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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein durch einen Motor unter Verwendung einer Brennstoffzelle als eine Leistungsquelle angetriebenes Brennstoffzellenfahrzeug und ein Verfahren zum Montieren eines Leistungsmoduls an dem Brennstoffzellenfahrzeug.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Bei einem durch eine Verbrennungskraftmaschine und einen Motor angetriebenen Hybridfahrzeug ist eine Leistungssteuerungseinheit vorgesehen, welche derart konfiguriert ist, dass diese einen Betrieb des Motors steuert. Die Leistungssteuerungseinheit ist mit Blick auf die Separierung von Schwingungen einer Verbrennungskraftmaschine und die Vereinheitlichung einer Plattform zwischen einer Mehrzahl von Fahrzeugtypen einschließlich eines Nicht-Hybridfahrzeugs an einer Fahrzeugkörperseite montiert, die von der Verbrennungskraftmaschine getrennt ist. Bei dem Hybridfahrzeug ist ein Knotenpunkt bzw. Anschlussstück einer Leistungsverdrahtung (Leistungszuführungsverdrahtung) von einer Sekundärbatterie hin zu einer Hilfsmaschine bei der Leistungssteuerungseinheit installiert und durch die Leistungsverdrahtung kann außerdem ein Kompressor für eine Klimaanlage mit der Leistungssteuerungseinheit verbunden sein (siehe beispielsweise die
JP 2012 -
85 481 A ).
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Die Leistungssteuerungseinheit ist in einer Höhenrichtung auf einer Oberseite des Fahrzeugs angeordnet, und dabei kann, da der Kompressor für eine Klimaanlage einer Schwingungsquelle sowie einem schweren Gegenstand entspricht, der Kompressor im Allgemeinen unter der Verbrennungskraftmaschine angeordnet sein. Entsprechend führt die Verbindung der Leistungssteuerungseinheit und des Kompressors für eine Klimaanlage unter Verwendung der Leistungsverdrahtung häufig zu Schwierigkeiten mit Bezug auf einen Arbeitsraum, nachdem die Verbrennungskraftmaschine in einem Maschinenraum eines Fahrzeugkörpers montiert ist. Um die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten zu vermeiden, sollte dabei, wenn die Leistungssteuerungseinheit und der Kompressor für eine Klimaanlage durch die Leistungsverdrahtung verbunden werden, bevor die Verbrennungskraftmaschine in dem Maschinenraum montiert wird, die Verbrennungskraftmaschine in einem Zustand in dem Maschinenraum montiert werden, in welchem sowohl die Leistungssteuerungseinheit als auch der Kompressor für eine Klimaanlage, welche durch die Leistungsverdrahtung verbunden sind, gleichzeitig gehalten sind, und es besteht ein Risiko der Abnahme einer Bearbeitungseffizienz. Ferner kann dieses Risiko nicht nur dann auftreten, wenn der Maschinenraum auf der Vorderseite des Fahrzeugkörpers angeordnet ist, sondern ebenso, wenn dieser auf der Rückseite des Fahrzeugkörpers angeordnet ist.
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Hier wird anstelle einer einzelnen Verdrahtung, die als die Leistungsverdrahtung dient, welche die Leistungssteuerungseinheit und den Kompressor für eine Klimaanlage verbindet, eine zweiteilige Verdrahtung in Betracht gezogen, welche derart konfiguriert ist, dass diese zwei Sätze von Leistungsverdrahtungen bei Zwischenpositionen mit einer guten Durchführbarkeit bzw. Bearbeitbarkeit zwischen der Leistungssteuerungseinheit und dem Kompressor für eine Klimaanlage verbindet. In diesem Fall sind die Verbrennungskraftmaschine, an welcher der Kompressor für eine Klimaanlage montiert ist, mit welchem die eine Leistungsverdrahtung verbunden ist, und die Leistungssteuerungseinheit, mit welcher die andere Leistungsverdrahtung verbunden ist, unabhängig in dem Maschinenraum montiert, und die eine Leistungsverdrahtung und die andere Leistungsverdrahtung werden miteinander verbunden, nachdem die Verbrennungskraftmaschine und die Leistungssteuerungseinheit in dem Maschinenraum montiert sind.
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Weiterer relevanter Stand der Technik betreffend Fahrzeuge und insbesondere Brennstoffzellenfahrzeuge ist Gegenstand der
JP 2007 -
99 239 A , der
JP 2014-113 910 A , der
DE 602 06 214 T2 , der
DE 11 2012 002 683 T5 und der
JP 2014 -
83 875 A .
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Kurzfassung der Erfindung
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Während die Durchführbarkeit der Verarbeitung zum Verbinden der Leistungssteuerungseinheit und des Kompressors für eine Klimaanlage unter Verwendung der Leistungsverdrahtung verbessert ist, wenn die zweiteilige Verdrahtung verwendet wird, sollten jedoch zwei zusätzliche Verbinder (ein Satz) bei der Leistungsverdrahtung vorgesehen sein, welche schweren Gegenständen entsprechen und mehr als der Verdrahtungsabschnitt kosten, um eine Verbindung bei der Zwischenposition zu realisieren. Entsprechend können eine Gewichtszunahme und eine Kostenzunahme auftreten.
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Die Zunahme des Gewichts und der Kosten, welche erzeugt wird, wenn die Leistungssteuerungseinheit und der Kompressor für eine Klimaanlage bei dem Brennstoffzellenfahrzeug durch die Leistungsverdrahtung verbunden sind, anstelle der Verbrennungskraftmaschine, kann in gleicher Art und Weise auftreten, wenn eine Hochspannungsvorrichtung für eine Brennstoffzelle oder eine Hochspannungsvorrichtung für eine Brennstoffzelle und eine Brennstoffzelle in dem Maschinenraum (dem Leistungsquellenraum) montiert sind. Zusätzlich wurde keine ausreichende Überprüfung der Handhabungseffizienz der Leistungsverdrahtung durchgeführt, wenn die Hochspannungsvorrichtung für eine Brennstoffzelle oder die Hochspannungsvorrichtung für eine Brennstoffzelle und die Brennstoffzelle in dem Maschinenraum des Brennstoffzellenfahrzeugs montiert werden.
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Entsprechend ist bei dem Brennstoffzellenfahrzeug eine effektive Verdrahtung der Leistungsverdrahtung erforderlich, bei welcher die Bearbeitungseffizienz und die Kostenreduktion kompatibel sind, wenn die Hochspannungsvorrichtung für eine Brennstoffzelle oder die Hochspannungsvorrichtung für eine Brennstoffzelle und die Brennstoffzelle in dem Leistungsquellenraum montiert sind.
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Die vorliegende Erfindung kann in Form der nachfolgenden Aspekte realisiert sein.
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Ein erster Aspekt sieht ein durch einen Motor unter Verwendung einer Brennstoffzelle als eine Leistungsquelle angetriebenes Brennstoffzellenfahrzeug vor. Das Brennstoffzellenfahrzeug gemäß dem ersten Aspekt umfasst eine Hochspannungsvorrichtung für eine Brennstoffzelle vor oder hinter einem Fahrgastraum des Brennstoffzellenfahrzeugs, einen Kompressor für eine Klimaanlage, welcher unter der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle angeordnet ist und ein mit der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle integriertes Modul bildet, und eine durch eine Leistungsverdrahtung mit der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle verbundene Leistungssteuerungseinheit, die von der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle getrennt ist, auf einer Fahrzeugkörperseite des Brennstoffzellenfahrzeugs angeordnet ist und derart konfiguriert ist, dass diese einen Betrieb des Motors steuert, wobei der Kompressor nicht durch die Leistungsverdrahtung mit der Leistungssteuerungseinheit verbunden ist, sondern durch eine einzelne Leistungsverdrahtung mit der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle verbunden ist.
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Entsprechend dem Brennstoffzellenfahrzeug gemäß dem ersten Aspekt bildet der Kompressor in dem Brennstoffzellenfahrzeug mit der Leistungssteuerungseinheit, welche bei dem Fahrzeugkörper angeordnet ist und derart konfiguriert ist, dass diese den Betrieb des Motors steuert, das mit der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle integrierte Modul, und dieser wird nach einer Verbindung mit der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle durch die einzelne Leistungsverdrahtung auf dem Brennstoffzellenfahrzeug montiert. Entsprechend können die Leistungssteuerungseinheit und der Kompressor nach dem Montieren nicht durch die Leistungsverdrahtung verbunden sein, die Bearbeitungseffizienz kann verbessert sein und darüber hinaus kann eine Kostenreduktion erreicht werden, ohne einen zusätzlichen Verbinder vorzusehen, da die einzelne Leistungsverdrahtung verwendet wird.
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Bei dem Brennstoffzellenfahrzeug gemäß dem ersten Aspekt kann die Brennstoffzelle zwischen dem Kompressor und der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle angeordnet sein und die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle, die Brennstoffzelle und der Kompressor können ein integriertes Modul bilden. Während in diesem Fall eine Strecke bzw. ein Abstand zwischen der Leistungssteuerungseinheit und dem Kompressor weiter vergrößert ist, sind bei dem Brennstoffzellenfahrzeug die Bearbeitungseffizienz und die Kostenreduktion kompatibel, wenn die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle und der Brennstoffzellenstapel in dem Leistungsquellenraum montiert werden, da der Kompressor in dem Modul durch die einzelne Leistungsverdrahtung mit der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle verbunden wird, bevor das Modul an dem Fahrzeugkörper montiert wird.
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Das Brennstoffzellenfahrzeug gemäß dem ersten Aspekt kann ferner ein Trägerelement mit einer Oberseite, an welcher die Brennstoffzelle fixiert ist, und einer Unterseite, an welcher der Kompressor fixiert ist, und welches an dem Fahrzeugkörper montiert ist, umfassen, und die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle, die Brennstoffzelle und der Kompressor können aufgrund des Trägerelements ein integriertes Modul bilden. In diesem Fall können die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle und der Kompressor durch das Trägerelement geschützt werden und das Montieren der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle, der Brennstoffzelle und des Kompressors an dem Fahrzeugkörper kann über eine Modularisierung mit dem Trägerelement vereinfacht werden.
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Bei dem Brennstoffzellenfahrzeug gemäß dem ersten Aspekt kann der Motor unter der Brennstoffzelle angeordnet sein und die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle, die Brennstoffzelle, der Motor und der Kompressor können ein integriertes Modul bilden. In diesem Fall kann das Modul einschließlich des Motors an dem Fahrzeugkörper montiert werden.
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Das Brennstoffzellenfahrzeug gemäß dem ersten Aspekt kann ferner ein Trägerelement mit einer Oberseite, an welcher die Brennstoffzelle fixiert ist, und einer Unterseite, an welcher der Kompressor und der Motor fixiert sind, und welches an dem Fahrzeugkörper montiert ist, umfassen, und die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle, die Brennstoffzelle, der Motor und der Kompressor können aufgrund des Trägerelements ein integriertes Modul bilden. Die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle, der Motor und der Kompressor können durch das Trägerelement geschützt werden, und das Montieren der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle, der Brennstoffzelle, des Motors und des Kompressors an dem Fahrzeugkörper kann über eine Modularisierung mit dem Trägerelement vereinfacht werden.
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Bei dem Brennstoffzellenfahrzeug gemäß dem ersten Aspekt sind die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle und die Leistungssteuerungseinheit durch eine einzelne Leistungsverdrahtung verbunden. Da die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle und die Leistungssteuerungseinheit auf einer Oberseite des Fahrzeugkörpers angeordnet sind, kann eine Leistungsverdrahtungsbearbeitung mit der einzelnen Leistungsverdrahtung auf einfache Art und Weise durchgeführt werden, auch nachdem das Modul an dem Fahrzeugkörper montiert ist.
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Das Brennstoffzellenfahrzeug gemäß dem ersten Aspekt umfasst ferner eine elektrische Heizvorrichtung, welche über der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle angeordnet ist, wobei die elektrische Heizvorrichtung durch eine einzelne Leistungsverdrahtung mit der Leistungssteuerungseinheit verbunden ist. Da die elektrische Heizvorrichtung über der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle angeordnet ist, kann die Leistungsverdrahtungsbearbeitung mit der einzelnen Leistungsverdrahtung auf einfache Art und Weise durchgeführt werden, auch wenn das Modul an dem Fahrzeugkörper montiert ist.
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Das Brennstoffzellenfahrzeug gemäß dem ersten Aspekt umfasst ferner eine Sekundärbatterie, wobei die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle einen Leistungsknotenpunkt umfasst, die Sekundärbatterie durch eine Leistungsverdrahtung mit dem Leistungsknotenpunkt verbunden ist, und die Leistungssteuerungseinheit und der Kompressor durch die Leistungsverdrahtung über den Leistungsknotenpunkt mit der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle verbunden sein können. In diesem Fall kann, wenn die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle und der Brennstoffzellenstapel in dem Leistungsquellenraum montiert werden, die Kompatibilität von Bearbeitungseffizienz und Kostenreduktion durch den Leistungsknotenpunkt realisiert werden und die Leistung von der Sekundärbatterie kann verteilt werden.
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Ein zweiter Aspekt sieht ein Verfahren zum Montieren eines Leistungsmoduls an einem Brennstoffzellenfahrzeug vor. Das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt umfasst das Montieren eines Kompressors für eine Klimaanlage vor oder hinter einem Fahrgastraum des Brennstoffzellenfahrzeugs und unter einem Trägerelement; das Montieren einer Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle über einem Trägerelement; das Verbinden des Kompressors und der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle durch eine einzelne Leistungsverdrahtung; das Montieren des Trägerelements, auf welchem der Kompressor und die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle montiert sind, an dem Fahrzeugkörper als das Leistungsmodul; und das Verbinden zwischen einer Leistungssteuerungseinheit und der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle durch eine einzelne Leistungsverdrahtung, wobei die Leistungssteuerungseinheit von der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle getrennt ist, auf einer Fahrzeugkörperseite des Brennstoffzellenfahrzeugs angeordnet ist und derart konfiguriert ist, dass diese einen Betrieb eines Motors steuert.
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Gemäß dem Verfahren des zweiten Aspekts wird das Trägerelement an dem Fahrzeugkörper als das Leistungsmodul montiert, nachdem der Kompressor für eine Klimaanlage, welcher unter dem Trägerelement montiert ist, und die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle, welche an dem Trägerelement montiert ist, durch die einzelne Leistungsverdrahtung verbunden werden, und die Leistungssteuerungseinheit und die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle werden durch die einzelne Leistungsverdrahtung verbunden, wobei die Leistungssteuerungseinheit derart konfiguriert ist, dass diese einen Betrieb des Motors steuert, daher von der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle getrennt ist und auf der Fahrzeugkörperseite des Brennstoffzellenfahrzeugs angeordnet ist, wodurch bei dem Brennstoffzellenfahrzeug die Bearbeitungseffizienz und die Kostenreduktion vereinbar sind, wenn die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle in dem Leistungsquellenraum montiert wird. Zusätzlich können die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle und der Kompressor durch das Trägerelement geschützt werden.
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Bei dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt kann das Montieren der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle über dem Trägerelement das Montieren einer Brennstoffzelle an dem Trägerelement und das Montieren der Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle an der Brennstoffzelle umfassen, und das Montieren des Trägerelements an dem Fahrzeugkörper als das Leistungsmodul kann das Montieren des Trägerelements an dem Fahrzeugkörper als das Leistungsmodul umfassen, wobei der Kompressor, die Brennstoffzelle und die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle an dem Trägerelement montiert sind. In diesem Fall sind bei dem Brennstoffzellenfahrzeug Bearbeitungseffizienz und Kostenreduktion vereinbar, wenn die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle und die Brennstoffzelle in dem Leistungsquellenraum montiert werden, während eine Strecke zwischen der Leistungssteuerungseinheit und dem Kompressor weiter vergrößert ist, da der Kompressor und die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle durch die einzelne Leistungsverdrahtung verbunden werden, bevor das Trägerelement an dem Fahrzeugkörper montiert wird.
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Das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt kann ferner das Montieren des Motors an einer Position unter dem Trägerelement, welche sich von dieser des Kompressors unterscheidet, umfassen, wobei das Montieren des Trägerelements an dem Fahrzeugkörper als das Leistungsmodul das Montieren des Trägerelements, an welchem der Motor, der Kompressor, die Brennstoffzelle und die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle montiert sind, an dem Fahrzeugkörper als das Leistungsmodul umfassen kann. In diesem Fall können die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle, der Motor und der Kompressor durch das Trägerelement geschützt werden und die Hochspannungsvorrichtung für die Brennstoffzelle, die Brennstoffzelle, der Motor und der Kompressor können durch Montieren des Trägerelements an dem Fahrzeugkörper gleichzeitig an dem Fahrzeugkörper montiert werden.
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Figurenliste
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Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Abbildungen beschrieben, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:
- 1 eine Ansicht zum schematischen Beschreiben der Anordnung von Montagevorrichtungen in einem vorderen Raum eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform bei einer Seitenansicht ausgehend von einer linken Seite in einer Fortbewegungsrichtung betrachtet ist;
- 2 eine Ansicht zum schematischen Zeigen einer Anordnung der Montagevorrichtungen in dem vorderen Raum des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform in einer Draufsicht betrachtet ist;
- 3 ein Flussdiagramm ist, welches einen Montagevorgang eines Leistungsmoduls an einem Fahrzeugkörper zeigt;
- 4 eine Ansicht zum schematischen Beschreiben einer Leistungsverdrahtung zwischen den bei dem Brennstoffzellenfahrzeug vorgesehenen Vorrichtungen ist;
- 5 eine Ansicht zum schematischen Beschreiben der Anordnung von Montagevorrichtungen in einem vorderen Raum eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform bei einer Seitenansicht ausgehend von einer linken Seite in einer Fortbewegungsrichtung betrachtet ist;
- 6 eine Ansicht zum schematischen Beschreiben einer Anordnung der Montagevorrichtungen in dem vorderen Raum des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform in einer Draufsicht betrachtet ist;
- 7 eine schematische Konfigurationsansicht eines Brennstoffzellenfahrzeugs mit einem Leistungsmodul gemäß einem ersten modifizierten Beispiel in einem hinteren Raum ist; und
- 8 eine schematische Konfigurationsansicht eines Brennstoffzellenfahrzeugs mit dem Leistungsmodul gemäß dem ersten modifizierten Beispiel in einem mittleren Raum ist.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
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Ein Brennstoffzellenfahrzeug und ein Verfahren zum Montieren eines Leistungsmoduls an dem Brennstoffzellenfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben.
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Erste Ausführungsform: 1 ist eine Ansicht zum schematischen Beschreiben der Anordnung von Montagevorrichtungen in einem vorderen Raum eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform bei einer Seitenansicht ausgehend von einer linken Seite in einer Fortbewegungsrichtung betrachtet. 2 ist eine Ansicht zum schematischen Beschreiben einer Anordnung der Montagevorrichtungen in dem vorderen Raum des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform in einer Draufsicht betrachtet. Ein Brennstoffzellenfahrzeug FCV besitzt einen vorderen Raum R2 vor einer Kabine bzw. einem Fahrgastraum R1. Der vordere Raum R2 entspricht einer Kammer, die bei einem Verbrennungskraftmaschinenfahrzeug, bei welchem eine Verbrennungskraftmaschine montiert ist, und einem Hybridfahrzeug, bei welchem eine Verbrennungskraftmaschine und ein Motor montiert sind, als ein Maschinenraum bzw. Motorraum bezeichnet ist. Ferner wird, während der Maschinenraum gemäß einer Montageposition der Verbrennungskraftmaschine bei einer Mitte des Fahrzeugkörpers (einem Mittelmotor) oder einer hinteren Seite des Fahrzeugkörpers (einem Heckmotor) angeordnet ist, bei der Ausführungsform ein Frontmotorfahrzeug mit einem Maschinenraum auf der Vorderseite des Fahrzeugkörpers beispielhaft beschrieben. Ferner ist der Raum nachfolgend als ein Leistungsquellenraum bezeichnet, da die Verbrennungskraftmaschine bei dem Brennstoffzellenfahrzeug nicht vorgesehen ist.
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Der vordere Raum R2 ist durch einen Fahrzeugkörper 50 und einen Armaturenträger bzw. eine Spritzwand 55 abgeteilt, und ein vorderer Rahmen bzw. Längsträger 51, der sich entlang einer Seite des Fahrzeugkörpers in einer Vorwärts/Rückwärts-Richtung erstreckt, und ein Montageabschnitt 52, welcher konfiguriert ist, um eine Leistungssteuerungseinheit 10 zu montieren, sind bei dem Fahrzeugkörper 50 in dem vorderen Raum R2 vorgesehen. Die Leistungssteuerungseinheit 10, eine Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle, ein Kompressor 30 für eine Klimaanlage, ein Motor 40 und ein Trägerelement 60 sind in dem vorderen Raum R2 vorgesehen. Bei der ersten Ausführungsform ist der Kompressor 30 für eine Klimaanlage unter der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle angeordnet und die Leistungssteuerungseinheit 10 ist über dem Kompressor 30 für eine Klimaanlage angeordnet. Insbesondere ist die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle an dem Trägerelement 60 montiert, der Kompressor 30 für eine Klimaanlage ist unter dem Trägerelement 60 montiert und die Leistungssteuerungseinheit 10 ist an dem Fahrzeugkörper 50 montiert, der oberhalb des Trägerelements 60 angeordnet ist. Ferner stehen in der Spezifikation „über“ und „unter“ für relative Positionsbeziehungen ungeachtet davon, ob in einer vertikalen Richtung mit Bezug auf eine Straße, die als eine Fahroberfläche dient, ein Kontakt zwischen Komponenten besteht, und „über“ steht für eine Ausrichtung, welche von der Fahroberfläche getrennt ist.
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Während bei der ersten Ausführungsform beispielhaft ein Fahrzeug vom Frontantriebstyp beschrieben wurde, bei welchem der Motor 40 bei dem vorderen Raum R2 angeordnet ist, um ein Vorderrad 42 anzutreiben, kann die erste Ausführungsform ebenso auf ein Fahrzeug vom Hinterradantriebstyp angewendet werden, bei welchem der Motor 40 hinter dem Fahrgastraum R1 angeordnet ist, um ein Hinterrad anzutreiben, und in diesem Fall befindet sich der Motor 40 nicht in dem vorderen Raum R2. Zusätzlich ist bei der ersten Ausführungsform eine Brennstoffzelle FC unter dem Fahrgastraum R1 angeordnet. Bei der Ausführungsform wird als die Brennstoffzelle FC beispielsweise eine Brennstoffzelle vom Festpolymertyp verwendet, und eine Mehrzahl von Einheitszellen, bei welchen jeweils eine Membranelektrodenanordnung zwischen einem Paar von Separatoren aufgenommen ist, sind in einem Gehäuse gestapelt, welches eine Festigkeit besitzt, um eine Verformung und eine Beschädigung aufgrund einer äußeren Kraft zu verhindern und zu reduzieren.
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Die Leistungssteuerungseinheit 10 ist an dem bei dem Fahrzeugkörper 50 vorbereiteten Montageabschnitt 52 (der Fahrzeugkörperseite) montiert. Der Montageabschnitt 52 ist bei einem oberen Abschnitt in einer Höhenrichtung des Fahrzeugkörpers 50 angeordnet, welcher von oberhalb auf einfache Art und Weise zugänglich ist, wenn eine bei dem vorderen Raum R2 installierte Frontklappe geöffnet ist. Bei dem Verbrennungskraftmaschinenfahrzeug, dem Hybridfahrzeug und dem Brennstoffzellenfahrzeug wird durch Vereinheitlichen des Fahrzeugkörpers (Plattform) eine gemeinsame Plattform verwendet und die Leistungssteuerungseinheit 10 ist bei dem Verbrennungskraftmaschinenfahrzeug beispielsweise bei einer Position angeordnet, bei welcher die Batterie montiert ist, was einem verfügbaren Raum bei dem Brennstoffzellenfahrzeug entspricht, und welche auf der Seite des Fahrzeugkörpers 50 angeordnet ist. Die Leistungssteuerungseinheit 10 entspricht einer Steuerungsvorrichtung, welche konfiguriert ist, um einen Betrieb des Motors 40 zu steuern, der hauptsächlich als ein Dreiphasen-Wechselstrommotor dient, von der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle getrennt ist und einen Leistungsfahrbetrieb oder einen Regenerationsbetrieb des Motors 40 durchführt. Die Leistungssteuerungseinheit 10 umfasst beispielsweise eine Steuerungseinheit, und einen Wechselrichter für einen Motor und einen Wandler für eine Sekundärbatterie, welche durch die Steuerungseinheit gesteuert werden. Die Leistungssteuerungseinheit 10 ist durch Leistungsverdrahtungen (Leistungszuführungsverdrahtungen) WH2 und WH10 mit der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle und dem Motor 40 verbunden, und über die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle mit einer Sekundärbatterie 25 verbunden. Die Leistungssteuerungseinheit 10 erhöht eine Ausgangsspannung der Sekundärbatterie 25 auf eine Antriebsspannung des Motors 40. Die Leistungssteuerungseinheit 10 wandelt Gleichstromleistung von der Brennstoffzelle FC oder der verstärkten Sekundärbatterie 25 in Wechselstromleistung, um die gewandelte Leistung auf eine Leistungsfahrt hin zu dem Motor 40 zu führen, und diese wandelt die von dem Motor 40 ausgegebene Wechselstromleistung auf eine Regeneration hin in Gleichstromleistung um und transformiert die Leistung herunter, um die heruntertransformierte Leistung hin zu der Sekundärbatterie 25 zu führen. Die Wechselstromleistung auf die Regeneration hin kann verwendet werden, um einen Luftkompressor anzutreiben, der als eine Hilfseinrichtung der Brennstoffzelle FC dient. Eine Lithiumionenbatterie, eine Nickel-Wasserstoff-Batterie und ein Kondensator können in der Sekundärbatterie 25 verwendet werden. Ein Gleichstrommotor oder ein anderer Wechselstrommotor können als der Motor 40 verwendet werden.
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Die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle entspricht einer kastenförmigen Vorrichtung zum Verstärken bzw. Hochsetzen einer Ausgangsspannung der Brennstoffzelle FC auf eine vorbestimmte Spannung, die erforderlich ist, um den Motor 40 anzutreiben, und diese umfasst einen Aufwärtswandler bzw. Hochsetzsteller in dem Gehäuse. Die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle und die Brennstoffzelle FC sind durch eine Leistungsverdrahtung WH6 verbunden. Die in der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle verstärkte Gleichstromleistung wird hin zu der Leistungssteuerungseinheit 10 geführt und in eine Wechselstromleistung umgewandelt, um hin zu dem Motor 40 geführt zu werden.
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Die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle umfasst einen Luftkompressor, welcher konfiguriert ist, um Luft, die als ein Oxidationsgas dient, hin zu einer Kathode der Brennstoffzelle FC zu führen, eine Zirkulationspumpe, welche konfiguriert ist, um Wasserstoff, welcher als ein Brenngas dient, bei einer Anode der Brennstoffzelle FC zu zirkulieren, und einen Pumpen-Wechselrichter 32, welcher konfiguriert ist, um eine Gleichstromleistung in eine Wechselstromleistung zu wandeln, um eine Kühlflüssigkeitspumpe anzutreiben, welche konfiguriert ist, um eine Kühlflüssigkeit in einem Kühlkreislauf der Brennstoffzelle FC zu zirkulieren. Der Pumpen-Wechselrichter 32 kann integral mit der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle ausgebildet sein. Ferner kann die Hochspannungsvorrichtung beispielsweise einen Aufwärtswandler bzw. Hochsetzsteller, einen Wechselrichter für einen Luftkompressor, einen Wechselrichter für eine Zirkulationspumpe und einen Wechselrichter für eine Kühlflüssigkeitspumpe umfassen.
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Die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle umfasst einen Leistungsknotenpunkt 21, welcher konfiguriert ist, um Leistung von der Sekundärbatterie 25 zu verzweigen bzw. zu verteilen. Die Leistungssteuerungseinheit 10, der Kompressor 30 für eine Klimaanlage und die Sekundärbatterie 25 sind durch Leistungsverdrahtungen WH2, WH1 und WH5 mit dem Leistungsknotenpunkt 21 verbunden. Ferner bedeutet in der Spezifikation der Ausdruck, dass die Leistungsverdrahtung mit der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle verbunden ist, dass die Leistungsverdrahtung mit dem Leistungsknotenpunkt 21 verbunden ist. Das heißt, beim Vergleich bei der Positionsbeziehung zwischen dem Leistungsknotenpunkt 21 und einer weiteren Vorrichtung wird die Ausführungsform unter Verwendung der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle beschrieben.
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Eine elektrische Heizvorrichtung 15 ist bei einer oberen Fläche der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle vorgesehen und über eine Leistungsverdrahtung WH3 mit der Leistungssteuerungseinheit 10 verbunden. Die elektrische Heizvorrichtung 15 entspricht einer Heizvorrichtung, welche konfiguriert ist, um durch Zuführen eines Stroms hin zu einem Heizelement Wärme zu erzeugen, und diese wird als eine Heizquelle verwendet, welche konfiguriert ist, um den Fahrgastraum R1 aufzuwärmen.
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Der Kompressor 30 für eine Klimaanlage verdichtet ein Kühlmittel für eine Klimaanlage in dem Fahrgastraum R1. Der Kompressor 30 für eine Klimaanlage ist durch eine einzelne Leistungsverdrahtung WH1 mit der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle (dem Leistungsknotenpunkt 21) verbunden und nimmt Leistung über die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle auf. Der Kompressor 30 für eine Klimaanlage umfasst einen Wechselrichter, und die von der Sekundärbatterie 25 über die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle zugeführte Gleichstromleistung wird durch den Wechselrichter in Wechselstromleistung umgewandelt, um hin zu einem Wechselstrommotor geführt zu werden, welcher konfiguriert ist, um den Kompressor 30 für eine Klimaanlage anzutreiben.
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Das Trägerelement 60 umfasst ein plattenförmiges Trägerpaneel 61 und zwei Trägerrahmen 62, welche unter vorderen und hinteren Endseiten des Trägerpaneels 61 angeordnet sind. Die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle ist an einer oberen Oberfläche des Trägerpaneels 61 fixiert und der Motor 40 und der Kompressor 30 für eine Klimaanlage sind bei einer unteren Oberfläche des Trägerpaneels 61 aufgehängt und fixiert. Das heißt, bei der ersten Ausführungsform sind der Kompressor 30 für eine Klimaanlage, das Trägerpaneel 61 und die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle der Reihe nach ausgehend von einer unteren Seite des Fahrzeugkörpers 50 in der Höhenrichtung (einer Straßenoberflächenseite) gestapelt, und die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle ist bei einer höchsten Position in der Höhenrichtung angeordnet. Ferner können die Trägerrahmen 62 schenkelförmigen Rahmen entsprechen, die sich in der vertikalen Richtung erstrecken, um eine Kapazität eines Raums unter dem Trägerpaneel 61 zu vergrößern, und wie gezeigt ist, können diese dünnen, plattenförmigen Rahmen in der vertikalen Richtung entsprechen. Nachfolgend ist eine Vorrichtung zum Ausbilden eines integrierten Moduls der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle, des Kompressors 30 für eine Klimaanlage und des Motors 40 im Allgemeinen als ein Montagemodul bezeichnet, und ein integriertes Modul, welches durch Montieren des Montagemoduls an dem Trägerelement 60 ausgebildet ist, ist als ein Leistungsmodul bezeichnet. Hier entspricht das integrierte Modul einem Konfigurationskörper (einem zusammengebauten Körper), bei welchem Komponenten gekoppelt oder zusammengebaut und integral behandelt werden. Das Montagemodul ist bei einer Grundfläche des Trägerelements 60 (des Trägerpaneels 61) angeordnet.
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Es wird ein Vorgang zum Montieren des Leistungsmoduls in dem vorderen Raum R2 des Fahrzeugkörpers 50 beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm, welches den Vorgang zum Montieren des Leistungsmoduls an dem Fahrzeugkörper zeigt. Das Montagemodul wird an dem Trägerpaneel 61 (dem Trägerelement 60) montiert (Schritt S100). Insbesondere wird die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle an einer oberen Fläche des Trägerpaneels 61 montiert und die elektrische Heizvorrichtung 15 und der Pumpen-Wechselrichter 32 werden an einer oberen Fläche der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle montiert. Dabei werden der Motor 40, der Kompressor 30 für eine Klimaanlage, der Luftkompressor, die Zirkulationspumpe und die Kühlflüssigkeitspumpe an einer unteren Fläche des Trägerpaneels 61 montiert. Bei dem Montagemodul (dem Leistungsmodul) wird die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle in der Höhenrichtung bei einer höchsten Position angeordnet. Das Montieren der Vorrichtungen an dem Trägerpaneel 61 wird unter Verwendung von Schweißen, eines geeigneten Befestigungsmittels, wie eines Bolzens, einer Gewindemutter oder eines Niets, und eines geeigneten Montagehilfselements, wie eines Montagehalters oder eines Montagestücks, durchgeführt.
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Wenn das Montagemodul an dem Trägerpaneel 61 montiert ist, wird eine Verdrahtungsbearbeitung des Montagemoduls durchgeführt und das Leistungsmodul wird durch Beenden des Zusammenbaus des Leistungsmoduls fertiggestellt (Schritt S110). Insbesondere wird eine Bearbeitung zum Verbinden von Verbindern der Leistungsverdrahtungen zwischen den Montagemodulen durchgeführt. Ferner wird der Kompressor 30 für eine Klimaanlage unter Verwendung der einzelnen Leistungsverdrahtung WH1 mit der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle (dem Leistungsknotenpunkt 21) verbunden. Bei diesem Schritt kann die Verdrahtungsbearbeitung auf einfache Art und Weise durchgeführt werden, ohne einen Einfluss der Montagepositionen (der angeordneten Positionen) der Vorrichtungen aufzunehmen, da die Bearbeitung von einer beliebigen Richtung und Winkel mit Bezug auf das Montagemodul möglich ist.
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Das Leistungsmodul wird an dem Fahrzeugkörper 50 montiert (Schritt S120). Insbesondere sind die Trägerrahmen 62 des Trägerelements 60 bei dem vorderen Rahmen 51 des Fahrzeugkörpers 50 angeordnet und durch ein vorbestimmtes Befestigungsverfahren daran befestigt. Beispiele des vorbestimmten Befestigungsverfahrens umfassen Schweißen, ein Befestigungsverfahren unter Verwendung eines geeigneten Befestigungsmittels, wie eines Bolzens oder einer Gewindemutter, und ein Befestigungsverfahren unter Verwendung eines geeigneten Montagehilfselements, wie eines Dämpfers, in welchem eine Flüssigkeit eingeschlossen ist.
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Die Verdrahtungsbearbeitung zwischen den zuvor an dem Fahrzeugkörper 50 montierten Vorrichtungen und den in dem Leistungsmodul umfassten Vorrichtungen wird durchgeführt (Schritt S 130), um die Montagebearbeitung zu beenden. Verschiedene Arten von Vorrichtungen werden im Vorhinein an dem Fahrzeugkörper 50 montiert und die Leistungssteuerungseinheit 10 wird beispielsweise an dem Montageabschnitt 52 montiert. Die Leistungssteuerungseinheit 10 wird durch die Leistungsverdrahtung WH2 mit der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle verbunden und durch die Leistungsverdrahtung WH3 mit der elektrischen Heizvorrichtung 15 verbunden. Während die Leistungssteuerungseinheit 10 bei dem oberen Abschnitt des Fahrzeugkörpers 50 angeordnet ist, kann die Verdrahtungsbearbeitung davon auf einfache Art und Weise durchgeführt werden, da die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle auf dem Trägerpaneel 61 oberhalb des Kompressors 30 für eine Klimaanlage angeordnet ist und die elektrische Heizvorrichtung 15 bei der oberen Fläche der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle angeordnet ist.
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Eine Verbindungsbeziehung der Leistungsverdrahtungen zwischen den Vorrichtungen wird beschrieben. 4 ist eine Ansicht zum schematischen Beschreiben der Leistungsverdrahtung zwischen den in dem Brennstoffzellenfahrzeug umfassten Vorrichtungen. Wie vorstehend beschrieben ist, ist der Leistungsknotenpunkt 21 bei der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle vorgesehen. Die als die Leistungsquelle dienende Sekundärbatterie 25 ist über eine Leistungsverdrahtung WH5 mit dem Leistungsknotenpunkt 21 verbunden, der Kompressor 30 für eine Klimaanlage, welcher durch die Leistung angetrieben wird, ist über die Leistungsverdrahtung WH1 mit dem Leistungsknotenpunkt 21 verbunden, und der Pumpen-Wechselrichter 32 ist über eine Leistungsverdrahtung WH4 mit dem Leistungsknotenpunkt 21 verbunden. Ferner ist die Leistungssteuerungseinheit 10, welche konfiguriert ist, um den Motor 40 unter Verwendung der Leistung der Sekundärbatterie 25 anzutreiben und zu steuern, über die Leistungsverdrahtung WH2 mit dem Leistungsknotenpunkt 21 verbunden. Bei diesen Leistungsverdrahtungen wird eine Verdrahtungsbearbeitung der Leistungsverdrahtungen WH1 und WH4 durchgeführt, wenn der Kompressor 30 für eine Klimaanlage und der Pumpen-Wechselrichter 32 an dem Trägerelement 60 montiert sind. Eine Verdrahtungsbearbeitung der Leistungsverdrahtungen WH2 und WH5 zwischen der Leistungssteuerungseinheit 10 und dem Leistungsknotenpunkt 21 und zwischen der Sekundärbatterie 25 und dem Leistungsknotenpunkt 21 wird durchgeführt, nachdem das Leistungsmodul an dem Fahrzeugkörper 50 montiert ist. Die elektrische Heizvorrichtung 15 ist über die Leistungsverdrahtung WH3 mit der Leistungssteuerungseinheit 10 verbunden.
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Die Leistungssteuerungseinheit 10 und der Motor 40 sind durch die Leistungsverdrahtung WH10 verbunden. Während der Motor 40 unter dem Trägerelement 60 angeordnet ist, wird, da die Leistungsverdrahtung WH10 einer Haupt-Leistungsverdrahtung des Fahrzeugkörpers 50 entspricht, die Bearbeitbarkeit in Betracht gezogen, nachdem das Leistungsmodul in dem vorderen Raum R2 montiert ist. Die Brennstoffzelle FC ist über eine Leistungsverdrahtung WH12a mit der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle verbunden, und die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle ist über eine Leistungsverdrahtung W12b mit der Leistungssteuerungseinheit 10 verbunden. Die Verdrahtungsbearbeitung der Leistungsverdrahtung WH12b kann in ähnlicher Art und Weise zu der Leistungsverdrahtung WH2 unter guter Bearbeitbarkeit durchgeführt werden.
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Gemäß dem Brennstoffzellenfahrzeug FCV der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform ist eine Konfiguration vorgesehen, bei welcher die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle und der Kompressor 30 für eine Klimaanlage als das Montagemodul behandelt werden, und die Leistungsverdrahtung mit Bezug auf den Kompressor 30 für eine Klimaanlage von der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle anstelle der an dem Fahrzeugkörper 50 montierten Leistungssteuerungseinheit 10 durchgeführt wird. Entsprechend kann die Leistungsverdrahtung zwischen der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle und dem Kompressor 30 für eine Klimaanlage ausgehend von einem beliebigen Winkel und einer beliebigen Position abgeschlossen werden, bevor das Trägerelement 60 (das Leistungsmodul), an welchem das Montagemodul montiert ist, an dem Fahrzeugkörper 50 montiert wird, und ein Freiheitsgrad der Verdrahtungsbearbeitung kann verbessert werden. Das heißt, nachdem die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle und der Kompressor 30 für eine Klimaanlage an dem Fahrzeugkörper 50 montiert werden, müssen die auf einer oberen Seite des Fahrzeugkörpers 50 angeordnete Leistungssteuerungseinheit 10 und der auf einer unteren Seite des Fahrzeugkörpers 50 angeordnete Kompressor 30 für eine Klimaanlage nicht durch die Leistungsverdrahtung verbunden werden. Folglich können die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle und der Kompressor 30 für eine Klimaanlage durch die einzelne Leistungsverdrahtung WH1 verbunden werden, und im Gegensatz zum Stand der Technik, welcher eine Mehrzahl von Sätzen von Verbindern erfordert und die Mehrzahl von Leistungsverdrahtungen verwendet, ist es möglich, eine Gewichtsreduktion und eine Kostenreduktion der Leistungsverdrahtung zu erreichen, bei welcher ein Satz von Verbindern ausreichend ist.
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Bei einem Aspekt der Leistungsverdrahtung bei dem Brennstoffzellenfahrzeug FCV gemäß der ersten Ausführungsform kann eine gemeinsame Plattform bei dem Fahrzeug des Standes der Technik, wie dem Verbrennungskraftmaschinenfahrzeug und dem Hybridfahrzeug, bei welchem die Leistungssteuerungseinheit im Allgemeinen bei dem Fahrzeugkörper vorgesehen ist, ebenso bei dem Brennstoffzellenfahrzeug FCV verwendet werden. Entsprechend kann eine Kostenreduktion der Leistungsverdrahtung erreicht werden, während eine Verbesserung eines Freiheitsgrads der Verdrahtungsbearbeitung und eine Kostenreduktion des Fahrzeugs erreicht wird.
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Gemäß dem Brennstoffzellenfahrzeug FCV der ersten Ausführungsform kann, da die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle auf der Grundfläche des Trägerelements 60 angeordnet ist, eine Beschädigung der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle durch das Trägerelement 60 unterdrückt oder verhindert werden, auch wenn aufgrund einer Kollision oder dergleichen eine Kraft von außerhalb aufgenommen wird. Zusätzlich kann, wie bei dem Motor 40 und dem Kompressor 30 für eine Klimaanlage, eine durch eine aufgrund einer Kollision oder dergleichen von außen aufgebrachte Kraft hervorgerufene Beschädigung durch das Trägerelement 60 verhindert oder reduziert werden.
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Gemäß dem Brennstoffzellenfahrzeug FCV der ersten Ausführungsform werden die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle und der Kompressor 30 für eine Klimaanlage sowie die weitere Hilfseinrichtung im Vorhinein auf dem Trägerelement 60 als das Montagemodul montiert und als das Leistungsmodul integriert. Entsprechend können diese Vorrichtungen zusammen auf dem Fahrzeugkörper 50 montiert werden, die Verdrahtungsbearbeitung oder dergleichen kann bei dem Montagemodul im Vorhinein durchgeführt werden und das Montieren des Montagemoduls an dem Fahrzeugkörper 50 kann vereinfacht werden.
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Zweite Ausführungsform: 5 ist eine Ansicht, welche die Anordnung von Montagevorrichtungen in einem vorderen Raum eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform bei einer Seitenansicht ausgehend von einer linken Seite in einer Fortbewegungsrichtung betrachtet zeigt. 6 ist eine Ansicht, welche die Anordnung der Montagevorrichtungen in dem vorderen Raum des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform in einer Draufsicht betrachtet zeigt. Während bei der ersten Ausführungsform die Brennstoffzelle FC unter dem Fahrgastraum R1 angeordnet ist, ist die Brennstoffzelle FC bei der zweiten Ausführungsform zwischen der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle und dem Trägerpaneel 61 angeordnet. Da die weiteren Konfigurationen der zweiten Ausführungsform gleich den Konfigurationen der ersten Ausführungsform sind, sind diesen Konfigurationen die gleichen Bezugszeichen zugewiesen und auf eine detaillierte Beschreibung davon wird verzichtet.
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Bei der zweiten Ausführungsform ist die Brennstoffzelle FC zwischen der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle und dem Kompressor 30 für eine Klimaanlage angeordnet. Das heißt, der Kompressor 30 für eine Klimaanlage, die Brennstoffzelle FC und die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle sind der Reihe nach nach oben hin angeordnet. Insbesondere ist die Brennstoffzelle FC zwischen der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle und dem Trägerelement 60 (dem Trägerpaneel 61) angeordnet.
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Die Brennstoffzelle FC ist an der oberen Fläche des Trägerpaneels 61 fixiert und die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle ist an der oberen Fläche der Brennstoffzelle FC fixiert. Der Motor 40 und der Kompressor 30 für eine Klimaanlage sind an einer unteren Fläche des Trägerpaneels 61 aufgehängt und fixiert. Ferner können die Trägerrahmen 62 schenkelförmigen Rahmen entsprechen, die sich in der vertikalen Richtung erstrecken, um eine Kapazität eines Raums unter dem Trägerpaneel 61 zu vergrößern, und wie gezeigt ist, können diese ebenso dünnen, plattenförmigen Rahmen in der vertikalen Richtung entsprechen.
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Der Kompressor 30 für eine Klimaanlage ist über die einzelne Leistungsverdrahtung WH1 mit der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle verbunden. Ferner ist bei der weiteren Leistungsverdrahtung in gleicher Art und Weise wie bei der ersten Ausführungsform die Leistungsverdrahtung zwischen den Vorrichtungen verbunden.
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Das Montieren des Leitungsmoduls in dem vorderen Raum R2 des Fahrzeugkörpers 50 wird mit Bezug auf 3 unter Fokussierung auf Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben. Bei Schritt S100 wird das Montagemodul, bei welchem die Brennstoffzelle FC zu dem Montagemodul der ersten Ausführungsform hinzugefügt ist, an dem Trägerpaneel 61 (dem Trägerelement 60) montiert. Insbesondere wird die Brennstoffzelle FC an der oberen Fläche des Trägerpaneels 61 montiert, die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle wird an der oberen Fläche der Brennstoffzelle FC montiert, und die elektrische Heizvorrichtung 15 und der Pumpen-Wechselrichter 32 werden an der oberen Fläche der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle montiert.
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Bei Schritt S110 werden die Leistungsverdrahtungen bei dem Montagemodul verbunden. Der Kompressor 30 für eine Klimaanlage wird unter Verwendung der einzelnen Leistungsverdrahtung WH1 mit der dazwischen aufgenommenen Brennstoffzelle FC mit der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle (dem Leistungsknotenpunkt 21) verbunden, und ferner wird ebenso die Leistungsverdrahtung WH12a zwischen der Brennstoffzelle FC und der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle in diesem Schritt verbunden. Bei der zweiten Ausführungsform kann, während die Brennstoffzelle FC ferner als das Montagemodul gestapelt ist und eine Strecke in der vertikalen Richtung zwischen der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle und dem Kompressor 30 für eine Klimaanlage vergrößert ist, die Verdrahtungsbearbeitung auf einfache Art und Weise durchgeführt werden, da die Bearbeitung bei dem Montagemodul (dem Leistungsmodul) vor dem Montieren an dem Fahrzeugkörper 50 ausgehend von einer beliebigen Richtung und Winkel möglich ist.
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Das Leistungsmodul wird an dem Fahrzeugkörper 50 montiert (Schritt S120), die Verdrahtungsbearbeitung zwischen den im Vorhinein an dem Fahrzeugkörper 50 montierten Vorrichtungen und den in dem Leistungsmodul umfassten Vorrichtungen wird durchgeführt (Schritt S130) und die Montagebearbeitung des Leistungsmoduls an dem Fahrzeugkörper 50 wird beendet. Die an dem Fahrzeugkörper 50 montierte Leistungssteuerungseinheit 10 wird über die Leistungsverdrahtung WH2 mit der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle verbunden und über die Leistungsverdrahtung WH3 mit der elektrischen Heizvorrichtung 15 verbunden. Während die Leistungssteuerungseinheit 10 auf der oberen Seite des Fahrzeugkörpers 50 angeordnet ist, kann die Verdrahtungsbearbeitung auf einfache Art und Weise durchgeführt werden, da die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle auf dem Trägerpaneel 61 über dem Kompressor 30 für eine Klimaanlage angeordnet ist und die elektrische Heizvorrichtung 15 auf der oberen Fläche der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle angeordnet ist.
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Die Leistungsverdrahtung zwischen den Vorrichtungen ist gleich dieser bei der ersten Ausführungsform. Bei der zweiten Ausführungsform wird bei der Leistungsverdrahtung WH12a zwischen der Brennstoffzelle FC und der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle eine Verdrahtung durchgeführt, bevor das Montagemodul (das Leistungsmodul) an dem Fahrzeugkörper 50 montiert wird.
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Gemäß dem Brennstoffzellenfahrzeug FCV der vorstehend erwähnten zweiten Ausführungsform kann die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle und der Kompressor 30 für eine Klimaanlage durch die einzelne Leistungsverdrahtung WH1 verbunden werden, auch wenn die Brennstoffzelle FC umfasst ist und das Montagemodul mit einer größeren Dimension in der vertikalen Richtung vorgesehen ist, da die Konfiguration vorgesehen ist, bei welcher die Leistungsverdrahtung bei dem Kompressor 30 für eine Klimaanlage von der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle durchgeführt wird, bevor das Montagemodul an dem Fahrzeugkörper 50 montiert wird. Entsprechend ist die Verdrahtungsbearbeitung unter Verwendung der Mehrzahl von Sätzen von Leistungsverdrahtungen bei der Technologie des Standes der Technik, bei welcher die auf der oberen Seite des Fahrzeugkörpers montierte Leistungssteuerungseinheit und der unter dem Montagemodul angeordnete Kompressor für eine Klimaanlage verdrahtet und verbunden werden, nicht erforderlich, nachdem das Montagemodul an dem Fahrzeugkörper montiert ist. Folglich kann eine Gewichtsreduktion und eine Kostenreduktion der Leistungsverdrahtung erreicht werden.
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Gemäß dem Brennstoffzellenfahrzeug FCV der zweiten Ausführungsform können, da die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle, der Motor 40 und die Hilfseinrichtung einschließlich der Brennstoffzelle FC und des Kompressors 30 für eine Klimaanlage integral an dem Trägerelement 60 montiert sind, diese auf einfache Art und Weise als ein Leistungsmodul behandelt werden. Beispielsweise ist es bei dem Fahrzeug, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine montiert ist, ausreichend, das Leistungsmodul anstelle der Verbrennungskraftmaschine in dem Maschinenraum zu montieren, ohne einen zusätzlichen Montageraum für das Brennstoffzellenfahrzeug FCV vorzusehen, und der Fahrzeugkörper (die Plattform) kann auf einfache Art und Weise bei dem Verbrennungskraftmaschinenfahrzeug, dem Hybridfahrzeug und dem Brennstoffzellenfahrzeug gemeinsam verwendet werden.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform kann eine Beschädigung der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle durch das Trägerelement 60 und das Gehäuse der Brennstoffzelle FC unterdrückt oder verhindert werden, da die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle bei der Grundfläche des Trägerelements 60 zusammen mit der Brennstoffzelle FC angeordnet ist, auch wenn eine Kraft von außerhalb aufgrund einer Kollision oder dergleichen aufgenommen wird. Zusätzlich kann, wie bei dem Motor 40 und dem Kompressor 30 für eine Klimaanlage, eine durch eine aktive Kraft von außerhalb aufgrund einer Kollision oder dergleichen hervorgerufene Beschädigung durch das Trägerelement 60 und die Brennstoffzelle FC verhindert oder reduziert werden.
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Ferner können gemäß dem Brennstoffzellenfahrzeug FCV der zweiten Ausführungsform weitere technische Effekte erhalten werden, die ähnlich zu diesen des Brennstoffzellenfahrzeugs FCV gemäß der ersten Ausführungsform sind.
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Modifizierte Beispiele: (1) Erstes modifiziertes Beispiel: Während bei den ersten und zweiten Ausführungsformen der Fall beschrieben wurde, in welchem das Leistungsmodul FCM in dem vorderen Raum R2 eingebaut ist, kann, wie in 7 und 8 gezeigt ist, ein Leistungsmodul FCM in einem hinteren Raum R3 in der Umgebung von Hinterrädern 43 hinter dem Fahrgastraum R1 eingebaut sein, oder dieses kann in einem mittleren Raum R4 zwischen den Hinterrädern 43 und dem Fahrgastraum R1 eingebaut sein. 7 ist eine schematische Konfigurationsansicht eines Brennstoffzellenfahrzeugs mit dem Leistungsmodul in dem hinteren Raum. 8 ist eine schematische Konfigurationsansicht eines Brennstoffzellenfahrzeugs mit dem Leistungsmodul in dem mittleren Raum. In diesen Fällen können die gleichen technischen Effekte erhalten werden wie bei den ersten und zweiten Ausführungsformen.
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(2) Zweites modifiziertes Beispiel: Während bei den ersten und zweiten Ausführungsformen der Motor 40 in dem Montagemodul (dem Leistungsmodul) umfasst ist, da das Vorderradantriebsfahrzeug beispielhaft beschrieben ist, kann der Motor 40 im Falle des Hinterradantriebsfahrzeugs nicht umfasst sein. Das heißt, im Falle des Hinterradantriebsfahrzeugs ist der Motor 40 auf der Hinterradseite installiert. Auch in diesem Fall können durch Verbinden der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle und des Kompressor 30 für eine Klimaanlage, welche als das Montagemodul integriert sind, unter Verwendung der einzelnen Leistungsverdrahtung WH1 verschiedene technische Effekte erhalten werden. Das heißt, zumindest die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle und der Kompressor 30 für eine Klimaanlage können als das Montagemodul integriert sein, und ferner können die Brennstoffzelle FC, der Motor 40 und die weiteren Hilfseinrichtungen ebenso integriert sein.
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(3) Drittes modifiziertes Beispiel: Während das Leistungsmodul bei den ersten und zweiten Ausführungsformen unter Verwendung des Trägerelements 60 konfiguriert ist, kann das Leistungsmodul ebenso ohne Verwendung des Trägerelements 60 konfiguriert sein. Das heißt, das Leistungsmodul kann ebenso durch direktes Koppeln der Vorrichtungen konfiguriert sein, welche das Montagemodul bilden, ohne Verwendung des Trägerelements 60. Beispielsweise können der Montageabschnitt, welcher konfiguriert ist, um den Motor 40 und den Kompressor 30 für eine Klimaanlage zu montieren, auf der unteren Fläche des Gehäuses der Brennstoffzelle FC ausgebildet sein, so dass die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle ebenso auf der oberen Fläche des Gehäuses der Brennstoffzelle FC montiert ist, oder der Montageabschnitt, welcher konfiguriert ist, um den Motor 40 und den Kompressor 30 für eine Klimaanlage zu montieren, kann außerdem auf der unteren Fläche der Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle ausgebildet sein. Das wie vorstehend beschrieben konfigurierte Leistungsmodul ist bei dem Fahrzeugkörper 50 vorbereitet oder über ein separates Befestigungselement an dem Fahrzeugkörper 50 montiert. Ferner können der Kompressor 30 für eine Klimaanlage, die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle und die Brennstoffzelle FC außerdem an einem bei dem Motor 40 vorgesehenen Befestigungsrahmen montiert sein. In diesem Fall können der Kompressor 30 für eine Klimaanlage, die Hochspannungsvorrichtung 20 für eine Brennstoffzelle und die Brennstoffzelle FC ohne die Notwendigkeit eines neuen Befestigungselements an dem Fahrzeugkörper 50 montiert werden.
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Während die vorliegende Erfindung vorstehend basierend auf den Beispielen und modifizierten Beispielen beschrieben wurde, sind die vorstehend erwähnten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, diese ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann modifiziert und verbessert werden, ohne von dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung und dem Schutzumfang der Ansprüche abzuweichen.
