-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellenstapel-Befestigungsverfahren.
-
Technischer Hintergrund
-
Bislang sind Fahrzeuge vorgeschlagen worden, in denen eine Brennstoffzelle befestigt ist. Bei bestimmten Technologien ist die Brennstoffzelle z. B. im Inneren des Motorraums angeordnet, so dass die Stapelrichtung der Mehrzahl der Zellen der Brennstoffzelle mit der vertikalen Richtung des Fahrzeugs übereinstimmt. Zudem ist in dem Motorraum, vor der Brennstoffzelle und der vertikalen Richtung des Fahrzeugs folgend, ein Strahlkörper zum Abstrahlen einer durch das Kühlwasser im Inneren der Brennstoffzelle absorbierten Wärme nach außerhalb installiert. Zudem ist an dem Fahrzeugkörper, getrennt von der Brennstoffzelle, an der Rückseite der Brennstoffzelle, eine Oxidationsgas-Kompressionsvorrichtung zum Komprimieren des der Brennstoffzelle zugeführten Oxidationsgases angebracht.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Mit der Erfindung zu lösendes Problem
-
Bei dem vorstehend angegebenen Stand der Technik ist es jedoch aufgrund von Einschränkungen bezüglich der niedrigsten Höhe über dem Grund und der Gesamtabmessungen des Fahrzeugs nicht möglich, die Anzahl der Brennstoffzellen in einem Motorraum mit begrenzter Höhenabmessung zu erweitern. Aufgrund dessen gestaltet sich die Befestigung einer leistungsstarken Brennstoffzelle in einem Fahrzeug problematisch. Ebenso problematisch ist es, die Strahlkörperfläche in einem ähnlich in der Höhe begrenzten Motorraum zu vergrößern. Aufgrund dessen ist auch die Befestigung eines Strahlkörpers mit einer hohen Kühlkapazität in einem Fahrzeug schwierig. Bei dem vorstehend angeführten Stand der Technik wurde außerdem z. B. in Bezug auf einen Fall, dass das Fahrzeug mit einem Objekt oder dergleichen kollidiert, der Punkt nicht berücksichtigt, dass sich die Brennstoffzellen-Stapelstruktur möglicherweise mit der Stapelrichtung als deren Achse verbiegen könnte.
-
Diese Art von Problem ist bei Brennstoffzellen-Befestigungsstrukturen weit verbreitet, bei denen eine Verringerung des Gesamtabmessungen von Vorteil ist und bei denen die Befestigung einer äußerst verbiegungssteifen leistungsstarken Brennstoffzelle und einer Kühlvorrichtung mit einer hohen Kühlkapazität wünschenswert ist.
-
Die vorliegende Erfindung soll die vorstehend genannte Aufgabe zumindest teilweise lösen, und es ist eine Aufgabe derselben, eine Brennstoffzelle mit einer hohen Stapelzahl und einer hohen Verdrehsteifigkeit sowie einen Strahlkörper mit einer großen Wärmeabstrahlfläche in einem begrenzten Raum für eine Brennstoffzellen-Befestigungsstruktur zu befestigen.
-
Kurzfassung der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung kann entsprechend den nachstehend erläuterten Vorgehensweisen oder Anwendungsbeispielen realisiert werden, so dass die vorstehend beschriebene Aufgabe zumindest teilweise gelöst wird.
-
[Erster Aspekt]
-
Eine Struktur zum Befestigen einer Brennstoffzelle in einem Fahrzeug, aufweisend:
einen Brennstoffzellenstapel mit einer Mehrzahl von gestapelten Zellen und einer ersten und einer zweiten Endplatte, die an beiden Enden in einer Stapelrichtung von der Mehrzahl der Zellen angeordnet sind,
einen ersten Kompressor zum Zuführen eines Oxidationsgases zu dem Brennstoffzellenstapel, und
einen Wärmestrahlkörper in Form einer flachen Platte zum Kühlen eines Kühlmittels, das im Inneren des Brennstoffzellenstapels umgewälzt wird, wobei
der Brennstoffzellenstapel in einer Stellung angeordnet ist, in der die Stapelrichtung von der Mehrzahl der Zellen relativ zu der von vorne nach hinten verlaufenden Richtung des Fahrzeugs geneigt verläuft, und die zweite Endplatte an einer vorderen und oberen Position relativ zu der ersten Endplatte in dem Fahrzeug angeordnet ist,
der Wärmestrahlkörper an einer vorderen Position relativ zu der zweiten Endplatte und entlang der zweiten Endplatte in dem Fahrzeug angeordnet ist, und
der erste Kompressor an insgesamt drei oder mehr Punkten an sowohl der ersten als auch der zweiten Endplatte unterhalb des Brennstoffzellenstapels befestigt ist.
-
Gemäß diesem Aspekt verläuft die Stapelrichtung des Brennstoffzellenstapels schräg. Demzufolge ist die Anzahl der Zellschichten des Brennstoffzellenstapels nicht direkt durch die Höhe des Motorraums begrenzt. Zudem ist der erste Kompressor an insgesamt drei oder mehr Punkten an sowohl der ersten als auch der zweiten Endplatte befestigt. Dementsprechend wird die Verdrehsteifigkeit des Brennstoffzellenstapels erhöht. Auch ist der Wärmestrahlkörper entlang der zweiten Endplatte schräg angeordnet. Dementsprechend wird die Fläche des Wärmestrahlkörpers nicht direkt durch die Höhe des Motorraums begrenzt. Bei dem wie vorstehend erläuterten Aspekt kann somit eine Brennstoffzelle mit einer großen Anzahl von Schichten und einer hohen Verdrehsteifigkeit sowie ein Strahlkörper mit einer großen Wärmeabstrahlfläche in einem begrenzten Raum befestigt werden.
-
Zu beachten ist, dass die Neigung der Zellenstapelrichtung in Bezug auf die von vorne nach hinten verlaufende Richtung des Fahrzeugs vorzugsweise weniger als 90 Grad, besser 75 Grad oder weniger, und noch besser 60 Grad oder weniger beträgt.
-
Zudem kann der erste Kompressor durch einen Punkt an der ersten Endplatte befestigt werden sowie durch zwei oder mehr Punkte an der zweiten Endplatte befestigt werden. Zudem kann der erste Kompressor durch zwei oder mehr Punkte an der ersten Endplatte befestigt werden und durch einen Punkt an der zweiten Endplatte befestigt werden.
-
Außerdem kann der erste Kompressor durch zwei oder mehr Punkte an der ersten Endplatte befestigt werden und durch zwei oder mehr Punkte an der zweiten Endplatte befestigt werden. Auf diese Art und Weise kann die Verdrehsteifigkeit des Brennstoffzellenstapels weiter erhöht werden.
-
[Zweiter Aspekt]
-
Eine Struktur gemäß des ersten Aspekts, ferner aufweisend:
einen zweiten Kompressor zum Anpassen einer Temperatur in einem Fahrzeuginneren, wobei
eine vertikale Abmessung des zweiten Kompressors kleiner ist als jene des ersten Kompressors, und
der zweite Kompressor unterhalb des Brennstoffzellenstapels und an einer hinteren Position relativ zu dem ersten Kompressor angeordnet ist.
-
Bei einem derartigen Aspekt ist der größere erste Kompressor an der Vorderseite in dem Raum unterhalb des Brennstoffzellenstapels angeordnet, der schräg angeordnet ist, und der zweite Kompressor, der kleiner als der erste Kompressor ist, ist an der Rückseite angeordnet. Aufgrund dessen kann der Raum unterhalb des Brennstoffzellenstapels, der schräg angeordnet ist, effektiv genutzt werden, und es können zwei Kompressoren angeordnet werden, ohne die Gesamtstruktur vergrößern zu müssen.
-
Zu beachten ist, dass der zweite Kompressor an dem Brennstoffzellenstapel befestigt sein kann und ebenso an dem ersten Kompressor befestigt sein kann. Es kann auch eine weitere Struktur befestigt werden. Insbesondere kann der zweite Kompressor an den vorstehend beschriebenen Positionen ungeachtet des anderen befestigten Elements befestigt werden.
-
[Dritter Aspekt]
-
Eine Struktur gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt, ferner aufweisend
ein wasserdichtes Gehäuse zum Abdecken von zumindest der ersten und/oder der zweiten Endplatte, wobei
das wasserdichte Gehäuse aufweist:
ein Loch, durch das ein Befestigungselement hindurchgeführt wird, wobei das Befestigungselement den ersten Kompressor und die durch das wasserdichte Gehäuse bedeckte Endplatte aneinander befestigt, und
einen vorstehenden Bereich, der das Loch umgibt, elastisch ist und zu einer Seite der durch das wasserdichte Gehäuse bedeckten Endplatte oder einer Seite des ersten Kompressors hervorsteht, wobei,
in einem Zustand, in dem die durch das wasserdichte Gehäuse bedeckte Endplatte und der erste Kompressor durch das Befestigungselement befestigt sind, eine Spitze des vorstehenden Bereichs die Endplatte oder den ersten Kompressor berührt.
-
Gemäß einem solchen Aspekt kann das wasserdichte Gehäuse die Situation verhindern, in der Wasser, das von außen eindringt, zur Endplatte gelangt. Entsprechend dem oben angegebenen Aspekt umgibt der vorstehende Bereich zudem das Loch, durch das das Befestigungselement geführt werden soll, das die Endplatte und den ersten Kompressor befestigt, und die Spitze des vorstehenden Bereichs berührt die Endplatte oder den ersten Kompressor. Aufgrund dessen ist die Wahrscheinlichkeit gering, dass Wasser durch das Loch gelangen und zur Endplatte vordringen kann.
-
[Vierter Aspekt]
-
- 4. Verfahren zum Befestigen einer Brennstoffzelle in einem Fahrzeug, aufweisend:
(a) Bereitstellen
eines Brennstoffzellenstapels mit einer Mehrzahl von gestapelten Zellen und einer ersten und einer zweiten Endplatte, die an beiden Enden in einer Stapelrichtung der Mehrzahl der Zellen angeordnet sind,
eines ersten Kompressors zum Zuführen von Oxidationsgas zu dem Brennstoffzellenstapel, und
eines die Form einer flachen Platte aufweisenden Wärmestrahlkörpers zum Kühlen eines Kühlmittels, das im Inneren des Brennstoffzellenstapels umgewälzt wird, und
(b) Anbringen des Brennstoffzellenstapels, des ersten Kompressors und des Wärmestrahlkörpers an dem Fahrzeug, so dass
der Brennstoffzellenstapel in einer Stellung angeordnet ist, in der die Stapelrichtung von der Mehrzahl der Zellen relativ zu einer von vorne nach hinten verlaufenden Richtung des Fahrzeugs geneigt ist, und die zweite Endplatte an einer vorderen und oberen Position relativ zu der ersten Endplatte in dem Fahrzeug angeordnet ist,
der Wärmestrahlkörper an einer vorderen Position relativ zu der zweiten Endplatte und entlang der zweiten Endplatte in dem Fahrzeug angeordnet ist, und
der erste Kompressor an insgesamt drei oder mehr Punkten an sowohl der ersten als auch der zweiten Endplatte unter dem Brennstoffzellenstapel befestig ist, wobei
Schritt (a) aufweist:
Bereitstellen der ersten und zweiten Endplatte, die jeweils in zumindest einem Bereich eine gerade Seite aufweisen,
Ausrichten der Mehrzahl der Zellen und der ersten und der zweiten Endplatte in einer Stapelfolge, während die erste und die zweite Endplatte in der selben Ebene in einer Ausrichtung angeordnet werden, in der jede der geraden Seiten sich an einer Unterseite befindet, und
Verbinden der Mehrzahl der Zellen und der ersten und der zweiten Endplatte, um den Brennstoffzellenstapel zu bilden, und
der Schritt (b) aufweist:
Stützen des Brennstoffzellenstapels auf einer zu der einen Seite unterschiedlichen Seite, und
Befestigen des ersten Kompressors an der ersten und der zweiten Endplatte, so dass er jeweils die eine Seite berührt.
-
Gemäß einem solchen Aspekt ist der erste Kompressor derart an der ersten und der zweiten Endplatte befestigt, dass er mit der einen geraden Seite der ersten Endplatte und der einen geraden Seite der zweiten Endplatte in Kontakt ist. Wenn der erste Kompressor an der ersten und der zweiten Endplatte befestigt ist, kann eine dreidimensionale Positionsverschiebung daher nicht so leicht auftreten.
-
Die vorliegende Erfindung kann gemäß verschiedenen anderen Aspekten als den vorstehend erläuterten realisiert werden, und sie kann beispielsweise in Aspekten, wie z. B. einem Brennstoffzellen-Befestigungsverfahren, einem Brennstoffzellensystem, einem Fahrzeug, in dem eine Brennstoffzelle befestigt ist, und dergleichen, realisiert werden.
-
Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf die Zeichnung sowie unter Verdeutlichung der Aufgaben der gemäß dieser Anmeldung vorstehend beschriebenen Erfindung, weiterer Aspekte, des Aufbaus und der Wirkungen eine ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnung
-
1 ist ein schematisches Diagramm, das den Aufbau zum Anbringen eines mit einer Brennstoffzelle ausgestatteten Antriebssystems an einem Fahrzeug zeigt;
-
2 ist eine Zeichnung, in der der Brennstoffzellenstapel 100, die Motoreinheit 200 und der Luftkompressor 810 in einer Richtung betrachtet werden, die von der Vorderseite des Fahrzeugs nach hinten gerichtet ist;
-
3 ist eine Draufsicht, die typischerweise die Positionen zeigt, an denen der Brennstoffzellenstapel 100 und die Motoreinheit 200 an dem Fahrgestell Vc des Fahrzeugs V0 angebracht sind;
-
4 ist eine Zeichnung, die das Verfahren des Stapelns der Endplatten 110, 120 und der Mehrzahl der Leistungserzeugungszellen 130, sowie das Verfahren zum Anbringen des Luftkompressors 810 an den Brennstoffzellenstapel 100 zeigt.
-
Beste Vorgehensweise zum Ausführen der Erfindung
-
A. Erste Ausführungsform:
-
1 ist ein schematisches Diagramm, das die Struktur zum Anbringen eines mit einer Brennstoffzelle ausgestatteten Antriebssystems an einem Fahrzeug zeigt. Dieses Antriebssystem ist mit einem Brennstoffzellenstapel 100, einer Motoreinheit 200 (in 1 nicht gezeigt), einer Antriebswelle 300, eine Steuerschaltungseinheit 400, einem Strahlkörper 600, einer Wasserstoffpumpe 610, einer Kühlfluidpumpe 620, Luftkompressoren 810 und 820 und einer Invertereinheit 830 ausgestattet. Zu beachten ist, dass in 1 die Fahrzeugfortbewegungsrichtung, insbesondere die von vorne nach hinten verlaufende Richtung, durch einen Pfeil Dt angezeigt ist, und die vertikal nach oben gerichtete durch einen Pfeil U angezeigt ist.
-
Der Brennstoffzellenstapel 100 ist mit einer ersten und einer zweiten Endplatte 110 und 120, die an zwei Enden angeordnet sind, und einer Mehrzahl von Leistungserzeugungszellen 130 ausgestattet, die zwischen diesen Endplatten 110 und 120 angeordnet sind. Die Endplatten 110 und 120 sind im Allgemeinen plattenförmige Elemente aus rostfreiem Stahl. Strukturen zum Anbringen von verschiedenen Elementen sind an den äußeren Oberflächen der Endplatten 110 und 120 vorgesehen (die linke Oberfläche der Endplatte 110 und die rechte Oberfläche der Endplatte 120). In 1 wird zur Vereinfachung des Verständnisses der Technik von einer Darstellung dieser Strukturen abgesehen.
-
Die Mehrzahl der Leistungserzeugungszellen 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 Befestigungselement befestigt (in 1 nicht gezeigt). Dabei wird die Mehrzahl der Leistungserzeugungszellen 130 durch die erste Endplatte 110 und die zweite Endplatte 120 zusammengedrückt. Zu beachten ist, dass die äußere Form der Mehrzahl der Leistungserzeugungszellen 130, wenn diese in Beziehung zu der Stapelrichtung Ds der Leistungserzeugungszellen 130 vorstehen, im Allgemeinen identisch ist. Zudem ist die äußere Form der ersten Endplatte 110 und der zweiten Endplatte 120, wenn sie in Beziehung zur Stapelrichtung Ds der Leistungserzeugungszellen 130 vorstehen, ebenfalls allgemein identisch. Bei dieser Ausführungsform ist die äußere Form der Leistungserzeugungszellen 130 und der ersten Endplatte 110 und der zweiten Endplatte 120, wenn diese in Bezug auf die Stapelrichtung Ds der Leistungserzeugungszellen 130 vorstehen, im Allgemeinen rechteckig.
-
Aufgrund dessen, dass die Leistungserzeugungszellen 130, die erste Endplatte 110 und die zweite Endplatte 120 jeweils in einer rechteckigen Form ausgebildet sind, weist der Brennstoffzellenstapel 100 eine im Allgemeinen stabile rechteckige Form auf. Der Brennstoffzellenstapel 100 ist durch ein im Allgemeinen rechteckiges stabiles wasserdichtes Gehäuse 140 aus Harz bedeckt. Um die Technik leichter verständlich zu machen, ist in 1 von einer Darstellung des wasserdichten Gehäuses 140 abgesehen worden.
-
Der Luftkompressor 810 ist an der Oberfläche (die untere rechte Oberfläche in 1), die einer Seite des rechteckigen Querschnitts der ersten Endplatte 110 und der zweiten Endplatte 120 entspricht, angebracht ist. Der Luftkompressor 810 nimmt über eine Luftreinigungseinrichtung bzw. einen Luftfilter 816 und einen Kanal 810id Luft auf und ist ein Kompressor zum Zufuhren von komprimierter Luft bzw. Druckluft als das Oxidationsgas zu dem Brennstoffzellenstapel 100. Zu beachten ist, dass, um die Technik leichter verständlich zu machen, der Luftfilter 816 und der Kanal 810id in 1 durch gestrichelte Linien gezeigt sind.
-
Der Luftkompressor 810 ist an zwei Punkten der unteren Endoberfläche der zweiten Endplatte 120 über Schenkelteile 812L und 814L2 des Luftkompressors 810 befestigt. Zudem ist der Luftkompressor 810 an einem Punkt der unteren Endoberfläche der ersten Endplatte 110 über den Schenkelteil 814L1 des Luftkompressors 810 befestigt.
-
2 ist eine Zeichnung, die den Brennstoffzellenstapel 100, die Motoreinheit 200 und den Luftkompressor 810 in einer Ausrichtung von der Vorderseite des Fahrzeugs zur Rückseite betrachtet. Zu beachten ist, dass bei dem der Brennstoffzellenstapel 100 die Außenseite durch das wasserdichte Gehäuse 140 bedeckt ist. In 2 ist die Ecke der Endoberfläche 120e der zweiten Endplatte 120 des Brennstoffzellenstapels 100 durch eine gestrichelte Linie gezeigt.
-
Zu beachten ist, dass an der Vorderseite des Brennstoffzellenstapels 100, der Motoreinheit 200 und des Luftkompressors 810 (der Vorderseite von 2) ein Strahlkörper 600 vorhanden ist (siehe 1). In 2 ist jedoch zur Erleichterung des Verständnisses der Technik der Strahlkörper 600 aus der Darstellung entfernt worden.
-
Der Luftkompressor 810 weist einen Motorteil 812, der durch die von dem Brennstoffzellenstapel 100 zugeführte Leistung angetrieben wird, und einen Kompressionsteil 814 zum Komprimieren von Luft auf, der durch den Motor angetrieben wird. Der Motorteil 812 weist eine im Allgemeinen runde zylindrische äußere Form auf, und der Kompressionsteil 814 weist eine im Allgemeinen runde zylindrische äußere Form auf, deren Durchmesser einer kreisförmigen Endoberfläche kleiner als der des Motorteils 812 ist. Dabei weist der Luftkompressor 810 eine äußere Form auf, bei der zwei runde Zylinder ineinander gesteckt sind und die gleiche Drehachse aufweisen. Der Luftkompressor 810 ist an dem Brennstoffzellenstapel 100 in einer Stellung angebracht, in der seine Zylinderachse senkrecht zu der Stapelrichtung Ds der Zellen 130 des Brennstoffzellenstapels 100 und parallel zu der unteren Oberfläche des Brennstoffzellenstapels 100 ist.
-
Der Motorteil 812 des Luftkompressors 810 gibt Wärme ab. Deshalb ist auf der äußeren Hülle des Motorteils 812 ein Kühlwasserströmungsweg vorgesehen. Durch dieses Kühlwasser wird der Motorteil 812 gekühlt. Der Motorteil 812 und die Endoberfläche der zweiten Endplatte 120 sind durch eine Schraube über den Schenkelteil 812L verbunden. Aufgrund dessen wird die Wärme der zweiten Endplatte 120 zu der äußeren Hülle des Motorteils 812 geleitet. Folglich wird auch die zweite Endplatte 120 durch das Kühlwasser, das durch die Hülle des Motorteils 812 strömt, gekühlt.
-
Zudem sind der Kompressionsteil 814 des Luftkompressors 810 und die Endoberfläche der zweiten Endplatte 120 durch eine Schraube über den Schenkelteil 814L2 verbunden. Wenngleich in 2 davon nichts zu erkennen ist, sind der Kompressionsteil 814 des Luftkompressors 810 und die Endoberfläche der ersten Endplatte 110 ebenfalls durch eine Schraube über den Schenkelteil 814L1 verbunden (siehe 1). Insbesondere sind der Luftkompressor 810, die erste Endplatte 110 und die zweite Endplatte 120 an insgesamt drei Punkten verbunden.
-
Der Luftkompressor 810 ist an drei Stellen durch Schrauben an dem Brennstoffzellenstapel 100 befestigt. Auch wenn von außen eine Kraft ansetzt, können deshalb der Luftkompressor 810 und der Brennstoffzellenstapel 100 nicht ohne Weiters relativ zueinander verschoben werden. Genauer gesagt werden der Luftkompressor 810 und der Brennstoffzellenstapel 100 im Wesentlichen integral bzw. einstückig verschoben. Aufgrund dessen besteht keine Notwendigkeit, zwischen dem Luftkompressor 810 und dem Brennstoffzellenstapel 100 einen Raum vorzusehen, um Kollisionen zwischen den beiden Elementen zu verhindern, wenn beide Elemente relativ zueinander verschoben werden. Somit können der Luftkompressor 810 und der Brennstoffzellenstapel 100 nahe nebeneinander angeordnet sein, und folglich kann der Gesamtraum, der durch den Luftkompressor 810 und der Brennstoffzellenstapel 100 eingenommen wird, verkleinert werden.
-
Wie in 1 gezeigt, ist der Luftkompressor 810 an dem Brennstoffzellenstapel 100 in einer Stellung befestigt, so dass eine Abführöffnung 814e zum Ablassen von Luft aus dem Kompressionsteil 814 auf der Seite des Brennstoffzellenstapels 100 in Relation zu dem Zylinder des Kompressorteils 814 positioniert ist. Genauer gesagt ist die Ablassöffnung 814e innerhalb des Raums angeordnet, der durch die Gerade L1, die den Kreis des Querschnitts des Luftkompressors 810 (Motorteil 812) berührt und das Ende der ersten Endplatte 110 erreicht, die Gerade L2, die den Kreis des Querschnitts des Luftkompressors 810 (Motorteil 812) berührt und das Ende der zweiten Endplatte 120 erreicht, den Brennstoffzellenstapel 100 und den Luftkompressor 810 umgeben ist. Dabei ist die Auslassöffnung 814e zwischen dem Brennstoffzellenstapel 100 und den Zylinderteilen des Luftkompressors 810, die jeweils eine feste Struktur aufweisen, positioniert.
-
Wenn durch Verwendung dieser Art von Struktur die Struktur gemäß 1 einen Stoß von außen aufnimmt, kann die Wahrscheinlichkeit verringert werden, dass die Auslassöffnung 814e zerstört wird. Zudem kann dadurch, dass der Kanal 810ed zum Zuführen von Druckluft zu denn Brennstoffzellenstapel 100 so angeordnet ist, dass er der Rückseite der Ablassöffnung 814e, die an der vorstehend angegebenen Position angeordnet ist (siehe 1), gegenüberliegt, die Situation verhindert werden, in der der Kanal 810ed zum Zuführen von Druckluft zu dem Brennstoffzellenstapel 100 verhindert, dass Luft durch den an der Vorderseite positionierten Strahlkörper 600 gelangt. Zu beachten ist, dass, um die Technik einfacher verständlich zu machen, in 1 und 2 der Kanal 810ed durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist.
-
Zudem sind die erste Endplatte 110 und die zweite Endplatte 120 des Brennstoffzellenstapels 100 an drei Punkten über den Luftkompressor 810 verbunden. Aufgrund dessen dient die Stapelrichtung Ds des Brennstoffzellenstapels 100 als seine Achse, und dieser verbiegt sich sehr wahrscheinlich nicht, auch wenn durch eine Fahrzeugkollision oder dergleichen von außen eine Kraft auf den Brennstoffzellenstapel 100 ausgeübt wird.
-
Zu beachten ist, dass, wie in 2 gezeigt ist, ein Lufteinlass 810i zum Einführen von Außenluft in den Luftkompressor 810 mit der Endoberfläche des Zylinders des Kompressionsteils 814 verbunden ist. Zudem ist der Kanal 810id, der den Luftfilter 816 und den Lufteinlass 810i miteinander verbindet, an der in Bezug auf den Luftkompressor 810 der Motoreinheit 200 gegenüberliegenden Seite angeordnet. Bei dieser Art von Struktur kann der Kanal 810id ohne Beeinträchtigung der Motoreinheit 200 angeordnet sein. Zu beachten ist, dass in 1 und 2 zur Erleichterung des Verständnisses der Kanal 810id durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist.
-
Eine vergrößerte Querschnittansicht der Befestigungsstruktur des Schenkelteils 814L2 und der zweiten Endplatte 120 ist auf der linken Seite von 2 gezeigt. Die Endplatte 120 ist durch das wasserdichte Gehäuse 140 bedeckt, das mit einem elastischen Harz versehen ist. Dieses wasserdichte Gehäuse 140 ist mit einem Loch 142 versehen. Bei dem Loch 142 handelt es sich um ein Loch zum Hindurchführen der Schraube B, die den Schenkelteil 814L2, der auf dem Kompressionsteil 814 vorgesehen ist, und die zweite Endplatte 120 aneinander befestigt. Bei dem wasserdichten Gehäuse 140 ist ein ringförmiger vorstehender Bereich 144, der so vorsteht, dass er dem Kompressionsteil 814 (Schenkelteil 814L2) gegenüberliegt, um das Loch 142 herum so angeordnet, dass es das Loch 142 umgibt.
-
Der vordere Bereich 144p des vorstehenden Bereichs 144 (unterer Randteil in 2) berührt den Schenkelteil 814L2 des Kompressionsteils 814. Zudem wird der vorstehende Bereich 144 zwischen der zweiten Endplatte 120 und dem Schenkelteil 814 zusammengedrückt und elastisch verformt. Dabei wird das Endteil des vorstehenden Bereichs 144 an dem Schenkelteil 814L2 angebracht.
-
Durch Verwendung dieser Art von Struktur können die zweite Endplatte 120, die durch das wasserdichte Gehäuse 140 bedeckt ist, und der Kompressionsteil 814 unter Verwendung der Schraube B, die durch das Loch 142 des wasserdichten Gehäuses 140 hindurchgeführt wird, fest miteinander verbunden sein. Da außerdem der ringförmige vorstehende Bereich 144, der das Loch 142 umgibt, an dem Schenkelteil 814L2 des Kompressionsteils 814 angebracht ist, ist die Wahrscheinlichkeit gering, dass von außen Wasser durch das Loch 142 in das wasserdichte Gehäuse 140 (auf der Seite der zweiten Endplatte 120) eindringen kann.
-
Zu beachten ist, dass, obwohl im vorliegenden Zusammenhang ein Beispiel beschrieben worden ist, bei dem der Schenkel 814L2 und die zweite Endplatte 120 miteinander verbunden sind, die gleiche Struktur aber auch für das Verbindungsteil des Schenkelteils 812L und der zweiten Endplatte 120 (siehe 2) und das Verbindungsteil des Schenkelteils 814L1 und der ersten Endplatte 110 (siehe 1) verwendet wird. Aufgrund dessen kann der Luftkompressor 810 mit dem Brennstoffzellenstapel 100 fest verbunden sein, und tatsächlich die Wahrscheinlichkeit verringert werden, dass von außen Wasser in das wasserdichte Gehäuse 140 eindringt. Zu beachten ist, dass in dem Beispiel von 2 das verbundene Teil des Schenkelteils 812L, das auf dem Motorteil 812 und der zweiten Endplatte 120 vorgesehen ist, mit zwei Schrauben verbunden ist.
-
Auch wenn dies in der Zeichnung nicht zu erkennen ist, ist die Motoreinheit 200 an drei Stellen durch Schrauben an der ersten Endplatte 110 befestigt. Aufgrund dessen können die Motoreinheit 200 und die erste Endplatte 110 nicht so ohne Weiteres relativ zueinander verschoben werden, auch wenn von außen eine Kraft ausgeübt wird. Insbesondere werden die Motoreinheit 200 und die erste Endplatte 110 im Wesentlichen integral bzw. einstückig verschoben. Zudem ist die Motoreinheit 200 durch Schrauben an drei Stellen mit der zweiten Endplatte 120 verschraubt. Aufgrund dessen werden die Motoreinheit 200 und die zweite Endplatte 120 nicht so ohne Weiteres relativ zueinander verschoben, selbst wenn von außen eine Kraft ausgeübt wird. Insbesondere werden die Motoreinheit 200 und die zweite Endplatte 120 im Wesentlichen integral bzw. einstückig verschoben.
-
Die Motoreinheit 200 ist innerhalb ihrer Außenhülle mit einem Antriebsmotor 210 und einem Getriebe 220 ausgestattet. Der Antriebsmotor 210 wird durch die durch den Brennstoffzellenstapel 100 erzeugte Leistung angetrieben. Das Getriebe 220 reduziert die Drehzahl pro Zeiteinheit für eine Drehbewegung, die durch den Antriebsmotor 210 ausgegeben wird. Die Aus- bzw. Abgangswelle des Getriebes 220 ist mit der Antriebswelle 300 verbunden (siehe 1). Insbesondere wird die Antriebswelle 300 durch den Antriebsmotor 210 über das Getriebe 220 gedreht.
-
Die Steuerschaltungseinheit 400, die in 1 gezeigt ist, steuert die Spannung und den Strom der durch den Brennstoffzellenstapel 100 erzeugten Leistung. Die Steuerschaltungseinheit 400 ist entlang der Stapelrichtung Ds von der Mehrzahl der Leistungserzeugungszellen 130 auf dem oberen Teil des Brennstoffzellenstapels 100 angeordnet. Die Steuerschaltungseinheit 400 ist an einer Position angeordnet, die der zweiten Endplatte 120 näher als die erste Endplatte 110 ist. Die Steuerschaltungseinheit 400 ist an dem Brennstoffzellenstapel 100 befestigt.
-
3 ist eine Draufsicht, die typischerweise die Positionen zeigt, wo der Brennstoffzellenstapel 100 und die Motoreinheit 200 an dem Fahrgestell Vc des Fahrzeugs V0 angebracht sind. In 3 sind neben einem Teil der in 1 gezeigten Struktur auch das Fahrgestell Vc und ein Rad Vw des Fahrzeugs V0 gezeigt. Der Brennstoffzellenstapel 100 und die Motoreinheit 200 sind an dem Fahrgestell Vc des Fahrzeugs V0 befestigt. Insbesondere ist die erste Endplatte 100 des Brennstoffzellenstapels 100 mit einer Halterung M11 verbunden, die an dem Fahrgestell Vc des Fahrzeugs V0 vorgesehen ist. Die Motoreinheit 200 ist mit drei Halterungen M21, M22 und M23 verbunden, die an dem Fahrgestell Vc vorgesehen sind.
-
Zu beachten ist, dass die Positionen dieser Halterungen an dem Fahrgestell mit denen der Halterungen an dem Fahrgestell eines Hybridfahrzeugs, das durch einen Benzinmotor und einen Elektromotor angetrieben wird, übereinstimmen. Bei dem Hybridfahrzeug wird der Benzinmotor durch die Halterung M11 getragen. Die Halterungen M21, M22 und M23 tragen die Motoreinheit auf genau dieselbe Weise wie in dieser Ausführungsform. Zu beachten ist, dass zur Erleichterung des Verständnisses nicht jede Halterung in 1 gezeigt ist.
-
Wie in 1 gezeigt ist, ist der Brennstoffzellenstapel 100 in einem Zustand, in dem das Fahrzeug nicht mit Fahrgästen oder Gepäck beladen ist und sich in einer horizontalen Ebene befindet, an der Fahrzeugkarosserie in einer Stellung bzw. Ausrichtung mit der Stapelrichtung Ds von der Mehrzahl der Leistungserzeugungszellen 130, die um θ in Bezug auf die horizontale Ebene geneigt sind, befestigt (wobei der Winkel θ gleich 0 < θ < 90 ist) (siehe 1). Zu beachten ist, dass es sich bei der Stapelrichtung Ds um eine Richtung handelt, die innerhalb der Ebene enthalten ist, die durch die von vorne nach hinten verlaufende Fahrzeugrichtung Dt und die vertikale Richtung U definiert ist. Dabei befindet sich die erste Endplatte 110 an einer Position, die niedriger als die zweite Endplatte 120 in diesem Zustand ist. Zudem ist die erste Endplatte 110 weiter hinten in der Fahrzeugsfortbewegungsrichtung als die zweite Endplatte 120 positioniert.
-
Zu beachten ist, dass die äußere Form der ersten Endplatte 110 und der zweiten Endplatte 120, wenn sie in Bezug auf die Stapelrichtung Ds der Leistungserzeugungszellen 130 vorstehen, im Allgemeinen identisch ist. Die Positionen der ersten Endplatte 110 und der zweiten Endplatte 120 werden mit (i) dem Schwerpunkt des Bereichs, in dem die äußere Form der ersten Endplatte 110 und der zweiten Endplatte 120 einander überlappen, wenn sie in Bezug auf die Stapelrichtung Ds der Leistungserzeugungszellen 130 vorstehen, und (ii) den mittleren Positionen der Dickenrichtung des plattenförmigen Teils einer jeweiligen Endplatte, die als die Referenzpunkte dienen, bestimmt.
-
Bei dieser Art von Struktur handelt es sich bei der Stapelrichtung Ds der Zellen 130 des Brennstoffzellenstapels 100 nicht um eine vertikale Richtung U, sondern diese verläuft eher schräg, so dass die Anzahl der Zellschichten der Zellen 130 des Brennstoffzellenstapels 100 durch die Höhe des Motorraums nicht direkt begrenzt werden. Aufgrund dessen kann im Vergleich zu einer Vorgehensweise, bei der die Zellstapelrichtung des Brennstoffzellenstapels vertikal verläuft, ein Hochleistungs-Brennstoffzellenstapel mit einer größeren Anzahl von Zellschichten in einem Motorraum befestigt werden.
-
Wie in 1 gezeigt, ist der Kompressor 820 im Inneren des Motorraums unterhalb des Brennstoffzellenstapels 100 und an der Rückseite des Kompressors 810 angeordnet. Insbesondere ist der Kompressor 820 fest am Kompressor 810 angebracht. Der Kompressor 820 kühlt oder heizt die Luft, die in das Fahrzeuginnere, in dem sich Fahrgäste oder ähnliches befinden, eingeführt werden soll, indem das Kühlmittel komprimiert oder expandiert.
-
Der Kompressor 820 weist eine im Allgemeinen zylindrische äußere Form auf, bei der der Durchmesser der runden Endoberfläche kleiner ist als der des Motorteils 812 und des Kompressionsteils 814. Zudem ist die Abmessung R2 in der vertikalen Richtung des Kompressors 820 kleiner als die Abmessung R1 in der vertikalen Richtung des Luftkompressors 810 (siehe 1). Typischerweise ist die für den Kompressor 820 benötigte Leistung zur Klimatisierung des Fahrzeuginneren geringer als die für einen Luftkompressor benötigte Leistung, um das Oxidationsgas dem Brennstoffzellenstapel 100 zuzuführen. Aufgrund dessen ist der Kompressor zur Klimatisierung im Innenraum kleiner als der Luftkompressor für die Brennstoffzelle. Der Kompressor 820 ist an dem Brennstoffzellenstapel 100 angebracht, wobei seine Zylinderachse senkrecht zu der Stapelrichtung Ds der Zellen 130 des Brennstoffzellenstapels 100 verläuft und in einer Richtung parallel zu der unteren Oberfläche des Brennstoffzellenstapels 100 positioniert ist.
-
Bei dieser Ausführungsform sind der Luftkompressor 810, der eine große Abmessung in der Höhenrichtung aufweist, und der Kompressor 820, der eine kleine Abmessung in der Höhenrichtung aufweist, in dieser Reihenfolge von der Vorderseite zur Rückseite des Fahrzeugs unterhalb des Brennstoffzellenstapel 100 schräg ausgerichtet angeordnet. Aufgrund dessen kann der im Allgemeinen keilförmige Raum unter dem Brennstoffzellenstapel 100 effektiv genutzt werden. Anders ausgedrückt kann der durch den Brennstoffzellenstapel 100 und die Luftkompressoren 810 und 820 eingenommene Gesamtraum verkleinert werden.
-
Bei dieser Ausführungsform ist außerdem der Fahrzeuginnenraum sogar noch weiter zur Rückseite der in 1 gezeigten Struktur hin positioniert. Bei dieser Ausführungsform sind die Kompressoren 810 und 820 in Bezug auf den Fahrzeuginnenraum auf der dem Brennstoffzellenstapel 100 gegenüberliegenden Seite positioniert. Aufgrund dessen dringen die während der Fahrt durch die Kompressoren 810 und 820 erzeugten Geräusche nicht so ohne Weiteres in den Fahrzeuginnenraum ein.
-
Wie in 1 gezeigt, ist der Strahlkörper 600 an der Vorderseite des Brennstoffzellenstapels 100 und der Motoreinheit 200 innerhalb des Motorraums angebracht. Der Strahlkörper 600 enthält einen ersten Strahlkörper 602, einen zweiten Strahlkörper 604 und einen dritten Strahlkörper 606. Bei dem ersten Strahlkörper 602 handelt es sich um eine Struktur zum Abstrahlen der Wärme des durch das Innere des Brennstoffzellenstapels 100 strömenden Kühlfluids in die Luft. Der zweite Strahlkörper 604 ist eine Struktur zum Abstrahlen der Wärme des die Steuerschaltungseinheit 400 und die Invertereinheit 830 kühlenden Kühlfluids in die Luft. Der dritte Strahlkörper 606 ist eine Struktur, die dazu dient, die Wärme des Kühlfluids zum Steuern der Temperatur des Fahrzeuginnenraums, in dem sich ein Fahrgast, wie z. B. der Fahrzeuglenker, befindet, in die Luft abzustrahlen.
-
Die Strahlkörper 602, 604 und 606 sind jeweils mit komplex gewundenen Kühlfluid-Strömungswegen und einer großen Anzahl von Wärmeabstrahllamellen ausgestattet, und jeder weist im Großen und Ganzen die Form einer Platte auf. Wie in 1 gezeigt, befindet sich der Strahlkörper 602 in einer Richtung senkrecht zu der Stapelrichtung Ds der Leistungserzeugungszellen 130 in einem Bereich Rr, der breiter als ein Bereich Rfc ist, in dem die zweite Endplatte 120 und der Luftkompressor 810 vorhanden sind. Die Strahlkörper 604 und 606 sind vor und über dem Strahlkörper 602 angeordnet. Der Strahlkörper 604 ist über und hinter dem Strahlkörper 606 positioniert.
-
Die plattenförmigen Strahlkörper 602, 604 und 606 sind entlang der zweiten Endplatte 120 angeordnet. Dabei befinden sich die Strahlkörper 602, 604 und 606 parallel zur zweiten Endplatte 120 und den Leistungserzeugungszellen 130. Insbesondere sind die plattenförmigen Strahlkörper 602, 604 und 606 um θ in Bezug auf die vertikale Richtung U schräg angeordnet. Aufgrund dessen ist bei dieser Ausführungsform, im Vergleich zu einer Vorgehensweise, bei der die Strahlkörper so angeordnet sind, dass sie entlang der vertikalen Richtung U stehend angeordnet sind, der Oberflächenbereich bzw. der Flächeninhalt größer, und folglich kann ein Strahlkörper mit größeren Außenabmessungen innerhalb eines Motorraums mit einer begrenzten Höhe angeordnet werden. Insbesondere kann ein Strahlkörper mit einer hohen Kühlleistung des Kühlfluids pro Zeiteinheit in einem Motorraum angeordnet werden.
-
Bei der Wasserstoffpumpe 610 handelt es sich um eine Pumpe, die ein Brenngas, das aus dem Brennstoffzellenstapel 100 ausgestoßen wird, wieder in den Brennstoffzellenstapel 100 einströmen lässt. Die Wasserstoffpumpe 610 ist an der ersten Endplatte 110 befestigt, wie in 1 gezeigt ist.
-
Bei dieser Ausführungsform ist die Wasserstoffpumpe 610 an der ersten Endplatte 110 auf der Rückseite des Brennstoffzellenstapels 100 befestigt. Wenn aufgrund dessen das Fahrzeug also an der Vorderseite mit einem Hindernis oder dergleichen kollidiert, wird, selbst wenn das Brennstoffzellensystem von 1 eine Stoßkraft von der Vorderseite her aufnimmt, diese Stoßkraft durch den Brennstoffzellenstapel 100 und die Motoreinheit 200, die an dem Fahrzeug befestigt sind, aufgenommen, wobei die Wahrscheinlichkeit, dass die Wasserstoffpumpe 610 diese Stoßkraft aufnimmt, gering ist. Somit ist die Wahrscheinlichkeit gering, dass die Wasserstoffpumpe 610 beschädigt wird und Wasserstoffgas infolge einer Fahrzeugkollision oder ähnlichem nach außen ausströmen kann.
-
Die Kühlfluidpumpe 620 ist eine Pumpe zum Umwälzen eines Kühlfluids in dem Brennstoffzellenstapel 100 und dem ersten Strahlkörper 602 des Strahlkörpers 600. Die Kühlfluidpumpe 620 ist an der ersten Endplatte 110 befestigt, wie in 1 gezeigt ist. In manchen Fällen kann es vorkommen, dass das Kühlfluid, das in dem Brennstoffzellenstapel 100 und dem ersten Strahlkörper 602 umgewälzt wird, geladen ist.
-
Bei dieser Ausführungsform ist die Kühlfluidpumpe 620 an der ersten Endplatte 110 an der Rückseite des Brennstoffzellenstapels 100 befestigt. Aufgrund dessen wird selbst in einem Fall, in dem das Fahrzeug an der Vorderseite mit einem Hindernis oder ähnlichem kollidiert und eine Stoßkraft von der Vorderseite durch das Brennstoffzellensystem von 1 aufgenommen wird, diese Stoßkraft durch den Brennstoffzellenstapel 100 und die an dem Fahrzeug befestigte Motoreinheit 200 aufgenommen, wobei die Wahrscheinlichkeit gering ist, dass die Kühlfluidpumpe 620 diese Stoßkraft aufnimmt. Insbesondere ist die Wahrscheinlichkeit gering, dass die Kühlfluidpumpe 620 beschädigt wird und das Kühlfluid nach außen austreten kann. Somit kann die Wahrscheinlichkeit verringert werden, dass aufgrund eines Austretens von Kühlfluid durch den Benutzer eine Spannungsreduktion vorgenommen werden muss.
-
Die Invertereinheit 830 enthält Inverter zum Antrieben der Drehstrommotoren, die jeweils die Wasserstoffpumpe 610, die Kühlfluidpumpe 620 und die Luftkompressoren 810 und 820 antreiben. Die Invertereinheit 830 ist an einer Position weiter oberhalb von der Mitte, an einer seitlichen Oberfläche des Brennstoffzellenstapels 100 angeordnet, wie in 1 gezeigt ist. Durch diese Invertereinheit 830 wird Wärme emittiert bzw. abgegeben. Aufgrund dessen wird die Invertereinheit 830 durch den Kühlfluidkreislauf (der nicht dargestellt ist), der mit dem zweiten Strahlkörper 604 verbunden ist, gekühlt.
-
Die folgenden Effekte können dadurch erreicht werden, dass die Inverter, die die jeweiligen Motoren der Wasserstoffpumpe 620, der Kühlfluidpumpe 620 und der Luftkompressoren 810 und 820, bei denen es sich um Peripheriegeräte des Brennstoffzellenstapels 100 handelt, steuern, an einer Position zusammengelegt werden, wie es in dieser Ausführungsform der Fall ist. Insbesondere kann der Kühlfluidkreislauf (nicht dargestellt), der diese Inverter und den zweiten Strahlkörper 604 verbindet, verkürzt werden. Dabei können die Gesamtabmessungen der in 1 gezeigten Struktur verkleinert und das Gewicht reduziert werden. Zudem kann aufgrund dessen, dass der Kühlfluidkreislauf verkürzt werden kann, auch die Wahrscheinlichkeit verringert werden, dass Kühlfluid austritt.
-
Zudem ist bei dieser Ausführungsform die Invertereinheit 830, die den Motor der Wasserstoffpumpe und der Kühlfluidpumpe 620, die auf der Rückseite des Brennstoffzellenstapels 610 angeordnet sind, sowie die Motoren der Luftkompressoren 810 und 820, die unter dem Brennstoffzellenstapel 100 angeordnet sind, steuert, an der seitlichen Oberfläche des Brennstoffzellenstapels 100 angeordnet.
-
Aufgrund dessen ist eine Kürzung der elektrischen Verdrahtung ew, die den jeweiligen Motor und den zweiten Strahlkörper 604 verbindet, möglich. Folglich können die Abmessungen der Gesamtstruktur von 1 verkleinert und das Gewicht reduziert werden. Zudem kann auch die Wahrscheinlichkeit verringert werden, dass sich die elektrische Verdrahtung ew löst, weil die elektrische Verdrahtung ew kürzer ist.
-
B. Zweite Ausführungsform
-
Bei der zweiten Ausführungsform wird der Vorgang des Anbringen der Brennstoffzelle an dem Fahrzeug mit Schwerpunkt auf dem Schritt des Aneinanderstapelns der Endplatten 110 und 120 und der Mehrzahl der Leistungserzeugungszellen 130 sowie dem Schritt des Anbringens des Luftkompressors 810 an dem Brennstoffzellenstapel 100 beschrieben.
-
4 ist eine Zeichnung, die das Verfahren zum Aneinanderstapeln der Endplatten 110 und 120 und der Mehrzahl der Leistungserzeugungszellen 130 sowie das Verfahren zum Anbringen des Luftkompressors 810 an dem Brennstoffzellenstapel 100 veranschaulicht. Zu beachten ist, dass für ein einfacheres Verständnis der Technik für die Schritte S10 und S20 eine Seitenansicht und eine Vorderansicht gezeigt sind. In Bezug auf die Schritte S30 und S40 sind Seitenansichten gezeigt.
-
Bei Schritt S10 werden die erste Endplatte 100, die Mehrzahl der Leistungserzeugungszellen 130 und die zweite Endplatte 120, die eine im Allgemeinen rechteckige äußere Form aufweisen, in der Reihenfolge ausgerichtet, in der sie gestapelt werden sollen, und auf einer Ebene P0 platziert. Dabei werden die erste Endplatte 110, die Mehrzahl der Leistungserzeugungszellen 130 und die zweite Endplatte 120 auf der Ebene P0 so platziert, dass, von der rechteckigen äußeren Form, die Seite Lu, an der der Luftkompressor 810 angebracht werden soll, nach unten gerichtet ist. Aufgrund dessen sind die untere Oberfläche der ersten Endplatte 110, die untere Oberfläche von der Mehrzahl der Leistungserzeugungszellen 130 und die untere Oberfläche der zweiten Endplatte 120 auf der Ebene P0 ausgerichtet.
-
Bei Schritt S20 werden die erste Endplatte 110, die Mehrzahl der Leistungserzeugungszellen 130 und die zweite Endplatte 120 durch ein Befestigungselement 150 befestigt. Insbesondere werden vier Befestigungselemente 150 durch vier Löcher Fh, die in der Nähe der vier Ecken der Rechtecke der ersten Endplatte 110, der Mehrzahl der Leistungserzeugungszellen 130 und der zweiten Endplatte 120, die eine im Allgemeinen rechteckige Form aufweisen, angeordnet sind, hindurchgeführt, und die beiden Enden der vier Befestigungselemente 150 werden durch Schrauben befestigt. Folglich sind die erste Endplatte 110, die Mehrzahl der Leistungserzeugungszellen 130 und die zweite Endplatte 120 aneinander befestigt, wobei die untere Oberfläche der ersten Endplatte 110, die untere Oberfläche von der Mehrzahl der Leistungserzeugungszellen 130 und die untere Oberfläche der zweiten Endplatte 120 in einer relativen Positionsbeziehung sind, die die gleiche Ebene definiert. Die erste Endplatte 110, die Mehrzahl der Leistungserzeugungszellen 130 und die zweite Endplatte 120 stellen eine integrale Einheit dar und bilden einen im Allgemeinen rechteckigen stabilen Brennstoffzellenstapel 100 aus.
-
Danach wird ein Halter 160 an der Endoberfläche der oberen Seite der ersten Endplatte 110 und der zweiten Endplatte 120 angebracht. Der Halter 160 wird später verwendet, wenn verschiedene Strukturelemente an dem Brennstoffzellenstapel 100 angebracht werden, oder um den Brennstoffzellenstapel 100 hängend anzubringen, wenn der Brennstoffzellenstapel 100 am Fahrzeug befestigt wird.
-
Bei Schritt S30 wird der Halter 160 verwendet, um den Brennstoffzellenstapel 100 von der Ebene P0 hochzuheben. Danach wird der Luftkompressor 810 an der unteren Oberflächenseite der ersten Endplatte 110 und der zweiten Endplatte 120 angebracht (siehe 1 und 2). Durch Ausführen der Art von Verarbeitung wie der in den Schritten S10 bis S30 kann der Luftkompressor 810 in einem Zustand angebracht werden, in dem die untere Oberfläche der ersten Endplatte 110 und die untere Oberfläche der zweiten Endplatte 120 auf einer Ebene ausgerichtet sind. Aufgrund dessen kann auch die Wahrscheinlichkeit einer falschen Anbringung des Luftkompressors 810 an dem Brennstoffzellenstapel 100 verringert werden.
-
Als Schritt S40 wird ein Brennstoffzellenstapel 100 gezeigt, an dem der Luftkompressor 810 angebracht wird. Danach werden die Strahlkörper 602, 604 und 606, die Wasserstoffpumpe 610, die Kühlfluidpumpe 620 und dergleichen an dem Brennstoffzellenstapel 100 angebracht, und danach werden diese, bei Schritt S50, an dem Fahrzeug (siehe 1 und 3) angebracht. Zu beachten ist, dass 3 einen Zustand zeigt, für den Schritt S50 vollendet worden ist. Zu beachten ist, dass, um das Verständnis der Technologie zu erleichtern, in 3 auf eine Darstellung der Strahlkörper 602, 604 und 606, der Wasserstoffpumpe 610, der Kühlfluidpumpe 620 und der dergleichen verzichtet wurde.
-
B. Variationen:
-
Vorstehend wurden Vorgehensweisen zum Ausführen der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Art und Weise des Ausführens beschränkt, und es können verschiedene Vorgehensweisen inerhalb eines Schutzbereichs, der vom Hauptgedanken der Erfindung nicht abweicht, angewendet werden. Zum Beispiel sind die nachstehenden Variationen möglich.
-
B1. Variation 1:
-
Bei den vorstehenden Ausführungsformen werden der Luftkompressor 810 und die Endplatten durch Befestigen der Schenkelteile 812L, 814L1 und 814L2 des Luftkompressors 810 an einer jeweiligen Endplatte unter Verwendung von Schrauben aneinander befestigt. Der Kompressor und die Endplatten können jedoch ebenso unter Anwendung einer anderen Vorgehensweise befestigt werden. Der Kompressor und die Endplatten können z. B. auch über ein anderes drittes Element als dem Kompressor und die Endplatten befestigt werden. Zudem kann der Befestigungsvorgang unter Anwendung eines anderen Verfahrens, wie z. B. durch Kleben oder Schweißen oder dergleichen, anstelle einer Befestigung mittels Schrauben ausgeführt werden.
-
Durch das Befestigungselement zum Befestigen des Kompressors und der Endplatten aneinander werden vorzugsweise die Endplatte und der erste Kompressor aneinander befestigt, ohne dabei ein elastisches Element, wie z. B. eine Dichtung oder ähnliches, hinzuziehen zu müssen. Durch Anwendung dieser Art von Vorgehensweise kann die Wahrscheinlichkeit einer separaten Oszillation der Endplatte und des ersten Kompressors reduziert werden. Aufgrund dessen können die Endplatte und der erste Kompressor nah beieinander angeordnet sein. Die wasserdichten Eigenschaften für das verbundene Teil der Endplatte und des ersten Kompressors werden unter Verwendung des hervorstehenden Bereichs sichergestellt, der mit der obigen Ausführungsform beschrieben wurde, auch wenn keine Dichtung oder dergleichen verwendet wird.
-
B2. Variation 2:
-
Bei der vorstehend angegebenen ersten Ausführungsform ist der vorstehende Bereich 144 derart ausgebildet, dass er zu den Schenkelteilen 812L, 814L1 und 814L2 des Luftkompressors 810 vorsteht. Der vorstehende Bereich, der um die Öffnung an der wasserdichten Abdeckung angeordnet ist, kann auch in einer Weise angewendet werden, bei der er nicht auf der Seite des Luftkompressors vorsteht, sondern vielmehr auf der Seite der Endplatte der Brennstoffzelle. Bei einer derartigen Vorgehensweise haftet das Endteil des vorstehenden Bereichs an der Endplatte der Brennstoffzelle. Auch bei dieser Art von Vorgehensweise kann sowohl eine starre Verbindung der Endplatte der Brennstoffzelle mit dem Luftkompressor sowie eine wasserdichte Abdichtung erzielt werden.
-
Zu beachten ist bei den vorstehend angegebenen Ausführungsformen, dass die wasserdichte Abdichtung unter Verwendung eines elastischen Harzes bereitgestellt wurde, es jedoch auch möglich ist, dieselbe unter Verwendung eines anderen Materials bereitzustellen. Der vorstehende Bereich wird jedoch vorzugsweise unter Verwendung eines elastischen Materials bereitgestellt.
-
B3. Variation 3:
-
Bei den vorstehenden angegebenen Ausführungsformen ist die äußere Form der Leistungserzeugungszellen 130, der ersten Endplatte 110 und der zweiten Endplatte 120, wenn sie in der Stapelrichtung Ds vorstehen, im Allgemeinen rechteckig. Die äußere Form der Leistungserzeugungszellen 130, der ersten Endplatte 110 und der zweiten Endplatte 120 kann jedoch auch eine andere Form aufweisen. Die äußere Form der ersten Endplatte und der zweiten Endplatte weist jedoch vorzugsweise jeweils eine gerade Seite auf, so dass sie auf einer ebenen Ebene ausgerichtet und angeordnet sein können.
-
Zu beachten ist, dass die äußere Form von zumindest der ersten Endplatte und/oder der zweiten Endplatte auch zwei oder mehr gerade Seiten aufweisen kann. Selbst bei einer solchen Vorgehensweise wird zumindest eine dieser beiden oder werden mehrere gerade Seiten auf die Unterseite gelegt, und die Endplatte wird auf der Ebene platziert, so dass sie den Brennstoffzellenstapel bilden, und der Kompressor kann an der geraden Seite angebracht werden, die die Ebene berührt. Indem ein Brennstoffzellenstapel unter Hinzuziehung eines solchen Verfahrens und durch Befestigen an den Kompressor ausgebildet wird, können der Brennstoffzellenstapel und der Kompressor ohne große Abweichungen befestigt werden.
-
Bei den vorstehend angegebenen Ausführungsformen sind die erste Endplatte 110, die Mehrzahl der Leistungserzeugungszellen 130 und die zweite Endplatte 120 allesamt auf der gleichen Ebene PO platziert (siehe 4, S10 und S20). Wenn jedoch die Mehrzahl der Leistungserzeugungszellen 130 mit der ersten Endplatte 110 und der zweiten Endplatte 120 in der Stapelfolge zusammen ausgerichtet sind, können die erste Endplatte 110 und die zweite Endplatte 120 auch nicht auf der gleichen Ebene angeordnet sein. Zudem ist es bei der Ausrichtung in der Stapelfolge möglich, dass die erste Endplatte 110 und die zweite Endplatte 120 nicht auf durchgehenden gleichen Ebenen angeordnet werden können. Insbesondere können die erste Endplatte 110 und die zweite Endplatte 120 auf nicht durchgehend separaten Ebenen angeordnet werden Es ist jedoch zu bevorzugen, dass die Ebene, auf der die erste Endplatte 110 angeordnet ist, und die Ebene, auf der die zweite Endplatte 120 angeordnet ist, eine Ebene ist, die Teil der selben virtuellen Ebene ist.
-
B4. Variation 4:
-
In der zweiten Ausführungsform befasste sich die Beschreibung, neben den Schritten des Anbringens der Brennstoffzelle an dem Fahrzeug, vorwiegend mit dem Schritt des Stapelns der Endplatten 110 und 120 und der Mehrzahl der Leistungserzeugungszellen 130 sowie dem Schritt des Anbringens des Luftkompressors 810 an dem Brennstoffzellenstapel 100. Von diesen Schritten kann der Schritt des jeweiligen Anbringen der Strahlkörper 602, 604 und 606 und der Wasserstoffpumpe 610 und der Kühlfluidpumpe 620 und dergleichen nach oder vor einem beliebigen Schritt der Schritte S10 bis S50 erfolgen. Außerdem können ein oder mehrere zur Anbringung dienende Bauelemente zusammengelegt und zu unterschiedlichen Zeitpunkten angebracht werden.
-
B6. Variation 5:
-
Vorstehend erfolgte unter Bezugnahme auf die beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung dieser Anmeldung eine ausführliche Beschreibung. Die Erfindung gemäß der vorliegenden Anmeldung ist jedoch nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Ausbildungen beschränkt. Die Erfindung gemäß der vorliegenden Anmeldung umfasst auch verschiedene Variationen und entsprechende Ausbildungen. Für die verschiedenen Elemente der offenbarten Erfindung wurden verschiedene Kombinationen und Ausbildungen offenbart, jedoch handelt es sich dabei um beispielhaft angeführte Elemente, und es kann sich dabei um mehr oder weniger Elemente handeln. Auch kann es nur ein Element sein. Diese Vorgehensweisen sind im Schutzbereich der Erfindung der vorliegenden Anmeldung beinhaltet.
