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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellenfahrzeug, das eine Brennstoffzelle enthält, zum Erzeugen von elektrischer Energie durch elektrochemische Reaktionen von Brenngas und sauerstoffhaltigem Gas, sowie einen Traktionsmotor, der mit der elektrischen Energie angetrieben wird, die von der Brennstoffzelle erzeugt wird.
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Zum Beispiel ist in einer Festpolymerelektrolytbrennstoffzelle eine Elektrolytmembran (Polymerionenaustauschermembran) zwischen eine Anode und eine Kathode eingefügt, um eine Membranelektrodenanordnung (MEA) zu bilden. Die Membranelektrodenanordnung ist zwischen einem Paar von Separatoren geschichtet, um eine Stromerzeugungszelle zu bilden. In der Brennstoffzelle sind allgemein eine vorbestimmte Anzahl von Stromerzeugungszellen zur Bildung eines Brennstoffzellenstapels zusammengestapelt, der zum Beispiel in einem Brennstoffzellenfahrzeug (elektrischem Brennstoffzellenautomobil etc.) angebracht ist.
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Zum Beispiel ist aus der
JP 2002-370544 A eine Halterungsstruktur für ein Brennstoffzellensystem bekannt, die darauf abzielt, in dem Brennstoffzellenfahrzeug Einschränkungen vom Passagierraum zu vermeiden. Diese Fahrzeughalterungsstruktur ist mit einem Motor zum Antrieb des Fahrzeugs, einer Brennstoffzelle zum Zuführen von elektrischer Energie zu dem Motor sowie einer Steuereinheit zur Betriebssteuerung des Motors und der Brennstoffzelle ausgestattet. Die Steuereinheit ist oberhalb der Brennstoffzelle vorgesehen, und der Motor ist unterhalb der Brennstoffzelle vorgesehen. In diesem Zustand sind der Motor, die Brennstoffzelle und die Steuereinheit im gleichen Fahrzeugkarosserieraum des elektrischen Automobils untergebracht.
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Da jedoch bei der obigen Fahrzeughalterungsstruktur die Steuereinheit selbst ziemlich groß ist, ist, wenn die Steuereinheit oberhalb der Brennstoffzelle vorgesehen wird, ein großer Installationsraum oberhalb der Brennstoffzelle erforderlich. Daher hat das Brennstoffzellensystem insgesamt eine große Höhe.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Brennstoffzellenfahrzeug anzugeben, das es möglich macht, die Höhe des Systems insgesamt effizient zu reduzieren und, mit einer einfachen Struktur, die Raumausnutzung zu verbessern.
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Ein Brennstoffzellenfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Brennstoffzelle zum Erzeugen von elektrischer Energie durch elektrochemische Reaktionen von Brenngas und sauerstoffhaltigem Gas, sowie einen Traktionsmotor, der mit der elektrischen Energie angetrieben wird, die von der Brennstoffzelle erzeugt wird. Ferner enthält das Brennstoffzellenfahrzeug eine erste Steuervorrichtung zum Steuern/Regeln der Ausgangsleistung der Brennstoffzelle sowie eine zweite Steuervorrichtung zum Steuern/Regeln der dem Traktionsmotor zugeführten elektrischen Energie.
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Ferner ist die erste Steuervorrichtung vertikal oberhalb der Brennstoffzelle vorgesehen und ist die zweite Steuervorrichtung vertikal unterhalb der Brennstoffzelle und an einer Querseite des Traktionsmotors vorgesehen.
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In der vorliegenden Erfindung ist die Steuereinheit in die erste Steuervorrichtung und die zweite Steuervorrichtung unterteilt. Die zweite Steuervorrichtung ist vertikal unterhalb der Brennstoffzelle und an der Querseite des Traktionsmotors vorgesehen. Daher ist es im Vergleich zu der Struktur, wo die Steuereinheit, die die erste Steuervorrichtung und die zweite Steuervorrichtung als einstückige Komponente aufweist, und der Traktionsmotor in der vertikalen Richtung angeordnet sind, mit der einfachen Struktur möglich, die Höhe des Systems insgesamt effizient zu reduzieren. Dementsprechend wird es möglich, die Raumausnutzung des Brennstoffzellenfahrzeugs effizient zu verbessern.
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Die obigen und anderen Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichen näher ersichtlich, worin eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels gezeigt ist.
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1 ist eine schematische Seitenansicht, die einen vorderen Abschnitt eines elektrischen Brennstoffzellenautomobils gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist eine schematische Draufsicht, die den vorderen Abschnitt des elektrischen Brennstoffzellenfahrzeugs zeigt;
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3 ist eine Explosionsperspektivansicht, die das elektrische Brennstoffzellenautomobil zeigt;
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4 ist eine partielle Explosionsperspektivansicht, die einen Brennstoffzellenstapel eines elektrischen Brennstoffzellenautomobils zeigt; und
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5 ist eine schematische Seitenansicht, die den vorderen Abschnitt des elektrischen Brennstoffzellenautomobils zeigt, bei Betrachtung von der anderen Seite.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, hat eine elektrisches Brennstoffzellenautomobil (Brennstoffzellenfahrzeug) 10 gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung einen Motorraum (vorderen Kasten) 12. Der Motorraum 12 ist von einem Fahrzeuginnenraum 12ca durch ein Trennwandelement (Spritzwand) 12w abgetrennt (siehe 1).
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In dem Motorraum 12 erstrecken sich erste Fahrzeugrahmen (zum Beispiel Seitenrahmen) 13R, 13L als Teile eines Fahrzeugrahmens in einer mit Pfeil A angegebenen Richtung. Ein zweiter Fahrzeugrahmen (zum Beispiel Querelement) 13SF erstreckt sich in der mit dem Pfeil A angegebenen Richtung unter den ersten Fahrzeugrahmen 13R, 13L.
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Wie in den 1 bis 3 gezeigt, enthält das elektrische Brennstoffzellenautomobil 10 einen Brennstoffstapel 14, einen Traktionsmotor, eine erste Steuervorrichtung 18 und eine zweite Steuervorrichtung 20. Schematisch ist, wie in den 1 und 2 gezeigt, der Brennstoffzellenstapel 14 an den ersten Fahrzeugrahmen 13R, 13L angebracht, und ist die erste Steuervorrichtung 18 vertikal oberhalb des Brennstoffzellenstapels 14 vorgesehen. Der Traktionsmotor 16 ist an dem zweiten Fahrzeugrahmen 13SF vertikal unterhalb des Brennstoffzellenstapels 14 derart angebracht, dass die Achsrichtung des Traktionsmotors 16 sich in Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, die mit Pfeil B angegeben ist. Die zweite Steuervorrichtung 20 ist vertikal unterhalb des Brennstoffzellenstapels 14 an einer Querseite des Traktionsmotors 16 vorgesehen.
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Wie in den 3 und 4 gezeigt, enthält der Brennstoffzellenstapel 14 eine Mehrzahl von Brennstoffzellen 22, die zusammengestapelt sind, sowie ein Gehäuse (Brennstoffzellengehäuse) 24, das die gestapelten Brennstoffzellen 22 enthält. Wie in 4 gezeigt, sind die Elektrodenoberflächen der Brennstoffzellen 22 aufrecht orientiert, und die Brennstoffzellen 22 sind in der mit dem Pfeil B angegebenen Fahrzeugbreitenrichtung gestapelt, welche die mit dem Pfeil A angegebene Fahrzeuglängsrichtung des elektrischen Brennstoffzellenautomobils 10 schneidet.
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Am in der Stapelrichtung einen Ende der Brennstoffzellen 22 ist eine erste Anschlussplatte 26a vorgesehen. Eine erste Isolierplatte 28a ist außerhalb der ersten Anschlussplatte 26a vorgesehen, und eine erste Endplatte 30a ist außerhalb der ersten Isolierplatte 28a vorgesehen. Am in der Stapelrichtung anderen Ende der Brennstoffzellen 22 ist eine zweite Anschlussplatte 26b vorgesehen. Eine zweite Isolierplatte 28b ist außerhalb der zweiten Anschlussplatte 26b vorgesehen, und eine zweite Endplatte 30b ist außerhalb der zweiten Isolierplatte 28b vorgesehen.
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Ein erster Stromausgangsanschluss 32a erstreckt sich von einer angenähert mittigen Position der ersten Endplatte 30a, die eine seitlich langgestreckte Form (rechteckige Form) hat, nach außen. Der erste Stromausgangsanschluss 32a kann sich auch von einer Position erstrecken, die von der Mittelposition der ersten Endplatte 30a abweicht. Der erste Stromausgangsanschluss 32a ist mit der ersten Anschlussplatte 26a verbunden. Ein zweiter Stromausgangsanschluss 32b erstreckt von einer angenähert mittigen Position der zweiten Endplatte 30b, die eine seitlich langgestreckte Form (rechteckige Form) hat, nach außen. Der zweite Stromausgangsanschluss 32b kann sich auch von einer Position erstrecken, die von der Mittelposition der zweiten Endplatte 30b abweicht. Der zweite Stromausgangsanschluss 32b ist mit der zweiten Anschlussplatte 26b verbunden.
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Koppelstangen 34 mit jeweils konstanter Länge sind zwischen der ersten Endplatte 30a und der zweiten Endplatte 30b an Mittelpositionen von jeweiligen Seiten der ersten Endplatte 30a und der zweiten Endplatte 30b vorgesehen. Beide Enden von jeder der Koppelstangen 34 sind jeweils an der ersten Endplatte 30a und der zweiten Endplatte 30b mittels Schrauben 36 befestigt, um auf die gestapelten Brennstoffzellen 22 in der mit dem Pfeil B angegebenen Stapelrichtung eine Dichtziehlast auszuüben.
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Obwohl nicht gezeigt, enthält jede der Brennstoffzellen 22 eine Membranelektrodenanordnung sowie ein Paar von Separatoren, welche die Membranelektrodenanordnung zwischen sich aufnehmen. Die Membranelektrodenanordnung enthält eine Kathode, eine Anode sowie eine zwischen der Kathode und der Anode eingefügte Festpolymerelektrolytmembran. Ein sauerstoffhaltiges Gas wie etwa Luft wird der Kathode zugeführt, und ein Brenngas wie etwa Wasserstoffgas wird der Anode zugeführt, um durch elektrochemische Reaktionen des sauerstoffhaltigen Gases und des Brenngases elektrische Energie zu erzeugen.
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Ein Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführ-Verteilerelement 40a, ein Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführ-Sammelelement 40b, ein Brenngas-Zuführ-Verteilerelement 42a und ein Brenngas-Abführ-Sammelelement 42b sind an der ersten Endplatte 30a angebracht. Sauerstoffhaltiges Gas wird von dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführ-Verteilerelement 40a der Kathode jeder Brennstoffzelle 22 zugeführt, und das an der Kathode verbrauchte sauerstoffhaltige Gas wird durch das Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführ-Sammelelement 40b abgeführt. Brenngas wird von dem Brenngas-Zuführ-Verteilerelement 42a der Anode jeder Brennstoffzelle 22 zugeführt, und das an der Anode verbrauchte Brenngas durch das Brenngas-Abführ-Sammelelement 42b abgeführt.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, sind ein Kühlmittelzufuhr-Verteilerelement 44a und ein Kühlmittelabführ-Sammelelement 44b an der zweiten Endplatte 30b angebracht. Kühlmittel wird von dem Kühlmittelzufuhr-Verteilerelement 44a jeder Brennstoffzelle 22 oder einer vorbestimmten Anzahl von Brennstoffzellen 22 zugeführt, und das zum Kühlen verbrauchte Kühlmittel wird durch das Kühlmittelabführ-Sammelelement 44b abgeführt.
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Wie in 4 gezeigt, sind zwei Seiten (zwei Oberflächen) des Gehäuses 24 an entgegengesetzten Enden in der mit dem Pfeil B angegebenen Fahrzeugbreitenrichtung durch die erste Endplatte 30a und die zweite Endplatte 30b gebildet. Zwei Seiten (zwei Oberflächen) des Gehäuses 24 an entgegengesetzten Enden in der mit dem Pfeil A angegebenen Fahrzeuglängsrichtung sind durch eine vordere Platte 46 und eine hintere Platte 48 gebildet, die jeweils eine seitlich langgestreckte Plattenform haben. Zwei Seiten (zwei Oberflächen) des Gehäuses 24 an entgegengesetzten Enden in der mit Pfeil C angegebenen Fahrzeughöhenrichtung sind durch eine obere Platte 50 und eine untere Platte 52 gebildet. Jede obere Platte 50 und untere Platte 52 hat eine seitlich langgestreckte Plattenform.
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Eine Mehrzahl von Schraublöchern 54 sind an Seitenabschnitten der ersten Endplatte 30a und der zweiten Endplatte 30b ausgebildet, zum Anbringen der vorderen Platte 46, der hinteren Platte 48, der oberen Platte 50 und der unteren Platte 52 (nachfolgend einfach als „die Plattengruppe” bezeichnet). Schrauben 58 sind in die jeweiligen Schraublöcher 54 durch jeweilige Löcher 56, die in der Plattengruppe ausgebildet sind, geschraubt. Auf diese Weise wird das Gehäuse 24 zusammengebaut.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist der Brennstoffzellenstapel 14 mit Seitenhalterungen 60a, 60b zum Tragen des Brennstoffzellenstapels 14 ausgestattet, um den Brennstoffzellenstapel 14 an dem ersten Fahrzeugrahmen 13R, 13L zu befestigen. Wie in den 1 und 4 gezeigt, hat die Seitenhalterung 60a ein im Querschnitt L-förmig gebogenes Plattenelement 62a. Das Plattenelement 62a ist an einer Vorderseite der ersten Endplatte 30a in der mit Pfeil Af bezeichneten Richtung mit einer Mehrzahl von Schrauben 64 befestigt.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, enthält die Seitenhalterung 60a einen Stoßdämpfer (Flüssigkeit einschließendes Lager) 66a, das in der Fahrzeugbreitenrichtung am einen Ende des Brennstoffzellenstapels 14 mittels des Plattenelements 62a befestigt ist. Der Stoßdämpfer 66a hat zwei Befestigungsabschnitte 68a, 70a zum Anbringen des Stoßdämpfers 66a an dem ersten Fahrzeugrahmen 13L.
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Die in 2 gezeigte Seitenhalterung 60b hat die gleiche Struktur wie die Seitenhalterung 60a. Die Bauelemente der Seitenhalterung 60b, die mit jenen der Seitenhalterung 60a identisch sind, sind mit der gleichen Bezugszahl gekennzeichnet (dem Suffix b anstelle von a), und eine detaillierte Beschreibung davon ist weggelassen. Die Seitenhalterung 60b ist an dem ersten Fahrzeugrahmen 13R mittels Schrauben befestigt.
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Wie in den 1 und 5 gezeigt, ist ein Ende jeweiliger paariger hinterer Halterungen 72 an einem in der Fahrzeuglängsrichtung hinteren Abschnitt des Brennstoffzellenstapels 14 mittels Schrauben 74 befestigt. Ein Ende jeweiliger Motorhalterungen 76 ist an einem in der Fahrzeuglängsrichtung hinteren Abschnitt des Traktionsmotors 16 angebracht. Die hinteren Halterungen 72 und die Motorhalterungen 76 sind einstückig mit einer Kupplungshalterung 78 zur Bildung einer einstückigen Komponente ausgebildet, und die Kupplungshalterung 78 ist an dem zweiten Fahrzeugrahmen 13SF mittels Schrauben befestigt.
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Das andere Ende der jeweiligen hinteren Halterungen 72 ist am oberen Ende der Kupplungshalterung 78 durch ein Gummielement 80 befestigt. Das andere Ende der jeweiligen Motorhalterungen 76 ist an einem unteren Ende der Kupplungshalterung 78 durch ein Gummielement 82 befestigt. Befestigungsabschnitte 84a, 84b sind an einem unteren Abschnitt der Kupplungshalterung 78 vorgesehen, und die Befestigungsabschnitte 84a, 84 sind an dem zweiten Fahrzeugrahmen 13SF mittels Schrauben 74 befestigt.
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Eine Motorhalterung 86 ist an einem in der Fahrzeuglängsrichtung vorderen Abschnitt des Traktionsmotors 16 vorgesehen. Die Motorhalterung 76 ist an dem zweiten Fahrzeugrahmen 13SF mittels Schrauben befestigt. Ein Zwischenraum 88 ist zwischen einer Unterseite des Brennstoffzellenstapels 14 und einer Oberseite des Traktionsmotors 16 ausgebildet.
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Die erste Steuervorrichtung 18 fungiert als Spannungs- und Stromsteuereinheit (VCU) zum Steuern/Regeln der Ausgabe des Brennstoffzellenstapels 14. Wie in den 1 bis 3 und 5 gezeigt, ist die erste Steuervorrichtung 18 an dem Gehäuse 24 mittels einer Mehrzahl von Schrauben 74 in einem Zustand befestigt, wo die erste Steuervorrichtung 18 im Bereich der Oberseite des Gehäuses 24 angeordnet ist, das Teil des Brennstoffzellenstapels 14 darstellt.
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Wie in 2 gezeigt, hat die erste Steuervorrichtung 18 an der Vorderseite einen Vorsprung 18Lt und einen Vorsprung 18Rt. Der Vorsprung 18Lt steht von einer Seite der ersten Steuervorrichtung 18 in der Fahrzeugbreitenrichtung nach außen vor, und der Vorsprung 18Rt steht von der anderen Seite davon in der Fahrzeugbreitenrichtung nach außen vor. Eine Vertiefung 90 ist benachbart dem Vorsprung 18Lt vorgesehen. Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist ein erster Verbinder 96 an einer Seitenoberfläche (einer sich in Richtung von Pfeil B erstreckenden Oberfläche) 90sa der Vertiefung 90 vorgesehen, zur Verbindung mit einem Ende von jeweiligen Hochspannungskabeln 94a, 94b.
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Ein Verbindungsanschluss 100a ist an einer Seitenoberfläche (einer sich in Richtung von Pfeil A erstreckenden Oberfläche) 90sb der Vertiefung 90 vorgesehen, zur Verbindung mit einem Ende eines Hochspannungskabels 98a. Das andere Ende des Hochspannungskabels 98a ist mit dem ersten Stromausgangsanschluss 32a des Brennstoffzellenstapels 14 verbunden.
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Wie in den 2 und 5 gezeigt, ist eine Vertiefung 91 benachbart dem Vorsprung 18Rt der ersten Steuervorrichtung 18 ausgebildet. Ein Verbindungsanschluss 100b ist an einer Seitenoberfläche (einer sich in Richtung von Pfeil A erstreckenden Oberfläche) der Vertiefung 91 zur Verbindung mit einem Ende eines Hochspannungskabels 98b vorgesehen. Wie in 5 gezeigt, ist das andere Ende eines Hochspannungskabels 98b mit dem zweiten Stromausgangsanschluss 32b des Brennstoffzellenstapels 14 verbunden.
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Die zweite Steuervorrichtung 20 fungiert als Leistungssteuereinheit (PCU) zum Steuern/Regeln der dem Traktionsmotor 16 zugeführten elektrischen Energie. Wie in den 1, 3 und 5 gezeigt, ist die zweite Steuervorrichtung 20 in der Fahrzeuglängsrichtung an der Vorderseite des Traktionsmotors 16 und in der Fahrzeugbreitenrichtung im Bereich der Abmessung des Traktionsmotors 16 vorgesehen, und die zweite Steuervorrichtung 20 ist an dem Traktionsmotor 16 mittels einer Mehrzahl von Schrauben 74 befestigt.
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Wie in 1 gezeigt, ist ein zweiter Verbinder 102 oberhalb der zweiten Steuervorrichtung 20 zur Verbindung mit dem anderen Ende von jedem der Hochspannungskabel 94, 94b vorgesehen. Wie in den 1 und 2 gezeigt, sind die Hochspannungskabel 94a, 94b so vorgesehen, dass die Hochspannungskabel 94a, 94b mit einer Rückseite 14e des Brennstoffzellenstapels, in Vorderansicht in der Fahrzeuglängsrichtung, nicht überlappen. Der erste Verbinder 96 und der zweiter Verbinder 102 sind mit Kunststoff abgedeckt. In Draufsicht des Brennstoffzellenstapels 14 sind der erste Verbinder 96 und der zweite Verbinder 102 innerhalb einer ebenen Oberflächenausdehnung des Brennstoffzellenstapels 14 angeordnet (siehe 2). Wie in 1 gezeigt, ist der zweite Verbinder 102 vertikal unterhalb des Brennstoffzellenstapels 14 vorgesehen, und vertikal oberhalb des Traktionsmotors 16.
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Wie in 5 gezeigt, ist ein in der Fahrzeuglängsrichtung vorderes Ende 20f der zweiten Steuervorrichtung 20 um einen Abstand S1 in der Fahrzeuglängsrichtung hinter einem in der Fahrzeuglängsrichtung vorderen Ende 14f des Brennstoffzellenstapels 14 angeordnet. Ein in der Fahrzeuglängsrichtung vorderes Ende 18f der ersten Steuervorrichtung 18 ist um einen Abstand S2 in der Fahrzeuglängsrichtung hinter dem in der Fahrzeuglängsrichtung vorderen Ende 14f des Brennstoffzellenstapels 14 angeordnet.
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Eine Zellenspannungserfassungsvorrichtung 104 zum Erfassen der Zellenspannung des Brennstoffzellenstapels 14 ist an einer Unterseite des Brennstoffzellenstapels 14 angebracht. Die Zellenspannungserfassungsvorrichtung 104 ist im Bereich der Unterseite (innerhalb des Zwischenraums 88) des Brennstoffzellenstapels 14 angeordnet.
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Nachfolgend wird der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 14 in diesem elektrischen Brennstoffzellenautomobil 10 beschrieben.
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Zuerst wird, wie in 4 gezeigt, ein sauerstoffhaltiges Gas, wie etwa Luft, von dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Zufuhr-Verteilerelement 40a an der ersten Endplatte 30a zugeführt. Ein Brenngas, wie etwa ein wasserstoffhaltiges Gas, wird von dem Brenngas-Zuführ-Verteilerelement 42a an der ersten Endplatte 30a zugeführt. Unterdessen wird, wie in 3 gezeigt, ein Kühlmittel, wie etwa reines Wasser, Ethylenglykol, Öl oder dergleichen, von dem Kühlmittelzufuhr-Verteilerelement 44a an der zweiten Endplatte 30b zugeführt.
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Somit wird in jeder der Brennstoffzellen 22 das sauerstoffhaltige Gas der Kathode zugeführt und wird das Brenngas der Anode zugeführt, um elektrochemische Reaktionen des sauerstoffhaltigen Gases und des Brenngases zu induzieren, um elektrische Energie zu erzeugen. Die Brennstoffzellen 22 sind seriell elektrisch verbunden, und elektrische Gleichstromenergie wird durch die Stromerzeugung zwischen dem ersten Stromausgangsanschluss 32a und dem zweiten Stromausgangsanschluss 32b erzeugt, die ein Paar von Elektrodenanschlüssen des Brennstoffzellenstapels 14 sind.
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Wie in den 1 und 5 gezeigt, wird die erzeugte elektrische Energie der ersten Steuervorrichtung 18 durch das Hochspannungskabel 98a, das mit dem ersten Stromausgangsanschluss 32a verbunden ist, und das Hochspannungskabel 98b, das mit dem zweite Stromausgangsanschluss 32b verbunden ist, zugeführt.
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In der ersten Steuervorrichtung 18 finden die Spannungsregelung und die Stromregelung statt, und elektrische Energie wird der zweiten Steuervorrichtung 20, die mit der ersten Steuervorrichtung 18 elektrisch verbunden ist, durch die Hochspannungskabel 94a, 94b zugeführt. Durch die zweite Steuervorrichtung 20 wird eine gewünschte elektrische Energie dem Traktionsmotor 16 zugeführt, um zu ermöglichen, dass das elektrische Brennstoffzellenautomobil 10 fährt.
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In der Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Steuereinheit in die erste Steuervorrichtung 18 und die zweite Steuervorrichtung 20 aufgeteilt. Die zweite Steuervorrichtung 20 ist vertikal unterhalb des Brennstoffzellenstapels 14 und an der Querseite des Traktionsmotors 16 vorgesehen. Daher ist es im Vergleich zu der Struktur, wo die Steuereinheit, mit der als einstückige Komponente ausgebildeten ersten Steuervorrichtung 18 und zweiten Steuervorrichtung 20, und der Traktionsmotor 16 in vertikaler Richtung angeordnet sind, mit der einfachen Struktur möglich, die Höhe des Systems insgesamt effizient zu reduzieren. Demzufolge wird es möglich, die Raumausnutzung des elektrischen Brennstoffzellenautomobils 10 zu verbessern.
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Ferner sind die erste Steuervorrichtung 18 und die zweite Steuervorrichtung 20 durch die Hochspannungskabel 94a, 94b verbunden. Somit wird es möglich, das Eindringen von Staub etc. in die Innenräume der ersten Steuervorrichtung 18 und der zweiten Steuervorrichtung 20 zuverlässig zu unterdrücken. Ferner, selbst wenn sich die Positionen der ersten Steuervorrichtung 18 und der zweiten Steuervorrichtung 20 einzeln verändern (durch Vibrationen oder Verlagerung), können die Positionsänderungen durch die Flexibilität der Hochspannungskabel 94a, 94b selbst vorteilhaft absorbiert werden.
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Ferner sind, wie in den 1 und 2 gezeigt, in der Vorderansicht in der Fahrzeuglängsrichtung, die Hochspannungskabel 94a, 94b derart angeordnet, dass die Hochspannungskabel 94a, 94b mit der Rückseite 14e des Brennstoffzellenstapels 14 nicht überlappen. Wenn daher, wie in 1 gezeigt, eine externe Last (Aufprall) F von der Vorderseite her auf das elektrische Brennstoffzellenautomobil 10 einwirkt, und der Brennstoffzellenstapel 14 das Trennwandelement 12w berührt, wird es möglich, Beschädigungen der Hochspannungskabel 94a, 94b zuverlässig zu vermeiden.
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Darüber hinaus sind der erste Verbinder 96 und der zweite Verbinder 102 mit Kunststoff bedeckt. In der Draufsicht des Brennstoffzellenstapels 14 sind der erste Verbinder 96 und der zweite Verbinder 102 innerhalb der ebenen Oberflächenausdehnung des Brennstoffzellenstapels 14 angeordnet. Dementsprechend wird es, zum Beispiel im Falle einer Kollision des elektrischen Brennstoffzellenautomobils 10, möglich, den ersten Verbinder 96 und den zweiten Verbinder 102, die mit Kunststoff abgedeckt sind, zuverlässig zu schützen.
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Ferner ist der zweite Verbinder 102 vertikal unterhalb des Brennstoffzellenstapels 14 vorgesehen, und vertikal oberhalb des Traktionsmotors 16. Demzufolge wird es, im Falle einer Kollision etc. des elektrischen Brennstoffzellenautomobils 10 in seitlicher Richtung, möglich, den zweiten Verbinder 102 durch den Traktionsmotor 16 zuverlässig zu schützen.
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Ferner ist die Brennstoffzelle 22 in dem Gehäuse 24 eingeschlossen. In dem Zustand, wo die erste Steuervorrichtung 18 innerhalb der oberen Oberflächenausdehnung des Gehäuses 24 vorgesehen ist, ist die erste Steuervorrichtung 18 an dem Gehäuse 24 mittels der Schrauben 74 befestigt. Dementsprechend wird es bei einer Kollision etc. des elektrischen Brennstoffzellenautomobils 10 möglich, die erste Steuervorrichtung 18, die eine Hochspannungskomponente ist, durch das Gehäuse 24 zuverlässig zu schützen. Da ferner die erste Steuervorrichtung 18 direkt an dem Gehäuse 24 mittels Schrauben befestigt ist, ist keine separate Halterungsstruktur erforderlich, und daher wird eine wirtschaftliche und einfache Struktur erzielt.
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Ferner ist der Traktionsmotor 16 derart vorgesehen, dass sich die Achsrichtung des Traktionsmotors 16 in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt. Die zweite Steuervorrichtung 20 ist in der Fahrzeuglängsrichtung an der Vorderseite des Traktionsmotors 16 vorgesehen, und in der Fahrzeugbreitenrichtung innerhalb der Größenausdehnung des Traktionsmotors 16. Dementsprechend wird es im Falle einer Kollision etc. des elektrischen Brennstoffzellenautomobils 10 in seitlicher Richtung möglich, die zweite Steuervorrichtung 20 durch den Traktionsmotor 16 zuverlässig zu schützen.
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Ferner ist, wie in 5 gezeigt, das in der Fahrzeuglängsrichtung vordere Ende 20f der zweiten Steuervorrichtung 20 um den Abstand S1 in der Fahrzeuglängsrichtung hinter dem in der Fahrzeuglängsrichtung vorderen Ende 14f des Brennstoffzellenstapels 14 angeordnet. Daher kann im Falle einer Kollision etc. des elektrischen Brennstoffzellenautomobils 10 die zweite Steuervorrichtung 20, die eine Hochspannungskomponente ist, durch den Brennstoffzellenstapel 14 (das Gehäuse 24) effizient geschützt werden.
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Ähnlich ist das in der Fahrzeuglängsrichtung vordere Ende 18f der ersten Steuervorrichtung 18 um den Abstand S2 in der Fahrzeuglängsrichtung hinter dem in der Fahrzeuglängsrichtung vorderen Ende 14f des Brennstoffzellenstapels 14 angeordnet. Dementsprechend kann die erste Steuervorrichtung 18, die eine Hochspannungskomponente ist, durch den Brennstoffzellenstapel 14 (das Gehäuse 24) zuverlässig geschützt werden.
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Ferner sind die hinteren Halterungen 72 und die Motorhalterungen 76 integriert mit der Kupplungshalterung 78 vorgesehen, um eine einstückige Komponente zu bilden, und die Kupplungshalterung 78 ist an dem zweiten Fahrzeugrahmen 13SF mittels Schrauben befestigt. Dementsprechend kann die Anzahl der Bauteile reduziert werden und kann eine Verbesserung in den Arbeitseigenschaften erreicht werden.
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Ferner ist der Zwischenraum 88 zwischen der Unterseite des Brennstoffzellenstapels 14 und der Oberseite des Traktionsmotors 16 ausgebildet. Dementsprechend wird es möglich, den Einfluss von Vibrationen des Traktionsmotors 16 auf den Brennstoffzellenstapel 14 zuverlässig zu unterdrücken.
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Ferner ist die Zellenspannungserfassungsvorrichtung 104 zum Erfassen der Zellenspannung des Brennstoffzellenstapels 14 an der Unterseite des Brennstoffzellenstapels 14 angebracht. In der Struktur ist es im Falle einer Kollision etc. des elektrischen Brennstoffzellenautomobils 10 möglich, die Zellenspannungserfassungsvorrichtung 104 durch den Brennstoffzellenstapel 14 (das Gehäuse 24) zu schützen.
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Ein elektrisches Brennstoffzellenautomobil 10 enthält einen Brennstoffzellenstapel 14, einen Traktionsmotor 16, eine erste Steuervorrichtung 18 zum Steuern/Regeln der Ausgabe des Brennstoffzellenstapels 14 sowie eine zweite Steuervorrichtung 20 zum Steuern/Regeln der dem Traktionsmotor 16 zugeführten elektrischen Energie. Die erste Steuervorrichtung 18 ist vertikal oberhalb des Brennstoffzellenstapels 14 vorgesehen, und die zweite Steuervorrichtung 20 ist vertikal unterhalb des Brennstoffzellenstapels 14 und an einer Querseite des Traktionsmotors 16 vorgesehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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