DE112009004800T5

DE112009004800T5 - Brennstoffzellensystem und Fahrzeug

Info

Publication number: DE112009004800T5
Application number: DE112009004800T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiko Ohashi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2009-05-28
Publication date: 2012-11-08
Anticipated expiration: 2029-05-29
Also published as: JP5268037B2; US20120006607A1; US8459399B2; WO2010137149A1; DE112009004800B4; CN102448752B; CN102448752A; JPWO2010137149A1

Abstract

Vorgesehen ist eine Montage-Struktur eines Brennstoffzellensystems, welche in der Lage ist, eine zugehörige Vorrichtung daran zu hindern, mit der Brennstoffzelle zu kollidieren, wenn eine Aufprall-Einwirkung von der Fahrzeugfront aufgebracht wird, während der Anstieg des Fahrzeuggewichts verhindert wird. Das Brennstoffzellensystem enthält eine Brennstoffzelle (201) und eine zugehörige Vorrichtung (250), die mit der Brennstoffzelle elektrisch verbunden und benachbart dazu angeordnet ist, wobei die zugehörige Vorrichtung (250) einen geneigten Teil (256) an einer Seite einer Vorwärtsrichtung eines Fahrzeugs (100) besitzt. Wenn eine Aufpralleinwirkung von der Seite der Vorwärtsrichtung auf das Fahrzeug (100) aufgebracht wird, wird die Bewegungsrichtung der zugehörigen Vorrichtung (250) hin zu einer Richtung verändert (beispielsweise nach unten), die zu der Vorwärtsrichtung nicht parallel ist. Dadurch ist es möglich, die zugehörige Vorrichtung (250) daran zu hindern, direkt in Richtung der Brennstoffzelle (201) vorzudringen und diese zu beschädigen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, das mit einem Brennstoffzellensystem ausgerüstet ist, und betrifft insbesondere eine Montage-Struktur einer Brennstoffzelle und einer zugehörigen Vorrichtung einer Brennstoffzelle, wie eines DC/DC-Wandlers.
Allgemeiner Stand der Technik
Ein Fahrzeug (nachfolgend auch als „Brennstoffzellenfahrzeug” bezeichnet), das derart gestaltet ist, um durch Zuführen von Leistung von einem Brennstoffzellensystem und Antreiben eines Fahrzeug-Antriebsmotors zu fahren, wurde entwickelt. Bei einem Brennstoffzellenfahrzeug wird die Sicherheit während einer Kollision durch Anordnen der Komponenten des Brennstoffzellensystems unterhalb des Bodens der Fahrzeugmitte sichergestellt.
Beispielsweise offenbart die JP-A-2005-205945 eine Fahrzeug-Montage-Struktur, welche eine Brennstoffzelleneinheit und eine Hilfseinheit nebeneinander und unterhalb des Fahrzeugaufbaubodens anordnet, welcher von einem Bodenrahmen, der in einer Fahrzeug-Längsrichtung eines Brennstoffzellenfahrzeugs vorgesehen ist, und einem Querträgerelement, der in einer Fahrzeug-Querrichtung vorgesehen ist, umschlossen ist. Gemäß dieser Struktur kann die Schlauchlänge und die Kabellänge verkürzt werden, und die Kollisions-Sicherheit kann sichergestellt werden (Patentliteratur 1).
Die JP-A-2004-161092 offenbart eine Struktur zum längs nebeneinander Anordnen eines Brennstoffzellenkastens, der eine Brennstoffzelle und einen Brenngas-Verdünnungs-Kasten aufnimmt, und eines Hilfsrahmens, der einen Brenngastank aufnimmt. Insbesondere ist der Brenngas-Verdünnungs-Kasten näher an der Seite des Hilfsrahmens angeordnet als die Brennstoffzelle in dem Brennstoffzellenkasten. Gemäß dieser Anordnung wird die Kollisionsenergie, die während der Kollision eines Fahrzeugs auf den Hilfsrahmen aufgebracht wird, durch die Deformation des Brenngas-Verdünnungs-Kastens aufgenommen (Patentliteratur 2).
Die JP-A-2007-015612 offenbart eine Rahmenstruktur, die ein Paar von linken und rechten Mittelrahmen aufweist, welche vorgesehen sind, um die Mittelkonsole an der Mittelposition des Fahrzeugs zu tragen, und ein Paar von linken und rechten Seitenrahmen aufweist, welche in der Fahrzeug-Breitenrichtung außerhalb der Mittelrahmen vorgesehen sind. Der Brennstoffzellenstapel ist in der Mittelkonsole untergebracht, und der DC-DC-Wandler ist in dem Bereich zwischen den Mittelrahmen und den Seitenrahmen in der Fahrzeug-Breitenrichtung aufgenommen (Patentliteratur 3).
Ein DC-DC-Wandler, welcher die Ausgangsspannung einer Brennstoffzelle zu einem Druckanstieg oder einer Druckabnahme heranzieht, ist beispielsweise in der JP-A-2007-209161 und der JP-A-2007-318938 offenbart (Patentliteratur 4 und Patentliteratur 5).
Liste der zitierten Schriften
Patentliteratur

[Patentliteratur 1] JP-A-2005-205945
[Patentliteratur 2] JP-A-2004-161092
[Patentliteratur 3] JP-A-2007-015612
[Patentliteratur 4] JP-A-2007-209161
[Patentliteratur 5] JP-A-2007-318938

Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei den Montage-Strukturen der vorgenannten konventionellen Technologien war es dennoch nicht möglich, die Brennstoffzelle vor der Einwirkung einer Kollision eines Gegenstandes von der Vorderseite oder anderen Richtungen des Brennstoffzellenfahrzeugs ausreichend zu schützen.
Beispielsweise nimmt der Bodenrahmen, bei der in Patentliteratur 1 beschriebenen Technologie, einmal die Einwirkung der seitlichen Kollision auf und mildert die Einwirkung auf die Brennstoffzelleneinheit. Jedoch kann, abhängig von der Stärke der Einwirkung der seitlichen Kollision oder der Höhe des Gegenstandes, der Gegenstand die Montage-Position der Brennstoffzelleneinheit erreichen.
Bei der in Patentliteratur 2 beschriebenen Technologie war es nicht möglich, den Brenngas-Verdünnungs-Kasten daran zu hindern sich zu bewegen und in Kontakt mit der Brennstoffzelle zu kommen, selbst wenn der Brenngas-Verdünnungs-Kasten in der Lage ist, den größten Teil der Einwirkung aufzunehmen. Daher bestand eine Möglichkeit, dass das Brenngas aus dem Inneren der Brennstoffzelle entweichen und durch eine Zündkerze gezündet würde.
Die in Patentliteratur 3 beschriebene Technologie ist dahingehend wirksam, dass die Einwirkung des Zusammenpralls lediglich mit Schaden an dem DC-DC-Wandler aufgenommen werden kann, da der Mittelrahmen derart aufgebaut ist, dass er einer Bewegung des DC-DC-Wandlers widersteht. Dennoch würde, falls die Einwirkung des Aufpralls wesentlich ist, die Einwirkung dazu führen, dass sich der Mittelrahmen deformiert, sodass die Wahrscheinlichkeit bestünde, dass der Brennstoffzellenstapel zerstört und Brenngas aus der Brennstoffzelle entweichen würde.
Da der in Patentliteratur 4 und Patentliteratur 5 beschriebene DC-DC-Wandler eine in der Nähe einer Brennstoffzelle vorgesehene Peripherievorrichtung ist, besteht, falls irgendein Defekt der Montage-Struktur davon auftreten würde, eine Wahrscheinlichkeit, dass diese aufgrund der Einwirkung während der Fahrzeug-Kollision in die Brennstoffzelle stoßen und ein Entweichen von Brenngas hervorrufen würde.
Um sich mit den vorgenannten Unannehmlichkeiten zu befassen, könnte ein Schema zum Anordnen einer Struktur mit extrem hoher Steifigkeit zwischen der Brennstoffzelle und der zugehörigen Vorrichtung in Betracht kommen, um die Widerstandsfähigkeit der Brennstoffzelle gegenüber einer Einwirkung zu erhöhen. Dennoch können in Fahrzeugen mit einer Gewichtsbeschränkung keine Schutzmaßnahmen, die eine extrem schwere und steife Struktur verwenden, angewendet werden. Es ist notwendig, die Brennstoffzelle effektiv zu schützen, während der Anstieg des Fahrzeuggewichts verhindert wird.
Lösung des Problems
Daher ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Montage-Struktur eines Brennstoffzellensystems vorzusehen, welche in der Lage ist, eine zugehörige Vorrichtung der Brennstoffzelle davor zu hindern, mit der Brennstoffzelle zu kollidieren, während der Anstieg des Fahrzeuggewichts vermieden wird.
Das erste Merkmal des Brennstoffzellensystems der vorliegenden Erfindung, welches die vorgenannten Probleme löst, ist ein Brennstoffzellensystem, das auf einem Fahrzeug montiert ist, mit einer Brennstoffzelle und einer zugehörigen Vorrichtung, die mit der Brennstoffzelle elektrisch verbunden und benachbart zu der Brennstoffzelle angeordnet ist, wobei die zugehörige Vorrichtung einen geneigten Teil an einer Seite einer Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs aufweist.
Gemäß der vorgenannten Gestaltung wird, wenn eine Aufpralleinwirkung von der Seite der Vorwärtsrichtung auf das Fahrzeug aufgebracht wird, die Bewegungsrichtung der zugehörigen Vorrichtung hin zu einer Richtung verändert, die zu der Vorwärtsrichtung nicht parallel ist. In anderen Worten, wenn das Bauteil, das der Aufpralleinwirkung vor der Brennstoffzelle ausgesetzt wurde, mit dem geneigten Teil der vorgenannten zugehörigen Vorrichtung in Kontakt kommt, wird sich die Bewegungsrichtung des Bauteils verändern, da der Kontaktabschnitt schräg ist. Da das Bauteil direkt oder indirekt mit der zugehörigen Vorrichtung verbunden ist, bewegt sich die zugehörige Vorrichtung, in Verbindung mit der Bewegung des Bauteils, in eine Richtung (beispielsweise abwärts), die zu der Vorwärtsrichtung nicht parallel ist. Daher ist es möglich, die zugehörige Vorrichtung daran zu hindern, die Brennstoffzelle direkt zu erreichen und zu beschädigen.
Das zweite Merkmal des Brennstoffzellensystems der vorliegenden Erfindung ist, dass die zugehörige Vorrichtung an dem Fahrzeug durch wenigstens zwei Fixierteile, welche zueinander entlang der Vorwärtsrichtung beabstandet sind, fixiert ist, und das Fixierteil, von den wenigstens zwei Fixierteilen, das an der Seite der Vorwärtsrichtung vorgesehen ist, derart gestaltet ist, dass es mit geringerer Kraft gelöst wird, als das Fixierteil, das an einer gegenüberliegenden Seite zu der Seite der Vorwärtsrichtung vorgesehen ist.
Gemäß der vorgenannten Gestaltung wird, wenn eine Aufpralleinwirkung von der Seite der Vorwärtsrichtung auf das Fahrzeug aufgebracht wird, das Fixierteil der an der zugehörigen Vorrichtung fixierten Fixierteile, das an der Seite der Vorwärtsrichtung vorgesehen ist, aufgrund der Einwirkung zuerst gelöst. Daher bewegt sich die zugehörige Vorrichtung in einer Rotationsrichtung um das Fixierteil, welches nicht gelöst ist, und wird sich der Brennstoffzelle nicht nähern. Auf diese Weise ist es möglich, die zugehörige Vorrichtung daran zu hindern, die Brennstoffzelle direkt zu erreichen und zu beschädigen.
Das dritte Merkmal des Brennstoffzellensystems der vorliegenden Erfindung ist, dass die zugehörige Vorrichtung mit einem vorstehenden Teil an der Seite der Brennstoffzelle vorgesehen ist, und das vorstehende Teil an einer Position vorgesehen ist, an welcher dieses, basierend auf der Bewegung der zugehörigen Vorrichtung, die in einem Fall erwartet wird, bei dem das Fahrzeug kollidiert, mit einem Elektrodenanschluss der Brennstoffzelle in Kontakt kommt.
Gemäß der vorgenannten Gestaltung kollidiert, wenn eine Aufpralleinwirkung von der Seite der Vorwärtsrichtung auf das Fahrzeug aufgebracht wird, das vorstehende Teil mit dem Elektrodenanschluss der Brennstoffzelle entsprechend der Bewegung der zugehörigen Vorrichtung. Infolge dieser Kollision wird der Elektrodenanschluss deformiert und die Brennstoffzelle wird elektrisch kurzgeschlossen. Daher wird, sogar falls die zugehörige Vorrichtung die Brennstoffzelle beschädigt und das Brenngas entweicht, kein Funke erzeugt, und es ist möglich, die Unannehmlichkeiten, die aufgrund des Bruchschadens der Brennstoffzelle auftreten können, zu verhindern.
Die vorgenannten Merkmale eins bis drei können unabhängig voneinander oder in einer Kombination von zwei oder mehr Merkmalen verwendet werden.
Die folgenden Elemente können nach Bedarf der vorliegenden Erfindung hinzugefügt werden.

(1) Vorzugsweise weist die zugehörige Vorrichtung an der Seite der Brennstoffzelle ein Kurzschlussteil auf, das derart gestaltet ist, dass dieses in der Lage ist, eine Leistungsquelle der zugehörigen Vorrichtung kurzzuschließen, wenn eine Kraft eines bestimmten Niveaus oder größer aufgebracht wird (viertes Merkmal).

Gemäß der vorgenannten Gestaltung wird, da die Leistungsquelle der zugehörigen Vorrichtung infolge des in Kontakt Kommens der zugehörigen Vorrichtung mit einem Teil der Brennstoffzelle kurzgeschlossen wird, kein Funke erzeugt werden, selbst wenn die zugehörige Vorrichtung die Brennstoffzelle beschädigt und das Brenngas entweicht, und es ist möglich, die Unannehmlichkeiten, die aufgrund des Bruchschadens der Brennstoffzelle auftreten können, zu verhindern.

(2) Das Kurzschlussteil ist vorzugsweise an einer Position vorgesehen, an welcher dieses, basierend auf der Bewegung der zugehörigen Vorrichtung, die erwartet wird, wenn das Fahrzeug kollidiert, mit einem Teil der Brennstoffzelle in Kontakt kommen wird.

Gemäß der vorgenannten Gestaltung ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit des Kurzschließens der Leistungsquelle zu erhöhen, wenn während der Kollision Kraft eines bestimmten Niveaus oder größer auf das Kurzschlussteil aufgebracht wird.

(3) Ein Träger-Bauelement ist vorzugsweise zwischen der zugehörigen Vorrichtung und der Brennstoffzelle vorgesehen.

Gemäß der vorgenannten Gestaltung ist es möglich, die Brennstoffzelle wirkungsvoll davor zu bewahren, beschädigt zu werden, da das Träger-Bauelement die Einwirkung, wenn die Brennstoffzelle und die zugehörige Vorrichtung in Kontakt kommen, dämpfen wird.

(4) Die zugehörige Vorrichtung ist vorzugsweise ein mit der Brennstoffzelle elektrisch verbundener Wandler.

Da es sich bei dem Wandler um eine Spannungswandlungs-Einrichtung zum Wandeln der Ausgangsspannung der Brennstoffzelle handelt, ist dieser häufig benachbart zu der Brennstoffzelle vorgesehen.

(5) Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich auch um ein Fahrzeug, das ein Brennstoffzellensystem mit den vorgenannten Merkmalen aufweist.

Durch das Montieren des Brennstoffzellensystems der vorliegenden Erfindung ist es möglich, selbst wenn das Fahrzeug kollidieren würde, die Wahrscheinlichkeit des Beschädigens der Brennstoffzelle oder die Wahrscheinlichkeit, dass Unannehmlichkeiten hervorgerufen werden, selbst wenn die Brennstoffzelle beschädigt wird, zu verhindern.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die zugehörige Vorrichtung davor zu hindern, die Brennstoffzelle zu beschädigen, da die Bewegungsrichtung der zugehörigen Vorrichtung hin zu einer Richtung verändert wird, welche zu der Vorwärtsrichtung nicht parallel ist.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
1 ist ein Diagramm einer Systemkonfiguration des Brennstoffzellensystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Seitenansicht, Draufsicht und Vorderansicht, welche die Anordnung der entsprechenden Einheiten des Brennstoffzellensystems in dem Fahrzeug in Ausführungsform 1 erklären.
3 ist eine Fahrzeug-Unteransicht, welche die Anordnung des Brennstoffzellensystems in Ausführungsform 1 erklärt.
4 ist eine Fahrzeug-Seitenansicht, welche die Anordnung des Brennstoffzellensystems in Ausführungsform 1 erklärt.
5 ist eine perspektivische Ansicht der Brennstoffzellenbaugruppe und der Wandleranordnung in Ausführungsform 1.
6 ist eine perspektivische Ansicht von der oberen Seite der Wandleranordnung in Ausführungsform 1.
7 ist eine perspektivische Ansicht von der unteren Seite der Wandleranordnung in Ausführungsform 1.
8 ist ein funktionelles, erklärendes Diagramm in Ausführungsform 1, wobei 8A ein Diagramm während der Kollision der Frontfläche ist, 8B ein Diagramm ist, wenn der Gegenstand die Position der Wandleranordnung erreicht, und 8B ein Diagramm ist, wenn sich die Bewegungsrichtung der Wandleranordnung entsprechend der Veränderung der Bewegungsrichtung des Gegenstandes verändert.
9 ist ein erklärendes Diagramm einer Abschaltfunktion der Wandleranordnung in Ausführungsform 1, wobei 9A das erklärende Diagramm der Anordnung vor der Kollision ist, und 9B das erklärende Diagramm ist, wenn die Bewegungsrichtung der Wandleranordnung verändert wird.
10 ist eine perspektivische Ansicht der Brennstoffzellenbaugruppe in Ausführungsform 2.
11 ist eine Fahrzeug-Seitenansicht, welche die Anordnung der Brennstoffzellenbaugruppe in Ausführungsform 2 erklärt.
12 ist eine Fahrzeug-Unteransicht, welche die Anordnung der Brennstoffzellenbaugruppe in Ausführungsform 2 erklärt.
13 ist ein funktionelles, erklärendes Diagramm in Ausführungsform 2, wobei 13A ein Diagramm während der Kollision der Vorderseite ist, 13B ein Diagramm ist, wenn der Gegenstand die Position der Wandleranordnung erreicht, und 13B ein Diagramm ist, wenn sich die Bewegungsrichtung des Gegenstandes verändert.
14 ist eine Fahrzeug-Seitenansicht, welche die Anordnung der Brennstoffzellenbaugruppe in Ausführungsform 3 erklärt.
15 ist eine Fahrzeug-Seitenansicht, welche die Anordnung der Brennstoffzellenbaugruppe in einem modifizierten Beispiel erklärt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Die bevorzugten Ausführungsformen zum Betrieb der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug zu den beigefügten Abbildungen erklärt.
In der nachfolgenden Beschreibung der Abbildungen werden den gleichen oder ähnlichen Komponenten die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen gegeben. Die Abbildungen sind jedoch schematisch. Entsprechend sollten die spezifischen Dimensionen und dergleichen im Lichte der darauffolgenden Erklärung ermittelt werden. Ferner ist es selbstverständlich, dass die Beziehung oder das Verhältnis von wechselseitigen Dimensionen zwischen den entsprechenden Abbildungen ebenso variieren kann.
(Definitionen)
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Formulierungen werden folgendermaßen definiert.
„Mobiler Gegenstand”: Eine Struktur, die sich durch Verwenden der von der Brennstoffzelle erzeugten Ausgangsleistung bewegen kann, unabhängig von dem Prinzip der Bewegung, und unabhängig davon, ob diese bemannt ist.
„Fahrzeug”: Der Körper eines Automobiles als ein Beispiel des mobilen Gegenstandes der vorliegenden Erfindung.
„Vorne”: Die Vorrückrichtung, wenn das Fahrzeug in Fahrt versetzt wird, und diese wird ebenso als „Vorwärtsrichtung” oder „Vorderseite” bezeichnet.
„Hinten”: Die Vorrückrichtung, wenn das Fahrzeug in einen Rückwärtsgang (rückwärts) geschaltet wird, und diese wird ebenso als „Rückwärtsrichtung” oder „Rückseite” bezeichnet.
„Seitlich”: Die seitliche Richtung in einer horizontalen Ebene, relativ zu der vorgenannten Vorwärtsrichtung oder Rückwärtsrichtung, und diese wird ebenso als „Seitenrichtung” oder „Querrichtung” bezeichnet.
„Auf”: In Relation zu der Höhenrichtung des Fahrzeugs wird die Aufwärtsrichtung (obere Richtung in der Seitenansicht und der Vorderansicht von 2) als „obere Richtung” oder „obere Seite” bezeichnet, und die Abwärtsrichtung (Fahrbahnoberflächen-Richtung des Fahrzeugs 100 und untere Richtung der Seitenansicht und der Vorderansicht in 2) wird als die „untere Richtung” oder die „untere Seite” bezeichnet.
„Zugehörige Vorrichtung”: Andere Komponenten als die Brennstoffzelle, die das Brennstoffzellensstern bilden, ungeachtet des Typs der Komponente. Der Ausdruck „zugehörige Vorrichtung” enthält einen Wandler, einen Hilfsumrichter, einen Fahrzeugantriebsumwandler, eine Kühlpumpe, eine Antriebspumpe, einen Kompressor, eine Batterie und dergleichen. Eine „zugehörige Vorrichtung” muss nicht notwendigerweise elektrisch mit der Brennstoffzelle verbunden sein.
„Benachbart”: „benachbart” bedeutet, dass der Abstand zwischen der Brennstoffzelle und der zugehörigen Vorrichtung eng ist, jedoch gibt es keine Beschränkung dieses Abstandes. Falls jedoch eine Aufpralleinwirkung ohne die Anwendung der vorliegenden Erfindung aufgebracht wird, ist „benachbart” der Abstand, bei dem die zugehörige Vorrichtung die Brennstoffzelle physisch beeinflussen könnte.
(Ausführungsform 1)
Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung betrifft eine Wandleranordnung, welche die Merkmale eins bis vier in dem Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung auf einen DC-DC-Wandler als die zugehörige Vorrichtung anwendet. Die Gestaltung des Brennstoffzellensystems wird erst beschrieben und die Wandleranordnung wird darauffolgend detailliert erklärt.
(Systemkonfiguration)
1 ist ein Konfigurations-Diagramm des Brennstoffzellensystems, auf welches die vorliegende Erfindung angewendet wird.
Ein Brennstoffzellensystem 10 in 1 ist durch Aufweisen eines Brenngas-Zuführsystems 4, eines Oxidationsgas-Zuführsystems 7, eines Kühlmittel-Zuführsystems 3 und eines elektrischen Leistungssystems 9 aufgebaut. Das Brenngas-Zuführsystems 4 ist ein System zum Zuführen von Brenngas (Wasserstoffgas) zu einer Brennstoffzelle 20. Das Oxidationsgas-Zuführsytems 7 ist ein System zum Zuführen von Oxidationsgas (Luft) zu einer Brennstoffzelle 20. Das Kühlmittel-Zuführsystem 3 ist ein System zum Kühlen der Brennstoffzelle 20. Das elektrische Leistungssystem 9 ist ein System zum Laden und Entladen des erzeugten Ausganges von der Brennstoffzelle 20.
Die Brennstoffzelle 20 weist eine Membranelektrodenanordnung (MEA) 24 auf, welche durch Siebdruck einer Anodenelektrode 22 und einer Kathodenelektrode 23 an jeder Fläche einer Polymerelektrolytmembran 21 ausgebildet ist, die aus einer protonendurchlässigen Ionen-Austauschmembran oder dergleichen hergestellt ist, welche aus fluoriertem Harz oder dergleichen ausgebildet ist. Jede Fläche der Membranelektrodenanordnung 24 ist von einem Separator (nicht gezeigt) mit einem Strömungskanal von Brenngas, Oxidationsgas, und Kühlmittel umgeben. Ein nutförmiger Anodengaskanal 25 und ein Kathodengaskanal 26 sind zwischen dem Separator, und der Anodenelektrode 22 und der Kathodenelektrode 23 ausgebildet. Die Anodenelektrode 22 ist durch Vorsehen einer Brennelektroden-Katalyseschicht auf einer schwammartigen Trägerschicht gestaltet, und die Kathodenelektrode 23 ist durch Vorsehen einer Luftelektroden-Katalyseschicht auf einer schwammartigen Trägerschicht gestaltet. Die Katalyseschicht dieser Elektroden ist beispielsweise durch Befestigen mit Platinpartikeln gestaltet. Die Brennstoffzelle 20 ruft die in nachfolgenden Formeln (1) bis (3) gezeigte elektrochemische Reaktion hervor. H₂ → 2H⁺ + 2e^– (1) (1/2)O₂ + 2H⁺ + 2e^– → H₂O (2) H₂ + (1/2)O₂ → H₂O (3)
An der Seite der Anodenelektrode 22 wird die in Formel (1) gezeigte Reaktion hervorgerufen. An der Seite der Kathodenelektrode 23 wird die in Formel (2) gezeigte Reaktion hervorgerufen. Bei der gesamten Brennstoffzelle 20 wird die in Formel (3) gezeigte Reaktion hervorgerufen. Um diese Art von elektrochemischer Reaktion hervorzurufen, wird die Brennstoffzelle auf einem Fahrzeug durch Aufnehmen in einem später beschriebenen Gehäuse, in Form einer Brennstoffzelleneinheit montiert.
Zu beachten ist, dass 1 zur Einfachheit der Erklärung eine Einheits-Zellstruktur schematisch zeigt, welche von einer Membranelektrodenanordnung 24, einem Anodengaskanal 25 und einem Kathodengaskanal 26 gebildet ist. In der Realität weist die Einheits-Zellstruktur eine Stapelstruktur auf, bei der eine Mehrzahl von Einheitszellen (Zellgruppe) mittels des vorgenannten Separators in Reihe geschaltet sind.
Das Kühlmittel-Zuführsystem 3 des Brennstoffzellensystems 10 weist einen Kühlmittel-Durchlass 31, Temperatursensoren 32 und 35, einen Kühler 33, ein Ventil 34 und eine Kühlmittelpumpe 35 auf. Der Kühlmittel-Durchlass 31 ist ein Strömungsdurchlass zum Zirkulieren des Kühlmittels. Der Temperatursensor 32 ist eine Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur des Kühlmittels, welches von der Brennstoffzelle 20 abgegeben wird. Der Kühler 33 ist ein Wärmetauscher zum Abstrahlen der Hitze der Kühlmittels nach aussen. Das Ventil 34 ist eine Ventilenrichtung zum Regulieren der Kühlmittelmenge, die in den Kühler 33 strömt. Die Kühlmittelpumpe 35 ist eine Antriebseinrichtung zum unter Druck setzen und Zirkulieren des Kühlmittels mit Hilfe eines nicht gezeigten Motors. Der Temperatursensor 36 ist eine Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur des der Brennstoffzelle 20 zugeführten Kühlmittels.
Das Brenngas-Zuführsystem 4 des Brennstoffzellensystems 10 weist eine Brenngas-Zuführeinheit 42, eine Brenngas-Zuführleitung 48 und einen Zirkulationspfad 51 auf. Die Brenngas-Zuführeinheit 42 ist eine Speichereinrichtung zum Speichern von Brenngas (Anodengas) wie Wasserstoffgas. Die Brenngas-Zuführleitung 40 ist eine Strömungsdurchlasseinrichtung zum Zuführen des Brenngases von der Brenngas-Zuführeinheit 42 zu dem Anodengaskanal 25. Der Zirkulationspfad 51 ist eine Strömungsdurchlasseinrichtung (Zirkulationspfad) zum Zirkulieren des Brenn-Abgases, das von dem Anodengaskanal 25 in die Brenngas-Zuführleitung 40 abgegeben wird.
Die Brenngas-Zuführeinheit 42 ist beispielsweise durch einen Hochdruck-Wasserstofftank, eine wasserstoffspeichernde Legierung, einen Reformer oder dergleichen gestaltet. In dieser Ausführungsform weist die Brenngas-Zuführeinheit 42 einen ersten Brenngastank 42a und einen zweiten Brenngastank 42b auf. Die Brenngas-Zuführleitung 40 ist mit einem Hauptventil 43, einem Drucksensor 44, einem Injektor 45 und einem Absperrventil 46 montiert. Das Hauptventil 43 ist ein Absperrventil zum Steuern des Flusses von Brenngas von der Brenngas-Zuführeinheit 42. Der Drucksensor 44 ist eine Druckerfassungseinrichtung zum Erfassen des relativ hohen Druckes des Brenngases in der Leitung, welcher sich stromabwärts des Hauptventils 43 und stromaufwärts des Injektors 45 befindet. Der Injektor 45 ist ein Regulationsventil zum Regulieren des Brenngasdruckes innerhalb des Zirkulationspfades 51. Das Absperrventil 46 ist eine Ventileinrichtung zum Steuern der Zuführung/nicht-Zuführung von Brenngas zu der Brennstoffzelle 20.
Der Zirkulationspfad 51 weist ein Absperrventil 52, einen Gas-Flüssigkeits-Separator 53, ein Abgasventil 54 und eine Wasserstoffpumpe 55 auf. Das Absperrventil 52 ist eine Ventileinrichtung zum Steuern der Zuführung/nicht-Zuführung des Brenn-Abgases von der Brennstoffzelle 20 zu dem Zirkuationspfad 51. Der Gas-Flüssigkeits-Separator 53 ist eine Separationseinrichtung zum Beseitigen der Feuchtigkeit, die in dem Brenn-Abgas enthalten ist. Das Abgasventil 54 ist eine Ventileinrichtung zum Ablassen der Feuchtigkeit, die von dem Gas-Flüssigkeits-Separator 53 abgetrennt wurdem, nach aussen. Die Wasserstoffpumpe 55 weist einen nicht gezeigten Motor auf und ist eine Antriebseinrichtung wie ein Zwangs-Zirkulator, welcher das Brenn-Abgas, das einem Druckabfall, auf den Durchgang durch den Anodengaskanal 25 hin, unterzogen wurde, komprimiert, und folglich das Brenn-Abgas auf einen geeigneten Gasdruck erhöht, und das Brenn-Abgas in der Brenngas-Zuführleitung 40 umwälzt. Basierend auf dem Antrieb der Wasserstoffpumpe 55, läuft das Brenn-Abgas mit dem von der Brenngas-Zuführeinheit 42 zugeführten Brenngas an der Kreuzung der Brenngas-Zuführleitung 40 und dem Zirkulationspfad 51 zusammen, und wird der Brennstoffzelle 20 zugeführt und wiederverwendet. Zu beachten ist, dass die Wasserstoffpumpe 55 mit einem Rotationsgeschwindigkeitssensor 57 zum Erfassen der Rotationsgeschwindigkeit der Wasserstoffpumpe 55, und Drucksensoren 58, 59 zum Erfassen des Druckes des Zirkulationspfades vor und nach der Wasserstoffpumpe 55 ausgestattet ist.
Zusätzlich ist der Zirkulationspfad 51 mit einem Abgas-Strömungsdurchlass 61 in einer verzweigten Art und Weise verbunden. Der Abgas-Strömungsdurchlass 61 ist mit einem Absaugventil 63 und einem Verdünner 62 vorgesehen, und ist eine Ablasseinrichtung zum Ablassen des Brenn-Abgases, das von der Brennstoffzelle 20 nach außerhalb des Fahrzeugs abgelassen wird. Das Absaugventil 63 ist eine Ventileinrichtung zum Steuern des Ablassens des Brenn-Abgases. Infolge von Öffnen und Schließen des Absaugventils 63 wird die Zirkulation innerhalb der Brennstoffzelle 20 wiederholt und das Brenn-Abgas mit einer erhöhten Verunreinigungskonzentration wird nach außerhalb abgelassen, und ein Rückgang der Zellspannung kann durch Einführen neuen Brenngases verhindert werden. Der Verdünner 62 ist eine Verdünnungseinrichtung zum Verdünnen des Brenn-Abgases mit Oxidations-Abgas hin zu einer Konzentration, bei der keine Oxidationsreaktion auftreten wird, und ist beispielsweise ein Wasserstoff-Reduktionsvorrichtung.
Dabei ist das Oxidationsgas-Zuführungssystem 7 des Brennstoffzellensystems 10 mit einer Oxidationsgas-Zuführleitung 71, und einem Oxidations-Abgas-Ablassdurchlass 72 versehen. Die Oxidationsgas-Zuführleitung 71 ist eine Strömungsdurchlasseinrichtung zum Zuführen von Oxidationsgas (Kathodengas) zu dem Kathodengaskanal 26. Der Oxidations-Abgas-Ablassdurchlass 72 ist eine Strömungsdurchlasseinrichtung zum Ablassen des Oxidationsabgases (Kathodenabgases), das von dem Kathodengaskanal 26 abgelassen wird.
Die Oxidationsgas-Zuführleitung 71 ist mit einem Luftfilter 74 und einem Luftkompressor 75 vorgesehen. Der Luftfilter 74 ist eine Ansaugeinrichtung und eine Filtriereinrichtung zum Ansaugen und Filtern von Luft aus der Atmosphäre, und zum Zuführen dieser zu der Oxidationsgas-Zuführleitung 71. Der Luftkompressor 75 ist eine Antriebseinrichtung, welche die angesaugte Luft mit einem nicht gezeigten Motor komprimiert, und die komprimierte Luft als Oxidationsgas zu dem Kathodengaskanal 26 liefert. Der Luftkompressor 75 ist mit einem Drucksensor 73 zum Erfassen des Luftzuführdruckes des Luftkompressors 75 ausgestattet.
Ein Befeuchter 76 ist zwischen der Oxidationsgas-Zuführleitung 71 und dem Oxidations-Abgas-Ablassdurchlass 72 vorgesehen. Der Befeuchter 76 tauscht Feuchtigkeit zwischen der Oxidationsgas-Zuführleitung 71 und dem Oxidations-Abgas-Ablassdurchlass 72, und erhöht die Feuchtigkeit der Oxidationsgas-Zuführleitung 71.
Der Oxidations-Abgas-Ablassdurchlass 72 ist mit einem Druckregulierungsventil 77 und einem Dämpfer 65 vorgesehen. Das Druckregulierungsventil 77 ist eine Druckregulierungseinrichtung, die als ein Regler zum Regeln des Ablassdruckes des Oxidations-Abgas-Ablassdurchlasses 72 dient. Der Dämpfer 65 ist eine Schalldämpfungseinrichtung zum Absorbieren des Ablassgeräusches des Oxidations-Abgases. Das von dem Druckregelventil 77 abgelassene Oxidations-Abgas wird abgezweigt. Ein Teil des abgezweigten Oxidations-Abgases strömt in den Verdünner 62, und wird mit dem Brenn-Abgas, das in dem Verdünner 62 zurückgehalten wird, vermischt und verdünnt. Der andere Teil des abgezweigten Oxidations-Abgases wird der Schallabsorption durch den Dämpfer 65 unterzogen und mit dem Gas, das durch den Verdünner 62 vermischt und verdünnt wurde, vermischt, und nach außerhalb des Fahrzeugs abgelassen.
Mit dem elektrischen Leistungssystem 9 des Brennstoffzellensystems 10 sind ein Spannungssensor 84, ein Stromsensor 86, ein Brennstoffzellen DC-DC-Wandler 90, eine Batterie 91, ein Batterie-Computer 92, ein Wechselrichter 93, ein Fahrzeug-Antriebsmotor 94, ein Wechselrichter 95, eine Hochspannungs-Hilfsmaschine 96, ein Relais 97 und ein Batterie DC-DC-Wandler 98 verbunden. Diese stellen die „zugehörigen Vorrichtungen” in dieser Ausführungsform dar.
Der Brennstoffzellen DC-DC-Wandler (nachfolgend als „FC-Wandler” bezeichnet) 90 ist eine Spannungs-Wandlungseinrichtung zum Wandeln der Spannung zwischen dem Primärseitenanschluss und dem Sekundärseitenanschluss. Insbesondere ist ein Ausgangsanschluss der Brennstoffzelle 20 mit dem Primärseitenanschluss verbunden, und der Wechselrichter 93 ist mit dem Sekundärseitenanschluss verbunden. Ferner ist der Batterie DC-DC-Wandler (nachfolgend als der „Batterie-Wandler” bezeichnet) 98 ebenso eine Spannungs-Wandlungseinrichtung zum Wandeln der Spannung zwischen dem Primärseitenanschluss und dem Sekundärseitenanschluss. Insbesondere ist ein Ausgangsanschluss der Batterie 91 mit dem Primärseitenanschluss verbunden, der Sekundärseitenanschluss ist mit einem Eingangsanschluss des Wechselrichters 93 verbunden und mit dem FC-Wandler 90 in Reihe geschaltet.
Der FC-Wandler 90 erhöht die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 20, die mit einem Primärseitenanschluss verbunden ist, und führt diese zu einem Eingangsanschluss des Wechselrichters 93, der mit einem Sekundärseitenanschluss verbunden ist. Wenn der erzeugte Ausgang der Brennstoffzelle 20 nicht ausreichend ist, erhöht der Batterie-Wandler 98 die Ausgangsspannung der Batterie 91, die mit dem Primärseitenanschluss verbunden ist, und führt diese zu dem Eingangsanschluss des Wechselrichters 93, der mit dem Sekundärseitenanschluss verbunden ist. Ferner wird, falls überschüssige Elektrizität in der Brennstoffzelle 20 erzeugt wird, die überschüssige Elektrizität der Brennstoffzelle 20 mittels des FC-Wandlers 90 und dem Batterie-Wandler 98 in der Batterie 91 gespeichert. Zusätzlich wird, falls regenerative, elektrische Leistung aufgrund eines Bremsvorganges zu dem Fahrzeugantriebsmotor 94 erzeugt wird, die regenerative, elektrische Leistung mittels des Batterie-Wandlers 98 in der Batterie gespeichert.
Der FC-Wandler 90 weist in dem Sekundärseitenanschluss ein Relais 97 auf. Das Relais 97 ist derart aufgebaut, um eine leitende Verbindung in einem normalen Zustand aufrechtzuerhalten. Jedoch gerät, wenn eine vorliegende Einwirkung auf den FC-Wandler 90 aufgebracht wird, das Relais 97 in einen gesperrten Zustand, und ist derart aufgebaut, dass der Sekundärseitenanschluss des FC-Wandlers 90 von dem Wechselrichter 93, dem Wechselrichter 95, und dem Batterie-Wandler 98 elektrisch getrennt wird.
Ferner ist der Sekundärseitenanschluss des FC-Wandlers 90 derart aufgebaut, dass dieser mittels eines Netzsteckers 283 mit dem Eingangsanschluss des Wechselrichters 93 und des Wechselrichters 95, und dem Sekundärseitenanschluss des Batterie-Wandlers 98 elektrisch verbunden ist.
Die Batterie 91 ist eine elektrische Speichervorrichtung zum Speichern von überschüssiger Elektrizität und regenerativer, elektrischer Leistung als eine Sekundärbatterie. Der Batterie-Computer 92 ist eine Überwachungseinrichtung zum Überwachen des Ladezustandes der Batterie 91. Der Wechselrichter 93 ist eine DC-AC-Wandlungseinrichtung zum Wandeln des mittels des FC-Wandlers 90 oder des Batterie-Wandlers 98 zugeführten Gleichstromes in einen Dreiphasen-Wechselstrom, und zum Zuführen desselben zu dem anzutreibenden Fahrzeugantriebsmotor 94. Der Fahrzeugantriebsmotor 94 ist die Hauptantriebseinrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs, und ist eine Antriebseinrichtung, die von dem Dreiphasen-Wechselstrom von dem Wechselrichter 93 angetrieben wird. Der Wechselrichter 95 ist eine DC-AC-Wandlungseinrichtung zum Zuführen eines Wechselstromes zu den verschiedenen Hochspannungs-Zubehörteilen 96, die das Brennstoffzellensystem 10 bilden. Die Hochspannungs-Hilfsmaschine 96 ist eine Sammelbezeichnung der Antriebseinrichtungen, die einen anderen Motor als den Fahrzeugantriebsmotor 94 verwenden. Insbesondere handelt es sich bei der Hochspannungs-Hilfsmaschine 96 um Motoren wie der Kühlmittelpumpe 35, der Wasserstoffpumpe 55, des Luftkompressors 75.
Der Spannungssensor 84 ist eine Spannungserfassungseinrichtung zum Erfassen der Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 20, und der Stromsensor 86 ist eine Stromerfassungseinrichtung zum Messen des Ausgangsstromes der Brennstoffzelle 20. Der Spannungssensor 84 und der Stromsensor 86 werden zum Erfassen der Ausgangsspannung und des Ausgangsstromes der Brennstoffzelle 20 verwendet.
Die Hochspannungs-Hilfsmaschine Zu beachten ist, dass der Fahrzeugantriebsmotor 94 mit einem Rotationsgeschwindigkeitssensor 99 zum Erfassen der Rotationsgeschwindigkeit des Fahrzeugantriebsmotors 94 montiert ist. Der Fahrzeugantriebsmotor 94 ist über ein Differential mit einem Vorderreifen 101, als ein Rad, mechanisch verbunden, und ist in der Lage, das Drehmoment von dem Fahrzeugantriebsmotor 94 zu der Antriebsleistung des Fahrzeugs zu wandeln.
Zusätzlich ist das Brennstoffzellensystem 10 mit einer Steuereinheit 80 zum Steuern der Gesamtleistungserzeugung des Brennstoffzellensystems 10 ausgestattet. Die Steuereinheit 80 ist als ein Mehrzweck-Computer, aufweisend eine CPU (central processing unit = Hauptprozessor), einen RAM, einen ROM, eine Schnittstellenschaltung und dergleichen (nicht gezeigt) aufgebaut. Die Steuereinheit 80 kann von einem Computer oder von einer Vielzahl von Computern, die zusammenarbeiten, aufgebaut sein. Die Steuereinheit 80 führt beispielsweise die folgenden Steuerarten aus, ist jedoch nicht darauf beschränkt:

(1) Eingeben eines Schaltsignals von dem Zündschalter 82 und Starten oder Ausschalten des Brennstoffzellensystems 10;
(2) Aufnehmen eines Erfassungssignals des nicht gezeigten Gaspedales und der Schaltstellung und eines Rotationsgeschwindigkeitssignals von dem Rotationsgeschwindigkeitsssensor 99 und Computer-Steuerparameter wie die von dem System benötigte Leistung als die benötigte Leistungszuführmenge;
(3) Steuern der Rotationsgeschwindigkeit des Luftkompressors 75, so dass die Menge an Oxidationsgas, die zu der Oxidationsgas-Zuführleitung 71 geleitet wird, basierend auf dem Relativwert des Druckes der Oxidationsgas-Zuführleitung 71, der durch den Drucksensor 73 erfasst wird, zu einer geeigneten Menge wird;
(4) Steuern der Öffnung des Druckregelventils 77, so dass die Menge an Oxidations-Abgas, das von dem Oxidations-Abgas-Ablassdurchlass 72 abgelassen wird, zu einer geeigneten Menge wird;
(5) Anpassen der Öffnung des Hauptventils 43 oder Regulieren des regulierten Druckes des Injektors 45, so dass die Menge an Oxidationsgas, das zu der Brenngas-Zuführleitung 40 geleitet wird, basierend auf dem Relativwert der durch die Drucksensoren 44, 58, 59 erfassten Drücke, zu einer geeigneten Menge wird;
(6) Steuern der Rotationsgeschwindigkeit der Wasserstoffpumpe 55 und Steuern der Öffnung des Absaugventils 63, so dass die Menge an Brenn-Abgas, das in dem Zirkulationspfad 51 umgewälzt wird, zu einer geeigneten Menge wird, während der Wert des Rotationsgeschwindigkeitssensors 57 überwacht wird;
(7) Steuern des Öffnens und Schließens des Hauptventils 43, des Absperrventils 46, des Absperrventils 52 und dergleichen, entsprechend dem Antriebsmodus;
(8) Berechnen der Zirkulationsmenge des Kühlmittels, basierend auf dem Relativwert der von den Temperatursensoren 32, 36 erfassten Kühlmitteltemperatur, und Steuern der Rotationsgeschwindigkeit der Kühlmittelpumpe 35;
(9) Berechnen der AC-Impedanz der Brennstoffzelle 20, basierend auf dem von dem Spannungssensor 84 erfassten Spannungswert, und dem von dem Stromsensor 86 erfassten Stromwert, Bestimmen und Berechnen des Wassergehalts der Elektrolytmembran, und Steuern der Spülmenge, wenn das Fahrzeug angehalten wird; und
(10) Steuern des elektrischen Leistungssystems 9; beispielsweise zum Steuern des FC-Wandlers 90, des Batterie-Wandlers 98, der Wechselrichter 93 und 95, des Fahrzeugantriebsmotors 94, der Hochspannungs-Hilfsmaschine 96 usw.

(Anordnung des Brennstoffzellensystems im Fahrzeug)
Die Gestaltung der Brennstoffzellenbaugruppe in Ausführungsform 1 wird nun mit Bezug zu 2 bis 7 erklärt. 2 zeigt die Fahrzeugstruktur und die Anordnung des Brennstoffzellensystems in Ausführungsfom 1. 2 zeigt eine Seitenansicht, eine Draufsicht und eine Vorderansicht.
Wie in der Seitenansicht und Draufsicht in 2 gezeigt, ist die Kontur des Fahrzeugs 100, des Vorderreifens 101, des Hinterreifens 102, des Vordersitzes 103 und des hinteren Sitzes 104 mit Hilfe einer gestrichelten Linie gezeigt. Wie in der Seitenansicht von 2 gezeigt, ist ein Armaturenbrett 105, welches das Abteil, in das der Insasse einsteigt, abteilt, mit Hilfe einer fetten, gestrichelten Linie gezeigt. Die entsprechenden Komponenten, welche das Brennstoffzellensystem 10 bilden, sind mit Hilfe einer durchgezogenen Linie gezeigt. In 2 ist aus den entsprechenden Vorrichtungen, welche das Brennstoffzellensystem 10 bilden, insbesondere die Anordnung der Brennstoffzelle 20, des FC-Wandlers 90, des Wechselrichters 93, des Fahrzeugantriebsmotors 94 und des ersten Brenngastanks 42a erläutert.
Wie in der Seitenansicht von 2 gezeigt ist, sind die entsprechenden Komponenten des Brennstoffzellensystems 10 an dem bodenoberflächenseitigen Teil des Fahrzeugs 100 eingerichtet, der durch das Armaturenbrett 105 abgeteilt ist. Die Brennstoffzelle 20 ist etwa im mittleren Abschnitt in Längsrichtung und Querrichtung des Fahrzeugs, unmittelbar unterhalb des Vordersitzes 103 in dieser Ausführungsform angeordnet. Da der FC-Wandler 90 mit einem Ausgangsanschluss der Brennstoffzelle 20 direkt verbunden ist, ist dieser benachbart zu der Brennstoffzelle 20 und an der Vorderseite der Brennstoffzelle 20 angeordnet. Um den Fußraum des Insassen zu erweitern, ist das Armaturenbrett 105 mit einem Tunnelteil 109 vorgesehen, der in einer Längsrichtung zwischen einem rechten Vordersitz 103R und einem linken Vordersitz 103L übersteht. Der FC-Wandler 90 ist in dem Tunnelteil 109 aufgenommen. Der Fahrzeugantriebsmotor 94 ist in der Nähe des Vorderreifens 101, und an der Vorderseite des Fahrzeugs 100 angeordnet, um den Vorderreifen 101 anzutreiben. Der Wechselrichter 93 ist in der Nähe des Fahrzeugantriebsmotors 94 angeordnet, um dem Fahrzeugantriebsmotor 94 Leistung zuzuführen. Der erste Brenngastank 42a ist an der Hinterseite der Brennstoffzelle 20 angeordnet, um der Brennstoffzelle 20 Brenngas zuzuführen.
Wie vorstehend beschrieben ist, sind die Brennstoffzelle 20 und der FC-Wandler 90 an der Unterseite, in etwa der Mitte des Fahrzeugs 100 angeordnet, und von einem Rahmen (später beschrieben), der sich in der Längsrichtung des Fahrzeugs 100 erstreckt, und einem Querträger (später beschrieben), der sich in der Querrichtung des Fahrzeugs 100 erstreckt, umgeben. Dadurch sind die Brennstoffzelle 20 und der FC-Wandler 90 an einer Position vorgesehen, an welcher diese nicht auf einfache Weise kaputtgehen, selbst bei einer Kollision von der Seitenrichtung zusätzlich zu einer Kollision von der vorderen Seite des Fahrzeugs 100. Insbesondere besitzt, da der FC-Wandler 90 einer zugehörigen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung entspricht, und einen geneigten Teil an der Vorderseite des Fahrzeugs 100 aufweist, dieser eine extrem hohe Toleranz gegen eine Kollision von der Vorwärtsrichtung, bzw. von vorne.
Zu beachten ist, dass in der anschließenden Erklärung die Brennstoffzelle 20 in Form der Brennstoffzellenbaugruppe 200 an dem Fahrzeug 100 montiert ist, bzw. der FC-Wandler 90 in Form der Wandleranordnung 250 an dem Fahrzeug montiert ist. Die Wandleranordnung 250 entspricht einer „zugehörigen Vorrichtung” in der vorliegenden Erfindung.
(Fahrzeugstruktur)
3 zeigt die Fahrzeug-Unteransicht mit der Anordnung des Brennstoffzellensystems in Ausführungsform 1. Es wird davon ausgegangen, dass die zahlreichen Komponenten, wie die Rahmen, Bauteile und Säulen, welche nachfolgend erklärt sind, aus einem Metall-Material mit gegebener Steifigkeit gestaltet sind; beispielsweise Aluminium, SUS, Stahl oder dergleichen. Die Metall-Materialien können aus Sicht der Leichtigkeit der Verarbeitbarkeit, Festigkeit, Toleranz, Gewicht, Kosten usw. beliebig ausgewählt werden. Die Metall-Materialien können bekannten Härtungsbehandlungen, wie Abschrecken oder Legieren unterzogen werden.
Wie in 3 gezeigt, ist eine Bodenplatte 111 über die Vorderfläche der Bodenoberfläche des Fahrzeugs 100 gelegt. In dem vorderen Teil des Fahrzeugs 100 sind Vorderrahmen 114 und 115 in einer ausgedehnten Art und Weise an dem Bodenteil vorgesehen, und bilden die Rahmenstruktur des vorderen Teils des Fahrzeugs 100. Ein vorderes Querträgerelement 110 ist an dem vordersten Teil der Vorderrahmen 114 und 115 vorgesehen, und der in 1 gezeigte Kühler 33 ist zusätzlich montiert. Ein vorderes Fahrwerk- bzw. Träger-Bauelement 112 ist an der Hinterseite des vorderen Querträgerelements 110 vorgesehen. Das vordere Träger-Bauelement 112 ist an den Vorderrahmen 114 und 115 befestigt. Der in 1 und 2 gezeigte Fahrzeugantriebsmotor 94 ist in dem von dem vorderen Quertägerelement 110 und dem vorderen Träger-Bauelement 112 umgebenen Bereich angeordnet.
Die Brennstoffzellenbaugruppe 200 ist an den Vorderrahmen 114 und 115 an der Vorderseite des Fahrzeugs befestigt, und an einem dritten Querträgerelement 136 an der Hinterseite des Fahrzeugs befestigt. Wie in 3 gezeigt ist, erstreckt sich ein Paar von Nebenrahmen 118 und 119 von hinter der befestigten Position des vorderen Träger-Bauelements 112 an den Vorderahmen 114 und 115, in Richtung der Brennstoffzellenbaugruppe 200. Die Enden der Nebenrahmen 118 und 119 sind an der Schutzstruktur 220 (weiter mit Bezug zu 5 erklärt) der Brennstoffzellenbaugruppe 200 zusammen mit Halterungen 122 und 123 befestigt. Eine Wandleranordnung 250 (weiter mit Bezug zu 5 erklärt) ist zwischen dem Paar von Nebenrahmen 118 und 119 angeordnet. Die Wandleranordnung 250 ist an den Nebenrahmen 118 und 119 befestigt. Zu beachten ist, dass in 3 die Darstellung der Platte, welche an der hinteren Oberfläche der Schutzstruktur 220 vorgesehen ist, weggelassen ist.
In der Mitte des Fahrzeugs 100 sind Seitenschweller bzw. -träger (side rocker members) 128 und 129 an der seitlichen Fläche des Fahrzeugs 100 vorgesehen. Ein erstes Querträgerelement 126, ein zweites Querträgerelement 132 und ein drittes Querträgerelement 136 sind von der Vorderseite bis zu der Hinterseite über die Seitenschwellen bzw. -träger 128 und 129 platziert und an diesen befestigt, und bilden eine steife Struktur der Fahrzeugmitte gegen die Einwirkung von der Seitenrichtung. Die Brennstoffzellenbaugruppe 200 betrifft die vorliegende Erfindung und ist zwischen dem ersten Querträgerelement 126 und dem dritten Querträgerelement 136 in der Längsrichtung angeordnet, und zwischen derm Vorderrahmen 114 und dem Vorderrahmen 115 in der Querrichtung angeordnet.
Heckschweller bzw. -träger 146 und 147 (rear rocker members) erstrecken sich von der Hinterseite der Seitenschweller bzw. -träger 128 und 129 zu dem Umfeld des Hinterreifens 102 an dem hinteren Teil des Fahrzeugs 100. Ein viertes Querträgerelement 138, ein fünftes Querträgerelement 150 und ein hinteres Querträgerelement 160 sind von der Vorderseite bis zu der Hinterseite über die Heckschweller bzw. -träger 146 und 147 platziert und an diesen befestigt, und bilden eine robuste Struktur des Fahrzeughecks gegen die Einwirkung aus der Seitenrichtung. Bei den Heckschwellern bzw. -trägern 146 und 147 ist ein Nebenquerträgerelement 144 gegenüber der Hinterseite des vierten Querträgerelements 138 platziert, und ein erster Brenngastank 42a ist zwischen dem vierten Querträgerelement 138 und dem Nebenquerträgerelement 144 angeordnet. Ein Bügel 140 und ein Bügel 141 sind zwischen dem vierten Querträgerelement 138 und dem Nebenquerträgerelement 144 vorgesehen, um den Brenngastank 42a zu befestigen. Ein Nebenquerträgerelement 151 ist gegenüber dem hinteren Teil des fünften Querträgerelements 150 platziert, und ein zweiter Brenngastank 42b ist zwischen dem fünften Querträgerelement 150 und dem Nebenquerträgerelement 151 angeordnet. Der zweite Brenngastank 42b ist durch die Bügel 152 und 153, die zwischen dem fünften Querträgerelement 150 und dem Nebenquerträgerelement 151 vorgesehen sind, befestigt.
Zu beachten ist, dass bei der vorstehenden Gestaltung ein nut- bzw. schlitzförmiger Deformations-Förderungsteil 113 in der Mitte des vorderen Träger-Bauelements 112 vorgesehen ist. Wenn eine Einwirkung der Kollision von der vorderen Seite des Fahrzeugs aufgebracht wird, und das vordere Träger-Bauelement 112 mit der Wandleranordnung 250 in Kontakt kommt, verformt sich der Deformations-Förderungsteil 113 auf einfache Weise, verbiegt sich und absorbiert die Energie. Dadurch ist es möglich, die Wandleranordnung 250 daran zu hindern, sich weiter nach hinten zu bewegen.
4 zeigt eine Fahrzeug-Seitenansicht mit der Anordnung der Wandleranordnung 250 in Ausführungsform 1.
Wie in 4 gezeigt, ist der Fahrzeugantriebsmotor 94 an einem Motorträger 130, welcher an dem vorderen Träger-Bauelement 112 vorgesehen ist, mittels eines Trägergummis 131 befestigt. Wenn eine Einwirkung der Kollision von der Vorderseite des Fahrzeugs aufgebracht wird, bewegt sich der Fahrzeugantriebsmotor 94 nach hinten, und das vordere Träger-Bauelement 112 bewegt sich ebenso nach hinten. Dennoch ist, da die Wandleranordnung 250 die später als eine zugehörige Vorrichtung dieser Erfindung beschriebene Gestaltung aufweist, diese derart gestaltet, dass diese die Brennstoffzellenbaugruppe 200 vor der Einwirkung eines Aufpralles schützen kann. Wie vorstehend mit Bezug zu 2 erklärt ist, sind die Wandleranordnung 250 und die Brennstoffzellenanordnung 200 innerhalb des Tunnelteils 109, der zu dem Armaturenbrett 105 der Fahrzeugmitte vorgesehen ist, angeordnet. Eine vordere Säule 106 ist an der vorderen Seite der Seitenschweller bzw. -träger 128 (129) errichtet, und eine mittlere Säule 107 ist in der Mitte davon errichtet. Eine hintere Säule 108 ist von der Mitte des Heckschwellers bzw. -trägers 146 errichtet. Wie vorstehend mit Bezug zu 3 beschrieben ist, bilden die Seitenschweller bzw. -träger 128 und 129, basierend auf dem ersten Querträgerelement 126, dem zweiten Querträgerelement 132 und dem dritten Querträgerelement 136, eine Rahmenstruktur zum Umgeben der Wandleranordnung 250 und der Brennstoffzellenbaugruppe 200.
Zu beachten ist, dass bei der vorstehenden Gestaltung die entsprechenden Rahmen, Bauteile und Säulen alle eine Struktur aufweisen, bei der eine Platte, oder eine Struktur, die eine Vielzahl von solchen Platten kombiniert, entlastet wird. Infolge der Anwendung dieser Art von Struktur kann hohe mechanische Festigkeit mit geringem Gewicht vorgesehen werden.
(Struktur der Brennstoffzellenbaugruppe 200 und der Wandleranordnung 250)
Die Struktur der Brennstoffzellenbaugruppe 200 und der Wandleranordnung 250 wird nun detailliert erklärt. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Brennstoffzellenbaugruppe 200 und der Wandleranordnung 250 in Ausführungsform 1.
(Brennstoffzellenbaugruppe 200)
Wie in 5 gezeigt, ist die Brennstoffzellenbaugruppe 200 durch die in der Schutzstruktur 220 eingerichtete Brennstoffzelleneinheit 201 gestaltet.
Wie in 5 gezeigt, ist die Brennstoffzelleneinheit 201 derart gestaltet, dass diese, basierend auf einem oberen Gehäuse 202 und einem unteren Gehäuse 203, die Brennstoffzelle 20 aufnimmt. Die Brennstoffzelleneinheit 201 ist infolge von internem Einfügen der Brennstoffzelle 20 und Ausrichten sowie Befestigen des oberen Flansches 204 des oberen Gehäuses 202, und des unteren Flansches 206 des unteren Gehäuses 203 gebildet. Eine Anschlussbuchse 219, wie in 9 gezeigt, ist an der Fahrzeug-Vorderseite der Brennstoffzelleneinheit 201 vorgesehen.
Hier sind, wie in 5 gezeigt ist, der obere Flansch 204 und der untere Flansch 206 relativ zu der Bodenoberfläche oder der oberen Oberfläche der Brennstoffzelleneinheit 201 an der Seitenoberfläche schräg. In anderen Worten, die Flansche sind derart ausgebildet, dass diese diagonal über die Seitenoberfläche der Brennstoffzelleneinheit 201 verlaufen. Allgemein gesprochen erhöht sich die mechanische Festigkeit an dem Abschnitt, bei dem die Flansche ausgebildet sind. Dadurch ist die Brennstoffzelleneinheit 201 derart gestaltet, um der Einwirkung, ungeachtet der Höhe der Aufpralleinwirkung, die auf die Seitenoberfläche aufgebracht wird, an welcher der obere Flansch 204 und der untere Flansch 206 diagonal ausgebildet sind, standzuhalten.
Wie in 5 gezeigt, ist die Schutzstruktur 220 in einer Größenordnung ausgebildet, welche eine Größe größer ist als die Bodenoberfläche der Brennstoffzelleneinheit 201, um die Brennstoffzelleneinheit 201 zu umgeben. Ein nicht gezeigtes Befestigungsauge zum Befestigen der Brennstoffzelleneinheit 201 ist an den inneren Ecken, die durch vier Seitenelemente, welche die Schutzstruktur 220 bilden, ausgebildet sind, vorgesehen. Eine nicht gezeigte Platte ist an der Rückseite des Befestigungsauges montiert. Die Rahmenstruktur 221 ist mit schrägen Rahmen 234 und 235 vorgesehen. Fixierteile 226 und 227 sind an der Ecke der Fahrzeug-Vorderseite der Rahmenstruktur 221 vorgesehen, und Befestigungslöcher 230 und 231 sind darin ausgebildet. Die Fixierteile 226 und 227 der Fahrzeug-Vorderseite sind jeweils an den Vorderrahmen 114 und 115 befestigt. Insbesondere sind die Befestigungslöcher 230 und 231, die an den Fixierteilen 226 und 227 vorgesehen sind, und die Befestigungslöcher, die an den Vorderrahmen 114 und 115 vorgesehen sind, mit Hilfe von Befestigungsmitteln (Bolzen und Mutter oder dergleichen) befestigt. Fixierungsteile 224 und 225 sind an dem Ende der Fahrzeug-Rückseite der schrägen Rahmen 234 und 235 vorgesehen, und Befestigungslöcher 228 und 229 sind darin ausgebildet. Die Fixierungsteile 224 und 225 sind an dem dritten Querträgerelement 136 befestigt. Insbesondere sind die Befestigungslöcher 228 und 229, die bei den Fixierteilen 224 und 225 vorgesehen sind, und die Befestigungslöcher, die bei dem dritten Querträgerelement 136 vorgesehen sind, mit Hilfe von Befestigungsmitteln befestigt.
Wie in 5 gezeigt ist, enthält die Schutzstruktur 220 schräge Rahmen 234 und 235, die an einer zu der horizontalen Ebene relativen Schräge, an einer Position vorgesehen sind, die den beiden Seitenoberflächen der Brennstoffzelleneinheit 201 entgegengesetzt ist. Dadurch ist die Brennstoffzelleneinheit 201 derart gestaltet, um der Einwirkung, ungeachtet der Höhe der Aufpralleinwirkung, die auf die schrägen Rahmen 234 und 235 aufgebracht wird, standzuhalten.
Ferner ist bei der Schutzstruktur 220, wie in 5 gezeigt ist, die Brennstoffzelleneinheit 201 derart eingerichtet, dass die Neigungsrichtung der schrägen Rahmen 234 und 235, in Relation zu der Neigungsrichtung des oberen Flansches 204 und des unteren Flansches 206 der Brennstoffzelleneinheit 201, entgegengesetzt orientiert ist. Beispielsweise sind in 5 die schrägen Rahmen 234 und 235 der Schutzstruktur 220 derart geneigt, dass diese von dem vorderen Teil des Fahrzeugs in Richtung des hinteren Teils des Fahrzeugs ansteigen. Dadurch ist die Brennstoffzelleneinheit 201 an der Schutzstruktur 220 in einer Richtung montiert, bei der diese von der Fahrzeugfront hin zu dem Fahrzeugheck, des oberen Flansches 204 und des unteren Flansches 206, abfällt. Da die Flansche der Brennstoffzelleneinheit 201 und die schrägen Rahmen 234 und 235 der Schutzstruktur 220 in der vorgenannten Richtung kombiniert sind, kann die mechanische Festigkeit weiter erhöht werden. Dies kommt daher, da die Flansche der Brenntoffzelleneinheit 201 und die schrägen Rahmen der Schutzstruktur 220 eine Kreuzungsstruktur bilden, wenn die Brennstoffzellenbaugruppe 200 aus der Richtung der Seitenoberfläche betrachtet wird.
(Wandleranordnung 250)
Die Struktur der Wandleranordnung 250 wird nun mit Bezug zu 5 bis 7 detailliert beschrieben. 6 ist eine perspektivische Ansicht der Wandleranordnung 250 von der oberen Seite. 7 ist eine perspektivische Ansicht der Wandleranordnung 250 von der unteren Seite.
Wie in 5 gezeigt, ist die Wandleranordnung 250 an der Fahrzeug-Vorderseite der Brennstoffzellenbaugruppe 200 eingerichtet. Basierend auf der vorgenannten Anordnung wird die Wandleranordnung 250 der Aufpralleinwirkung vor der Brennstoffzellenbaugruppe 200, in Bezug auf die Aufpralleinwirkung von der Fahrzeugfront, ausgesetzt. Infolgedessen ist es möglich, basierend auf der später beschriebenen Struktur der vorliegenden Erfindung, wirkungsvoll zu verhindern, dass die Aufpralleinwirkung die Brennstoffzelle 20 ungünstig beeinflusst.
Wie in 5 bis 7 gezeigt ist, wird die Wandleranordnung 250 durch Montieren einer Bodenoberflächen-Schutzplatte 262 und einer Frontoberflächen-Schutzplatte 270 an dem FC-Wandler 90 gebildet. Die Bodenoberflächen-Schutzplatte 262 ist an der Bodenoberfläche des FC-Wandlers 90 vorgesehen. Die Frontoberflächen-Schutzplatte 270 ist montiert, um den geneigten Teil 256, der an einem Teil der Frontoberfläche 255 des FC-Wandlers 90 ausgebildet ist, zu bedecken.
Der FC-Wandler 90 ist durch das obere Gehäuse 251 und das untere Gehäuse 252, welche verbunden sind, gebildet. Ein Kühlmitteleinlass 253 und ein Kühlmittelauslass 254 sind an der Frontoberfläche 255 des FC-Wandlers vorgesehen. Ein Relaisteil 257 ist an dem hinteren Teil des FC-Wandlers 90 vorgesehen, und nimmt das in 1 gezeigte Relais 97 auf. Das Relais 97 trennt den Sekundärseitenanschluss in dem FC-Wandler 90 und den Eingangsanschluss des Wechselrichters 93 und des Wechselrichters 95, und den Sekundärseitenanschluss des Batterie-Wandlers 98 und das elektrische System elektrisch, wenn eine Aufpralleinwirkung eines bestimmten Niveaus oder größer aufgebracht wird.
Ferner ist ein Leistungskabel 259 mit dem hinteren Teil der Wandleranordnung 250 verbunden, und der Anschlusskontakt 260, der am Ende des Leistungskabels 259 vorgesehen ist, ist mit der Brennstoffzelleneinheit 201 elektrisch verbunden. Wie in 5 gezeigt, ist ein Netzkabel 282 zusätzlich mit dem Leistungskabel 259, an dem hinteren Teil der Wandleranordnung 250, elektrisch in Reihe geschaltet. Das Netzkabel 282 ist durch den Leistungsstecker 283, der am Ende davon vorgesehen ist, mit dem in 1 gezeigten Wechselrichter 93 verbunden.
Zusätzlich ist ein vorstehender Teil 258 an einer dem Anschlusskontakt 260 entsprechenden, an dem hinteren Teil der Wandleranordnung 250 vorgesehen. Der vorstehende Teil 258 gehört zu dem dritten Merkmal der vorliegenden Erfindung und dient als eine Kurzschluss-Schutzeinrichtung, welche das Kurzschließen des Ausgangsanschlusses der Brennstoffzelle 20 bewirkt. Der vorstehende Teil 258 ist an einer Postion vorgesehen, bei der dieser, basierend auf der Bewegung des FC-Wandlers 90, welche erwartet wird, wenn das Fahrzeug 100 kollidiert, mit dem Elektrodenanschluss der Anschlussbuchse 219 der Brennstoffzelleneinheit 201 in Kontakt kommen wird.
Die Bodenoberflächen-Schutzplatte 262 ist eine Schutzeinrichtung zum Schützen des FC-Wandlers 90 vor einer Aufpralleinwirkung von der Unterseite des Fahrzeugs; das heißt, von der Bodenoberfläche. Ein Fixierungsteil 263 ist an der Fahrzeug-Hinterseite der Bodenoberflächen-Schutzplatte 262 vorgesehen, und ein Fixierungsteil 265 ist an der Fahrzeug-Vorderseite der Bodenoberflächen-Schutzplatte 262 vorgesehen. Die Fixierungsteile 263 und 265 sind Bauteile, welche die Bodenoberflächen-Schutzplatte 262 an vier diagonalen Punkten halten, und eine gebogene Struktur, wie in dem Diagramm gezeigt, aufweisen. Die Fixierungsteile 263 und 265 der Bodenoberflächen-Schutzplatte 262 gehören zu dem zweiten Merkmal der vorliegenden Erfindung, und sind derart gestaltet, dass das Fixierungsteil 265, das an der Vorderseite vorgesehen ist, mit geringerer Kraft gelöst wird, als das Fixierungsteil 263, das an der Hinterseite vorgesehen ist.
Insbesondere enthält das Fixierungsteil 263 an der Fahrzeug-Hinterseite an dessen Spitze, wie in 6 und 7 gezeigt ist, eine Befestigungsnut 264, welche sich in Richtung der Fahrzeug-Breitenrichtung öffnet. Während das Fixierungsteil 265 an an der Fahrzeug-Vorderseite an dessen Spitze eine Befestigungsnut 266 enthält, welche sich in Richtung der Fahrzeugfront öffnet. Das Paar der Fixierungsteile 263 und das Paar der Fixierungsteile 263 sind jeweils an Befestigungslöchern der Nebenrahmen 118 und 119, durch Einführen eines Bolzens 281 durch die Befestigungsnuten 264 und 266, befestigt.
Hierbei ist die Befestigungsnut 264 des Fixierungsteils 263 der Fahrzeug-Hinterseite in Richtung der Fahrzeug-Breitenrichtung geöffnet, während die Befestigungsnut 266 des Fixierungsteils 265 der Fahrzeug-Vorderseite in Richtung der Fahrzeug-Vorwärtsrichtung geöffnet ist. Dadurch wird, falls eine Einwirkung von der Fahrzeug-Vorderseite auf die Wandleranordnung 250 aufgebracht wird, die Befestigungsnut 266 des Fixierungsteils 265 der Fahrzeug-Vorderseite leichter von dem Bolzen 281 gelöst, als die Befestigungsnut 264 des Fixierungsteils 263 der Fahrzeug-Hinterseite.
Die Frontoberflächen-Schutzplatte 270 ist eine Schutzeinrichtung, welche derart geformt ist, um den geneigten Teil 256, welcher an der unteren Seite eines Teils der Frontoberfläche 255 des FC-Wandlers 90 vorgesehen ist, zu bedecken. Der geneigte Teil 256 gehört zu dem ersten Merkmal der vorliegenden Erfindung, und ist vor dem unteren Gehäuse 252 des FC-Wandlers 90 ausgebildet. Der geneigte Teil 256 ist eine schräge Oberfläche, die derart gestaltet ist, dass die Normale ihrer Oberfläche in Richtung der Front nach unten zeigt, und ist eine Schutzeinrichtung, welche dazu dient, die Bewegungsrichtung des Bauteils zu verändern, welches während der Einwirkung von der Front in Kontakt kommt.
Wie in 6 und 7 gezeigt, ist die Frontoberflächen-Schutzplatte 270 derart montiert, um den geneigten Teil 256 zu bedecken. Die Frontoberflächen-Schutzplatte 270 ist mit einem gebogenen Teil 272, welcher die Bodenoberfläche des FC-Wandlers 90 umgibt und schützt, vorgesehen. An der Frontoberflächen-Schutzplatte 270 sind vier Fixierungsteile 273 vorgesehen, und ein Befestigungsloch 274 ist bei den entsprechenden Fixierungsteilen 273 vorgesehen. Infolge des Einführens des Bolzens 280 als ein Befestigungsmittel durch das Befestigungsloch 274 des Fixierungsteils 273, und das Befestigen desselben an dem Befestigungsloch an der Seitenfläche des FC-Wandlers 90, wird die Frontoberflächen-Schutzplatte 270 an dem geneigten Teil 256 des FC-Wandlers 90 montiert.
Hierbei ist der geneigte Teil 256 derart abgeschrägt, dass dessen Winkel relativ zu der horizontalen Ebene ein Winkel kleiner als 90 Grad ist. Dadurch wird, wenn sich ein Strukturelement, wie das vordere Träger-Bauelement 112, aufgrund der Aufpralleinwirkung von der Fahrzeugfront bewegt, und mit der Frontoberflächen-Schutzplatte 270, welche an dem geneigten Teil 256 vorgesehen ist, in Kontakt kommt, dessen Bewegungsrichtung hin zu einer Abwärtsrichtung verändert. Beispielsweise bewegt sich ein Element, wie das vordere Träger-Bauelement 112, das der Aufpralleinwirkung vor dem FC-Wandler 90 ausgesetzt wurde, aufgrund der Aufpralleinwirkung zu der Hinterseite, und kollidiert mit dem geneigten Teil 256; direkt mit der Frontoberflächen-Schutzplatte 270. Hierbei wird die Bewegungsrichtung des Bauteils, welches in Kontakt gekommen ist, verändert, da der geneigte Teil 256 eine schräge Oberfläche ist, welche nach unten zeigt.
Ferner ist die Wandleranordnung 250 mit einem nicht gezeigten stossaufnehmenden Bauelement an dem hinteren Teil versehen, das der Brennstoffzelleneinheit 201 gegenübersteht. Infolge des Vorsehens eines stossaufnehmenden Bauelements, wie vorstehend beschrieben, ist es möglich, die Brennstoffzelle 20 wirkungsvoll davor zu bewahren beschädigt zu werden, selbst wenn die Wandleranordnung 250 aufgrund der Aufpralleinwirkung mit der Brennstoffzelleneinheit 201 in Kontakt kommt, da das stossaufnehmende Bauelement die Einwirkung während solch einem Kontakt abschwächt.
Zu beachten ist, dass die vorgenannte Bodenoberflächen-Schutzplatte 262 und die Frontoberflächen-Schutzplatte 270 aus einem Metall-Material mit gegebener Steifigkeit gestaltet werden kann; beispielsweise Aluminium, SUS, Eisen oder dergleichen.
(Funktionen der vorliegenden Erfindung)
Die Struktur dieser Ausführungsform und die charakteristischen Funktionen, die durch solch eine Struktur hervorgebracht werden, sind nun mit Bezug zu 8 und 9 erklärt.
(Funktion des ersten Merkmals (geneigter Teil 256))
Das erste Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass ein geneigter Teil 256 an der Fahrzeug-Vorderseite des FC-Wandlers 90 als eine zugehörige Vorrichtung, welche benachbart zu der Brennstoffzelleneinheit 201 eingerichtet ist, vorgesehen ist. Gemäß dieser Struktur wird, wenn eine Aufpralleinwirkung von der Fahrzeug-Vorderseite auf das Fahrzeug 100 aufgebracht wird, die Bewegungsrichtung des FC-Wandlers 90 hin zu einer Richtung verändert, die zu der Vorwärtsrichtung nicht parallel ist; das heißt, in eine Richtung nach unten. Dies ist nun mit Bezug zu 8 erklärt.
8A zeigt einen Zustand, bei dem das Fahrzeug 100 mit einer Wand W kollidierte. Wie vorstehend beschrieben ist, sind die Brennstoffzelleneinheit 201, die Wandleranordnung 250 und das vordere Träger-Bauelement 112 der Reihe nach entlang der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs 100 eingerichtet. Zu diesem Zeitpunkt wurde der Fahrzeugantriebsmotor 94 noch keiner Aufpralleinwirkung ausgesetzt.
8B zeigt einen Zustand, bei dem der Vorderseitenabschnitt des Fahrzeugs 100 eingedrückt ist und die Aufpralleinwirkung den Fahrzeugantriebsmotor 94 erreicht hat. Da der Fahrzeugantriebsmotor 94 ein gegebenes Gewicht besitzt, bewegt sich dieser aufgrund von Trägheit, nach Empfangen einer Aufpralleinwirkung von der Fahrzeugfront, nach hinten. Der Fahrzeugantriebsmotor 94 ist an dem vorderen Träger-Bauelement 112 mittels eines Trägergummis 131 montiert. Dadurch bewegt sich das vordere Träger-Bauelement 112 durch Ziehen durch den Fahrzeugantriebsmotor 94, oder auf eigenes Empfangen der Aufpralleinwirkung hin nach hinten. Die Bewegungsrichtung des vorderen Träger-Bauelements 112 ist eine Richtung, die der Vorrückrichtung des Fahrzeugs entgegensteht. Dadurch erreicht, wenn sich das vordere Träger-Bauelement 112 eine vorgeschriebene Entfernung bewegt, dieses die Wandleranordnung 250. Das vordere Träger-Bauelement 112 ist derart positioniert und eingerichtet, dass dieses mit dem geneigten Teil 256 der Wandleranordnung 250 in Kontakt kommt, wenn es von seiner Position in eine Richtung vorrückt, die der Vorrückrichtung des Fahrzeugs entgegensteht. Dadurch kommt, wenn das vordere Träger-Bauelement 112 einer Aufpralleinwirkung ausgesetzt wird und sich nach hinten bewegt, dieses mit einem Teil des geneigten Teils 256 der Wandleranordnung 250 in Kontakt. Das vordere Träger-Bauelement 112 kollidiert direkt mit der Frontoberflächen-Schutzplatte 270. Da die Frontoberflächen-Schutzplatte 270 der Aufpralleinwirkung direkt ausgesetzt ist, ist es möglich, den FC-Wandler 90 davor zu schützen, der Aufpralleinwirkung direkt ausgesetzt zu sein und beschädigt zu werden.
8C zeigt einen Zustand, nachdem die Bewegungsrichtung der den Fahrzeugantriebsmotor 94 und das vordere Träger-Bauelement 112 enthaltenen Bauteile verändert wird. Die Normale der Frontoberflächen-Schutzplatte 270 zeigt abwärts. Dadurch zeigt, wenn das vordere Träger-Bauelement 112 mit der Frontoberflächen-Schutzplatte 270, wie in 8C gezeigt, in Kontakt kommt, dessen Bewegungsrichtung nach unten. Wenn die Bewegungsrichtung des vorderen Träger-Bauelements 112 veändert wird, so dass diese nach unten zeigt, wird die Bewegungsrichtung des Fahrzeugantriebsmotors 94 gezogen und ebenso verändert, so dass diese nach unten zeigt. Wenn sich eine schwere zugehörige Vorrichtung mit dem Fahrzeugantriebsmotor 94 nach unten bewegt, wird die Bodenplatte 111 in einer Art und Weise deformiert, bei welcher diese nach unten gebogen wird. Nachfolgend kippt die Wandleranordnung 250, basierend auf dem später beschriebenen zweiten Merkmal der vorliegenden Erfindung nach vorne, als ob diese dessen Kopf bzw. vorderes Ende beugt. Diese bewegt sich insbesondere in einer Richtung, welche mit Hilfe des konturierten Pfeils in 8C gezeigt ist.
Selbst wenn auf die Wandleranordnung 250 eine Einwirkung aufgebracht wird, welche diese veranlasst, sich in der rückwärtigen Richtung zu bewegen, wird der FC-Wandler 90 daran gehindert, sich weiter in der rückwärtigen Richtung zu bewegen, da das erste Querträgerelement 126 mit dem oberen hinteren Ende des FC-Wandlers 90 in Kontakt kommt. Dadurch ist es möglich, den FC-Wandler 90 davor zu hindern, die Brennstoffzelleneinheit 201 zu erreichen und die die Brennstoffzelleneinheit 201 zu beschädigen. Die Aufpralleinwirkung wird basierend auf der Bewegung einer zugehörigen Vorrichtung, wie der Wandleranordnung 250, und dem Vorgang der Deformation von zugehörigen Bauteilen, wie dem vorderen Träger-Bauelement 112, der Nebenrahmen 118 und 119, und der Bodenplatte 111, absorbiert.
Zu beachten ist, dass, wenn die Bewegungsrichtung des vorderen Träger-Bauelements 112 verändert wird, der Fahrzeugantriebsmotor 94 dadurch nachgezogen wird, und dessen Bewegungsrichtung ebenso nach unten verändert wird. Zusätzlich verändert dieser, wie nachfolgend beschrieben ist, wenn die Aufpralleinwirkung stark ist, außerdem seine Bewegungsrichtung. Wenn sich der Fahrzeugantriebsmotor 94 zu dem Fahrzeugheck bewegt, wie in 8B gezeigt, befindet sich an solch einem Ort ein Armaturenbrett 105. Das Armaturenbrett 105 besitzt eine schräge Frontoberfläche wie bei dem geneigten Teil 256. Die Normale der Frontoberfläche des Armaturenbretts 105 zeigt speziell nach unten. Dadurch bewegt sich der Fahrzeugantriebsmotor 94 aufgrund der starken Aufpralleinwirkung bis dieser mit dem Armaturenbrett 105 in Kontakt kommt, und die Bewegungsrichtung des Fahrzeugantriebsmotors 94, welcher mit der Frontoberfläche des Armaturenbretts 105 kollidierte, wird nach unten gewendet. Dadurch verändert der Fahrzeugantriebsmotor 94 ebenso dessen Bewegungsrichtung von selbst.
Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß dem ersten Merkmal der vorliegenden Erfindung möglich, die Wandleranordnung 250 wirkungsvoll davor zu hindern, die Brennstoffzelleneinheit 201 zu erreichen und zu beschädigen, da die Bewegung der Wandleranordnung 250 in der rückwärtigen Richtung hin zu einer Rotationsbewegung verändert wird.
(Funktion des zweiten Merkmals (geneigter Teil 256))
Das zweite Merkmal des Brennstoffzellensystems der vorliegenden Erfindung ist derart gestaltet, dass das Fixierungsteil 265, welches an der Vorderseite der Bodenoberflächen-Schutzplatte 262 vorgesehen ist, mit geringerer Kraft gelöst wird als das Fixierungsteil 263, das an der Hinterseite bei der Wandleranordnung 250, als die zugehörige Vorrichtung, vorgesehen ist.
Wie in 8B gezeigt ist, wird der FC-Wandler 90 in Fahrzeug-Rückwärtsrichtung gedrückt, wenn das vordere Träger-Bauelement 112 mit der Frontoberflächen-Schutzplatte 270 der Wandleranordnung 250 kollidiert. Wie mit Bezug zu 6 und 7 erklärt, ist die Bodenoberflächen-Schutzplatte 262 des FC-Wandlers 90 mit den Nebenrahmen 118 und 119 durch die Fixierungsteile 263 und 265 unter Verwendung eines Bolzen 281 befestigt. Hierbei ist, da die Richtung der Belastung, die durch den Bolzen 281, welcher durch die Befestigungsnut 264 des Fixierungsteils 263 an der Hinterseite eingeführt wird, auf das Fixierungsteil 263 aufgebracht wird, die gleiche Richtung wie die Vorwärtsrichtung ist, diese unterschiedlich zu der Breitenrichtung, zu welcher die Befestigungsnut 264 geöffnet ist. Dadurch wird, selbst wenn rückwärtige Kraft aufgebracht wird, der Bolzen 281 nicht von der Befestigungsnut 264 gelöst, und die Befestigung des Fixierungsteils 263 wird nicht auf einfache Weise gelöst.
Während die Befestigungsnut 266 des Fixierungsteils 265 an der Vorderseite derart bereitgestellt ist, dass deren Öffnungsrichtung in die Fahrzeug-Vorwärtsrichtung zeigt. Wenn rückwärtige Kraft aufgebracht wird, ist die Richtung der Belastung, die durch den Bolzen 281, welcher durch die Befestigungsnut 266 eingeführt wird, auf das Fixierungsteil 265 aufgebracht wird, die gleiche Richtung wie die Vorwärtsrichtung. Dadurch wird der Bolzen 281 von der Befestigungsnut 266 gelöst, und die Befestigung des Fixierungsteils 265 wird auf einfache Weise gelöst, falls eine Aufpralleinwirkung von der Vorderseite aufgebracht wird.
Wenn die Befestigung des Fixierungsteils 265 an der Vorderseite gelöst wird, während die Befestigung des Fixierungsteils 263 an der Hinterseite nicht gelöst wird, neigt die Wandleranordnung 250 dazu nach unten zu sinken, als ob diese aufgrund des Gewichts an der Vorderseite dessen Kopf bzw. vorderes Teil beugt. Selbst wenn die Wandleranordnung 250 einer Einwirkung ausgesetzt wird, welche bewirkt, dass diese sich in der rückwärtigen Richtung bewegt und sich die Wandleranordnung 250 nach hinten bewegt, wird der FC-Wandler 90 davor gehindert, sich weiter in rückwärtiger Richtung zu bewegen, da das erste Querträgerelement 126 mit dem oberen hinteren Ende des FC-Wandlers 90 in Kontakt kommt. Dadurch rotiert die Wandleranordnung 250 um die Umgebung des ersten Querträgerelements 126 und dessen Vorderteil fällt in einer bogenförmigen Bewegung nach unten. Hierbei ist es möglich, die Brennstoffzelleneinheit 201 davor zu bewahren, beschädigt zu werden, da die Wandleranordnung 250 sich nicht in rückwärtiger Richtung bewegen wird.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann, gemäß dem zweiten Merkmal der vorliegenden Erfindung, die Bewegungsrichtung der Wandleranordnung 250, welche einer Einwirkung ausgesetzt wurde, auf einfache Weise verändert werden, da eine derartige Gestaltung vorliegt, dass die Befestigung des Fixierungsteils 265 an der Vorderseite leichter gelöst wird als die Befestigung des Fixierungsteils 263 an der Hinterseite. Es ist möglich, durch Verändern der Bewegungsrichtung der Wandleranordnung 250 die Brennstoffzelleneinheit 201 davor zu bewahren, beschädigt zu werden.
(Funktion des dritten Merkmals (vorstehender Teil 258))
Das dritte Merkmal des Brennstoffzellensystems der vorliegenden Erfindung betrifft einen vorstehenden Teil 258, der an dem hinteren Teil des FC-Wandlers 90, als die zugehörige Vorrichtung, vorgesehen ist; das heißt, an der Seite der Brennstoffzelleneinheit 201. Der vorstehende Teil 258 ist dadurch einzigartig, da dieser an einer Position vorgesehen ist, an der dieser, basierend auf der Bewegung der Wandleranordnung 250, welche erwartet wird, wenn das Fahrzeug kollidiert, mit dem Elektrodenanschluss der Brennstoffzelleneinheit 201 in Kontakt kommt. Dies wird nun mit Bezug zu 9 erklärt.
9A ist eine Seitenansicht, welche die Verbindungsstruktur der Wandleranordnung 250 und der Brennstoffzelleneinheit 201 zeigt. Wie in 9A gezeigt, ist ein Leistungskabel 259, an welches ein Anschlusskontakt 260 an dessen Ende vorgesehen ist, an dem hinteren Teil des FC-Wandlers 90 vorgesehen. Eine Anschlussbuchse 219 ist an der Seitenoberfläche der Vorserseite der Brennstoffzelleneinheit 201 vorgesehen. Die Anschlussbuchse 219 ist mit einem positiven Elektrodenanschluss 216 und einem negativen Elektrodenanschluss 217 vorgesehen, um zu dem in 1 gezeigten Sekundärseitenanschluss der Brennstoffzelle 20 zu werden. Ein Endteil des Leistungsdrahtes 259a, der zu der positiven Elektrode des Leistungskabels 259 gehört, ist durch eine Anschlussschraube 218 an dem positiven Elektrodenanschluss 216 befestigt. Ein Endteil des Leistungsdrahtes 259b, der zu der negativen Elektrode des Leistungskabels 259 gehört, ist durch eine Anschlussschraube 218 an dem negativen Elektrodenanschluss 217 befestigt.
Wie in 9A gezeigt ist, sind die Wandleranordnung 250 und die Brennstoffzelleneinheit 201 derart positioniert und eingerichtet, dass der vorstehende Teil 258 des hinteren Teils des FC-Wandlers 90 der kleinen Unterseite der Anschlussbuchse 219 der Brennstoffzelleneinheit 201 gegenübersteht. Speziell sind, wenn sich die Wandleranordnung 250 aufgrund der Aufpralleinwirkung von der Fahrzeugfront nach hinten bewegt, während diese rotiert, der positive Elektrodenanschluss 216 und der negative Elektrodenanschluss 217 in einer überlappenden Art und Weise entlang der Kurve, auf welcher sich der vorstehende Teil 258 bewegen wird, eingerichtet. In anderen Worten, der vorstehende Teil 258 ist in einer Positionsbeziehung eingerichtet, bei dieser der negative Elektrodenanschluss 217 und der positive Elektrodenanschluss 216 während einer Kollision von der Fahrzeugfront ein Kurzschließen bewirken.
9B zeigt die Bewegung des vorstehenden Teils 258, wenn eine Aufpralleinwirkung von der Fahrzeugfront aufgebracht wird. Wenn eine Aufpralleinwirkung von der Fahrzeugfront aufgebracht wird, wird sich, basierend auf dem vorgenannten ersten Merkmal und zweiten Merkmal, wie in 8C gezeigt, die Wandleranordnung 250 nach hinten bewegen, während diese rotiert. Insbesondere kommt, wenn sich die Wandleranordnung 250 leicht nach hinten bewegt, wie in 9B gezeigt ist, der hintere Teil des FC-Wandlers 90 mit dem ersten Querträgerelement 126 an Position A in Kontakt. Die Wandleranordnung 250 rotiert um die Position A. Der vorstehende Teil 258, der an dem hinteren Teil des FC-Wandlers 90 vorgesehen ist, bewegt sich in Richtung der Anschlussbuchse 219. Hierbei wird, da sich die Bewegungskurve des vorstehenden Teils 258 mit dem negativen Elektrodenanschluss 217 und dem positiven Elektrodenanschluss 216 überlappt, wie in 9B gezeigt ist, der negative Elektrodenanschluss 217 durch den vorstehenden Teil 258 gebogen, und kommt mit dem positiven Elektrodenanschluss 216 in Kontakt. Wenn der negative Elektrodenanschluss 217 und der positive Elektrodenanschluss 216 in Kontakt kommen, wird die in 1 gezeigte Brennstoffzelle 20 elektrisch kurzgeschlossen. Wenn die Brennstoffzelle 20 elektrisch kurzgeschlossen wird, stoppt die Leistungserzeugungsfunktion, selbst wenn Leistung erzeugt wird, und die intern zurückgehaltene elektrische Ladung wird entladen. Dadurch ist es möglich, ein Feuer, welches durch die Entladung einer Elektrode, auf welche eine hohe Spannung aufgebracht wurde, zu verhindern, selbst wenn aufgrund einer Aufpralleinwirkung Brenngas von dem Brennstoffzellensystem austritt,.
Zu beachten ist, dass der negative Elektrodenanschluss 217 und der positive Elektrodenanschluss 216 nicht präzise entlang der Bewegungskurve des vorstehenden Teils 258 angeordnet werden müssen. Wenn sich der vorstehende Teil 258 aufgrund einer Aufpralleinwirkung bewegt, genügt eine Struktur, sofern ein Elektrodenanschluss einer Kraft ausgesetzt ist und deformiert wird, und mit dem anderen Elektrodenanschluss in Kontakt kommt. Es ist außerdem möglich, den vorstehenden Teil 258 selbst als den Leiter zu gestalten und diesen zu veranlassen die Brennstoffzelle 20 durch Einführen desselben zwischen die Elektrodenanschlüsse kurzzuschließen, wenn die Aufpralleinwirkung aufgebracht wird.
Darüber hinaus rotiert die Wandleranordnung 250, wie vorstehend beschrieben, um die Position A, bei der diese mit dem ersten Querträgerelement 126 in Kontakt kommt. Dadurch hindert das ersten Querträgerelement 126 die Wandleranordnung 250 nicht nur einfach davor sich nach hinten zu bewegen, es besitzt ebenso die Funktion des Steuerns der Rotationskurve der Wandleranordnung 250. Basierend auf dieser Funktion können die Merkmale des dritten Merkmals und des nachfolgend beschriebenen vierten Merkmals wirkungsvoll funktionieren.
(Funktion des vierten Merkmals (Relaisteil 257))
Das vierte Merkmal des Brennstoffzellensystems der vorliegenden Erfindung ist, dass ein Relaisteil 257 (Kurzschlussteil), welches derart aufgebaut ist, dass dieses in der Lage ist, die Leistungsquelle des FC-Wandlers 90, als eine zugehörige Vorrichtung, kurzzuschließen, wenn Kraft eines bestimmten Niveaus oder höher aufgebracht wird, an dem hinteren Teil des FC-Wandlers 90 vorgesehen ist.
Wie in 9B gezeigt, ist das an dem hinteren Teil des FC-Wandlers 90 vorgesehene Relaisteil 257 derart positioniert und eingerichtet, um der kleinen Unterseite des Vorderrahmens der Schutzstruktur 220, in welcher die Brennstoffzelle 201 eingerichtet werden soll, gegenüber zu stehen. Insbesondere wird der Relaisteil 257 verschoben, so dass dieser mit dem Vorderseitenrahmen der Schutzstruktur 220 an einer Position B in Kontakt kommt, wenn sich die Wandleranordnung 250 aufgrund einer Aufpralleinwirkung von der Fahrzeugfront nach hinten bewegt, während diese rotiert. Der Relaisteil 257 ist mit dem in 1 gezeigten Relais 97 vorgesehen.
Bei dieser Anordnung bewegt sich die Wandleranordnung 250 nach hinten bis diese mit dem ersten Querträgerelement 126 in Kontakt kommt, und rotiert nach solch einem Kontakt um die Position A, wenn eine Aufpralleinwirkung von der Fahrzeugfront aufgebracht wird. Hierbei bewegt sich der Relaisteil 257, welcher an dem hinteren Teil des FC-Wandlers 90 vorgesehen ist, in Richtung des Vorderseitenrahmens der Schutzstruktur 220, und kommt an der Position B in Kontakt. Der Relaisteil 257 wird beschädigt, wenn Kraft eines bestimmten Niveaus oder höher aufgebracht wird, und das Relais 97 unterbricht elektrisch den Sekundärseitenanschluss in dem FC-Wandler 90 von dem Eingangsanschluss des Wechselrichters 93 und des Wechselrichters 95, und den Sekundärseitenanschluss des Batteriewandlers 98 und das elektrische System. Dadurch ist es möglich, ein Feuer, das durch eine Entladung hervorgerufen wird, zu verhindern, selbst wenn Brenngas von dem Brennstoffzellensystem aufgrund einer Aufpralleinwirkung austritt, da das elektrische System, welches mit dem Sekundärseitenanschluss des FC-Wandlers 90 verbunden war, getrennt wird.
(Vorteile dieser Ausführungsform)

(1) Gemäß dem ersten Merkmal dieser Ausführungsform ist ein geneigter Teil 256 an der Vorderseite der Wandleranordnung 250 vorgesehen. Gemäß der vorstehenden Gestaltung kann, wenn eine Aufpralleinwirkung von der Fahrzeug-Vorderseite aufgebracht wird, die Bewegungsrichtung des vorderen Träger-Bauelements 112 und des Fahrzeugantriebsmotors 94, welche der Aufpralleinwirkung zuerst ausgesetzt sind, hin zu einer Richtung nach unten verändert werden, und es ist dadurch möglich, die Brennstoffzelleneinheit 201 davor zu bewahren, beschädigt zu werden.
(2) Gemäß dem zweiten Merkmal dieser Ausführungsform ist die Gestaltung derart, dass von den zwei Fixierungsteilen 263 und 265 zum Befestigen der Wandleranordnung 250, die Befestigung des Fixierungsteils 265 an der Vorderseite auf einfache Weise gelöst werden kann. Dadurch wird die Befestigung des Fixierungsteils 265 an der Vorderseite zuerst gelöst und die Wandleranordnung wird sich nach hinten bewegen, während diese rotiert, wenn eine Aufpralleinwirkung von der Fahrzeugfront aufgebracht wird. Dadurch ist es möglich, die Wandleranordnung 250 davor zu bewahren, die Brennstoffzelleneinheit 201 direkt zu erreichen und zu beschädigen.
(3) Gemäß dem dritten Merkmal dieser Ausführungsform ist ein vorstehender Teil 258 an dem hinteren Teil des FC-Wandlers 90 vorgesehen, und der vorstehende Teil 258 steht der kleinen Unterseite der Anschlussbuchse 219 der Brennstoffzelleneinheit 201 gegenüber. Dadurch schließt der vorstehende Teil 258 den Leistungsanschluss der Brennstoffzelleneinheit 201 kurz, falls eine Aufpralleinwirkung von der Fahrzeugfront aufgebracht wird. Dadurch ist es möglich, das Auftreten eines Feuers zu verhindern, selbst wenn das Brenngas entwichen ist.
(4) Gemäß dem vierten Merkmal dieser Ausführungsform ist ein Relaisteil 257 (Relais 97), welches derart gestaltet ist, um die Leistungsquelle kurzzuschließen, wenn Kraft eines bestimmten Niveaus oder höher aufgebracht wird, an dem hinteren Teil des FC-Wandlers 90 vorgesehen. Dadurch kommt das Relaisteil 257, falls eine Aufpralleinwirkung von der Fahrzeugfront aufgebracht wird, mit der Schutzstruktur 220 der Brennstoffzellenbaugruppe 200 in Kontakt und wird beschädigt, und das Relais 97 trennt den Sekundärseitenanschluss des FC-Wandlers 90 von dem übrigen elektrischen System. Dadurch ist es möglich, selbst wenn Brenngas entwichen ist, das Auftreten eines Feuers zu verhindern.
(5) Gemäß dieser Ausführungsform ist ein erstes Querträgerelement 126 an der oberen hinteren Seite der Wandleranordnung 250 vorgesehen. Dadurch ist es möglich, selbst wenn eine Aufpralleinwirkung von der Fahrzeugfront aufgebracht wird, die Wandleranordnung 250 davor zu hindern, sich weiter nach hinten zu bewegen. Darüber hinaus kann die Bewegungsrichtung der Wandleranordnung 250 zuverlässig zu einer Bewegungsrichtung nach hinten verändert werden, während diese rotiert.
(6) Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, selbst wenn die Wandleranordnung 250 mit der Brennstoffzelleneinheit 201 in Kontakt kommt, die Einwirkung des Kontakts zu mildern und die Brennstoffzelleneinheit 201 wirkungsvoll davor zu bewahren, beschädigt zu werden, da ein stossaufnehmendes Bauelement an dem hinteren Teil der Wandleranordnung 250 vorgesehen ist.
(7) Gemäß dieser Ausführungsform ist ein geneigter Teil 256 als die Struktur des ersten Merkmals der vorliegenden Erfindung an dem FC-Wandler 90, als die zugehörige Vorrichtung, ausgebildet. Dies kommt daher, da der FC-Wandler 90 eine zugehörige Vorrichtung mit der stärksten Verbindung zu der Brennstoffzelle 20, als die Spannungswandlungseinrichtung zum Wandeln der Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 20, ist, und ein Bauelement ist, welches mit hoher Wahrscheinlichkeit benachbart vorgesehen ist.

(Ausführungsform 2)
Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung betrifft ein modifiziertes Beispiel des ersten Merkmals der vorliegenden Erfindung.
Bei der vorstehenden Ausführungsform 1 war eine Wandleranordnung 250 an der Vorderseite der Brennstoffzellenbaugruppe 200 eingerichtet, und das erste Merkmal der vorliegenden Erfindung; das heißt, der geneigte Teil 256, war an dem FC-Wandler 90 vorgesehen. Bei Ausführungsform 2 ist das erste Merkmal der vorliegenden Erfindung an einer anderen zugehörigen Vorrichtung wie dem FC-Wandler 90 vorgesehen.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht der Brennstoffzellenbaugruppe 300 in Ausführungsform 2. 11 zeigt eine Fahrzeug-Seitenansicht, welche die Anordnung der Brennstoffzellenbaugruppe 300 in Ausführungsform 2 erklärt. 12 zeigt eine Fahrzeug-Unteransicht, welche die Anordnung der Brennstoffzellenbaugruppe 300 in Ausführungsform 2 erklärt.
Wie in 10 und 12 gezeigt ist, sind bei der Brennstoffzellenbaugruppe 300 in Ausführungsform 2, die Brennstoffzelleneinheit 201 und der FC-Wandler 90 längs der Querrichtung des Fahrzeugs platziert. Jedoch ist die zugehörige Vorrichtung, welche zusammen mit der Brennstoffzelleneinheit 201 aufgenommen werden soll, nicht auf den FC-Wandler 90 beschränkt, und ein Wechselrichter oder eine andere zugehörige Vorrichtung kann zusammen mit der Brennstoffzelleneinheit 201 eingerichtet werden. Die Schutzstruktur 310 ist in einer Größe ausgebildet, welche das Aufnehmen der Brennstoffzelleneinheit 201 und des FC-Wandlers 90 ermöglicht.
Wie in 10 und 11 gezeigt, ist an der Schutzstruktur 310 ein schräger Rahmen 311 vorgesehen. Darüber hinaus ist an dem FC-Wandler 90 eine schräge Struktur F vorgesehen. Obwohl nicht gezeigt, ist außerdem eine schräge Flanschstruktur an der Brennstoffzelleneinheit 201 vorgesehen. Der FC-Wandler 90 ist derart angeordnet, dass sich dessen schräge Flanschstruktur F mit dem schrägen Rahmen 311 der Schutzstruktur 310 kreuzt. Die Brennstoffzelleneinheit 201 ist derart angeordnet, dass sich dessen Flanschstruktur mit dem schrägen Rahmen 311 der Schutzstruktur 310 kreuzt.
Zu beachten ist, dass zusätzlich zum separaten Anordnen der Brennstoffzelleneinheit 201 und des FC-Wandlers 90 in einer einzelnen Schutzstruktur 310, diese ebenso in einem einzelnen Gehäuse aufgenommen werden können. Darüber hinaus ist die zugehörige Vorrichtung, welche zusammen mit der Brennstoffzelle 20 aufgenommen werden soll, nicht auf den FC-Wandler 90 beschränkt. Die Gestaltung kann derart sein, dass als Ersatz für den FC-Wandler 90 oder zusätzlich zu dem FC-Wandler 90 ein Wechselrichter oder eine andere zugehörige Vorrichtung zusammen mit der Brennstoffzelle 20 aufgenommen werden kann.
Wie in 10 und 12 gezeigt, ist die Schutzstruktur 310 mit einer hinteren Struktur 320 an deren Hinterseite, und einer Frontstruktur 330 an deren Vorderseite, in einer integrierten Art und Weise vorgesehen. Die hintere Struktur 320 ist mit einem Gehäuseteil 321 zum Aufnehmen der zugehörigen Vorrichtung der Brennstoffzelle 20 vorgesehen. Wie in der Seitenansicht von 11 gezeigt, ist bei Ausführungsform 2 die hintere Struktur 320 an dem hinteren Teil der Brennstoffzelleneinheit 201 angeordnet. Dadurch ist der Fußstützenabschnitt des hinteren Sitzes 104 des Armaturenbretts 105 etwas hoch ausgebildet.
Die Frontstruktur 330 ist mit der Kühlmittelpumpe 35, dem Wechselrichter 95 und dem Gehäuseteil 331 der zugehörigen Vorrichtung, gezeigt in 1, vorgesehen. Insbesondere ist Ausführungsform 2 insofern einzigartig, da die Kühlmittelpumpe 35 an der vordersten Seite der Brennstoffzellenbaugruppe 300 bereitgestellt ist.
Wie in den 10 bis 12 gezeigt ist, besitzt die Kühlmittelpumpe 35 eine zylindrische Gestalt. Infolge des Bereitstellens der Axialrichtung dieser zylindrischen Gestalt, so dass diese in die Fahrzeug-Querrichtung zeigt, zeigt die Umfangsoberfläche der zylindrischen Gestalt zu der Fahrzeug-Vorderseite. Dadurch zeigt an der unteren Hälfte der wie vorstehend beschrieben bereitgestellten Kühlmittelpumpe 35, wie bei dem geneigten Teil 256 (Bezug zu 5 bis 7) der vorgenannten Ausführungsform 1, die Normalenrichtung der Umfangsoberfläche nach unten. Bei Ausführungsform 2 sind, wie in 11 gezeigt, das vordere Träger-Bauelement 112 und die Brennstoffzellenbaugruppe 300 derart eingerichtet, dass die verlängerte Linie in horizontaler Richtung des vorderen Träger-Bauelements 112 an der unteren Hälfte der Seitenoberfläche der Kühlmittelpumpe 35 positioniert ist.
(Funktionen von Ausführungsform 2)
In Ausführungsform 2 dient die Kühlmittelpumpe 35 als das erste Merkmal der vorliegenden Erfindung. Insbesondere wird die Bewegungsrichtung einer zugehörigen Vorrichtung, wie des vorderen Träger-Bauelements 112 hin zu einer Richtung verändert, welche zu der Vorwärtsrichtung nicht parallel ist, wenn eine Aufpralleinwirkung von der Fahrzeug-Vorderseite auf das Fahrzeug 100 aufgebracht wird; das heißt, zu einer Richtung nach unten. Dies wird nun mit Bezug zu 13 erklärt.
13A zeigt einen Zustand, bei dem das Fahrzeug 100 mit einer Wand W kollidierte. Wie vorstehend beschrieben, ist eine Brennstoffzellenbaugruppe 300 an der Hinterseite des vorderen Träger-Bauelements 112 angeordnet. Eine Kühlmittelpumpe 35 ist an dem vordersten Teil der Brennstoffzellenbaugruppe 300 in einer Art und Weise angeordnet, dass diese von der Frontstruktur 330 übersteht. Zu diesem Zeitpunkt wurde der Fahrzeugantriebsmotor 94 noch keiner Aufpralleinwirkung ausgesetzt.
13B zeigt einen Zustand, bei dem der Vorderseiten-Abschnitt der Fahrzeugs 100 eingedrückt ist und die Aufpralleinwirkung den Fahrzeugantriebsmotor 94 erreicht hat. Da der Fahrzeugantriebsmotor 94 ein gegebenes Gewicht besitzt, bewegt sich dieser aufgrund von Trägheit, nach Empfangen einer Aufpralleinwirkung von der Fahrzeugfront, nach hinten. Der Fahrzeugantriebsmotor 94 ist an dem vorderen Träger-Bauelement 112 mittels eines Trägergummis 131 montiert. Dadurch bewegt sich das vordere Träger-Bauelement 112 dadurch nach hinten, dass es von dem Fahrzeugantriebsmotor 94 gezogen wird, oder auf eigenes Empfangen der Aufpralleinwirkung hin. Die Bewegungsrichtung des vorderen Träger-Bauelements 112 ist eine Richtung, welche der Vorrückrichtung des Fahrzeugs entgegensteht. Dadurch erreicht, wenn sich das vordere Träger-Bauelement 112 einen vorgeschriebene Entfernung bewegt, dieses die Kühlmittelpumpe 35, welche an dem vordersten Teil der Brennstoffzellenbaugruppe 300 vorgesehen ist. Wie vorstehend beschrieben, ist das vordere Träger-Bauelement 112 derart positioniert und eingerichtet, dass dieses mit der unteren Hälfte der Umfangsoberfläche der Kühlmittelpumpe in Kontakt kommt, wenn es von dessen Position in eine Richtung vorrückt, die der Vorrückrichtung des Fahrzeugs entgegengesetzt ist. Dadurch kommt, wenn das vordere Träger-Bauelement 112 einer Aufpralleinwirkung ausgesetzt wird und sich nach hinten bewegt, dieses mit der unteren Hälfte der Umfangsoberfläche der Kühlmittelpumpe 35 in Kontakt.
13C zeigt einen Zustand, nachdem die Bewegungsrichtung der den Fahrzeugantriebsmotor 94 und das vordere Träger-Bauelement 112 enthaltenen Bauteile verändert wird. An der unteren Hälfte der Umfangsoberfläche der Kühlmittelpumpe 35 steht deren Normale nach unten. Dadurch zeigt, wenn, wie in 13C gezeigt, das vordere Träger-Bauelement 112 mit der unteren Hälfte der Umfangsoberfläche der Kühlmittelpumpe 35 in Kontakt kommt, dessen Bewegungsrichtung nach unten. Wenn die Bewegungsrichtung des vorderen Träger-Bauelements 112 verändert wird, so dass diese nach unten zeigt, wird die Bewegungsrichtung des Fahrzeugantriebsmotors 94 gezogen und ebenso verändert, so dass diese nach unten zeigt. Wenn sich eine schwere zugehörige Vorrichtung mit dem Fahrzeugantriebsmotor 94 nach unten bewegt, deformiert sich die Bodenplatte 111 in einer Art und Weise, dass diese nach unten gebogen wird. Diese bewegt sich insbesondere in einer Richtung, welche mittels des konturierten Pfeils von 13C gezeigt ist.
Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß Ausführungsform 2 möglich, die Brennstoffzelleneinheit 201 wirkungsvoll davor zu bewahren, beschädigt zu werden, da die Bewegungsrichtung des vorderen Träger-Bauelements 112 und des Fahrzeugantriebsmotors 94 durch die Kühlmittelpumpe 35 hin zu einer Richtung nach unten und einer rückwärtigen Richtung verändert wird.
Insbesondere kann gemäß Ausführungsform 2, die Funktion, welche zu dem ersten Merkmal der vorliegenden Erfindung gehört, durch wirkungsvolles Verwenden der Umfangsoberflächen-Gestalt der Kühlmittelpumpe 35 hervorgebracht werden.
(Ausführungsform 3)
Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung betrifft ein modifiziertes Beispiel der vorgenannten Ausführungsform 2.
14 zeigt eine Fahrzeug-Seitenansicht der Brennstoffzellenbaugruppe 300b in Ausführungsform 3. Wie in 14 gezeigt, ist die Brennstoffzellenbaugruppe 300b von Ausführungsform 3 mit der vorgenannten Ausführungsform 2 dahingehend gleich, dass eine hintere Struktur 320 und eine Frontstruktur 330 an der Schutzstruktur 310 vorgesehen sind.
Bei der Schutzstruktur 310 sind die Brennstoffzelleneinheit 201 und der FC-Wandler 90 längs der Querrichtung des Fahrzeugs angeordnet. Die hintere Struktur 320 ist mit einem Gehäuseteil 321 zum Aufnehmen einer zugehörigen Vorrichtung der Brennstoffzelle 20 vorgesehen. Diese sind ebenso die Gleichen wie bei vorstehender Ausführungsform 2.
Bei der Frontstruktur 330 sind eine Kühlmittelpumpe 35, ein Ionentauscher 332, ein Wechselrichter 95 und ein Gehäuseteil 331 einer zugehörigen Vorrichtung eingerichtet. Insbesondere ist Ausführungsform 3 daingehend einzigartig, dass der Ionentauscher 332 an dem hinteren Teil des Kühlmittelpumpe 35 eingerichtet ist. Der Ionentauscher 332 dient als ein stossaufnehmendes Bauelement zum Mildern der Aufpralleinwirkung, wenn solch eine Aufpralleinwirkung von der Fahrzeugfront aufgebracht wird.
Bei der vorgenannten Gestaltung bewegt sich, wenn eine Aufpralleinwirkung von der Fahrzeugfront aufgebracht wird, wie vorstehend mit Bezug zu 13B erklärt, das vordere Träger-Bauelement 112 eine vorgegebene Entfernung und erreicht die Kühlmittelpumpe 35, die an dem vordersten Teil der Brennstoffzellenbaugruppe 300b vorgesehen ist. Diese Ankunftsposition ist die untere Hälfte der Umfangsoberfläche der Kühlmittelpumpe 35. Zusätzlich wird, wie vorstehend mit Bezug zu 13C erklärt ist, wenn das vordere Träger-Bauelement 112 mit der unteren Hälfte der Umfangsoberfläche der Kühlmittelpumpe 35 in Kontakt kommt, dessen Bewegungsrichtung nach unten gerichtet. Wenn die Bewegungsrichtung des vorderen Träger-Bauelements 112 hin zu einer Richtung nach unten verändert wird, wird die Bewegungsrichtung des Fahrzeugantriebsmotors 94 somit ebenso hin zu einer Richtung nach unten verändert.
Hierbei wird, falls die Aufpralleinwirkung groß ist, wenn das vordere Träger-Bauelement 112 mit der Kühlmittelpumpe 35 in Kontakt kommt, die Kühlmittelpumpe 35 der Einwirkung ausgesetzt und sich in Richtung des Fahrzeughecks bewegen. Hierbei ist in Ausführungsform 3 ein Ionentauscher 332 hinter der Kühlmittelpumpe 35 angeordnet. Der Ionentauscher 332 weist eine Ionentauschmembran zum Steuern der Leitfähigkeit des Kühlmittels auf, und ist ein Element, in welches das Kühlmittel zu jedem Zeitpunkt eingefüllt ist. Wenn die Kühlmittelpumpe 35 der Aufpralleinwirkung ausgesetzt wird und sich nach hinten bewegt und mit dem Ionentauscher 332 mit einer gewissen Stärke kollidiert, wird der Ionentauscher 332 zusammengedrückt. Hierbei dient der Ionentauscher 332 als ein stossaufnehmendes Bauelement und nimmt die Kollisionsenergie wirkungsvoll auf, da der Ionentauscher 332 mit einer großen Menge an Kühlmittel befüllt ist.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann gemäß Ausführungsform 3, zusätzlich zum Hervorbringen der gleichen Funktionen wie vorstehender Ausführungsform 2, da ein Ionentauscher 332 hinter der Kühlmittelpumpe 35 vorgesehen ist, dieser als ein stossaufnehmendes Bauelement dienen und die Aufpralleinwirkung wirkungsvoll aufnehmen.
(Andere modifizierte Beispiele)
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt und kann verschiedenartig modifiziert werden.
Beispielsweise war in Ausführungsform 1 die Struktur gemäß der Merkmale eins bis vier der vorliegenden Erfindung an dem FC-Wandler 90 vorgesehen, aber es ist selbstverständlich, dass solch eine Struktur ebenso an einer anderen zugehörigen Vorrichtung vorgesehen sein kann. Beispielsweise sind der Wechselrichter 93 und der Wechselrichter 95 ebenso zugehörige Vorrichtungen, welche mit der Brennstoffzelle 20 wie mit dem FC-Wandler 90 fest verbunden sind. Dadurch können der Wechselrichter 93 und der Wechselrichter 95 an der Vorderseite der Brennstoffzelleneinheit 201 als Ersatz für den FC-Wandler 90 oder parallel zu dem FC-Wandler 90 eingerichtet werden.
Darüber hinaus waren in jeder der vorstehenden Ausführungsformen die Merkmale eins bis vier der vorliegenden Erfindung vorgesehen, um sich mit einer Einwirkung von der Vorderseite des Fahrzeugs zu befassen, aber die Gestaltung ist nicht darauf beschränkt. Die charakteristische Struktur der vorliegenden Erfindung kann ebenso vorgesehen sein, um sich mit einer Aufpralleinwirkung aus der Seitenrichtung oder der rückwärtigen Richtung des Fahrzeugs zu befassen.
Zusätzlich war in jeder der vorstehenden Ausführungsformen ein geneigter Teil 256 an der Vorderseite des FC-Wandlers 90 vorgesehen, um die Bewegungsrichtung des vorderen Träger-Bauelements 112 zu verändern. Dennoch ist es möglich, selbst wenn ein Absatz in der Höhenrichtung einer zugehörigen Vorrichtung, wie des FC-Wandlers 90, und der Brennstoffzelleneinheit 201 vorgesehen ist, die Funktionen gemäß dem ersten Merkmal der vorliegenden Erfindung aufzuweisen. Beispielsweise ist, wie in der Fahrzeug-Seitenansicht von 15 gezeigt ist, ein Höhenabsatz Δh zwischen der Wandleranordnung 250 und der Brennstoffzelleneinheit 201 vorgesehen. Die Horizontalrichtungs-Hinterseite des vorderen Träger-Bauelements 112 ist derart positioniert, dass diese niedriger ist, als die Bodenoberfläche der Wandleranordnung 250. Wenn wie vorstehend beschrieben ein Absatz Δh vorgesehen ist, ist es notwendig, die Höhe des Tunnelteils 109 derart zu gestalten, dass dieser leicht erhöht ist.
Gemäß der vorstehenden Gestaltung wird das vordere Träger-Bauelement 112 unter die Wandleranordnung 250 rutschen, wenn eine Aufpralleinwirkung von der Vorderseite aufgebracht wird. Dadurch ist es möglich, die Bewegungsrichtung des vorderen Träger-Bauelements 112 auf einem Niveau zu verändern, bei dem dieses nicht mit der Brennstoffzelleneinheit 201 kollidieren wird.
Industrielle Anwendbarkeit
Das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich zu Fahrzeugen auf mobile Gegenstände anderer Form angewendet werden. Solche mobilen Gegenstände sind Züge, Schiffe, Flugzeuge, Unterseeboote und dergleichen. Dies kommt daher, da es möglich ist, falls das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, die Brennstoffzelle, als das Herzstück, wirkungsvoll vor einem Aufprall von vorne zu schützen, ungeachtet der Form solch eines mobilen Gegenstands. Insbesondere ist es selbst bei einem mobilen Gegenstand mit einer Gewichtsbeschränkung durch Anwenden der vorliegenden Erfindung möglich, die Brennstoffzelle durch die Verwendung einer leichten Struktur vor der Einwirkung wirkungsvoll zu schützen.
Liste der Bezugszeichen
3: Kühlmittel-Zuführsystem, 4: Brenngas-Zuführsystem, 7: Oxidationsgas-Zuführsystem, 9: elektrisches Leistungssystem, 10: Brennstoffzellensystem, 20, 20b, 20c: Brennstoffzelle, 21: Polymerelektrolytmembran, 22: Anodenelektrode, 23: Kathodenelektrode, 24: Membranelektrodenanordnung, 25: Anodengaskanal, 26: Kathodengaskanal, 31: Kühlmittel-Durchlass, 32: Temperatursensor, 33: Kühler, 34: Ventil, 35: Kühlmittelpumpe, 36: Temperatursensor, 40: Brenngas-Zuführleitung, 42: Brenngas-Zuführeinheit, 42a: erster Brenngastank, 42b: zweiter Brenngastank, 43: Hauptventil, 44: Drucksensor, 45: Ejektor, 46: Absperrventil, 51: Zirkulationspfad, 52: Absperrventil, 53: Gas-Flüssigkeits-Separator, 54: Abgasventil, 55: Wasserstoffpumpe, 57: Rotationsgeschwindigkeitssensor, 58, 59: Drucksensor, 61: Abgas-Strömungsdurchlass, 62: Verdünner, 63: Absaugventil, 65: Dämpfer, 71: Oxidationsgas-Zuführleitung, 72: Oxidations-Abgas-Ablassdurchlass, 73: Drucksensor, 74: Luftfilter, 75: Luftkompressor, 76: Befeuchter, 77: Druckregelventil, 80: Steuereinheit, 82: Zündschalter, 84: Spannungssensor, 86: Stromsensor, 90: Brennstoffzellen DC-DC-Wandler (FC-Wandler), 91: Batterie, 92: Batterie-Computer, 93, 95: Wechselrichter, 94: Fahrzeugantriebsmotor, 96: Hochspannungs-Hilfsmaschine, 97: Relais, 98: Batterie-DC-DC-Wandler (Batterie-Wandler), Hochspannungs-Hilfsmaschine, 99: Rotationsgeschwindigkeitssensor, 100: Fahrzeug, 101: Vorderreifen, 102: Hinterreifen, 103: Vordersitz, 103L: linker Vordersitz, 103R: rechter Vordersitz, 104: hinterer Sitz, 105: Armaturenbrett, 106: vordere Säule, 107: mittlere Säule, 108: hintere Säule, 109: Tunnelteil, 110: vorderes Querträgerelement, 111: Bodenplatte, 112: vorderes Träger-Bauelement, 113: Deformations-Förderungsteil, 114, 115: Vorderrahmen, 116, 117, 120, 121, 124, 125, 137, 205, 207, 228 bis 233, 242 bis 245: Befestigungsloch, 118, 119: Nebenrahmen, 122, 123: Halterung, 126: erstes Querträgerelement, 128, 129: Seitenschweller bzw. -träger, 130: Motorträger, 131: Trägergummi, 132: zweites Querträgerelement, 136: drittes Querträgerelement, 138: viertes Querträgerelement, 140, 141, 152, 153: Bügel, 144, 151: Nebenquerträgerelement, 146, 147: Heckschweller bzw. -träger, 150: fünftes Querträgerelement, 160: hinteres Querträgerelement, 200: Brennstoffzellenbaugruppe, 201: Brennstoffzelleneinheit, 202: oberes Gehäuse, 203: unteres Gehäuse, 204: oberer Flansch, 206: unterer Flansch, 208: Bolzen, 209: Mutter, 210, 211: Seitenoberfläche, 212: obere Oberfläche, 213: Bodenoberfläche, 214: wellige Gestalt, 215: Lüftungsfenster, 216: positiver Elektrodenanschluss, 217: negativer Elektrodenanschluss, 218: Anschlussschraube, 219: Anschlussbuchse, 220, 310: Schutzstruktur, 221: Rahmenstruktur, 222: säulenförmiges Bauteil, 223: Versteifungsrahmen, 224 bis 227: Fixierungsteil, 234, 235: schräger Rahmen, 236: Befestigungsauge, 239: Bügel, 240: Schutzplatte, 241: Plattenkörper, 246: Kohle-Kreuzfaser, 250: Wandleranordnung, 251: oberes Gehäuse, 252: unteres Gehäuse, 253: Kühlmitteleinlass, 254: Kühlmittelauslass, 255: Frontoberfläche, 256: geneigter Teil, 257: Relaisteil, 258: vorstehender Teil, 259, 282: Leistungskabel, 259a, 259b: Leistungsdraht, 260: Anschlusskontakt, 262: Bodenoberflächen-Schutzplatte, 263, 265, 273: Fixierungsteil, 264, 266: Befestigungsnut, 270: Frontoberflächen-Schutzplatte, 272: gebogener Teil, 274: Befestigungsloch, 280, 281: Bolzen, 283: Netzstecker, 300, 300b: Brennstoffzellenbaugruppe, 311: schräger Rahmen, 320: hintere Struktur, 321: Gehäuseteil, 330: Frontstruktur, 331: Gehäuseteil der zugehörigen Vorrichtung, 332: Ionentauscher, A, B: Überstandsabschnitt, F: schräge Flanschstruktur, P: Gegenstand, S: Körper.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005-205945 A [0003]
JP 2004-161092 A [0004]
JP 2007-015612 A [0005]
JP 2007-209161 A [0006]
JP 2007-318938 A [0006]

Claims

Brennstoffzellensystem, das an einem Fahrzeug montiert ist, mit: einer Brennstoffzelle; und einer zugehörigen Vorrichtung, die mit der Brennstoffzelle elektrisch verbunden und benachbart zu der Brennstoffzelle angeordnet ist, wobei die zugehörige Vorrichtung einen geneigten Teil an einer Seite einer Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs besitzt.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei die zugehörige Vorrichtung durch wenigstens zwei Befestigungsteile, welche zueinander entlang der Vorwärtsrichtung beabstandet sind, an dem Fahrzeug fixiert ist, und das Befestigungsteil, von den wenigstens zwei Befestigungsteilen, das an der Seite der Vorwärtsrichtung vorgesehen ist, derart gestaltet ist, dass es mit geringerer Kraft gelöst wird, als das Befestigungsteil, das an einer gegenüberliegenden Seite zu der Seite der Vorwärtsrichtung vorgesehen ist.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei die zugehörige Vorrichtung mit einem vorstehenden Teil an der Seite der Brennstoffzelle vorgesehen ist, und das vorstehende Teil an einer Position vorgesehen ist, an welcher dieses Teil, basierend auf der Bewegung der zugehörigen Vorrichtung, die in einem Fall erwartet wird, bei dem das Fahrzeug kollidiert, mit einem Elektrodenanschluss der Brennstoffzelle in Kontakt kommt.
Brennstoffzellensystem, das an einem Fahrzeug montiert ist, mit: einer Brennstoffzelle; und einer zugehörigen Vorrichtung, die mit der Brennstoffzelle elektrisch verbunden und benachbart zu der Brennstoffzelle angeordnet ist, wobei die zugehörige Vorrichtung durch wenigstens zwei Befestigungsteile, welche zueinander entlang der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs beabstandet sind, an dem Fahrzeug fixiert ist, und das Befestigungsteil, von den wenigstens zwei Befestigungsteilen, das an der Seite der Vorwärtsrichtung vorgesehen ist, derart gestaltet ist, dass es mit geringerer Kraft gelöst wird, als das Befestigungsteil, das an einer gegenüberliegenden Seite zu der Seite der Vorwärtsrichtung vorgesehen ist.
Brennstoffzellensystem, das an einem Fahrzeug montiert ist, mit: einer Brennstoffzelle; und einer zugehörigen Vorrichtung, die mit der Brennstoffzelle elektrisch verbunden und benachbart zu der Brennstoffzelle angeordnet ist, wobei die zugehörige Vorrichtung mit einem vorstehenden Teil an der Seite der Brennstoffzelle vorgesehen ist, und das vorstehende Teil an einer Position vorgesehen ist, an welcher dieses Teil, basierend auf der Bewegung der zugehörigen Vorrichtung, die in einem Fall erwartet wird, bei dem das Fahrzeug kollidiert, mit einem Elektrodenanschluss der Brennstoffzelle in Kontakt kommt.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zugehörige Vorrichtung an der Seite der Brennstoffzelle ein Kurzschlussteil enthält, das derart gestaltet ist, dass dieses in der Lage ist, eine Leistungsquelle der zugehörigen Verrichtung kurzzuschließen, wenn Kraft mit einem bestimmten Niveau oder größer aufgebracht wird.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 6, wobei das Kurzschlussteil an einer Position vorgesehen ist, an welcher dieses Teil, basierend auf der Bewegung der zugehörigen Vorrichtung, die in einem Fall erwartet wird, bei dem das Fahrzeug kollidiert, mit einem Teil der Brennstoffzelle in Kontakt kommt.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zwischen der zugehörigen Vorrichtung und der Brennstoffzelle ein stossaufnehmendes Bauelement vorgesehen ist.
Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die zugehörige Vorrichtung ein mit der Brennstoffzelle elektrisch verbundener Wandler ist.
Fahrzeug, welches das Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.