壳体构件36的接合面的整周地配置由弹性材料形成的密封构件43。利用该密封构件43将第一壳体构件32与第二壳体构件36进行气密密封。

燃料电池组件11如以上的构成，以下，参照图4以及图5，说明燃料电池组件11的搭载布局示例及其作用。

如图4所示，搭载于燃料电池车辆10的前室18。在燃料电池车辆10的前室18，除了搭载燃料电池组件11以外还搭载各种构件，但作为大型并且刚性高的部件，搭载有散热器50。为了将从燃料电池组件11产生的热放出而设置散热器50，散热器50配置于燃料电池组件11的车辆行进方向前侧(箭头符号Af方向侧)。即，燃料电池组件11搭载于散热器50与仪表板16之间。

如图5所示，当从行进方向前侧向燃料电池车辆10发生了载荷的输入时，存在载荷作用于散热器50而散热器50向后方(箭头符号Ar方向)移动的情况。而且，载荷经由散热器50输入到燃料电池组件11。

在本实施方式的燃料电池组件11中，堆壳体26的车辆行进方向前侧的面的一部分被第一弯曲部30和第二弯曲部34覆盖。因此，能够防止散热器50等大型并且刚性高的部件与堆壳体26接触。另外，第一弯曲部30和第二弯曲部34覆盖比堆壳体26的螺栓38的设置范围宽的范围，因此能够防止因载荷向螺栓38附近输入而导致的损伤。

输入到燃料电池组件11的载荷，如图中的箭头符号所示，能够通过刚性高第一端板28(端板)和第二端板32a而转由仪表板16侧承受，使堆壳体26不容易受到损伤。

以上的本实施方式的燃料电池组件11、燃料电池车辆10以及端板(第一端板28和第一壳体构件32)实现以下效果。

在本实施方式的燃料电池组件11中，在夹持燃料电池堆12st的一对端板28、32a各自形成有将堆壳体26在车辆行进方向前侧的正面26d的至少一部分覆盖的弯曲部30、34。根据该结构，能够抑制对于堆壳体26输入载荷，使堆壳体26不易受到损伤。

在燃料电池组件11中，也可以是，第一端板28的第一弯曲部30朝向第二端板32a延伸，第二端板32a的第二弯曲部34朝向第一端板28延伸，并且第一弯曲部30与第二弯曲部34在车宽方向上分离。根据该结构，以覆盖堆壳体26的方式配置第一弯曲部30和第二弯曲部34，因此能够有效果地保护堆壳体26。

在燃料电池组件11中，也可以是，第二端板32a与邻接的第一壳体构件32一体地形成，第二弯曲部34向与第一壳体构件32的开口部相反的一侧延伸。由此，能够使结构简单化并且削减部件数量。

在燃料电池组件11中，也可以是，第一弯曲部30的厚度T1与第二弯曲部34的厚度T2相同。由此，在燃料电池车辆10的前室18内中，能够将来自散热器50等构件的载荷良好地分散到第一弯曲部30和第二弯曲部34。

在燃料电池组件11中，也可以是，第一弯曲部30的厚度T1和第二弯曲部34的厚度T2同堆壳体26与第一壳体构件32之间的台阶相同。

在燃料电池组件11中，也可以是，在从车辆行进方向前侧观察时，第一弯曲部30和第二弯曲部34在上下方向形成固定宽度W1、W2的带状。根据该结构，能够由第一弯曲部30和第二弯曲部34可靠地覆盖堆壳体26的两端，因此使堆壳体26不容易受到损伤。

在燃料电池组件11中，第一端板28和第二端板32a在燃料电池车辆10的行进方向的刚性比堆壳体26的刚性高。由此，能够防止向堆壳体26输入载荷，能够保护堆壳体26。

在本实施方式的燃料电池车辆10中，将燃料电池组件11搭载于前室18。根据该结构，即使从燃料电池车辆10的行进方向前侧向燃料电池组件11发生了载荷的输入的情况下，堆壳体26也不容易受到损伤。

本实施方式的端板28、32a具备层叠多个发电单电池的燃料电池堆12st和收容燃料电池堆12st的堆壳体26，燃料电池组件11的端板28、32a夹持堆壳体26和燃料电池堆12st并且形成有将堆壳体26的正面26d的至少一部分覆盖的弯曲部30、34。通过使用这样构成的端板28、32a，使堆壳体26不容易受到损伤。

在上述中，举出适合的实施方式对本发明进行说明，但本发明并不限定于所述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可作出各种改变。

Claims (8)

1.一种燃料电池组件，搭载于燃料电池车辆(10)的前室(18)，该燃料电池组件具备：

层叠多个发电单电池的燃料电池堆(12st)；

夹持所述燃料电池堆的一对端板(28、32)；以及

堆壳体(26)，其在所述一对端板之间被设置为筒状，并且收容所述燃料电池堆，

其中，所述堆壳体在所述燃料电池车辆的行进方向侧具有正面，

在至少一方的所述端板形成有将所述堆壳体的正面的至少一部分覆盖的弯曲部(30、34)，

一方的端板(28)的弯曲部(30)朝向另一方的端板(32)延伸，所述另一方的端板的弯曲部(34)朝向所述一方的端板延伸，并且所述一方的端板的弯曲部与所述另一方的端板的弯曲部在车宽方向分离。

2.根据权利要求1所述的燃料电池组件，其特征在于，

所述一对端板中的一方与邻接的辅助设备壳体(15)一体地形成，弯曲部向与所述辅助设备壳体的开口部相反的一侧延伸。

3.根据权利要求2所述的燃料电池组件，其特征在于，

所述一方的端板的弯曲部的厚度与所述另一方的端板的弯曲部的厚度相同。

4.根据权利要求3所述的燃料电池组件，其特征在于，

所述一方的端板的弯曲部的厚度和所述另一方的端板的弯曲部的厚度同所述堆壳体与所述辅助设备壳体之间的台阶相同。

5.根据权利要求1所述的燃料电池组件，其特征在于，

所述弯曲部以比将所述端板与所述堆壳体紧固的螺栓(38)的设置范围宽的范围来覆盖所述堆壳体。

6.根据权利要求1所述的燃料电池组件，其特征在于，

所述一对端板在所述行进方向的相反侧比所述堆壳体突出。

7.根据权利要求1所述的燃料电池组件，其特征在于，

所述端板在所述行进方向的刚性比所述堆壳体在所述行进方向的刚性高。

8.一种燃料电池组件的端板，其中，

所述燃料电池组件具备：层叠多个发电单电池的燃料电池堆(11)；以及堆壳体(26)，其收容所述燃料电池堆，并且在燃料电池车辆的行进方向侧具有正面，

所述端板(28、32)夹持所述堆壳体和所述燃料电池堆，

并且在所述端板形成有将所述堆壳体的所述正面的至少一部分覆盖的弯曲部(30、34)，

一方的端板(28)的弯曲部(30)朝向另一方的端板(32)延伸，所述另一方的端板的弯曲部(34)朝向所述一方的端板延伸，并且所述一方的端板的弯曲部与所述另一方的端板的弯曲部在车宽方向分离。

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