專利名稱：燃料電池組的搭載結(jié)構(gòu)及燃料電池組的搭載方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池組的搭載結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
以往，提出了搭載有燃料電池的車輛。例如，在某技術(shù)中，以燃料電池的多個(gè)單體電池的層疊方向與車輛的上下方向一致的方式在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)配置燃料電池。并且，在燃料電池內(nèi)部將冷卻水吸收的熱量向外部放出的散熱器在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)仍然沿著上下方向配置在燃料電池的前方。并且，對(duì)向燃料電池供給的氧化氣體進(jìn)行壓縮的氧化氣體壓縮裝置在燃料電池的后側(cè)與燃料電池單獨(dú)地安裝在車身上。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，由于車輛的地上最低高度和車輛整體的大小的限制，因此在高度受限的發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)無法增加燃料電池的單體電池的數(shù)目。因此，難以在車輛上搭載高輸出的燃料電池。而且，同樣地在高度受限的發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，難以增大散熱器的面積。因此難以在車輛上搭載冷卻能力高的散熱器。此外，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，例如未考慮在車輛碰撞障礙物時(shí)等發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的結(jié)構(gòu)從外部受力時(shí)燃料電池的層疊結(jié)構(gòu)以層疊方向?yàn)檩S發(fā)生扭轉(zhuǎn)的可能性。此種問題在希望減少整體的尺寸、并希望搭載高輸出且高剛性的燃料電池及冷卻能力高的冷卻裝置的燃料電池的搭載結(jié)構(gòu)中廣泛存在。本發(fā)明為了解決上述課題的至少一部分而作出，其目的是在燃料電池的搭載結(jié)構(gòu)中，在有限的空間內(nèi)搭載層疊數(shù)量多且扭轉(zhuǎn)剛性高的燃料電池及散熱面積大的散熱器。本發(fā)明為了解決上述課題的至少一部分而能夠作為以下的方式或適用例實(shí)現(xiàn)。[適用例I]一種結(jié)構(gòu)，用于向車輛搭載燃料電池組，其中，具備:燃料電池組，具有層疊的多個(gè)單體電池和配置在所述多個(gè)單體電池的層疊方向的兩端的第一及第二端板；第一壓縮機(jī)，向所述燃料電池組供給氧化氣體；及平板狀的散熱器，用于對(duì)在所述燃料電池組內(nèi)循環(huán)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻，所述燃料電池組以所述多個(gè)單體電池的所述層疊方向相對(duì)于所述車輛的前后方向傾斜、且所述第二端板位于比所述第一端板靠所述車輛的前方且上方處的姿態(tài)配置，所述散熱器沿著所述第二端板配置在比所述第二端板更靠所述車輛前方的位置，所述第一壓縮機(jī)在所述燃料電池組的下方相對(duì)于所述第一和第二端板這雙方以總計(jì)三點(diǎn)以上的點(diǎn)進(jìn)行固定。若形成為此種結(jié)構(gòu)，由于燃料電池組的單體電池的層疊方向傾斜，因此燃料電池組的單體電池的層疊數(shù)量不會(huì)直接受到發(fā)動(dòng)機(jī)艙 的高度的限制。而且，由于第一壓縮機(jī)相對(duì)于第一和第二端板這雙方以總計(jì)三點(diǎn)以上的點(diǎn)進(jìn)行固定，因此能夠提高燃料電池組的扭轉(zhuǎn)剛性。并且，由于散熱器沿著第二端板傾斜配置，因此散熱器的面積不會(huì)直接受到發(fā)動(dòng)機(jī)艙的高度的限制。由此，若形成為上述形態(tài)，則能夠在有限的空間內(nèi)搭載層疊數(shù)量多且扭轉(zhuǎn)剛性高的燃料電池及散熱面積大的散熱器。此外，單體電池的層疊方向相對(duì)于車輛的前后方向的傾斜優(yōu)選小于90度，更優(yōu)選為75度以下，進(jìn)一步優(yōu)選為60度以下。另外，第一壓縮機(jī)可以相對(duì)于第一端板以一點(diǎn)進(jìn)行固定，而相對(duì)于第二端板以兩點(diǎn)以上的點(diǎn)進(jìn)行固定。并且，第一壓縮機(jī)也可以相對(duì)于第一端板以兩點(diǎn)以上的點(diǎn)進(jìn)行固定，而相對(duì)于第二端板以一點(diǎn)進(jìn)行固定。此外，第一壓縮機(jī)可以相對(duì)于第一端板以兩點(diǎn)以上的點(diǎn)進(jìn)行固定，而相對(duì)于第二端板以兩點(diǎn)以上的點(diǎn)進(jìn)行固定。若形成為此種形態(tài)，則能夠進(jìn)一步提高燃料電池組的扭轉(zhuǎn)剛性。[適用例2]在適用例I的結(jié)構(gòu)中，還具備第 二壓縮機(jī)，該第二壓縮機(jī)用于調(diào)節(jié)所述車輛室內(nèi)的溫度，且該第二壓縮機(jī)上下方向的尺寸小于所述第一壓縮機(jī)上下方向的尺寸，所述第二壓縮機(jī)配置在所述燃料電池組的下方且比所述第一壓縮機(jī)靠后方處。在此種形態(tài)中，在傾斜配置的燃料電池組的下方的空間中，更大的第一壓縮機(jī)配置在前方，比第一壓縮機(jī)小的第二壓縮機(jī)配置在后方。因此，能夠有效地利用傾斜配置的燃料電池組的下方的空間，而不用增大結(jié)構(gòu)整體就能夠配置兩個(gè)壓縮機(jī)。此外，第二壓縮機(jī)既可以固定在燃料電池組上，也可以固定在第一壓縮機(jī)上。而且，還可以固定在其他結(jié)構(gòu)上。即，第二壓縮機(jī)與固定的對(duì)象方無關(guān)地固定在上述的位置上即可。[適用例3]在適用例I或2的結(jié)構(gòu)中，還具備覆蓋所述第一及第二端板中的至少一方的防水外殼，所述防水外殼具備:孔，用于供將所述防水外殼所覆蓋的所述端板和所述第一壓縮機(jī)相互固定的固定部件通過 '及突出部，包圍所述孔的周圍，向所述防水外殼所覆蓋的所述端板側(cè)或所述第一壓縮機(jī)側(cè)突出，具有彈性，在所述防水外殼所覆蓋的所述端板和所述第一壓縮機(jī)通過所述固定部件被固定的狀態(tài)下，所述突出部的上端部與所述端板或所述第一壓縮機(jī)相接。若形成為此種形態(tài)，則能夠通過防水外殼防止從外部侵入的水到達(dá)端板的情況。并且，在上述形態(tài)中，突出部包圍孔的周圍，該孔供對(duì)端板和第一壓縮機(jī)進(jìn)行固定的固定部件貫通，該突出部的前端與端板或第一壓縮機(jī)相接。因此，能夠降低水通過該孔而進(jìn)入端板的可能性。[適用例4]一種方法，是向車輛搭載燃料電池組的方法，包括如下工序:(a)準(zhǔn)備燃料電池組、第一壓縮機(jī)和平板狀的散熱器的工序，該燃料電池組具有層疊的多個(gè)單體電池和配置在所述多個(gè)單體電池的層疊方向的兩端的第一及第二端板，該第一壓縮機(jī)向所述燃料電池組供給氧化氣體，該散熱器用于對(duì)在所述燃料電池組內(nèi)循環(huán)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻；(b)以如下方式將所述燃料電池組、所述第一壓縮機(jī)和所述散熱器安裝于所述車輛的工序:所述燃料電池組以所述多個(gè)單體電池的所述層疊方向相對(duì)于所述車輛的前后方向傾斜的姿態(tài)且以所述第二端板位于比所述第一端板靠所述車輛的前方且上方處的方式配置，所述散熱器沿著所述第二端板配置在比所述第二端板更靠所述車輛前方的位置，所述第一壓縮機(jī)在所述燃料電池組的下方相對(duì)于所述第一和第二端板這雙方以總計(jì)三點(diǎn)以上的點(diǎn)進(jìn)行固定，所述工序(a)具備:準(zhǔn)備分別在至少一部分具有直線狀的一邊的所述第一及第二端板的工序；在所述直線狀的各邊分別處于下方的姿態(tài)下將所述第一及第二端板配置在同一平面上，并將所述多個(gè)單體電池和所述第一及第二端板按照所述層疊的順序排列的工序；及將所述多個(gè)單體電池以及所述第一及第二端板結(jié)合而構(gòu)成所述燃料電池組的工序，所述工序(b)包含在與所述一邊不同的部位對(duì)所述燃料電池組進(jìn)行支承，并將所述第一壓縮機(jī)以與所述各一邊相接的方式相對(duì)于所述第一及第二端板固定的工序。若形成為此種形態(tài)，則第一壓縮機(jī)與第一端板的直線邊的一邊和第二端板的直線邊的一邊相接而固定在第一及第二端板上。因此，將第一壓縮機(jī)固定在第一及第二端板上時(shí)，難以產(chǎn)生三維的位置偏移。本發(fā)明能夠以上述以外的各種方式實(shí)現(xiàn)，例如可以通過燃料電池的搭載方法、燃料電池系統(tǒng)、搭載有燃料電池的車輛等方式來實(shí)現(xiàn)。以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，能夠更加明確本發(fā)明的上述目的及其他目的、結(jié)構(gòu)、效果。


圖1是表示用于將具備燃料電池的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝于車輛的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。圖2是從車輛的前方朝向后方觀察到的燃料電池組100、電動(dòng)機(jī)單元200、及空氣壓縮機(jī)810的圖。圖3是示意性地表示將燃料電池組100及電動(dòng)機(jī)單元200安裝于車輛VO的底盤Vc的部位的俯視圖。

圖4是表示端板110、120及多個(gè)發(fā)電單體電池130的層疊方法、以及空氣壓縮機(jī)810向燃料電池組100的安裝方法的圖。
具體實(shí)施例方式A.第一實(shí)施例:
圖1是表示用于將具備燃料電池的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝于車輛的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具備燃料電池組100、電動(dòng)機(jī)單元200 (在圖1中未示出)、驅(qū)動(dòng)軸300、控制電路單元400、散熱器600、氫泵610、冷卻液泵620、空氣壓縮機(jī)810、820、及逆變器單元830。需要說明的是，在圖1中，利用箭頭Dt表示車輛的前進(jìn)方向即前后方向，利用箭頭U表示鉛垂上方。燃料電池組100具備設(shè)置在兩端的第一及第二端板110、120和設(shè)置在所述端板110、120之間的多個(gè)發(fā)電單體電池130。端板110、120是不銹鋼制的大致板狀的部件。其中，在端板110、120的外側(cè)的面(端板110的左側(cè)的面和端板120的右側(cè)的面)上設(shè)有用于安裝各種部件的結(jié)構(gòu)。在圖1中，為了容易理解技術(shù)，而省略了它們的結(jié)構(gòu)的圖示。多個(gè)發(fā)電單體電池130沿著將第一端板110和第二端板120連結(jié)的方向進(jìn)行層疊。第一端板110和第二端板120通過連結(jié)部件(在圖1中未圖示)連結(jié)在一起。其結(jié)果是，多個(gè)發(fā)電單體電池130被第一端板110和第二端板120壓縮。需要說明的是，對(duì)于發(fā)電單體電池130的層疊方向Ds投影時(shí)的多個(gè)發(fā)電單體電池130的外形形狀大致相同。而且，對(duì)于發(fā)電單體電池130的層疊方向Ds投影時(shí)的第一端板110和第二端板120的外形形狀大致相同。在本實(shí)施例中，對(duì)于發(fā)電單體電池130的層疊方向Ds投影時(shí)的發(fā)電單體電池130及第一端板110和第二端板120的外形形狀為大致長(zhǎng)方形。將發(fā)電單體電池130、第一端板110和第二端板120分別設(shè)置成長(zhǎng)方形，其結(jié)果是，燃料電池組100整體具有大致長(zhǎng)方體的形狀。燃料電池組100由大致長(zhǎng)方體的樹脂制的防水外殼140覆蓋。其中，在圖1中，為了容易理解技術(shù)，而省略了防水外殼140的圖示。在第一端板110和第二端板120的相當(dāng)于長(zhǎng)方形截面一邊的面(圖1中的右下側(cè)的面)上安裝有空氣壓縮機(jī)810?？諝鈮嚎s機(jī)810是用于經(jīng)由空氣過`濾器816及通道810id而取入大氣并將壓縮空氣作為氧化氣體向燃料電池組100供給的壓縮機(jī)。需要說明的是，在圖1中，為了容易理解技術(shù)，利用虛線表示空氣過濾器816及通道810id?？諝鈮嚎s機(jī)810經(jīng)由空氣壓縮機(jī)810的腳部812L、814L2固定在第二端板120的下端面的兩點(diǎn)。并且，空氣壓縮機(jī)810經(jīng)由空氣壓縮機(jī)810的腳部814L1固定在第一端板110的下端面的一點(diǎn)。圖2是從車輛的前方朝向后方觀察到的燃料電池組100、電動(dòng)機(jī)單元200、空氣壓縮機(jī)810的圖。需要說明的是，燃料電池組100的外部被防水外殼140覆蓋。在圖2中，利用虛線表示燃料電池組100的第二端板120的端面120e。此外，在燃料電池組100、電動(dòng)機(jī)單元200、空氣壓縮機(jī)810的前方(圖2的跟前偵D存在有散熱器600 (參照?qǐng)D1)。但是，在圖2中，為了容易理解技術(shù)，而表示去除了散熱器600的狀態(tài)?？諝鈮嚎s機(jī)810具有:利用從燃料電池組100供給的電力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)部812 ;及通過電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)而壓縮空氣的壓縮部814。電動(dòng)機(jī)部812具有大致圓柱形的外形形狀，壓縮部814具有圓形端面的直徑比電動(dòng)機(jī)部812小的大致圓柱形的外形形狀。其結(jié)果是，空氣壓縮機(jī)810具有將中心相同的兩個(gè)圓柱重疊的外形形狀?？諝鈮嚎s機(jī)810以如下姿態(tài)安裝于燃料電池組100，該姿態(tài)是各圓柱的軸為與燃料電池組100的單體電池130的層疊方向Ds垂直且與燃料電池組100的下表面平行的方向的姿態(tài)?？諝鈮嚎s機(jī)810的電動(dòng)機(jī)部812發(fā)熱。因此，可以在電動(dòng)機(jī)部812的外殼設(shè)置冷卻水的流路。電動(dòng)機(jī)部812由該冷卻水進(jìn)行冷卻。電動(dòng)機(jī)部812和第二端板120的端面經(jīng)由腳部812L通過螺栓結(jié)合。因此，第二端板120的熱量傳導(dǎo)給電動(dòng)機(jī)部812的外殼。其結(jié)果是，第二端板120也由在電動(dòng)機(jī)部812的外殼流通的冷卻水進(jìn)行冷卻。另外，空氣壓縮機(jī)810的壓縮部814和第二端板120的端面也經(jīng)由腳部814L2通過螺栓結(jié)合。此外，雖然在圖2中未示出，但空氣壓縮機(jī)810的壓縮部814和第一端板110的端面經(jīng)由腳部814L1通過螺栓結(jié)合(參照?qǐng)D1)。即，空氣壓縮機(jī)810和第一端板110及第二端板120通過總計(jì)三點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合。空氣壓縮機(jī)810相對(duì)于燃料電池組100在三個(gè)部位通過螺栓進(jìn)行固定。因此，空氣壓縮機(jī)810和燃料電池組100即使被施加外力也難以相對(duì)位移。即，空氣壓縮機(jī)810和燃料電池組100實(shí)際上一體地進(jìn)行位移。因此，無需在空氣壓縮機(jī)810和燃料電池組100之間設(shè)置用于避免兩者相對(duì)位移時(shí)的兩者的碰撞的空間。由此，能夠?qū)⒖諝鈮嚎s機(jī)810和燃料電池組100靠近配置，其結(jié)果是，能夠減小空氣壓縮機(jī)810和燃料電池組100整體占有的空間。另外，如圖1所示，在用于從壓縮部814排出空氣的排出口 814e相對(duì)于壓縮部814的圓筒位于燃料電池組100側(cè)的姿態(tài)下，空氣壓縮機(jī)810固定在燃料電池組100上。更詳細(xì)而言，在如下所述空間內(nèi)配置排出口 814e，所述空間是由與空氣壓縮機(jī)810 (電動(dòng)機(jī)部812)的截面的圓相切且到達(dá)第一端板110的端部的直線L1、與空氣壓縮機(jī)810 (電動(dòng)機(jī)部812)的截面的圓相切且到達(dá)第二端板120的端部的直線L2、燃料電池組100、空氣壓縮機(jī)810所圍成的空間。其結(jié)果是，排出口 814e位于分別具有牢固的結(jié)構(gòu)的燃料電池組100與空氣壓縮機(jī)810的圓筒部之間。通過形成為此種結(jié)構(gòu)，在圖1的結(jié)構(gòu)從外部受到?jīng)_擊時(shí)，能夠減少排出口 814e被壓壞的可能性。而且，通過將用于向燃料電池組100供給壓縮空氣的通道SlOed從配置在上述的位置上的排出口 814e 朝向后方配置(參照?qǐng)D1)，而能夠避免用于向燃料電池組100供給壓縮空氣的通道SlOed妨礙通過位于前方的散熱器600的風(fēng)的情況。需要說明的是，在圖1及圖2中，為了容易理解技術(shù),而利用虛線表示通道810ed。此外，燃料電池組100的第一端板110及第二端板120經(jīng)由空氣壓縮機(jī)810而相互在三點(diǎn)結(jié)合。因此，即使在由于車輛的碰撞等而燃料電池組100被施加外力的情況下，也能夠減少燃料電池組100以層疊方向Ds為軸而扭轉(zhuǎn)的可能性。此外，如圖2所示，用于將外部氣體導(dǎo)入空氣壓縮機(jī)810的吸氣口 810i與壓縮部814的圓柱的端面連接。并且，將空氣過濾器816和吸氣口 810i連結(jié)的通道810id相對(duì)于空氣壓縮機(jī)810設(shè)置在與電動(dòng)機(jī)單元200相反的一側(cè)。通過形成為此種結(jié)構(gòu),能夠與電動(dòng)機(jī)單元200不干涉地配置通道810id。需要說明的是，在圖1及圖2中，為了容易理解技術(shù)，而利用虛線表示了通道810id。在圖2的左側(cè)表示腳部814L2和第二端板120的固定結(jié)構(gòu)的放大剖視圖。端板120被由具有彈性的樹脂構(gòu)成的防水外殼140覆蓋。該防水外殼140具備孔142?？?42是用于供螺栓B通過的孔，該螺栓B對(duì)設(shè)置在壓縮部814上的腳部814L2和第二端板120進(jìn)行固定。在防水外殼140中，在孔142的周圍以包圍孔142的方式設(shè)置朝向壓縮部814 (腳部814L2)突出的環(huán)狀的突出部144。突出部144的前端部144p(圖2中的下端部)與壓縮部814的腳部814L2相接。并且，突出部144在第二端板120與腳部814L2之間被壓縮而產(chǎn)生彈性變形。其結(jié)果是，突出部144的端部與腳部814L2緊貼。通過形成為此種結(jié)構(gòu)，能夠利用通過了防水外殼140的孔142的螺栓B對(duì)由防水外殼140覆蓋的第二端板120和壓縮部814進(jìn)行剛性結(jié)合。并且，由于包圍孔142的環(huán)狀的突出部144與壓縮部814的腳部814L2緊貼，因此來自外部的水通過孔142進(jìn)入防水外殼140內(nèi)(第二端板120側(cè))的可能性降低。需要說明的是，在此，以腳部814L2與第二端板120的結(jié)合為例進(jìn)行了說明，但腳部812L與第二端板120的結(jié)合部分(參照?qǐng)D2)及腳部814L1與第一端板110的結(jié)合部分(參照?qǐng)D1)也同樣構(gòu)成。因此，能夠?qū)⒖諝鈮嚎s機(jī)810與燃料電池組100剛性結(jié)合，而且，能夠減少來自外部的水進(jìn)入到防水外殼140內(nèi)的可能性。需要說明的是，在圖2的例子中，設(shè)置在電動(dòng)機(jī)部812上的腳部812L與第二端板120的結(jié)合部分進(jìn)行兩個(gè)螺栓結(jié)合。另一方面,雖然未圖不,但電動(dòng)機(jī)單兀200相對(duì)于第一端板110在三個(gè)部位通過螺栓進(jìn)行固定。因此，電動(dòng)機(jī)單元200和第一端板110即使被施加外力也難以發(fā)生相對(duì)位移。即，電動(dòng)機(jī)單元200和第一端板110實(shí)際上一體位移。而且，電動(dòng)機(jī)單元200相對(duì)于第二端板120在三個(gè)部位通過螺栓進(jìn)行固定。因此，電動(dòng)機(jī)單元200和第二端板120即使被施加外力也難以發(fā)生相對(duì)位移。即，電動(dòng)機(jī)單元200和第二端板120實(shí)際上也一體位移。在電動(dòng)機(jī)單元200的外殼的內(nèi)部具備驅(qū)動(dòng)電 動(dòng)機(jī)210和變速器220。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)210通過燃料電池組100產(chǎn)生的電力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。變速器220使驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)210輸出的旋轉(zhuǎn)的每單位時(shí)間的轉(zhuǎn)速下降。變速器220的輸出軸與驅(qū)動(dòng)軸300 (參照?qǐng)D1)連接。S卩，驅(qū)動(dòng)軸300經(jīng)由變速器200利用驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)210進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。圖1所示的控制電路單元400對(duì)燃料電池組100生成的電力的電壓及電流進(jìn)行控制?？刂齐娐穯卧?00在燃料電池組100的上部沿著多個(gè)發(fā)電單體電池130的層疊方向Ds配置?？刂齐娐穯卧?00配置在比第一端板110更靠近第二端板120的位置。控制電路單元400相對(duì)于燃料電池組100固定。圖3是示意性地表示將燃料電池組100及電動(dòng)機(jī)單元200安裝于車輛VO的底盤Vc的部位的俯視圖。在圖3中，除了圖1所示的一部分結(jié)構(gòu)之外，還示出車輛VO的底盤Vc、車輪Vw。燃料電池組100及電動(dòng)機(jī)單元200相對(duì)于車輛VO的底盤Vc固定。更具體而言，燃料電池組100的第一端板110與設(shè)置在車輛VO的底盤Vc上的一個(gè)部位的支架Ml I連接。電動(dòng)機(jī)單元200與設(shè)置在底盤Vc上的三個(gè)部位的支架M21、M22、M23連接。需要說明的是，底盤中的所述支架的位置與通過汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)進(jìn)行行駛的混合動(dòng)力車輛的底盤中的支架共通。在混合動(dòng)力車輛中，支架Mll對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行支承。支架M21、M22、M23與本實(shí)施例同樣地對(duì)電動(dòng)機(jī)單元進(jìn)行支承。需要說明的是，為了容易理解技術(shù)，而在圖1中未顯示各支架。如圖1所示，在車輛以未載人及未載貨的狀態(tài)處于水平面上時(shí)，燃料電池組100以多個(gè)發(fā)電單體電池130的層疊方向Ds相對(duì)于水平面傾斜0 ( 0是大于0且小于90度的角度)的姿態(tài)下相對(duì)于車輛的車身進(jìn)行固定(參照?qǐng)D1)。需要說明的是，層疊方向Ds是包含在由車輛的前后方向Dt和上下方向U限定的平面中的方向。其結(jié)果是，第一端板110在該狀態(tài)下位于比第二端板120更低的位置。而且，第一端板110位于比第二端板120更靠車輛的前進(jìn)方向的后方處。需要說明的是，對(duì)于發(fā)電單體電池130的層疊方向Ds投影時(shí)的第一端板110和第二端板120的外形形狀大致相同。第一端板110和第二端板120的位置是對(duì)于發(fā)電單體電池130的層疊方向Ds投影時(shí)的第一端板110和第二端板120的外形形狀重復(fù)的范圍的重心位置，以各端板的板狀部分的厚度方向的中心位置為基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定。在此種結(jié)構(gòu)中，由于燃料電池組100的單體電池130的層疊方向Ds不是鉛垂方向U而是傾斜，因此燃料電池組100的單體電池130的層疊數(shù)量不是直接受到發(fā)動(dòng)機(jī)艙的高度限制。因此，與燃料電池組的單體電池的層疊方向?yàn)殂U垂方向的形態(tài)相比，能夠?qū)误w電池的層疊數(shù)量多的大輸出的燃料電池組搭載于發(fā)動(dòng)機(jī)艙。如圖1所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，在燃料電池組100的下方且在壓縮機(jī)810的后方設(shè)置壓縮機(jī)820。更具體而言，壓縮機(jī)820剛性地安裝在壓縮機(jī)810上。壓縮機(jī)820通過使制冷劑壓縮或膨脹，而冷卻或加熱向乘客等所處的車輛室內(nèi)供給的空氣。壓縮機(jī)820具有圓形端面的直徑比電動(dòng)機(jī)部812及壓縮部814小的大致圓柱形的外形形狀。并且，壓縮機(jī)820的上下方向的尺寸R2小于壓縮機(jī)810的上下方向的尺寸Rl (參照?qǐng)D1)。一般地，用于室內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)820所需的輸出小于用于向燃料電池組100供給氧化氣體的空氣壓縮機(jī)所需的輸出。因此，室內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)用的壓縮機(jī)小于燃料電池用的空氣壓縮機(jī)。壓縮機(jī)820以其圓柱的軸為與燃料電池組100的單體電池130的層疊方向Ds垂直且與燃料電池組100的下表面平行的方向的姿態(tài)安裝于燃料電池組100。在本實(shí)施例中，在傾斜配置的燃料電池組100的下方，高度方向的尺寸大的空氣壓縮機(jī)810和高度方向的尺寸更小的壓縮機(jī)820從車輛的前方朝向后方以上述順序排列配置。因此，能夠有效地利用燃料電池組100的下方的大致楔形的空間。換言之，能夠減小燃料電池組100和空氣壓縮機(jī)810、820整體占有的空間。另外，在本實(shí)施例中，車室位于圖1所示的結(jié)構(gòu)的更后方。在本實(shí)施例中，壓縮機(jī)810、820位于隔著燃料電池組100與車室相反的一側(cè)。因此，壓縮機(jī)810、820運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)出的
聲音難以進(jìn)入車室。 如圖1所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，在燃料電池組100及電動(dòng)機(jī)單元200的前方安裝有散熱器600。散熱器600包含第一散熱器602、第二散熱器604、及第三散熱器606。第一散熱器602是用于將向燃料電池組100內(nèi)流通的冷卻液的熱量釋放到大氣中的結(jié)構(gòu)。第二散熱器604是用于將冷卻控制電路單元400及逆變器單元830的冷卻液的熱量釋放到大氣中的結(jié)構(gòu)。第三散熱器606是用于將如下所述冷卻液的熱量釋放到大氣中的結(jié)構(gòu)，所述冷卻液用于控制駕駛員等乘員所處的車室的溫度。散熱器602、604、606分別具備復(fù)雜地折疊的冷卻液的流路及多個(gè)散熱片，分別整體具有板狀的形狀。如圖1所示，散熱器602在與發(fā)電單體電池130的層疊方向Ds垂直的方向上存在于比第二端板120和空氣壓縮機(jī)810所存在的范圍Rfc更寬的范圍Rr中。在散熱器602的前方且上方配置有散熱器604、606。散熱器604位于散熱器606的上方且后方處。板狀的散熱器602、604、606沿著第二端板120設(shè)置。其結(jié)果是，各散熱器602、604、606與第二端板120及發(fā)電單體電池130平行。即，板狀的散熱器602、604、606配置在相對(duì)于鉛垂方向U傾斜0的方向上。因此，根據(jù)本實(shí)施例，與將散熱器沿鉛垂方向U豎立配置的形態(tài)相比，能夠進(jìn)一步增大表面積，其結(jié)果是，能夠?qū)⑼庑纬叽绱蟮纳崞髋渲迷诰哂杏邢薜母叨鹊陌l(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)。即，能夠?qū)⒚繂挝粫r(shí)間對(duì)冷卻液進(jìn)行冷卻的高性能的散熱器配置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)。氫泵610是用于使從燃料電池組100排出的燃料氣體再次流入燃料電池組100的泵。如圖1所示，氫泵610固定在第一端板110上。在本實(shí)施例中，氫泵610在燃料電池組100的后方固定在第一端板110上。因此，即使在車輛與前方的障礙物碰撞時(shí)等圖1的燃料電池系統(tǒng)受到來自前方的沖擊的情況下，該沖擊也會(huì)由固定在車輛上的燃料電池組100及電動(dòng)機(jī)單元200阻擋，從而降低氫泵610受到該沖擊力的可能性。由此，能夠降低因車輛的碰撞等氫泵610被破壞而氫氣向外部流出的可能性。冷卻液泵620是使冷卻液向燃料電池組100和散熱器600中的第一散熱器602循環(huán)的泵。如圖1所示，冷卻液泵620固定在第一端板110上。循環(huán)于燃料電池組100和第一散熱器602的冷卻液存在帶電的情況。在本實(shí)施例中，冷卻液泵620在燃料電池組100的后方固定在第一端板110上。因此即使在車輛與前方的障礙物碰撞時(shí)等圖1的燃料電池系統(tǒng)受到來自前方的沖擊的情況下，該沖擊也會(huì)由固定在車輛上的燃料電池組100及電動(dòng)機(jī)單元200阻擋，從而降低冷卻液泵620受到該沖擊力的可能性。即，能夠降低因車輛的碰撞等冷卻液泵620被破壞而冷卻液向外部流出的可能性。由此，能夠減少因冷卻液的流出而產(chǎn)生用戶觸電的可能性。逆變器單元830包含逆變器，該逆變器用于使分別驅(qū)動(dòng)氫泵610、冷卻液泵620及空氣壓縮機(jī)810、820的三相交流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。如圖1所示，逆變器單元830在燃料電池組100的一方的側(cè)面上配置在比中央更靠上方的位置。該逆變器單元830發(fā)熱。因此，逆變器單元830由與第二散熱器604連接的 未圖示的冷卻液回路進(jìn)行冷卻。如本實(shí)施例那樣，通過將控制作為燃料電池組100的輔機(jī)的氫泵610、冷卻液泵620及空氣壓縮機(jī)810、820的各電動(dòng)機(jī)的逆變器集中配置在一個(gè)部位，而能得到以下的效果。即，能夠縮短將所述逆變器和第二散熱器604連結(jié)的冷卻液回路(未圖示)。其結(jié)果是，能夠縮小圖1的結(jié)構(gòu)整體的尺寸，并且能夠減輕重量。而且，由于能夠縮短冷卻液回路，因此能夠減少冷卻液泄漏的可能性。另外，在本實(shí)施例中，逆變器單元830配置在燃料電池組100的側(cè)面，該逆變器單元830控制配置在燃料電池組100的后方的氫泵610及冷卻液泵620的電動(dòng)機(jī)、以及配置在燃料電池組100的下方的空氣壓縮機(jī)810、820的電動(dòng)機(jī)。因此，能夠縮短將各電動(dòng)機(jī)和第二散熱器604連結(jié)的電配線ew。其結(jié)果是，能夠縮小圖1的結(jié)構(gòu)整體的尺寸，并且能夠減輕重量。而且，由于縮短電配線ew，因此能夠減少電配線ew斷線的可能性。B.第二實(shí)施例:在第二實(shí)施例中，關(guān)于在車輛上安裝燃料電池的工序，以端板110、120及多個(gè)發(fā)電單體電池130的層疊工序、以及空氣壓縮機(jī)810向燃料電池組100的安裝工序?yàn)橹行倪M(jìn)行說明。圖4是表示端板110、120及多個(gè)發(fā)電單體電池130的層疊方法、以及空氣壓縮機(jī)810向燃料電池組100的安裝方法的圖。需要說明的是，關(guān)于步驟S10、S20，為了容易理解技術(shù)，而表示側(cè)視圖和主視圖。關(guān)于步驟S30、S40表示側(cè)視圖。在步驟SlO中，將具有大致長(zhǎng)方形的外形形狀的第一端板110、多個(gè)發(fā)電單體電池130、第二端板120按應(yīng)層疊的順序排列，并放置在平面PO上。此時(shí)，第一端板110、多個(gè)發(fā)電單體電池130、第二端板120使該長(zhǎng)方形的外形中的應(yīng)安裝空氣壓縮機(jī)810的一側(cè)的邊即Lu處于下方而放置在平面PO上。因此，第一端板110的下表面、多個(gè)發(fā)電單體電池130的下表面、第二端板120的下表面在平面PO上平坦地對(duì)齊。在步驟S20中，第一端板110、多個(gè)發(fā)電單體電池130、第二端板120通過連結(jié)部件150連結(jié)在一起。更具體而言，在具有大致長(zhǎng)方形的形狀的第一端板110、多個(gè)發(fā)電單體電池130、第二端板120的長(zhǎng)方形的四角的附近設(shè)置的四個(gè)孔Fh中貫通有四個(gè)連結(jié)部件150，四個(gè)連結(jié)部件150的兩端被螺栓緊固。其結(jié)果是，在第一端板110的下表面、多個(gè)發(fā)電單體電池130的下表面、第二端板120的下表面擴(kuò)展成同一平面的相對(duì)位置關(guān)系下，第一端板110、多個(gè)發(fā)電單體電池130、第二端板120相互固定。第一端板110、多個(gè)發(fā)電單體電池130、第二端板120成為一體，形成大致長(zhǎng)方體形狀的燃料電池組100。然后，在第一端板110和第二端板120的上側(cè)的端面上安裝有支架160。支架160為了在之后在燃料電池組100上安裝各種結(jié)構(gòu)要素而使用，而且，在將燃料電池組100安裝于車輛時(shí)，為了懸掛燃料電池組100而使用。在步驟S30中 ，使用支架160將燃料電池組100從平面PO吊起。然后，在第一端板110和第二端板120的下表面?zhèn)劝惭b空氣壓縮機(jī)810 (參照?qǐng)D1及圖2)。通過進(jìn)行步驟SlO S30那樣的處理，而能夠在第一端板110的下表面和第二端板120的下表面為一平面的狀態(tài)下安裝空氣壓縮機(jī)810。因此，能夠減小空氣壓縮機(jī)810相對(duì)于燃料電池組100的安
裝誤差。作為步驟S40，表示安裝有空氣壓縮機(jī)810的燃料電池組100。然后，在燃料電池組100上進(jìn)而安裝散熱器602、604、606、氫泵610、冷卻液泵620等，然后，在步驟S50中安裝于車輛(參照?qǐng)D1及圖3)。此外，圖3表示步驟S50結(jié)束的狀態(tài)。需要說明的是，在圖3中，為了容易理解技術(shù)，而省略了散熱器602、604、606、氫泵610、冷卻液泵620等的圖示。B.變形例:以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限于此種實(shí)施方式，在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種形態(tài)下的實(shí)施。例如，可以進(jìn)行以下的變形。B1.變形例 I:在上述實(shí)施例中，利用螺栓將空氣壓縮機(jī)810的腳部812L、814L1、814L2固定在各端板上，從而空氣壓縮機(jī)810和各端板相互固定在一起。然而，壓縮機(jī)和各端板也可以利用其他方式進(jìn)行固定。例如，壓縮機(jī)和各端板也可以經(jīng)由壓縮機(jī)和各端板以外的第三部件固定在一起。而且，除了螺栓緊固之外，還可以利用粘結(jié)或焊接等其他方法進(jìn)行固定。但是，將壓縮機(jī)和各端板相互固定的固定部件優(yōu)選不經(jīng)由填料等彈性部件而將端板和第一壓縮機(jī)固定。若為此種方式，則能夠減少端板和第一壓縮機(jī)分別振動(dòng)的可能性。因此，能夠?qū)⒍税搴偷谝粔嚎s機(jī)靠近配置。另一方面，端板與第一壓縮機(jī)的結(jié)合部分的防水性即使不使用填料等，也能夠通過上述實(shí)施例中說明的突出部來確保。B2.變形例 2:在上述第一實(shí)施例中，突出部144由向空氣壓縮機(jī)810的腳部812L、814L1、814L2突出的方式構(gòu)成。然而，防水罩中配置于孔周圍的突出部也可以不在空氣壓縮機(jī)側(cè)，而形成為向燃料電池的端板側(cè)突出的方式。在此種方式下，突出部的端部與燃料電池的端板緊貼。即使作為此種方式，也能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)燃料電池的端板與空氣壓縮機(jī)的剛性的結(jié)合和防水這兩者。需要說明的是，在上述實(shí)施例中，防水罩由具有彈性的樹脂構(gòu)成，但也可以由其他材料構(gòu)成。但是，突出部?jī)?yōu)選由具有彈性的材料構(gòu)成。B3.變形例 3:在上述實(shí)施例中，對(duì)于層疊方向Ds投影時(shí)的發(fā)電單體電池130、第一端板110、第二端板120的外形形狀為大致長(zhǎng)方形。然而，發(fā)電單體電池130、第一端板110、第二端板120的外形形狀也可以是其他形狀。其中，第一端板和第二端板的外形形狀優(yōu)選分別包含能夠?qū)⑺鼈兣帕蟹胖迷谄矫嫔系闹本€狀一邊。此外，第一端板和第二端板的至少一方的外形形狀也可以包含兩條以上的直線狀的邊。即使在此種方式下，以這兩條以上的直線狀的邊中的至少一方處于下方來將端板放置在平面上而構(gòu)成燃料電池組，能夠在與該平面相接的直線狀的邊上安裝壓縮機(jī)。通過利用此種方法構(gòu)成燃料電池組并與壓縮機(jī)固定，從而能夠以小誤差牢固地固定燃料電池組和壓縮機(jī)。另外，在上述實(shí)施例中，第一端板110、多個(gè)發(fā)電單體電池130、第二端板120都配置在同一平面PO上(參照?qǐng)D4的S10、S20)。然而，多個(gè)發(fā)電單體電池130與第一端板110及第二端板120 —起按照層疊的順序排列時(shí)，也可以不將第一端板110及第二端板120配置在同一平面上。而且，按照層疊的順序排列時(shí)，第一端板110及第二端板120也可以不配置在連續(xù)的同一平面上。即，第一端板110及第二端板120也可以配置在不連續(xù)的單獨(dú)的平面上。但是，其上放置有第一端板110的平面和其上放置有第二端板120的平面優(yōu)選是包含在同一假想平面中的平面。B4.變形例 4:
在第二實(shí)施例中，在車輛上安裝燃料電池的工序中，中心性地說明了端板110、120及多個(gè)發(fā)電單體電池130的層疊工序、以及空氣壓縮機(jī)810向燃料電池組100的安裝工序。所述各工序中，分別安裝散熱器602、604、606、氫泵610、冷卻液泵620等的工序既可以在步驟S 10 S50中的任意的工序之前，也可以在之后。而且，既可以將一個(gè)以上的結(jié)構(gòu)要素集中安裝，也可以在不同的時(shí)間進(jìn)行安裝。B5.變形例 5:以上，參照該優(yōu)選例示的實(shí)施例，詳細(xì)地說明了本發(fā)明。然而，本發(fā)明并不局限于以上說明的實(shí)施例或結(jié)構(gòu)。并且，本發(fā)明包含各種變形或均等的結(jié)構(gòu)。此外，公開的發(fā)明的各種要素在各種組合及結(jié)構(gòu)中被公開，但這些是例示，各要素可以更多，也可以更少。并且，要素也可以是一個(gè)。這些形態(tài)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)構(gòu)，用于向車輛搭載燃料電池，其中，具備: 燃料電池組，具有層疊的多個(gè)單體電池和配置在所述多個(gè)單體電池的層疊方向的兩端的第一及第二端板； 第一壓縮機(jī)，向所述燃料電池組供給氧化氣體；及 平板狀的散熱器，用于對(duì)在所述燃料電池組內(nèi)循環(huán)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻， 所述燃料電池組以所述多個(gè)單體電池的所述層疊方向相對(duì)于所述車輛的前后方向傾斜、且所述第二端板位于比所述第一端板靠所述車輛的前方且上方處的姿態(tài)配置， 所述散熱器沿著所述第二端板配置在比所述第二端板更靠所述車輛前方的位置，所述第一壓縮機(jī)在所述燃料電池組的下方相對(duì)于所述第一和第二端板這雙方以總計(jì)三點(diǎn)以上的點(diǎn)進(jìn)行固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中， 還具備第二壓縮機(jī)，該第二壓縮機(jī)用于調(diào)節(jié)所述車輛室內(nèi)的溫度，且該第二壓縮機(jī)上下方向的尺寸小于所述第一壓縮機(jī)上下方向的尺寸， 所述第二壓縮機(jī)配置在所述燃料電池組的下方且比所述第一壓縮機(jī)靠后方處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的結(jié)構(gòu)，其中， 還具備覆蓋所述第一及第二端板中的至少一方的防水外殼， 所述防水外殼具備: 孔，用于供將所述防水外殼所覆蓋的所述端板和所述第一壓縮機(jī)相互固定的固定部件通過；及 突出部，包圍所述孔的周圍，向所述防水外殼所覆蓋的所述端板側(cè)或所述第一壓縮機(jī)側(cè)突出，具有彈性，在所述防水外殼所覆蓋的所述端板和所述第一壓縮機(jī)通過所述固定部件被固定的狀態(tài)下，所述突出部的上端部與所述端板或所述第一壓縮機(jī)相接。
4.一種方法，是向車輛搭載燃料電池的方法，包括如下工序: (a)準(zhǔn)備燃料電池組、第一壓縮機(jī)和平板狀的散熱器的工序， 該燃料電池組具有層疊的多個(gè)單體電池和配置在所述多個(gè)單體電池的層疊方向的兩端的第一及第二端板， 該第一壓縮機(jī)向所述燃料電池組供給氧化氣體， 該散熱器用于對(duì)在所述燃料電池組內(nèi)循環(huán)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻； (b)以如下方式將所述燃料電池組、所述第一壓縮機(jī)和所述散熱器安裝于所述車輛的工序: 所述燃料電池組以所述多個(gè)單體電池的所述層疊方向相對(duì)于所述車輛的前后方向傾斜的姿態(tài)且以所述第二端板位于比所述第一端板靠所述車輛的前方且上方處的方式配置，所述散熱器沿著所述第二端板配置在比所述第二端板更靠所述車輛前方的位置，所述第一壓縮機(jī)在所述燃料電池組的下方相對(duì)于所述第一和第二端板這雙方以總計(jì)三點(diǎn)以上的點(diǎn)進(jìn)行固定， 所述工序(a)具備: 準(zhǔn)備分別在至少一部分具有直線狀的一邊的所述第一及第二端板的工序； 在所述直線狀的各邊分別處于下方的姿態(tài)下將所述第一及第二端板配置在同一平面上，并將所述多個(gè)單體電池和所述第一及第二端板按照所述層疊的順序排列的工序；及將所述多個(gè)單體電池以及所述第一及第二端板結(jié)合而構(gòu)成所述燃料電池組的工序， 所述工序(b)包含在與所 述一邊不同的部位對(duì)所述燃料電池組進(jìn)行支承，并將所述第一壓縮機(jī)以與所述各一邊相接的方式相對(duì)于所述第一及第二端板固定的工序。
全文摘要
燃料電池組(100)配置成多個(gè)單體電池(130)的層疊方向(Ds)相對(duì)于車輛的前后方向(Dt)傾斜的姿態(tài)，即第二端板(120)位于比第一端板(110)靠車輛的前方且上方處的姿態(tài)。散熱器(602)沿著第二端板(120)配置在比第二端板(120)更靠車輛前方的位置。第一壓縮機(jī)(810)在燃料電池組(100)的下方，相對(duì)于第一和第二端板(110、120)這雙方以總計(jì)三點(diǎn)以上的點(diǎn)進(jìn)行固定。
文檔編號(hào)B60K1/04GK103228474SQ20108000794
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者正木大輔, 片野剛司 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社