DE102018107947B4

DE102018107947B4 - Brennstoffzelleneinheit

Info

Publication number: DE102018107947B4
Application number: DE102018107947.8A
Authority: DE
Inventors: Hiroki SUMIKAWA; Hiroyuki Sekine; Masahiro Katayama; Masahiko Morinaga
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-04-21
Filing date: 2018-04-04
Publication date: 2023-07-20
Anticipated expiration: 2038-04-05
Also published as: CN108736036A; CN108736036B; JP2018181778A; DE102018107947A1; JP6834744B2; US20180309150A1; US11450874B2

Abstract

Brennstoffzelleneinheit (100) mit:einem Brennstoffzellenstapel (10);einer elektrischen Vorrichtung (20);einer Verdrahtung (30), die mit der elektrischen Vorrichtung (20) verbunden ist; undeinem Gehäuse (40), in dem der Brennstoffzellenstapel (10), die elektrische Vorrichtung (20) und die Verdrahtung (30) eingebaut sind, wobeidas Gehäuse (40) einen ersten Unterbringabschitt (45), einen zweiten Unterbringabschnitt (46) und eine Trennwand (47) aufweist, die mit einem ersten Kommunikationsloch (60) versehen ist, durch das die Verdrahtung (30) tritt, wobei der erste Unterbringabschnitt (45) den Brennstoffzellenstapel (10) unterbringt, wobei der zweite Unterbringabschnitt (46) die elektrische Vorrichtung (20) unterbringt, und wobei die Trennwand (47) den ersten Unterbringabschnitt (45) und den zweiten Unterbringabschnitt (46) trennt, unddie Trennwand (47) mit zumindest einem zweiten Kommunikationsloch (61), durch das der erste Unterbringabschnitt (45) und der zweite Unterbringabschnitt (46) miteinander in Kommunikation stehen, zusätzlich zu dem ersten Kommunikationsloch (60) versehen ist,wobei das zweite Kommunikationsloch (61) zur Druckabgabe bei anormaler Wasserstoffverbrennung bei Wasserstoffaustritt aus dem Brennstoffzellenstapel (10) dient und so vorgesehen ist, dass eine Bewegungsdistanz (L) von Stoßwellen, die als ein Ergebnis der Wasserstoffverbrennung auftreten, im Vergleich zu einer Brennstoffzelleneinheit verkürzt ist, die das zweite Kommunikationsloch (61) nicht aufweist.

Description

HINTERGRUND
GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffzelleneinheit.
ZUGEHÖRIGER STAND DER TECHNIK
Die JP 2014-076716 A offenbart ein Fahrzeug, das eine Brennstoffzelle hat. Die in JP 2014-076716 A offenbarte Brennstoffzelle hat eine obere Wand, an der verschiedene elektrische Vorrichtungen angebracht sind. Eine Einheit, in der die Brennstoffzelle (genauer gesagt ein Brennstoffzellenstapel) und die verschiedenen elektrischen Vorrichtungen integriert sind, ist nachstehend als Brennstoffzelleneinheit bezeichnet.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben einen Modus eines Aufbaus der Brennstoffzelleneinheit entdeckt, bei dem der Brennstoffzellenstapel und die elektrische Vorrichtung in verschiedenen Kammern (Unterbringeinheiten) in einem einzelnen Gehäuse untergebracht sind. Die Erfinder haben des Weiteren einen Aufbau einer derartigen Brennstoffzelleneinheit entdeckt, bei dem eine Trennwand, die die Kammern teilt, mit einem Kommunikationsloch versehen ist, durch das eine Verdrahtung (Kabel) tritt, um mit der elektrischen Vorrichtung verbunden zu werden. Die Erfinder haben den folgenden Nachteil dieses Aufbaus entdeckt. Genauer gesagt kann Wasserstoff, der aus dem Brennstoffzellenstapel aus gewissen Gründen entweicht, die Kammer, in der die elektrische Vorrichtung untergebracht ist, durch das Kommunikationsloch erreichen. Dann kann eine anomale Verbrennung des Wasserstoffs auftreten, was zu einem Druckanstieg in der Kammer führt. Als ein Ergebnis kann sogar ein Gehäuse mit einer ausreichenden Festigkeit verformt werden. Im Hinblick darauf wird eine Technik benötigt, die verhindern kann, dass das Gehäuse der Brennstoffzelleneinheit verformt, wenn eine anomale Verbrennung des Wasserstoffs auftritt.
Die US 2010/0178575 A1 offenbart ein Energieerzeugungssystem mit einem Gehäuse; einem Stromgenerator; einem Brenngaskanal; einer ersten Vorrichtung, die mit einer ersten Spannung unter Verwendung eines vom Stromgenerator erzeugten Gleichstroms arbeitet; einer zweiten Stromversorgungsschaltung, die zur Erzeugung des Gleichstroms aus einem Wechselstrom arbeitet; einer Steuerschaltung, die die erste Vorrichtung unter Verwendung des Gleichstroms mit der der ersten Spannung steuert; und einer ersten Stromversorgungsschaltung, die einen Strom mit einer zweiten Spannung erzeugt, die höher als die erste Spannung ist. Im Gehäuse ist ein erster Raum von einem zweiten Raum durch eine Trennwand getrennt. Im ersten Raum ist eine Brennstoffzelle vorgesehen, und im zweiten Raum ist eine Leistungslieferschaltung als elektrische Vorrichtung vorgesehen. In der Trennwand ist ein Durchgangsloch als ein Kommunikationsabschnitt vorgesehen, durch den Verdrahtungen laufen, die mit der Leistungslieferschaltung verbunden sind.
Die DE 10 2017 207 381 A1 offenbart ein Batteriemodul, das in einem unteren Raum angeordnet ist. Dieser untere Raum ist durch eine Trennwand von einem oberen Raum getrennt, in dem Hochspannungselemente untergebracht sind. Die Trennwand hat mehrere Löcher, um das Kühlen der Hochspannungselemente und des Batteriemoduls zu verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Brennstoffzelleneinheit zu schaffen, die verhindern kann, dass das Gehäuse der Brennstoffzelleneinheit verformt, wenn eine anomale Verbrennung des Wasserstoffs auftritt.
Diese Aufgabe ist durch eine Brennstoffzelleneinheit mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

(1) Gemäß Anspruch 1 ist eine Brennstoffzelleneinheit geschaffen worden. Diese Brennstoffzelleneinheit hat einen Brennstoffzellenstapel; eine elektrische Vorrichtung; eine Verdrahtung, die mit der elektrischen Vorrichtung verbunden ist; und ein Gehäuse, in dem der Brennstoffzellenstapel, die elektrische Vorrichtung und die Verdrahtung eingebaut sind. Das Gehäuse weist einen ersten Unterbringabschitt, einen zweiten Unterbringabschnitt und eine Trennwand auf, die mit einem ersten Kommunikationsloch versehen ist, durch das die Verdrahtung tritt, wobei der erste Unterbringabschnitt den Brennstoffzellenstapel unterbringt, wobei der zweite Unterbringabschnitt die elektrische Vorrichtung unterbringt, und wobei die Trennwand den ersten Unterbringabschnitt und den zweiten Unterbringabschnitt trennt, und die Trennwand ist mit zumindest einem zweiten Kommunikationsloch, durch das der erste Unterbringabschnitt und der zweite Unterbringabschnitt miteinander in Kommunikation stehen, zusätzlich zu dem ersten Kommunikationsloch versehen, wobei das zweite Kommunikationsloch zur Druckabgabe bei anormaler Wasserstoffverbrennung bei Wasserstoffaustritt aus dem Brennstoffzellenstapel dient und so vorgesehen ist, dass eine Bewegungsdistanz von Stoßwellen, die als ein Ergebnis der Wasserstoffverbrennung auftreten, im Vergleich zu einer Brennstoffzelleneinheit verkürzt ist, die das zweite Kommunikationsloch nicht aufweist. Durch die Brennstoffzelleneinheit dieses Aspektes ist die Trennwand mit dem zweiten Kommunikationsloch zusätzlich zu dem ersten Kommunikationsloch versehen. Somit ist selbst dann, wenn Wasserstoff aus dem Brennstoffzellenstapel so austritt, dass er in den zweiten Unterbringabschnitt strömt und dann eine anomale Verbrennung des Wasserstoffs auftritt, eine Bewegungsentfernung von sich aus der Verbrennung ergebenden Schockwellen (Stoßwellen) kurz. Als ein Ergebnis kann ein deutlicher Druckanstieg in dem zweiten Unterbringabschnitt verhindert werden, wodurch es weniger wahrscheinlich ist, dass das Gehäuse der Brennstoffzelleneinheit verformt wird.
(2) In der Brennstoffzelleneinheit des vorstehend beschriebenen Aspektes kann eine Steuereinrichtung so aufgebaut sein, dass sie die elektrische Vorrichtung steuert. Die Steuereinrichtung kann in dem ersten Unterbringabschnitt untergebracht sein. Die Verdrahtung kann die Steuereinrichtung und die elektrische Vorrichtung miteinander verbinden. Auch bei der Brennstoffzelleneinheit dieses Aspektes ist es wenig wahrscheinlich, dass das Gehäuse der Brennstoffzelleneinheit verformt wird.
(3) In der Brennstoffzelleneinheit gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann das erste Kommunikationsloch in einem Endabschnitt der Trennwand ausgebildet sein. Bei der Brennstoffzelleneinheit gemäß diesem Aspekt kann ein höherer Freiheitsgrad im Hinblick auf die Anordnung der Komponenten an der Trennwand erzielt werden.
(4) In der Brennstoffzelleneinheit gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann die Trennwand eine Vielzahl der zweiten Kommunikationslöcher aufweisen. Ein Abschnitt nahe einer Mitte des Gehäuses kann eine größere Anzahl an den zweiten Kommunikationslöchern aufweisen als an einem Endabschnitt des Gehäuses in der Trennwand. Durch die Brennstoffzelleneinheit gemäß diesem Aspekt ist es wenig wahrscheinlich, dass im Hinblick auf den Widerstand gegenüber einem Stoß von dem Endabschnitt des Gehäuses ein Kompromiss eingegangen wird.

Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen Weisen ausgeführt werden und kann in einem Brennstoffzellensystem, einem Fahrzeug oder dergleichen angewendet werden, das die vorstehend beschriebene Brennstoffzelleneinheit aufweist.
Figurenliste

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines schematischen Aufbaus einer Brennstoffzelleneinheit.
2 zeigt eine Draufsicht auf ein Gehäuse einer elektrischen Vorrichtungseinheit.
3 zeigt eine Vorderansicht auf das Gehäuse der elektrischen Vorrichtungseinheit.
4 zeigt eine Ansicht von hinten des Gehäuses der elektrischen Vorrichtungseinheit.
5 zeigt eine rechte Seitenansicht des Gehäuses der elektrischen Vorrichtungseinheit.
6 zeigt eine linke Seitenansicht des Gehäuses der elektrischen Vorrichtungseinheit.
7 zeigt eine Ansicht von unten auf das Gehäuse der elektrischen Vorrichtungseinheit.
8 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VIII-VIII in 2.
9 zeigt eine Darstellung eines Zustandes, bei dem eine Strömungspfadausbildungsabdeckung an einem vertieften Abschnitt angebracht ist.
10 zeigt eine Querschnittsansicht des Zustandes, bei dem die Strömungspfadausbildungsabdeckung an dem vertieften Abschnitt angebracht ist.
11 zeigt eine schematische Ansicht, die darstellt, wie verschiedene elektrische Vorrichtungen in dem Gehäuse der elektrischen Vorrichtungseinheit angeordnet sind.
12 zeigt eine schematische Ansicht, die darstellt, wie die verschiedenen elektrischen Vorrichtungen in dem Gehäuse der elektrischen Vorrichtungseinheit angeordnet sind.
13 zeigt eine Darstellung eines Beispiels, wie die Brennstoffzelleneinheit, die in einem Fahrzeug eingebaut ist, angeordnet ist.
14 zeigt eine schematische Ansicht einer Trennwand, die nicht mit einem zweiten Kommunikationsloch versehen ist.
15 zeigt eine schematische Ansicht einer Trennwand, die mit dem zweiten Kommunikationsloch versehen ist.
16 zeigt eine Querschnittsansicht eines Aufbaus eines Gehäuses einer elektrischen Vorrichtungseinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
A. Erstes Ausführungsbeispiel
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines schematischen Aufbaus einer Brennstoffzelleneinheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Brennstoffzelleneinheit 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist als eine Einheit beschrieben, die in einem Brennstoffzellenfahrzeug einzubauen ist. In 1 sind drei Richtungen gezeigt, die senkrecht zu einander sind (eine Richtung X, eine Richtung Y und eine Richtung Z). Die Richtung Z ist eine vertikal nach oben weisende Richtung. Die Richtung X, die senkrecht zu der Richtung Z ist, ist eine rechte Seitenrichtung unter Betrachtung von einem Fahrersitz in einem Fahrzeug, das die Brennstoffzelleneinheit 100 aufweist. Die Richtung Y, die senkrecht zu der Richtung Z und der Richtung X ist, ist eine Vorwärtsrichtung unter Betrachtung von dem Fahrersitz in dem Fahrzeug, das die Brennstoffzelleneinheit 100 aufweist. Die in 2 und den folgenden Zeichnungen gezeigten Richtungen entsprechen diesen in 1 dargestellten Richtungen.
Die Brennstoffzelleneinheit 100 hat einen Brennstoffzellenstapel 10, eine externe Energieversorgungseinheit 20, die eine elektrische Vorrichtung ist, eine Verdrahtung (Kabel 30), die mit der externen Energieversorgungseinheit 20 verbunden ist (sh. die 11 und 12) und ein Gehäuse 40. In dem Gehäuse 40 sind der Brennstoffzellenstapel 10, die externe Energieversorgungseinheit 20 und die Verdrahtung 30 eingebaut. Die externe Energieversorgungseinheit 20 und die Verdrahtung 30 sind nachstehend detailliert beschrieben.
Der Brennstoffzellenstapel 10 hat eine Vielzahl an gestapelten Brennstoffzellen. Die Brennstoffzelle gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine massive Polymerbrennstoffzelle und erzeugt Energie, indem Wasserstoff und Sauerstoff empfangen werden, die geliefert werden. Die Brennstoffzelle ist nicht auf die massive Polymerbrennstoffzelle beschränkt, und verschiedene Arten an Brennstoffzellen, die Wasserstoff zum Erzeugen von Energie verwenden, können angewendet werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Gehäuse 40 ein Brennstoffzellenstapelgehäuse 41 und ein Gehäuse 42 einer elektrischen Vorrichtungseinheit. Das Brennstoffzellenstapelgehäuse 41 ist ein im Wesentlichen rechtwinkliges parallelepipedartiges Gehäuse, das einen oberen Abschnitt hat, der offen ist. Der Brennstoffzellenstapel 10 ist in dem Brennstoffzellenstapelgehäuse 41 angeordnet und fixiert. Das Gehäuse 42 für die elektrische Vorrichtungseinheit ist ein im Wesentlichen rechtwinkliges parallelepipedartiges Gehäuse, das einen unteren Abschnitt hat, der offen ist. Das Gehäuse 42 für die elektrische Vorrichtungseinheit hat einen oberen Abschnitt, der teilweise (abschnittsweise) mit einer Vertiefung 43 versehen ist. Eine Abdeckung 44 ist so angebracht, dass sie die Vertiefung 43 bedeckt. In dem Gehäuse 42 für die elektrische Vorrichtungseinheit sind verschiedene elektrische Vorrichtungen wie beispielsweise die externe Energieversorgungseinheit 20 angeordnet und fixiert.
Das Gehäuse 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit ist an dem oberen Abschnitt des Brennstoffzellenstapelgehäuses 41 angeordnet und ist an dem Brennstoffzellenstapelgehäuse 41 anhand von Schrauben fixiert. Das Brennstoffzellenstapelgehäuse 41 hat den oberen Abschnitt, der offen ist, und das Gehäuse 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit hat den unteren Abschnitt, der offen ist. Somit haben in dem Gehäuse 40 das Brennstoffzellenstapelgehäuse 41 und das Gehäuse 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit Innenräume, die miteinander in Kommunikation stehen. Beispielsweise kann das Brennstoffzellenstapelgehäuse 41 und kann das Gehäuse 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sein. Das Brennstoffzellenstapelgehäuse 41 und das Gehäuse 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit können aus anderen Arten an Metall wie beispielsweise rostfreier Stahl hergestellt sein.
Das Gehäuse 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit dient dem Unterbringen einer Vielzahl an elektrischen Vorrichtungen inklusive einer Hochspannungsvorrichtung. Die Hochspannungsvorrichtung kann eine beliebige elektrische Vorrichtung sein, bei der es erforderlich ist, dass verhindert wird, dass sie von dem Gehäuse 40, wenn das Gehäuse 40 aufgrund einer Fahrzeugkollision oder dergleichen beschädigt wird, freiliegt aus Gründen beispielsweise der Sicherheit. Eine derartige Anforderung kann beispielsweise auf verschiedene Verordnungen, Gesetze oder dergleichen gegründet sein. Beispielsweise kann die Hochspannungsvorrichtung eine Vorrichtung sein, die bei einer Gleichspannung von 60 V oder höher oder bei einer Wechselspannung von 30 V oder höher arbeitet. Die Hochspannungsvorrichtung kann bei einer Gleichspannung von 100 V oder höher arbeiten. Die Hochspannungsvorrichtung kann bei einer Gleichspannung von 300 V oder niedriger arbeiten.
Das Gehäuse 40 hat einen ersten Unterbringabschnitt 45, einen zweiten Unterbringabschnitt 46 und eine Trennwand 47. Der erste Unterbringabschnitt 45 ist ein Raum zum Unterbringen der Hochspannungsvorrichtung und des Brennstoffzellenstapels 10, die vorstehend beschrieben sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der erste Unterbringabschnitt 45 quer durch die Innenräume des Brennstoffzellenstapelgehäuses 41 und des Gehäuses 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit vorgesehen. Der zweite Unterbringabschnitt 46 ist ein Raum zum Unterbringen der Hochspannungsvorrichtung und der externen Energieversorgungseinheit 20, die vorstehend beschrieben sind.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der zweite Unterbringabschnitt 46 durch die Vertiefung 43, die an einer oberen Wand 425 des Gehäuses 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit ausgebildet ist, und die Abdeckung 44, die die Vertiefung 43 bedeckt, definiert. Die Trennwand 47 ist eine Wand, die den ersten Unterbringabschnitt 45 und den zweiten Unterbringabschnitt 46 trennt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dient die Trennwand 47 als eine Bodenwand der Vertiefung 43. Ein Abschnitt der Bodenwand 425 des Gehäuses 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit, der nicht mit der Vertiefung 43 versehen ist, ist nachstehend als eine obere Wand 426 bezeichnet.
2 zeigt eine Draufsicht auf das Gehäuse 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit. 3 zeigt eine Vorderansicht des Gehäuses 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit. 4 zeigt eine Rückseitenansicht des Gehäuses 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit. 5 zeigt eine rechte Seitenansicht des Gehäuses 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit. 6 zeigt eine linke Seitenansicht des Gehäuses 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit. 7 zeigt eine Ansicht von unten auf das Gehäuse 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit. 8 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VIII-VIII in 2.
Wie dies in den 2 bis 7 gezeigt ist, hat das Gehäuse 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit eine erste Seitenwand 421, eine zweite Seitenwand 422, eine dritte Seitenwand 423, eine vierte Seitenwand 424 und die obere Wand 425. In der nachfolgenden Beschreibung ist die erste Seitenwand 421 auch als eine vordere Wand 421 bezeichnet, ist die zweite Seitenwand 422 auch als eine Rückseitenwand 422 bezeichnet, ist die dritte Seitenwand 423 auch als eine rechte Seitenwand 423 bezeichnet und ist die vierte Seitenwand 424 auch als eine linke Seitenwand 424 bezeichnet. Die erste Seitenwand 421, die zweite Seitenwand 422, die dritte Seitenwand 423, die vierte Seitenwand 424 und die obere Wand 426 haben Öffnungen. Durch diese Öffnungen sind verschiedene Verdrahtungen (Kabel) gezogen, die mit einer Vorrichtung an der Außenseite (außerhalb von) der Brennstoffzelleneinheit 100 verbunden werden. Zwischenräume zwischen den Öffnungen und den Verdrahtungen sind durch Deckel und Abdichtelemente verschlossen.
Die erste Seitenwand 421, die zweite Seitenwand 422, die dritte Seitenwand 423 und die vierte Seitenwand 424 haben im Allgemeinen flache Außenflächen. Die im Allgemeinen flache Fläche umfasst eine gänzlich und vollständig flache Fläche und eine Fläche, die teilweise (abschnittsweise) Vertiefungen und Vorsprünge oder ein Durchgangsloch aufweist. Somit kann eine im Allgemeinen flache Fläche eine Fläche sein, die teilweise (in Abschnitten) Vertiefungen/Vorsprünge oder ein Durchgangsloch hat. Diese Fläche kann immer noch als eine Fläche oder eine Wand erachtet werden, die die Außenform des Gehäuses 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit ausbildet. Sowohl die erste Seitenwand 421, die zweite Seitenwand 422, die dritte Seitenwand 423 als auch die vierte Seitenwand 424 hat eine rechtwinklige Außenform unter Betrachtung in einer normalen Richtung der Seitenwand.
Wie dies in den 2 und 5 gezeigt ist, ist die rechte Seitenwand 423 des Gehäuses 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem Druckaufnahmeabschnitt (Druckempfangabschnitt) 122 versehen, der eine Rippe in einer Gitterform hat, die in der Richtung X vorragt. Der Druckaufnahmeabschnitt 122 stellt sicher, dass das Gehäuse 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit einen höheren Widerstand gegenüber einem Stoß an der rechten Seitenwand hat. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Druckaufnahmeabschnitt 122 weggelassen werden.
Wie dies in 2 gezeigt ist, ist die Trennwand 47 mit einem einzelnen ersten Kommunikationsloch 60 versehen, durch das die Verdrahtung 30 tritt (sh. die 11 und 12). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das erste Kommunikationsloch 60 an einem Endabschnitt der Trennwand 47 vorgesehen. Genauer gesagt ist das erste Kommunikationsloch 60 an einem Endabschnitt der Trennwand 47 in einer Richtung +Y und einer Richtung -X vorgesehen. Die Trennwand 47, die mit dem ersten Kommunikationsloch 60 versehen ist, ist des Weiteren mit einem zweiten Kommunikationsloch 61 versehen, das den ersten Unterbringabschnitt 45 und den zweiten Unterbringabschnitt 46 miteinander in Kommunikation bringt. Vorzugsweise ist zumindest ein zweites Kommunikationsloch 61 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei zweite Kommunikationslöcher 61 vorgesehen. Eines der drei zweiten Kommunikationslöcher 61 ist an einem Endabschnitt der Trennwand 47 nahe zu dem Druckaufnahmeabschnitt 122 vorgesehen. Die restlichen zwei zweiten Kommunikationslöcher 61 sind an einem Endabschnitt nahe der Mitte des Gehäuses 40 vorgesehen. Somit hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Abschnitt, der nahe der Mitte des Gehäuses 40 ist, eine größere Anzahl an zweiten Durchgangslöchern 61 als an dem Endabschnitt des Gehäuses 40 in der Trennwand 47. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beiden zweiten Kommunikationslöcher 61, die an einem Endabschnitt der Trennwand 47 in der Richtung -X vorgesehen sind, weiter in der Richtung -Y positioniert als das erste Kommunikationsloch 60. Eines dieser beiden zweiten Kommunikationslöcher 61 ist an einem Endabschnitt der Trennwand 47 in einer Richtung -Y und der Richtung -X vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein einzelnes zweites Kommunikationsloch 61, das in einem Endabschnitt in der Richtung +X vorgesehen ist, an einer Position vorgesehen, die mit dem Druckaufnahmeabschnitt 122 in der Richtung Y überlappt.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist die Vertiefung 43 an der oberen Wand 425 des Gehäuses 42 der elektrischen Vorrichtung ausgebildet. Die Trennwand 47 dient als die Bodenwand der Vertiefung 43. Die Vertiefung 43 hat Seitenflächen in der Richtung +Y, der Richtung -Y und der Richtung +X, die jeweils durch Innenflächen der ersten Seitenwand 421, der zweiten Seitenwand 422 und der dritten Seitenwand 423 ausgebildet sind. Die Seitenfläche der Vertiefung 43 in der Richtung -X ist durch eine Verbindungswand 48 (sh. 8) definiert, die den Endabschnitt der Trennwand 47 in der Richtung -X und den Endabschnitt der oberen Wand 426 in der Richtung +X miteinander in einer vertikalen Richtung verbindet. Somit ist die Vertiefung 43 durch die Trennwand 47, die erste Seitenwand 421, die zweite Seitenwand 422, die dritte Seitenwand 423 und die Verbindungswand 48 definiert.
Wie dies in den 7 und 8 gezeigt ist, ist ein vertiefter Abschnitt 51, der in der Richtung Y lang ist und in der Richtung X breit ist, in der Richtung -Z (zu dem Brennstoffzellenstapelgehäuse 41 hin) der Trennwand 47 ausgebildet. Eine Strömungspfadausbildungsabdeckung 52 (sh. 9) ist an dem vertieften Abschnitt 41 von der Seite der Richtung -Z angebracht.
9 zeigt eine Darstellung eines Zustandes, bei dem die Strömungspfadausbildungsabdeckung 52 an dem vertieften Abschnitt 51 angebracht ist. Ein schraffierter Abschnitt in 9 repräsentiert die Strömungspfadausbildungsabdeckung 52. 10 zeigt eine Querschnittsansicht des Zustandes, bei dem die Strömungspfadausbildungsabdeckung 52 an dem vertieften Abschnitt 51 angebracht ist. Wie dies in 10 gezeigt ist, sind eine Vielzahl an Rippen 53, die sich in der Richtung Y erstrecken, an der oberen Fläche der Strömungspfadausbildungsabdeckung 52 entlang der Richtung X angeordnet. Indem die Strömungspfadausbildungsabdeckung 52 an dem vertieften Abschnitt 51 angebracht ist, ist ein Kühlmittelströmungspfad 54, in dem ein Kühlmittel strömt, an einer unteren Fläche der Trennwand 47 ausgebildet. Das erste Kommunikationsloch 60 und die zweiten Kommunikationslöcher 61, die vorstehend beschrieben sind, sind an Positionen der Trennwand 47 ausgebildet, an denen der Kühlmittelströmungspfad 54 nicht ausgebildet ist. Das Kühlmittel strömt in der Richtung Y zwischen den Rippen 53 in dem Kühlmittelströmungspfad 54. Die erste Seitenwand 421 und die zweite Seitenwand 422 sind mit Öffnungen 55 und 56 versehen, durch die das Kühlmittel in den Kühlmittelströmungspfad 54 hineinströmt. Der Kühlmittelströmungspfad 54 ist nicht darauf beschränkt, und die Rippen 53 können beispielsweise weggelassen werden.
Die 11 und 12 zeigen schematische Ansichten zur Darstellung, wie verschiedene elektrische Vorrichtungen in dem Gehäuse 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit angeordnet sind. 11 zeigt, wie die elektrischen Vorrichtungen an der Seite der unteren Fläche des Gehäuses 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit angeordnet sind, d.h. in dem ersten Unterbringabschnitt 45. 12 zeigt, wie die elektrischen Vorrichtungen an der Seite der oberen Wand des Gehäuses 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit angeordnet sind, d.h. in dem zweiten Unterbringabschnitt 46.
Wie dies in 11 gezeigt ist, sind ein Energiemodul 70, ein Zellenmonitor 71, ein Relais 72, ein Stromstärkesensor 73, ein Busbar 74 und eine Vielzahl an Reaktoren 75 an der Seite der unteren Fläche des Gehäuses 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit angeordnet. Das Energiemodul 70, das Relais 72 und der Zellenmonitor 71 sind an der unteren Fläche der oberen Wand 426 des Gehäuses 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit angeordnet und fixiert. Die Verdrahtung 30 ist mit dem Energiemodul 70 verbunden und tritt durch das erste Kommunikationsloch 60, um mit der externen Energieversorgungseinheit 20 in dem zweiten Unterbringabschnitt 46 verbunden zu werden. Der Stromstärkesensor 73, der Busbar 74 und die Vielzahl an Reaktoren 75 sind an der unteren Fläche der Trennwand 47 des Gehäuses 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit angeordnet und fixiert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Reaktoren 75 an der Strömungspfadausbildungsabdeckung 52 fixiert, die den Kühlmittelströmungspfad 54 ausbildet. Somit werden die Reaktoren 75 durch den Kühlmittelströmungspfad 54 aktiv gekühlt.
Der Zellenmonitor 71 ist eine Vorrichtung zum Überwachen der elektrischen Spannung, die durch die Brennstoffzellen in dem Brennstoffzellenstapel 10 erzeugt wird. Der Busbar 74 empfängt Energie, die durch den Brennstoffzellenstapel 10 erzeugt wird und von diesem eingegeben wird. Die von dem Brennstoffzellenstapel 10 eingegebene Energie wird zu den Reaktoren 75 über den Busbar 74 geliefert. Der Stromstärkesensor 73 erfasst die Stromstärke, die von den Reaktoren 75 ausgegeben wird. Die Reaktoren 75 sind jeweils mit dem Energiemodul 70 verbunden, das integrierte Komponenten hat, die eine Steuereinrichtung 76, einen Schaltkreis, einen Kondensator und dergleichen aufweisen. Das Energiemodul 70 verstärkt die Energie (Leistung), die von dem Brennstoffzellenstapel 10 ausgegeben wird. Die durch das Energiemodul 70 verstärkte Energie wird zu einer Energiesteuereinheit 130 (sh. 13) über das Relais 72 und eine Hochdruckschnittstelle 77 geliefert.
Wie dies in 12 gezeigt ist, sind elektrische Vorrichtung inklusive die externe Energieversorgungseinheit 20, zwei Pumpeninverter 81 und 82, eine Klimaanlagenverbindungseinrichtung 83, eine Batterieverbindungseinrichtung 84 und eine Energiesteuereinheit-Verbindungseinrichtung 85 an der oberen Wand 425 des Gehäuses 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit angeordnet, d.h. auf der oberen Fläche der Trennwand 47. Die Batterieverbindungseinrichtung 84 liefert von einer (nicht gezeigten) Sekundärbatterie gelieferte Energie zu der externen Energieversorgungseinheit 20 über das Relais und zu einer Klimaanlage über die Klimaanlagenverbindungseinrichtung 83. Die Energie, die von der Sekundärbatterie über die Batterieverbindungseinrichtung 84 eingegeben wird, wird außerdem zu den beiden Pumpeninvertern 81 und 82 geliefert und wird des Weiteren zu der Energiesteuereinheit 130 über die Energiesteuereinheit-Verbindungseinrichtung 85 geliefert. Die beiden Pumpeninverter 81 und 82 wandeln von der Sekundärbatterie gelieferte Gleichstromenergie in Wechselstromenergie um und liefern die durch die Umwandlung sich ergebende Energie zu einer Wasserstoffpumpe und einer Wasserpumpe (keine von diesen ist dargestellt). Die externe Energieversorgungseinheit 20 ist mit der Steuereinrichtung 76, die in dem Energiemodul 70 eingebaut ist (sh. 11), über die Verdrahtung 30 verbunden, die durch das erste Kommunikationsloch 60 tritt. Die Steuereinrichtung 76 steuert die externe Energieversorgungseinheit 20 über die Verdrahtung 30. Die externe Energieversorgungseinheit 20 wird verwendet, um durch den Brennstoffzellenstapel 10 erzeugte und in der Sekundärbatterie gespeicherte Energie zu einer Lastvorrichtung außerhalb des Fahrzeugs nach Bedarf zu liefern.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Kühlmittelströmungspfad 54 an der unteren Fläche der Trennwand 74 ausgebildet, wie dies vorstehend beschrieben ist. Somit können die beiden Pumpeninverter 81, 82 und die externe Energieversorgungseinheit 20, die an der oberen Wand 425 der Trennwand 47 angeordnet sind, effizient zusammen mit den Reaktoren 75 gekühlt werden, die an der unteren Fläche der Trennwand 47 fixiert sind.
13 zeigt eine Darstellung eines Beispiels, wie die in einem Fahrzeug 18 eingebaute Brennstoffzelleneinheit 100 angeordnet ist. Beispielsweise ist die in dem Fahrzeug 18 eingebaute Brennstoffzelleneinheit 100 in einem vorderen Unterbringraum 19 des Fahrzeugs 18 angeordnet, wie dies in 13 gezeigt ist. Eine Stoßfängerverstärkung 157, die ein Teil eines Körpers 158 ist, ist vor dem vorderen Unterbringraum 19 vorgesehen. Ein Armaturenbrett (Instrumententafel) 156 trennt den vorderen Unterbringraum 19 und eine Kabine (Fahrzeuginsassenraum) 17 hinter dem vorderen Unterbringraum 19. Der vordere Unterbringraum 19 hat ein Paar an Aufhängungstürmen 154 und 155, die nach oben vorragen. Die als Paar vorgesehenen Aufhängungstürme 154 und 155 sind an der unteren Seite des Körpers angeordnet und sind so ausgebildet, dass sie vordere Aufhängungen bedecken, die Vorderräder des Fahrzeugs stützen, und obere Endabschnitte der vorderen Aufhängungen stützen. Die Energiesteuereinheit 130 ist zwischen der hinteren Seite des Aufhängungsturms 154 und dem Armaturenbrett 156 angeordnet. Die Energiesteuereinheit 130 ist durch den Aufhängungsturm 154, das Armaturenbrett 156 und den Körper 158 gestützt. Die Energiesteuereinheit 130 wandelt die von der Brennstoffzelleneinheit 100 gelieferte Energie um, steuert das Aufladen/Entladen der Sekundärbatterie, treibt einen Luftkompressor zum Liefern von Luft zu dem Brennstoffzellenstapel 10 an und treibt einen Traktionsmotor (Fahrmotor) zum Antreiben der Räder an.
In dem vorderen Unterbringraum 19 ist die Brennstoffzelleneinheit 100 an einem Paar an Aufhängungselementen 150, die sich in einer nach vorn und nach hinten weisenden Richtung des Fahrzeugs 18 erstrecken, über eine Halterung oder dergleichen fixiert. Der Druckaufnahmeabschnitt 122, der an dem Gehäuse 42 für die elektrische Vorrichtungseinheit der Brennstoffzelleneinheit 100 vorgesehen ist, ist zumindest einem Teil (einem Abschnitt) des Aufhängungsturms 154, der einer der Aufhängungstürme ist, in der Richtung X zugewandt, d.h. in der Breitenrichtung des Fahrzeugs 18. Der Druckaufnahmeabschnitt 122 ist so positioniert, dass er mit dem Aufhängungsturm 154 in einer horizontalen Richtung überlappt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel stellen der Aufhängungsturm 154 und der Druckaufnahmeabschnitt 122 des Gehäuses 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit, die einander wie vorstehend beschrieben zugewandt sind, eine Stoßfestigkeit (Stoßwiderstand) der Brennstoffzelleneinheit 100 gegenüber einem Stoß sicher, der eine Komponente in der Richtung -X hat, und der aufgrund einer Kollision des Fahrzeugs 18 oder dergleichen aufgenommen (empfangen) wird.
14 zeigt eine schematische Darstellung einer Trennwand 47a, die nicht mit dem zweiten Kommunikationsloch 61 versehen ist. 15 zeigt eine schematische Ansicht der Trennwand 47 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, die mit dem zweiten Kommunikationsloch 61 versehen ist. In 14 ist die Trennwand 47a mit dem ersten Kommunikationsloch 60 versehen, durch das die Verdrahtung 30 tritt, jedoch ist sie nicht mit dem zweiten Kommunikationsloch 61 versehen. Somit kann Wasserstoff von dem Brennstoffzellenstapel 10, der in dem ersten Unterbringabschnitt 45 angeordnet ist, austreten und den zweiten Unterbringabschnitt 46 durch das erste Kommunikationsloch 60 erreichen. Dann kann eine anomale Verbrennung dieses Wasserstoffs auftreten, was einen Druckanstieg in dem zweiten Unterbringabschnitt 46 bewirkt. Wenn dies geschieht, kann sogar das Gehäuse 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit, das eine ausreichende Festigkeit hat, sich verformen. Genauer gesagt können, indem die Trennwand 47a lediglich mit dem ersten Kommunikationsloch 60 versehen ist, Stoßwellen (Schockwellen) als ein Ergebnis der Wasserstoffverbrennung nicht abgegeben werden und verlaufen somit über einen langen Bewegungsabstand L, was zu einem deutlichen Druckanstieg in einem Eckenabschnitt des zweiten Unterbringabschnitt 46 führt.
Im Hinblick darauf ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Trennwand 47 mit den zweiten Kommunikationslöchern 61 zusätzlich zu dem ersten Kommunikationsloch 60, durch das die Verdrahtung 30 tritt, versehen, wie dies in 15 gezeigt ist. Dies stellt einen kürzeren Bewegungsabstand L der Stoßwellen sicher, die sich als ein Ergebnis der anomalen Wasserstoffverbrennung ergeben. Somit wird der deutliche Druckanstieg in dem zweiten Unterbringabschnitt 46 begrenzt, wodurch das Gehäuse 40 weniger wahrscheinlich verformt, wenn die anomale Verbrennung des Wasserstoffs auftritt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind insbesondere die in Vielzahl vorgesehen zweiten Kommunikationslöcher 61 so vorgesehen, dass eine Vielzahl an Wegen für eine komplexe Ausbreitung des Wasserstoffs aufgrund einer durch Wasserstoff gezündeten Position und Anordnung von Teilen in dem Gehäuse 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit festgelegt werden kann. Somit kann der Bewegungsabstand L der Stoßwelle effektiv verkürzt werden, wodurch der deutliche Druckanstieg in dem zweiten Unterbringabschnitt 46 verhindert werden kann.
Darüber hinaus kann das vorliegende Ausführungsbeispiel den Druckanstieg in dem zweiten Unterbringabschnitt 46 aufgrund der anomalen Verbrennung des Wasserstoffs durch die zweiten Kommunikationslöcher 61 verhindern, und somit kann verhindert werden, dass das Gehäuse 40 sich verformt, ohne dass ein Druckabgabeventil oder eine zusätzliche Verstärkung vorgesehen werden. Somit kann eine Verringerung der Herstellkosten für die Brennstoffzelleneinheit 100 erzielt werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Trennwand 47 mit dem ersten Kommunikationsloch 60, durch das die Verdrahtung 30 tritt, versehen und sie ist des Weiteren mit den zweiten Kommunikationslöchern 61 versehen. Somit können die Materialmengen reduziert werden, wodurch verhindert werden kann, dass das Gewicht zunimmt, und eine Kostenverringerung kann erzielt werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel können die Steuereinrichtung 76 in dem ersten Unterbringabschnitt 45 und die elektrische Vorrichtung (externe Energieversorgungseinheit 20) in dem zweiten Unterbringabschnitt 46 miteinander durch das erste Kommunikationsloch 60 verdrahtet werden. Dies stellt sicher, dass das Gehäuse 40 nicht aufgrund einer anomalen Verbrennung des Wasserstoffs verformt wird, während ein hoher Freiheitsgrad bei der Anordnung der Teile in dem Gehäuse 40 sichergestellt wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das erste Kommunikationsloch 60 in dem Endabschnitt der Trennwand 47 vorgesehen. Dies stellt einen höheren Freiheitsgrad bei der Anordnung von Teilen an der oberen Fläche oder unteren Fläche der Trennwand 47 sicher.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der Abschnitt, der nahe der Mitte des Gehäuses 40 ist, eine größere Anzahl von den zweiten Kommunikationslöchern 61 als an dem Endabschnitt des Gehäuses 40 in der Trennwand 47. Dieser Aufbau bringt ein geringeres Risiko dahingehend mit sich, dass der Widerstand des Gehäuses 40 gegenüber dem Stoß von der Endabschnittseite einem Kompromiss unterzogen wird. Genauer gesagt hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Endabschnitt, der nahe dem Druckaufnahmeabschnitt 122 des Gehäuses 40 ist, eine geringere Anzahl an zweiten Kommunikationslöchern 61 als der Abschnitt, der nahe der Mitte des Gehäuses 40 ist. Dies stellt einen höheren Widerstand gegenüber dem Stoß an dem Druckaufnahmeabschnitt 122 sicher.
B. Zweites Ausführungsbeispiel
16 zeigt eine Querschnittsansicht eines Aufbaus eines Gehäuses 42b einer elektrischen Vorrichtungseinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. 16 zeigt eine 10 des ersten Ausführungsbeispiels entsprechende Darstellung. In dieser Zeichnung sind die Komponenten und Bauteile, die die gleichen Funktionen wie jene des ersten Ausführungsbeispiels haben, anhand gleicher Bezugszeichen bezeichnet. Im ersten Ausführungsbeispiel ist der zweite Unterbringabschnitt 46 in der Vertiefung 43 ausgebildet, die in der oberen Wand 425 des Gehäuses 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit ausgebildet ist. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist die obere Wand 425 des Gehäuses 42b der elektrischen Vorrichtungseinheit im Wesentlichen eben, und der zweite Unterbringabschnitt 46 ist mit einer Abdeckung 44b, die einen Innenraum hat, ausgebildet, wobei diese an dem oberen Abschnitt der oberen Wand 425 vorgesehen ist. Somit ragt im vorliegenden Ausführungsbeispiel der zweite Unterbringabschnitt 46 von dem ersten Unterbringabschnitt 45 nach oben vor. Auch bei diesem Aufbau ist die Trennwand 47, die mit dem ersten Kommunikationsloch 60 versehen ist, des Weiteren mit den zweiten Kommunikationslöchern 61 versehen. Dies stellt ein Verhindern des deutlichen Druckanstiegs in dem zweiten Unterbringabschnitt 46 aufgrund der anomalen Verbrennung von Wasserstoff, der in dem zweiten Unterbringabschnitt 46 geströmt ist, wie im ersten Ausführungsbeispiel sicher.
C. Weitere Ausführungsbeispiele
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die externe Energieversorgungseinheit 20 und die Steuereinrichtung 76, die die externe Energieversorgungseinheit 20 steuert, miteinander über die Verdrahtung 30 verbunden, die durch das erste Kommunikationsloch 60 tritt. Jedoch sind die Vorrichtungen, die miteinander über die Verdrahtung 30 verbunden sind, die durch das erste Kommunikationsloch 60 tritt, nicht auf diese Vorrichtungen beschränkt. Beispielsweise kann die Verdrahtung 30, die mit dem Zellenmonitor 71 oder dem Stromstärkesensor 73 verbunden ist, durch das erste Kommunikationsloch 60 treten, um mit einer elektrischen Vorrichtung in dem zweiten Unterbringabschnitt 46 verbunden zu werden.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind das erste Kommunikationsloch 60 und die zweiten Kommunikationslöcher 61 in den Endabschnitten der Trennwand 47 ausgebildet. Jedoch ist der Ort, an dem das erste Kommunikationsloch 60 und die zweiten Kommunikationslöcher 61 ausgebildet sind, nicht auf die Endabschnitte der Trennwand 47 beschränkt und kann eine beliebige Position an der Trennwand 47 sein. In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Trennwand 47 mit drei zweiten Kommunikationslöchern 61 versehen. Alternativ kann die Anzahl des zweiten Kommunikationslochs 61, das an der Trennwand 47 vorgesehen ist, eins sein oder es können vier oder mehr sein. In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Trennwand 47 lediglich mit einem ersten Kommunikationsloch 60 versehen. Alternativ können zwei oder mehr erste Kommunikationslöcher 60 vorgesehen sein.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Verbindungswand 48, die eine Verbindung zwischen der Trennwand 47 und der oberen Wand 426 verwirklicht, als ein Teil der Trennwand 47 ausgebildet sein. Somit können beispielsweise das erste Kommunikationsloch 60 und das zweite Kommunikationsloch 61 in der Verbindungswand 48 ausgebildet sein, die als die Trennwand 47 dient.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen hat das Gehäuse 70 das Brennstoffzellenstapelgehäuse 41 und das Gehäuse 42 der elektrischen Vorrichtungseinheit. Jedoch ist der Aufbau des Gehäuses 40 nicht darauf beschränkt.
Beispielsweise kann das Gehäuse 40 mit einem Deckel ausgebildet sein, der an einem einzelnen Gehäuse angebracht ist.
Die Hochspannungsvorrichtung oder die elektrische Vorrichtung in dem ersten Unterbringabschnitt 45 und dem zweiten Unterbringabschnitt 46 gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen können einen beliebigen Aufbau haben. Beispielsweise kann die in 13 gezeigte Energiesteuereinheit 130 teilweise oder gänzlich in dem ersten Unterbringabschnitt 45 oder dem zweiten Untergbringabschnitt 46 angeordnet sein. Jede elektrische Vorrichtung in dem ersten Unterbringabschnitt 45 oder dem zweiten Unterbringabschnitt 46 kann außerhalb der Brennstoffzelleneinheit 100 vorgesehen sein. Die elektrischen Vorrichtungen in dem ersten Unterbringabschnitt 45 und die elektrischen Vorrichtungen in dem zweiten Unterbringabschnitt 46 können gänzlich oder teilweise ausgetauscht sein.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Kühlmittelströmungspfad 54 an der unteren Fläche der Trennwand 47 vorgesehen. Der Kühlmittelströmungspfad 54 kann an der oberen Fläche der Trennwand 47 oder einer beliebigen Fläche der Verbindungswand 48 vorgesehen sein. Wenn die Wärmemenge, die durch die elektrischen Vorrichtungen in dem Gehäuse 40 erzeugt wird, gering ist, kann der Kühlmittelströmungspfad 54 weggelassen werden. In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Brennstoffzelleneinheit 100 im Inneren des vorderen Unterbringraums 19 des Fahrzeugs 18 angeordnet. Jedoch ist die Position, an der die Brennstoffzelleneinheit 100 in dem Fahrzeug 18 angeordnet ist, nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Brennstoffzelleneinheit 100 unterhalb des Bodens der Kabine 17 in einem Teil eines Kofferraums oder unterhalb des Bodens des Kofferraums angeordnet sein.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Brennstoffzelleneinheit 100 als eine Einheit beschrieben, die in dem Fahrzeug eingebaut ist. Jedoch ist die Brennstoffzelleneinheit 100 nicht auf eine in einem Fahrzeug eingebaute Einheit beschränkt und kann in oder außerhalb eines Gehäuses, eines Gebäudes, einer Herstellstätte (Fabrik) eingebaut sein, um als eine Energiequelle zu dienen.
Die Brennstoffzelleneinheit hat einen Brennstoffzellenstapel, eine elektrische Vorrichtung, eine mit der elektrischen Vorrichtung verbundene Verdrahtung und ein Gehäuse, in dem der Brennstoffzellenstapel, die elektrische Vorrichtung und die Verdrahtung eingebaut sind. Das Gehäuse hat einen ersten Unterbringabschnitt, einen zweiten Unterbringabschnitt und eine Trennwand, die mit dem ersten Kommunikationsloch versehen ist, durch das die Verdrahtung tritt. In dem ersten Unterbringabschnitt ist der Brennstoffzellenstapel untergebracht. In dem zweiten Unterbringabschnitt ist die elektrische Vorrichtung untergebracht. Die Trennwand trennt den ersten Unterbringabschnitt und den zweiten Unterbringabschnitt. Die Trennwand ist mit zumindest einem zweiten Kommunikationsloch, durch das der erste Unterbringabschnitt und der zweite Unterbringabschnitt miteinander in Kommunikation stehen, zusätzlich zu dem ersten Kommunikationsloch versehen.

Claims

Brennstoffzelleneinheit (100) mit: einem Brennstoffzellenstapel (10); einer elektrischen Vorrichtung (20); einer Verdrahtung (30), die mit der elektrischen Vorrichtung (20) verbunden ist; und einem Gehäuse (40), in dem der Brennstoffzellenstapel (10), die elektrische Vorrichtung (20) und die Verdrahtung (30) eingebaut sind, wobei das Gehäuse (40) einen ersten Unterbringabschitt (45), einen zweiten Unterbringabschnitt (46) und eine Trennwand (47) aufweist, die mit einem ersten Kommunikationsloch (60) versehen ist, durch das die Verdrahtung (30) tritt, wobei der erste Unterbringabschnitt (45) den Brennstoffzellenstapel (10) unterbringt, wobei der zweite Unterbringabschnitt (46) die elektrische Vorrichtung (20) unterbringt, und wobei die Trennwand (47) den ersten Unterbringabschnitt (45) und den zweiten Unterbringabschnitt (46) trennt, und die Trennwand (47) mit zumindest einem zweiten Kommunikationsloch (61), durch das der erste Unterbringabschnitt (45) und der zweite Unterbringabschnitt (46) miteinander in Kommunikation stehen, zusätzlich zu dem ersten Kommunikationsloch (60) versehen ist, wobei das zweite Kommunikationsloch (61) zur Druckabgabe bei anormaler Wasserstoffverbrennung bei Wasserstoffaustritt aus dem Brennstoffzellenstapel (10) dient und so vorgesehen ist, dass eine Bewegungsdistanz (L) von Stoßwellen, die als ein Ergebnis der Wasserstoffverbrennung auftreten, im Vergleich zu einer Brennstoffzelleneinheit verkürzt ist, die das zweite Kommunikationsloch (61) nicht aufweist.
Brennstoffzelleneinheit (100) gemäß Anspruch 1, die des Weiteren Folgendes aufweist: eine Steuereinrichtung (76), die so aufgebaut ist, dass sie die elektrische Vorrichtung (20) steuert, wobei die Steuereinrichtung (76) in dem ersten Unterbringabschnitt (45) untergebracht ist, und die Verdrahtung (30) die Steuereinrichtung (76) und die elektrische Vorrichtung (20) miteinander verbindet.
Brennstoffzelleneinheit (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Kommunikationsloch (60) in einem Endabschnitt der Trennwand (47) ausgebildet ist.
Brennstoffzelleneinheit (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Trennwand (47) eine Vielzahl der zweiten Kommunikationslöcher (61) aufweist, und ein Abschnitt in der Nähe einer Mitte des Gehäuses (40) eine größere Anzahl der zweiten Kommunikationslöcher (61) aufweist als an einem Endabschnitt des Gehäuses (40) in der Trennwand (47).