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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Brennstoffzelle für ein Fahrzeug, die eine Befestigungsstruktur lagern/halten kann, die auch bei einer Kollision konstruktiv sicher ist, indem eine Befestigungsschiene an die Modulform (Trennplattenform) angepasst wird.
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HINTERGRUND
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Brennstoffzellenstapel sind aus einer Mehrzahl von Zellen zwischen Endplatten an beiden Enden gebildet, in denen die Zellen jeweils aus einer Membranelektrodenanordnung (membrane electrode assembly – MEA), einer Gasdiffusionsschicht (gas diffusion layer – GDL) und einer Trennplatte gebildet sind. Wasserstoff, Luft und Kühlwasser werden durch einen Kanal innerhalb der Trennplatten zugeführt und Dichtungen werden zum Abdichten eines Fluides zwischen den Trennplatten verwendet. Da die Zellen in den Stapeln direkt mit ohmschen Verlusten aufgrund einer Erhöhung des Kontaktwiderstandes und des Massenübergangswiderstandes in der GDL in Zusammenhang stehen, ist es erforderlich, eine geeignete Befestigungskraft beizubehalten, um eine hohe Leistung zu erzielen.
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Die Stapel, die in Fahrzeugen montiert sind, erfordern eine hohe Leistung, so dass die Mehrzahl (einhundert bis dreihundert oder mehr) von Zellen mit etwa 1 V gestapelt wird und die gestapelten Elementarzellen durch Endplatten an beiden Enden zusammengepresst werden und vertikal durch eine oder mehrere Befestigungsschienen befestigt werden. In den bestehenden Strukturen/Anordnungen stehen die Befestigungsschienen mit der Moduloberfläche parallel in Kontakt, so dass es keine Verriegelungsstruktur gibt. Demzufolge kann das Modul verformt werden oder die Trennplatte kann bei einem Frontalaufprall/Heckaufprall getrennt werden. Dies dürfte Probleme wie einen sekundären elektrischen Unfall oder eine Leckage des Wasserstoffs zur Folge haben. Demzufolge ist eine Struktur für ein stabiles Befestigen eines Stapels zur konstruktiven Stabilisierung notwendig.
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Die oben als Stand der Technik der vorliegenden Offenbarung vorgesehene Beschreibung dient lediglich dem Verständnis des Hintergrundes der vorliegenden Offenbarung und sollte nicht derart ausgelegt werden, dass sie im Stand der Technik umfasst ist, der einem Durchschnittsfachmann bekannt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
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Die vorliegende Offenbarung stellt eine Brennstoffzelle für ein Fahrzeug bereit, die ein Befestigungsstrukturkonzept lagern/halten kann, die auch bei einer Kollision konstruktiv sicher ist, indem eine Befestigungsschiene an die Modulform (Trennplattenform) angepasst wird.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung weist eine Brennstoffzelle für ein Fahrzeug Aufnahmen auf, die an einer Seite einer Trennplatte angeordnet sind und ein ausgespartes Unterteil und geneigte Seiten, die die Kanten des Unterteils und die Trennplatte in einem Winkel verbinden, aufweisen. Dichtungen ragen entlang der Aufnahmen an der Seite der Trennplatte hervor. Befestigungsschienen sind in den Aufnahmen mit den darauf herausragenden Dichtungen in der Form eines Streifens aufgenommen, der die Brennstoffzelle fixiert, und weisen einen Hauptteil, der in engem Kontakt mit dem Unterteil steht, und Flansche, die in engem Kontakt mit einer geneigten Seite stehen, auf.
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Die Dichtungen können entlang einer Kante der Seite der Trennplatte hervorragen, so dass sich eine Seite der Dichtungen zu der Aufnahme auf der Seite der Trennplatte erstreckt und einen Querschnitt der Aufnahme abdeckt.
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Der Hauptteil der Befestigungsschienen kann eine Länge entsprechend dem Unterteil der Aufnahme aufweisen.
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Die Flansche der Befestigungsschienen können eine Länge entsprechend der geneigten Seite der Aufnahmen aufweisen.
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Der Winkel zwischen dem Hauptteil und den Flanschen der Befestigungsschienen kann größer als der Winkel zwischen dem Unterteil und der geneigten Seite der Aufnahmen sein.
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Wenn die Dichtungen eine äußere Seite der Trennplatte nicht vollständig abdecken können, kann ein Isolator mit der gleichen Form wie die Befestigungsschiene zwischen die Befestigungsschienen und die Trennplatte eingesetzt werden.
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Gemäß der Brennstoffzelle für ein Fahrzeug mit dem oben beschriebenen Aufbau ist es möglich, ein Befestigungsstrukturkonzept zu erzielen, das auch bei einer Kollision konstruktiv sicher ist, indem eine Befestigungsschiene und die Modulform (Trennplattenform) angepasst werden.
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Ferner ist es möglich, die Kollisionssicherheit bei einem Frontal-/Heckaufprall durch Halten der geneigten Seiten der Aufnahme auf/an der Trennplatte zu verbessern und die Steifigkeit der Stapelmoduls durch Verbessern der Steifigkeit der Befestigungsschiene selbst zu erhöhen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und weiteren Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden nun unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele davon durch die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben, welche hierin nachstehend nur zur Veranschaulichung angegeben sind und somit für die vorliegende Offenbarung nicht einschränkend sind.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Brennstoffzelle für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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2 zeigt eine Ansicht, die eine Befestigungsschiene einer Brennstoffzelle für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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3 zeigt eine Ansicht, die den Zustand darstellt, wenn eine Brennstoffzelle für ein Fahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung befestigt wird.
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4 zeigt eine Ansicht, die den Zustand darstellt, wenn eine Brennstoffzelle für ein Fahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung befestigt wird.
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Es ist zu beachten, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabgerecht sind und eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen bevorzugten Merkmalen darstellen, die der Veranschaulichung der Grundsätze der Erfindung dienen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart sind, einschließlich z. B. spezifischer Abmessungen, Orientierungen, Einbauorte und Formen werden zum Teil durch die eigens dafür vorgesehene Anmeldung und die Arbeitsumgebung bestimmt.
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In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf die gleichen oder äquivalenten Teile der vorliegenden Offenbarung überall in den einzelnen Figuren der Zeichnungen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Brennstoffzelle für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 2 zeigt eine Ansicht, die eine Befestigungsschiene einer Brennstoffzelle für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. 3 zeigt eine Ansicht, die den Zustand darstellt, wenn eine Brennstoffzelle für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung befestigt wird. 4 zeigt eine Ansicht, die den Zustand darstellt, wenn eine Brennstoffzelle für ein Fahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung befestigt wird.
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Wie in 1 gezeigt ist, umfasst eine Brennstoffzelle 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung Aufnahmen H, die an/auf einer Seite einer Trennplatte 120 gebildet sind und ein ausgespartes Unterteil 122 und geneigte Seiten 124, die die Kanten des Unterteils 122 und die Trennplatte 120 in einem Winkel verbinden, aufweisen. Dichtungen 300 ragen entlang der Aufnahmen H an der Seite der Trennplatte 120 hervor. Befestigungsschienen 200 sind in den Aufnahmen H mit den darauf hervorragenden Dichtungen 300 in der Form eines die Brennstoffzelle 100 fixierenden Streifens aufgenommen und weisen einen Hauptteil 220, der in engem Kontakt mit dem Unterteil 122 steht, und Flansche 240, die in engem Kontakt mit der geneigten Seite 124 stehen, auf.
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Das mit dem Bezugszeichen '10' in 1 angegebene Element ist eine Befestigungsschiene 10 vom allgemeinen Schienentyp und unterscheidet sich dadurch von der Befestigungsschiene 200 der vorliegenden Offenbarung, dass sie nicht die Flansche 240 aufweist.
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In der vorliegenden Offenbarung sind die Aufnahmen H auf einer Seite der Trennplatte 120 gebildet. Die Aufnahme H weist das ausgesparte Unterteil 122 und die geneigten Seiten 124, die die Kanten des Unterteils 122 und die Trennplatte 120 in einem Winkel verbinden, auf. Die Form der Aufnahme H ist in 3 im Detail dargestellt.
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Das heißt, das eine Nut auf einer Seite der Trennplatte 120, die eine flache Platte ist, gebildet ist, und die Brennstoffzelle wird durch die Nuten befestigt/fixiert, so dass eine Kraft, die die Brennstoffzelle verbindet, stabil aufrechterhalten werden kann.
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Insbesondere, da die Aufnahme H das Unterteil 122 aufweist, das einen ausgesparten geraden Teil darstellt, und die Kanten des Unterteils 122 und die Trennplatte durch die geneigten Seiten 124 verbunden sind, ist die Herstellung einfach und eine Dichtung 300 kann in engem Kontakt mit der Aufnahme gehalten werden.
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Die auf der Trennplatte 120 hervorragende Dichtung 300 ragt entlang der Aufnahme H auf der Seite der Trennplatte 120 hervor. Die Dichtung 300 ragt für die Luftdichtheit entlang einer Kante der Seite der Trennplatte 120 hervor. Ferner kann die Dichtung 300 hervorragen, um sich weiter zu einer Seite zu erstrecken, so dass sich die Seite zu der Aufnahme auf der Seite der Trennplatte 120 erstreckt und den Querschnitt der Aufnahme H abdeckt. Alternativ kann die Dichtung 300 bei der Außenseite der Trennplatte 120 für eine einzelne Befestigung angewendet werden, oder wenn die Dichtung die Aufnahme nicht vollständig abdecken kann, kann ein separater Isolator 400 wie in 4 eingesetzt werden. Der Isolator 400 weist die gleiche Form wie die Befestigungsschiene 200 auf und ist länger als die Flansche 240 der Befestigungsschiene 200.
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Die Befestigungsschiene 200 ist in der Aufnahme H mit der darauf hervorragenden Dichtung 300 in der Form eines die Brennstoffzelle 100 fixierenden Streifens aufgenommen und weist den Hauptteil 220, der in engem Kontakt mit dem Unterteil 122 steht, und die Flansche 240, die in engem Kontakt mit den geneigten Seiten 124 stehen, auf.
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Wie in 2 und 3 gezeigt, weist die Befestigungsschiene 200 den in einer geraden Schienenform gebildeten Hauptteil 220 und die an den Seiten des Hauptteils nach außen abgebogenen Flansche 240 auf. Der Hauptteil 220 der Befestigungsschiene 200 kann eine Länge entsprechend dem Unterteil 122 der Aufnahme H aufweisen. Die Flansche 240 der Befestigungsschiene 200 können eine Länge entsprechend den geneigten Seiten 124 der Aufnahme H aufweisen.
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Ferner kann der Winkel zwischen dem Hauptteil 220 und dem Flansch 240 der Befestigungsschiene 200 größer als der Winkel zwischen dem Unterteil 122 und der geneigten Seite 124 der Aufnahme H sein. Gemäß dieser Anordnung wird die Befestigungsschiene 200 in engem Kontakt mit der Aufnahme H leicht zusammengepresst und elastisch verformt. Insbesondere aufgrund einer Differenz der Winkel kann die Befestigungsschiene 200 bei gleichzeitigem Zusammenpressen der Aufnahme H und der Trennplatte 120 zusammengepresst und befestigt werden. Ferner bringt sie eine Kraft auf die Dichtung 300 auf.
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Andererseits, wenn die Dichtung die Außenseite der Trennplatte nicht vollständig abdecken kann, kann ein Isolator mit der gleichen Form wie die Befestigungsschiene zwischen die Befestigungsschiene und die Trennplatte eingesetzt werden.
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Gemäß der Brennstoffzelle für ein Fahrzeug mit dem oben beschriebenen Aufbau ist es möglich, ein Befestigungsstrukturkonzept zu erzielen, das auch bei einer Kollision konstruktiv sicher ist, indem eine Befestigungsschiene und die Modulform (Trennplattenform) angepasst werden.
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Ferner ist es möglich, die Kollisionssicherheit bei einem Frontal-/Heckaufprall durch Halten der geneigten Seiten der Aufnahme auf/an der Trennplatte zu verbessern und die Steifigkeit der Stapelmoduls durch verbessern der Steifigkeit der Befestigungsschiene selbst zu erhöhen.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen, die in den Figuren gezeigt sind, beschrieben wurde, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass die vorliegende Offenbarung auf verschiedene Weise geändert und modifiziert werden kann, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, die in den folgenden Ansprüchen beschrieben ist.
