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Hintergrund
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Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Brennstoffzelleneinheit.
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Zugehöriger Stand der Technik
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Die
JP 2014-216088 A beschreibt eine Brennstoffzelleneinheit, welche derart konfiguriert ist, dass diese einen Brennstoffzellenstapel (nachfolgend einfach als „Brennstoffzelle” bezeichnet), einen an der Brennstoffzelle fixierten Zellenmonitor und ein Kabel, welches angeordnet ist, um eine Kommunikation bzw. Verbindung zwischen dem Zellenmonitor und einer fahrzeugmontierten ECU (elektronische Steuerungseinheit) zu schaffen, umfasst.
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Die Steuerungsvorrichtung, welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Kommunikation mit dem Zellenmonitor der vorstehenden Brennstoffzelleneinheit schafft, ist außerhalb der Brennstoffzelleneinheit vorgesehen. Das verwendete Kabel, um den Zellenmonitor mit der Steuerungsvorrichtung zu verbinden, muss entsprechend ein hohes Maß einer wasserdichten bzw. wasserbeständigen Eigenschaft aufweisen. Dies führt zu einem Problem einer Kostenzunahme der Vorrichtung.
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Um die Anforderungen hinsichtlich des hohen Maßes der wasserdichten Eigenschaft des Kabels zu reduzieren, welches angeordnet ist, um den Zellenmonitor mit der Steuerungsvorrichtung zu verbinden, haben die Erfinder eine Konfiguration angewendet, bei welcher die vorgesehene Steuerungsvorrichtung, um eine Verbindung mit dem Zellenmonitor zu schaffen, im Inneren eines Gehäuses der Brennstoffzelleneinheit angeordnet ist. Beispielsweise bei einer möglichen Konfiguration, bei welcher die Brennstoffzelle und die Steuerungsvorrichtung in einem identischen bzw. gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und die Steuerungsvorrichtung im Inneren einer Abdeckung fixiert ist, welche vorgesehen ist, um eine in einer oberen Fläche des Gehäuses ausgebildete Öffnung zu bedecken, besteht jedoch eine Notwendigkeit, den Zellenmonitor durch ein Kabel mit der Steuerungsvorrichtung zu verbinden, bevor die Abdeckung an dem Gehäuse montiert wird. Diese Konfiguration schafft entsprechend ein Problem hinsichtlich einer Schwierigkeit beim Montieren. Eine weitere mögliche Konfiguration kann die Steuerungsvorrichtung relativ zu der Brennstoffzelle fixieren, wie der Zellenmonitor. Diese Konfiguration löst das Problem hinsichtlich der Montageschwierigkeit, es ist jedoch wahrscheinlich, dass diese aufgrund von Spannungen durch eine thermische Ausdehnung und eine thermische Kontraktion der Brennstoffzelle einhergehend mit der Leistungserzeugung der Brennstoffzelle negative Effekte hervorruft, beispielsweise eine unzureichende Fixierung der Steuerungsvorrichtung.
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Kurzfassung
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Um zumindest einen Teil der vorstehend beschriebenen Probleme zu adressieren, kann die Offenbarung durch die nachstehend beschriebenen Aspekte implementiert sein.
- (1) Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist eine Brennstoffzelleneinheit vorgesehen. Diese Brennstoffzelleneinheit weist eine Brennstoffzelle mit einem Zellenstapel einer Mehrzahl von gestapelten Zellen; einen Zellenmonitor, welcher derart konfiguriert ist, dass dieser eine oder mehrere der Mehrzahl von gestapelten Zellen überwacht; eine Steuerungsvorrichtung, welche über ein Kommunikationskabel mit dem Zellenmonitor verbunden ist; ein erstes Gehäuse, welches derart konfiguriert ist, dass dieses die Brennstoffzelle darin aufnimmt; und ein zweites Gehäuse, welches derart konfiguriert ist, dass dieses die Steuerungsvorrichtung darin aufnimmt und an einer oberen Fläche des ersten Gehäuses fixiert ist, auf. Der Zellenmonitor umfasst einen Konnektorabschnitt, welcher von dem ersten Gehäuse vorsteht und mit einem Verbindungskonnektor vorgesehen ist, welcher derart konfiguriert ist, dass dieser mit einem Kommunikationskonnektor des Kommunikationskabels verbunden ist. Das zweite Gehäuse umfasst einen Einführraum zum Aufnehmen des Konnektorabschnitts, welcher in einem Zustand, in welchem das zweite Gehäuse an dem ersten Gehäuse fixiert ist, darin eingefügt ist, und dieses umfasst ferner eine Konnektoröffnung bei einer dem Verbindungskonnektor gegenüberliegenden Oberfläche in einem Zustand, in welchem der Konnektorabschnitt in den Einführraum eingefügt ist.
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Die Konfiguration der Brennstoffzelleneinheit dieses Aspekts ermöglicht, dass der Kommunikationskonnektor des Kommunikationskabels, welches vorgesehen ist, um den Zellenmonitor mit der in dem zweiten Gehäuse angeordneten Steuerungsvorrichtung zu verbinden, auf einfache Art und Weise über die Konnektoröffnung des zweiten Gehäuses mit dem in dem Konnektorabschnitt des Zellenmonitors vorgesehenen Verbindungskonnektor verbunden wird. Zusätzlich ist die Steuerungsvorrichtung in dem zweiten Gehäuse angeordnet. Diese Konfigurationen reduziert die negativen Effekte von Spannungen durch die thermische Ausdehnung und die thermische Kontraktion der in dem ersten Gehäuse angeordneten Brennstoffzelle auf die Steuerungsvorrichtung.
- (2) Die Brennstoffzelleneinheit des vorstehenden Aspekts kann ferner eine Service-Steckereinheit aufweisen, welche umfasst: einen Fassungsabschnitt, welcher mit einer Ausgangsverdrahtung verbunden ist, die in dem zweiten Gehäuse vorgesehen ist; und einen Service-Steckerabschnitt, welcher zum Unterbrechen eines Spannungsausgangs der Brennstoffzelle nach außen lösbar an dem Fassungsabschnitt montiert ist. Die Konnektoröffnung kann bei einer Steckeröffnung zum Aufnehmen des Service-Steckerabschnitts bei einer oberen Fläche des zweiten Gehäuses kontinuierlich bzw. durchgehend vorgesehen sein.
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Die Konfiguration der Brennstoffzelleneinheit dieses Aspekts ermöglicht, dass die Steckeröffnung und die Konnektoröffnung kollektiv und effizient an einer Stelle in dem zweiten Gehäuse vorgesehen sind.
- (3) Bei der Brennstoffzelleneinheit des vorstehenden Aspekts kann der Service-Steckerabschnitt einen Griff umfassen, welcher derart konfiguriert ist, dass dieser rotiert wird, um zwischen einer verriegelten Position, um den Service-Steckerabschnitt an dem Fassungsabschnitt zu fixieren, und einer nicht verriegelten Position, um ein Lösen des Service-Steckerabschnitts von dem Fassungsabschnitt zuzulassen, zu wechseln, wobei der Service-Steckerabschnitt derart konfiguriert ist, dass dieser hin zu der verriegelten Position gewechselt wird, wenn der Griff rotiert wird, um niedergedrückt zu sein, und hin zu der nicht verriegelten Position gewechselt wird, wenn der Griff ausgehend von der verriegelten Position rotiert wird, um nach oben gezogen zu werden. Die Konnektoröffnung kann in einem Zustand, in welchem der Service-Steckerabschnitt an dem Fassungsabschnitt montiert ist und hin zu der verriegelten Position gewechselt ist, unter dem Griff angeordnet sein, welcher rotiert ist, um niedergedrückt zu sein.
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Ein Totraum bzw. ein ungenutzter Raum, welcher im Allgemeinen nicht verwendet wird, ist bei der verriegelten Position unter dem Griff vorgesehen. Bei der Brennstoffzelleneinheit dieses Aspekts ist die Konnektoröffnung bei der Position des Totraums vorgesehen. Diese Konfiguration ermöglicht daher, dass die Konnektoröffnung bei dem zweiten Gehäuse effizient vorgesehen ist.
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Die vorliegende Offenbarung kann durch verschiedene andere Aspekte als die vorstehend beschriebene Brennstoffzelleneinheit implementiert sein, beispielsweise ein mit der Brennstoffzelleneinheit ausgerüstetes Brennstoffzellenfahrzeug oder ein Brennstoffzellensystem mit der Brennstoffzelleneinheit.
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Kurze Beschreibung der Abbildungen
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1 ist ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration einer Brennstoffzelleneinheit gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung darstellt;
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2 entspricht perspektivischen Ansichten, welche die Konfiguration der Brennstoffzelleneinheit darstellen;
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3 entspricht vergrößerten, perspektivischen Ansichten, welche eine Steckeröffnung und eine Konnektoröffnung der Brennstoffzelleneinheit darstellen; und
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4 entspricht perspektivischen Ansichten, welche die Konfiguration einer Brennstoffzelleneinheit gemäß einer Modifikation darstellen.
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Detaillierte Beschreibung
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1 ist ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration einer Brennstoffzelleneinheit 10 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung darstellt. Die Brennstoffzelleneinheit 10 kann beispielsweise für ein an einem sich bewegenden Körper, wie einem Brennstoffzellenfahrzeug, montiertes Brennstoffzellensystem oder ein stationäres Brennstoffzellensystem verwendet werden. Die Brennstoffzelleneinheit 10 ist derart konfiguriert, dass diese einen Brennstoffzellenabschnitt 20 und einen Hochspannungs-Schaltungsabschnitt 30 umfasst. Der Brennstoffzellenabschnitt 20 umfasst eine Brennstoffzelle 210, welche derart konfiguriert ist, dass diese einen durch Stapeln einer Mehrzahl von Zellen vorgesehenen Zellenstapel umfasst, und einen Zellenmonitor 220, welcher derart konfiguriert ist, dass dieser die Spannungen der jeweiligen Zellen überwacht. Der Hochspannungs-Schaltungsabschnitt 30 umfasst einen FC-Wandler bzw. BZ-Wandler 310, welcher als ein DC-DC-Wandler konfiguriert ist, um eine Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 210 zu erhöhen, und eine Steuerungsvorrichtung 320, welche derart konfiguriert ist, dass diese den FC-Wandler 310 steuert. Der Hochspannungs-Schaltungsabschnitt 30 umfasst außerdem einen Ausgangskonnektor 350 und einen externen Kommunikationskonnektor 360. Der Ausgangskonnektor 350 entspricht einem Konnektor, welcher derart konfiguriert ist, dass dieser mit einem Ausgangskabel verbunden ist, welches vorgesehen ist, um einen Ausgang des FC-Wandlers 310 hin zu einer Lastvorrichtung (nicht gezeigt) (beispielsweise ein Wechselrichter, welcher derart konfiguriert ist, dass dieser einen Motor antreibt, der als eine Leistungsquelle des Brennstoffzellenfahrzeugs dient) zu führen. Der externe Kommunikationskonnektor 360 entspricht einem Konnektor, welcher derart konfiguriert ist, dass dieser mit einem externen Kommunikationskabel verbunden ist, welches vorgesehen ist, um eine Kommunikation zwischen der Steuerungsvorrichtung 320 und beispielsweise einer weiteren Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt), welche an dem Brennstoffzellenfahrzeug montiert ist, zu schaffen. Ein Relais 330 ist zwischen einem Ausgangsanschluss der Brennstoffzelle 210 und einem Eingangsanschluss des FC-Wandlers 310 vorgesehen. Ein Kommunikationskabel 324, welches mit einem Kommunikationskonnektor 322 vorgesehen ist, ist mit der Steuerungsvorrichtung 320 verbunden. Der Zellenmonitor 220 ist mit einem Verbindungskonnektor 224 vorgesehen, welcher derart konfiguriert ist, dass dieser mit dem Kommunikationskonnektor 322 verbunden ist. Die Steuerungsvorrichtung 320 und der Zellenmonitor 220 sind verbunden, um über das Kommunikationskabel 324, den Kommunikationskonnektor 322 und den Verbindungskonnektor 224 eine gegenseitige Kommunikation zu schaffen. Eine Service-Steckereinheit 340 ist bei einer Ausgangsverdrahtung 370 vorgesehen, welche zwischen dem Ausgang des FC-Wandlers 310 und dem Ausgangskonnektor 350 angeordnet ist, und derart konfiguriert, dass diese den Ausgang der Spannung der Brennstoffzelle 210 nach außen trennt bzw. unterbricht. Die Service-Steckereinheit 340 ist derart konfiguriert, dass diese einen mit der Ausgangsverdrahtung 370 verbundenen Fassungs- bzw. Anschlussabschnitt 342 und einen an dem Fassungsabschnitt 342 lösbar montierten Service-Steckerabschnitt 344 umfasst.
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2 entspricht perspektivischen Ansichten, welche die Konfiguration der Brennstoffzelleneinheit 10 darstellen. In den Abbildungen sind eine X-Achse und eine Z-Achse parallel zu einer horizontalen Ebene angeordnet; und eine +Y-Richtung gibt eine Richtung nach vertikal oben an und eine –Y-Richtung gibt eine Richtung nach vertikal unten an. Die Brennstoffzelleneinheit 10 umfasst außerdem ein erstes Gehäuse 200 und ein zweites Gehäuse 300, welches an einer oberen Fläche des ersten Gehäuses 200 fixiert und als eine Abdeckung konfiguriert ist, um das erste Gehäuse 200 abzudecken.
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Wie durch die linke Abbildung von 2 gezeigt ist, ist die Brennstoffzelle 210 des Brennstoffzellenabschnitts 20 in dem ersten Gehäuse 200 angeordnet und der Zellenmonitor 220 ist an einem Rahmen (nicht gezeigt) auf einer oberen Seite (+Y-Richtungsseite) der Brennstoffzelle 210 fixiert. Monitoranschlüsse der jeweiligen Zellen 212 der Brennstoffzelle 210 sind mithilfe von Kabeln (nicht gezeigt) mit dem Zellenmonitor 220 verbunden. Eine Seitenflächenöffnung 202 ist bei einer Seitenfläche auf einer +Z-Richtungsseite des ersten Gehäuses 200 vorgesehen.
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Die Brennstoffzelle 210 ist derart konfiguriert, dass diese einen Zellenstapel umfasst, der durch Stapeln einer Mehrzahl von Zellen 212 entlang der Z-Richtung vorgesehen wird. Eine Anschlussplatte und ein Isolator (nicht gezeigt) sind auf beiden Seiten des Zellenstapels vorgesehen. Der Zellenstapel und die Anschlussplatten und Isolatoren, welche auf den jeweiligen Seiten des Zellenstapels vorgesehen sind, sind zwischen einer ersten Endplatte 214 und einer zweiten Endplatte 216 angeordnet. Die Brennstoffzelle 210 wird über die Seitenflächenöffnung 202 auf der +Z-Richtungsseite des ersten Gehäuses 200 in das erste Gehäuse 200 eingefügt und an dem ersten Gehäuse 200 fixiert, so dass die erste Endplatte 214 die Seitenflächenöffnung 202 bedeckt. Die erste Endplatte 214 ist mit Zuführöffnungen und Abführöffnungen (nicht gezeigt) vorgesehen, welche derart konfiguriert sind, dass diese mit Zuführleitungen und Abführleitungen für Reaktionsgase und ein Kühlmedium, welche für eine Leistungserzeugung der Brennstoffzelle 210 verwendet werden, verbunden sind.
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Der an der Brennstoffzelle 210 fixierte Zellenmonitor 220 umfasst einen Konnektorabschnitt 222, welcher ausgehend von dem ersten Gehäuse 200 nach oben vorsteht und mit dem Verbindungskonnektor 224 auf einer oberen Fläche 226 des Konnektorabschnitts 222 vorgesehen ist. Wie in 2 gezeigt ist, ist der Zellenmonitor 220 einschließlich des Konnektorabschnitts 222 gemäß dieser Ausführungsform in einer rechtwinkligen Parallelepiped-Gestalt ausgebildet, welche in ihrer Gesamtheit ausgehend von dem ersten Gehäuse 200 nach oben vorsteht. Diese Konfiguration kann beispielsweise durch Anordnen einer Platine (nicht gezeigt) mit der darauf entlang einer YZ-Ebene aufrecht montierten Schaltung des Zellenmonitors 220 implementiert sein.
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Der FC-Wandler 310, die Steuerungsvorrichtung 320, das Relais 330 (in 2 nicht gezeigt), die Service-Steckereinheit 340 und die Ausgangsverdrahtung 370 des Hochspannungs-Schaltungsabschnitts 30 sind in dem zweiten Gehäuse 300 angeordnet. Der Ausgangskonnektor 350 und der externe Kommunikationskonnektor 360 sind auf einer Abdeckungsfläche 302 vorgesehen, welche einer oberen Fläche des zweiten Gehäuses 300 entspricht. Das zweite Gehäuse 300 umfasst außerdem einen Einführraum 308, welcher bei einem inneren Raum des zweiten Gehäuses 300 vorgesehen ist, der sich von den Räumen unterscheidet, um den FC-Wandler 310, die Steuerungsvorrichtung 320 und die Service-Steckereinheit 340, welche darin angeordnet sind, aufzunehmen, und welcher derart konfiguriert ist, dass dieser die Einführung des Konnektorabschnitts 222 des ausgehend von dem ersten Gehäuse 200 nach oben vorstehenden Zellenmonitors 220 aufnimmt. Darüber hinaus ist in der Abdeckungsfläche 302 des zweiten Gehäuses 300 eine Konnektoröffnung 306 vorgesehen, welche oberhalb des Verbindungskonnektors 224 anzuordnen ist, wenn der Konnektorabschnitt 222 in dem Einführraum 308 eingeführt ist. Bei der Abdeckungsfläche 302 des zweiten Gehäuses 300 ist außerdem eine Steckeröffnung 304 als ein Öffnungsbereich entsprechend der Position vorgesehen, bei welcher die Service-Steckereinheit 340 anzuordnen ist. Bei dem dargestellten Beispiel von 2 ist die Konnektoröffnung 306 kontinuierlich mit bzw. durchgehend zu der Steckeröffnung 304 vorgesehen. Das Kommunikationskabel 324, welches mit der Steuerungsvorrichtung 320 verbunden ist, ist über die Steckeröffnung 304 in Richtung hin zu der Konnektoröffnung 306 angeordnet. Der Kommunikationskonnektor 322 ist bei einem Ende des Kommunikationskabels 324 vorgesehen, welches mit dem Verbindungskonnektor 224 zu verbinden ist.
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Das zweite Gehäuse 300 wird mit dem ersten Gehäuse 200 zusammengebaut und daran fixiert, wie durch die linke Abbildung von 2 gezeigt ist. Die Brennstoffzelle 210, der Zellenmonitor 220, der FC-Wandler 310, die Steuerungsvorrichtung 320, das Relais 330 (in 2 nicht gezeigt) und die Service-Steckereinheit 340 sind entsprechend in einem Gehäuse angeordnet, welches durch Zusammenbauen des ersten Gehäuses 200 und des zweiten Gehäuses 300 konfiguriert wird. Dies sieht die integrierte Brennstoffzelleneinheit 10 vor, wie durch die rechte Abbildung von 2 gezeigt.
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3 entspricht vergrößerten, perspektivischen Ansichten, welche die Steckeröffnung 304 und die Konnektoröffnung 306 der Brennstoffzelleneinheit 10 darstellen. Wie durch die obere Abbildung von 3 gezeigt, wird der bei dem Ende des Kommunikationskabels 324 vorgesehene Kommunikationskonnektor 322 an dem unterhalb (auf einer –Y-Richtungsseite) der Konnektoröffnung 306 angeordneten Verbindungskonnektor 224 des Zellenmonitors 220 angebracht. Diese Konfiguration ermöglicht, dass die Steuerungsvorrichtung 320 und der Zellenmonitor 220 auf einfache Art und Weise über das Kommunikationskabel 324 miteinander verbunden werden. Diese Konfiguration ermöglicht entsprechend, dass die Steuerungsvorrichtung 320 eine Kommunikation bzw. Verbindung mit dem Zellenmonitor 220 schafft und die Überwachungsergebnisse der Spannungen der jeweiligen Zellen 212 der Brennstoffzelle 210 durch den Zellenmonitor 220 erhält.
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Der Fassungsabschnitt 342 der Service-Steckereinheit 340 ist unter der Steckeröffnung 304 angeordnet. Der Service-Steckerabschnitt 344 ist derart konfiguriert, dass dieser einen Griff 346 umfasst, welcher rotiert wird, um zwischen einer verriegelten Position und einer nicht verriegelten bzw. entriegelten Position zu wechseln. Wie durch die untere Abbildung von 3 gezeigt, wechselt die Betätigung zum Montieren des Service-Steckerabschnitts 344 an dem Fassungsabschnitt 342 und Rotieren und nach unten Drücken des Griffs 346 den Service-Steckerabschnitt 344 hin zu der verriegelten Position, um den Service-Steckerabschnitt 344 zu fixieren, und dieser sieht eine Kontinuität bzw. einen Anschluss zwischen dem Ausgangsanschluss des FC-Wandlers 310 und dem Ausgangskonnektor 350 vor. Die Betätigung zum Rotieren und nach oben Ziehen des Griffs 346 ausgehend von der verriegelten Position wechselt die Service-Steckereinheit 340 andererseits hin zu der entriegelten Position (das heißt, dem Zustand, welcher durch die unterbrochene Linie in der Abbildung gezeigt ist), um ein Lösen der Service-Steckereinheit 340 zu ermöglichen. Die Betätigung zum Herausziehen des Service-Steckerabschnitts 344 aus dem Fassungsabschnitt 342 unterbricht die Kontinuität bzw. den Anschluss zwischen dem Ausgangsanschluss des FC-Wandlers 310 und dem Ausgangskonnektor 350.
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Wie durch die untere Abbildung von 3 gezeigt, ist die Konnektoröffnung 306 unter dem Griff 346 bei der nach unten gedrückten Position angeordnet, wenn sich die Service-Steckereinheit 340 bei der verriegelten Position befindet. Insbesondere ist die Konnektoröffnung 306 in dem Totraum unter dem Griff 346 bei der nach unten gedrückten Position angeordnet, wenn sich die Service-Steckereinheit 340 in der verriegelten Position befindet. Diese Konfiguration verwendet daher den Totraum wirkungsvoll, um die Konnektoröffnung 306 in dem zweiten Gehäuse 300 wirkungsvoll vorzusehen. Diese Konfiguration ermöglicht außerdem, dass die Steckeröffnung 304 und die Konnektoröffnung 306 kollektiv und effizient an einer Stelle in dem zweiten Gehäuse 300 vorgesehen sind. Die Konfiguration, bei welcher die Steckeröffnung 304 und die Konnektoröffnung 306 durch eine Abdeckung (nicht gezeigt) abgedeckt und abgeschirmt sind, sieht die wasserdichte Eigenschaft der Brennstoffzelleneinheit 10 vor.
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Wie vorstehend beschrieben ist, ist die Brennstoffzelle 210 bei der vorstehend beschriebenen Brennstoffzelleneinheit 10 in dem ersten Gehäuse 200 angeordnet und die Steuerungsvorrichtung 320 ist in dem zweiten Gehäuse 300 angeordnet. Bei der Konfiguration ohne die Konnektoröffnung 306, wie im „Hintergrund” beschrieben, besteht eine Notwendigkeit, das erste Gehäuse 200 mit dem zweiten Gehäuse 300 zusammenzubauen, nachdem der Kommunikationskonnektor 322 des Kommunikationskabels 324, welches mit der Steuerungsvorrichtung 320 verbunden ist, mit dem Verbindungskonnektor 224 des Zellenmonitors 220 verbunden ist. Diese Konfiguration erhöht die Montageschwierigkeit. Die vorstehend beschriebene Konfiguration der Brennstoffzelleneinheit 10 ermöglicht andererseits, dass der Kommunikationskonnektor 322 des Kommunikationskabels 324 über die Konnektoröffnung 306 des zweiten Gehäuses 300 auf einfache Art und Weise mit dem Verbindungskonnektor 224 des Zellenmonitors 220 verbunden wird, nachdem das erste Gehäuse 200 mit dem zweiten Gehäuse 300 zusammengebaut ist. Diese Konfiguration reduziert die Montageschwierigkeit. Zusätzlich ist die Steuerungsvorrichtung 320 in dem zweiten Gehäuse 300 angeordnet, welches sich von dem ersten Gehäuse 200 unterscheidet, das derart konfiguriert ist, um die Brennstoffzelle 210 darin aufzunehmen. Diese Konfiguration reduziert die nachteiligen Effekte von Spannungen durch eine thermische Ausdehnung und eine thermische Kontraktion der Brennstoffzelle 210 auf die Steuerungsvorrichtung 320.
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4 entspricht perspektivischen Ansichten, welche die Konfiguration einer Brennstoffzelleneinheit 10B gemäß einer Modifikation darstellen. Die Brennstoffzelleneinheit 10B der Modifikation ist derart konfiguriert, dass diese einen Zellenmonitor 220B und einen Einführraum 308B der nachfolgenden Konfiguration anstelle des in 2 gezeigten Zellenmonitors 220 und des Einführraums 308 umfasst.
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Bei der in 2 gezeigten Brennstoffzelleneinheit 10 ist der gesamte Zellenmonitor 220 einschließlich des Konnektorabschnitts 222 in einer rechtwinkligen Parallelepiped-Gestalt ausgebildet, welche ausgehend von dem ersten Gehäuse 200 nach oben vorsteht. Der Einführraum 308 des zweiten Gehäuses 300 ist in einer entsprechenden Gestalt ausgebildet. Bei der Brennstoffzelleneinheit 10B der Modifikation ist andererseits ein Konnektorabschnitt 222B derart konfiguriert, dass dieser ausgehend von einem Hauptkörperabschnitt 228 des Zellenmonitors 220B nach oben vorsteht. Der Einführraum 308B des zweiten Gehäuses 300 ist in einer Gestalt entsprechend dem Zellenmonitor 220B und dem Konnektorabschnitt 222B ausgebildet.
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In gleicher Art und Weise wie die Brennstoffzelleneinheit 10 der Ausführungsform ermöglicht die Konfiguration der Brennstoffzelleneinheit 10B der Modifikation, dass der Kommunikationskonnektor 322 des Kommunikationskabels 324 über die Konnektoröffnung 306 des zweiten Gehäuses 300 auf einfache Art und Weise mit einem Verbindungskonnektor 224 des Zellenmonitors 220B verbunden wird, nachdem das erste Gehäuse 200 mit dem zweiten Gehäuse 300 zusammengebaut und integriert ist. Zusätzlich ist die Steuerungsvorrichtung 320 in dem zweiten Gehäuse 300 angeordnet. Diese Konfiguration reduziert die nachteiligen Effekte von Spannungen durch eine thermische Ausdehnung und eine thermische Kontraktion der Brennstoffzelle 210 auf die Steuerungsvorrichtung 320.
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Der Zellenmonitor 220 oder 220B ist derart konfiguriert, dass dieser die Spannungen der jeweiligen Zellen der Ausführungsform und der Modifikation, wie vorstehend beschrieben, überwacht, dieser kann jedoch derart konfiguriert sein, dass dieser zumindest einen aus verschiedenen Parameter, beispielsweise einschließlich Spannungen, elektrischen Strömen und Temperaturen der jeweiligen Zellen, überwacht.
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Bei der Ausführungsform und der Modifikation, wie vorstehend beschrieben, ist die Konnektoröffnung 306 bei der Abdeckungsfläche 302 des zweiten Gehäuses 300 vorgesehen, welche oberhalb des Verbindungskonnektors 224 angeordnet ist. Diese Konfiguration ist jedoch nicht notwendig. Beispielsweise kann der Verbindungskonnektor 224 gemäß einer Modifikation derart konfiguriert sein, dass dieser einer Seitenfläche des zweiten Gehäuses 300 gegenüberliegt, und die Konnektoröffnung 306 kann bei dieser Seitenfläche vorgesehen sein. Im Allgemeinen kann das zweite Gehäuse derart konfiguriert sein, dass dieses eine Konnektoröffnung in einer dem Verbindungskonnektor gegenüberliegenden Oberfläche vorsieht, wenn der Konnektorabschnitt in den Einführraum eingeführt ist.
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Bei der Ausführungsform und der Modifikation, wie vorstehend beschrieben, ist das erste Gehäuse 200 auf der unteren Seite angeordnet und das zweite Gehäuse 300 ist auf der oberen Seite angeordnet. Gemäß einer weiteren Modifikation können das erste Gehäuse 200 und das zweite Gehäuse 300 in einer umgekehrten vertikalen Anordnung angeordnet sein, oder diese können in einer lateralen Anordnung angeordnet sein.
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Bei der Ausführungsform und der Modifikation, wie vorstehend beschrieben, ist die Konnektoröffnung 306 kontinuierlich mit bzw. durchgehend zu der Steckeröffnung 304 vorgesehen und unterhalb der Position des Griffs 346 (in 3 gezeigt) angeordnet, wenn sich die Service-Steckereinheit 340 in der verriegelten Position befindet. Diese Konfiguration ist jedoch nicht notwendig. Gemäß einer Modifikation kann die Konnektoröffnung 306 derart vorgesehen sein, dass diese von der Steckeröffnung 306 entfernt liegt. Gemäß einer weiteren Modifikation kann die Konnektoröffnung 306 bei einer unterschiedlichen Position zu der Position unterhalb der Position des Griffs 346 bei der verriegelten Position vorgesehen sein.
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Bei der Ausführungsform und der Modifikation, wie vorstehend beschrieben, ist die Steuerungsvorrichtung 320, welche vorgesehen ist, um den FC-Wandler 310 zu steuern, über das Kommunikationskabel 324 mit dem Zellenmonitor 220 oder 220B verbunden. Diese Konfiguration ist jedoch nicht notwendig. Gemäß einer Modifikation kann eine andere Steuerungsvorrichtung, welche sich von derjenigen Steuerungsvorrichtung 320 unterscheidet, die vorgesehen ist, um den FC-Wandler 310 zu steuern, in dem zweiten Gehäuse 300 angeordnet sein und über das Kommunikationskabel 324 mit dem Zellenmonitor 220 oder 220B verbunden sein.
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Die bei der Brennstoffzelleneinheit vorgesehenen Komponenten sind nicht auf die in 1 gezeigten Komponenten beschränkt. Die Brennstoffzelleneinheit kann derart konfiguriert sein, dass diese zumindest eine Brennstoffzelle, einen Zellenmonitor und eine Steuerungsvorrichtung, welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Kommunikation bzw. Verbindung mit dem Zellenmonitor schafft, umfasst. Zusätzlich können verschiedene weitere Komponenten vorgesehen sein. Bei einer Konfiguration ohne die Service-Steckereinheit kann auf die Steckeröffnung verzichtet werden und es kann lediglich die Konnektoröffnung vorgesehen sein.
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Die Offenbarung ist nicht auf eine der Ausführungsform und der Modifikationen, wie vorstehend beschrieben, beschränkt, sondern kann durch eine Vielzahl von weiteren Konfigurationen implementiert sein, ohne von dem Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Beispielsweise können die technischen Merkmale einer Form der Ausführungsform und der Modifikationen entsprechend den technischen Merkmalen von jedem der bei der „Kurzfassung” beschriebenen Aspekten geeignet ersetzt oder kombiniert werden, um einen Teil oder die Gesamtheit der vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen oder um einen Teil oder die Gesamtheit der vorstehend beschriebenen vorteilhaften Effekte zu erreichen. Es kann auf irgendeines der technischen Merkmale geeignet verzichtet werden, sofern das technische Merkmal hierin nicht als notwendig beschrieben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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