DE112010005718B4

DE112010005718B4 - Brennstoffzellen-Montage-Struktur

Info

Publication number: DE112010005718B4
Application number: DE112010005718.4T
Authority: DE
Inventors: Koji Katano
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-07-06
Filing date: 2010-07-06
Publication date: 2016-08-11
Anticipated expiration: 2030-07-07
Also published as: DE112010005718T8; JP4840541B1; DE112010005718T5; CN102405147B; US20120279792A1; US8459385B2; WO2012004829A1; CN102405147A; JPWO2012004829A1

Abstract

Eine Struktur zur Montage einer Brennstoffzelle auf einem Objekt ist vorgesehen. Diese Struktur ist mit einem Brennstoffzellenstapel 100, einem Motor 200 und einer Antriebswelle 300 ausgestattet. Der Brennstoffzellenstapel 100 verfügt über erste und zweite Endplatten 110 und 120 an beiden Enden. Der Motor 200 wird durch die von dem Brennstoffzellenstapel 100 erzeugte Leistung angetrieben und ist an dem Brennstoffzellenstapel 100 fixiert. Die Antriebswelle 300 ist mit der Ausgangswelle des Motors 200 verbunden und erstreckt sich zu beiden Seiten des Motors 200. Der Brennstoffzellenstapel 100 ist mit einem Trägerabschnitt 112 zum Tragen der Antriebswelle 300 an der ersten Endplatte 110 ausgestattet. Die Antriebswelle 300 wird durch den Trägerabschnitt 112 und den Motor 200 getragen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzellen-Montage-Struktur.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Fahrzeuge mit montierter Brennstoffzelle sind in der Vergangenheit vorgeschlagen worden. So war beispielsweise bei bestimmten Technologien der Brennstoffzellenstapel in geneigtem Zustand im Fahrzeug montiert, um den Brennstoffzellenstapel derart anzuordnen, dass dieser der Neigung der Motorhaube folgt. Bei diesem Stand der Technik sind der Motor und das Getriebe in der Mitte in der Querrichtung des Fahrzeugs eingebaut und der Brennstoffzellenstapel ist an der linken Seite in Relation zu dem Motor und dem Getriebe angeordnet. Durch das Anordnen des Motors und des Getriebes in der Mitte in Querrichtung des Fahrzeugs ist es möglich, die Länge der Antriebswelle von dem Motor und dem Getriebe zu den Rädern links und rechts zu vereinheitlichen. Folglich ist es möglich, das Verhalten des Fahrzeugs beim Rechtsabbiegen im Wesentlichen gleich dem Verhalten des Fahrzeugs beim Linksabbiegen zu machen, was ermöglicht, die Marktgängigkeit zu verbessern.
Aus der EP 1 309 026 A1 und DE 10 2006 039 106 A1 sind beispielsweise Antriebseinheiten bestehend aus Brennstoffzelle und elektrischen Antriebsmotor bekannt. Ferner offenbart Naunin, Dietrich: Hybrid-, Batterie- und Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge. 4. Aufl. Renningen: Expert-Verl., 2007 (Kontakt & Studium; 255). Seite 141. – ISBN: 3-8169-2625-8 eine Antriebseinheit bestehend aus Brennstoffzelle, elektrischen Antriebsmotor und Antriebswelle. Weiter ist aus der US 2003/0 042 053 A1 und DE 602 14 564 T2 bekannt, Antriebswellen zusätzlich mit Antriebswellenlagern abzustützen und beispielsweise das Lager an einem Motorgehäuse zu befestigen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Problem, welches die Erfindung zu lösen versucht.
Bei dem oben erwähnten Stand der Technik ist es jedoch notwendig, den Brennstoffzellenstapel in dem Freiraum zwischen dem Motor und dem Getriebe, welche im Wesentlichen in der Mitte angeordnet sind, und dem linken Rad anzuordnen, wodurch es schwierig ist, eine große Brennstoffzelle zu montieren. Aufgrund dessen ist es schwierig eine Hochleistungs-Brennstoffzelle in einem Fahrzeug zu montieren. Bei dem oben erwähnten Stand der Technik wird außerdem die linke Seite des Fahrzeugs aufgrund des Brennstoffzellenstapels schwerer. Bei dem oben erwähnten Stand der Technik ist es insbesondere schwierig, die seitliche Gewichtsverteilung des Fahrzeugs auszugleichen. Diese Art von Problem ist nicht auf Fahrzeuge beschränkt, sondern liegt vielmehr weitgehend bei Brennstoffzellen-Montage-Strukturen vor, für welche es wünschenswert ist, die Gesamtgröße klein zu halten und bei denen die Gewichtsbalance einer Berücksichtigung bedarf.
Die vorliegende Erfindung ist darauf ausgelegt, die vorstehenden Probleme zumindest teilweise zu lösen und eine Aufgabe ist es, eine Möglichkeit zu schaffen, große Brennstoffzellen zu montieren und es vielmehr zu erleichtern, die Gewichtsverteilung bei einer Brennstoffzellen-Montage-Struktur auszugleichen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung kann in Form eines der folgenden Aspekte oder Anwendungsbeispiele ausgeführt werden, um sich zumindest einem Teil der vorstehenden Probleme zuzuwenden.
Erster Aspekt
Struktur zur Montage einer Brennstoffzelle an einem Gegenstand, wobei die Struktur aufweist: einen Brennstoffzellenstapel mit ersten und zweiten Endplatten an beiden Enden, eine Motoreinheit, die an dem Brennstoffzellenstapel fixiert ist und einen Motor sowie ein Getriebe umfasst, wobei der Motor, durch die von dem Brennstoffzellenstapel erzeugter Leistung angetrieben wird, und eine Antriebswelle, welche mit einer Ausgangswelle des Getriebes verbunden ist und sich zu beiden Seiten des Getriebes erstreckt, wobei die Antriebswelle mittels des Getriebes durch den Motor in Rotation versetzt wird, wobei der Brennstoffzellenstapel an der ersten Endplatte einen Trägerabschnitt zum Tragen der Antriebswelle aufweist, und die Antriebswelle von dem Trägerabschnitt und dem Motor getragen wird.
Bei solch einem Aspekt wird die Antriebswelle an zwei Punkten getragen, einem Trägerabschnitt, welcher an der Endplatte des Brennstoffzellenstapels vorgesehen ist, und dem Motor. Entsprechend ist es möglich, den Brennstoffzellenstapel und den Motor einzurichten, ohne hinsichtlich der Abstände von dem Motor zu den entsprechenden Enden der Antriebswelle beeinträchtigt zu sein. Daher ist es möglich, den Motor an einer Position nahe zu einem Ende der Antriebswelle und entfernt von dem anderen Ende anzuordnen und den Brennstoffzellenstapel an einer Position nahe dem anderen Ende der Antriebswelle und entfernt von dem einen Ende anzuordnen. Folglich ist es bei der Brennstoffzellen-Montage-Struktur möglich, eine große Brennstoffzelle zu montieren und sich außerdem auf einfache Weise einer gleichmäßigen Gewichtsverteilung anzunähern.
Zweiter Aspekt
Eine Struktur gemäß dem ersten Aspekt, wobei der Gegenstand ein Fahrzeug ist, wobei der Brennstoffzellenstapel derart vorgesehen ist, dass die ersten und zweiten Endplatten höher als die Antriebswelle positioniert sind, und die erste Endplatte niedriger als die zweite Endplatte und hinter der zweiten Endplatte, entlang einer Fahrtrichtung des Fahrzeuges, positioniert ist.
Bei solch einem Aspekt ist es möglich, Flüssigkeit innerhalb des Brennstoffkanals, der in dem entlang einer Neigung verlaufenden Brennstoffzellenstapel vorgesehen ist, effizient abzugeben. Bei dem oben erwähnten Aspekt ist außerdem jede Endplatte derart angeordnet, dass sie höher als die Antriebswelle positioniert ist, so dass, während sich das Fahrzeug fortbewegt, Beeinträchtigungen zwischen dem Brennstoffzellenstapel und der Untergrundoberfläche nicht leicht auftreten. Bei dem oben erwähnten Aspekt ist der Brennstoffzellenstapel außerdem derart angeordnet, dass sich die Endplatte, an welcher der Trägerabschnitt vorgesehen ist, an einer niedrigeren Position befindet als die andere Endplatte. Entsprechend ist es im Vergleich zu einem Aspekt, bei dem der Brennstoffzellenstapel derart angeordnet ist, dass sich die Endplatte mit dem Trägerabschnitt an einer höheren Position als die andere Endplatte befindet, möglich, die Endplatte mit dem Trägerabschnitt an einer Position näher zu der Antriebswelle anzuordnen. Daher ist es möglich, den Trägerabschnitt zu verkleinern und folglich ist es möglich, die Gesamtstruktur leichter zu machen.
Dritter Aspekt
Eine Struktur gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt, wobei der Brennstoffzellenstapel und der Motor an der ersten Endplatte an dem Gegenstand fixiert sind.
Bei solch einem Aspekt ist es durch das feste Vorsehen einer ersten Endplatte möglich, die Antriebswelle mit hoher Präzision zu tragen und gleichzeitig ist es möglich, den Brennstoffzellenstapel und den Motor fest und mit hoher Präzision an dem Gegenstand zu fixieren. Außerdem ist es im Vergleich zu einem Aspekt, bei dem der Brennstoffzellenstapel und der Motor mittels einer anderen Struktur als der ersten Endplatte an dem Gegenstand fixiert sind, möglich, die fest vorgesehenen Strukturelemente zu reduzieren und somit ist es möglich, die Gesamtstruktur leichter zu machen.
Vierter Aspekt
Eine Struktur gemäß einem der Aspekte eins bis drei, wobei der Motor an den ersten und zweiten Endplatten fixiert ist.
Bei solch einem Aspekt sind die Endplatten von beiden Enden des Brennstoffzellenstapels an dem Motor fixiert. Entsprechend ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit, dass die Brennstoffzelle aufgrund einer externen Kraft verformt wird, zu reduzieren. Daher ist es der Brennstoffzelle möglich, eine beständige Leistungserzeugung durchzuführen.
Fünfter Aspekt
Eine Struktur gemäß dem zweiten Aspekt, wobei der dritte Aspekt den zweiten Aspekt beschränkt, oder der vierte Aspekt den zweiten oder dritten Aspekt beschränkt, ferner aufweisend: eine Steuerschaltung zum Steuern der von dem Brennstoffzellenstapel erzeugten Leistung, wobei der Brennstoffzellenstapel eine Mehrzahl von Leistung erzeugenden Zellen aufweist, welche in zwei Reihen, die zwischen den ersten und zweiten Endplatten aufgenommen sind, angeordnet sind, und eine Leistung erzeugende Zelle mit einer Elektrode mit einem höchsten Potential während der Leistungserzeugung, aus der Mehrzahl von Leistung erzeugenden Zellen, und eine Leistung erzeugende Zelle mit einer Elektrode mit niedrigstem Potential während der Leistungserzeugung, aus der Mehrzahl von Leistung erzeugenden Zellen, an Enden der Reihen an der Seite der zweiten Endplatte aufweist, und wobei die Steuerschaltung an einer Position über dem Brennstoffzellenstapel und näher zu der zweiten Endplatte als zu der ersten Endplatte angeordnet ist.
Bei solch einem Aspekt ist es möglich, eine Elektrode mit der größten Differenz der Potentiale nahe der zweiten Endplatte anzuordnen. Infolgedessen ist die Steuerschaltung in der Lage, nahe der zweiten Endplatte eine Steuerung der von dem Brennstoffzellenstapel erzeugten Leistung effizient durchzuführen. Bei dem oben erwähnten Aspekt ist die Steuerschaltung außerdem an der Position nahe der zweiten Endplatte, was bedeutet, an einer Postition höher als die erste Endplatte angeordnet. Entsprechend besteht beispielsweise in solch einem Fall, bei dem ein Fahrzeug eine Pfütze oder einen Fluss oder dergleichen durchquert, eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass die Steuerschaltung nass und durch das Wasser beschädigt wird, wenn das Fahrzeug mit Wasser von unterhalb bespritzt wird. Aufgrund dessen ist es beispielsweise sogar wenn eine Struktur vorgesehen wird, um die Steuerschaltung abzudichten, im Vergleich zu einem Aspekt, bei dem die Steuerschaltung an einer Position nahe der ersten Endplatte angeordnet ist, möglich, die Abdichtungsstruktur auf einfache Weise auszuführen. Insbesondere ist es möglich, die Steuerschaltung und deren Abdichtungsstruktur leicht und klein auszuführen.
Sechster Aspekt
Eine Struktur gemäß dem zweiten Aspekt, wobei der dritte Aspekt den zweiten Aspekt beschränkt, der vierte Aspekt den zweiten oder dritten Aspekt beschränkt, oder dem fünften Aspekt, ferner aufweisend: einen Kühler zum Kühlen einer Kühlflüssigkeit, welche durch den Brennstoffzellenstapel strömt, und einen Kühlerlüftermotor, um einen Kühlerlüfter zum Anblasen des Kühlers in Rotation zu versetzen, wobei der Kühlerlüftermotor an einer Position vorgesehen ist, an welcher sich dieser, in Fahrtrichtung des Fahrzeugs projiziert, mit der zweiten Endplatte überlagert, und in Fahrtrichtung des Fahrzeugs in einer Position weiter vorne als die zweite Endplatte vorgesehen ist.
Bei solch einem Aspekt besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der Kühlerlüftermotor mit der zweiten Endplatte kollidiert, wenn die vordere Struktur aufgrund einer Kollision des Fahrzeugs mit einem voraus befindlichen Hindernis beschädigt wird. Dabei ist die Brennstoffzellen-Endplatte im Allgemeinen fest vorgesehen, um die gestapelten, leistungserzeugenden Zellen zusammenzudrücken. Falls die Art des Aspekts, wie vorstehend erwähnt, verwendet wird, ist es im Vergleich zu einem Aspekt, bei dem sich der Kühlerlüftermotor an einer Position befindet, bei dieser sich der Kühlerlüftermotor außerhalb der zweiten Endplatte befindet, infolgedessen möglich, die Wahrscheinlichkeit eines Schadens an einer anderen Struktur des Fahrzeugs zu reduzieren, wenn der Kühlerlüftermotor mit der Struktur kollidiert. Entsprechend muss ein Schutz-Material zum Schützen dieser Struktur nicht separat vorgesehen werden, um die Situation zu vermeiden, dass der Kühlerlüftermotor die anderen Strukturen des Fahrzeugs beschädigt. Außerdem ist es sogar in einem Fall, bei dem solch ein Schutz-Material vorgesehen wird, möglich, dieses Schutz-Material auf einfache Weise auszuführen.
Siebter Aspekt
Eine Struktur gemäß dem zweiten Aspekt, wobei der dritte Aspekt den zweiten Aspekt beschränkt, der vierte Aspekt den zweiten oder dritten Aspekt beschränkt, oder dem fünften Aspekt, wobei die zweite Endplatte an einer Position vorgesehen ist, bei der sich, in Fahrzeugfahrtrichtung projiziert, zumindest ein Abschnitt der zweiten Endplatte mit einem Stoßfängerholm, mit welchem das Fahrzeug ausgestattet ist, überlagert.
Bei solch einem Aspekt besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der Stoßfängerholm mit der zweiten Endplatte kollidiert, wenn das Fahrzeug mit einem voraus befindlichen Hindernis kollidiert und der Stoßfängerholm deformiert wird. Infolgedessen ist es bei einem Aspekt wie dem oben erwähnten, im Vergleich zu einem Aspekt, bei dem sich der Stoßfängerholm an einer Position außerhalb der zweiten Endplatte befindet, möglich, die Wahrscheinlichkeit eines Schadens an einer anderen Struktur des Fahrzeugs aufgrund einer Kollision des Stoßfängerholms mit der Struktur zu reduzieren. Entsprechend ist es nicht notwendig, ein Schutz-Material zum Schutz dieser Struktur separat vorzusehen, um die Situation zu vermeiden, dass der Stoßfängerholm eine andere Struktur des Fahrzeugs beschädigt. Alternativ es ist möglich, sogar wenn solch ein Schutz-Material vorgesehen wird, dieses Schutz-Material auf einfache Weise auszuführen.
Achter Aspekt
Eine Struktur zur Montage einer Brennstoffzelle in einem Fahrzeug, aufweisend: einen Brennstoffzellenstapel mit ersten und zweiten Endplatten, und einer Mehrzahl von Leistung erzeugenden Zellen, welche in zwei Reihen, die zwischen den ersten und zweiten Endplatten aufgenommen sind, angeordnet sind, einen Reservetank zum Bereithalten von Kühlflüssigkeit, welche durch den Brennstoffzellenstapel fließt, und eine Steuerschaltung zum Steuern der von dem Brennstoffzellenstapel erzeugten Leistung, wobei der Brennstoffzellenstapel eine Leistung erzeugende Zelle mit einer Elektrode mit dem höchsten Potential während der Leistungserzeugung, aus der Mehrzahl von Leistung erzeugenden Zellen, und eine Leistung erzeugende Zelle mit einer Elektrode mit dem niedrigsten Potential während der Leistungserzeugung, aus der Mehrzahl von Leistung erzeugenden Zellen, an Enden der Reihen an der Seite der zweiten Endplatte aufweist, wobei die erste Endplatte niedriger als die zweite Endplatte und an der Hinterseite der Fahrtrichtung des Fahrzeuges positioniert ist, wobei die Steuerschaltung an einer Position oberhalb dem Brennstoffzellenstapel und näher an der zweiten Endplatte als an der ersten Endplatte angeordnet ist, und wobei der Reservetank an einer Position oberhalb des Brennstoffzellenstapels und näher an der ersten Endplatte als an der zweiten Endplatte angeordnet ist.
Bei solch einem Aspekt ist es möglich, die Elektrode mit der größten Differenz der Potentiale nahe der zweiten Endplatte anzuordnen. Infolgedessen ist die Steuerschaltung in der Lage, die von dem Brennstoffzellenstapel erzeugte Leistung nahe der zweiten Endplatte effizient zu steuern. Außerdem besteht bei einem Aspekt, bei dem der Reservetank niedriger als der Brennstoffzellenstapel ist, eine Wahrscheinlichkeit, dass Kühlflüssigkeit aus dem Reservetank aufgrund des hydraulischen Kopfdruckes zwischen dem Reservetank und dem Brennstoffzellenstapel herausspritzt, wenn die Kühlflüssigkeit in den Reservetank nachgefüllt wird. Bei dem vorstehend erwähnten Aspekt ist der Reservetank jedoch höher als der Brennstoffzellenstapel positioniert, so dass es möglich ist, wenn Kühlflüssigkeit in den Reservetank nachgefüllt wird, die Wahrscheinlichkeit, dass Kühlflüssigkeit aus dem Reservetank herausspritzt, zu reduzieren. Bei dem vorstehend genannten Aspekt ist es außerdem möglich, die Dicke des Reservetanks innerhalb eines beschränkten Freiraumes größer als die Dicke der Steuerschaltung zu machen. Folglich ist es möglich, einen Reservetank mit großem Fassungsvermögen einzubauen.
Neunter Aspekt
Eine Struktur zur Montage einer Brennstoffzelle in einem Fahrzeug, aufweisend: einen Brennstoffzellenstapel mit ersten und zweiten Endplatten an beiden Enden, eine Brenngaspumpe zum Zuführen von Brenngas zu dem Brennstoffzellenstapel, eine Kühlflüssigkeitspumpe zum Einströmen bzw. Zuführen von Kühlflüssigkeit in den Brennstoffzellenstapel, und einen Ionentauscher zum Entfernen von Ionen in der Kühlflüssigkeit, wobei der Brennstoffzellenstapel derart angeordnet ist, dass die erste Endplatte in Fahrtrichtung des Fahrzeugs weiter hinten als die zweite Endplatte positioniert ist, wobei die Brenngaspumpe, die Kühlflüssigkeitspumpe und der Ionentauscher an der Hinterseite der ersten Endplatte angeordnet sind, und der Ionentauscher innerhalb eines Bereichs enthalten ist, bei dem, in Relation zu der Fahrtrichtung des Fahrzeugs, die Brenngaspumpe und/oder die Kühlflüssigkeitspumpe vorliegen.
Bei solch einem Aspekt besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Längsrichtung der Druckbelastung von der Brenngaspumpe und/oder der Kühlflüssigkeitspumpe und der ersten Endplatte aufgenommern wird, wenn ein Fahrzeug mit einem voraus befindlichen Hindernis kollidiert und der vordere Teil beschädigt wird. Entsprechend ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass der Ionentauscher aufgrund einer Kollision beschädigt wird.
Die vorliegende Erfindung kann in Form verschiedener Aspekte, welche sich von den vorstehend erwähnten unterscheiden, ausgeführt werden, und es ist beispielsweise möglich, diese in Form von Aspekten, wie einem Brennstoffzellen-Montage-Verfahren, einem Brennstoffzellensystem, einem Fahrzeug, in welchem eine Brennstoffzelle montiert ist und dergleichen auszuführen.
Nachfolgend wird eine detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dieser Anmeldung mit Bezug zu den Abbildungen dargestellt, ferner wird die vorstehend beschriebene Aufgabe der Erfindung dieser Anmeldung, wie auch andere Aufgaben, Strukturen und Effekte verdeutlicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
1 zeigt die Struktur zum Anbringen eines mit einer Brennstoffzelle ausgestatteten Antriebssystems an einem Fahrzeug;
2 zeigt den Brennstoffzellenstapel 100, die Motoreinheit 200 und die Antriebswelle 300, wenn das Antriebssystem aus der Richtung des Pfeiles D2 in 1 betrachtet wird;
3 zeigt jede Struktur des Brennstoffzellenstapels 100, jede Struktur der Steuerschaltungseinheit 400 und das Verteilerrohr 612, wenn das Antriebssystem aus der Richtung des Pfeiles D3 in 1 betrachtet wird; und
4 zeigt das Positionsverhältnis des Brennsstoffzellenstapels 100, der Steuerschaltungseinheit 400, des Lenkmechanismus 900, der Wasserstoffpumpe 610, der Kühlflüssigkeitspumpe 620 und des Ionentauschers 630.
Nachfolgend werden beruhend auf Ausführungsformen Aspekte zum Ausführen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
BESTE ART UND WEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
A. Erste Ausführungsform:
1 zeigt die Struktur zum Anbringen eines mit einer Brennstoffzelle ausgestatteten Antriebssystems an einem Fahrzeug. Dieses Antriebssystem ist mit einem Brennstoffzellenstapel 100, einer Motoreinheit 200, einer Antriebswelle 300, einer Steuerschaltungseinheit 400, einem Reservetank 500, einem Kühler 600 und einer Kühlerlüftereinheit 700 ausgestattet. In 1 ist außerdem ein Stoßfängerholm 800 gezeigt. Dieser Stoßfängerholm 800 ist kein Strukturelement des Antriebssystems.
Der Brennstoffzellenstapel 100 ist mit ersten und zweiten Endplatten 110 und 120, welche an beiden Enden angeordnet sind, und einer Mehrzahl von Leistung erzeugenden Zellen 130, welche zwischen diesen Endplatten 110 und 120 angeordnet sind, ausgestattet. Die Endplatten 110 und 120 sind im Wesentlichen plattenförmige, aus Edelstahl hergestellte Bauteile. An den äußeren Flächen der Endplatten 110 und 120 (die rechte Seitenfläche der Endplatte 110 und die linke Seitenfläche der Endplatte 120) sind jedoch Strukturen zum Anbringen verschiedener Bauteile vorgesehen.
Die Vielzahl von Leistung erzeugenden Zellen 130 sind entlang der Verbindungsrichtung der ersten Endplatte 110 und der zweiten Endplatte 120 gestapelt. Die erste Endplatte 110 und die zweite Endplatte 120 sind durch ein Befestigungs-Bauteil (in 1 nicht gezeigt) befestigt. Aufgrund dessen sind die Vielzahl der Leistung erzeugenden Zellen 130 durch die erste Endplatte 110 und die zweite Endplatte 120 komprimiert. Zu beachten ist, dass die äußere Gestalt der Vielzahl von Leistung erzeugenden Zellen 130, wenn in Relation zu der Stapelrichtung Ds der Leistung erzeugenden Zellen 130 projiziert, im Wesentlichen die Gleiche ist. Außerdem ist die äußere Gestalt der ersten Endplatte 110 und der zweiten Endplatte 120, wenn in Relation zu der Stapelrichtung Ds der Leistung erzeugenden Zellen 130 projiziert, im Wesentlichen die Gleiche. Bei dieser Ausführungsform ist die äußere Gestalt der Leistung erzeugenden Zellen 130 und der ersten Endplatte 110 und der zweiten Endplatte 120, wenn in Relation zu der Stapelrichtung Ds der Leistung erzeugenden Zellen 130 projiziert, etwa rechteckig.
Die Motoreinheit 200 ist unter Verwendung von Bolzen an drei Anordnungsstellen F11, F12 und F13 an der ersten Endplatte 110 fixiert. Aufgrund dessen sind die Motoreinheit 200 und die erste Endplatte 110 nicht auf einfache Weise relativ zueinander zu versetzen, selbst wenn äußere Kraft aufgebracht wird. Insbesondere werden die Motoreinheit 200 und die erste Endplatte 110 im Wesentlichen einstöckig versetzt. Außerdem ist die Motoreinheit 200 unter Verwendung von Bolzen an drei Anordnungsstellen F21, F22 und F23 an der zweiten Endplatte 120 fixiert. Aufgrund dessen sind die Motoreinheit 200 und die zweite Endplatte 120 ebenfalls nicht auf einfache Weise relativ zueinander zu versetzen, selbst wenn äußere Kraft aufgebracht wird. Insbesondere werden die Motoreinheit 200 und die erste Endplatte 110 ebenso im Wesentlichen einstückig versetzt.
Wenn äußere Kraft oder Beschleunigung aufgenommen werden, ist es bei einer Ausführung, bei welcher die Motoreinheit und der Brennstoffzellenstapel unabhängig voneinander versetzt werden, notwendig, einen Freiraum zwischen der Motoreinheit und dem Brennstofzellenstapel vorzusehen, um eine Kollision oder Reibung der Motoreinheit und des Brennstoffzellenstapels zu verhindern. Bei dieser Ausführungsform ist der Brennstoffzellenstapel 100 jedoch mittels den Endplatten 110 und 120 an sechs Punkten an der Motoreinheit 200 fixiert. Aufgrund dessen werden die Motoreinheit 200 und der Brennstoffzellenstapel 100 im Wesentlichen einstückig versetzt. Daher ist es nicht notwendig, einen Freiraum zwischen der Motoreinheit 200 und dem Brennstoffzellenstapel 100 vorzusehen und es ist möglich, ein kleineres Antriebssystem vorzusehen.
Außerdem ist der Brennstoffzellenstapel 100 mittels den Endplatten 110 und 120 an sechs Punkten an der Motoreinheit 200 fixiert, so ist die gestapelte Struktur des Brennstoffzellenstapels nicht auf einfache Weise zu deformieren, selbst wenn äußere Kraft aufgebracht wird. Folglich ist der Brennstoffzellenstapel in der Lage, in einem beschleunigenden Fahrzeug, und in einigen Fällen, in denen äußere Kraft aufgenommen wird, beständige Leistungserzeugung auszuführen.
Die Motoreinheit 200 ist mit einem Antriebsmotor 210 und einem Getriebe 220 innerhalb des äußeren Gehäuses ausgestattet (siehe 1). Der Antriebsmotor 210 wird durch die von dem Brennstoffzellenstapel 100 erzeugte Leistung angetrieben. Das Getriebe 220 reduziert die Umdrehungszahl pro Zeiteinheit der Rotationsausgabe des Antriebsmotors 210. Die Ausgangswelle des Getriebes 220 ist mit der Antriebswelle 300 verbunden. Die Antriebswelle 300 wird insbesondere durch den Antriebsmotor 210, mittels des Getriebes 220, in Rotation versetzt. Die Antriebswelle 300 erstreckt sich in Relation zu dem Getriebe 220 in zwei Richtungen, die Vorderseite von 1 und die Seite, welche nach innen weist. Zu beachten ist, dass der Antriebsmotor 210 und das Getriebe 220 innerhalb des äußeren Gehäuses einstückig vorgesehen sind.
Die Steuerschaltungseinheit 400 steuert die Spannung und den Strom der von dem Brennstoffzellenstapel 100 erzeugten Leistung. Die Steuerschaltungseinheit 400 ist entlang der Stapelrichtung Ds der Vielzahl von Leistung erzeugenden Zellen 130, an dem Oberteil des Brennstoffzellenstapels 100 angeordnet (siehe 1). Die Steuerschaltungseinheit 400 ist an einer Postition näher zu der zweiten Endplatte 120 als zu der ersten Endplatte 110 angeordnet. Die Steuerschaltungseinheit 400 ist an dem Brennstoffzellenstapel 100 fixiert.
Der Reservetank 500 hält Kühlflüssigkeit bereit, welche durch den Brennstoffzellenstapel 100 fließt. Der Reservetank 500 ist an dem Oberteil des Brennstoffzellenstapels 100 angebracht (siehe 1). Bei einer Ausführung, bei welcher der Reservetank 500 an einer niedrigeren Position als der Brennstoffzellenstapel 100 angeordnet ist, besteht aufgrund des hydraulischen Kopfdruckes die Wahrscheinlichkeit, dass die Kühlflüssigkeit durch die Zuführöffnung 510 herausspritzt, wenn Kühlflüssigkeit durch die Zuführöffnung 510 des Reservetanks 500 nachgefüllt wird. Bei einer Ausführung wie dieser Ausführungsform ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Kühlflüssigkeit durch die Zuführöffnung 510 herausspritzt jedoch gering, selbst wenn Kühlflüssigkeit durch die Zuführöffnung 510 des Reservetanks 500 nachgefüllt wird.
Der Reservetank 500 ist an dem Brennstoffzellenstapel 100 fixiert. Der Reservetank 500 ist außerdem an einer Position näher zu der ersten Endplatte 110 als zu der zweiten Endplatte 120 angebracht. Aufgrund dessen ist es zusammen mit der Steuerschaltungseinheit 400 möglich, den Freiraum auf dem Brennstoffzellenstapel 100 effektiv zu nutzen.
Der Brennstoffzellenstapel 100, die Motoreinheit 200, die Antriebswelle 300, die Steuerschaltungseinheit 400 und der Reservetank 500 sind an dem Fahrzeugkörper, mittels der ersten Endplatte 110 des Brennstoffzellenstapels 100, der zweiten Endplatte 120 und der Motoreinheit 200 fixiert (siehe 1). Insbesondere ist die erste Endplatte 110 mit den Trägern M3, M4 und M5, welche an dem Fahrzeugkörper vorgesehen sind, verbunden. Die zweite Endplatte 120 ist mit dem auf dem Fahrzeugkörper vorgesehenen Träger M1 verbunden. Die Motoreinheit 200 ist mit dem auf dem Fahrzeugkörper vorgesehenen Träger M2 verbunden. Zu beachten ist, dass der Träger M4 in 1 nicht erscheint.
Bei einer Ausführung, bei der das Antriebssystem mittels einer großen Anzahl von verschiedenen Strukturelementen an dem Körper angebracht ist, ist es notwendig, jedes dieser Strukturelemente derart vorzusehen, dass diese eine hohe Steifigkeit besitzen, um das Antriebssystem fest und mit hoher Präzision an dem Fahrzeugkörper anzubringen. Solch eine Ausführung wird insgesamt schwerer. Bei dieser Ausführungsform ist das Antriebssystem jedoch mittels den drei Strukturelementen an dem Körper angebracht, welche fest beruhend auf den ursprünglichen Anforderungen hinsichtlich der Funktion vorgesehen sind, insbesondere die Endplatten 110 und 120 und die Motoreinheit 200 (insbesondere die erste Endplatte 110). Daher ist es möglich, das gesamte Antriebssystem leichter zu machen, während das Antriebssystem fest und mit hoher Präzision an dem Fahrzeugkörper angebracht ist.
Der Brennstoffzellenstapel 100 ist derart positioniert, um sich an einer höheren Position als die Antriebswelle 300 zu befinden, wenn sich das Fahrzeug auf einer horizontalen Ebene in einem Zustand befindet, bei dem das Fahrzeug nicht mit Personen und Gepäck beladen ist (siehe 1). Bei solch einer Ausführung ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit einer Beeinträchtigung des Brennstoffzellenstapels 100 durch die Untergrundoberfläche während der Fahrt des Fahrzeugs zu reduzieren.
Außerdem sind in einem Zustand, bei dem das Fahrzeug nicht mit Personen oder Gepäck beladen ist und sich auf einer horizontalen Ebene befindet, der Brennstoffzellenstapel 100, die Motoreinheit 200, die Antriebswelle 300, die Steuerschaltungseinheit 400 und der Reservetank 500 in einer Lage mit der Stapelrichtung Ds der Vielzahl von Leistung erzeugenden Zellen 130, welche um θ in Relation zu der horizontalen Ebene geneigt ist (wobei der Winkel θ beträgt 0 < θ < 90), auf dem Fahrzeugkörper fixiert (siehe 1). Zu beachten ist, dass die Stapelrichtung Ds eine Richtung ist, welche innerhalb der Ebene, die sich in der Längsrichtung Dt und der vertikalen Richtung U des Fahrzeugs aufspannt, enthalten ist. Folglich ist in diesem Zustand die erste Endplatte 110 an einer niedrigeren Position als die zweite Endplatte 120 positioniert. Die erste Endplatte 110 ist in der Fahrzeugfahrtrichtung außerdem weiter hinten positioniert als die zweite Endplatte 120. Zu beachten ist, dass in 1 die Fahrzeugfahrtrichtung durch Pfeil Dt und die vertikale Richtung durch Pfeil U gezeigt ist.
Zu beachten ist, dass die äußere Gestalt der ersten Endplatte 110 und der zweiten Endplatte 120, wenn in Relation zu der Stapelrichtung Ds der Leistung erzeugenden Zellen 130 projiziert, im Wesentlichen die Gleiche ist. Die Postition der ersten Endplatte 110 und der zweiten Endplatte 120 entspricht der Schwerpunktlage des Bereichs, bei dem sich, wenn in Relation zu der Stapelrichtung Ds der Leistung erzeugenden Zellen 130 projiziert, die äußere Gestalt der ersten Endplatte 110 und der zweiten Endplatte 120 überlagert, und eine Messung mit Hilfe der Mittelstellung der Dickenrichtung des plattenförmigen Teils jeder Endplatte als Referenz durchgeführt wird.
Bei dem Brennstoffzellenstapel 100 sind ein Brenngasdurchgang, ein Oxidationsgasdurchgang und ein Kühlflüssigkeitsdurchgang, welche mit einem Durchgangsteil ausgestattet sind, der die Leistung erzeugenden Zellen 130 entlang der Stapelrichtung Ds passiert, vorgesehen. Wie vorstehend erwähnt ist, ist es durch das in Relation zu der horizontalen Richtung (die Gleiche wie Dt in 1) geneigte Anordnen des Brennstoffzellenstapels 100 möglich, die Flüssigkeit innerhalb dieser Durchgänge effzient nach außerhalb des Brennstoffzellenstapels 100 abzugeben. Insbesondere gibt es bei einer Ausführung, bei welcher der Brennstoffzellenstapel 100 in einem Fahrzeug montiert ist, Situationen, in denen das Fahrzeug an abgeschrägtem Untergrund entlang fährt und es treten außerdem Situationen der Beschleunigung und der Verzögerung auf. Daher ist es, wie vorstehend erwähnt, durch das geneigte Anordnen des Brennstoffzellenstapels 100 möglich, die Flüssigkeit innerhalb des Durchganges unter verschiedenen Umständen effzient nach außerhalb des Brennstoffzellenstapels 100 abzugeben.
Zu beachten ist, dass als Flüssigkeit innerhalb des Durchganges, neben der Kühlflüssigkeit innerhalb des Kühlflüssigkeitsdurchganges, ebenso Wasser innerhalb des Brenngasdurchganges und des Oxidationsgasdurchganges vorliegt. Das innerhalb des Brenngasdurchganges und des Oxidationsgasdurchganges vorliegende Wasser ist Wasser, das zugegeben wird, um das Brenngas oder Oxidationsgas zu befeuchten oder Wasser, welches durch die Leistungserzeugung erzeugt wird.
Die Steuerschaltungseinheit 400 und der Reservetank 500 sind an der Oberseite des Brennstoffzellenstapels 100 angeordnet, wenn das Fahrzeug in der vorstehend erwähnten Lage positioniert ist (siehe 1). Aufgrund dessen werden durch das geneigte Anordnen des Brennstoffzellenstapels 100, wie vorstehend erwähnt, und durch das Anordnen des Reservetanks 500 an einer Position an der Seite der ersten Endplatte 110 die nachstehenden Wirkungen erzielt. Insbesondere ist es in dem Freiraum unterhalb der Fahrzeughaube (nachfolgend einfachheitshalber als „Motorraum” bezeichnet) möglich, die Dicke des Reservetanks 500 größer als die Dicke der Steuerschaltungseinheit 400 zu machen. Folglich ist es möglich, den Motorraum effektiv zu nutzen und einen Reservetank 500 mit großem Fassungsvermögen einzubauen.
Außerdem ist die Steuerschaltungseinheit 400 an einer Position sogar höher als der Reservetank 500, an der Oberseite des Brennstoffzellenstapels 100 positioniert, wenn das Fahrzeug in der vorstehend erwähnten Lage positioniert ist (siehe 1). Aufgrund dessen ist es schwierig, sogar wenn ein Fahrzeug in eine Wasserpfütze oder einen Fluss oder dergleichen hineinfährt, dass die Steuerschaltungseinheit 400 in das Wasser eintaucht, und es ist schwierig, dass Wasser von der Wasserpfütze oder dem Fluss hochspritzt. Außerdem fließt, selbst wenn Wasser über die Steuerschaltungseinheit 400 fließt, das Wasser um die Steuerschaltungseinheit 400 schnell nach unten ab, und die Wahrscheinlichkeit, dass dieses ins Innere eintritt ist gering. Aufgrund dessen ist die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses der Steuerschaltungseinheit 400 als Folge von Wasser, welches von außerhalb des Fahrzeuges eintritt, gering. Daher ist es möglich, die Abdichtungsstruktur der Steuerschaltungseinheit 400 auf einfache Weise auszuführen. Insbesondere ist es möglich, die Abdichtungsstruktur der Steuerschaltungseinheit 400 leicht und klein auszuführen.
Innerhalb des Motorraums ist ein Kühler 600 vor dem Brennstoffzellenstapel 100 und der Motoreinheit 200 vorgesehen (siehe 1). Der Kühler 600 ist eine Struktur zum Abstrahlen der Hitze der Kühlflüssigkeit, welche durch das Innere des Brennstoffzellenstapels 100 fließt, an die Luft. Der Kühler 600 ist mit einem Kühlflüssigkeitsdurchgang, welcher in einer komplizierten Art und Weise gebogen ist, und mit einer hohen Anzahl von Kühlrippen ausgestattet, und besitzt insgesamt eine Platten-Gestalt.
Der plattenförmige Kühler 600 ist parallel zu der zweiten Endplatte 120 und den Leistung erzeugenden Zellen 130 vorgesehen. Der plattenförmige Kühler 600 ist insbesondere so angeordnet, dass dieser in Relation zu der vertikalen Richtung U um θ geneigt steht. Aufgrund dessen ist bei dieser Ausführungsform, im Vergleich zu einer Ausführung, bei der der Kühler in der vertikalen Richtung stehend angeordnet ist, die Oberfläche größer und folglich ist es möglich, einen Kühler mit großen Außenabmessungen innerhalb eines Motorraumes mit beschränkter Höhe anzuordnen. Insbesondere ist es möglich, einen Kühler mit hoher Kühlleistung der Kühlflüssigkeit pro Zeiteinheit innerhalb des Motorraums anzuordnen.
Innerhalb des Motorraums ist zwischen der zweiten Endplatte 120 des Brennstoffzellenstapels 100 und dem Kühler 600 eine Kühlerlüftereinheit 700 angeordnet (siehe 1). Die Kühlerlüftereinheit 700 ist mit einem Lüfter 710 zum Zuführen von Luft zu dem Kühler 600 und einen Lüftermotor 720, um den Lüfter 710 in Rotation zu versetzen, ausgestattet. Der Lüftermotor 720 ist an einer Position angeordnet, welche sich, wenn in der Fahrzeugfahrtrichtung Dt projiziert, mit der zweiten Endplatte 120 des Brennstoffzellenstapels 100 überlagert. Zu beachten ist, dass der Bereich der zweiten Endplatte 120 des Brennstoffzellenstapels 100, wenn in der Fahrzeugfahrtrichtung Dt projiziert, als Bereich Rep2 in 1 gezeigt ist.
Der Lüftermotor 720 besitzt ein hartes äußeres Gehäuse. Daher besteht die Gefahr, wenn das Fahrzeug mit einem voraus befindlichen Hindernis kollidiert und die vordere Struktur beschädigt wird, wenn der Lüftermotor 720 mit einem anderen schwachen Strukturelement kollidiert, dass dieses Strukturelement beschädigt wird. Jedoch besteht bei einer solchen Ausführung, wie der vorstehend erwähnten, eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der Lüftermotor 720 mit der zweiten Endplatte 120 kollidiert, wenn das Fahrzeug mit einem voraus befindlichen Hindernis kollidiert und die vordere Struktur beschädigt wird (siehe Pfeil Ac1 in 1). Aufgrund dessen besteht im Vergleich zu einer Ausführung, bei dieser sich der Lüftermotor 720 an einer Position außerhalb des Bereichs der zweiten Endplatte 120 befindet, eine geringere Wahrscheinlichkeit, dass der Lüftermotor mit den anderen Strukturelementen des Fahrzeugs kollidiert und diese anderen Strukturelemente beschädigt. Daher ist es nicht notwendig, separat ein Schutz-Material zum Schützen dieser Struktur vorzusehen, um die Situation, dass der Lüftermotor 720 andere Strukturelemente des Fahrzeugs beschädigt, zu verhindern.
Der Stoßfängerholm 800 ist noch weiter vor der zweiten Endplatte 120 des Brennstoffzellenstapels 100 und dem Kühler 600 vorgesehen (siehe 1). Der Stoßfängerholm 800 trägt den Fahrzeugstoßfänger (in 1 nicht gezeigt). Der Stoßfängerholm 800 ist eine Struktur, um zusammen mit dem Stoßfänger Stöße aufzunehmen, wenn das Fahrzeug mit einem voraus befindlichen Hindernis kollidiert. Innerhalb des Motorraumes ist die zweite Endplatte 120 an einer Position vorgesehen, bei dieser sich zumindest ein Abschnitt mit dem Stoßfängerholm 800 überlagert, wenn die zweite Endplatte 120 des Brennstoffzelenstapels 100 in Relation zu der Fahrzeugfahrtrichtung Dt projiziert wird (siehe Bereich Rep2 in 1).
Bei solch einer Ausführung besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der Stoßfängerholm 800 mit der zweiten Endplatte 120 kollidiert, wenn das Fahrzeug mit einem voraus befindlichen Hindernis kollidiert und der Stoßfängerholm 800 deformiert wird (siehe Pfeil Ac2 und Bereich Rep2 in 1). Aufgrund dessen ist es im Vergleich zu einer Ausführung, bei der sich der Stoßfängerholm außerhalb des Bereichs der Endplatte befindet, möglich, die Wahrscheinlichkeit, dass der Stoßfängerholm mit anderen Strukturen des Fahrzeugs (z. B. die Steuerschaltungseinheit 400 oder der Reservetank 500) kollidiert und diese Strukturen beschädigt, zu reduzieren.
2 zeigt den Brennstoffzellenstapel 100, die Motoreinheit 200 und die Antriebswelle 300, wenn das in 1 gezeigte Antriebssystem aus der Richtung des Pfeiles D2 in 1 betrachtet wird. In 2 ist ein Teil der in 1 gezeigten Struktur weggelassen, um die Technologie leicht verständlich zu machen. Zu beachten ist, dass die linke Richtung in 2, wenn die Fahrzeugfahrtrichtung Dt die Referenz ist, als Pfeil L gezeigt ist, und die rechte Richtung durch Pfeil R gezeigt ist. Außerdem ist die Mittelachse der Fahrzeugquerrichtung durch C gezeigt.
Wie bereits beschrieben worden ist, ist die Ausgangswelle des Getriebes 220 der Motoreinheit 200 mit der Antriebswelle 300 verbunden. Diese Antriebswelle 300 erstreckt sich in beide Querrichtungen in Relation zu dem Getriebe 220, mit der Fahrzeugfahrtrichtung Dt als Referenz. Die Antriebswelle 300 wird insbesondere teilweise an der Motoreinheit 200 getragen. Dabei ist ein Trägerabschnitt 112 mit einem Hauptlager 114 am Ende, an der ersten Endplatte 110 vorgesehen. Die Antriebswelle 300 wird ebenso teilweise an dem Hauptlager 114 getragen.
Beide Enden der Antriebswelle 300 sind mit den rechten und linken Rädern des Fahrzeugs mittels Nabenlager verbunden. Zu beachten ist, dass die Nabenlager und Räder in 2 nicht gezeigt sind. Ein Aufhängungsarm ist mit dem Nabenlager verbunden. Wenn sich das Rad und das Nabenlager aufgrund von Unebenheiten in der Fahrbahnoberfläche oder dergleichen bewegen, bewegt sich damit verbunden der Aufhängungsarm und ein Teil der Antriebswelle 300. Die Abschnitte der Antriebswelle 300, welche zusammen mit dem Nabenlager bewegt werden, werden als Verlängerungswellen 310 und 320 bezeichnet.
Bei dieser Ausführungsform wird die Antriebswelle 300 an zwei Punkten von der Motoreinheit 200 und dem Hauptlager 114 getragen (siehe 2). Aufgrund dessen ist es möglich, den Abstand von den getragenen Seiten der Antriebswelle 300 zu den linken-rechten Nabenlagern im Wesentlichen zu vereinheitlichen. Daher ist es möglich, das Verhalten des Fahrzeugs beim Linksabbiegen des Fahrzeugs und das Verhalten beim Rechtsabbiegen im Wesentlichen zu vereinheitlichen. Folglich ist es möglich, die Marktgängigkeit zu steigern.
Außerdem wird bei dieser Ausführungsform die Antriebswelle 300 nicht an einem Punkt, sondern vielmehr an zwei Punkten getragen. Aufgrund dessen ist es nicht notwendig, die Motoreinheit 200 in der Mitte des Fahrzeugs anzuordnen, um den Abstand von den getragenen Seiten der Antriebswelle 300 zu den linken-rechten Nabenlagern (oder Rädern) im Wesentlichen zu vereinheitlichen. Insbesondere ist es möglich, die Motoreinheit 200 an einer Position einseitig zu einer Radseite, von der Mitte C in der Querrichtung des Fahrzeugs aus, anzuordnen. Aufgrund dessen ist es möglich, den Freiraum zwischen der Motoreinheit 200 und dem anderen Rad zu vergrößern. Folglich ist es möglich, einen großen Brennstoffzellenstapel 100 in diesem Freiraum anzuordnen. Insbesondere ist es möglich, einen Hochleistungs-Brennstoffzellenstapel 100 in dem Fahrzeug zu montieren.
Bei dieser Ausführungsform ist es außerdem möglich, den Brennstoffzellenstapel 100 und die Motoreinheit 200 seitlich ausgerichtet anzuordnen, so ist es verglichen mit einer Ausführung, bei der die Motoreinheit in der Mitte angeordnet ist und der Brennstoffzellenstapel 100 zwischen der Motoreinheit und dem Rad angeordnet ist, möglich, eine gute Quergewichtsverteilung des Fahrzeugs zu haben.
Darüber hinaus ist bei dieser Ausführungsform die erste Endplatte 110 an einer niedrigeren Position als die zweite Endplatte 120 positioniert. Aufgrund dessen ist es im Vergleich zu einer Ausführung, bei der sich die erste Endplatte 110 an einer höheren Position als die zweite Endplatte 120 befindet, möglich, den Trägerabschnitt 112 zum Tragen der Antriebswelle 300 zu verkürzen. Daher ist es möglich, die erste Endplatte 110 und somit das gesamte Antriebssystem leichter zu machen.
3 zeigt jede Struktur des Brennstoffzellenstapels 100, jede Struktur der Steuerschaltungseinheit 400 und das Verteilerrohr 612, wenn das in 1 gezeigte Antriebssystem aus der Richtung des Pfeiles D3 in 1 betrachtet wird. In 3 ist ein Teil der in 1 gezeigten Struktur weggelassen, um die Technologie leicht verständlich zu machen.
Bei dem Brennstoffzellenstapel 100 ist die Vielzahl von Leistung erzeugenden Zellen 130 in zwei Reihen, rückwärtsgewandt (Seite der ersten Endplatte 110) von der Vorderseite (Seite der zweiten Endplatte 120) der Fahrzeugfahrtrichtung Dt, zwischen der ersten Endplatte 110 und der zweiten Endplatte 120, angeordnet. Jedoch ist, wie in 1 gezeigt, die Stapelrichtung Ds der Leistung erzeugenden Zellen 130 in der vertikalen Richtung geneigt. Zu beachten ist, dass eine Abdichtungs-Abdeckung 140 an der ersten Endplatte 110 angeordnet ist (siehe ebenso 1).
Aus der Mehrzahl von Leistung erzeugenden Zellen 130 ist die Leistung erzeugende Zelle 131, welche an dem linken vorderen Ende, das der Fahrtrichtung Ds entgegensteht, positioniert ist, eine Leistung erzeugende Zelle, welche über eine Elektrode mit dem höchstem Potential während der Leistungserzeugung verfügt. Aus der Mehrzahl von Leistung erzeugenden Zellen 130 ist die Leistung erzeugende Zelle 132, welche an dem rechten vorderen Ende positioniert ist, eine Leistung erzeugende Zelle, welche über eine Elektrode mit dem niedrigsten Potential während der Leistungserzeugung verfügt. Zu beachten ist, dass die Seite mit dem höchsten Potential auch als „total plus” bezeichnet wird. Die Seite mit dem niedrigsten Potential während der Leistungserzeugung wird auch als „total minus” bezeichnet.
Bei der linksseitigen Reihe der Leistung erzeugenden Zellen 130 wird das Potential jeder Leistung erzeugenden Zelle in der Reihenfolge von der Leistung erzeugenden Zelle 131, welche an dem linken vorderen Ende positioniert ist, in Richtung der Leistung erzeugenden Zelle 133, welche an dem linken hinteren Ende positioniert ist, geringer. Außerdem wird bei der rechtsseitigen Reihe der Leistung erzeugenden Zellen 130 das Potential jeder Leistung erzeugenden Zelle in der Reihenfolge von der Leistung erzeugenden Zelle 134, welche an dem rechten hinteren Ende positioniert ist, in Richtung der Leistung erzeugenden Zelle 132, welche an dem rechten vorderen Ende positioniert ist, geringer. Zu beachten ist, dass das Kathodenpotential der Leistung erzeugende Zelle 133 und das Anodenpotential der Leistung erzeugende Zelle 134 gleich sind. Außerdem wird das Potential der Kathode der Leistung erzeugenden Zelle 133 und der Anode der Leistung erzeugenden Zelle 134 während der Leistungserzeugung zu dem Zwischenpotential innerhalb des Brennstoffzellenstapels 100.
Die Steuerschaltungseinheit 400, deren Umriß in 3 durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist, ist mit einer Diode 410 zum Empfangen von Leistung von dem Brennstoffzellenstapel 100, einem Schaltelelement, welches mit der Diode verbunden ist, einer Spule und dergleichen ausgestattet. Das total plus ist mittels einer Stromschiene 451 mit der Diode 410 verbunden. Das total minus ist mittels einer Stromschiene 452 mit der Diode 410 verbunden. Bei dieser Ausführungsform ist sowohl das total plus als auch das total minus an der Seite der zweiten Endplatte 120 positioniert (siehe 2). Außerdem ist die Steuerschaltungseinheit 400 an einer Position näher zu der zweiten Endplatte 120 als zu der ersten Endplatte 110 angebracht. Aufgrund dessen wird die von dem Brennstoffzellenstapel 100 zugeführte Leistung durch die Steuerschaltungseinheit 400 nahe der zweiten Endplatte 120 effzient gesteuert, ohne auf halbem Wege wesentlich verbraucht zu werden. Außerdem ist es möglich, eine kurze Stromschiene 451, welche das total plus und die Diode 410 verbindet, und eine Stromschiene 452, welche das total minus und die Diode 410 verbindet, vorzusehen. Aufgrund dessen ist es möglich, dass die Stromschienen 451 und 452 ein geringeres Gewicht besitzen.
Das Verteilerrohr 612 ist ein Rohr zum Zuführen von Brenngas zu dem Brennstoffzellenstapel 100. Das Verteilerrohr 612 führt Brenngas von der Seite der ersten Endplatte 110 zu jeder Reihe der Vielzahl von Leistung erzeugenden Zellen 130, welche in zwei Reihen angeordnet sind. Insbesondere ist das Verteilerrohr 612 fest an der Hinterseite der ersten Endplatte 110, welche an dem Körper angebracht ist, aufgebaut und positioniert. Aufgrund dessen ist sogar dann, wenn das Fahrzeug mit einem voraus befindlichen Hindernis kollidiert und die vordere Struktur beschädigt wird, die Wahrscheinlichkeit, dass die anderen starken Strukturelemente in das Verteilerrohr 612 stoßen, gering. Aufgrund dessen ist sogar dann, wenn das Fahrzeug mit einem voraus befindlichen Hindernis kollidiert und die vordere Struktur beschädigt wird, die Wahrscheinlichkeit, dass brennbares Gas nach außen entweicht, gering.
Das Verteilerrohr 612 ist außerdem mit anderen Strukturen außer dem Brennstoffzellenstapel 110 verbunden (z. B. die später beschriebene Wasserstoffpumpe). Dabei besitzt, wie vorstehend beschrieben ist, die Seite der ersten Endplatte 110, welche mit dem Verteilerrohr 612 verbunden ist, das Zwischenpotential bei dem Brennstoffzellenstapel 100. Aufgrund dessen ist bei dieser Ausführungsform der Potentialunterschied der anderen Strukturen, mit welchen das Verteilerrohr 612 verbunden ist, und der ersten Endplatte 110 klein oder gleich Null. Aufgrund dessen ist es bei dieser Ausführungsform, ohne eine spezielle Vorrichtung vorzusehen, möglich, dass eine kleine Menge an Strom vorliegt, welche von dem Brenstoffzellenstapel 100 durch das Verteilerrohr 612 nach außen fließt, oder es ist möglich, diese gleich Null zu machen. Um dies in anderen Worten auszudrücken, es ist nicht notwendig, das Verteilerrohr 612 unter Berücksichtigung des Potentialunterschieds oder des Widerstandes auszulegen.
Zu beachten ist, dass wir hier den Aufbau und Effekt lediglich für das Brenngas (Wasserstoffgas) Verteilerrohr 612 beschrieben haben. Jedoch sind bei dieser Ausführungsform außerdem das Verteilerrohr zum Zuführen von Oxidationsgas zu den zwei Reihen der Leistung erzeugenden Zellen 130 des Brennstoffzellenstapels 100, und das Verteilerrohr zum Zuführen von Kühlwasser zu den zwei Reihen der Leistung erzeugenden Zellen 130 des Brennstoffzellenstapels 100 an der Seite der ersten Endplatte 110 angebracht. Folglich werden bezüglich dem Potenzial eines Schadens während Kollisionen und dem elektrisches Potential dieser Verteilerrohre die gleichen Effekte wie bei dem Brenngas Verteilerrohr 612 erzielt.
4 ist eine Abbildung, welche das Positionsverhältnis des Brennsstoffzellenstapels 100, der Steuerschaltungseinheit 400, des Lenkmechanismus 900, der Wasserstoffpumpe 610, der Kühlflüssigkeitspumpe 620 und des Ionentauschers 630 zeigt. Zu beachten ist, dass in 4 ein Abschnitt der Struktur des Wasserstoffgasdurchganges, der Kühlwasserdurchgang und dergleichen weggelassen sind, um die Technologie leicht verständlich zu machen.
Bei dem Fahrzeug sind die Wasserstoffpumpe 610, die Kühlflüssigkeitspumpe 620 und der Ionentauscher 630 an der Hinterseite des Brennstoffzellenstapels 100 vorgesehen. Die Wasserstoffpumpe 610, die Kühlflüssigkeitspumpe 620 und der Ionentauscher 630 besitzen alle eine im Wesentlichen runde, zylindrische Außengestalt.
Jedes davon ist an der ersten Endplatte 110 des Brennstoffzellenstapels 100 angebracht. Die Wasserstoffpumpe 610, die Kühlflüssigkeitspumpe 620 und der Ionentauscher 630 liegen innerhalb des Bereichs vor, in dem die erste Endplatte 110 in der Links-Rechts-Richtung L, R des Fahrzeugs (Breitenrichtung) vorliegt. Der Lenkmechanismus 900 ist weiter hinten als die Wasserstoffpumpe 610, die Kühlflüssigkeitspumpe 620 und der Ionentauscher 630 vorgesehen.
Die Wasserstoffpumpe 610 ist eine Pumpe zum Zuführen von Wasserstoffgas in das Gas, welches von dem Brennstoffzellenstapel 100 wieder an den Brennstoffzellenstapel 100 abgegeben wird. Die Kühlflüssigkeitspumpe 620 ist eine Pumpe zum Umwälzen von Kühlflüssigkeit innerhalb des Brennstoffzellenstapels 100. Der Ionentauscher 630 entfernt Ionen aus der Kühlflüssigkeit, welche in dem Brennstoffzellenstapel 100 zirkuliert. Folglich wird der Isolationswert der Kühlflüssigkeit in einem festgelegten Bereich gehalten. Zu beachten ist, dass sich der Ionentauscher in festgelegten Zeitintervallen dem Wechsel unterziehen muss.
Die Wasserstoffpumpe 610 und die Kühlflüssigkeitspumpe 620 besitzen beide ein äußeres Gehäuse, welches härter als das äußere Gehäuse des Ionentauschers 630 ist. Außerdem besitzt das äußere Gehäuse der Wasserstoffpumpe 610 und der Kühlflüssigkeitspumpe 620 jeweils Außendurchmesser von zylindrischer Gestalt mit einem größeren Durchmesser als das des Ionentauschers 630. Zu beachten ist, dass die Kühlflüssigkeitspumpe 620 mit einem aus Harz hergestellten Gehäuse bedeckt ist. Der Kreisdurchmesser der Wasserstoffpumpe 610, der Kühlflüssigkeitspumpe 620 und des Ionentauschers 630, welche alle runde, zylindrisch gestaltete Außendurchmesser besitzen, wird in der Reihenfolge Wasserstoffpumpe 610, Kühlflüssigkeitspumpe 620 und Ionentauscher 630 größer.
Der Ionentauscher 630 befindet sich, entlang der Fahrzeugfahrtrichtung Dt betrachtet, an der Hinterseite der ersten Endplatte 110 und ist innerhalb des Bereichs Rps angebracht, in welchem die Wasserstoffpumpe 610 und die Kühlflüssigkeitspumpe 620 vorliegen. Außerdem ist der Ionentauscher 630 an einer Position angeordnet, an welcher sich die Hälfte oder mehr der Projektionsfläche, wenn in der Fahrzeugfahrtrichtung Dt projiziert, mit der ersten Endplatte 110 des Brennstoffzellenstapels 100 überlagert. Zu beachten ist, dass der Bereich der ersten Endplatte 110 des Brennstoffzellenstapels 100, wenn in der Fahrzeugfahrtrichtung Dt projiziert, in 4 als Bereich Rep1 gezeigt ist.
Außerdem ist der Ionentauscher 630 innerhalb des Bereichs angeordnet, in welchem, wenn entlang der Fahrzeug Links-Rechts-Richtung L, R betrachtet, die Wasserstoffpumpe 610 und die Kühlflüssigkeitspumpe 620 vorliegen. Insbesondere ist der Ionentauscher 630 von der ersten Endplatte 110, der Wasserstoffpumpe 610 und der Kühlflüssigkeitspumpe 620 umgeben.
Der Lenkmechanismus 900 ist mit einem Lenkrad 910, einer Lenkwelle 920 und einer Spurstange 930 ausgestattet. Das Lenkrad 910 und die Spurstange 930 sind durch die Lenkwelle 920 verbunden. Die Spurstange 930 ist in einer im Wesentlichen parallelen Richtung zu der Antriebswelle 300 angeordnet (siehe 2) und beide Enden sind mit einem Achsschenkel verbunden. Das Lenkrad 910 wird von einem Nutzer gedreht und durch die Spurstange 930, welche in der Querrichtung in Relation zu der Antriebswelle 300 verschoben wird, wird entsprechend die Richtung des Fahrzeugs verändert.
Wenn das Fahrzeug mit einem voraus befindlichen Hindernis kollidiert und der Ionentauscher 630 von der ersten Endplatte 110 und der Lenkwelle 920 direkt eingeklemmt wird, besteht die Gefahr, dass der Ionentauscher 630 durch die Lenkwelle 920 beschädigt wird. Jedoch besitzen bei dieser Ausführungsform die Wasserstoffpumpe 610 und die Kühlflüssigkeitspumpe 620 beide ein äußeres Gehäuse, welches härter als das äußere Gehäuse des Ionentauschers 630 ist, und jedes besitzt einen Außendurchmesser von zylindrischer Gestalt mit einem größeren Durchmesser als das des Ionentauschers 630. Darüber hinaus befindet sich der Ionentauscher 630, wenn entlang der Fahrzeugfahrtrichtung Dt betrachtet, an der Hinterseite der ersten Endplatte 110 und ist innerhalb des Bereichs Rps angeordnet, in welchem die Wasserstoffpumpe 610 und die Kühlflüssigkeitspumpe 620 vorliegen.
Aufgund dessen wird eine dichte Annäherung der ersten Endplatte 110 und der Lenkwelle 920 durch die Wasserstoffpumpe 610 und die Kühlflüssigkeitspumpe 620 blockiert, sogar wenn eine Fahrzeugkollision vorliegt. Insbesondere wird ein Freiraum, größer als der Ionentauscher 630, zwischen der ersten Endplatte 110 und der Lenkwelle 920 sichergestellt, wenn entlang der Fahrzeugfahrtrichtung Dt betrachtet. Folglich ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Ionentauscher 630 beschädigt wird gering, sogar wenn das Fahrzeug mit einem voraus befindlichen Hindernis kollidiert.
Zu beachten ist, dass bei dieser Ausführungsform das Fahrzeug dem „Gegenstand” in der „KURZFASSUNG DER ERFINDUNG” entspricht. Die Motoreinheit 200 entspricht dem „Motor” in der „KURZFASSUNG DER ERFINDUNG”. Der Trägerabschnitt 112 entspricht dem „Trägerabschnitt” in der „KURZFASSUNG DER ERFINDUNG”. Die Steuerschaltungseinheit 400 entspricht der „Steuerschaltung” in der „KURZFASSUNG DER ERFINDUNG”. Die Leistung erzeugende Zelle 131 entspricht der „Leistung erzeugenden Zelle mit der Elektrode mit dem höchsten Potential während der Leistungserzeugung” in der „KURZFASSUNG DER ERFINDUNG”. Die Leistung erzeugende Zelle 132 entspricht der „Leistung erzeugenden Zelle mit der Elektrode mit dem niedrigsten Potential während der Leistungserzeugung” in der „KURZFASSUNG DER ERFINDUNG”.
B. Variationen:
Vorstehend wurden Ausführungen zum Ausführen der vorliegenden Erfindung beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungen zum Ausführen beschränkt und kann in Form verschiedener Ausführungen, innerhalb eines Schutzumfangs, welcher von den wesentlichen Punkten nicht abweicht, umgesetzt werden. Die nachfolgenden Variationen sind beispielsweise möglich.
B1. Variation 1:
Bei den oben erwähnten Ausführungsformen verfügt der Brennstoffzellenstapel 100 über eine Vielzahl von Leistung erzeugenden Zellen 130, welche in zwei Reihen angeordnet sind. Jedoch ist es außerdem möglich eine Ausführung zu verwenden, bei der der Brennstoffzellenstapel mit einer Vielzahl von Leistung erzeugenden Zellen ausgestattet ist, welche in drei oder mehr Reihen angeordnet sind. Es ist jedoch vorzuziehen, dass der Brennstoffzellenstapel mit einer Vielzahl von Leistung erzeugenden Zellen ausgestattet ist, welche derart angeordnet sind, um eine gerade Anzahl von Reihen zu bilden. Bei solch einer Ausführung ist es möglich, Elektroden mit dem höchsten Potential und Elektroden mit dem niedrigsten Potential am Ende der gleichen Seite von jeder Reihe anzuordnen.
B2. Variation 2
Bei den oben erwähnten Ausführungsformen war der Brennstoffzellenstapel 100 an sechs Punkten F11 bis F13 und F21 bis F23 an der Motoreinheit 200 fixiert. Jedoch ist die Ausführung der Fixierung des Motors und der Endplatte nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der Motor und der Brennstoffzellenstapel an einer Stelle, zwei Stellen oder vier oder mehr Stellen fixiert werden. Es ist jedoch vorzuziehen, den Motor und den Brennstoffzellenstapel an drei oder mehr Stellen zu fixieren. Bei solche einer Ausführung ist es möglich, den Motor und den Brennstoffzellenstapel derart zu fixieren, dass eine Relativverschiebung, in Relation zu Verschiebung und Rotation in drei Achsrichtungen, nicht auf einfache Weise auftritt.
B3. Variation 3:
Bei den oben erwähnten Ausführungsformen ist die Motoreinheit 200 an drei Anordnungsstellen F11, F12 und F13 an der ersten Endplatte 110 fixiert. Außerdem ist die Motoreinheit 200 an drei Anordnungsstellen F21, F22 und F23 an der zweiten Endplatte 120 fixiert. Die Ausführung der Fixierung des Motors und der Endplatten ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Beispielsweise kann der Motor und eine Endplatte an einer, zwei oder mehr, oder vier oder mehr Stellen fixiert sein. Es ist jedoch vorzuziehen, den Motor und eine Endplatte an drei oder mehr Stellen zu fixieren. Bei solch einer Ausführung ist es möglich, den Motor und die Endplatte derart zu fixieren, dass eine Relativverschiebung, in Relation zu Verschiebung und Rotation in drei Achsrichtungen, nicht auf einfache Weise auftritt. Zu beachten ist, dass das Fixierverfahren auch eine anderes Verfahren als das Befestigen durch einen Bolzen, wie Schweißen, Hartlöten, Verklebung oder dergleichen sein kann.
B4. Variation 4:
Bei den oben erwähnten Ausführungsformen ist das Antriebssystem mittels drei Strukturelementen an dem Körper angebracht, insbesondere die Endplatten 110 und 120 und die Motoreinheit 200 (insbesondere die erste Endplatte 110). Jedoch kann das mit einer Brennstoffzelle ausgestattete Antriebssystem unter Verwendung einer anderen Ausführung an dem Körper angebracht sein. Beispielsweise kann das Antriebssystem mittels irgendeinem oder zwei Elementen, der zwei Endplatten der Brennstoffzelle und des Motors, an dem Körper angebracht sein. Bei dieser Art der Ausführung ist das Antriebssystem ebenso mittels Strukturelementen, welche im Hinblick auf die Funktion fest auf den ursprünglichen Erfordernissen beruhend vorgesehen sind, an dem Körper angebracht. Aufgrund dessen ist es möglich, das gesamte Antriebssystem leichter zu machen, während das Antriebssystem fest und mit hoher Präzision an dem Fahrzeugkörper befestigt ist.
B5. Variation 5:
Bei den oben erwähnten Ausführungsformen sind der Brennstoffzellenstapel 100, die Motoreinheit 200, die Antriebswelle 300, die Steuerschaltungseinheit 400 und der Reservetank 500 in einer Lage an dem Fahrzeugkörper fixiert, bei welcher die Stapelrichtung Ds der Leistung erzeugenden Zellen 130, in Relation zu einer horizontalen Ebene, um θ geneigt ist. Dieses θ ist vorzugsweise größer als 0 und kleiner als 90 Grad, und bevorzugter größer als 0 und kleiner als 60 Grad. Es ist noch bevorzugter größer als 0 und kleiner als 30 Grad.
B6. Variation 6:
Bei den oben erwähnten Ausführungsformen verfügen bei dem Brennstoffzellenstapel 100 der Brenngasdurchgang, der Oxidationsgasdurchgang und der Kühlflüssigkeitsdurchgang, welche die Leistung erzeugenden Zellen 130 durchqueren, über einen Teil, der entlang der Stapelrichtung Ds vorgesehen ist. Es ist jedoch außerdem möglich, dass der Brenngasdurchgang, der Oxidationsgasdurchgang und der Kühlflüssigkeitsdurchgang innerhalb des Brennstoffzellenstapels in einer anderen Richtung vorgesehen sind. Wenn diese Durchgänge einen Durchgangsteil umfassen, welcher sich entlang einer Richtung erstreckt, die innerhalb der Fläche umfasst ist, welche sich in der Stapelrichtung Ds der Leistung erzeugenden Zellen und der Fahrzeug Links-Rechts-Richtung L, R erstreckt, ist es durch das geneigte Anordnen des Brennstoffzellenstapels 100 in Relation zu der horizontalen Richtung möglich, Flüssigkeit innerhalb der Durchgänge effizient abzugeben.
B7. Variation 7:
Bei den oben erwähnten Ausführungsformen ist der Ionentauscher 630 an einer Position angeordnet, an welcher sich die Hälfte oder mehr der Projektionsfläche, wenn in der Fahrzeugfahrtrichtung Dt projiziert, mit der ersten Endplatte 110 des Brennstoffzellenstapels 100 überlagert. Der Ionentauscher 630 ist außerdem innerhalb des Bereichs Rps angeordnet, in welchem, wenn entlang der Fahrzeugfahrtrichtung Dt betrachtet, die Wasserstoffpumpe 610 und die Kühlflüssigkeitspumpe 620 vorliegen. Der Ionentauscher 630 ist außerdem innerhalb des Bereichs angeordnet, in welchem, wenn entlang der Fahrzeug Links-Rechts-Richtung L, R betrachtet, die Wasserstoffpumpe 610 und die Kühlflüssigkeitspumpe 620 vorliegen. Der Ionentauscher 630 ist insbesondere von der ersten Endplatte 110, der Wasserstoffpumpe 610 und der Kühlflüssigkeitspumpe 620 umgeben. Jedoch kann der Ionentauscher 630 auch in einer anderen Ausführung angeordnet sein.
Der Ionentauscher 630 verfügt jedoch vorzugsweise zumindest über einen Abschnitt, welcher an einer Position angeordnet ist, an der sich dieser, wenn in der Fahrzeugfahrtrichtung Dt projiziert, mit der ersten Endplatte 110 des Brennstoffzellenstapels 100 überlagert.
Der Ionentauscher ist außerdem vorzugsweise innerhalb eines Bereichs vorgesehen, bei dem die Wasserstoffpumpe und/oder die Kühlflüssigkeitspumpe vorliegen, und bevorzugter innerhalb eines Bereichs vorgesehen, bei dem, wenn entlang der Fahrzeugfahrtrichtung Dt betrachtet, die Wasserstoffpumpe vorliegt.
Der Ionentauscher ist außerdem vorzugsweise innerhalb des Bereichs vorgesehen, bei dem die Wasserstoffpumpe und/oder die Kühlflüssigkeitspumpe vorliegen, und bevorzugter innerhalb des Bereichs vorgesehen, bei dem, wenn entlang der Fahrzeug Links-Rechts-Richtung L, R betrachtet, die Wasserstoffpumpe vorliegt.
Der Ionentauscher ist außerdem vorzugsweise zwischen der Wasserstoffpumpe und/oder der Kühlflüssigkeitspumpe und der ersten Endplatte vorgesehen, und bevorzugter zwischen der Wasserstoffpumpe und der ersten Endplatte vorgesehen, wenn entlang der Fahrzeugfahrtrichtung Dt betrachtet.
B8. Variation 8:
Bei den oben erwähnten Ausführungsformen ist eine Struktur beschrieben, bei der eine Brennstoffzelle in einem Fahrzeug montiert ist. Jedoch kann die Erfindung dieser Anmeldung auch auf eine Struktur angewendet werden, bei der eine Brennstoffzelle in einem anderen Objekt montiert ist. Insbesondere ist es möglich, eine Ausführung von zumindest einem Teil der vorliegenden Erfindung auf einen Stationärmotor anzuwenden.

Claims

Struktur zur Montage einer Brennstoffzelle an einem Gegenstand, wobei die Struktur aufweist: einen Brennstoffzellenstapel (100) mit ersten (110) und zweiten Endplatten (120) an beiden Enden, eine Motoreinheit (200), die an dem Brennstoffzellenstapel (100) fixiert ist und einen Motor (210) sowie ein Getriebe (220) umfasst, wobei der Motor (210) durch die von dem Brennstoffzellenstapel (100) erzeugte Leistung angetrieben wird, und eine Antriebswelle (300), welche mit einer Ausgangswelle des Getriebes (220) verbunden ist und sich zu beiden Seiten des Getriebes (220) erstreckt, wobei die Antriebswelle mittels des Getriebes (220) durch den Motor (210) in Rotation versetzt wird, wobei der Brennstoffzellenstapel (100) an der ersten Endplatte (110) einen Trägerabschnitt (112) zum Tragen der Antriebswelle (300) aufweist, und die Antriebswelle (300) von dem Trägerabschnitt (112) und dem Motor (210) getragen wird.
Struktur nach Anspruch 1, wobei der Gegenstand ein Fahrzeug ist, wobei der Brennstoffzellenstapel (100) derart vorgesehen ist, dass die ersten (110) und zweiten (120) Endplatten höher als die Antriebswelle (300) positioniert sind, und die erste Endplatte (110) niedriger als die zweite Endplatte (120) und hinter der zweiten Endplatte (120), entlang einer Fahrtrichtung des Fahrzeuges, positioniert ist.
Struktur nach Anspruch 1, wobei der Brennstoffzellenstapel (100) und der Motor (210) an der ersten Endplatte (110) an dem Gegenstand fixiert sind.
Struktur nach Anspruch 1, wobei der Motor (210) an den ersten (110) und zweiten Endplatten (120) fixiert ist.
Struktur nach Anspruch 2, weiter aufweisend: eine Steuerschaltung zum Steuern der von dem Brennstoffzellenstapel (100) erzeugten Leistung, wobei der Brennstoffzellenstapel (100) eine Mehrzahl von Leistung erzeugenden Zellen (130) aufweist, welche in zwei Reihen, die zwischen den ersten (110) und zweiten (120) Endplatten aufgenommen sind, angeordnet sind, und eine Leistung erzeugende Zelle mit einer Elektrode mit einem höchsten Potential während der Leistungserzeugung, aus der Mehrzahl von Leistung erzeugenden Zellen (130), und eine Leistung erzeugende Zelle mit einer Elektrode mit niedrigstem Potential während der Leistungserzeugung, aus der Mehrzahl von Leistung erzeugenden Zellen (130), an Enden der Reihen an der Seite der zweiten Endplatte (120) aufweist, und wobei die Steuerschaltung an einer Position über dem Brennstoffzellenstapel (100) und näher an der zweiten Endplatte (120) als an der ersten Endplatte (110) angeordnet ist.
Struktur nach Anspruch 2, weiter aufweisend: einen Kühler (600) zum Kühlen einer Kühlflüssigkeit, welche durch den Brennstoffzellenstapel (100) strömt, und einen Kühlerlüftermotor, um einen Kühlerlüfter zum Anblasen des Kühlers (600) in Rotation zu versetzen, wobei der Kühlerlüftermotor an einer Position vorgesehen ist, an welcher sich dieser, in Fahrtrichtung des Fahrzeugs projiziert, mit der zweiten Endplatte (120) überlagert, und in Fahrtrichtung des Fahrzeugs in einer Position weiter vorne als die zweite Endplatte (120) vorgesehen ist.
Struktur nach Anspruch 2, wobei die zweite Endplatte (120) an einer Position vorgesehen ist, bei der sich, in Fahrzeugfahrtrichtung projiziert, zumindest ein Abschnitt der zweiten Endplatte (120) mit einem Stoßfängerholm (800), mit welchem das Fahrzeug ausgestattet ist, überlagert.