DE10225694A1

DE10225694A1 - Brennstoffzellenbaugruppe und Fahrzeug für einen Brennstoffzellenmotor

Info

Publication number: DE10225694A1
Application number: DE10225694A
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Nishiumi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2022-06-11
Also published as: DE10225694B4; US7427447B2; JP3767423B2; JP2002367666A; US20080302587A1; US7754360B2; US20020187376A1

Abstract

Eine Brennstoffzellenbaugruppe (20) hat eine Brennstoffzelle (24), die eine Antriebsenergie zu einem Fahrzeug führt, ein Gehäuse (22), das die Brennstoffzelle (24) abdeckt, und einen Stromunterbrecher (50), der an dem Gehäuse (22) angebracht ist. Der Stromunterbrecher (50) ist von außerhalb des Gehäuses (22) manuell betätigbar und kann die Ausgabe der Brennstoffzelle (24) zu der Außenseite des Gehäuses unterbrechen. Der Stromunterbrecher unterbricht einen Strom gleichzeitig mit einer manuellen Betätigung, wodurch die Sicherheit vor einer hohen Spannung der Brennstoffzellenbaugruppe (20) während einer Fahrzeugwartung und dgl. gesichert wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Erfindungsbereich

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffzellenbaugruppe und auf ein Fahrzeug für einen Brennstoffzellenmotor, der mit der Brennstoffzellenbaugruppe versehen ist. Ausführlicher ausgedrückt, bezieht sich die Erfindung auf eine Technologie, um die Sicherheit während der Wartung des Fahrzeugs oder dgl. zu gewährleisten, indem die Ausgabe elektrischen Stroms von der Brennstoffzellenbaugruppe unterbrochen wird.

2. Beschreibung des Stands der Technik

In den letzten Jahren zogen Motorfahrzeuge, die Brennstoffzellen als Antriebsenergiequelle verwenden, Aufmerksamkeit auf sich und wurden als Prototypen für einen Versuch hergestellt, um Umweltauflagen zu erfüllen. Ein Beispiel für derartige Motorfahrzeuge ist ein Fahrzeug für einen Brennstoffzellenmotor, bei dem eine Brennstoffzelle an einer Stelle nahe einem Mittelpunkt des Fahrzeugs eingebaut ist, wie ein Raum unterhalb eines Sitzes, wobei der Gewichtsausgleich des Fahrzeugs, der Einbauraum usw. berücksichtigt wurden. In letzter Zeit wurde der Einbau der Brennstoffzelle in einem vorne liegenden Abschnitt des Fahrzeugs in Betracht gezogen. Die Entwicklung des Fahrzeuges für einen Brennstoffzellenmotor ist nun in einem Stadium, bei dem weitgefächerte Kommerzialisierung in naher Zukunft als Ziel gesetzt und erwartet wird.

Eine Brennstoffzelle, die ein Fahrzeug antreiben kann, erzeugt eine relativ hohe Spannung. Daher ist während der Wartung des Fahrzeugs oder dgl. eine Ausgabe der Spannung von der Brennstoffzellenbaugruppe aus Sicherheitsgründen unerwünscht. Da ferner Kühlwasser zwischen der Brennstoffzellenbaugruppe und einem Kühler zirkuliert und in das Innere der Brennstoffzelle geführt wird, kann ein mittleres elektrisches Potential zwischen dem Potential der positiven Elektrode und dem Potential der negativen Elektrode der Brennstoffzelle in dem Kühlwasser auftreten. Das heißt, dass aufgrund des Kühlwassers das mittlere elektrische Potential aus der Brennstoffzellenbaugruppe übertragen wird. Das heißt, dass die Brennstoffzelle die Eigenschaft birgt, dass eine hohe Spannung zwischen dem Kühlwasser und der positiven Elektrode und zwischen dem Kühlwasser und der negativen Elektrode auftreten kann. Diese Eigenschaft der Brennstoffzellen wurde bei den herkömmlichen Sicherheitsmaßnahmen gegen elektrischen Austritt und dgl. nicht in Betracht gezogen. Ein anderes Problem nicht ausreichender Sicherheitsmaßnahmen gegen einen elektrischen Austritt und dgl. entsteht in dem Fall eines Brechens einer Brennstoffzellenbaugruppe während einer Kollision des Fahrzeugs mit einem Objekt.

ÜBERBLICK DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung eine Brennstoffzellenbaugruppe und ein Fahrzeug für einen Brennstoffzellenmotor zu schaffen, die bzw. der die Sicherheit vor einem Austritt hoher Spannung aus der Brennstoffzelle während der Wartung oder dgl. gewährleistet.

Die Erfindung schafft eine Brennstoffzellenbaugruppe, die eine Brennstoffzelle, die elektrische Antriebsenergie zu einem Fahrzeug führt, ein Gehäuse, das die Brennstoffzelle abdeckt, und einen Stromunterbrecher enthält, der an dem Gehäuse befestigt ist und von außerhalb des Gehäuses manuell betätigbar ist, und der eine Ausgabe der Brennstoffzelle zu der Außenseite des Gehäuses unterbrechen kann.

Bei dieser Brennstoffzellenbaugruppe ist die Brennstoffzelle durch das Gehäuse abgedeckt. Das Gehäuse kann die Brennstoffzelle vollständig enthalten, oder kann die Brennstoffzelle teilweise von einer Außenumgebung an einem Abschnitt mit festem Winkel abschirmen, der der Brennstoffzelle gegenüberliegt. Über einen Stromunterbrecher werden die Ausgabeanschlüsse der Brennstoffzelle mit einem Motor, einem Schaltkreis und dgl., die in einem Raum außerhalb des Gehäuses angeordnet sind, verbunden. Die Ausgabeanschlüsse der Brennstoffzelle und der Stromunterbrecher sind durch Leitungen bzw. Drähte verbunden, die sich in dem Raum außerhalb des Gehäuses erstrecken. Wenn daher der Stromunterbrecher in einem unterbrechenden, getrennten Zustand gesetzt wird, wird ein Abschnitt, bei dem eine Ausgabespannung der Brennstoffzelle angelegt wird, nicht in einem außen liegenden Raum, der von der Brennstoffzelle durch das Gehäuse abgeschirmt ist, auftreten, so dass Strom auf geeignete Weise von der Brennstoffzelle zu dem Raum außerhalb des Gehäuses an einem Austreten gehindert wird.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung kann die Brennstoffzelle der Brennstoffzellenbaugruppe einen positiven Pol der Brennstoffzelle und einen negativen Pol der Brennstoffzelle gleichzeitig unterbrechen.

Bei dieser Brennstoffzellenbaugruppe kann der Stromunterbrecher eine Unterbrechung zwischen dem positiven Pol der Brennstoffzelle und einer Leitung, die außerhalb des Gehäuses ist, einrichten, und gleichzeitig eine Unterbrechung zwischen dem negativen Pol der Brennstoffzelle und einer Leitung, die außerhalb des Gehäuses ist, einrichten. Ein mittleres elektrisches Potential zwischen dem Potential des positiven Pols und dem Potential des negativen Pols kann zu der Außenseite des Gehäuses über das Kühlwasser ausgegeben werden. Da jedoch der Stromunterbrecher eine Unterbrechung zwischen dem positiven Pol und der Außenseite des Gehäuses und zwischen dem negativen Pol und der Außenseite einrichtet, gibt es keine Stelle außerhalb des Gehäuses, wo das positive hohe Potential des positiven Pols oder das negative hohe Potential des negativen Pols relativ zu dem mittleren Potential angelegt ist.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Brennstoffzellenbaugruppe geschaffen, die eine Brennstoffzelle, die eine elektrische Antriebsenergie zu einem Fahrzeug führt, und einen Stromunterbrecher enthält, der manuell betätigbar ist, und der eine Ausgabe von einem positiven Pol der Brennstoffzelle und eine Ausgabe von einem negativen Pol der Brennstoffzelle gleichzeitig unterbrechen kann.

Bei dieser Brennstoffzellenbaugruppe braucht der Stromunterbrecher nicht in dem Gehäuse vorgesehen zu sein. Da der Stromunterbrecher in der Lage ist, sowohl den positiven Pol als auch den negativen Pol gleichzeitig zu unterbrechen, werden die Stellen, auf die ein positives hohes Potential und ein negatives hohes Potential hinsichtlich eines mittleren Potentials wirken, auf einen Abschnitt zwischen der Brennstoffzelle und dem Stromunterbrecher begrenzt.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Fahrzeug für einen Brennstoffzellenmotor geschaffen, der mit der zuvor beschriebenen Brennstoffzellenbaugruppe versehen ist. Bei diesem Fahrzeug für einen Brennstoffzellenmotor ist die Brennstoffzellenbaugruppe in einem vorne liegenden Abschnitt des Fahrzeugs eingebaut, und der Stromunterbrecher ist in einer Seitenfläche der Brennstoffzellenbaugruppe angeordnet, die in einer Querrichtung des Fahrzeugs gegenüberliegend ist. In einem bevorzugten Fahrzeug für einen Brennstoffzellenmotor kann der Stromunterbrecher an einer Position in der Seitenfläche angeordnet sein, die in Richtung auf eine Rückseite des Fahrzeugs gerichtet ist.

Wenn das Fahrzeug während der Fahrt des Fahrzeugs mit einem Objekt kollidiert, tritt es häufig auf, dass das Fahrzeug mit dem Objekt vorne am Fahrzeug kollidiert. Bei einer derartigen Kollision wirkt auf einen vorne liegenden Abschnitt des Fahrzeugs eine starke Aufprallkraft in der Längsrichtung hinsichtlich des Fahrzeugs, so dass vordere und hintere Flächen der Brennstoffzellenbaugruppe und benachbarte Abschnitte des Fahrzeugs aufeinanderprallen und daher hohen Drücken ausgesetzt sind.

In dem Fahrzeug für den Brennstoffzellenmotor ist der Stromunterbrecher an einer Position in der Seitenfläche in Richtung auf eine Rückseite des Fahrzeugs gerichtet angeordnet. Bei dieser Position ist die Wahrscheinlichkeit sehr gering, dass der Stromunterbrecher gegen benachbarte Abschnitte des Fahrzeugs prallt. Sollte der Stromunterbrecher auf einen benachbarten Abschnitt des Fahrzeugs treffen, wird nur eine relativ geringe Aufprallkraft auftreten, so dass die Gefahr eines Bruchs des Stromunterbrechers gering ist. Daher bleibt selbst nach einer Kollision die Funktion des Stromunterbrechers erhalten, so dass die Sicherheit gegen eine hohe Spannung während der Wartung oder dgl. gewährleistet werden kann. Insbesondere wenn der Stromunterbrecher in einer Seitenfläche der Brennstoffzellenbaugruppe in Richtung auf die Rückseite des Fahrzeugs gerichtet angeordnet ist, kann in dem Fall eines Aufpralls ein Brechen des Stromunterbrechers in einem vorne liegenden Abschnitt des Fahrzeugs, der gequetscht wird, verhindert werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Das oben erwähnte Ausführungsbeispiel und andere Ausführungsbeispiele, Aufgaben, Merkmale, Vorteile, technische und industrielle Bedeutung dieser Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung besser verstanden, in denen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht eines vorne liegenden Abschnitts eines Fahrzeugs für einen Brennstoffzellenmotor ist, der mit einer beispielhaften Brennstoffzellenbaugruppe in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung versehen ist;
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht in Längsrichtung eines Wartungssteckers in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist; und
Fig. 3 eine vereinfachte Schaltkreisdarstellung einer Brennstoffzellenbaugruppe ist, die eine Funktion des Wartungssteckers in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

In der folgenden Beschreibung und in der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung mit Hilfe von bevorzugten Ausführungsbeispielen ausführlicher beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht eines vorne liegenden Abschnitts eines Fahrzeuges für einen Brennstoffzellenmotor, der mit einer Brennstoffzellenbaugruppe in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung versehen ist. In Fig. 1 ist eine Brennstoffzellenbaugruppe 20 in einem Motorraum angeordnet, der in einem vorne liegenden Abschnitt des Fahrzeugs ausgebildet ist. Die Brennstoffzellenbaugruppe 20 hat einen Brennstoffzellenstapel 24, der in einem Brennstoffzellenstapelgehäuse 22 (nachfolgend wird einfach auf ein "Gehäuse 22" Bezug genommen) enthalten ist. Obgleich tatsächlich das Gehäuse den Brennstoffzellenstapel fest umschließt, ist in Fig. 1 eine Oberfläche des Gehäuses 22 entfernt, um den Aufbau des Brennstoffzellenstapels 24 und dgl., die in dem Gehäuse 22 vorgesehen sind, zum Zweck der Darstellung zu zeigen.
Der Brennstoffzellenstapel 24 ist durch einen ersten Stapel 26 und einen zweiten Stapel 28, die parallel angeordnet sind, ausgebildet. Sowohl der erste Stapel 26 als auch der zweite Stapel 28 sind durch gestapelte flache Einheitszellen 25 ausgebildet. Die Stapel 26, 28 haben die gleiche Anzahl Einheitszellen, und sind ausgelegt, um gleiche Spannungen zu erzeugen. Die Stapelrichtung sowohl des ersten Stapels 26 als auch des zweiten Stapels 28 ist eine von links nach rechts hinsichtlich des Fahrzeugs. Die Stapel 26, 28 sind in der Stapelrichtung durch metallische Endplatten 30, 32 eingeklemmt, die auf dem rechten und linken Seitenende der Stapel angeordnet sind. Die Endplatten 30, 32 sind relativ dick (z. B. ca. 15 mm). Die Polarität der Einheitszellen, die in dem Stapel 26 angeordnet sind, ist zu der Polarität der Einheitszellen des Stapels 28 entgegengesetzt. Beispielsweise ist der positive Pol des Stapels 26 auf der linken Seite und der negative Pol davon ist auf der rechten Seite in Fig. 1. Bei dem Stapel 28 ist der positive Pol auf der rechten Seite und der negative Pol davon ist auf der linken Seite. Endabschnitte des Stapels 26 und des Stapels 28 auf der Seite der Endplatte 32 sind elektrisch verbunden, so dass die zwei Stapel 26, 28 einen Körper aus Brennstoffzellen ausbilden, die in Reihe geschaltet sind, die eine gewünschte hohe Spannung erzeugen.
Endabschnitte des Stapels 26 und des Stapels 28 auf der Seite der Endplatte 30 sind mit Endelektroden 34, 36 des in Reihe verbundenen Brennstoffzellenkörpers vorgesehen, der durch die Stapel 26, 28 ausgebildet ist. Beispielsweise ist gemäß der zuvor beschriebenen Richtung der Brennstoffzellenanordnung die Elektrode 34, die auf dem Stapel 26 gestapelt ist, der positive Pol, und die Elektrode 36, die auf dem Stapel 28 gestapelt ist, der negative Pol. Die Elektroden 34, 36 sind in der Stapelrichtung an einer Grenze zwischen dem Stapel 26 und dem Stapel 28 (d. h., bei einem Mittelabschnitt des Brennstoffzellenstapels 24 hinsichtlich einer Längsrichtung des Fahrzeugs) gebogen und haben daher eine L-förmige Gestalt. Der Abschnitt jeder Elektrode 34, 36, der in der Stapelrichtung gebogen ist, erstreckt sich durch ein Loch, das in einem zentralen Abschnitt der Endplatte 30 hinsichtlich der Fahrzeuglängsrichtung ausgebildet ist, und ragt von der Endplatte 30 in Richtung auf eine Seite des Fahrzeugs hervor. Die hervorragenden Abschnitte der Elektroden 34, 36 werden als Anschlüsse 38 verwendet.
Die Endplatten 30, 32 sind an dem Gehäuse 22 befestigt. Aufgrund thermischer Expansion und Kontraktion, bzw. Wärmedehnung und -schrumpfung und dgl. unterliegen die Stapel 26, 28 größenmäßigen Veränderungen in der Stapelrichtung. Daher werden zwischen der Endplatte 30 und der Elektrode 34 und zwischen der Endplatte 30 und der Elektrode 36 kegelförmige Scheibenfederstapel (nicht gezeigt) angeordnet, so dass die Einheitszellen der Stapel 26, 28 mit einer geeigneten Kraft konstant gegeneinander gedrückt werden.
Die Endplatte 30 ist mit einem Relais 40, einem elektrischen Schaltkreis und einem Verteiler (nicht gezeigt) versehen. Das Relais 40 ist mit dem positiven Polanschluss 38 und dem negativen Polanschluss 38 über eine Sammelschiene (nachfolgend wird auf eine "flexible Sammelschiene" Bezug genommen) 42 elektrisch verbunden. Die flexible Sammelschiene 42 ist an das Relais 40 und an die Anschlüsse 38 geschraubt.
Ein Wartungsstecker 50 ist an einer Seitenfläche in Richtung auf eine Seite des Fahrzeugs (der Seitenfläche der Endplatte 30) des Gehäuses 22 an einer Position in Richtung auf das Heck des Fahrzeugs angebracht. Der Wartungsstecker 50 ist aus einem befestigten Bestandteil (bzw. Teil) 52, das an dem Gehäuse 22 befestigt ist, und einem Steckerteil 54 gefertigt, das außerhalb des Gehäuses 22 und entfernbar von dem befestigten Teil 52 vorgesehen ist. Eine Anschlusshalterung 60 ist auf der Endplatte 30 an einer Position nahe dem Wartungsstecker 50 vorgesehen. Die Anschlusshalterung 60 dient als eine Verbindung, um das Relais 40 und das befestigte Teil 52 des Wartungssteckers 50 elektrisch zu verbinden. Das heißt, dass ein Kabelbaum 62, der mit dem befestigten Teil 52 verbunden ist, und eine Sammelschiene 64, die mit dem Relais 40 verbunden ist, an der Anschlusshalterung 60 elektrisch zwischengeschaltet sind. Folglich sind. das Relais 40 und das befestigte Teil 52 des Wartungssteckers 50 für den positiven Pol und den negativen Pol getrennt elektrisch verbunden.
Ein Energieausgabekabel 66 ist von dem befestigten Teil 52 des Wartungssteckers 50 zu der Außenseite des Gehäuses 22 geführt. Das Energieausgabekabel 66 und der Kabelbaum 62, der mit dem befestigten Teil 52 verbunden ist, sind durch den Wartungsstecker elektrisch verbunden.
Bei dem zuvor beschriebenen Aufbau wird elektrische Energie, die durch die Brennstoffzellenbaugruppe 20 erzeugt wird, über das Relais 40, den Wartungsstecker 50 und das Energieausgabekabel 66 ausgegeben. Die Ausgabe kann durch das Relais 40 und den Wartungsstecker 50 unterbrochen werden. Das Relais 40 trennt elektrisch die Verbindungsanschlüsse zu der flexiblen Sammelschiene 42 und die Verbindungsanschlüsse zu der Sammelschiene 64 hinsichtlich des positiven Pols und des negativen Pols in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von einer außen liegenden Vorrichtung. Beispielsweise wird das Relais 40 während eines normalen Zustands, wie z. B. bei der Fahrt des Fahrzeugs oder dgl. in einem AN-Zustand gehalten, um eine Ausgabe von der Brennstoffzellenbaugruppe 20 zu ermöglichen. In Übereinstimmung mit der Steuersignalausgabe, beispielsweise bei einem Fall, bei dem ein Kollisionssensor (nicht gezeigt) eine Kollision des Fahrzeugs erfasst, wird das Relais 40 auf einen AUS-Zustand geschaltet, um die Ausgabe von der Brennstoffzellenbaugruppe 20 zu unterbrechen.
Der Wartungsstecker 50 ermöglicht eine Ausgabe von der Brennstoffzellenbaugruppe 20 während eines Zustands, bei dem das Steckerteil 54 mit dem befestigten Teil 52 verbunden ist. Wenn jedoch das Steckerteil 54 aus dem befestigten Teil 52 herausgezogen wird, werden das Energieausgabekabel 66 und der Kabelbaum 62 elektrisch voneinander getrennt. Diese Unterbrechung wird innerhalb des Gehäuses 22 vollzogen, und es existiert keine Stelle oder kein Abschnitt, auf die oder auf den eine Ausgabespannung der Brennstoffzellenstapels 24 wirkt. Folglich dient der Wartungsstecker 50 als Stromunterbrecher, der von außerhalb des Gehäuses 20 manuell betätigt werden kann. Beispielsweise kann während der Wartung die Sicherheit vor hoher Spannung der Brennstoffzellenbaugruppe 20 gewährleistet werden, wenn eine Wartungsperson den Wartungsstecker 50 in den getrennten Zustand bringt.
Eine Röhre ist zwischen der Brennstoffzellenbaugruppe 20 und einem Kühler (nicht gezeigt), um Kühlwasser zirkulieren zu lassen, vorgesehen.
Nachdem das Kühlwasser durch den Kühler gekühlt worden ist, fließt das Kühlwasser über einen Einlass 70 in den Brennstoffzellenstapel 24 und tritt durch Spalte, die in dem Brennstoffzellenstapel 24 ausgebildet sind, wodurch die Wärme, die durch Verbrennung des Wasserstoffs erzeugt wird, aufgenommen wird. Dann fließt das Kühlwasser über einen Auslass 72 heraus und kehrt zu dem Kühler zurück. Da das Kühlwasser mit den Elektroden der Einheitszellen in Kontakt ist, während es in den Brennstoffzellenstapel 24 strömt, wird das Kühlwasser durch die elektrischen Potentiale der Elektroden beeinflusst, und hat daher ein elektrisches Potential, das zwischen dem positiven Potential (+V) der Elektrode 34 und dem negativen Potential (-V) der Elektrode 36 liegt. Wenn beispielsweise der Einlass 70 und der Auslass 72 in der Endplatte 32 ausgebildet sind, hat das Kühlwasser direkt nahe der Endplatte 32 im Wesentlichen ein elektrisches Potential (ein annäherndes Null-Potential).
Der Wartungsstecker 50 wird folgend weiter beschrieben. Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht in Längsrichtung des Wartungssteckers 50. Das befestigte Teil 52, das an dem Gehäuse 22 befestigt ist, hat vier Steckeranschlüsse 80, die beispielsweise in einer Längsrichtung angeordnet sind. Die Steckeranschlüsse 80 bilden zwei Paar Anschlüsse entsprechend dem positiven und dem negativen Pol aus. Beispielsweise entsprechen die Steckeranschlüsse 80a, 80b dem positiven Polen. Der Steckeranschluss 80a ist mit dem Kabelbaum 62 verbunden, und der Steckeranschluss 80b ist mit dem Energieausgabekabel 66 verbunden. Die Steckeranschlüsse 80c, 80d entsprechen dem negativen Pol. Der Steckeranschluss 80c und der Steckeranschluss 80d sind mit dem Kabelbaum 62 und dem Energieausgabekabel 66 jeweils verbunden. Das Steckerteil 54 hat Dosenanschlüsse 82, die elektrisch mit den zwei Steckeranschlüssen 80 getrennt verbunden sind. Wenn das Steckerteil 54 in das befestige Teil 52 eingesteckt ist, sind die Steckeranschlüsse 80a, 80b durch den Dosenanschluss 82a elektrisch verbunden, und die Steckeranschlüsse 80c, 80d durch den Dosenanschluss 82b elektrisch verbunden. Wenn das Steckerteil 54 aus dem befestigten Teil 52 herausgezogen wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist, werden die Steckeranschlüsse 80a, 80b elektrisch getrennt, und die Steckeranschlüsse 80c, 80d werden ebenfalls elektrisch getrennt.
Fig. 3 ist eine vereinfachte Schaltkreisdarstellung der Brennstoffzellenbaugruppe 20, um Funktionen des Wartungssteckers 50 darzustellen. Diese Schaltkreisdarstellung zeigt die Stapel aus Einheitszellen und den Wartungsstecker 50, zeigt jedoch keine anderen Schaltkreiselemente, wie z. B. das Relais 40 und dgl. Das Trennen des Wartungssteckers 50 unterbricht gleichzeitig die elektrische Verbindung zwischen dem positiven Pol des Brennstoffzellenstapels 24 und der Außenseite des Gehäuses 22, und die elektrische Verbindung zwischen dem negativen Pol des Brennstoffzellenstapels 24 und der Außenseite des Gehäuses 22. Ein mittleres elektrisches Potential, das an das Kühlwasser gegeben wird, wird von der Brennstoffzellenbaugruppe 20 zu der Außenseite des Gehäuses 22 (wie durch einen Anschluss 84 in Fig. 3 gezeigt) gegeben.
Wenn der Wartungsstecker ausgebildet ist, um nur eines der Polstrecken, beispielsweise nur die positive Polseitenstrecke, zu trennen, fließt kein Strom durch einen Schaltkreis, der die positive Seite und die negative Seite des Energieausgabekabels 66 verbindet. In diesem Fall kann jedoch Strom zwischen dem negativen Pol und dem Kühlwasser fließen, wie durch den Anschluss 84 gezeigt ist. Das heißt, wenn ein Schaltkreis zwischen der negativen Polseite des Energieausgabekabels 66 und dem Kühlwasser ausgebildet ist, besteht die Möglichkeit, das Strom austritt. Auf diese Weise wird ein unerwünschtes Ereignis in der Brennstoffzellenbaugruppe 20 in diesem Ausführungsbeispiel verhindert, da der Wartungsstecker 50 die zwei Pole trennt.
Um den Wartungsstecker 50 zu trennen, hebt eine Wartungsperson einen Hebel 92, der in einem oberen Bereich des Steckerteils 54 vorgesehen ist, wie in Fig. 2 durch einen Pfeil 90 dargestellt ist. Das Steckerteil 54 hat einen Einbaumechanismus, der den Dosenanschluss .82 horizontal (in einer Richtung, die durch einen Pfeil 94 gezeigt ist) in Verbindung mit der Hebebetätigung des Hebels 92 bewegt. Da der Wartungsstecker 50 an einer Seitenfläche der Brennstoffzellenbaugruppe 20, wie zuvor beschrieben, befestigt ist, muss eine Wartungsperson herkömmlicherweise seine Hand zu den Seiten des Steckerteils 54 einführen, und dann das Steckerteil 54 horizontal ziehen. Da jedoch verschiedene Vorrichtungen in den Motorraum angeordnet sind, ist es nicht leicht, einen Zwischenraum zum Einführen der Hand zu sichern. Ferner erzeugt das horizontale Ziehen des Steckerteils 54 von Hand, die von oben eingeführt worden ist, nicht leicht eine ausreichende Kraft auf das Steckerteil 54. Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen und die Stromunterbrechung zu vereinfachen, ist der Griff 92 in einem oberen Abschnitt des Steckerteils 54 vorgesehen, und ein Aufbau ist vorgesehen, so dass das Anheben des Griffes 92 das Steckerteil 54 von dem festen Teil 52 entfernt. Es sollte hier angemerkt werden, dass, wenn die Wartungsperson den Griff 92 zieht, der Dosenanschluss 82a und der Dosenanschluss 82b gleichzeitig herausgezogen werden. Das heißt, dass die positive Polseitenverbindung und die negative Polseitenverbindung durch eine einzige Betätigung gleichzeitig unterbrochen werden, wodurch vermieden wird, dass eine der Polverbindungen aufgrund eines Betätigungsfehlers durch eine Wartungsperson ununterbrochen bleibt.
Obgleich bei dem zuvor beschriebenen Aufbau das Gehäuse 22 den ganzen Brennstoffzellenstapel 24 abdeckt, ist es ebenfalls möglich, ein Gehäuse vorzusehen, das den Brennstoffzellenstapel 24 teilweise abdeckt. Beispielsweise kann das Gehäuse 22 ein Gehäuse sein, das hauptsächlich einen Abschnitt abdeckt, der für die Ansicht freigegeben wird, wenn die Motorhaube geöffnet wird, d. h. ein Gehäuse, das eine obere Fläche des Brennstoffzellenstapels 24 oder eine obere Fläche und Seitenflächen davon abdeckt, und das eine Öffnung in dem Boden hat.
Es ist ebenfalls möglich, einen Aufbau aufzunehmen, bei dem der Wartungsstecker 50 in Verbindung mit dem Öffnen und Schließen des Gehäuses 22 verbunden oder getrennt wird. Beispiele des Aufbaus sind ein Aufbau, bei dem das Gehäuse 22 nur geöffnet werden kann, nachdem der Wartungsstecker 50 in einen getrennten Zustand gesetzt wird, ein Aufbau, bei dem der Wartungsstecker 50 einen getrennten Zustand in Verbindung mit dem Öffnen des Gehäuses 22 einnimmt, usw. Der zuvor beschriebene Aufbau erzielt eine Verbesserung in der Sicherheit hinsichtlich der hohen Spannung, die durch den Brennstoffzellenstapel 24 erzeugt wird, beispielsweise für den Fall, bei dem eine Wartungsperson das Gehäuse 22 zum Warten der Brennstoffzellenbaugruppe 20 oder dgl. öffnet.
Gemäß der Brennstoffzellenbaugruppe der Erfindung kann die Ausgabe zu der Außenseite der Brennstoffzelle durch einen Stromunterbrecher verhindert werden, der von außen manuell betätigbar ist. Daher kann die Sicherheit bei der Wartung und dgl. gewährleistet werden. Ferner verhindert das gleichzeitige Trennen sowohl des negativen Pols als auch des positiven Pols, dass Strom zwischen dem Potential des positiven Pols und dem mittleren Potential, was an das Kühlwasser übertragen wurde, austritt, und dass Strom zwischen dem mittleren Potential und dem Potential des negativen Pols austritt, so dass die Sicherheit während einer Wartung und dgl. gewährleistet ist. Da der manuell betätigbare Stromunterbrecher auf einer Seitenfläche des Gehäuses angeordnet ist, die in der Querrichtung des Fahrzeugs (insbesondere an einer rückwärtigen Stelle auf einer derartigen Seitenfläche) gegenüberliegt, ist die Möglichkeit eines Bruchs des Stromunterbrechers während eines Aufpralls verringert, und die Funktion des Stromunterbrechers wird gewährleistet. Daher wird nach einer Kollision die Sicherheit während einer Wartung und dgl. erhalten.
Während die Erfindung mit Bezug auf ihre beigefügten Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, sollte verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele oder Bauweisen begrenzt ist. Im Gegenteil, die Erfindung soll verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen abdecken. Während zusätzlich die verschiedenen Elemente der bevorzugten Ausführungsbeispiele in verschiedenen Kombinationen und Anordnungen gezeigt wurden, die beispielhaft sind, können andere Kombinationen und Anordnungen, die mehr oder weniger oder nur ein einziges Element enthalten, ebenfalls innerhalb des Gedanken und Gegenstands der Erfindung enthalten sein.
Eine Brennstoffzellenbaugruppe 20 hat diesbezüglich eine Brennstoffzelle 24, die eine Antriebsenergie zu einem Fahrzeug zuführt, ein Gehäuse 22, das die Brennstoffzelle 24 abdeckt, und ein Stromunterbrecher 50, der an dem Gehäuse 22 angebracht ist. Der Stromunterbrecher 50 ist von außerhalb des Gehäuses 22 manuell betätigbar und kann eine Ausgabe der Brennstoffzelle 24 zu der Außenseite des Gehäuses unterbrechen. Der Stromunterbrecher unterbricht Strom gleichzeitig mit einer manuellen Betätigung, wodurch die Sicherheit vor einer hohen Spannung der Brennstoffzellenbaugruppe 20 während einer Fahrzeugwartung oder dgl. gewährleistet werden kann.

Claims

1. Brennstoffzellenbaugruppe (20), gekennzeichnet durch:
eine Brennstoffzelle (24), die eine elektrische Antriebsenergie zu einem Fahrzeug führt;
ein Gehäuse (22), das die Brennstoffzelle abdeckt; und
einen Stromunterbrecher (50), der an dem Gehäuse (22) angebracht ist, der von außerhalb des Gehäuses (22) manuell betätigbar ist, und der eine Ausgabe der Brennstoffzelle (24) zu der Außenseite des Gehäuses unterbrechen kann.

2. Brennstoffzellenbaugruppe (20) gemäß Anspruch 1, wobei der Stromunterbrecher einen positiven Pol (80a, 80b) der Brennstoffzelle und einen negativen Pol (80c, 80d) der Brennstoffzelle von einem elektrischen Schaltkreis außerhalb des Gehäuses (22) gleichzeitig unterbrechen kann.

3. Brennstoffzellenbaugruppe (20), gekennzeichnet durch:
eine Brennstoffzelle (24), die eine elektrische Antriebsenergie zu einem Fahrzeug führt; und
einen Stromunterbrecher (50), der manuell betätigbar ist, und der eine Ausgabe von einem positiven Pol (80a, 80b) der Brennstoffzelle (24) und eine Ausgabe von einem negativen Pol (80c, 80d) der Brennstoffzelle gleichzeitig unterbrechen kann.

4. Fahrzeug für einen Brennstoffzellenmotor, das mit der Brennstoffzellenbaugruppe (20) gemäß einem oder jedem der Ansprüche 1 bis 3 versehen ist,
wobei die Brennstoffzellenbaugruppe (20) in einem vorne liegenden Abschnitt des Fahrzeugs angeordnet ist, und
wobei der Stromunterbrecher (50) in einer Seitenfläche der Brennstoffzellenbaugruppe (20) angeordnet ist, die in einer Querrichtung des Fahrzeugs gegenüberliegt.

5. Fahrzeug für einen Brennstoffzellenmotor gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromunterbrecher (50) an einer Position in der Seitenfläche angeordnet ist, die in Richtung auf eine Rückseite des Fahrzeugs gerichtet ist.