DE102018105914B4

DE102018105914B4 - Brennstoffzellenfahrzeug

Info

Publication number: DE102018105914B4
Application number: DE102018105914.0A
Authority: DE
Inventors: Makoto Takeyama
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2038-03-15
Also published as: US20180290560A1; DE102018105914A1; CN108688491B; CN108688491A; JP2018176892A; JP6852531B2; US10525840B2

Abstract

Brennstoffzellenfahrzeug (500), umfassend:ein Armaturenbrett (DP);eine Brennstoffzelle (101);einen Stützrahmen (150), der konfiguriert ist, um die Brennstoffzelle (101) von einer Abwärtsseite her abzustützen;einen Luftkompressor (30), der unter dem Stützrahmen (150) angeordnet ist;eine Halterung (80), die zwischen dem Luftkompressor (30) und dem Stützrahmen (150) positioniert ist und konfiguriert ist, um den Luftkompressor (30) an dem Stützrahmen (150) zu fixieren; undeine rückwärtsseitige Komponente (27), die auf einer Rückwärtsseite des Luftkompressors (30) in einer Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Brennstoffzellenfahrzeugs angeordnet ist, wobeidie Brennstoffzelle (101), der Stützrahmen (150), der Luftkompressor (30), die Halterung (80) und die rückwärtsseitige Komponente (27) auf einer Vorwärtsseite des Armaturenbretts in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung angeordnet sind, unddie Halterung (80) eine Verformungsfestigkeit aufweist, die derart ausgelegt ist, dass sie einer Eingangslast nachgibt, die auf die Halterung (80) von der Rückwärtsseite in Richtung der Vorwärtsseite wirkt, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug (500) mit einem Objekt kollidiert,dadurch gekennzeichnet, dassdie Halterung (80) einen rückwärtsseitigen Abschnitt (804) beinhaltet, an dem der Luftkompressor (30) fixiert ist, wobei der rückwärtsseitige Abschnitt (804) einen rückwärtsseitigen Endabschnitt (824) beinhaltet und der rückwärtsseitige Abschnitt (804) sich derart verformt, dass er in Richtung der Vorwärtsseite verlagert wird, wenn die Eingangslast auf die Halterung (80) wirkt.

Description

HINTERGRUND
Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik für ein Brennstoffzellenfahrzeug.
Verwandter Stand der Technik
Ein herkömmlich bekanntes Brennstoffzellenfahrzeug beinhaltet eine Brennstoffzelle und eine Hilfsmaschine (zum Beispiel einen Kompressor) für die Brennstoffzelle. Die Brennstoffzelle ist weiter auf einer Vorwärtsseite angeordnet als ein Armaturenbrett (siehe JP 2015- 231 319 A ). Ein Brennstoffzellenfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist zudem aus der DE 11 2015 001 437 T5 bekannt.
Wenn das Brennstoffzellenfahrzeug, das die herkömmliche Technik einsetzt, mit einem Objekt kollidiert, könnte sich der Kompressor aufgrund der Wucht des Aufpralls je nach der Position, an der die Hilfsmaschine für die Brennstoffzelle angeordnet ist, in Richtung einer Rückwärtsseite bewegen. Wenn sich der Kompressor in Richtung der Rückwärtsseite bewegt, könnte das Armaturenbrett durch eine auf der Rückwärtsseite des Kompressors angeordnete rückwärtsseitige Komponente (beispielsweise eine Anodenabgaszirkulationspumpe), die sandwichartig zwischen dem Armaturenbrett und dem Kompressor aufgenommen wird, verformt werden. Benötigt wird somit eine Technik zum Verringern der Gefahr einer Verformung des Armaturenbretts.
KURZFASSUNG
Die vorliegende Erfindung erfolgt, um das oben beschriebene Problem zumindest teilweise zu lösen, und ist als die folgenden Aspekte implementierbar.
(1) Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Brennstoffzellenfahrzeug vorgesehen. Das Brennstoffzellenfahrzeug umfasst ein Armaturenbrett, eine Brennstoffzelle, einen Stützrahmen, der konfiguriert ist, um die Brennstoffzelle von einer Abwärtsseite her abzustützen, einen Luftkompressor, der unter dem Stützrahmen angeordnet ist, eine Halterung, die zwischen dem Luftkompressor und dem Stützrahmen positioniert ist und konfiguriert ist, um den Luftkompressor an dem Stützrahmen zu fixieren, und eine rückwärtsseitige Komponente, die auf einer Rückwärtsseite des Luftkompressors in einer Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Brennstoffzellenfahrzeugs angeordnet ist. Die Brennstoffzelle, der Stützrahmen, der Luftkompressor, die Halterung und die rückwärtsseitige Komponente sind auf einer Vorwärtsseite des Armaturenbretts in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung angeordnet. Die Halterung weist eine Verformungsfestigkeit auf, die derart ausgelegt ist, dass sie einer Eingangslast nachgibt, die auf die Halterung von der Rückwärtsseite in Richtung der Vorwärtsseite wirkt, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug mit einem Objekt kollidiert. Gemäß diesem Aspekt verformt sich die Halterung, wenn sie die Eingangslast aufgrund eines Aufpralls des Brennstoffzellenfahrzeugs auf ein Objekt empfängt. Somit wird der an der Halterung fixierte Luftkompressor verlagert, wodurch die Gefahr, dass die rückwärtsseitige Komponente sandwichartig zwischen dem Luftkompressor und dem Armaturenbrett aufgenommen wird, verringert werden kann. Somit kann verhindert werden, dass das Armaturenbrett durch die rückwärtsseitige Komponente verformt wird.
Erfindungsgemäß beinhaltet die Halterung einen rückwärtsseitigen Abschnitt, an dem der Luftkompressor fixiert ist, wobei der rückwärtsseitige Abschnitt einen rückwärtsseitigen Endabschnitt beinhaltet und der rückwärtsseitige Abschnitt sich derart verformt, dass er in Richtung der Vorwärtsseite verlagert wird, wenn die Eingangslast auf die Halterung wirkt. Gemäß diesem Aspekt verformt sich also der rückwärtsseitige Abschnitt der Halterung derart, dass er in Richtung der Vorwärtsseite verlagert wird, wenn aufgrund des Aufpralls des Brennstoffzellenfahrzeugs auf ein Objekt die Eingangslast auf die Halterung wirkt. Somit werden der rückwärtsseitige Abschnitt und der an dem rückwärtsseitigen Abschnitt fixierte Luftkompressor in Richtung der Vorwärtsseite verlagert, wodurch die Gefahr, dass die rückwärtsseitige Komponente sandwichartig zwischen dem Luftkompressor und dem Armaturenbrett aufgenommen wird, verringert werden kann. Somit kann verhindert werden, dass das Armaturenbrett durch die rückwärtsseitige Komponente verformt wird.
(2) In dem oben beschriebenen Aspekt kann das Brennstoffzellenfahrzeug ferner ein vorderes kompressorseitiges Fixierelement umfassen, das konfiguriert ist, um den Luftkompressor an einem Abschnitt der Halterung zu fixieren, der sich in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung weiter auf der Vorwärtsseite befindet als der rückwärtsseitige Abschnitt, und kann ein hinteres kompressorseitiges Fixierelement umfassen, das konfiguriert ist, um den Luftkompressor an dem rückwärtsseitigen Abschnitt der Halterung an einer Position zu fixieren, die sich in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung weiter auf der Rückwärtsseite befindet als das vordere kompressorseitige Fixierelement, und das hintere kompressorseitige Fixierelement kann eine Festigkeit aufweisen, die geringer ausgelegt ist als die Festigkeit des vorderen kompressorseitigen Fixierelements. Gemäß diesem Aspekt weist das hintere kompressorseitige Fixierelement eine Festigkeit auf, die geringer ausgelegt ist als die Festigkeit des vorderen kompressorseitigen Fixierelements. Somit kann der rückwärtsseitige Abschnitt der Halterung ohne Weiteres derart verformt werden, dass er in Richtung der Vorwärtsseite verlagert wird, wenn die Eingangslast auf die Halterung wirkt. Somit kann die Gefahr, dass die rückwärtsseitige Komponente sandwichartig zwischen dem Luftkompressor und dem Armaturenbrett aufgenommen wird, verringert werden, wodurch verhindert werden kann, dass das Armaturenbrett durch die rückwärtsseitige Komponente verformt wird.
(3) In dem oben beschriebenen Aspekt kann das vordere kompressorseitige Fixierelement eine Mehrzahl von vorderen Fixierelementen beinhalten, die in einer Breitenrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs voneinander getrennt angeordnet sind und konfiguriert sind, um den Luftkompressor an der Halterung zu fixieren, und das hintere kompressorseitige Fixierelement kann ein einzelnes hinteres Fixierelement beinhalten, das konfiguriert ist, um den Luftkompressor an der Halterung zu fixieren. Gemäß diesem Aspekt beinhaltet das vordere kompressorseitige Fixierelement eine Mehrzahl von vorderen Fixierelementen, wohingegen das hintere kompressorseitige Fixierelement ein einzelnes hinteres Fixierelement beinhaltet. Somit kann die Festigkeit des hinteren kompressorseitigen Fixierelements ohne Weiteres geringer ausgelegt sein als die Festigkeit des vorderen kompressorseitigen Fixierelements.
(4) In dem oben beschriebenen Aspekt kann das Brennstoffzellenfahrzeug ferner ein vorderes rahmenseitiges Fixierelement umfassen, das konfiguriert ist, um die Halterung an dem Stützrahmen zu fixieren, und kann eine Mehrzahl von hinteren rahmenseitigen Fixierelementen umfassen, die konfiguriert sind, um die Halterung an dem Stützrahmen an Positionen zu fixieren, die sich in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung weiter auf der Rückwärtsseite befinden als das vordere rahmenseitige Fixierelement, und die Mehrzahl von hinteren rahmenseitigen Fixierelementen können in einer Breitenrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs weiter auf äußeren Seiten angeordnet sein als das hintere kompressorseitige Fixierelement. Gemäß diesem Aspekt sind die Mehrzahl von hinteren rahmenseitigen Fixierelementen in der Breitenrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs weiter auf den äußeren Seiten positioniert als das hintere kompressorseitige Fixierelement. Somit kann der rückwärtsseitige Abschnitt ohne Weiteres derart verformbar ausgebildet sein, dass er in Richtung der Vorwärtsseite verlagert wird, wenn die Eingangslast empfangen wird.
(5) In dem oben beschriebenen Aspekt können die Mehrzahl von hinteren rahmenseitigen Fixierelementen an Positionen angeordnet sein, die einem außenseitigen Endabschnitt in der Breitenrichtung näher sind als einem mittleren Abschnitt der Halterung. Gemäß diesem Aspekt kann der rückwärtsseitige Abschnitt als ein Bereich gebildet sein, der einen mittleren Abschnitt der Halterung in der Breitenrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs beinhaltet.
Die vorliegende Erfindung ist in verschiedenen anderen Aspekten als den oben beschriebenen Brennstoffzellenfahrzeugen implementierbar. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung in Aspekten wie etwa einem Verfahren zum Fertigen eines Brennstoffzellenfahrzeugs und einem Aufbau, in dem eine Hilfsmaschine für eine Brennstoffzelle angeordnet ist, implementierbar.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht, die eine schematische Konfiguration eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration eines Brennstoffzellensystems veranschaulicht;
3 ist ein erstes Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen Komponenten des Brennstoffzellenfahrzeugs veranschaulicht;
4 ist eine schematische Ansicht eines Stützrahmens, einer Halterung und eines Luftkompressors;
5 ist eine Draufsicht auf die Halterung bei Betrachtung von einer vertikal abwärts gerichteten Seite;
6 ist ein Diagramm, das ein Brennstoffzellenfahrzeug gemäß einem Referenzbeispiel veranschaulicht;
7 ist ein erstes Diagramm, das eine Wirkung des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht; und
8 ist ein zweites Diagramm, das eine Wirkung des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
A. Ausführungsform:
1 ist eine Schnittansicht, die eine schematische Konfiguration eines Brennstoffzellenfahrzeugs 500 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Konkret ist 1 eine Schnittansicht entlang einer Vorwärtsrichtung und einer Rückwärtsrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 hin zu einer Vorwärtsseite FD bzw. einer Rückwärtsseite RD an einer vorbestimmten Position in einer Breitenrichtung LH des Fahrzeugs. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Richtung entlang der Vorwärtsrichtung und der Rückwärtsrichtung als eine „Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD“ bezeichnet. In 1 sind die Breitenrichtung LH, die Vorwärtsrichtung hin zu der Vorwärtsseite FD und die Rückwärtsrichtung hin zu der Rückwärtsseite RD des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 definiert, und auch eine vertikal abwärts gerichtete Seite G, welche eine Schwerkraftrichtung ist, ist definiert. Bezugszeichen und Pfeile, die verschiedene Richtungen in 1 angeben, entsprechen Bezugszeichen und Pfeilen, die verschiedene Richtungen in anderen Figuren angeben. Das Brennstoffzellenfahrzeug 500 beinhaltet eine Brennstoffzelle 101, die als eine Leistungsquelle dient, und weist Hinterräder RW auf, die durch den Antrieb eines als eine Antriebsquelle dienenden Motors M angetrieben werden.
Das Brennstoffzellenfahrzeug 500 beinhaltet einen vorderen Raum 510, eine Tankkammer 520 und eine Kabine 530. Die Tankkammer 520 und die Kabine 530 sind mit einem Armaturenbrett DP von dem vorderen Raum 510 abgetrennt. Die Tankkammer 520 und die Kabine 530 sind mit einer Bodenplatte FP voneinander abgetrennt. Die Kabine 530, die eine Fahrgastzelle ist, beinhaltet eine Mehrzahl von Sitzen, wie mit unterbrochenen Linien in 1 dargestellt. Die Kabine 530 ist in einem Bereich im Wesentlichen zwischen einem Paar von Vorderrädern FW und einem Paar von Hinterrädern RW positioniert. Der vordere Raum 510 ist weiter auf der Vorwärtsseite FD positioniert als die Kabine 530. Die Tankkammer 520 ist weiter auf der Rückwärtsseite RD positioniert als der vordere Raum 510 und ist weiter auf der Abwärtsseite positioniert als die Kabine 530.
Der vordere Raum 510 umfasst mindestens einige Komponenten eines Brennstoffzellensystems 200 einschließlich eines Aufhängungselements 550 und der Brennstoffzelle 101. Das Aufhängungselement 550 ist ein säulenförmiges Element, das weiter auf der Abwärtsseite als die Brennstoffzelle 101 derart angeordnet ist, dass sich seine Längsrichtung in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD erstreckt. Obzwar in der Figur nicht herausgestellt, ist ein anderes Aufhängungselement 550, das im Wesentlichen die gleiche Form aufweist, in einem vorbestimmten Abstand in der Breitenrichtung LH von dem oben beschriebenen Aufhängungselement 550 angeordnet. Somit umfasst der vordere Raum 510 ein Paar von Aufhängungselementen 550, die in einem vorbestimmten Abstand in der Breitenrichtung LH voneinander getrennt angeordnet sind. Die Aufhängungselemente 550 weisen jeweils eine Gestalt mit entlang der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD gekrümmten Zwischenabschnitten auf. Das Aufhängungselement 550 weist einen Endabschnitt auf der Rückwärtsseite RD auf, der an einem Seitenelement (nicht dargestellt) fixiert ist. Das Seitenelement ist ein säulenförmiges Element, dessen Längsrichtung sich in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD erstreckt und das als ein Teil eines Fahrzeugrahmens, das heißt, des Grundgerüsts des Fahrzeugs, dient. Das Aufhängungselement 550 weist einen Abschnitt mit einem offenen Ende auf der Vorwärtsseite FD auf.
Die Brennstoffzelle 101 und ein Stützrahmen 150 sind in dem vorderen Raum 510 angeordnet. Die Brennstoffzelle 101 ist ein Brennstoffzellenstapel, der mit einer Mehrzahl von aufeinander gestapelten Einheitszellen gebildet ist. Die Brennstoffzelle 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Festpolymerbrennstoffzelle. Der Stützrahmen 150 ist ein plattenförmiges Element, das die Brennstoffzelle 101 von der Abwärtsseite her abstützt. Die Brennstoffzelle 101 ist in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD zur Rückwärtsseite RD hin abwärts geneigt angeordnet. Bei der so geneigten Brennstoffzelle 101 wird Wasser in der Brennstoffzelle 101 schwerkraftbedingt auf der Rückwärtsseite RD gesammelt und kann somit ohne Weiteres aus der Brennstoffzelle 101 abgeführt werden.
Der Stützrahmen 150 weist einen rückwärtsseitigen Abschnitt auf, der mit einem rückwärtsseitigen Befestigungsabschnitt 401 an dem Aufhängungselement 550 befestigt ist, und weist einen vorwärtsseitigen Abschnitt auf, der mit einem vorwärtsseitigen Befestigungsabschnitt 402 an dem Aufhängungselement 550 befestigt ist. Der Stützrahmen 150 ist in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD zur Rückwärtsseite RD hin abwärts geneigt angeordnet.
Das Brennstoffzellensystem 200 beinhaltet ferner eine Hilfsmaschine 210, die arbeitet, wenn die Brennstoffzelle 101 Leistung erzeugt. Die Hilfsmaschine 210 ist in dem vorderen Raum 510 weiter auf der Abwärtsseite angeordnet als die Brennstoffzelle 101 und der Stützrahmen 150. Die Hilfsmaschine 210 beinhaltet rückwärtsseitige Komponenten einschließlich einer Anodenabgaszirkulationspumpe 27, eines Luftkompressors 30, einer Kühlmediumzuführpumpe 40 und eines Ladeluftkühlers 35. Die Anodenabgaszirkulationspumpe 27, der Luftkompressor 30 und die Kühlmediumzuführpumpe 40 sind jeweils über eine Halterung (nicht dargestellt) an dem Stützrahmen 150 befestigt. Die Anodenabgaszirkulationspumpe 27 zirkuliert Anodenabgas in dem Brennstoffzellenfahrzeug 500. Der Luftkompressor 30 führt der Brennstoffzelle 101 Luft zu, die als Kathodengas dient. Die Kühlmediumzuführpumpe 40 führt der Brennstoffzelle 101 Kühlwasser zu, das als ein Kühlmedium dient. Der Ladeluftkühler 35 kühlt das mit hoher Temperatur von dem Luftkompressor 30 an die Brennstoffzelle 101 gesendete Kathodengas ab.
Das Brennstoffzellenfahrzeug 500 beinhaltet einen Klimakompressor 50, der als eine Hilfsmaschine für das Brennstoffzellenfahrzeug 500 dient. Der Klimakompressor 50 führt einem Wärmetauscher (nicht dargestellt) ein Klimaanlagen-Kühlmedium für eine in dem Brennstoffzellenfahrzeug 500 installierte Klimaanlage zu. Der Klimakompressor 50 ist in dem vorderen Raum 510 weiter auf der Abwärtsseite angeordnet als die Brennstoffzelle 101 und der Stützrahmen 150.
Verschiedene Komponenten des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 sind weiter auf der Vorwärtsseite FD angeordnet als die Hilfsmaschine 210 und der Klimakompressor 50. Die verschiedenen Komponenten beinhalten einen Teil einer Motorhaube 540, einen Kühler 43 und eine Komponente 551 (beispielsweise einen Kühlergrill), welche eine vordere Oberfläche des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 bilden.
Wie oben beschrieben, sind die Brennstoffzelle 101, der Stützrahmen 150, der Luftkompressor 30 und die Anodenabgaszirkulationspumpe 27, welche eine rückwärtsseitige Komponente ist, auf der Vorwärtsseite des Armaturenbretts DP angeordnet.
Die Tankkammer 520 nimmt einen Tank 20 auf, der mit Wasserstoffgas gefüllt ist, das als Anodengas dient. Die Tankkammer 520 ist unter dem Boden des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 und an einer Position angeordnet, die sich weiter auf der Rückwärtsseite RD befindet als der vordere Raum 510. Die Tankkammer 520 ist entlang der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD an einem im Wesentlichen mittleren Abschnitt in der Breitenrichtung LH gebildet. Die Bodenplatte FP der Kabine 530 definiert einen Dachabschnitt der Tankkammer 520. Ein Abschnitt auf dem Boden der Kabine 530, welcher der Tankkammer 520 entspricht, ragt von den anderen Abschnitten des Bodens vertikal aufwärts über diese hinaus. Somit weist die Tankkammer 520 eine Gestalt ähnlich jener eines Mitteltunnels auf, der eine Antriebswelle in einem Fahrzeug mit einer Maschine enthält.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration des Brennstoffzellensystems 200 veranschaulicht. Komponenten (beispielsweise der Motor M), welche keine Komponenten des Brennstoffzellensystems 200 sind, sind der Beschreibung halber ebenfalls in 2 veranschaulicht. Das Brennstoffzellensystem 200 einschließlich der oben beschriebenen Brennstoffzelle 101 beinhaltet ferner ein Anodengaszuführ-/abführsystem 20A, ein Kathodengaszuführ-/abführsystem 30A und ein Kühlmediumzirkulationssystem 40A.
Die Brennstoffzelle 101 beinhaltet eine Mehrzahl von aufeinander gestapelten Einheitszellen 11 und ein Paar von Endplatten 110 und 120 an beiden Endabschnitten des Stapels in einer Stapelrichtung SD. Die Endplatte 110 wird auch als eine erste Endplatte 110 bezeichnet, und die Endplatte 120 wird auch als eine zweite Endplatte 120 bezeichnet. Die Einheitszellen 11 erzeugen jeweils Leistung durch elektrochemische Reaktion zwischen Anodengas und Kathodengas, das einer anodenseitigen Katalysatorelektrodenschicht bzw. einer kathodenseitigen Katalysatorelektrodenschicht zugeführt wird, welche eine Festpolymerelektrolytmembran sandwichartig zwischen sich aufnehmen. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Anodengas Wasserstoffgas und das Kathodengas ist Luft. Die Brennstoffzelle 101 ist so angeordnet, dass die zweite Endplatte 120 weiter auf der Rückwärtsseite RD (1) positioniert ist als die erste Endplatte 110. Die Brennstoffzelle 101 umfasst einen entlang der Stapelrichtung SD der Einheitszellen 11 gebildeten Verteiler (nicht dargestellt) zum Zirkulieren von Anodengas und Anodenabgas, das nicht umgesetztes Anodengas ist, welches nicht für die Leistungserzeugung in der Brennstoffzelle 101 verwendet wird, von Kathodengas und Kathodenabgas, das nicht umgesetztes Kathodengas ist, welches nicht für die Leistungserzeugung in der Brennstoffzelle 101 verwendet wird, und eines Kühlmediums.
Das Paar von Endplatten 110 und 120 spannt den Stapel der Mehrzahl von Einheitszellen 11 ein. Die zweite Endplatte 120, die eine aus dem Paar von Endplatten 110 und 120 ist, besitzt eine Funktion des Zuführens des Anodengases, des Kathodengases und des Kühlmediums zu dem in der Brennstoffzelle 101 gebildeten Verteiler und besitzt eine Funktion des Bereitstellens eines Strömungspfades zum Abführen dieser Medien. Die erste Endplatte 110 hat keine solchen Funktionen. Die erste Endplatte 110 und die zweite Endplatte 120 weisen jeweils eine im Wesentlichen plattenartige äußere Gestalt auf, wobei ihre Dickenrichtung mit der Stapelrichtung SD übereinstimmt.
Die Brennstoffzelle 101 beinhaltet ein Paar von Stromkollektorplatten 103F und 103R, die mit einem Gleichspannungswandler bzw. DC-DC-Wandler 290 elektrisch verbunden sind. Eine Isolierplatte 102F ist zwischen der Stromkollektorplatte 103F und der ersten Endplatte 110 angeordnet. Analog ist eine Isolierplatte 102R zwischen der Stromkollektorplatte 103R und der zweiten Endplatte 120 angeordnet. Der DC-DC-Wandler 290, der mit dem Motor M elektrisch verbunden ist, hebt die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 101 an und führt die resultierende Spannung dem Motor M zu.
Das Anodengaszuführ-/abführsystem 20A beinhaltet den oben beschriebenen Tank 20, einen Anodengaszuführpfad 21 als eine Rohrleitung, ein Hauptabsperrventil 24, ein Druckregelventil 25, einen Anodenabgaszirkulationspfad 22 als eine Rohrleitung, einen Gas-Flüssigkeits-Separator 281, die oben beschriebene Anodenabgaszirkulationspumpe 27, ein Ein-Aus-Ventil 26 und einen Abführpfad 23 als eine Rohrleitung. Der Anodengaszuführpfad 21 ist mit dem Tank 20 und der Brennstoffzelle 101 verbunden. Der Anodengaszuführpfad 21 ist ein Strömungspfad, durch den das Wasserstoffgas in dem Tank 20 zu der Brennstoffzelle 101 strömt. Das Hauptabsperrventil 24 ist in dem Anodengaszuführpfad 21 vorgesehen und wird in Übereinstimmung mit einer Anweisung von einer Steuereinheit (nicht darstellt) so geschaltet, dass die Zufuhr des Wasserstoffgases aus dem Tank 20 aktiviert oder deaktiviert wird. Das Druckregelventil 25 ist in dem Anodengaszuführpfad 21 weiter auf einer Stromabwärtsseite angeordnet als das Hauptabsperrventil 24. Das Druckregelventil 25 dient zum Anpassen des Drucks des Anodengases, das der Brennstoffzelle 101 zuzuführen ist, in Übereinstimmung mit einer Anweisung von der Steuereinheit (nicht dargestellt).
Der Anodenabgaszirkulationspfad 22 ist ein Strömungspfad, durch den das Anodenabgas, das aus der Brennstoffzelle 101 abgeführt wird, in den Anodengaszuführpfad 21 rückzirkuliert wird. Der Gas-Flüssigkeits-Separator 281 scheidet Flüssigkeit aus flüssigkeitshaltigem Anodenabgas ab. Verunreinigungsgas wie etwa Stickstoffgas in dem Anodenabgas wird zusammen mit der Flüssigkeit abgeschieden. Die Anodenabgaszirkulationspumpe 27 ist in dem Anodenabgaszirkulationspfad 22 weiter auf der Stromabwärtsseite angeordnet als der Gas-Flüssigkeits-Separator 281. Die Anodenabgaszirkulationspumpe 27 führt das aus der Brennstoffzelle 101 abgeführte Anodenabgas in Übereinstimmung mit einer Anweisung von der Steuereinheit (nicht dargestellt) erneut dem Anodengaszuführpfad 21 zu. Somit zirkuliert die Anodenabgaszirkulationspumpe 27 das Anodenabgas in der Brennstoffzelle 101. Das Ein-Aus-Ventil 26 ist für den Abführpfad 23 vorgesehen, der mit dem Kathodengasabführpfad 32 verbunden ist. Das Ein-Aus-Ventil 26 geht in Übereinstimmung mit einer Anweisung von der Steuereinheit (nicht dargestellt) zu einem vorbestimmten Zeitpunkt in einen offenen Zustand über. Somit treten die Flüssigkeit und das Stickstoffgas, welche abgeschieden wurden, durch den Abführpfad 23 und den Kathodengasabführpfad 32 hindurch, um aus dem System abgeführt zu werden.
Das Kathodengaszuführ-/abführsystem 30A beinhaltet den oben beschriebenen Luftkompressor 30, den oben beschriebenen Ladeluftkühler 35, einen Kathodengaszuführpfad 31 als eine Rohrleitung, einen Kathodengasabführpfad 320 als eine Rohrleitung und ein Druckregelventil 34. Der Kathodengaszuführpfad 31 ist mit der Brennstoffzelle 101 verbunden. Der Kathodengaszuführpfad 31 ist ein Strömungspfad, durch den Außenluft zu der Brennstoffzelle 101 strömt. Der Luftkompressor 30 ist für den Kathodengaszuführpfad 31 vorgesehen. Der Ladeluftkühler 35 ist auf der Stromabwärtsseite des Luftkompressors 30 in dem Kathodengaszuführpfad 31 vorgesehen. Der Kathodengasabführpfad 32 ist ein Strömungspfad, durch den das Kathodenabgas aus der Brennstoffzelle 101 nach außen abgeführt wird. Das Druckregelventil 34 ist für den Kathodengasabführpfad 32 vorgesehen und seine Öffnung wird in Übereinstimmung mit einer Anweisung von der Steuereinheit (nicht dargestellt) angepasst. Somit wird ein Gegendruck auf der Kathodenseite der Brennstoffzelle 101 angepasst.
Das Kühlmediumzirkulationssystem 40A beinhaltet einen Kühlmediumzirkulationspfad 41 als eine Rohrleitung, die oben beschriebene Kühlmediumzuführpumpe 40 und den Kühler 43. Der Kühlmediumzirkulationspfad 41 ist ein Strömungspfad, durch den ein Kühlmedium (zum Beispiel Wasser) zum Kühlen der Brennstoffzelle 101 zirkuliert. Die Kühlmediumzuführpumpe 40 in dem Kühlmediumzirkulationspfad 41 zirkuliert das Kühlmedium in dem Kühlmediumzirkulationspfad 41 und der Brennstoffzelle 101 in Übereinstimmung mit einer Anweisung von der Steuereinheit (nicht dargestellt). Somit führt die Kühlmediumzuführpumpe 40 der Brennstoffzelle 101 das Kühlmedium zu. Der Kühler 43 beinhaltet ein Gebläse zum Aufnehmen von Außenluft und kühlt das Kühlmedium in dem Kühlmediumzirkulationspfad 41 durch Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmedium und der Außenluft.
3 ist ein erstes Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen den Komponenten des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 veranschaulicht. 3 ist eine schematische Ansicht eines den vorderen Raum 510 beinhaltenden Abschnitts des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 auf der Vorwärtsseite FD bei Betrachtung von der vertikal abwärts gerichteten Seite G.
Wie in 3 veranschaulicht, sind die Kühlmediumzuführpumpe 40 und der Klimakompressor 50 auf der Vorwärtsseite FD des Luftkompressor 30 angeordnet. Genauer gesagt ist die Kühlmediumzuführpumpe 40 auf der Vorwärtsseite FD des Luftkompressors 30 so angeordnet, dass sie den Luftkompressor 30 zumindest zum Teil überlappt, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 500 von der Vorwärtsseite FD aus betrachtet wird. Der Klimakompressor 50 ist auf der Vorwärtsseite FD des Luftkompressors 30 so angeordnet, dass er den Luftkompressor 30 zumindest zum Teil überlappt, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 500 von der Vorwärtsseite FD aus betrachtet wird. Der Ausdruck „wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 500 von der Vorwärtsseite FD aus betrachtet wird“ entspricht, wie in der vorliegenden Ausführungsform verwendet, einer geraden Vorderansicht des Brennstoffzellenfahrzeugs 500. Die Kühlmediumzuführpumpe 40 und der Klimakompressor 50 sind in der Breitenrichtung LH voneinander getrennt angeordnet.
Die Anodenabgaszirkulationspumpe 27 ist auf der Rückwärtsseite RD des Luftkompressors 30 angeordnet. Konkret ist die Anodenabgaszirkulationspumpe 27 auf der Rückwärtsseite RD des Luftkompressors 30 so angeordnet, dass sie den Luftkompressor 30 zumindest zum Teil überlappt, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 500 von der Vorwärtsseite FD aus betrachtet wird. Ein vorwärtsseitiger Abschnitt der Anodenabgaszirkulationspumpe 27 einschließlich eines vorderen Endabschnitts ist in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD weiter auf der Rückwärtsseite RD angeordnet als ein rückwärtsseitiger Abschnitt 824 einer später beschriebenen Halterung 80. Der rückwärtsseitige Abschnitt 824 kann entlang einer Linie Ln gebogen sein. Die Anodenabgaszirkulationspumpe 27 ist in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD zwischen dem Luftkompressor 30 und dem Armaturenbrett DP angeordnet.
Der Ladeluftkühler 35 ist auf der Rückwärtsseite RD des Luftkompressors 30 angeordnet. Konkret ist der Ladeluftkühler 35 auf der Rückwärtsseite RD des Luftkompressors 30 so angeordnet, dass er den Luftkompressor 30 zumindest zum Teil überlappt, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 500 von der Vorwärtsseite FD aus betrachtet wird. Der Ladeluftkühler 35 ist in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD zwischen dem Luftkompressor 30 und dem Armaturenbrett DP angeordnet.
Das Brennstoffzellenfahrzeug 500 beinhaltet die Halterung 80, die den Luftkompressor 30 an dem Stützrahmen 150 fixiert. Die Halterung 80 ist zwischen dem Luftkompressor 30 und dem Stützrahmen 150 positioniert. Die Halterung 80 besitzt eine Plattenform und ist aus Metall wie etwa Eisen hergestellt. Die Halterung 80 ist auf eine ähnliche Weise wie der Stützrahmen 150 zur Rückwärtsseite RD hin abwärts geneigt. Eine Oberfläche der Halterung 80 ist dem Stützrahmen 150 zugewandt und die andere Oberfläche ist dem Luftkompressor 30 zugewandt. Die Halterung 80 ist mit rahmenseitigen Fixierelementen 70 an dem Stützrahmen 150 fixiert. Drei rahmenseitige Fixierelemente 70 sind in der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen. Der Luftkompressor 30 ist mit kompressorseitigen Fixierelementen 90 an dem Stützrahmen 150 fixiert. Drei kompressorseitige Fixierelemente 90 sind in der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen. Die drei rahmenseitigen Fixierelemente 70 werden als ein vorderes rahmenseitiges Fixierelement 70a, ein erstes hinteres rahmenseitiges Fixierelement 70b und ein zweites hinteres rahmenseitiges Fixierelement 70c bezeichnet und sind voneinander zu unterscheiden. Die drei kompressorseitigen Fixierelemente 90 werden als ein erstes vorderes kompressorseitiges Fixierelement 90a, ein zweites vorderes kompressorseitiges Fixierelement 90b und ein hinteres kompressorseitiges Fixierelement 90c, das als ein hinteres Fixierelement dient, bezeichnet und sind voneinander zu unterscheiden. Das vordere rahmenseitige Fixierelement 70a, das erste hintere rahmenseitige Fixierelement 70b und das zweite hintere rahmenseitige Fixierelement 70c, welche die gleiche Konfiguration besitzen, sind an unterschiedlichen Positionen angeordnet. Das erste vordere kompressorseitige Fixierelement 90a, das zweite vordere kompressorseitige Fixierelement 90b und das hintere kompressorseitige Fixierelement 90c, welche die gleiche Konfiguration besitzen, sind an unterschiedlichen Positionen angeordnet. Das erste vordere kompressorseitige Fixierelement 90a, das als ein vorderes Fixierelement dient, und das zweite vordere kompressorseitige Fixierelement 90b, das als ein vorderes Fixierelement dient, bilden ein vorderes kompressorseitiges Fixierelement 90F.
4 ist eine schematische Ansicht des Stützrahmens 150, der Halterung 80 und des Luftkompressors 30. Das erste vordere kompressorseitige Fixierelement 90a fixiert den Luftkompressor 30 an der Halterung 80 an einer Position auf der Vorwärtsseite FD in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD. Das erste vordere kompressorseitige Fixierelement 90a beinhaltet eine Schraube 914, ein Einführloch 912 und ein Schraubenfixierelement 915. Die Schraube 914 ist durch das Einführloch 912, das ein in der Halterung 80 gebildetes Durchgangsloch ist, eingeführt. Die Schraube 914 ist mit dem Schraubenfixierelement 915 verschraubt. Das Schraubenfixierelement 915 ist ein zylindrisches Element, das auf einem Gehäuse 310 des Luftkompressors 30 vorgesehen ist, und besitzt eine Innenumfangsoberfläche mit Gewinde. Das Gehäuse 310 nimmt verschiedene Komponenten des Luftkompressors 30 wie etwa einen Motor auf. Der Luftkompressor 30 ist mit der durch das Einführloch 912 eingeführten und mit dem Schraubenfixierelement 915 verschraubten Schraube 914 an der Halterung 80 fixiert.
Das zweite vordere kompressorseitige Fixierelement 90b fixiert den Luftkompressor 30 an der Halterung 80 an einer Position auf der Vorwärtsseite FD in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD. Das zweite vordere kompressorseitige Fixierelement 90b ist von dem ersten vorderen kompressorseitigen Fixierelement 90a in der Breitenrichtung LH getrennt angeordnet. Das zweite vordere kompressorseitige Fixierelement 90b beinhaltet eine Schraube 924, ein Einführloch 922 und ein Schraubenfixierelement 925. Die Schraube 924 ist durch das Einführloch 922, das ein in der Halterung 80 gebildetes Durchgangsloch ist, eingeführt. Die Schraube 924 ist mit dem Schraubenfixierelement 925 verschraubt. Das Schraubenfixierelement 925 ist ein zylindrisches Element, das auf dem Gehäuse 310 des Luftkompressors 30 vorgesehen ist, und besitzt eine Innenumfangsoberfläche mit Gewinde. Der Luftkompressor 30 ist mit der durch das Einführloch 922 eingeführten und mit dem Schraubenfixierelement 925 verschraubten Schraube 924 an der Halterung 80 fixiert.
Das hintere kompressorseitige Fixierelement 90c fixiert den Luftkompressor 30 an der Halterung 80 an einer Position, die sich in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD weiter auf der Rückwärtsseite RD befindet als das erste vordere kompressorseitige Fixierelement 90a und das zweite vordere kompressorseitige Fixierelement 90b. Das hintere kompressorseitige Fixierelement 90c beinhaltet eine Schraube 934, ein Einführloch 932 und ein Schraubenfixierelement 935. Die Schraube 934 ist durch das Einführloch 932, das ein in der Halterung 80 gebildetes Durchgangsloch ist, eingeführt. Die Schraube 934 ist mit dem Schraubenfixierelement 935 verschraubt. Das Schraubenfixierelement 935 ist ein zylindrisches Element, das auf dem Gehäuse 310 des Luftkompressors 30 vorgesehen ist, und besitzt eine Innenumfangsoberfläche mit Gewinde. Das Schraubenfixierelement 935 ist in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD weiter auf der Rückwärtsseite RD positioniert als die Schraubenfixierelemente 915 und 925. Der Luftkompressor 30 ist mit der durch das Einführloch 932 eingeführten und mit dem Schraubenfixierelement 935 verschraubten Schraube 934 an der Halterung 80 fixiert.
Das vordere rahmenseitige Fixierelement 70a fixiert die Halterung 80 an dem Stützrahmen 150 an einer Position auf der Vorwärtsseite FD in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung FRD. Das vordere rahmenseitige Fixierelement 70a beinhaltet ein Einführloch 710, ein Einführloch 712, eine Schraube 714 und eine Mutter 713. Die Schraube 714 ist durch das Einführloch 710, das ein in dem Stützrahmen 150 gebildetes Durchgangsloch ist, und durch das Einführloch 712, das ein in der Halterung 80 gebildetes Durchgangsloch ist, eingeführt. Die Halterung 80 ist mit der durch die Einführlöcher 710 und 712 eingeführten und mit der Mutter 713 verschraubten Schraube 714 an dem Stützrahmen 150 fixiert.
Das erste hintere rahmenseitige Fixierelement 70b fixiert die Halterung 80 an dem Stützrahmen 150 an einer Position, die sich in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD weiter auf der Rückwärtsseite RD befindet als das vordere rahmenseitige Fixierelement 70a. Das erste hintere rahmenseitige Fixierelement 70b beinhaltet ein Einführloch 720, ein Einführloch 722, eine Schraube 724 und eine Mutter 723. Die Schraube 724 ist durch das Einführloch 720, das ein in dem Stützrahmen 150 gebildetes Durchgangsloch ist, und durch das Einführloch 722, das ein in der Halterung 80 gebildetes Durchgangsloch ist, eingeführt. Die Halterung 80 ist mit der durch die Einführlöcher 720 und 722 eingeführten und mit der Mutter 723 verschraubten Schraube 724 an dem Stützrahmen 150 fixiert.
Das zweite hintere rahmenseitige Fixierelement 70c fixiert die Halterung 80 an dem Stützrahmen 150 an einer Position, die sich in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD weiter auf der Rückwärtsseite RD befindet als das vordere rahmenseitige Fixierelement 70a. Das zweite hintere rahmenseitige Fixierelement 70c ist von dem ersten hinteren rahmenseitigen Fixierelement 70b in der Breitenrichtung LH getrennt angeordnet. Das zweite hintere rahmenseitige Fixierelement 70c beinhaltet ein Einführloch 730, ein Einführloch 732, eine Schraube 734 und eine Mutter 733. Die Schraube 734 ist durch das Einführloch 730, das ein in dem Stützrahmen 150 gebildetes Durchgangsloch ist, und durch das Einführloch 732, das ein in der Halterung 80 gebildetes Durchgangsloch ist, eingeführt. Die Halterung 80 ist mit der durch die Einführlöcher 730 und 732 eingeführten und mit der Mutter 733 verschraubten Schraube 734 an dem Stützrahmen 150 fixiert.
5 ist eine Draufsicht auf die Halterung 80 bei Betrachtung von der vertikal abwärts gerichteten Seite G. Eine äußere Gestalt des Luftkompressors 30 ist in 5 mit einer unterbrochenen Linie veranschaulicht. Die Konfiguration der Halterung 80 und die Positionsbeziehung zwischen dem kompressorseitigen Fixierelement 90 und dem rahmenseitigen Fixierelement 70 werden nun unter Bezugnahme auf 5 weiter beschrieben.
Die in dem Brennstoffzellenfahrzeug 500 installierte Halterung 80 (1) beinhaltet einen vorwärtsseitigen Endabschnitt 802, einen rückwärtsseitigen Endabschnitt 804, einen ersten außenseitigen Endabschnitt 806 und einen zweiten außenseitigen Endabschnitt 808. Der vorwärtsseitige Endabschnitt 802, der rückwärtsseitige Endabschnitt 804, der erste außenseitige Endabschnitt 806 und der zweite außenseitige Endabschnitt 808 definieren Außenkanten der Halterung 80.
Der vorwärtsseitige Endabschnitt 802 ist ein Endabschnitt der Halterung 80 auf der Vorwärtsseite FD. Der vorwärtsseitige Endabschnitt 802 ist der Vorwärtsseite FD zugewandt. Der rückwärtsseitige Endabschnitt 804 ist ein Endabschnitt der Halterung 80 auf der Rückwärtsseite RD. Der rückwärtsseitige Endabschnitt 804 ist der Rückwärtsseite RD zugewandt. Der vorwärtsseitige Endabschnitt 802 und der rückwärtsseitige Endabschnitt 804 besitzen jeweils eine äußere Form, die mit einer Mehrzahl von linearen und gekrümmten Formen definiert ist. Der erste außenseitige Endabschnitt 806 ist ein Endabschnitt auf einer Seite (der rechten Seite in der vorliegenden Ausführungsform) in der Breitenrichtung LH. Der erste außenseitige Endabschnitt 806 ist der einen Seite in der Breitenrichtung LH zugewandt und erstreckt sich im Wesentlichen entlang der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD. Der zweite außenseitige Endabschnitt 808 ist ein Endabschnitt auf der anderen Seite (der linken Seite in der vorliegenden Ausführungsform) in der Breitenrichtung LH. Der zweite außenseitige Endabschnitt 808 ist der anderen Seite in der Breitenrichtung LH zugewandt und erstreckt sich im Wesentlichen entlang der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD.
Das vordere rahmenseitige Fixierelement 70a ist weiter auf der Vorwärtsseite FD positioniert als der Luftkompressor 30. Konkret ist das vordere rahmenseitige Fixierelement 70a nahe dem vorwärtsseitigen Endabschnitt 802 positioniert. Das vordere rahmenseitige Fixierelement 70a ist nahe einem mittleren Abschnitt CP der Halterung 80 in der Breitenrichtung LH positioniert.
Das erste hintere rahmenseitige Fixierelement 70b und das zweite hintere rahmenseitige Fixierelement 70c sind in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD weiter auf der Rückwärtsseite RD positioniert als das vordere rahmenseitige Fixierelement 70a. Konkret ist das erste hintere rahmenseitige Fixierelement 70b in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD weiter auf der Rückwärtsseite RD positioniert als die Mitte der Halterung 80. Analog ist das zweite hintere rahmenseitige Fixierelement 70c in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD weiter auf der Rückwärtsseite RD positioniert als die Mitte der Halterung 80. Das erste hintere rahmenseitige Fixierelement 70b und das zweite hintere rahmenseitige Fixierelement 70c sind in der Breitenrichtung LH weiter auf den äußeren Seiten positioniert als das vordere rahmenseitige Fixierelement 70a. Somit sind das erste hintere rahmenseitige Fixierelement 70b und das zweite hintere rahmenseitige Fixierelement 70c an Positionen auf beiden Seiten des vorderen rahmenseitigen Fixierelements 70a in der Breitenrichtung LH angeordnet. Das erste hintere rahmenseitige Fixierelement 70b und das zweite hintere rahmenseitige Fixierelement 70c sind in der Breitenrichtung LH weiter auf den äußeren Seiten angeordnet als das hintere kompressorseitige Fixierelement 90c. Das erste hintere rahmenseitige Fixierelement 70b ist an einer Position angeordnet, die dem ersten außenseitigen Endabschnitt 806, welcher ein außenseitiger Endabschnitt ist, in der Breitenrichtung LH näher ist als dem mittleren Abschnitt CP. Das zweite hintere rahmenseitige Fixierelement 70c ist an einer Position angeordnet, die dem zweiten außenseitigen Endabschnitt 808, welcher der andere außenseitige Endabschnitt ist, in der Breitenrichtung LH näher ist als dem mittleren Abschnitt CP. In der vorliegenden Ausführungsform ist das erste hintere rahmenseitige Fixierelement 70b nahe einem Eckabschnitt CN1 angeordnet, an dem sich der erste außenseitige Endabschnitt 806 und der rückwärtsseitige Endabschnitt 804 schneiden. Das zweite hintere rahmenseitige Fixierelement 70c ist an einer Position nahe einem Eckabschnitt CN2 angeordnet, an dem sich der zweite außenseitige Endabschnitt 808 und der rückwärtsseitige Endabschnitt 804 schneiden.
Das erste vordere kompressorseitige Fixierelement 90a und das zweite vordere kompressorseitige Fixierelement 90b sind näher an dem vorwärtsseitigen Endabschnitt 802 als an dem rückwärtsseitigen Endabschnitt 804 positioniert. Das erste vordere kompressorseitige Fixierelement 90a und das zweite vordere kompressorseitige Fixierelement 90b sind in der Breitenrichtung LH voneinander getrennt angeordnet. Das hintere kompressorseitige Fixierelement 90c ist näher an dem rückwärtsseitigen Endabschnitt 804 als an dem vorwärtsseitigen Endabschnitt 802 positioniert. Somit ist das hintere kompressorseitige Fixierelement 90c in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD weiter auf der Rückwärtsseite RD positioniert als das erste vordere kompressorseitige Fixierelement 90a und das zweite vordere kompressorseitige Fixierelement 90b. Das hintere kompressorseitige Fixierelement 90c ist zwischen dem ersten vorderen kompressorseitigen Fixierelement 90a und dem zweiten vorderen kompressorseitigen Fixierelement 90b in der Breitenrichtung LH positioniert. Das vordere kompressorseitige Fixierelement 90F beinhaltet das erste vordere kompressorseitige Fixierelement 90a und das zweite vordere kompressorseitige Fixierelement 90b, die als die vorderen Fixierelemente dienen. Das hintere kompressorseitige Fixierelement 90c beinhaltet ein einzelnes hinteres Fixierelement 90c.
Die Halterung 80 gemäß der vorliegenden Ausführungsform besitzt die folgenden Merkmale. Die Halterung 80 weist eine Verformungsfestigkeit auf, die derart ausgelegt ist, dass sie einer Eingangslast nachgibt, die auf die Halterung 80 von der Rückwärtsseite RD in Richtung der Vorwärtsseite FD wirkt, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 500 mit einem Objekt kollidiert (beispielsweise Frontalzusammenstoß). Somit wird der an der Halterung 80 fixierte Luftkompressor 30 verlagert, wenn die Eingangslast auf die Halterung 80 wirkt, wodurch verhindert werden kann, dass die Anodenabgaszirkulationspumpe 27, die eine rückwärtsseitige Komponente ist, sandwichartig zwischen dem Luftkompressor 30 und dem Armaturenbrett DP aufgenommen wird. Damit wird eine geringere Gefahr sichergestellt, dass die Anodenabgaszirkulationspumpe 27 das Armaturenbrett verformt. Beispiele für die Eingangslast beinhalten eine Trägheitskraft, die bei Stattfinden eines Frontalzusammenstoßes des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 auf die Halterung 80 aufgebracht wird, sowie eine externe Kraft, die von der Anodenabgaszirkulationspumpe 27 aufgebracht wird, die eine der rückwärtsseitigen Komponenten ist, welche sich aufgrund der Wucht des Aufpralls relativ zueinander in Richtung der Vorwärtsseite FD bewegen. Die bei Stattfinden des Frontalzusammenstoßes des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 von der Rückwärtsseite RD in Richtung der Vorwärtsseite FD auf die Halterung 80 wirkende Eingangslast kann eine externe Kraft sein, die groß genug ist, um zu bewirken, dass der Stützrahmen 150 von einer vorwärtsseitigen Komponente (beispielsweise der Komponente 551 und dem Kühler 43 in 1) in Richtung der Rückwärtsseite RD geschoben wird. Beispielsweise kann die Eingangslast eine Trägheitskraft sein, die aufgrund des Frontalzusammenstoßes des mit etwa 56 km pro Stunde fahrenden Brennstoffzellenfahrzeugs 500 mit einem unbewegten Objekt (beispielsweise einer Mauer) auf der Vorwärtsseite auf die Halterung 80 aufgebracht wird. Beispielsweise entspricht diese Eingangslast, die als Trägheitskraft auf die Halterung 80 wirkt, einer Beschleunigungslast von 100 G (dem 100-fachen der Schwerkraft), die auf die Halterung 80 wirkt.
In der vorliegenden Ausführungsform verformt sich die Halterung 80 bei Empfang der Eingangslast aufgrund des Aufpralls des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 auf ein Objekt folgendermaßen von der Rückwärtsseite RD in Richtung der Vorwärtsseite FD. Konkret wird der rückwärtsseitige Abschnitt 824 der Halterung 80 einschließlich des rückwärtsseitigen Endabschnitts 804 entlang der mit der unterbrochenen Linie dargestellten Linie Ln in einer Richtung hin zu der vertikal abwärts gerichteten Seite G und der Vorwärtsseite FD verbogen. Somit wird der rückwärtsseitige Abschnitt 824 so verformt, dass er in Richtung der Vorwärtsseite FD verlagert wird, wenn die Eingangslast von der Rückwärtsseite RD in Richtung der Vorwärtsseite FD auf die Halterung 80 wirkt. Der Luftkompressor 30 ist mittels des hinteren kompressorseitigen Fixierelements 90c an dem rückwärtsseitigen Abschnitt 824 fixiert. Das vordere kompressorseitige Fixierelement 90F fixiert den Luftkompressor 30 an einem Abschnitt (einem später beschriebenen vorwärtsseitigen Abschnitt 823) der Halterung 80, der sich weiter auf der Vorwärtsseite FD befindet als der rückwärtsseitige Abschnitt 824. Der rückwärtsseitige Abschnitt 824 ist ein schraffierter Bereich einschließlich des hinteren kompressorseitigen Fixierelements 90c (genauer gesagt des Einführlochs 932). In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Halterung 80 den vorwärtsseitigen Abschnitt 823 einschließlich des vorwärtsseitigen Endabschnitts 802 und den rückwärtsseitigen Abschnitt 824 einschließlich des rückwärtsseitigen Endabschnitts 804. Der vorwärtsseitige Abschnitt 823 ist ein Bereich zwischen der Position des vorderen kompressorseitigen Fixierelements 90F und dem vorwärtsseitigen Endabschnitt 802 in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD. Der rückwärtsseitige Abschnitt 824 ist ein Bereich, der in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD weiter auf der Rückwärtsseite RD positioniert ist als der vorwärtsseitige Abschnitt 823.
Die Festigkeit des hinteren kompressorseitigen Fixierelements 90c ist geringer ausgelegt als die Festigkeit des vorderen kompressorseitigen Fixierelements 90F. In der vorliegenden Ausführungsform ist das hintere kompressorseitige Fixierelement 90c ein einzelnes Element, wohingegen das vordere kompressorseitige Fixierelement 90F das erste vordere kompressorseitige Fixierelement 90a und das zweite vordere kompressorseitige Fixierelement 90b beinhaltet. Somit ist die Festigkeit des hinteren kompressorseitigen Fixierelements 90c geringer ausgelegt als die Festigkeit des vorderen kompressorseitigen Fixierelements 90F.
6 ist ein Diagramm, das ein Brennstoffzellenfahrzeug 500T gemäß einem Referenzbeispiel veranschaulicht. 6 ist eine schematische Ansicht eines den vorderen Raum 510 beinhaltenden Abschnitts des Brennstoffzellenfahrzeugs SOOT auf der Vorwärtsseite FD bei Betrachtung von der vertikal abwärts gerichteten Seite G. Dieses Beispiel unterscheidet sich insofern von der oben beschriebenen Ausführungsform, als eine Halterung 80t eine Verformungsfestigkeit aufweist, die eine Eingangslast übersteigt, welche auf die Halterung 80t von der Rückwärtsseite RD in Richtung der Vorwärtsseite FD wirkt, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug 500T mit einem Objekt kollidiert. Konkret beinhaltet das Brennstoffzellenfahrzeug 500T drei vordere rahmenseitige Fixierelemente 70a, die entlang des vorwärtsseitigen Endabschnitts 802 angeordnet sind. Das Brennstoffzellenfahrzeug 500T beinhaltet das erste hintere rahmenseitige Fixierelement 70b und das zweite hintere rahmenseitige Fixierelement 70c und beinhaltet ferner ein drittes hinteres rahmenseitiges Fixierelement 70d in der Mitte des rückwärtsseitigen Endabschnitts 804 in der Breitenrichtung LH. Zwei hintere kompressorseitige Fixierelemente 90c sind in der Breitenrichtung LH voneinander getrennt angeordnet. Die übrigen Konfigurationen sind gleich jenen des Brennstoffzellenfahrzeugs 500. Somit sind gleiche oder ähnliche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden in der Beschreibung gegebenenfalls weggelassen.
Bei Stattfinden eines Frontalzusammenstoßes des Brennstoffzellenfahrzeugs 500T bewegt sich eine auf der Vorwärtsseite FD des Stützrahmens 150 positionierte vorwärtsseitige Komponente (beispielsweise die Komponente 551 und der Kühler 43, in 1 dargestellt) aufgrund der Wucht des Aufpralls in Richtung der Rückwärtsseite RD. Somit bewegt sich der Stützrahmen 150, von der vorwärtsseitigen Komponente geschoben, in Richtung der Rückwärtsseite RD. Die Halterung 80t weist eine Verformungsfestigkeit auf, die eine durch den Frontalaufprall bedingte Eingangslast auf die Halterung 80t aufgrund des dritten hinteren rahmenseitigen Fixierelements 70d und der beiden hinteren kompressorseitigen Fixierelemente 90c übersteigt. Somit bewegt sich die Halterung 80t in Richtung der Rückwärtsseite RD ohne sich zu verformen. Infolgedessen bewegt sich auch der Luftkompressor 30 in Richtung der Rückwärtsseite RD, wodurch die Anodenabgaszirkulationspumpe 27, welche die rückwärtsseitige Komponente ist, sandwichartig von dem Luftkompressor 30 und dem Armaturenbrett DP eingeschlossen werden könnte. Somit könnte das Armaturenbrett DP von der Anodenabgaszirkulationspumpe 27 in Richtung der Rückwärtsseite RD geschoben und dadurch verformt werden.
7 ist ein erstes Diagramm, das eine Wirkung des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. 8 ist ein zweites Diagramm, das eine Wirkung des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. 7 ist eine schematische Ansicht eines den vorderen Raum 510 beinhaltenden Abschnitts des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 auf der Vorwärtsseite FD bei Betrachtung von der vertikal abwärts gerichteten Seite G. 8 ist eine schematische Ansicht des Stützrahmens 150, der Halterung 80 und des Luftkompressors 30 bei Betrachtung von einer linken Seite des Brennstoffzellenfahrzeugs 500. In 7 besitzt die Halterung 80 der Beschreibung halber eine in Draufsicht rechteckige Form.
Bei Stattfinden des Frontalzusammenstoßes des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 bewegt sich die auf der Vorwärtsseite FD des Stützrahmens 150 positionierte vorwärtsseitige Komponente (beispielsweise die Komponente 551 und der Kühler 43, in 1 veranschaulicht) aufgrund der Wucht des Zusammenstoßes in Richtung der Rückwärtsseite RD. Somit bewegt sich der Stützrahmen 150, von der vorwärtsseitigen Komponente geschoben, in Richtung der Rückwärtsseite RD. Der rückwärtsseitige Abschnitt 824 der Halterung 80 biegt sich aufgrund von Trägheitskraft infolge des Frontalzusammenstoßes des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 entlang der Linie Ln in der Richtung hin zu der vertikal abwärts gerichteten Seite G und der Vorwärtsseite FD, wie durch einen Pfeil Yr in 8 angedeutet. Somit wird der so in der Richtung auf die vertikal abwärts gerichtete Seite G und die Vorwärtsseite FD gebogene rückwärtsseitige Abschnitt 824 in Richtung der Vorwärtsseite FD verlagert. Infolgedessen wird auch der an dem rückwärtsseitigen Abschnitt 824 fixierte Luftkompressor 30 in Richtung der Vorwärtsseite FD verlagert. Somit ist es weniger wahrscheinlich, dass der Spalt zwischen dem Luftkompressor 30 und dem Armaturenbrett DP in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung FRD klein ist. Damit wird eine geringere Gefahr sichergestellt, dass die Anodenabgaszirkulationspumpe 27, welche die rückwärtsseitige Komponente ist, sandwichartig zwischen dem Luftkompressor 30 und dem Armaturenbrett DP aufgenommen wird. In Anbetracht all dessen kann die Gefahr, dass sich das Armaturenbrett DP aufgrund eines Zusammenstoßes der Anodenabgaszirkulationspumpe 27 mit dem Armaturenbrett DP verformt, verringert werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Festigkeit des hinteren kompressorseitigen Fixierelements 90c geringer ausgelegt als die Festigkeit des vorderen kompressorseitigen Fixierelements 90F. Somit kann sich der rückwärtsseitige Abschnitt 824 der Halterung 80 ohne Weiteres verformen, so dass er in Richtung der Vorwärtsseite FD verlagert wird, wenn die Eingangslast auf die Halterung 80 wirkt. Damit wird eine geringere Gefahr sichergestellt, dass die Anodenabgaszirkulationspumpe 27 sandwichartig zwischen dem Luftkompressor 30 und dem Armaturenbrett DP aufgenommen wird, wodurch die Gefahr, dass das Armaturenbrett DP von der Anodenabgaszirkulationspumpe 27 verformt wird, verringert werden kann.
In der oben beschriebenen Ausführungsform beinhaltet das vordere kompressorseitige Fixierelement 90F eine Mehrzahl von vorderen Fixierelementen, wohingegen das hintere kompressorseitige Fixierelement 90c ein einzelnes hinteres Fixierelement 90c beinhaltet. Somit kann die Festigkeit des hinteren kompressorseitigen Fixierelements 90c ohne Weiteres geringer ausgelegt sein als die Festigkeit des vorderen kompressorseitigen Fixierelements 90F.
In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Mehrzahl von hinteren rahmenseitigen Fixierelementen 70b und 70c weiter auf den äußeren Seiten in der Breitenrichtung LH des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 positioniert als das hintere kompressorseitige Fixierelement 90c. Mit dieser Konfiguration kann der rückwärtsseitige Abschnitt 824 einschließlich des hinteren kompressorseitigen Fixierelements 90c ohne Weiteres gebildet werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform sind das erste hintere rahmenseitige Fixierelement 70b und das zweite hintere rahmenseitige Fixierelement 70c an Positionen angeordnet, die den außenseitigen Endabschnitten 806 und 808 in der Breitenrichtung LH näher sind als dem mittleren Abschnitt CP der Halterung 80. Somit kann der rückwärtsseitige Abschnitt 824 als ein Bereich gebildet sein, der den mittleren Abschnitt CP der Halterung in der Breitenrichtung LH beinhaltet.
B. Modifikationen:
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele und Ausführungsformen beschränkt und ist in verschiedenen Formen implementierbar, ohne dass vom Kern der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Beispielsweise sind die folgenden Modifikationen anwendbar.
B-1. Erste Modifikation:
Das vordere rahmenseitige Fixierelement 70a, das in der oben beschriebenen Ausführungsform (5) ein einzelnes Element ist, kann eine Mehrzahl von Elementen beinhalten. Ein hinteres Fixierelement, das die Halterung 80 an dem Stützrahmen 150 fixiert, kann zusätzlich zu dem ersten hinteren rahmenseitigen Fixierelement 70b und dem zweiten hinteren rahmenseitigen Fixierelement 70c vorgesehen sein. Dieses hintere Fixierelement ist nahe den außenseitigen Endabschnitten 806 und 808 angeordnet. Auch bei dieser Konfiguration kann sich der rückwärtsseitige Abschnitt 824 so verformen, dass er in Richtung der Vorwärtsseite FD verlagert wird, wenn, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, aufgrund des Zusammenstoßes des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 die Eingangslast wie etwa eine Trägheitskraft auf die Halterung 80 wirkt.
B-2. Zweite Modifikation:
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist das hintere kompressorseitige Fixierelement 90c als ein einzelnes Element vorgesehen, so dass die Verformungsfestigkeit der Halterung 80 ausgelegt ist, um der Eingangslast nachzugeben. Dies sollte jedoch nicht in einschränkendem Sinne ausgelegt werden. Es kann mehr als ein hinteres kompressorseitiges Fixierelement 90c angeordnet sein, und die Festigkeit an der Linie Ln, entlang der die Halterung 80 gebogen wird, kann geringer ausgelegt sein als beispielsweise die Festigkeit der anderen Abschnitte der Halterung 80. Beispielsweise kann ein Abschnitt entlang der Linie Ln dünner ausgebildet sein als die anderen Abschnitte, so dass sich der rückwärtsseitige Abschnitt 824 so verformen kann, dass er in Richtung der Vorwärtsseite FD verlagert wird, wenn die Eingangslast auf die Halterung 80 wirkt.
B-3. Dritte Modifikation:
Die rückwärtsseitige Komponente, die in der oben beschriebenen Ausführungsform die Anodenabgaszirkulationspumpe 27 ist, kann eine andere Komponente des Brennstoffzellenfahrzeugs 500 sein. Beispielsweise kann die rückwärtsseitige Komponente die Kühlmediumzuführpumpe 40 oder der Klimakompressor 50 sein.

Claims

Brennstoffzellenfahrzeug (500), umfassend: ein Armaturenbrett (DP); eine Brennstoffzelle (101); einen Stützrahmen (150), der konfiguriert ist, um die Brennstoffzelle (101) von einer Abwärtsseite her abzustützen; einen Luftkompressor (30), der unter dem Stützrahmen (150) angeordnet ist; eine Halterung (80), die zwischen dem Luftkompressor (30) und dem Stützrahmen (150) positioniert ist und konfiguriert ist, um den Luftkompressor (30) an dem Stützrahmen (150) zu fixieren; und eine rückwärtsseitige Komponente (27), die auf einer Rückwärtsseite des Luftkompressors (30) in einer Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Brennstoffzellenfahrzeugs angeordnet ist, wobei die Brennstoffzelle (101), der Stützrahmen (150), der Luftkompressor (30), die Halterung (80) und die rückwärtsseitige Komponente (27) auf einer Vorwärtsseite des Armaturenbretts in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung angeordnet sind, und die Halterung (80) eine Verformungsfestigkeit aufweist, die derart ausgelegt ist, dass sie einer Eingangslast nachgibt, die auf die Halterung (80) von der Rückwärtsseite in Richtung der Vorwärtsseite wirkt, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug (500) mit einem Objekt kollidiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (80) einen rückwärtsseitigen Abschnitt (804) beinhaltet, an dem der Luftkompressor (30) fixiert ist, wobei der rückwärtsseitige Abschnitt (804) einen rückwärtsseitigen Endabschnitt (824) beinhaltet und der rückwärtsseitige Abschnitt (804) sich derart verformt, dass er in Richtung der Vorwärtsseite verlagert wird, wenn die Eingangslast auf die Halterung (80) wirkt.
Brennstoffzellenfahrzeug (500) nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein vorderes kompressorseitiges Fixierelement (90F), das konfiguriert ist, um den Luftkompressor (30) an einem Abschnitt der Halterung (80) zu fixieren, der sich in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung weiter auf der Vorwärtsseite befindet als der rückwärtsseitige Abschnitt (824); und ein hinteres kompressorseitiges Fixierelement (90c), das konfiguriert ist, um den Luftkompressor (30) an dem rückwärtsseitigen Abschnitt (824) der Halterung (80) an einer Position zu fixieren, die sich in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung weiter auf der Rückwärtsseite befindet als das vordere kompressorseitige Fixierelement (90F), wobei das hintere kompressorseitige Fixierelement (90c) eine Festigkeit aufweist, die geringer ausgelegt ist als die Festigkeit des vorderen kompressorseitigen Fixierelements (90F).
Brennstoffzellenfahrzeug (500) nach Anspruch 2, wobei das vordere kompressorseitige Fixierelement (90F) eine Mehrzahl von vorderen Fixierelementen (90a, 90b) beinhaltet, die in einer Breitenrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs (500) voneinander getrennt angeordnet sind und konfiguriert sind, um den Luftkompressor (30) an der Halterung (80) zu fixieren, und das hintere kompressorseitige Fixierelement (90c) ein einzelnes hinteres Fixierelement (90c) beinhaltet, das konfiguriert ist, um den Luftkompressor (30) an der Halterung (80) zu fixieren.
Brennstoffzellenfahrzeug (500) nach Anspruch 2 oder 3, ferner umfassend: ein vorderes rahmenseitiges Fixierelement (70a), das konfiguriert ist, um die Halterung (80) an dem Stützrahmen (150) zu fixieren; und eine Mehrzahl von hinteren rahmenseitigen Fixierelementen (70b, 70c), die konfiguriert sind, um die Halterung (80) an dem Stützrahmen (150) an Positionen zu fixieren, die sich in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung weiter auf der Rückwärtsseite befinden als das vordere rahmenseitige Fixierelement (70a), wobei die Mehrzahl von hinteren rahmenseitigen Fixierelementen (70b, 70c) in einer Breitenrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs (500) weiter auf äußeren Seiten angeordnet sind als das hintere kompressorseitige Fixierelement (90c).
Brennstoffzellenfahrzeug (500) nach Anspruch 4, wobei die Mehrzahl von hinteren rahmenseitigen Fixierelementen (70b, 70c) an Positionen angeordnet sind, die einem außenseitigen Endabschnitt (806, 808) in der Breitenrichtung näher sind als einem mittleren Abschnitt (CP) der Halterung (80).