DE102017125251A1

DE102017125251A1 - Brennstoffzellenfahrzeug

Info

Publication number: DE102017125251A1
Application number: DE102017125251.7A
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Nishiumi; Tatsuya TOKUMASU
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2018-05-03
Anticipated expiration: 2037-10-28
Also published as: CA2984040C; JP6581067B2; US10608262B2; CA2984040A1; DE102017125251B4; KR20180048342A; CN108016271B; JP2018073718A; KR101981865B1; CN108016271A; US20180123149A1

Abstract

Ein Brennstoffzellenfahrzeug weist ein Brennstoffzellenmodul auf, das so gestaltet ist, dass es folgendes einschließt: einen Brennstoffzellenstapel, einen Tank, der dafür gestaltet ist, ein Gas zu speichern, das zum Brennstoffzellentank geliefert wird, eine Brennstoffzelleneinbaukammer, die dafür gestaltet ist, das Brennstoffzellenmodul darin zu platzieren, und eine Tankeinbaukammer, die in einer Fahrzeuglängsrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs hinter der Brennstoffzelleneinbaukammer unter einem Boden des Brennstoffzellenfahrzeugs ausgebildet ist und dafür gestaltet ist, den Tank darin zu platzieren. Das Brennstoffzellenmodul wird vertikal oberhalb des Tanks so platziert, dass es den Tank nicht überlappt, wenn es in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet wird.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität, die auf der am 2. November 2016 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-214855 basiert, die in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
HINTERGRUND
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Brennstoffzellenfahrzeug, das mit einer Brennstoffzelle ausgestattet ist.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Bei einer vorgeschlagenen Gestaltung eines Brennstoffzellenfahrzeugs wird ein Brennstoffzellenmodul, das einen Brennstoffzellenstapel aufweist, in einer Einbaukammer platziert, die vor einer Insassenzelle vorgesehen ist, und ein Tank zum Speichern von Wasserstoffgas wird in einer Wasserstofftankkammer platziert, die unter einem Boden des Insassenraums vorgesehen ist (wie in JP 2015-231319 A beschrieben). In dem Brennstoffzellenfahrzeug von JP 2015-231319 A wird der Brennstoffzellenstapel über eine Anbaukomponente an einem Aufhängungselement angebaut. Diese Anbaukomponente wird im Falle einer Kollision zerstört, so dass der Brennstoffzellenstapel in einen Ausweichraum unterhalb der Wasserstofftankkammer bewegt und dadurch eine Kollision zwischen dem Brennstoffzellenstapel und dem Tank vermieden werden kann.
Im Brennstoffzellenfahrzeug von JP 2015-231319 A sind der Brennstoffzellenstapel und der Tank so angeordnet, dass sie einander überlappen, wenn sie in der horizontalen Richtung betrachtet werden. Wenn sich der Brennstoffzellenstapel durch die Wucht einer Kollision in einer horizontalen Richtung bewegt, oder wenn sich der Tank im Falle einer Kollision, bei der die Anbaukomponente nicht zerstört wird, aufgrund der Trägheitskraft vorwärtsbewegt, ist es wahrscheinlich, dass der Brennstoffzellenstapel mit dem Tank kollidiert und den Tank beschädigt. Das Problem ist nicht kennzeichnend für den Brennstoffzellenstapel, sondern kann sich bei einer Gestaltung ergeben, bei der irgendeine andere Komponente des Brennstoffzellenmoduls so angeordnet ist, dass sie den Tank überlappt, wenn man sie in der horizontalen Richtung betrachtet. Daher besteht ein Bedarf an einer Technik, die einer Kollision zwischen dem Brennstoffzellenmodul und dem Tank im Falle einer Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs entgegensteht.
KURZFASSUNG

(1) Gemäß einem Aspekt der Offenbarung wird ein Brennstoffzellenfahrzeug angegeben. Dieses Brennstoffzellenfahrzeug weist ein Brennstoffzellenmodul auf, das so gestaltet ist, dass es folgendes einschließt: einen Brennstoffzellenstapel, einen Tank, der dafür gestaltet ist, ein Gas zu speichern, das zum Brennstoffzellentank geliefert wird, eine Brennstoffzelleneinbaukammer, die dafür gestaltet ist, das Brennstoffzellenmodul darin zu platzieren, und eine Tankeinbaukammer, die in einer Fahrzeuglängsrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs hinter der Brennstoffzelleneinbaukammer unter einem Boden des Brennstoffzellenfahrzeugs ausgebildet ist und dafür gestaltet ist, den Tank darin zu platzieren. Das Brennstoffzellenmodul ist vertikal oberhalb des Tanks so platziert, dass es den Tank nicht überlappt, wenn es in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet wird. Im Brennstoffzellenfahrzeug dieses Aspekts ist das Brennstoffzellenmodul vertikal oberhalb des Tanks so platziert, dass es den Tank nicht überlappt, wenn es in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet wird. Diese Gestaltung steht einer Kollision zwischen dem Brennstoffzellenmodul und dem Tank auch dann entgegen, wenn sich das Brennstoffzellenmodul in der Fahrzeuglängsrichtung in Richtung auf den Tank bewegt oder wenn sich der Tank im Falle einer Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs durch die Trägheitskraft in der Fahrzeuglängsrichtung zum Brennstoffzellenmodul bewegt.
(2) Im Brennstoffzellenfahrzeug des obigen Aspekts weist das Brennstoffzellenmodul ferner einen plattenähnlichen Tragrahmen auf, der dafür gestaltet ist, den Brennstoffzellenstapel von unten zu stützen, wobei der Tragrahmen eine erste Eintiefung aufweist, die in einer Region ausgebildet ist, die in der Fahrzeuglängsrichtung gesehen einen Teil eines hinteren Endes des Tragrahmens einschließt und die einem in einer vertikalen Richtung oberen Abschnitt des Tanks entspricht, wenn man sie in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet, und die zumindest auf einer vertikal unteren Seite und einer in der Fahrzeuglängsrichtung hinteren Seite offen ist. Im Brennstoffzellenfahrzeug dieses Aspekts ist die erste Eintiefung im Tragrahmen ausgebildet. Auch wenn sich das Brennstoffzellenmodul und der Tank im Falle einer Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs in Bezug aufeinander so bewegen, dass sich der in der vertikalen Richtung obere Abschnitt des Tanks der ersten Eintiefung nähert, bewirkt diese Gestaltung, dass der in der vertikalen Richtung obere Abschnitt des Tanks unterhalb der ersten Eintiefung zu liegen kommt (platziert wird), wodurch sie einer Kollision zwischen dem Brennstoffzellenmodul und dem Tank entgegensteht. Im Gegensatz zu einer Gestaltung, bei der keine erste Eintiefung im Tragrahmen ausgebildet ist, steht diese Gestaltung einer Kollision zwischen dem Brennstoffzellenmodul und dem Tank im Falle einer Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs auch dann entgegen, wenn das Brennstoffzellenmodul an der in der vertikalen Richtung tieferen Position platziert wird. Durch die Gestaltung, die einen Einbau des Brennstoffzellenmoduls an der in der vertikalen Richtung tieferen Position ermöglicht, kann die Höhe der Brennstoffzelleneinbaukammer verringert werden, wodurch eine Verkleinerung des Brennstoffzellenfahrzeugs erreicht werden kann, oder der Raum zum Einbauen der Komponenten außer dem Brennstoffzellenmodul in der Brennstoffzelleneinbaukammer kann vergrößert werden, während gleichzeitig die Höhe der Brennstoffzelleneinbaukammer unverändert bleibt. Die Gestaltung, die einen Einbau des Brennstoffzellenmoduls an der in der vertikalen Richtung tieferen Position ermöglicht, kann den Schwerpunkt der Komponenten, die in der Brennstoffzelleneinbaukammer platziert werden, insgesamt senken und kann die Fahrstabilität verbessern.
(3) Im Brennstoffzellenfahrzeug des oben genannten Aspekts ist die erste Eintiefung als Ausschnitt gestaltet, der in einer Dickenrichtung des Tragrahmens ausgebildet ist. Im Brennstoffzellenfahrzeug dieses Aspekts ist die erste Eintiefung als Ausschnitt gestaltet. Gegenüber einer ersten Eintiefung, die nicht als Ausschnitt gestaltet ist, steht die erste Eintiefung dieser Gestaltung einer Kollision zwischen dem Tragrahmen und dem Tank im Falle einer Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs zuverlässiger entgegen. Dementsprechend ist es möglich, den Brennstoffzellenstapel an einer in der vertikalen Richtung tieferen Position zu platzieren.
(4) Im Brennstoffzellenfahrzeug des obigen Aspekts weist der Brennstoffzellenstapel eine Mehrzahl gestapelter Einheitszellen und eine Endplatte auf, die auf einer in der Fahrzeuglängsrichtung hinteren Seite in einer Stapelungsrichtung der Mehrzahl von Einheitszellen platziert sind, wobei die Endplatte eine zweite Eintiefung aufweist, die in einer Region ausgebildet ist, die in der Fahrzeuglängsrichtung gesehen einen Teil eines hinteren Endes der Endplatte einschließt und die einem in einer vertikalen Richtung oberen Abschnitt des Tanks entspricht, wenn man sie in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet, und die zumindest auf einer vertikal unteren Seite und einer in der Fahrzeuglängsrichtung hinteren Seite offen ist. Im Brennstoffzellenfahrzeug dieses Aspekts ist die zweite Eintiefung in der Endplatte ausgebildet. Auch wenn sich das Brennstoffzellenmodul und der Tank im Falle einer Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs in Bezug aufeinander so bewegen, dass sich der in der vertikalen Richtung obere Abschnitt des Tanks der zweiten Eintiefung nähert, bewirkt diese Gestaltung, dass der obere Abschnitt des Tanks unterhalb der zweiten Eintiefung zu liegen kommt (platziert wird), und steht dadurch einer Kollision zwischen dem Brennstoffzellenmodul und dem Tank entgegen. Im Gegensatz zu einer Gestaltung, bei der keine zweite Eintiefung in der Endplatte ausgebildet ist, steht diese Gestaltung einer Kollision zwischen der Endplatte und dem Tank im Falle einer Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs auch dann entgegen, wenn die Endplatte an der in der vertikalen Richtung tieferen Position platziert wird. Die Gestaltung, die einen Einbau der Endplatte an der in der vertikalen Richtung tieferen Position ermöglicht, kann die Höhe der Brennstoffzelleneinbaukammer verringern, wodurch eine Verkleinerung des Brennstoffzellenfahrzeugs erreicht wird. Die Gestaltung, die einen Einbau der Endplatte an der in der vertikalen Richtung tieferen Position ermöglicht, kann den Schwerpunkt der Komponenten, die in der Brennstoffzelleneinbaukammer platziert werden, insgesamt senken und kann die Fahrstabilität verbessern.
(5) Das Brennstoffzellenfahrzeug des obigen Aspekts weist ferner ein Gehäuse auf, das dafür gestaltet ist, den Brennstoffzellenstapel darin zu platzieren, wobei die Endplatte frei bleibt und mit einem Befestigungselement, das so vorgesehen ist, dass es in einer Dickenrichtung durch die Endplatte hindurchgeht, an die Endplatte einer tankseitigen Stirnfläche des Gehäuses angefügt wird, wobei der in der vertikalen Richtung unterste Abschnitt der Endplatte in der vertikalen Richtung unterhalb eines in der vertikalen Richtung untersten Abschnitts des Gehäuses zu liegen kommt, und wobei die zweite Eintiefung der Endplatte zwischen zwei Durchgangsbohrungen ausgebildet ist, die in der Endplatte vorgesehen sind, um jeweils Befestigungselemente aufzunehmen, die in der Fahrzeugbreitenrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs nebeneinander liegen. Im Brennstoffzellenfahrzeug dieses Aspekts ist die zweite Eintiefung zwischen den beiden Durchgangsbohrungen ausgebildet, die in der Fahrzeugbreitenrichtung nebeneinanderliegen, um jeweils die Befestigungselemente aufzunehmen. Diese Gestaltung steht einer Verringerung der Fügekraft zwischen Endplatte und Gehäuse entgegen, während sie gleichzeitig die zweite Eintiefung bereitstellt.
(6) Im Brennstoffzellenfahrzeug des oben genannten Aspekts ist die zweite Eintiefung als Ausschnitt gestaltet, der in einer Dickenrichtung der Endplatte ausgebildet ist. Im Brennstoffzellenfahrzeug dieses Aspekts ist die zweite Eintiefung als Ausschnitt gestaltet. Gegenüber einer zweiten Eintiefung, die nicht als Ausschnitt gestaltet ist, steht die zweite Eintiefung dieser Gestaltung einer Kollision zwischen der Endplatte und dem Tank im Falle einer Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs zuverlässiger entgegen. Dementsprechend ist es möglich, den Brennstoffzellenstapel einschließlich der Endplatte an der in der vertikalen Richtung tieferen Position zu platzieren.
(7) Im Brennstoffzellenstapel des oben genannten Aspekts ist der Brennstoffzellenstapel so angeordnet, dass er in der Fahrzeuglängsrichtung abwärts zum Tank geneigt ist. Im Brennstoffzellenstapel dieses Aspekts ist der Brennstoffzellenstapel so angeordnet, dass er in der Fahrzeuglängsrichtung abwärts zum Tank geneigt ist. Durch diese Gestaltung wird bewirkt, dass Wasser im Brennstoffzellenstapel mittels der Schwerkraft zum Tank bewegt wird und ohne Weiteres aus dem Brennstoffzellenstapel ausgeführt werden kann.
(8) Im Brennstoffzellenfahrzeug des oben genannten Aspekts ist die Tankeinbaukammer dafür gestaltet, den Tank so darin zu platzieren, dass eine Längsrichtung des Tanks mit der Fahrzeuglängsrichtung übereinstimmt. Im Brennstoffzellenfahrzeug dieses Aspekts ist die Tankeinbaukammer dafür gestaltet, den Tank so darin zu platzieren, dass die Längsrichtung des Tanks mit der Fahrzeuglängsrichtung übereinstimmt. Im Vergleich zu einer Gestaltung, bei welcher der Tank so platziert wird, dass die Längsrichtung des Tanks mit der Fahrzeugbreitenrichtung übereinstimmt, ermöglicht diese Gestaltung die Platzierung eines größeren Tanks in der Tankeinbaukammer.

Die Offenbarung kann durch unterschiedliche, von den oben beschriebenen verschiedene Aspekte implementiert werden, beispielsweise durch ein Herstellungsverfahren für das Brennstoffzellenfahrzeug, ein Verfahren zum Anordnen eines Brennstoffzellenmoduls, einen Tragrahmen für einen Brennstoffzellenstapel und eine Endplatte für einen Brennstoffzellenstapel.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht, welche die schematische Gestaltung eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung darstellt;
2 ist ein Blockschema, das einen schematischen Aufbau eines Brennstoffzellensystems zeigt, das an dem Brennstoffzellenfahrzeug angebaut ist;
3 ist eine Schnittdarstellung, welche die schematische Gestaltung eines Brennstoffzellenmoduls zeigt;
4 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Gestaltung eines Gehäuses und eines Tragrahmens darstellt;
5 ist eine perspektivische Ansicht, welche die schematische Gestaltung eines Brennstoffzellenstapels zeigt;
6 ist eine Vorderansicht, die eine Endplatte darstellt;
7 ist eine Schnittansicht, welche die Bewegungen des Brennstoffzellenstapels, des Tragrahmens und des Tanks im Falle einer Kollision darstellt;
8 ist eine perspektivische Ansicht, welche die schematische Gestaltung eines Tragrahmens gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
9 ist eine Schnittansicht, welche die schematische Gestaltung eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt; und
10 ist eine perspektivische Ansicht, welche die schematische Gestaltung eines Tragrahmens gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
A1. Allgemeine Gestaltung eines Fahrzeugs
1 ist eine Schnittansicht, welche die schematische Gestaltung eines Brennstoffzellenfahrzeugs 500 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung darstellt. 1 stellt einen Schnitt entlang einer Richtung FD zu einer Front und einer Richtung RD zu einem Heck des Fahrzeugs an der in einer Fahrzeugbreitenrichtung LH des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 mittleren Position in einem Normalzustand, ohne Kollision dar. Im Folgenden werden die Richtung FD zur Front und die Richtung RD zum Heck gemeinsam als „Fahrzeuglängsrichtung“ bezeichnet. Das Brennstoffzellenfahrzeug 500 ist mit einem Brennstoffzellenmodul 100 als Leistungsquelle ausgestattet und ist so gestaltet, dass Hinterräder RW durch Ansteuern eines Elektromotors M als Antriebsquelle angetrieben werden. Die Richtung der Schwerkraft, d.h. eine vertikale Richtung G nach unten, ist in 1 zusätzlich zur Fahrzeugbreitenrichtung LH, zur Richtung FD zur Front und zur Richtung RD zum Heck gezeigt. Die Bezugszeichen und Pfeile, welche die jeweiligen Richtungen in 1 angeben, entsprechen den Bezugszeichen und Pfeilen, welche die jeweiligen Richtungen in den anderen Zeichnungen angeben.
Das Brennstoffzellenfahrzeug 500 ist so gestaltet, dass es eine Insassenzelle 510, eine Brennstoffzelleneinbaukammer 520 und eine Tankeinbaukammer 530 bildet.
Die Insassenzelle 510 ist ein Raum für Insassen und ist mit einer Mehrzahl von Sitzen ausgestattet, wie von gestrichelten Linien in 1 gezeigt. Die Insassenzelle 510 liegt praktisch in einer Region zwischen zwei Vorderrädern FW und zwei Hinterrädern RW.
Die Brennstoffzelleneinbaukammer 520 ist dafür gestaltet, zumindest einen Teil von Komponenten eines Brennstoffzellensystems (eines weiter unten beschriebenen Brennstoffzellensystems 200) einschließlich des Brennstoffzellenmoduls 100 darin zu platzieren. Das Brennstoffzellenmodul 100 weist einen Brennstoffzellenstapel 101 und einen Tragrahmen 150 auf. Das Brennstoffzellenmodul 100 weist ferner ein Gehäuse (ein weiter unten beschriebenes Gehäuse 130) auf wie nachstehend beschrieben, aber das Gehäuse ist aus der Darstellung von 1 weggelassen. Der Brennstoffzellenstapel 101 weist einen gestapelten Körper auf, der eine Mehrzahl von gestapelten Einheitszellen (weiter unten beschriebene Einheitszellen 11) aufweist. Der Tragrahmen 150 ist ein plattenähnliches Element, das dafür gestaltet ist, den Brennstoffzellenstapel 101 von unten zu stützen. Die Gestaltung des Brennstoffzellenmoduls 100 einschließlich des Brennstoffzellenstapels 101 und des Tragrahmens 150 wird weiter unten ausführlicher beschrieben. Die Brennstoffzelleneinbaukammer 520 liegt in der Richtung FD frontwärts von der Insassenzelle 510. Die Insassenzelle 510 und die Brennstoffzelleneinbaukammer 520 sind durch ein Armaturenbrett DB voneinander getrennt. Das Armaturenbrett DB ist ein plattenähnliches Element, das so gestaltet ist, dass ein oberseitiger Abschnitt nach vorne gewölbt ist. Ein unterseitiger Abschnitt des Armaturenbretts DB ist so angeordnet, dass er ungefähr parallel zur vertikalen Richtung ist.
Die Tankeinbaukammer 530 ist dafür gestaltet, einen Tank 20 zum Speichern von Wasserstoffgas darin zu platzieren. Die Tankeinbaukammer 530 ist in Richtung RD heckwärts von der Brennstoffzelleneinbaukammer 520 unter einem Boden des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 ausgebildet. Die Tankeinbaukammer 530 ist auch in Fahrzeugbreitenrichtung LH ungefähr in der Mitte entlang der Fahrzeuglängsrichtung ausgebildet. Die Tankeinbaukammer 530 weist einen Deckenabschnitt auf, der von einer Bodenplatte der Insassenzelle 510 gebildet wird. Ein Teil des Bodens der Insassenzelle 510, welcher der Tankeinbaukammer 530 entspricht, steht vom übrigen Teil des Bodens vertikal nach oben vor. Die Tankeinbaukammer 530 ist ähnlich aufgebaut wie der Mitteltunnel in einem mit einem Verbrennungsmotor ausgestatteten Fahrzeug, wo eine Antriebswelle platziert wird. Die Tankeinbaukammer 530 ist dafür gestaltet, zusätzlich zum Tank 20 einen Kabelbaum und dergleichen (nicht gezeigt) darin zu platzieren.
Wie in 1 gezeigt ist, ist das Brennstoffzellenmodul 100, das in der Brennstoffzelleneinbaukammer 520 platziert ist, so angeordnet, dass es in der Fahrzeuglängsrichtung abwärts zum Tank 20 geneigt ist. Anders ausgedrückt ist das Brennstoffzellenmodul 100 so angeordnet, dass es in Bezug auf die horizontale Richtung so geneigt ist, dass es in der Richtung RD zum Heck schräg nach unten verläuft. Der Grund für eine solche schräge Anordnung des Brennstoffzellenmoduls 100 ist, dass dadurch Wasser im Brennstoffzellenstapel 101 unter Ausnutzung der Schwerkraft in der Richtung RD zum Heck hin gesammelt und ohne Weiteres aus dem Brennstoffzellenstapel 101 ausgeführt werden kann.
Wie dargestellt, ist eine erste Eintiefung 151 in einer vertikal unteren Oberfläche des Tragrahmens 150 ausgebildet. Eine zweite Eintiefung 125 ist in einer Endplatte (einer weiter unten beschriebenen Endplatte 120), die im Brennstoffzellenstapel 101 enthalten ist, ausgebildet. Die Strukturen der ersten Eintiefung 151 und der zweiten Eintiefung 125 werden weiter unten ausführlicher beschrieben.
Das Brennstoffzellenmodul 100 ist vertikal oberhalb des Tanks 20 so platziert, dass es den Tank 20 nicht überlappt, wenn es in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet wird. Anders ausgedrückt liegt jeder Teil einer untersten Oberfläche des Brennstoffzellenmoduls 100 vertikal oberhalb eines entsprechenden Teils einer in der vertikalen Richtung obersten Oberfläche des Tanks 20, wenn man in der Fahrzeuglängsrichtung darauf blickt. Die obige Aussage, dass „das Brennstoffzellenmodul 100 vertikal oberhalb des Tanks 20 platziert“ ist, bedeutet, dass der in der vertikalen Richtung oberste Abschnitt des Brennstoffzellenmoduls 100 vertikal oberhalb des in der der vertikalen Richtung obersten Abschnitts des Tanks 20 angeordnet ist. In 1 ist eine virtuelle Linie L1, die durch den in der vertikalen Richtung obersten Abschnitt des Tanks 20 verläuft und die parallel ist zu einer horizontalen Ebene, als gestrichelte Linie gezeichnet. Diese virtuelle Linie L1 entspricht einer Bewegungsbahn des obersten Abschnitts des Tanks 20, die für den Fall einer Kollision angenommen wird. Der oberste Abschnitt des Brennstoffzellenmoduls 100 liegt vertikal oberhalb dieser virtuellen Linie L1.
A2. Gestaltung einer Brennstoffzellensystems
2 ist ein Blockschema, das einen schematischen Aufbau eines Brennstoffzellensystems 200 zeigt, das an dem Brennstoffzellenfahrzeug 500 angebaut ist. Das Brennstoffzellensystem 200 weist zusätzlich zum oben beschriebenen Brennstoffzellenstapel 101 auf: einen Gas-Flüssigkeitsabscheider 29, den Tank 20, einen Luftverdichter 30, ein Absperrventil 24, eine Einspritzdüse 25, ein Abgasablassventil 26, eine Umwälzpumpe 27, ein Dreiwegeventil 33, ein Druckregulierungsventil 34, einen Brenngaszufuhrweg 21, einen Brenngasumwälzweg 22, einen Brenngasausfuhrweg 23, einen Oxidationsgaszufuhrweg 31, einen Oxidationsgasausfuhrweg 32, einen Umgehungsströmungsweg 35 und einen Gleichspannungswandler 210. Das Brennstoffzellensystem 200 weist ferner einen Mechanismus auf, der dafür gestaltet ist, ein Kühlmittel durch den Brennstoffzellenstapel 101 umzuwälzen, der aber nicht dargestellt ist.
Der Brennstoffzellenstapel 101 weist eine Mehrzahl von gestapelten Einheitszellen 11 und zwei Endplatten 110 und 120, die in der Stapelungsrichtung jeweils an den Enden vorgesehen sind, auf. Jede Einheitszelle 11 ist eine Polymerelektrolytbrennstoffzelle, die dafür gestaltet ist, elektrische Leistung zu erzeugen durch eine elektrochemische Reaktion zwischen einem Brenngas und einem Oxidationsgas, die zu einer anodenseitigen Katalysatorelektrodenschicht bzw. einer kathodenseitigen Katalysatorelektrodenschicht geliefert werden, welche zu beiden Seiten einer Festpolymerelektrolytmembran vorgesehen sind. Gemäß der ersten Ausführungsform ist das Brenngas Wasserstoffgas und ist das Oxidationsgas Luft. Der Brennstoffzellenstapel 101 ist so angeordnet, dass die Endplatte 110 in der Richtung FD frontwärts liegt und die Endplatte 120 in der Richtung RD heckwärts liegt. Die Katalysatorelektrodenschicht ist so gestaltet, dass sie Kohlenstoffteilchen, die einen Katalysator wie Platin (Pt) tragen, und einen Elektrolyten aufweist. Gasdiffusionsschichten, die aus porösem Material bestehen, sind in der Einheitszelle 11 außerhalb der Katalysatorelektrodenschichten auf den jeweiligen Elektrodenseiten platziert. Das poröse Material kann beispielsweise ein poröser Kohlenstoff, wie Kohlepapier oder Kohletuch, oder ein poröses Metall, wie ein Metallgitter oder ein Metallschaum, sein. Verteilerrohre (nicht dargestellt) für das Brenngas, das Oxidationsgas und das Kühlmittel sind in einer Stapelungsrichtung SD der Einheitszellen 11 innerhalb des Brennstoffzellenstapels 101 ausgebildet. Die Einheitszelle 11 muss nicht unbedingt auf die Polymerelektrolytbrennstoffzelle beschränkt sein, sondern kann jede andere Art von Brennstoffzelle sein, beispielsweise eine Festoxidbrennstoffzelle.
Die beiden bzw. das Paar von Endplatten 110 und 120 dienen dazu, den gestapelten Körper, der die Einheitszellen 11 aufweist, dazwischen zu platzieren. Von den beiden Endplatten 110 und 120 hat die Endplatte 120 die Funktion, Strömungswege zum Zuleiten und Ableiten des Brenngases, des Oxidationsgases und des Kühlmittels zu und von den Verteilerrohren, die im Brennstoffzellenstapel 101 ausgebildet sind, bereitzustellen. Die Endplatte 110 weist im Gegensatz dazu keine solche Funktion auf. Jedoch weisen sowohl die Endplatte 110 als auch die Endplatte 120 ungefähr plattenähnliche äußere Formen auf, wobei ihre Dickenrichtungen mit der Stapelungsrichtung SD übereinstimmen.
Der Tank 20 ist dafür gestaltet, unter hohem Druck stehenden Wasserstoff zu speichern und Wasserstoffgas als Brenngas durch den Brenngaszufuhrweg 21 zum Brennstoffzellenstapel 101 zu liefern. Wie in 1 gezeigt ist, weist der Tank 20 eine im Wesentlichen zylindrische äußere Form auf und ist so in der Tankeinbaukammer 530 platziert, dass seine Längsrichtung mit der Fahrzeuglängsrichtung zusammenfällt. Die Umwälzpumpe 27 ist im Brenngasumwälzweg 22 platziert und ist dafür gestaltet, das Brenngas (Brenngas nach der Abscheidung von Wasser), das aus dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 29 ausgeführt wird, in den Brenngaszufuhrweg 21 zu speisen. Das Absperrventil 24 ist in der Nähe einer Brennstoffausfuhröffnung des Tanks 20 platziert und ist dafür gestaltet, zwischen der Zufuhr und der Blockierung von Wasserstoffgas aus dem Tank 20 umzuschalten. Die Einspritzdüse 25 ist im Brenngaszufuhrweg 21 angeordnet und ist dafür gestaltet, die Liefermenge (Strömungsrate) und den Druck des zum Brennstoffzellenstapel 101 gelieferten Wasserstoffgases zu regulieren. Der Gas-Flüssigkeitsabscheider 29 ist mit dem Brenngasausfuhrverteilerrohr im Brennstoffzellenstapel 101 verbunden und ist dafür gestaltet, Wasser, das in einem aus diesem Verteilerrohr ausgeführten Abgas enthalten ist, abzuscheiden und auszuführen und nach der Abscheidung des Wassers ein Gas (Brenngas) auszuführen. Das Abgasablassventil 26 ist im Brenngasausfuhrweg 23 platziert und ist dafür gestaltet, zwischen der Ausfuhr und der Blockierung von Wasser und Abgas aus dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 29 umzuschalten. Der Luftverdichter 30 ist dafür gestaltet, die Luft als Oxidationsgas zum Brennstoffzellenstapel 101 zu liefern. Das Dreiwegeventil 33 ist im Oxidationsgaszufuhrweg 31 platziert und ist dafür gestaltet, den Anteil der Luft, die zum Oxidationsgaszufuhrweg 31 geliefert werden soll, und den Anteil der Luft, die zum Umgehungsströmungsweg 35 geliefert werden soll, an der Gesamtmenge der Luft, die vom Luftverdichter 30 geliefert werden soll, zu regulieren. Das Druckregulierungsventil 34 ist im Oxidationsgasausfuhrweg 32 platziert und ist dafür gestaltet, den Druck auf der Kathodenausfuhrseite (den Gegendruck) im Brennstoffzellenstapel 101 zu regulieren.
Im Folgenden wird der Strom des Brennstoffgases im Brennstoffzellensystem 200 beschrieben. Das Wasserstoffgas, das aus dem Tank 20 eingespeist wird, wird auf dem Brenngaszufuhrweg 21 zum Brennstoffzellenstapel 101 geliefert. Das Abgas (das anodenseitige Abgas), das aus dem Brennstoffzellenstapel 101 ausgeführt wird, wird zum Gas-Flüssigkeitsabscheider 29 geliefert, der zumindest einen Teil des Wassers, das im Abgas enthalten ist, abscheidet. Das Abgas nach der Abscheidung des Wassers (d.h. Brenngas) wird durch den Brenngasumwälzweg 22 und die Umwälzpumpe 27 zum Brenngaszufuhrweg 21 zurückgeführt und wird erneut zum Brennstoffzellenstapel 101 geliefert. Ein Teil des Abgases, das zum Gas-Flüssigkeitsabscheider 29 geliefert wird, wird zusätzlich zu dem Wasser, das vom Abgas abgeschieden wird, durch das Abgasablassventil 26 aus dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 29 zum Brenngasausfuhrweg 23 ausgeführt. Der Brenngasausfuhrweg 23 ist mit dem Oxidationsgasausfuhrweg 32 verbunden, und das Wasser und das anodenseitige Abgas, die zum Brenngasausfuhrweg 23 ausgeführt werden, werden auf dem Oxidationsgasausfuhrweg 32 zusammen mit dem Wasser und dem kathodenseitigen Abgas, die aus dem Brennstoffzellenstapel 101 ausgeführt werden, ausgeführt. Der Brenngasausfuhrweg 23 steht in Verbindung mit dem Oxidationsgasausfuhrweg 32, der zur Atmosphäre hin offen ist, wenn ein Gegendruck, der höher ist als der Atmosphärendruck, an den Innenraum des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 29 angelegt wird. Daher besteht ein Druckunterschied über dem Abgasablassventil 26. Wenn das Abgasablassventil 26 geöffnet wird, wird wegen des oben genannten Druckunterschieds das Abgas aus dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 29 zum Brenngasausfuhrweg 23 ausgeführt.
Im Folgenden wird der Strom des Oxidationsgases im Brennstoffzellensystem 200 beschrieben. Die Luft (verdichtet Luft), die aus dem Luftverdichter 30 eingespeist wird, wird auf dem Oxidationsgaszufuhrweg 31 zum Brennstoffzellenstapel 101 geliefert. Die Menge der Luft, die zum Brennstoffzellenstapel 101 geliefert wird, wird durch Anpassen der Position des Dreiwegeventils 33 reguliert. Das Abgas (das kathodenseitige Abgas) und das Wasser, die aus dem Brennstoffzellenstapel 101 ausgeführt werden, werden über das Druckregulierungsventil 34 zum Oxidationsgasausfuhrweg 32 ausgeführt. Der Oxidationsgasausfuhrweg 32 ist mit dem Brenngasausfuhrweg 23 verbunden, wie oben beschrieben, und ist auch mit dem Umgehungsströmungsweg 35 verbunden. Das kathodenseitige Abgas, das aus dem Brennstoffzellenstapel 101 ausgeführt wird, wird zusammen mit dem anodenseitigen Abgas und dem Wasser, das durch den Brenngasausfuhrweg 23 ausgeführt wird, und der Luft, die durch den Umgehungsströmungsweg 35 ausgeführt wird, in die Atmosphäre ausgeführt.
Der Brennstoffzellenstapel 101 ist so angeordnet, dass er in der horizontalen Richtung so geneigt ist, dass er in der Richtung RD zum Heck hin schräg nach unten verläuft, wie oben beschrieben, so dass die Endplatte 120 in der vertikalen Richtung G nach unten an der tiefsten Position im Brennstoffzellenstapel 101 angeordnet ist. Diese Gestaltung bewirkt, dass sich das Wasser im Brennstoffzellenstapel 101 aufgrund der Schwerkraft durch die entsprechenden Verteilerrohre zur Endplatte 120 bewegt, und beschleunigt das Abfließen von Wasser aus dem Brennstoffzellenstapel 101.
Zwei Stromableiter 103F und 103R im Brennstoffzellenstapel 101 sind elektrisch mit dem Gleichspannungswandler 210 verbunden. Der Gleichspannungswandler 210 ist elektrisch mit dem Motor M verbunden und ist dafür gestaltet, die Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 101 zu verstärken und die verstärkte Spannung zum Motor M zu liefern.
Die Betätigungen des Abgasablassventils 26, des Luftverdichters 30, der Umwälzpumpe 27 und der anderen jeweils oben beschriebenen Ventile werden von einer Steuereinrichtung (nicht gezeigt) gesteuert. Diese Steuereinrichtung kann so gestaltet sein, dass sie einen ROM (Nur-Lese-Speicher), der Steuerprogramme speichert, eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), welche die Steuerprogramme aus dem ROM ausliest und die Steuerprogramme ausführt, und einen RAM (Schreib-Lese-Speicher), der als Arbeitsbereich der CPU verwendet wird, aufweist.
A3. Gestaltung eines Brennstoffzellenmoduls
3 ist eine Schnittansicht, welche die schematische Gestaltung des Brennstoffzellenmoduls 100 zeigt. 3 stellt einen Querschnitt des Brennstoffzellenmoduls 100 in einer Position ähnlich 1 dar. Das Brennstoffzellenmodul 100 weist zusätzlich zum oben beschriebenen Brennstoffzellenstapel 101 und zum Tragrahmen 150 ein Gehäuse 130 auf.
Der Brennstoffzellenstapel 101 ist so gestaltet, dass er zusätzlich zu der Mehrzahl von gestapelten Einheitszellen 11, den beiden Endplatten 110 und 120 und den beiden Stromableitern 103F und 103R, die oben beschrieben wurden, zwei Isolierplatten 102F und 102R aufweist. Die beiden Stromableiter 103F und 103R dienen als Gesamtelektroden. Der Stromableiter 103F ist in der Richtung FD frontwärts von der vordersten Einheitszelle 11 von der Mehrzahl von Einheitszellen 11 platziert, und zwar so, dass er neben dieser vordersten Einheitszelle 11 liegt. Der Stromableiter 103R ist in der Richtung RD heckwärts von der hintersten Einheitszelle 11 von der Mehrzahl von Einheitszellen 11 platziert, und zwar so, dass er neben dieser hintersten Einheitszelle 11 liegt. Die beiden Isolierplatten 102F und 102R sind plattenähnliche Elemente, die aus einem Isoliermaterial bestehen. Die Isolierplatte 102F ist zwischen der Endplatte 110 und dem Stromableiter 103F platziert, um der elektrischen Verbindung zwischen der Endplatte 110 und dem Stromableiter 103F entgegenzustehen. Die Isolierplatte 102R ist zwischen der Endplatte 120 und dem Stromableiter 103R platziert, um der elektrischen Verbindung zwischen der Endplatte 120 und dem Stromableiter 103R entgegenzustehen.
Das Gehäuse 130 ist dafür gestaltet, den übrigen Teil des Brennstoffzellenstapels 101 außer der Endplatte 120 darin zu platzieren. Anders ausgedrückt wird der Brennstoffzellenstapel 101 so im Gehäuse 130 platziert, dass die Endplatte 120 frei bleibt. Gemäß der ersten Ausführungsform besteht das Gehäuse 130 aus Aluminium (Al). Das Material des Gehäuses 130 ist jedoch nicht auf Aluminium beschränkt, sondern kann Edelstahl (SUS) sein. Das Material des Gehäuses 130 ist ebenfalls nicht auf das Metall beschränkt, sondern kann ein Harz oder dergleichen sein. Der unterste Abschnitt der Endplatte 120 liegt in der vertikalen Richtung G nach unten unterhalb des untersten Abschnitts des Gehäuses 130, wie in 3 gezeigt ist.
4 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Gestaltung des Gehäuses 130 und des Tragrahmens 150 darstellt. In 4 zeigt die Oberseite eine perspektivische Außenansicht des Gehäuses 130, und die Unterseite zeigt eine perspektivische Außenansicht des Tragrahmens 150.
Wie in 4 gezeigt ist, weist das Gehäuse 130 eine röhrenartige Außenform auf, die an einem in der Richtung RD zum Heck hin gelegenen Ende offen ist und innen hohl ist. Der übrige Teil des Brennstoffzellenstapels 101 außer der Endplatte 120 ist in einem Innenraum Ar1 des Gehäuses 130 platziert. Befestigungselemente 131 sind an vier Ecken am Boden des Gehäuses 130 ausgebildet. Das Befestigungselement 131 ragt in der horizontalen Richtung vor und weist eine durchgehende Bohrung auf, die in der mittleren Position so ausgebildet ist, dass sie in der Dickenrichtung durchläuft. Ein Flanschabschnitt 132, der nach oben absteht, ist an einem in der Richtung RD heckwärts gelegenen Ende des Gehäuses 130 ausgebildet. Eine Mehrzahl von Gewindebohrungen 133, die sich in der Dickenrichtung erstrecken, sind im Flanschabschnitt 132 ausgebildet. Eine Mehrzahl von Gewindebohrungen 134, die sich in der Stapelungsrichtung erstrecken, sind in einer in Richtung RD zum Heck hin gelegenen Stirnfläche (einem Abschnitt, der die Öffnung umschließt) des Gehäuses 130 ausgebildet. Diese Gewindebohrungen 133 und 134 sind als Innengewinde ausgebildet.
Wie in 4 gezeigt ist, weist der Tragrahmen 150 eine plattenähnliche Außenform auf und weist Gewindebohrungen 152 auf, die an vier Ecken ausgebildet sind. Diese Gewindebohrungen 152 sind an den Positionen ausgebildet, die den oben beschriebenen Durchgangsbohrungen der vier Befestigungselemente 131 des Gehäuses 130 entsprechen. Die jeweiligen Gewindebohrungen 152 sind als Innengewinde ausgebildet. Das Gehäuse 130 wird auf einer Oberseite des Tragrahmens 150 platziert und wird durch Einschrauben von Außengewindeschrauben (nicht dargestellt), die über die Durchgangsbohrungen der Befestigungselemente 131 eingeführt werden, mit den Gewindebohrungen 152 des Tragrahmens 150 mit dem Tragrahmen 150 zusammengefügt. Eine Mehrzahl von Gewindebohrungen 153 sind in einer Stirnfläche des Tragrahmens 150 ausgebildet, die in der Richtung RD zum Heck hin liegt. Diese Mehrzahl von Gewindebohrungen 153 wird verwendet, um den Tragrahmen 150 mit der Endplatte 120 zusammenzufügen, wie noch beschrieben wird. Der Tragrahmen 150 ist mit einem Anbauabschnitt (nicht gezeigt) versehen und wird durch diesen Anbauabschnitt an einem Aufhängungselement (nicht gezeigt) angebracht. Dieses Aufhängungselement wird in der Brennstoffzelleneinbaukammer 520 platziert und wird mit einem Karosserierahmen (nicht gezeigt) zusammengefügt. Gemäß einer Modifikation kann der Tragrahmen 150 direkt, ohne die Verwendung des Aufhängungselements, an dem Karosserierahmen (nicht gezeigt) angebracht werden.
Die erste Eintiefung 151 an einer Oberfläche des Tragrahmens 150 ausgebildet, die in der vertikalen Richtung G unten liegt. Die erste Eintiefung 151 ist im Tragrahmen 150 in einer Region ausgebildet, die dem in der vertikalen Richtung oberen Abschnitt des Tanks 20 entspricht, wenn man sie in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet. Anders ausgedrückt ist die erste Aussparung 151 an dem in der Richtung RD heckwärts liegenden Ende und in der Fahrzeugbreitenrichtung LH ungefähr in der Mitte der in der vertikalen Richtung G untenliegenden Oberfläche des Tragrahmens 150 angeordnet. Die erste Eintiefung 151 ist zumindest in der vertikalen Richtung G nach unten und in der Richtung RD zum Heck hin offen und weist eine geringere Dicke auf als der andere Teil des Tragrahmens 150. Die erste Eintiefung 151 weist jedoch eine Dicke ungleich null auf und ist somit nicht als Ausschnitt ausgebildet. Die erste Eintiefung 151 ist nicht sichtbar, wenn der Tragrahmen 150 von oben betrachtet wird. Die Dicke der ersten Eintiefung 151, die ungleich null ist, steht einer Verringerung der Steifigkeit des Tragrahmens 150 entgegen. Gemäß der ersten Ausführungsform weist die Form der ersten Eintiefung 151 in einer planaren Ansicht, oder genauer die Form der ersten Eintiefung 151 in der planaren Ansicht von unten, ungefähr eine Rechteckform auf. Die erste Eintiefung 151 ist demgemäß als Hohlraum in ungefähr rechteckiger Parallelflachform ausgebildet. Die Form der ersten Eintiefung 151, gesehen in der Richtung FD zur Front hin, ist ebenfalls ungefähr eine Rechteckform.
5 ist eine perspektivische Ansicht, welche die schematische Gestaltung des Brennstoffzellenmoduls 101 zeigt. 6 ist eine Vorderansicht, welche die Endplatte 120 darstellt. 6 zeigt eine Vorderansicht der Endplatte 120, gesehen in der Richtung FD zur Front hin. Schrauben (Schrauben 160, die noch beschrieben werden), die verwendet werden, um die Endplatte 120 am Gehäuse 130 und am Tragrahmen 150 anzubringen, sind in der Darstellung von 6 weggelassen. In 6 ist der Umriss des Tanks 20, gesehen in der Richtung FD zur Front hin, durch die gestrichelte Linie dargestellt.
Wie in 6 gezeigt ist, sind eine Mehrzahl von Gewindebohrungen in der Nähe des Außenrands der Endplatte 120 ausgebildet. Diese Mehrzahl von Gewindebohrungen schließen drei Gewindebohrungen 122a, 122b und 122c ein, die in einer Position in der Nähe einer vertikal unteren Stirnfläche der Endplatte 120 gruppiert sind. Die beiden Gewindebohrungen 122a und 122b sind so angeordnet, dass sie nebeneinander anliegen. Die Gewindebohrung 122c ist auf der Seite angeordnet, die der Gewindebohrung 122a in Bezug auf die Gewindebohrung 122b entgegengesetzt ist, so dass sie neben der Gewindebohrung 122b liegt. Die beiden Gewindebohrungen 122a und 122b liegen in der Fahrzeugbreitenrichtung LH der Endplatte 120 ungefähr in einer mittleren Position.
Wie in 6 dargestellt ist, ist die zweite Eintiefung 125 als Ausschnitt zwischen den beiden Gewindebohrungen 122a und 122b ausgebildet. Die zweite Eintiefung 125 ist zumindest in der vertikalen Richtung G nach unten und in der Richtung RD zum Heck hin offen. Die zweite Eintiefung 125 ist in einer Region der Endplatte 120 ausgebildet, die ein in Richtung RD zum Heck hin liegendes Ende der Endplatte 120 einschließt, und entspricht einem in der vertikalen Richtung oberen Abschnitt 20a des Tanks 20, wenn sie in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet wird. Eine Wandfläche 122W der Endplatte 120, die der zweiten Eintiefung 125 zugewandt ist, weist in der planaren Ansicht eine Bogenform auf. Diese Form der Wandfläche 122W ist ungefähr identisch mit der Form eines Teils einer Außenumfangsfläche des oberen Abschnitts 20a des Tanks 20 in der planaren Ansicht. Anders ausgedrückt ist die zweite Eintiefung 125 so ausgebildet, dass die Form der Wandfläche 122W der Form eines Teils der Außenumfangsfläche des oberen Abschnitts 20a des Tanks 20 in der planaren Ansicht angepasst ist. Die Wandfläche 122W liegt jedoch vertikal leicht oberhalb der Außenumfangsfläche des oberen Abschnitts 20a des Tanks 20. Anders ausgedrückt liegt jeder Teil der Wandfläche 122W vertikal leicht oberhalb eines entsprechenden Teils der äußeren Umfangsfläche des Tanks 20 in der vertikalen Richtung, wenn man in der Fahrzeuglängsrichtung darauf blickt. Demgemäß überlappt die Wandfläche 122W den oberen Abschnitt 20a des Tanks 20 nicht, wenn man sie in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist der Abstand zwischen den beiden Gewindebohrungen 122a und 122b länger als der Abstand zwischen zwei anderen einander benachbarten Gewindebohrungen von der Mehrzahl von Gewindebohrungen, die an der Stelle in der Nähe der vertikal unteren Stirnfläche der Endplatte 120 gruppiert sind. Zum Beispiel ist der Abstand zwischen den beiden Gewindebohrungen 122a und 122b länger als der Abstand zwischen den beiden Gewindebohrungen 122b und 122c. Diese Gestaltung der ersten Ausführungsform vergrößert die zweite Eintiefung 125, da der Abstand zwischen den beiden Gewindebohrungen 122a und 122b, die so angeordnet sind, dass sie über einen Abschnitt, wo die zweite Eintiefung 125 ausgebildet ist, hinweg nebeneinanderliegen, vergrößert ist.
Wie in 5 gezeigt ist, sind Schrauben 160 jeweils in die Mehrzahl von Gewindebohrungen eingeführt, die in der Nähe des Außenrands der Endplatte 120 ausgebildet sind. Die Schrauben 160 werden über die in der Endplatte 120 ausgebildeten Gewindebohrungen in die Mehrzahl von Gewindebohrungen 133 und die Mehrzahl von Gewindebohrungen 134, die im Gehäuse 130 ausgebildet sind, wie in 4 gezeigt, und in die Mehrzahl von Gewindebohrungen 153, die im Tragrahmen 150 ausgebildet sind, wie in 4 gezeigt, eingeführt und mit den in diesen Gewindebohrungen 133, 134 und 153 vorgesehenen Innengewinden verschraubt. Die Endplatte 120 wird demgemäß mit dem Gehäuse 130 und dem Tragrahmen 150 zusammengefügt. Die Schraube 160 entspricht dem untergeordneten Prinzip des Spannelements in den Ansprüchen.
A4. Bewegungen im Falle einer Kollision
7 ist eine Schnittansicht, welche die Bewegungen des Brennstoffzellenstapels 101, des Tragrahmens 150 und des Tanks 20 im Falle einer Kollision darstellt. 7 zeigt einen vorderen Abschnitt des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 im Falle einer Frontalkollision, wobei ein hinterer Abschnitt des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 weggelassen wurde. 7 zeigt einen Abschnitt des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 in einer Position, die der von 1 ähnlich ist. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die Vorderräder FW aus der Darstellung von 7 weggelassen.
Wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 500 mit einem Kollisionsobjekt 900 vor dem Fahrzeug kollidiert, kollidiert das Brennstoffzellenmodul 100 über die Fahrzeugkarosserie (beispielsweise Motorhaube und Kühlergrill) mit dem Kollisionsobjekt 900, so dass seine Vorwärtsbewegung angehalten wird. Dabei ist der Tank 20 noch nicht über die Fahrzeugkarosserie und andere Komponenten mit dem Kollisionsobjekt 900 kollidiert und wird sich daher aufgrund der Schwerkraft vorwärtsbewegen wollen. Der Tank 20 wird in der Richtung FD zur Front hin aus der Tankeinbaukammer 530 gestoßen. Das Brennstoffzellenmodul 100 ist jedoch vertikal oberhalb des Tanks 20 so platziert, dass es den Tank 20 nicht überlappt, wenn es in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet wird, wie oben beschrieben. Auch wenn der Tank 20 in der Richtung FD zur Front hin gestoßen wird, kollidiert das Brennstoffzellenmodul 100 demgemäß nicht mit dem Tank 20. Diese Gestaltung steht somit einer Beschädigung des Tanks 20 im Falle einer Kollision entgegen.
Das in 7 gezeigte Beispiel für eine Kollision stellt ein Beispiel dar, in dem die Vorwärtsbewegung des Brennstoffzellenmoduls 100 angehalten ist, während sich der Tank 20 in der Richtung FD zur Front hin bewegt. Die Gestaltung der Ausführungsform steht auf ähnliche Weise einer Beschädigung des Tanks 20 im Falle eines anderen Beispiels für eine Kollision entgegen. Wenn sich beispielsweise das Brennstoffzellenmodul 100 in der Richtung FD zur Front hin mit einer Geschwindigkeit bewegt, die niedriger ist als die Geschwindigkeit, mit der sich der Tank 20 vorwärtsbewegt, oder wenn sich das Brennstoffzellenmodul 100 als Reaktion auf eine Kollision des Brennstoffzellenmoduls 100 mit der Fahrzeugkarosserie in der Richtung RD zum Heck hin bewegt, dann kollidiert das Brennstoffzellenmodul 100 nicht mit dem Tank 20. Dies steht somit einer Beschädigung des Tanks 20 entgegen. Auch wenn das Brennstoffzellenmodul 100 und/oder der Tank 20 durch eine Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 bewegt wird/werden und das Brennstoffzellenmodul 100 und der Tank 20 einander nahekommen, steht die Gestaltung der Ausführungsform einer Kollision zwischen dem Brennstoffzellenmodul 100 und dem Tank 20 entgegen und steht dadurch einer Beschädigung des Tanks 20 entgegen.
Im Brennstoffzellenfahrzeug 500 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist das Brennstoffzellenmodul 100 vertikal oberhalb des Tanks 20 so platziert, dass es den Tank 20 nicht überlappt, wenn es in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet wird. Diese Gestaltung steht einer Kollision zwischen dem Brennstoffzellenmodul 100 und dem Tank 20 auch dann entgegen, wenn sich das Brennstoffzellenmodul 100 in der Richtung RD zum Heck hin bewegt oder wenn sich der Tank 20 im Falle einer Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 durch die Trägheitskraft in der Richtung FD zur Front hin bewegt.
Im Brennstoffzellenfahrzeug 500 der ersten Ausführungsform ist die erste Eintiefung 151 im Tragrahmen 150 ausgebildet. Auch wenn sich das Brennstoffzellenmodul 100 und der Tank 20 in Bezug aufeinander so bewegen, dass sich der in der vertikalen Richtung obere Abschnitt des Tanks 20 im Falle einer Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 der ersten Eintiefung 151 nähert, bewirkt diese Gestaltung, dass der in der vertikalen Richtung obere Abschnitt des Tanks 20 unterhalb der ersten Eintiefung 151 zu liegen kommt (platziert wird), was einer Kollision zwischen dem Brennstoffzellenmodul 100 und dem Tank 20 entgegensteht. Im Gegensatz zu einer Gestaltung, bei der keine erste Eintiefung 151 im Tragrahmen 150 ausgebildet ist, steht diese Gestaltung einer Kollision zwischen dem Brennstoffzellenmodul 100 und dem Tank 20 im Falle einer Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 auch dann entgegen, wenn das Brennstoffzellenmodul 100 an der in der vertikalen Richtung G tieferen Position platziert ist. Durch die Gestaltung, die einen Einbau des Brennstoffzellenmoduls 100 an der in der vertikalen Richtung G nach unten tieferen Position ermöglicht, kann die Höhe der Brennstoffzelleneinbaukammer 520 verringert werden, wodurch eine Verkleinerung des Brennstoffzellenfahrzeug 500 erreicht werden kann, oder der Raum zum Einbauen der Komponenten außer dem Brennstoffzellenmodul 100 in der Brennstoffzelleneinbaukammer 520 kann vergrößert werden, während gleichzeitig die Höhe der Brennstoffzelleneinbaukammer 520 unverändert bleibt. Die Gestaltung, die einen Einbau des Brennstoffzellenmoduls 100 an der in der vertikalen Richtung G tieferen Position ermöglicht, kann den Schwerpunkt der Komponenten, die in der Brennstoffzelleneinbaukammer 520 platziert werden, insgesamt senken und kann die Fahrstabilität verbessern.
Im Brennstoffzellenfahrzeug 500 der ersten Ausführungsform ist die zweite Eintiefung 125 in der Endplatte 120 ausgebildet. Auch wenn sich das Brennstoffzellenmodul 100 und der Tank 20 in Bezug aufeinander so bewegen, dass sich der in der vertikalen Richtung obere Abschnitt des Tanks 20 im Falle einer Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 der zweiten Eintiefung 125 nähert, bewirkt diese Gestaltung, dass der obere Abschnitt des Tanks 20 unterhalb der zweiten Eintiefung 125 zu liegen kommt (platziert wird), was einer Kollision zwischen dem Brennstoffzellenmodul 100 und dem Tank 20 entgegensteht. Im Gegensatz zu einer Gestaltung, bei der keine zweite Eintiefung 125 in der Endplatte 120 ausgebildet ist, steht diese Gestaltung einer Kollision zwischen der Endplatte 120 und dem Tank 20 im Falle einer Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 auch dann entgegen, wenn die Endplatte 120 an der in der vertikalen Richtung G tieferen Position platziert ist. Die Gestaltung, die einen Einbau der Endplatte 120 an der in der vertikalen Richtung G nach unten tieferen Position ermöglicht, kann die Höhe der Brennstoffzelleneinbaukammer 520 verringern, wodurch eine Verkleinerung des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 erreicht wird. Die Gestaltung, die einen Einbau der Endplatte 120 an der in der vertikalen Richtung G nach unten tieferen Position ermöglicht, kann den Schwerpunkt der Komponenten, die in der Brennstoffzelleneinbaukammer 520 platziert werden, insgesamt senken und kann die Fahrstabilität verbessern.
Im Brennstoffzellenfahrzeug 500 der ersten Ausführungsform ist die zweite Eintiefung 125 zwischen den beiden Durchgangsbohrungen 122a und 122b ausgebildet, die in der Fahrzeugbreitenrichtung LH nebeneinander angeordnet sind, um jeweils die Schrauben 160 aufzunehmen. Durch diese Gestaltung kann die Endplatte 120 fest mit dem Gehäuse 130 zusammengefügt werden und fest mit dem Tragrahmen 150 zusammengefügt werden, während die zweite Eintiefung 125 bereitgestellt wird. Außerdem ist der Abstand zwischen den beiden Gewindebohrungen 122a und 122b, die einander mit dem Abschnitt, an dem die zweite Eintiefung 125 ausgebildet ist, dazwischen gegenüberliegen, größer ausgebildet als der Abstand zwischen zwei beliebigen anderen einander benachbarten Gewindebohrungen von der Mehrzahl von Gewindebohrungen, die an der Stelle in der Nähe der vertikal unteren Stirnfläche der Endplatte 120 gruppiert sind. Durch diese Gestaltung kann der Abstand zwischen den beiden Gewindebohrungen 122a und 122b vergrößert werden und die zweite Eintiefung 125 kann vergrößert werden.
Im Brennstoffzellenstapel 500 der ersten Ausführungsform ist der Brennstoffzellenstapel 101 so angeordnet, dass er in der Fahrzeuglängsrichtung abwärts zum Tank 20 geneigt ist. Durch diese Gestaltung wird bewirkt, dass Wasser im Brennstoffzellenstapel 101 mittels der Schwerkraft zum Tank 20 (in Richtung RD zum Heck hin) bewegt wird und ohne Weiteres aus dem Brennstoffzellenstapel 101 ausgeführt werden kann.
Im Brennstoffzellenfahrzeug 500 der ersten Ausführungsform ist die Tankeinbaukammer 530 dafür gestaltet, den Tank 20 so darin zu platzieren, dass die Längsrichtung des Tanks 20 mit der Fahrzeuglängsrichtung übereinstimmt. Im Vergleich zu einer Gestaltung, bei welcher der Tank 20 so platziert wird, dass die Längsrichtung des Tanks mit der Fahrzeugbreitenrichtung LH übereinstimmt, ermöglicht diese Gestaltung die Platzierung eines größeren Tanks in der Tankeinbaukammer 530.
Zweite Ausführungsform
8 ist eine perspektivische Ansicht, welche die schematische Gestaltung eines Tragrahmens 150a gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt. Ein Brennstoffzellenfahrzeug der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich vom Brennstoffzellenfahrzeug 500 der ersten Ausführungsform darin, dass anstelle des Tragrahmens 150 der Tragrahmen 150a bereitgestellt ist. Die übrige Gestaltung des Brennstoffzellenfahrzeugs der zweiten Ausführungsform ist derjenigen des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 der ersten Ausführungsform ähnlich.
Der Tragrahmen 150a der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich vom Tragrahmen 150 der ersten Ausführungsform darin, dass anstelle der ersten Eintiefung 151 eine erste Eintiefung 151a bereitgestellt ist. Die übrige Gestaltung des Tragrahmens 150a der zweiten Ausführungsform ist der Gestaltung des Tragrahmens 150 der ersten Ausführungsform ähnlich. Ähnliche Komponenten werden durch ähnliche Bezugszahlen gekennzeichnet, und auf ihre ausführliche Beschreibung wird verzichtet.
Die erste Eintiefung 151a des Tragrahmens 150a ist als Ausschnitt gestaltet, der in der Dickenrichtung des Tragrahmens 151a ausgebildet ist. Die Form der ersten Eintiefung 151a in der planaren Ansicht und ihre Fläche in der planaren Ansicht (Form und Fläche von oben oder unten betrachtet) sind identisch mit der Form der ersten Eintiefung 151 der ersten Ausführungsform in der planaren Ansicht bzw. mit ihrer Fläche in der planaren Ansicht. Der Tragrahmen 150a ist zumindest in der vertikalen Richtung G nach unten, in der vertikalen Aufwärtsrichtung und in der Richtung RD zum Heck hin offen.
Dadurch, dass das Brennstoffzellenfahrzeug der zweiten Ausführungsform die obige Gestaltung aufweist, weist es vorteilhafte Wirkungen auf, die denen des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 der ersten Ausführungsform ähnlich sind. Außerdem ist die erste Eintiefung 151a der zweiten Ausführungsform als Ausschnitt in der Dickenrichtung des Tragrahmens 150a gestaltet. Gegenüber der ersten Eintiefung, die nicht als Ausschnitt gestaltet ist, steht die erste Eintiefung 151a dieser Gestaltung einer Kollision zwischen dem Tragrahmen 150a und dem Tank 20 im Falle einer Kollision zuverlässiger entgegen. Dementsprechend ist es möglich, den Tragrahmen 150a und den Brennstoffzellenstapel 101 an einer in der vertikalen Richtung G nach unten tieferen Position zu platzieren.
Dritte Ausführungsform
9 ist eine Schnittansicht, welche die schematische Gestaltung eines Brennstoffzellenfahrzeugs 500b gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt. 9 stellt wie 1 einen Schnitt entlang der Richtung FD zur Front und einer Richtung RD zum Heck des Fahrzeugs an der in der Fahrzeugbreitenrichtung LH des Brennstoffzellenfahrzeugs 500b mittleren Position in einem Normalzustand, ohne Kollision dar.
Das Brennstoffzellenfahrzeug 500b der dritten Ausführungsform unterscheidet sich vom Brennstoffzellenfahrzeug 500 der ersten Ausführungsform darin, dass ein Brennstoffzellenmodul 100b anstelle des Brennstoffzellenmoduls 100 vorgesehen ist und so angeordnet ist, dass es parallel ist zur horizontalen Richtung. Die übrige Gestaltung des Brennstoffzellenfahrzeugs 500b der dritten Ausführungsform ist derjenigen des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 der ersten Ausführungsform ähnlich. Ähnliche Komponenten werden durch ähnliche Bezugszahlen gekennzeichnet, und auf ihre ausführliche Beschreibung wird verzichtet. Das Brennstoffzellenmodul 100b unterscheidet sich vom Brennstoffzellenmodul 100 der ersten Ausführungsform darin, dass anstelle des Tragrahmens 150 der Tragrahmen 150b bereitgestellt ist. Die übrige Gestaltung des Brennstoffzellenmoduls 100b der dritten Ausführungsform ist derjenigen des Brennstoffzellenmoduls 100 der ersten Ausführungsform ähnlich. Ähnliche Komponenten werden durch ähnliche Bezugszahlen gekennzeichnet, und auf ihre ausführliche Beschreibung wird verzichtet.
Dass die Anordnung des Brennstoffzellenmoduls 100b parallel ist zur horizontalen Richtung, bedeutet, dass das Brennstoffzellenmodul 100b so angeordnet ist, dass die Stapelungsrichtung SD des Brennstoffzellenstapels 101 parallel ist zur horizontalen Richtung (zur Fahrzeuglängsrichtung). Im Brennstoffzellenfahrzeug 500b der solchermaßen gestalteten dritten Ausführungsform wird das Brennstoffzellenmodul 100b vertikal oberhalb des Tanks 20 so platziert, dass es den Tank 20 nicht überlappt, wenn es in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet wird.
10 ist eine perspektivische Ansicht, welche die schematische Gestaltung des Tragrahmens 150b gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Der Tragrahmen 150b der dritten Ausführungsform unterscheidet sich vom Tragrahmen 150 der ersten Ausführungsform darin, dass anstelle der ersten Eintiefung 151 eine erste Eintiefung 151b bereitgestellt ist. Die andere Gestaltung des Tragrahmens 150b der dritten Ausführungsform ist der des Tragrahmens 150 der ersten Ausführungsform ähnlich. Ähnliche Komponenten werden durch ähnliche Bezugszahlen gekennzeichnet, und auf ihre ausführliche Beschreibung wird verzichtet.
Die erste Eintiefung 151b der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der Eintiefung 151 der ersten Ausführungsform darin, dass die erste Eintiefung 151b in der Stapelungsrichtung SD über dem gesamten Tragrahmen 150b ausgebildet ist. Die Form der ersten Eintiefung 151b in der planaren Ansicht ist eine bandähnliche äußere Form, die sich in der Stapelungsrichtung SD erstreckt. Anders ausgedrückt ist die erste Eintiefung 151b als Nut gestaltet, die sich in der Stapelungsrichtung SD erstreckt. Die erste Eintiefung 151b ist zumindest in der vertikalen Richtung G nach unten, in der Richtung RD zum Heck hin und in der Richtung FD zur Front hin offen.
Dadurch, dass das Brennstoffzellenfahrzeug 500b der dritten Ausführungsform die obige Gestaltung aufweist, weist es vorteilhafte Wirkungen auf, die denen des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 der ersten Ausführungsform ähnlich sind. Zum Beispiel ist das Brennstoffzellenmodul 100b der dritten Ausführungsform vertikal oberhalb des Tanks 20 so platziert, dass es den Tank 20 nicht überlappt, wenn es aus der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet wird. Durch diese Gestaltung wird eine Kollision zwischen dem Brennstoffzellenmodul 100b und dem Tank 20 auch dann verhindert, wenn sich das Brennstoffzellenmodul 100b in der Richtung RD zum Heck hin bewegt oder wenn sich der Tank 20 im Falle einer Kollision durch die Trägheitskraft in der Richtung FD zur Front hin bewegt.
Modifikationen:
D1. Modifikation 1:
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist das Brennstoffzellenmodul 100 oder 100b jeweils mit dem Tragrahmen 150, 150a oder 150b ausgestattet. Gemäß einer Modifikation kann der Tragrahmen 150, 150a oder 150b weggelassen werden. Auch bei dieser Modifikation ermöglicht die Gestaltung, dass die Endplatte 120 die zweite Eintiefung 125 aufweist, eine Platzierung des Brennstoffzellenmoduls 100 oder 100b in der in der vertikalen Abwärtsrichtung tieferen Position. Bei dieser modifizierten Gestaltung kann das Brennstoffzellenmodul 100 oder 100b durch Anbringen des Gehäuses 130 am Aufhängungselement, am Karosserierahmen oder dergleichen befestigt werden.
D2. Modifikation 2:
Die erste Eintiefung 151, 151a oder 151b kann vom Tragrahmen 150, 150a oder 150b jeder der Ausführungsformen weggelassen werden. Ebenso kann die zweite Eintiefung 125 von der Endplatte 120 weggelassen werden. Bei dieser Modifikation steht die Gestaltung, bei der das Brennstoffzellenmodul 100 oder 100b vertikal oberhalb des Tanks 20 so angeordnet wird, dass es den Tank 20 nicht überlappt, wenn es in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet wird, eine Kollision zwischen dem Brennstoffzellenmodul 100 oder 100b und dem Tank 20 im Falle einer Kollision entgegen. Zum Beispiel kann sich bei der Gestaltung, bei der von der ersten Eintiefung 151, 151a oder 151b und der zweiten Eintiefung 125 nur die erste Eintiefung 151, 151a oder 151b weggelassen wird, der Tank 20 bei einem großen Neigungswinkel des Brennstoffzellenmoduls in der Richtung FD zur Front hin bewegen, ohne mit dem Tragrahmen 150, 150a oder 150b zu kollidieren, auch wenn der Tank 20 im Falle einer Kollision an der Endplatte 120 in der Richtung FD zur Front hin (unterhalb der zweiten Eintiefung 125) vorbeigeht. Zum Beispiel können in der dritten Ausführungsform sowohl die erste Eintiefung 151b als auch die zweite Eintiefung 125 weggelassen werden.
D3. Modifikation 3:
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird die Endplatte 120 jeweils mittels der Schrauben 160 mit dem Gehäuse 130 und mit dem Tragrahmen 150, 150a oder 150b zusammengefügt. Gemäß einer Modifikation können andere beliebige Befestigungselemente wie Stifte ohne Gewinde für dieses Zusammenfügen verwendet werden.
D4. Modifikation 4:
In den jeweiligen Ausführungsformen ist die Tankeinbaukammer 530 so gestaltet, dass sie sich in der Fahrzeuglängsrichtung erstreckt. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Gestaltung beschränkt. Gemäß einer Modifikation kann die Tankeinbaukammer 530 so gestaltet sein, dass sie sich in der Fahrzeugbreitenrichtung LH erstreckt. Bei dieser modifizierten Gestaltung steht auch dann, wenn sich der Tank 20, der seitlich gehalten wird, im Falle einer Kollision relativ in der Richtung FD zur Front hin bewegt, das Vorhandensein der zweiten Eintiefung 125 und der ersten Eintiefung 151, 151a oder 151b einem Aufprall des Tanks 20 am Brennstoffzellenmodul 100 oder 100b entgegen. Durch diese modifizierte Gestaltung können die Länge der zweiten Eintiefung 125 und die der ersten Eintiefung 151, 151a oder 151b in der Fahrzeugbreitenrichtung LH jeweils vergrößert werden. Gemäß einer anderen Modifikation kann die Tankeinbaukammer 530 so gestaltet sein, dass sie in der Fahrzeugbreitenrichtung von der ungefähren Mitte abweicht. Durch diese modifizierte Gestaltung werden durch Anpassen der Position der ersten Eintiefung 151, 151a oder 151b im Tragrahmen 150, 150a oder 150b und durch Anpassen der Position der zweiten Eintiefung 125 in der Endplatte 120 auf solche Weise, dass sie in der Fahrzeugbreitenrichtung LH mit der Position des Tanks 20, der unterhalb der Tankeinbaukammer 530 platziert ist, übereinstimmen, vorteilhafte Wirkungen bereitgestellt, die denen der jeweiligen Ausführungsformen ähneln. Die Tankeinbaukammer 530 kann als Raum gestaltet sein, der sich sowohl in der Fahrzeuglängsrichtung als auch in der Fahrzeugbreitenrichtung LH erstreckt. Der Tank 20 kann mit einer beliebigen Neigung in der Tankeinbaukammer 530 platziert sein. Ein Teil der Vorderseite des Tanks 20 kann in die Brennstoffzelleneinbaukammer 520 hineinragen.
D5. Modifikation 5:
In den jeweiligen Ausführungsformen ist die zweite Eintiefung 125 der Endplatte 120 in der Fahrzeugbreitenrichtung LH ungefähr in der mittleren Position zwischen den beiden Gewindebohrungen 122a und 122b von der Mehrzahl von Gewindebohrungen entlang des unteren Randes der Endplatte 120 ausgebildet. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Gestaltung beschränkt. Zum Beispiel kann die zweite Eintiefung 125 unterhalb der Mehrzahl von Gewindebohrungen, die entlang des unteren Randes der Endplatte 120 gruppiert sind, ausgebildet sein. In den jeweiligen Ausführungsformen ist die zweite Eintiefung 125 als Ausschnitt in der Dickenrichtung gestaltet. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Gestaltung beschränkt. Zum Beispiel kann die zweite Eintiefung 125 wie die erste Eintiefung 151 der ersten Ausführungsform so gestaltet sein, dass sie eine Dicke ungleich null aufweist, die kleiner ist als die Dicke des übrigen Teils der Endplatte 120.
D6. Modifikation 6:
In der ersten Ausführungsform ist die erste Aussparung 151 in Rechteckform ausgebildet, wenn man sie in der Richtung FD zur Front hin betrachtet. Gemäß einer Modifikation kann die erste Eintiefung 151 in einer Bogenform ausgebildet sein, wie die zweite Eintiefung 125.
D7. Modifikation 7:
In den jeweiligen Ausführungsformen ist das Brennstoffzellenfahrzeug 500 oder 500b ein Fahrzeug, das mit dem Elektromotor M als Antriebsquelle ausgestattet ist. Gemäß einer Modifikation kann das Fahrzeug zusätzlich zum Elektromotor M mit einem Verbrennungsmotor, wie einem Ottomotor, als Antriebsquelle ausgestattet sein.
Die Offenbarung ist nicht auf eine(s) der oben beschriebenen Ausführungsformen, Beispiele und Modifikationen beschränkt, sondern kann anhand verschiedener anderer Aspekte und Gestaltungen implementiert werden, ohne vom Bereich der Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel können die technischen Merkmale von beliebigen Ausführungsformen, Beispielen und Modifikationen, die den technischen Merkmalen der einzelnen Aspekte entsprechen, die unter KURZFASSUNG beschrieben sind, auf geeignete Weise ausgetauscht oder kombiniert werden, um die oben beschriebenen Probleme ganz oder teilweise zu lösen oder um die oben beschriebenen Wirkungen ganz oder teilweise zu erreichen. Jedes der technischen Merkmale kann gegebenenfalls weggelassen werden, solange das technische Merkmal in der vorliegenden Beschreibung nicht als wesentlich beschrieben wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016214855 [0001]
JP 2015231319 A [0003, 0004]

Claims

Brennstoffzellenfahrzeug (500; 500a), aufweisend: ein Brennstoffzellenmodul (100; 100b), das so gestaltet ist, dass es einen Brennstoffzellenstapel (101) aufweist; einen Tank (20), der so gestaltet ist, dass er ein Gas speichert, das zum Brennstoffzellenstapel (101) geliefert wird; eine Brennstoffzelleneinbaukammer (520), die dafür gestaltet ist, das Brennstoffzellenmodul (100; 100b) darin zu platzieren; und eine Tankeinbaukammer (530), die auf einer in einer Fahrzeuglängsrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs (500; 500a) hinteren Seite der Brennstoffzelleneinbaukammer (520) unter einem Boden des Brennstoffzellenfahrzeugs (500; 500a) ausgebildet ist und dafür gestaltet ist, den Tank (20) darin zu platzieren, wobei das Brennstoffzellenmodul (100; 100b) vertikal oberhalb des Tanks (20) so platziert ist, dass es den Tank (20) nicht überlappt, wenn es in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet wird.
Brennstoffzellenfahrzeug (500; 500a) nach Anspruch 1, wobei das Brennstoffzellenmodul (100; 100b) ferner einen plattenähnlichen Tragrahmen (150; 150a; 150b) aufweist, der dafür gestaltet ist, den Brennstoffzellenstapel (101) von unten zu stützen, wobei der Tragrahmen (150; 150a; 150b) eine erste Eintiefung (151; 151a; 151b) aufweist, die in einer Region ausgebildet ist, die einen Teil eines in der Fahrzeuglängsrichtung hinteren Endes des Tragrahmens (150; 150a; 150b) einschließt, und die einem in einer vertikalen Richtung oberen Abschnitt des Tanks (20) entspricht, wenn man sie in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet, und die zumindest auf einer vertikal unteren Seite und einer in der Fahrzeuglängsrichtung hinteren Seite offen ist.
Brennstoffzellenfahrzeug (500; 500a) nach Anspruch 2, wobei die erste Eintiefung (151; 151a; 151b) als Ausschnitt gestaltet ist, der in einer Dickenrichtung des Tragrahmens (150; 150a; 150b) ausgebildet ist.
Brennstoffzellenfahrzeug (500; 500a) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Brennstoffzellenstapel (101) eine Mehrzahl gestapelter Einheitszellen (11) und eine Endplatte (120) aufweist, die auf einer in der Fahrzeuglängsrichtung hinteren Seite in der Stapelungsrichtung der Mehrzahl gestapelter Einheitszellen (11) platziert ist, wobei die Endplatte (120) eine zweite Eintiefung (125) aufweist, die in einer Region ausgebildet ist, die einen Teil eines in der Fahrzeuglängsrichtung hinteren Endes der Endplatte (120) einschließt, und die einem in einer vertikalen Richtung oberen Abschnitt des Tanks (20) entspricht, wenn man sie in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet, und die zumindest auf einer vertikal unteren Seite und einer in der Fahrzeuglängsrichtung hinteren Seite offen ist.
Brennstoffzellenfahrzeug (500; 500a) nach Anspruch 4, ferner aufweisend: ein Gehäuse (130), das dafür gestaltet ist, den Brennstoffzellenstapel (101) so darin zu platzieren, dass die Endplatte (120) freiliegt, und das an einer Stirnfläche des Gehäuses (130), die zum Tank (20) hin liegt, durch ein Befestigungselement, das so vorgesehen ist, dass es durch die Endplatte (120) in einer Dickenrichtung hindurchgeht, mit der Endplatte (120) zusammengefügt ist, wobei ein in der vertikalen Richtung der Endplatte (120) unterster Abschnitt in der vertikalen Richtung unterhalb eines in der vertikalen Richtung untersten Abschnitts des Gehäuses (130) liegt, und die zweite Eintiefung (125) der Endplatte (120) zwischen zwei Durchgangsbohrungen (122a, 122b) ausgebildet ist, die in der Endplatte (120) vorgesehen sind, um jeweils Befestigungselemente aufzunehmen, die in einer Fahrzeugbreitenrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs (500; 500a) aneinander angrenzen.
Brennstoffzellenfahrzeug (500; 500a) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei die zweite Eintiefung (125) als Ausschnitt gestaltet ist, der in einer Dickenrichtung der Endplatte (120) ausgebildet ist.
Brennstoffzellenfahrzeugs (500; 500a) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Brennstoffzellenstapel (101) so angeordnet ist, dass er in der Fahrzeuglängsrichtung abwärts zum Tank (20) geneigt ist.
Brennstoffzellenfahrzeugs (500; 500a) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Tankeinbaukammer (530) dafür gestaltet ist, den Tank (20) so darin zu platzieren, dass eine Längsrichtung des Tanks (20) mit der Fahrzeuglängsrichtung übereinstimmt.