DE112007002794T5

DE112007002794T5 - Fahrzeug und Brennstoffzellenfahrzeug-Montageverfahren

Info

Publication number: DE112007002794T5
Application number: DE112007002794T
Authority: DE
Inventors: Yasunobu Toyota-shi Jufuku; Hiroshi Toyota-shi Arisawa; Junji Toyota-shi Nagasawa; Hiroyuki Toyota-shi Nakamura; Miho Toyota-shi Kizuki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2027-11-23
Also published as: JP5130699B2; JP2008132800A; WO2008066144A1; US20100044133A1; DE112007002794B4; US8413751B2; CN101541579A

Abstract

Fahrzeug, das mit Brennstoffzellen ausgestattet ist, die an mehreren Seitenrahmen befestigt sind, die parallel zueinander und entlang einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind, wobei das Fahrzeug aufweist:
eine Traganordnung, die so angeordnet ist, dass sie sich zwischen den mehreren Seitenrahmen erstreckt;
eine erste Befestigungseinheit, die so angeordnet ist, dass sie die Traganordnung an den mehreren Seitenrahmen befestigt; und
eine zweite Befestigungseinheit, die so angeordnet ist, dass sie die Brennstoffzellen an der Traganordnung befestigt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zum Montieren und Befestigen von Brennstoffzellen an einem Fahrzeug.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Beim Montieren von Brennstoffzellen an einem Fahrzeug ist eine spezifische Struktur notwendig, um die Brennstoffzellen vor von außen einwirkenden Kräften zu schützen. Bei einem Vorschlag für eine entsprechende Technik werden die Brennstoffzellen in einem Brennstoffzellengehäuse aufbewahrt und das Brennstoffzellengehäuse mit den darin aufbewahrten Brennstoffzellen an das Fahrzeug montiert (siehe z. B. die japanische Patentoffenlegungsschrift 2005-231549 , 2003-123779 und 2003-182379 ).
Zur Beseitigung oder zumindest Minderung des Einflusses einer von außen einwirkenden und auf die Brennstoffzellen ausgeübten Kraft, ist es erforderlich, die Steifigkeit oder Festigkeit des der Aufbewahrung der Brennstoffzellen dienenden Brennstoffzellengehäuses zu verbessern. Die vorgeschlagenen Mittel, die einem solchen Erfordernis gerecht werden sollen, beinhalten ein Verfahren zum Verwenden eines Metallmaterials für das Brennstoffzellengehäuse und ein Verfahren zum Konstruieren des Brennstoffzellengehäuses, so dass dasselbe eine dicke Wandung aufweist. Durch ersteres wird jedoch das Gewicht des Brennstoffzellengehäuses in unerwünschter Weise erhöht, während durch letzteres die Abmessungen des Brennstoffzellengehäuses in unerwünschter Weise vergrößert werden. Zudem führen die Zunahme des Gewichts und die Vergrößerung der Abmessungen des Brennstoffzellengehäuses jeweils zu einem Anstieg des Gesamtgewichts des Fahrzeugs und zu einer Verringerung des Einbauvolumens für die Brennstoffzellen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Unter Berücksichtigung der vorstehend erörterten Nachteile wäre es somit erforderlich, eine Technik zum Montieren von Brennstoffzellen an ein Fahrzeug in einer solchen Weise zu schaffen, dass der Effekt einer von außen einwirkenden Kraft, die auf die Brennstoffzellen ausgeübt wird, reduziert wird und ein Anstieg des Gesamtgewichts des Fahrzeugs oder eine Verringerung des Einbauvolumens der Brennstoffzellen verhindert wird.
Um dem vorstehend erwähnten Erfordernis und weiteren entsprechenden Erfordernissen zumindest teilweise gerecht zu werden, richtet sich ein Aspekt der Erfindung an ein Fahrzeug, das mit Brennstoffzellen ausgestattet ist, die an mehreren Seitenrahmen befestigt sind, die parallel zueinander und entlang einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind. Das Fahrzeug weist auf: eine Traganordnung, die so angeordnet ist, dass sie sich zwischen den mehreren Seitenrahmen erstreckt; eine erste Befestigungseinheit, die so angeordnet ist, dass sie die Traganordnung an den mehreren Seitenrahmen befestigt; und eine zweite Befestigungseinheit, die so angeordnet ist, dass sie die Brennstoffzellen an der Traganordnung befestigt.
Mit der ersten Befestigungseinheit können die Traganordnung und die jeweiligen Seitenrahmen befestigt werden. Die Traganordnung kann aus säulenartigen oder plattenartigen Elementen bestehen.
Im Fall einer Ausübung einer von außen einwirkenden Kraft auf das Fahrzeug wird durch die Anordnung des Fahrzeugs gemäß diesem Aspekt der Erfindung der Einfluss der von außen einwirkenden Kraft, die auf die Brennstoffzellen ausgeübt wird, in wünschenswerter Weise reduziert, während ein Anstieg des Gesamtgewichts des Fahrzeugs oder eine Verringerung des Einbauvolumens der Brennstoffzellen verhindert wird.
In einer zu bevorzugenden Anwendung des Fahrzeugs gemäß dem vorstehenden Aspekt der Erfindung beinhaltet die Traganordnung mehrere erste Elemente, die parallel zueinander positioniert sind, und mehrere zweite Elemente, die parallel zueinander positioniert sind, wobei die mehreren ersten Elemente und die mehreren zweiten Elemente so angeordnet sind, dass sie einander kreuzen und eine deutlich zu erkennende Form eines Zeichens bilden. Durch die erste Befestigungseinheit werden die mehreren ersten Elemente an den mehreren Seitenrahmen befestigt.
Im Fall einer Ausübung einer von außen einwirkenden Kraft auf das Fahrzeug und einer Übertragung der von außen einwirkenden Kraft auf die Traganordnung über die Seitenrahmen wird durch die Traganordnung gemäß dieser Anordnung der Einfluss der von außen einwirkenden Kraft effektiv reduziert.
Bei dem Fahrzeug gemäß dieser Anwendung ist es zu bevorzugen, dass die Brennstoffzellen auf zumindest den mehreren zweiten Elementen montiert werden.
Die Brennstoffzellen werden durch die mehreren zweiten Elemente getragen, die nicht an den Seitenrahmen befestigt sind. Selbst bei Ausübung einer von außen einwirkenden Kraft auf den Seitenrahmen wird durch diese Anordnung in wünschenswerter Weise verhindert, dass die von außen einwirkende Kraft auf die Brennstoffzellen übertragen wird.
Bei einer weiteren zu bevorzugenden Anwendung des Fahrzeugs gemäß dem vorstehenden Aspekt der Erfindung befestigt die zweite Befestigungseinheit die Brennstoffzellen an der Traganordnung an drei unterschiedlichen Punkten.
Durch diese Anordnung wird der Einfluss der von außen einwirkenden Kraft auf die Brennstoffzellen reduziert, während die Gesamtanzahl der für die zweite Befestigungseinheit erforderlichen Teile verringert wird.
Bei noch einer weiteren zu bevorzugenden Anwendung des Fahrzeugs gemäß dem vorstehenden Aspekt der Erfindung wird die zweite Befestigungseinheit an der Traganordnung befestigt, und sie beinhaltet eine Halterung, die zumindest teilweise aus einem elastischen Material besteht, und ein Halterungsbefestigungselement, das zum Befestigen der Brennstoffzellen verwendet wird.
In dem Fahrzeug dieser Anwendung ist es zu bevorzugen, dass zumindest ein spezifisches Teil der Halterung, das sich in Kontakt mit der Traganordnung befindet, aus einem Isoliermaterial gefertigt ist.
Bei einer zu bevorzugenden Ausführungsform der Erfindung weist das Fahrzeug ferner ein Brennstoffzellengehäuse auf, das so konstruiert ist, dass es die Brennstoffzellen darin aufnimmt.
In dem Fahrzeug gemäß dieser Ausführungsform ist es zu bevorzugen, dass das Brennstoffzellengehäuse mit der zweiten Befestigungseinheit verbunden ist.
In dem Fahrzeug dieser Ausführungsform ist es zu bevorzugen, dass eine Verbindung des Brennstoffzellengehäuses mit der zweiten Befestigungseinheit mit entweder einem Gummimaterial oder einem Harzmaterial bedeckt ist.
Durch diese Anordnung werden die Dichtungseigenschaften des Brennstoffzellengehäuses in wünschenswerter Weise verbessert, während die von außen einwirkende Kraft, die von der zweiten Befestigungseinheit auf das Brennstoffzellengehäuse übertragen wird, gedämpft wird.
In dem Fahrzeug der vorstehenden Ausführungsform ist es zu bevorzugen, dass das Brennstoffzellengehäuse aus einem flexiblen Material gefertigt ist und mit der Traganordnung verbunden ist.
Durch diese Anordnung wird in wünschenswerter Weise verhindert, dass die von außen einwirkende Kraft über die Traganordnung auf das Brennstoffzellengehäuse übertragen wird.
Bei einer weiteren zu bevorzugenden Anwendung des Fahrzeugs gemäß dem vorstehenden Aspekt der Erfindung ist die Traganordnung durch die erste Befestigungseinheit lösbar an den jeweiligen Seitenrahmen befestigt.
Diese Anordnung ermöglicht, dass die an der Traganordnung befestigten Brennstoffzellen für die Wartung und Reparatur der Brennstoffzellen problemlos vom Fahrzeug abmontiert werden können.
Um dem vorstehend erwähnten Erfordernis und weiteren entsprechenden Erfordernissen zumindest teilweise gerecht zu werden, richtet sich ein weiterer Aspekt der Erfindung an ein Brennstoffzellenfahrzeug-Montageverfahren, das derart angewendet wird, dass die Brennstoffzellen an mehreren Seitenrahmen befestigt werden, die in einem Fahrzeug vorgesehen und parallel zueinander und entlang einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind. Gemäß dem Brennstoffzellenfahrzeug-Montageverfahren wird eine Traganordnung vorgesehen, die dazu verwendet wird, die Brennstoffzellen zu tragen, wird die Traganordnung so angeordnet, dass sie sich zwischen den mehreren Seitenrahmen erstreckt, werden die Traganordnung und die mehreren Seitenrahmen befestigt und die Brennstoffzellen an der Traganordnung befestigt.
Bei Ausübung einer von außen einwirkenden Kraft auf das Fahrzeug wird durch das Brennstoffzellenfahrzeug-Montageverfahren gemäß diesem Aspekt der Erfindung der Einfluss der von außen einwirkenden Kraft, die auf die Brennstoffzellen ausgeübt wird, in wünschenswerter Weise reduziert und ein Anstieg des Gesamtgewichts des Fahrzeugs oder eine Verringerung des Montagevolumens der Brennstoffzellen verhindert.
Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass das Fahrzeug irgendeine der unterschiedlichen Anordnungen aufweist, auf die vorstehend eingegangen wurde, oder auf das vorstehend erörterte Brennstoffzellenfahrzeug-Montageverfahren. Die Technik der Erfindung wird durch eine Vielfalt an anderen Anwendungen, z. B. eine Brennstoffzelle in einem Fahrzeugsystem und ein Verfahren zum Anbringen der Brennstoffzelle in einem Fahrzeugsystem realisiert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration eines an einem Fahrzeug 1000 montierten Brennstoffzellensystems 500 in einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ist eine schematische Darstellung des Einbauorts der Brennstoffzellen 100 in dem Fahrzeug 1000 der Ausführungsform;
3 zeigt die schematische Struktur eines Brennstoffzellenfahrzeug-Montagesystems 200;
4 zeigt die schematische Struktur einer Traganordnung, die zum Tragen der Brennstoffzellen 100 verwendet wird;
5 ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie A-A in 3 erstellt worden ist;
6 ist ein Flussdiagramm, dass ein Verfahren zum Montieren der Brennstoffzellen 100 an dem Fahrzeug darstellt; und
7 ist eine Schnittansicht, die eine modifizierte Struktur von 5 darstellt:
BESTE ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
A. Ausführungsform
A.1 Allgemeine Konfiguration eines an einem Fahrzeug 1000 montierten Brennstoffzellensystems 500
1 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration eines an einem Fahrzeug 1000 montierten Brennstoffzellensystems 500 in einer Ausführungsform der Er findung. Wie in 1 gezeigt ist, beinhaltet das an dem Fahrzeug 1000 montierte Brennstoffzellensystem 500 der Ausführungsform eine Luftreinigungseinrichtung 10, einen Luftkompressor 20, einen Wasserstofftank 30, einen Regler 40, eine Verdünnungseinrichtung 50, einen Gas-Flüssigkeits-Separator 60, einen Schalldämpfer 70, einen Kühlergrill 80, ein Dreiwegeventil 82, eine Kühlflüssigkeits-Umwälzpumpe 84, eine Ionenaustauscheinheit 86 und ein Brennstoffzellenfahrzeug-Montagesystem 200, das die Brennstoffzellen 100 beinhaltet. Auf die detaillierte Struktur des Brennstoffzellenfahrzeug-Montagesystems 200 wird in der Beschreibung später eingegangen. Die Brennstoffzellen 100 sind in einem Brennstoffzellengehäuse 100A in dem Brennstoffzellenfahrzeug-Montagesystem 200 positioniert.
In dem Brennstoffzellensystem 500 von 1 wird die Luft, die durch Entfernen von Staub und anderen Fremdstoffen in der Luftreinigungseinrichtung 10 gereinigt wird, den Brennstoffzellen 100 in dem Brennstoffzellenfahrzeug-Montagesystem 200 als ein Oxidationsgas durch den Luftkompressor 20 zugeführt. Der Wasserstofftank 30 ist mit einem Wasserstoffsperrventil 32 ausgestattet. In einer geöffneten Position des Wasserstoffsperrventils 32 wird den Brennstoffzellen 100 eine Wasserstoffzufuhr als ein Brenngas aus dem Wasserstofftank 30 zugeführt. Der Regler 40 ist zwischen dem Wasserstoffsperrventil 32 und den Brennstoffzellen 100 positioniert, um den Druck des aus dem Wasserstofftank 30 zugeführten Wasserstoffs zu regeln (reduzieren).
Ein Oxidationsgas-Abgas und ein Brenngas-Abgas, die in den elektrochemischen Reaktionen, die in den Brennstoffzellen 100 ablaufen, nicht verbraucht und daher abgeführt werden, werden in die Verdünnungseinrichtung 50 eingeführt. Das Brenngas-Abgas wird mit dem Oxidationsabgas in der Verdünnungseinrichtung 50 vermischt und verdünnt und als das Gasgemisch in den Gas-Flüssigkeitsseparator 60 eingeführt. Der Gas-Flüssigkeitsseparator 60 verflüssigt den Wassergehalt und scheidet ihn dabei aus dem Gasgemisch ab. Das resultierende Gasgemisch wird über den Schalldämpfer 70 nach außen abgeführt. Das Brennstoffzellensystem 500 kann zusätzlich eine Vorrichtung zum wiederholten Umwälzen des Brenngasabgases in die Brennstoffzellen 100 (z. B eine Umwälzpumpe) aufweisen. In dieser modifizierten Struktur wird das Brenngasabgas in die Verdünnungseinrichtung 50 den Umständen entsprechend eingeführt.
In dem Brennstoffzellensystem 500 wird die Kühlflüssigkeitsströmung zwischen den Brennstoffzellen 100 und dem Kühlergrill 80 durch die Kühlflüssigkeits-Umwälzpumpe 84 umgewälzt. Die Kühlflüssigkeit wird durch den Kühlergrill 80 abgekühlt und den Brennstoffzellen 100 zugeführt. Die Ionenaustauscheinheit 86 entfernt Ionen aus der Kühlflüssigkeit, so dass die elektrische Leitfähigkeit reduziert und dadurch die Entstehung eines Kriech- bzw. Leckstroms verhindert wird. Unter Zuhilfenahme der Funktion des Dreiwegeventils 82 in Kombination mit der Kühlflüssigkeits-Umwälzpumpe 84 kann die aus den Brennstoffzellen 100 abgeführte Kühlflüssigkeit den Brennstoffzellen 100 erneut zugeführt werden, ohne dass dieselbe durch den Kühlergrill 80 bewegt werden muss.
A.2 Position der Brennstoffzellen 100 innerhalb des Fahrzeugs
2 ist eine schematische Darstellung der Positionierung der Brennstoffzellen 100 am Fahrzeug 1000 gemäß der Ausführungsform. Das Fahrzeug 1000, das in 2 dargestellt ist, ist eine vierrädrige Limousine in Monocoquechassis-Bauweise. In Bezug auf die Rahmenkonstruktion des Fahrzeugs 1000 sind ein Paar von Seitenrahmen 810 entlang einer vertikalen Achse der Fahrzeugkarosserie angeordnet, und über dem Paar von Seitenrahmen 810 ist ein Bodenblech 820 positioniert, um den Fahrzeugboden auszubilden. Über dem Bodenblech 820 ist eine Fahrgastzelle als der für einen Fahrzeugführer und weitere Fahrgäste vorgesehene Raum ausgebildet. Die Sitze für die Fahrgäste (einschließlich eines Fahrersitzes) 830 sind in der Fahrgastzelle angeordnet. In dem Fahrzeug 1000 der Ausführungsform sind die Brennstoffzellen 100 mit entsprechenden Bauteilen des Brennstoffzellenfahrzeug-Montagesystems 200 unterhalb des Bodenblechs 820 unter den Sitzen für die Fahrgäste 830 montiert und installiert. Auf die Montagestruktur der Brennstoffzellen 100 wird in der Beschreibung später eingegangen. Der Wasserstofftank 30 ist über den Hinterreifen und unterhalb des Bodenblechs 820 im hinteren Teil des Fahrzeugs 1000 angeordnet, wie in 2 gezeigt ist. Das Fahrzeug 1000 ist mit einer Sekundärbatterie 890 ausgestattet, auf deren Darstellung in 1 verzichtet wurde. Die Sekundärbatterie 890 ist in einem Raum zwischen den Brennstoffzellen 100 und dem Wasserstofftank 300 unterhalb des Bodenblechs 820 im hinteren Teil des Fahrzeugs 1000 positioniert, wie in 2 gezeigt ist.
A.3 Brennstoffzellenfahrzeug-Montagesystem 200
3 zeigt die schematische Struktur des Brennstoffzellenfahrzeug-Montagesystems 200. 4 zeigt die schematische Struktur einer Traganordnung, die verwendet wird, um die Brennstoffzellen 100 zu tragen. Wie in 3 und 4 gezeigt ist, beinhaltet das Brennstoffzellenfahrzeug-Montagesystem 200 hauptsächlich die Brennstoffzellen 100, das Brennstoffzellengehäuse 100A, zwei Querträger 110 und zwei Halterungselemente 120, die als die Traganordnung zusammengebaut sind, um die Brennstoffzellen 100 zu tragen, und Halterungen 150, die an den Brennstoffzellen 100 angebracht sind, um die Traganordnung mit den Brennstoffzellen 100 zu verbinden. Auf die detaillierte Struktur der Halterung 150 wird in der Beschreibung später eingegangen.
Die Querträger 110 und die Halterungselemente 120 sind aus einem säulenartigen Metallmaterial (beispielsweise aus Eisenaluminium oder rostfreiem Stahl) gebildet. Als die Traganordnung, die in 4 gezeigt ist, sind die Querträger 110 und die Halterungselemente 120 zu einer deutlich zu erkennenden Zeichenform zusammengebaut. Die Halterungselemente 120 sind parallel zueinander positioniert bzw. angeordnet, und die Querträger 110 sind parallel zueinander und senkrecht zu und über den Halterungselementen 120 positioniert bzw. angeordnet.
5 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie A-A in 3 erstellt wurde. Die Verbindung der Brennstoffzellen 100 mit der Traganordnung über die Halterung 150 ist in 5 gezeigt. Die Schnittansicht von 5 entspricht zudem einem A-A-Querschnitt, der in 4 gezeigt ist. Wie in 5 gezeigt ist, beinhaltet die Halterung 150 ein erstes Halterungselement 151, ein zweites Halterungselement 152 und ein drittes Halterungselement 153. Eine Halterungsschraube 160 (die aus einem Metallmaterial wie Aluminium oder Eisen gefertigt ist) wird durch die inneren Hohlräume der jeweiligen Halterungselemente eingefügt und an einer Endplatte der Brennstoffzellen 100 festgeklemmt, so dass die Halterung 150 zwischen den Brennstoffzellen 100 (Endplatte) und der Traganordnung angeordnet und dort positioniert ist. Die jeweiligen Elemente der Halterung 150 bestehen aus einem elastischen Isoliermaterial (beispielsweise Gummi) und einem Metallmaterial und sind von den Brennstoffzellen 100 (der Endplatte) und dem Brennstoffzellegehäuse 100A isoliert.
Wie in 5 dargestellt, ist in der Halterung 150 das erste Halterungselement 151 zwischen den Brennstoffzellen 100 und dem zweiten Halterungselement 152 angeordnet. Das zweite Halterungselement 152 ist zwischen dem ersten Halterungselement 151 und der Traganordnung (dem Querträger 110 und dem Halterungselement 120) angeordnet und am Querträger 110 und dem Halterungselement 120 mittels Mutter 135 befestigt. Durch diese Struktur werden die Brennstoffzellen 100 miteinander verbunden und an der Traganordnung befestigt. Das dritte Befestigungselement 153 ist mit dem zweiten Halterungselement 152 verbunden und trägt die Halterungsschraube 160. Das zweite Halterungselement 152 ist ebenfalls mit dem Brennstoffzellengehäuse 100A verbunden. Das zweite Halterungselement 152 und die Traganordnung weisen Löcher auf, so dass darin die Muttern 135 aufgenommen werden können.
Wie in 5 gezeigt ist, ist das Brennstoffzellengehäuse 100A an den Halterungselementen 120 mittels Mutter 140, die aus einem flexiblen Material (z. B. Gummi) gefertigt sind, befestigt. Die Halterungselemente 120 weisen Löcher 145 auf, so dass darin die Mutter 140 aufgenommen werden können (siehe 4). Eine isolierende Halterungsabdeckung 130 ist so angeordnet, dass der Metallkopf der Halterungsschraube 160 bedeckt wird. Die Halterungsabdeckung 130 kann aus einem Metallmaterial gefertigt sein, solange die Halterungsabdeckung 130 in ausreichender Entfernung von der Halterungsschraube 160 angeordnet ist und von ihr isoliert bleibt. Die Halterungsabdeckung 130 kann in das Halterungselement 120 integriert sein.
Das Brennstoffzellengehäuse 100A besteht aus einem dünnen Harzmaterial und weist somit ein relativ leichtes Gewicht auf. Das Brennstoffzellengehäuse 100A ist isoliert, weist jedoch keine Verstärkung auf. Das Brennstoffzellengehäuse 100A weist zur Unterbringung von Leitungsrohren mehrere Löcher auf (siehe 3).
In dem Fahrzeug 1000 der Ausführungsform sind die Brennstoffzellen 100 durch die Halterungen 150 und die Halterungsschrauben 160 mit der Traganordnung an zwei Kreuzungspunkten der Querträger 110 und eines Halterungselement 120 und an einem Punkt in der Mitte des anderen Halterungselements 120 verbunden und befestigt, wie in 4 gezeigt ist.
Die Traganordnung, die in der deutlich zu erkennenden Zeichenform ausgebildet ist und mit den Brennstoffzellen 100 verbunden ist, ist an den Seitenrahmen 810 des Fahrzeugs 1000 befestigt. Schraubenbolzen 117, die an den Seitenrahmen 810 vorgesehen sind, werden in die Löcher 115 eingefügt, die auf den jeweiligen Enden der parallelen Querträger 110 in der Traganordnung ausgebildet sind, und mit (nicht gezeigten) Schrauben befestigt. Dadurch wird die Traganordnung an den Seitenrahmen 810 befestigt. Nach dem Entfernen der Schrauben wird die Traganordnung nach unten gezogen, so dass sie von den Seitenrahmen 810 demontiert werden kann. Auf diese Weise ist die Traganordnung von den Seitenrahmen 810 demontierbar.
Wie vorstehend beschrieben, wird in dem Fahrzeug 1000 der Ausführungsform die untere Fläche der Brennstoffzellen 100 durch die Traganordnung aus dem Querträger 110 und den Halterungselementen 120, die in der deutlich zu erkennenden Zeichenform ausgebildet sind, über die Halterungen 150 gehalten. Die jeweiligen Enden der Traganordnung (insbesondere der Querträger 110) sind an den Seitenrahmen 810 befestigt. Bei Ausübung einer von außen einwirkenden Kraft auf das Fahrzeug 1000 und Übertragung der von außen einwirkenden Kraft auf die Traganordnung durch den Seitenrahmen 810, ist es die Funktion der Traganordnung, den Einfluss der von außen einwirkenden Kraft zu reduzieren. Durch die Struktur der Ausführungsform wird ermöglicht, dass die von außen einwirkende Kraft von einem Seitenrahmen 810 auf der Seite der Kraftübertragungsquelle über die Traganordnung auf den anderen Seitenrahmen 810 entweichen und gedämpft werden kann. Durch diese Anordnung wird der Einfluss der von außen einwirkenden Kraft auf die Brennstoffzellen 100 reduziert, die in dem Brennstoffzellengehäuse 100A aus der dünnen und leichtgewichtigen Struktur aufbewahrt werden. Durch eben diese Anordnung wird in wünschenswerter Weise ein Anstieg des Gesamtgewichts des Fahrzeugs oder eine Verringerung des Einbauvolumens der Brennstoffzellen 100 verhindert, während der Effekt der von außen einwirkenden Kraft auf die Brennstoffzellen 100 reduziert wird.
Unter dem Begriff „von außen einwirkende Kraft” versteht man eine Kraft, die durch vertikale Vibrationen des Fahrzeugs erzeugt wird, eine Kraft, die durch Lenkbewegungen des Fahrzeugs erzeugt wird, eine Kraft, die durch Distorsionsvibrationen des Fahrzeugs erzeugt wird, eine Kraft, die durch eine Beschleunigung und Verlangsamung des Fahrzeugs erzeugt wird, und eine Stoßkraft, die durch eine Kollision des Fahrzeugs erzeugt wird.
In dem Fahrzeug 1000 der Ausführungsform kann die Traganordnung von den Seitenrahmen 810 demontiert werden. Durch diese Anordnung wird ermöglicht, dass die Brennstoffzellen 100, die an der Traganordnung befestigt sind, zur Wartung und Reparatur der Brennstoffzellen 100 ohne Weiteres vom Fahrzeug 1000 demontiert werden können.
In dem Fahrzeug 1000 der Ausführungsform ist die Traganordnung mittels der Halterungen 150 und der Halterungsschrauben 160 an drei unterschiedlichen Punkten mit den Brennstoffzellen 100 verbunden und an diesen befestigt. Durch diese Anordnung wird die Gesamtanzahl der Halterungen 150 und der Halterungsschrauben 160 in wünschenswerter Weise reduziert und die Haltekraft zwischen den Brennstoffzellen 100 und der Traganordnung verbessert.
In dem Fahrzeug 1000 der Ausführungsform bestehen die zweiten Halterungselemente 152 der Halterungen 150, die an der Traganordnung befestigt sind, aus dem elastischen Isoliermaterial. Diese Anordnung ermöglicht eine Isolierung der Brennstoffzellen 100 (der Endplatte) von der Traganordnung. Durch diese Anordnung wird auch die von außen einwirkende Kraft, die über die Traganordnung auf die Brennstoffzellen 100 (die Endplatte) übertragen wird, gedämpft und der Einfluss der von außen einwirkenden Kraft auf die Brennstoffzellen 100 reduziert.
In dem Fahrzeug 1000 der Ausführungsform ist das Brennstoffzellengehäuse 100A mit den zweiten Halterungselementen 152 der Halterungen 150 verbunden. Durch diese Anordnung werden die Dichteigenschaften des Brennstoffzellengehäuses 100A in wünschenswerter Weise verbessert.
In dem Fahrzeug 1000 der Ausführungsform ist das Brennstoffzellengehäuse 100A mit den Halterungselementen 120 mittels der flexiblen Muttern 140 verbunden. Durch diese Anordnung wird die Übertragung der von außen einwirkenden Kraft über die Traganordnung auf das Brennstoffzellengehäuse 100A in wünschenswerter Weise verhindert.
Die Halterungen 150 entsprechen der in den Ansprüchen der Erfindung aufgeführten Halterung. Die Querträger 110 und die Halterungselemente 120 entsprechen der Traganordnung in den Ansprüchen der Erfindung. Die Löcher 115 und die Schraubenbolzen 117 entsprechen der ersten Befestigungseinheit in den Ansprüchen der Erfindung. Die Halterungen 150 und die Halterungsschrauben 160 entsprechen in den Ansprüchen der Erfindung der zweiten Befestigungseinheit oder der Brennstoffzellenbefestigungseinheit. Die Halterungsschrauben 160 entsprechen in den Ansprüchen der Erfindung dem Halterungsbefestigungselement. Das Brennstoffzellengehäuse 100A entspricht in den Ansprüchen der Erfindung dem Brennstoffzellengehäuse. Die Muttern 140 entsprechen in den Ansprüchen der Erfindung dem flexiblen Element.
A4. Brennstoffzellenfahrzeug-Montageverfahren
Nachstehend erfolgt eine Beschreibung des Brennstoffzellenfahrzeug-Montageverfahrens, das angewendet wird, um die Brennstoffzellen 100 an das Fahrzeug 1000 zu montieren.
6 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Montieren der Brennstoffzellen 100 an das Fahrzeug in der Ausführungsform darstellt. In dem Verfahren werden zunächst die Brennstoffzellen 100, das Brennstoffzellengehäuse 100A, die Halterun gen 150 und die Traganordnung (die Querträger 110 und die Halterungselemente 120) bereitgestellt (Schritt S10).
Die Traganordnung wird dann an der unteren Fläche der Brennstoffzellen 100 mittels der Halterungen 150 (Schritt S20) angebracht, wie in 3 und 5 gezeigt ist. Die Halterungsabdeckungen 130 und das Brennstoffzellengehäuse 100A werden ebenfalls positioniert und montiert, wie in 3 und 5 gezeigt ist.
Die jeweiligen Enden der Querträger 110 in der Traganordnung mit den daran montierten Brennstoffzellen 100 werden an den Seitenrahmen 810 demontierbar befestigt (Schritt S30).
Wie vorstehend beschrieben, werden durch das Brennstoffzellenfahrzeug-Montageverfahren der Ausführungsform die jeweiligen Enden der Traganordnung (Querträger 110) an den Seitenrahmen 810 befestigt, während die untere Fläche der Brennstoffzellen 100 über die Halterungen 150 auf der Traganordnung aus den Querträgern 110 und den Halterungselementen 120, die in der deutlich zu erkennenden Zeichenform ausgebildet ist, getragen wird. Die Funktion der Traganordnung ist es, den Einfluss der von außen einwirkenden Kraft bei Ausübung einer von außen einwirkenden Kraft auf das Fahrzeug 1000 und Übertragung der von außen einwirkenden Kraft über den Seitenrahmen 810 auf die Traganordnung zu reduzieren. Durch die Struktur der Ausführungsform wird ermöglicht, dass die von außen einwirkende Kraft von einem Seitenrahmen 810 auf der Seite der Kraftübertragungsquelle über die Traganordnung auf den anderen Seitenrahmen 810 entweichen und gedämpft werden kann. Durch diese Anordnung wird der Einfluss der von außen einwirkenden Kraft auf die Brennstoffzellen 100, die in dem Brennstoffzellengehäuse 100A aus der dünnen und leichtgewichtigen Struktur aufbewahrt werden, reduziert. Durch eben diese Anordnung wird in wünschenswerter Weise ein Anstieg des Gesamtgewichts des Fahrzeugs oder eine Verringerung des Einbauvolumens der Brennstoffzellen 100 verhindert, während der Effekt der von außen einwirkenden Kraft auf die Brennstoffzellen 100 reduziert wird.
B. Weitere Aspekte
Die vorstehend erläuterte Ausführungsform ist in all ihren Aspekten als veranschaulichend und nicht einschränkend zu betrachten. Es sind viele Modifizierungen, Veränderungen und Abänderungen möglich, ohne dabei vom Schutzbereich oder dem Sinn der grundlegenden Wesenszüge der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
B1. Modifiziertes Beispiel 1
7 zeigt eine modifizierte Struktur von 5. In der modifizierten Struktur des Brennstoffzellenfahrzeug-Montagesystems 200 an dem Fahrzeug 1000 sind flexible Gummielemente 170 an den jeweiligen Verbindungsstellen der zweiten Halterungselemente 152 der Halterungen 150 mit dem Brennstoffzellengehäuse 100A vorgesehen, wie in 7 gezeigt ist. Durch die Gummielemente 170 werden die zweiten Halterungselemente 152 an dem Brennstoffzellengehäuse 100A befestigt und gegen dasselbe abgedichtet, während die von außen einwirkende Kraft, die von den zweiten Halterungselementen 152 auf das Brennstoffzellengehäuse 100A übertragen wird, gedämpft wird. Das Material der Elemente 170 ist nicht auf das Gummimaterial beschränkt, sondern kann ein geeignetes Harzmaterial sein, dessen Funktion es ist, die zweiten Halterungselemente 152 an dem Brennstoffzellengehäuse 100A zu befestigen und gegen dasselbe abzudichten.
B2. Modifiziertes Beispiel 2
In dem Brennstoffzellenfahrzeug-Montagesystem 200 an dem Fahrzeug 1000 der Ausführungsform besteht die Traganordnung, die zum Tragen der Brennstoffzellen 100 verwendet wird, aus den Querträgern 110 und den Halterungselementen 120, die in der deutlich zu erkennenden Zeichenform ausgebildet sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Struktur beschränkt. Die Traganordnung kann eine beliebige Struktur aufweisen, die die Brennstoffzellen 100 trägt und aus aufeinander folgenden, säulenartigen Elementen besteht, die mit den jeweiligen Seitenrahmen 810 verbindbar sind. In einer modifizierten Struktur sind die mehreren Querträger 110 so angeordnet, dass sie mit der unteren Fläche der Brennstoffzellen 100 über die Halterungen 150 verbunden sind. Die jeweiligen Enden der mehreren Querträger 110 sind an den jeweiligen Seitenrahmen 810 befestigt. Bei Ausübung einer von außen einwirkenden Kraft auf das Fahrzeug 1000 und Übertragung der von außen einwirkenden Kraft auf die Traganordnung über den Seitenrahmen 810 ermöglicht die modifizierte Struktur zudem, dass die von außen einwirkende Kraft von einem Seitenrahmen 810 auf der Seite der Kraftübertragungsquelle über die Traganordnung auf den anderen Seitenrahmen 810 entweichen und gedämpft werden kann. Durch diese modifizierte Anordnung wird der Einfluss der von außen einwirkenden Kraft auf die Brennstoffzellen 100 reduziert, die in dem Brennstoffzellengehäuse 100A aus der dünnen und leichtgewichtigen Struktur aufbewahrt werden. Durch eben diese modifizierte Anordnung wird ein Anstieg des Gesamtgewichts des Fahrzeugs oder eine Verringerung des Einbauvolumens der Brennstoffzellen 100 in wünschenswerter Weise verhindert, während der Effekt der von außen einwirkenden Kraft auf die Brennstoffzellen 100 reduziert wird.
B3. Modifiziertes Beispiel 3
In dem Brennstoffzellenfahrzeug-Montagesystem 200 an dem Fahrzeug 1000 der Ausführungsform besteht das Brennstoffzellengehäuse 100A aus dem Harzmaterial. Das Harzmaterial ist jedoch nicht unbedingt notwendig, sondern das Brennstoffzellengehäuse 100A kann auch aus einem beliebigen Material gefertigt sein, das über isolierende Eigenschaft verfügt und ein leichtes Gewicht aufweist, beispielsweise ein Gummimaterial oder ein faseriges Material. Die Verwendung eines solchen Materials für das Brennstoffzellengehäuse 100A wirkt sich nicht auf die grundlegenden Vorzüge der Struktur der Ausführungsform aus.
B4. Modifiziertes Beispiel 4
In dem Brennstoffzellenfahrzeug-Montagesystem 200 an dem Fahrzeug 1000 der Ausführungsform bestehen die Querträger 110 und die Halterungselemente 120 aus den säulenartigen Elementen. Die Querträger 110 und die Halterungselemente 120 können aus säulenartigen Hohlelementen oder ebenen Plattenelementen bestehen. Eine derartige Modifizierung wirkt sich aber nicht auf die grundlegenden Vorzüge der Struktur der Ausführungsform aus.
B5. Modifiziertes Beispiel
In dem Fahrzeug 1000 der Ausführungsform befinden sich die Brennstoffzellen 100 unter dem Bodenblech 820 unter den Sitzen 830 für die Fahrgäste. Diese Anordnung ist aber weder unbedingt notwendig noch einschränkend. In einer modifizierten Struktur weist das Bodenblech 820 ein Loch auf (nicht gezeigt). Die Brennstoffzellen 100 sind in einer solchen Weise in das Loch eingepasst, das sich zumindest ein Teil der Brennstoffzellen 100 in die Fahrgastzelle erstreckt, die über dem Bodenblech 820 ausgebildet ist. Eine derartige Modifizierung wirkt sich aber nicht auf die grundlegenden Vorteile der Struktur der Ausführungsform aus.
Zusammenfassung
Fahrzeug und Brennstoffzellenfahrzeug-Montageverfahren
Ein Fahrzeug ist mit Brennstoffzellen ausgestattet, die an mehreren Seitenrahmen 810 befestigt sind, die parallel zueinander und entlang einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind. Das Fahrzeug beinhaltet eine Traganordnung, die so angeordnet ist, dass sich zwischen den mehreren Seitenrahmen 810 erstreckt, eine erste Befestigungseinheit, die so angeordnet ist, dass sie die Traganordnung an den jeweiligen Seitenrahmen 810 befestigt, und eine zweite Befestigungseinheit, die so angeordnet ist, dass sie die Brennstoffzellen an der Traganordnung befestigt. Durch diese Anordnung wird in wünschenswerter Weise der Einfluss einer von außen einwirkende Kraft reduziert, die auf die Brennstoffzellen ausgeübt wird, die an das Fahrzeug montiert sind, und ein Anstieg des Gesamtgewichts des Fahrzeugs oder eine Verringerung des Einbauvolumens der Brennstoffzellen verhindert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2005-231549 [0002]
- JP 2003-123779 [0002]
- JP 2003-182379 [0002]

Claims

Fahrzeug, das mit Brennstoffzellen ausgestattet ist, die an mehreren Seitenrahmen befestigt sind, die parallel zueinander und entlang einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind, wobei das Fahrzeug aufweist: eine Traganordnung, die so angeordnet ist, dass sie sich zwischen den mehreren Seitenrahmen erstreckt; eine erste Befestigungseinheit, die so angeordnet ist, dass sie die Traganordnung an den mehreren Seitenrahmen befestigt; und eine zweite Befestigungseinheit, die so angeordnet ist, dass sie die Brennstoffzellen an der Traganordnung befestigt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Traganordnung mehrere erste Elemente beinhaltet, die parallel zueinander positioniert sind, und mehrere zweite Elemente, die parallel zueinander positioniert sind, wobei die mehreren ersten Elemente und die mehreren zweiten Elemente so angeordnet sind, dass sie einander kreuzen und eine deutlich zu erkennende Zeichenform ausbilden, und die erste Befestigungseinheit die mehreren ersten Elemente an den mehreren Seitenrahmen befestigt.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Brennstoffzellen zumindest an den mehreren zweiten Elementen montiert sind.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Befestigungseinheit die Brennstoffzellen an drei unterschiedlichen Punkten an der Traganordnung befestigt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite Befestigungseinheit an der Traganordnung befestigt ist und eine Halterung beinhaltet, die zumindest teilweise aus einem elastischen Material besteht, und ein Halterungsbefestigungselement, das verwendet wird, um die Brennstoffzellen zu befestigen.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei zumindest ein spezifisches Teil der Halterung, das sich mit der Traganordnung in Kontakt befindet, aus einem Isoliermaterial gefertigt ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Fahrzeug ferner aufweist: ein Brennstoffzellengehäuse, das so konstruiert ist, dass die Brennstoffzellen darin aufgenommen werden können.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei das Brennstoffzellengehäuse mit der zweiten Befestigungseinheit verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei eine Verbindungsstelle des Brennstoffzellengehäuses mit der zweiten Befestigungseinheit entweder mit einem Gummimaterial oder einem Harzmaterial bedeckt ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Brennstoffzellengehäuse aus einem flexiblen Material gefertigt ist und mit der Traganordnung verbunden ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die erste Befestigungseinheit die Traganordnung in lösbarer Weise an den jeweiligen Seitenrahmen befestigt.
Brennstoffzellenfahrzeug-Montageverfahren, das angewendet wird, um Brennstoffzellen an mehreren Seitenrahmen zu befestigen, die in einem Fahrzeug bereitgestellt und parallel zueinander und entlang einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind, wobei das Brennstoffzellenfahrzeug-Montageverfahren folgende Schritte aufweist: Bereitstellen einer Traganordnung, die verwendet wird, um die Brennstoffzellen zu tragen; Anordnen der Traganordnung, so dass sie sich zwischen den mehreren Seitenrahmen erstreckt; Befestigen der Traganordnung und der jeweiligen Seitenrahmen; und Befestigen der Brennstoffzellen an der Traganordnung.