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CN106992312A - 车载用燃料电池堆 - Google Patents

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CN106992312A CN201610908859.1A CN201610908859A CN106992312A CN 106992312 A CN106992312 A CN 106992312A CN 201610908859 A CN201610908859 A CN 201610908859A CN 106992312 A CN106992312 A CN 106992312A
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Abstract

本发明提供燃料电池堆。燃料电池堆(10)在层叠体(14as)的下表面上设有与监视单体电压的单体电压端子连接的单体电压控制单元(80)。在配置单体电压控制单元(80)的第二端板(24b)上配置有保护构件(84)。该保护构件(84)设有向水平方向两侧突出的突出部(86a、86b),并且具有呈纵长形状且延伸到单体电压控制单元(80)的前表面的主体部(86c)。

Description

车载用燃料电池堆
技术领域
本发明涉及将多个发电单体沿水平方向层叠并搭载于车辆的车载用燃料电池堆。
背景技术
例如,固体高分子型燃料电池具备在由高分子离子交换膜构成的电解质膜的一个面上配设阳极电极、且在另一个面上配设阴极电极而成的电解质膜-电极结构体(MEA)。电解质膜-电极结构体通过被隔板夹持而构成发电单体。燃料电池通常通过层叠规定数量的发电单体而作为例如车载用燃料电池堆装入到燃料电池车辆(燃料电池电动汽车等)中。
在车载用燃料电池堆中,需要良好地保护燃料电池免受车辆行驶时的振动、碰撞等外部载荷的破坏,例如已知有日本特开2003-267063号公报所公开的机动车前部的燃料电池保护结构。在燃料电池保护结构中,在设于车室前端的仪表板前方的空间配置有燃料电池,并且在所述燃料电池的车辆前方侧配置有结构物。
该结构物在被输入了从车辆前方侧朝向后方侧的载荷时,沿大体水平方向进行旋转,且朝向车宽度方向外侧与支承塔抵接。因此,能够防止燃料电池的损伤。
然而,在燃料电池堆中,为了检测各发电单体是否具有所希望的发电性能,通常在隔板上设有单体电压监视用端子(单体电压端子)。各单体电压监视用端子与单体电压控制单元(单体电压ECU)连接,且进行检测发电时的每个发电单体的单体电压的作业。
单体电压控制单元与燃料电池堆邻接而设置。因此,期望良好地保护燃料电池堆以及作为高压部件的单体电压控制单元免受车辆行驶时的振动、碰撞等外部载荷的破坏。
发明内容
本发明是应对这种要求而完成的,其目的在于,提供一种能够以简单且经济的结构而良好地保护单体电压控制单元免受外部载荷的破坏的车载用燃料电池堆。
本发明所涉及的车载用燃料电池堆具备通过燃料气体与氧化剂气体之间的电化学反应而进行发电的发电单体,在层叠多个所述发电单体而成的层叠体的层叠方向上的两端配设有横长形状的端板。
在层叠体的上表面或者下表面上设有与监视单体电压的单体电压端子连接的单体电压控制单元。而且,在配置单体电压控制单元的一方的端板上配置有保护构件,该保护构件设有向水平方向两侧突出的突出部,并且具有纵长形状,且延伸到所述单体电压控制单元的前表面。
另外,在该车载用燃料电池堆中优选的是,保护构件的长边方向上的一端部向一方的端板的外侧延伸,并且,突出部配置在所述一方的端板的平面内。
此外,在该车载用燃料电池堆中优选的是,在保护构件的长边方向上的一端部,在朝向一方的端板的面上设有凹部。
根据本发明,保护构件以延伸到单体电压控制单元的前表面的方式配置于一方的端板。因此,在被赋予外部载荷时,通过其他的部件与保护构件碰撞而能够吸收所述外部载荷。因此,不会直接向单体电压控制单元赋予外部载荷,能够保护所述单体电压控制单元。
而且,保护构件设有向水平方向两侧突出的突出部。由此,在向保护构件赋予了力矩载荷时,突出部能够可靠地承受所述力矩载荷,能够尽可能地抑制所述保护构件的变形。因此,能够以简单且经济的结构而良好地保护单体电压控制单元免受外部载荷的破坏。
另外,本发明所涉及的车载用燃料电池堆具备通过燃料气体与氧化剂气体之间的电化学反应而进行发电的发电单体。在层叠多个发电单体而成的层叠体的层叠方向上的两端以立位姿势配设有横长形状的端板。
在层叠体的上表面或者下表面上设有与监视单体电压的单体电压端子连接的单体电压控制单元。在配置单体电压控制单元的一方的端板的正面设有安装有燃料电池用辅助装置的托架构件。托架构件折弯成L形状,且具有:固定于一方的端板的正面的第一面部;以及用于安装燃料电池用辅助装置的第二面部。而且,在托架构件的侧视观察下,第一面部与第二面部彼此呈锐角。
另外,在该车载用燃料电池堆中优选的是,燃料电池用辅助装置在最远离一方的端板的位置处具有突起部位,所述突起部位配置在比托架构件的弯折支点靠下方的位置。
此外,在该车载用燃料电池堆中优选的是,燃料电池用辅助装置的突起部位配置在比托架构件的第二面部的下端位置靠下方的位置。
此外,在该车载用燃料电池堆中优选的是,托架构件设有比弯折支点靠下方配置的第三面部,并且突起部位配置在比所述第三面部靠下方的位置。
根据本发明,在配置单体电压控制单元的一方的端板的正面设有安装有燃料电池用辅助装置的L形状的托架构件。因此,在被赋予了外部载荷时,若向燃料电池用辅助装置输入所述外部载荷,则能够通过托架构件的变形来吸收该外部载荷。因此,能够防止燃料电池用辅助装置在外部载荷的作用下受到损伤。此外,不会直接向单体电压控制单元赋予外部载荷,能够以简单且经济的结构而良好地保护所述单体电压控制单元。
根据参照附图而说明的以下的实施方式的说明,能够容易理解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
图1是搭载本发明的实施方式所涉及的燃料电池堆的燃料电池电动汽车的概要俯视说明图。
图2是收容所述燃料电池堆的外壳的局部分解立体说明图。
图3是构成所述燃料电池堆的发电单体的主要部位分解立体说明图。
图4是从所述燃料电池堆的第二端板侧观察的局部分解立体说明图。
图5是以所述燃料电池堆的所述第二端板侧作为剖面的侧视说明图。
图6是从所述燃料电池堆的所述第二端板侧观察的放大立体说明图。
图7是构成所述燃料电池堆的托架构件和电加热器的立体说明图。
图8是所述燃料电池电动汽车的冷却介质加热系统的说明图。
图9是从右侧向所述燃料电池电动汽车赋予了外部载荷时的、从车辆下方观察到的动作说明图。
图10是向所述燃料电池电动汽车赋予了所述外部载荷时的侧视说明图。
具体实施方式
如图1所示,本发明的实施方式所涉及的车载用燃料电池堆10搭载在燃料电池电动汽车(燃料电池车辆)12的前箱(所谓的马达室)12f中。
燃料电池堆10具备发电单体14、和收容层叠的多个所述发电单体14的外壳16(参照图1以及图2)。需要说明的是,外壳16根据需要使用即可,也可以不使用外壳16。如图2所示,发电单体14以电极面为立位姿势而层叠在与燃料电池电动汽车12的车长方向(车辆前后方向)(箭头A方向)交叉的车宽方向(箭头B方向)上。需要说明的是,发电单体14也可以层叠在铅垂方向(车高方向)(箭头C方向)上。
如图1所示,在前箱12f中,构成车架的框架构件12R、12L沿箭头A方向延伸。燃料电池堆10配置在框架构件12R、12L之间,且搭载于未图示的框架构件。需要说明的是,燃料电池堆10的收容场所并不局限于前箱12f,例如也可以收容在车辆中央部地板之下或后备箱附近。
如图2所示,多个发电单体14沿箭头B方向层叠而构成层叠体14as。在层叠体14as的层叠方向上的一端,朝向外侧依次配设有第一接线板20a、第一绝缘板22a以及第一端板24a。在层叠体14as的层叠方向上的另一端,朝向外侧依次配设有第二接线板20b、第二绝缘板22b以及第二端板24b。
与第一接线板20a连接的第一电力输出端子26a从横长形状(长方形)的第一端板24a的大致中央部(也可以从中央部偏心)朝向外侧延伸。与第二接线板20b连接的第二电力输出端子26b从横长形状(长方形)的第二端板24b的大致中央部朝向外侧延伸。
在第一端板24a与第二端板24b的各边之间,分别与各边的中央位置对应地配置具有恒定长度的连结杆28。连结杆28的两端通过螺钉30而固定于第一端板24a和第二端板24b,在被层叠的多个发电单体14上赋予层叠方向(箭头B方向)的紧固载荷。
如图3所示,发电单体14具备:电解质膜-电极结构体(MEA)32、以及夹持所述电解质膜-电极结构体32的阴极隔板34及阳极隔板36。
阴极隔板34及阳极隔板36例如由钢板、不锈钢钢板、钛板、铝板、镀敷处理钢板、或者在对其金属表面实施了防腐蚀用的表面处理的金属板构成。阴极隔板34及阳极隔板36的平面呈矩形状,并且通过对金属制薄板进行冲压加工使其成为波形状,从而使阴极隔板34及阳极隔板36成形为剖面凹凸形状。需要说明的是,代替金属隔板,阴极隔板34以及阳极隔板36例如也可以使用碳隔板。
阴极隔板34及阳极隔板36具有横长形状,并且长边在水平方向(箭头A方向)上延伸且短边在重力方向(箭头C方向)上延伸。
在发电单体14的长边方向(箭头A方向)上的一端缘部,以在箭头B方向上相互连通的方式设有氧化剂气体供给连通孔38a以及燃料气体排出连通孔40b。氧化剂气体供给连通孔38a供给氧化剂气体,例如含氧气体,另一方面,燃料气体排出连通孔40b排出燃料气体,例如含氢气体。
在发电单体14的长边方向上的另一端缘部,以在箭头B方向上相互连通的方式设有用于供给燃料气体的燃料气体供给连通孔40a、以及用于排出氧化剂气体的氧化剂气体排出连通孔38b。
在发电单体14的短边方向(箭头C方向)的两端缘部的一方侧(水平方向上的一端侧),即,在氧化剂气体供给连通孔38a以及燃料气体排出连通孔40b侧,设有两个冷却介质供给连通孔42a。两个冷却介质供给连通孔42a在箭头B方向上分别连通且沿对置的边而上下设置,以便供给冷却介质。
在发电单体14的短边方向的两端缘部另一方侧(水平方向另一端侧),即,在燃料气体供给连通孔40a以及氧化剂气体排出连通孔38b侧,设有两个冷却介质排出连通孔42b。两个冷却介质排出连通孔42b在箭头B方向上分别连通且沿对置的边而上下设置,以便排出冷却介质。
电解质膜-电极结构体32例如具备:在全氟磺酸的薄膜中浸渗了水的固体高分子电解质膜44、以及夹持所述固体高分子电解质膜44的阴极电极46及阳极电极48。
阴极电极46及阳极电极48具有:由碳纸等构成的气体扩散层(未图示)、以及在所述气体扩散层的表面上均匀地涂敷表面上担载有铂合金的多孔质碳粒子而形成的电极催化剂层(未图示)。电极催化剂层形成于固体高分子电解质膜44的双面。
在阴极隔板34的朝向电解质膜-电极结构体32的面34a上,形成有将氧化剂气体供给连通孔38a与氧化剂气体排出连通孔38b连通的氧化剂气体流路50。氧化剂气体流路50由在箭头A方向上延伸的多根波状流路槽(或者直线状流路槽)形成。
在阳极隔板36的朝向电解质膜-电极结构体32的面36a上,形成有将燃料气体供给连通孔40a与燃料气体排出连通孔40b连通的燃料气体流路52。燃料气体流路52由在箭头A方向上延伸的多根波状流路槽(或者直线状流路槽)形成。
在阳极隔板36的面36b与邻接的阴极隔板34的面34b之间,形成有与冷却介质供给连通孔42a、42a以及冷却介质排出连通孔42b、42b连通的冷却介质流路54。冷却介质流路54在水平方向上延伸,且使冷却介质流通在电解质膜-电极结构体32的电极的整个范围内。
在阴极隔板34的面34a、34b上,以卷绕该阴极隔板34的外周端缘部的方式一体成形有第一密封构件56。在阳极隔板36的面36a、36b上,以卷绕该阳极隔板36的外周端缘部的方式一体成形有第二密封构件57。
作为第一密封构件56以及第二密封构件57,例如使用EPDM、NBR、含氟橡胶、硅酮橡胶、氟硅酮橡胶、丁基橡胶、天然橡胶、苯乙烯橡胶、氯丁二烯或丙烯酸橡胶等的密封材料、缓冲材料、或者包装材料等具有弹性的密封构件。
阴极隔板34在一方的长边侧的中央部设有向外侧突出的电压检测用的单体电压端子58。单体电压端子58例如从构成阴极隔板34的金属制薄板的长边侧外周部一体地突出形成。单体电压端子58设置在发电单体14的下边,但不局限于此,也可以设置在所述发电单体14的上边。
如图2所示,在第一端板24a上安装有氧化剂气体供给歧管构件60a、氧化剂气体排出歧管构件60b、燃料气体供给歧管构件62a以及燃料气体排出歧管构件62b。氧化剂气体供给歧管构件60a以及氧化剂气体排出歧管构件60b与氧化剂气体供给连通孔38a以及氧化剂气体排出连通孔38b连通。燃料气体供给歧管构件62a以及燃料气体排出歧管构件62b与燃料气体供给连通孔40a以及燃料气体排出连通孔40b连通。
如图4所示,在第二端板24b上安装有与一对冷却介质供给连通孔42a连通的冷却介质供给歧管构件64a。在第二端板24b上安装有与一对冷却介质排出连通孔42b连通的冷却介质排出歧管构件64b。
如图2所示,外壳16的车宽方向(箭头B方向)两端的两边(面)由第一端板24a以及第二端板24b构成。外壳16的车长方向(箭头A方向)两端的两边(面)由横长板形状的前方侧板66以及后方侧板68构成。外壳16的车高方向(箭头C方向)两端的两边(面)由上方侧板70以及下方侧板72构成。上方侧板70以及下方侧板72具有横长板形状。
在第一端板24a以及第二端板24b的侧部设有螺纹孔74。在前方侧板66、后方侧板68、上方侧板70以及下方侧板72上与各螺纹孔74对应地形成孔部76。螺钉78经由孔部76而与螺纹孔74螺合,由此将前方侧板66、后方侧板68、上方侧板70以及下方侧板72固定于第一端板24a以及第二端板24b。
如图4及图5所示,燃料电池堆10在层叠体14as的下表面(或者上表面)设有单体电压控制单元80。单体电压控制单元80具有固定于下方侧板72(或者上方侧板70)的罩82。在罩82内收容有未图示的与各单体电压端子58连接的线束、以及与所述线束一体连接的ECU(电子控制单元)等高压部件。
在配置单体电压控制单元80的第二端板24b(一方的端板)上配置有保护构件84。保护构件84使用高强度材料,例如碳钢、铬钼钢等淬火回火材料。如图4~图6所示,保护构件84设有向水平方向两侧突出的突出部86a、86b,并且具有纵长形状的主体部86c。
在主体部86c的朝向第二端板24b的面(背面)上为了实现轻型化而设有凹部88。在保护构件84的上部,上下形成有孔部90a、90b。
如图6所示,在第二端板24b的大致中央部下端侧形成有螺纹孔92a、92b,并且在所述螺纹孔92a的附近,与大致三角形的各顶点位置对应地设有具有凸起的三个螺纹孔94。通过分别向保护构件84的孔部90a、90b插入螺钉96,并使各螺钉96的前端与螺纹孔92a、92b螺合,从而将所述保护构件84固定于第二端板24b(参照图4)。需要说明的是,在设有两个孔部90b时,形成两个螺纹孔92b。
如图4所示,在保护构件84安装于第二端板24b的状态下,突出部86a、86b配置在所述第二端板24b的平面内。保护构件84的主体部86c向第二端板24b的下方延伸,并且越过第二端板24b而延伸到单体电压控制单元80的前表面(参照图4及图5)。
在第二端板24b上借助托架构件98而安装有燃料电池用辅助装置、例如也作为高压部件的电加热器100。托架构件98例如使用冷轧钢(JSC270C等)。如图4、图5以及图7所示,托架构件98具有安装板102,该安装板102具有锐角(例如60°)的开度角α°且被弯折成L形状。在安装板102的与第二端板24b的正面24bs抵接而沿铅垂方向延伸的第一面部102a,与所述第二端板24b的三个螺纹孔94对应地形成有三个孔部104。
通过插入到各孔部104的螺钉106与各螺纹孔94螺合,而将托架构件98固定于第二端板24b。托架构件98与保护构件84重合,所述保护构件84具有所述托架构件98的加强功能。
在安装板102的跨过弯曲部的第二面部102b,例如通过焊接而固定有平板108。在平板108上形成有例如三个孔部108a,通过插入到各孔部108a的螺钉110与电加热器100螺合,而将所述电加热器100固定于托架构件98。如图5所示,在平板108的保护构件84侧的端部设有第三面部108t,该第三面部108t在向电加热器100的突起部位100p输入载荷的情况下将该载荷传递至所述保护构件84。
如图5所示,在托架构件98中,在所述托架构件98的侧视观察下,第一面部102a和第二面部102b彼此呈锐角,例如60°的开度角α°。在托架构件98中,第二面部102b从第一面部102a的下端朝向斜上方延伸,并且设有弯折支点98t。
电加热器100通过保持于第二面部102b而相对于水平线H倾斜(90°-α°)(例如30°)。电加热器100在最远离第二端板24b的位置处具有突起部位100p,并且所述突起部位100p是所述电加热器100的一个角部。
突起部位100p配置为,与托架构件98的弯折支点98t相比向下方分开距离S1。突起部位100p配置为,与比托架构件98的弯折支点98t靠下方延伸的平板108的下端、即第二面部102b的下端位置相比,进一步与第三面部108t相比向下方分开距离S2。
在托架构件98与保护构件84之间设有间隙C1。间隙C1例如设定在1mm~5mm的范围内。在保护构件84与罩82之间设有间隙C2。间隙C2例如设定在6mm~13mm的范围内。
如图8所示,燃料电池电动汽车12具备与燃料电池堆10的冷却介质供给连通孔42a以及冷却介质排出连通孔42b连接、且使冷却介质循环的冷却介质循环路112。在冷却介质循环路112中配设有多通阀114、散热器116、热控阀118以及循环泵120。在多通阀114与热控阀118之间连接有旁通路112b。
在多通阀114上连接有加热循环路122。加热循环路122与空调124、电加热器100以及循环泵126连接。电加热器100使向空调124供给的冷却介质升温,利用所述空调124进行供暖运转,另一方面,使向燃料电池堆10供给的所述冷却介质升温。
以下对这样构成的燃料电池堆10的动作进行说明。
首先,如图2所示,从第一端板24a的氧化剂气体供给歧管构件60a向氧化剂气体供给连通孔38a供给含氧气体等氧化剂气体。从第一端板24a的燃料气体供给歧管构件62a向燃料气体供给连通孔40a供给含氢气体等燃料气体。
此外,如图4所示,在第二端板24b中,从冷却介质供给歧管构件64a向一对冷却介质供给连通孔42a供给纯水、乙二醇、油等冷却介质。
因此,如图3所示,氧化剂气体从氧化剂气体供给连通孔38a被导入到阴极隔板34的氧化剂气体流路50。氧化剂气体沿着氧化剂气体流路50在箭头A方向上移动而供给至电解质膜-电极结构体32的阴极电极46。
另一方面,燃料气体从燃料气体供给连通孔40a被供给至阳极隔板36的燃料气体流路52。燃料气体沿着燃料气体流路52在箭头A方向上移动而供给至电解质膜-电极结构体32的阳极电极48。
因此,在电解质膜-电极结构体32中,向阴极电极46供给的氧化剂气体与向阳极电极48供给的燃料气体在电极催化剂层内通过电化学反应而被消耗,由此进行发电。
接着,供给至电解质膜-电极结构体32的阴极电极46而消耗了一部分的氧化剂气体沿着氧化剂气体排出连通孔38b在箭头B方向上排出。另一方面,供给至电解质膜-电极结构体32的阳极电极48而消耗了一部分的燃料气体沿着燃料气体排出连通孔40b在箭头B方向上排出。
另外,供给至一对冷却介质供给连通孔42a的冷却介质向阴极隔板34以及阳极隔板36之间的冷却介质流路54导入。冷却介质在暂时沿着箭头C方向内侧流动之后,在箭头A方向上移动而将电解质膜-电极结构体32冷却。该冷却介质在向箭头C方向外侧移动之后,沿着一对冷却介质排出连通孔42b在箭头B方向上排出。
如上所述,燃料电池电动汽车12利用来自燃料电池堆10的电力进行行驶。此时,如图9所示,当向燃料电池电动汽车12从右侧沿箭头B方向(车宽方向)赋予作为冲击的外部载荷F时,所述燃料电池电动汽车12的侧方部分容易向内部发生变形。
具体地说,例如,框架构件12R以及配置在其内侧的构件在外部载荷F的作用下有可能向内侧折弯而与电加热器100抵接。此时,如图10所示,电加热器10借助托架构件98而固定于配置单体电压控制单元80的第二端板24b。因此,当在比托架构件98的折弯部位靠下方的位置处向电加热器100产生输入(外部载荷F)时,所述托架构件98以向下方扩开的方式发生变形。即,托架构件98朝向面102a、102b之间的开度角变大的方向发生变形,使电加热器100以向下方倾斜的方式移动。
在该情况下,在本实施方式中,在第二端板24b上与托架构件98重合地安装有保护构件84。因此,在托架构件98变形时,能够良好地保持所述托架构件98。
而且,即便电加热器100的托架构件98的按压保护构件84的部位与所述保护构件84抵接而使该保护构件84发生变形,通过所述保护构件84与单体电压控制单元80的罩82之间的间隙C2(参照图5),也能够阻止向所述单体电压控制单元80输入外部载荷F。由此,不会直接向单体电压控制单元80赋予外部载荷F,能够可靠地保护所述单体电压控制单元80。
此外,在保护构件84上设有向水平方向两侧突出的突出部86a、86b。此时,如图4所示,突出部86a、86b配置在第二端板24b的平面内。因此,如图9所示,当在与电加热器100的端部偏离的位置处输入外部载荷F时,向保护构件84赋予力矩载荷。
在此,突出部86a、86b能够可靠地承受箭头A方向上的力矩载荷,能够尽可能地抑制保护构件84的变形,并且能够牢固地保持托架构件98。
另外,如图5所示,托架构件98具有:固定于第二端板24b的正面24bs的第一面部102a、以及保持电加热器100的第二面部102b。而且,在托架构件98的侧视观察下,第一面部102a与第二面部102b彼此呈锐角、例如60°的开度角α°。
因此,在被赋予外部载荷F时,若向电加热器100输入所述外部载荷F,则能够通过托架构件98的塑性变形(向下方扩开)来吸收该外部载荷F。即,由于向电加热器100输入的输入能量被用于托架构件98的扩开,因此,抑制了向所述电加热器100的冲击输入。由此,能够防止作为高压部件的电加热器100的破损,并确保电稳定性。
而且,电加热器100具有最远离第二端板24b的突起部位100p,并且所述突起部位100p配置为与托架构件98的弯折支点98t相比向下方分开距离S1。因此,如图10所示,当向电加热器100的突起部位100p产生输入(外部载荷F)时,构成托架构件98的第二面部102b以与平板108以及电加热器100一体地向下方扩开的方式发生变形。
即,托架构件98朝向第一面部102a与第二面部102b之间的开度角α°变大的方向发生变形,使电加热器100以向下方倾斜的方式移动。由此,不会直接向单体电压控制单元80赋予外部载荷F,从而获得能够以简单且经济的结构来保护所述单体电压控制单元80这一效果。
此外,突起部位100p配置为,与比托架构件98的弯折支点98t靠下方延伸的平板108的下端相比向下方分开距离S2。因此,在平板108的下端与保护构件84抵接的状态下,构成托架构件98的第二面部102b能够与所述平板108以及电加热器100一体地向下方发生变形。此时,在托架构件98与保护构件84之间设有间隙C1。由此,在托架构件98的扩开时,所述托架构件98不会立即与保护构件84抵接,能够防止向所述保护构件84输入载荷。
此外,即便电加热器100的托架构件98的按压保护构件84的部位与所述保护构件84抵接而使该保护构件84发生变形,在所述保护构件84与单体电压控制单元80的罩82之间也设有间隙C2。因此,能够良好地阻止向单体电压控制单元80输入外部载荷F。需要说明的是,在单体电压控制单元80设于层叠体14as的上表面的情况下,保护构件84配置在第二端板24b的上方。

Claims (7)

1.一种车载用燃料电池堆,其具备通过燃料气体和氧化剂气体之间的电化学反应而进行发电的发电单体,在层叠多个所述发电单体而成的层叠体的层叠方向上的两端配设有横长形状的端板,并且所述车载用燃料电池堆搭载于车辆,其特征在于,
在所述层叠体的上表面或者下表面上设有与监视单体电压的单体电压端子连接的单体电压控制单元,并且,
在配置所述单体电压控制单元的一方的端板上配置有保护构件,该保护构件上设有向水平方向上的两侧突出的突出部,并且该保护构件呈纵长形状,且延伸到所述单体电压控制单元的前表面。
2.根据权利要求1所述的车载用燃料电池堆,其特征在于,
所述保护构件的长边方向上的一端部向所述一方的端板的外侧延伸,并且,
所述突出部配置于所述一方的端板的平面内。
3.根据权利要求1所述的车载用燃料电池堆,其特征在于,
在所述保护构件的长边方向上的一端部,在朝向所述一方的端板的面上设有凹部。
4.一种车载用燃料电池堆,其具备通过燃料气体与氧化剂气体之间的电化学反应而进行发电的发电单体,在层叠多个所述发电单体而成的层叠体的层叠方向上的两端以立位姿势配设有横长形状的端板,并且所述车载用燃料电池堆搭载于车辆,其特征在于,
在所述层叠体的上表面或者下表面上设有与监视单体电压的单体电压端子连接的单体电压控制单元,并且,
在配置所述单体电压控制单元的一方的端板的正面上设有托架构件,所述托架构件上安装有燃料电池用辅助装置,
所述托架构件被折弯成L形状,且具有:
第一面部,其固定于所述一方的端板的所述正面;以及
第二面部,其用于安装所述燃料电池用辅助装置,
在该托架构件的侧视观察下,所述第一面部与所述第二面部彼此呈锐角。
5.根据权利要求4所述的车载用燃料电池堆,其特征在于,
所述燃料电池用辅助装置在最远离所述一方的端板的位置处具有突起部位,
所述突起部位配置在比所述托架构件的弯折支点靠下方的位置。
6.根据权利要求5所述的车载用燃料电池堆,其特征在于,
所述燃料电池用辅助装置的所述突起部位配置在比所述托架构件的所述第二面部的下端位置靠下方的位置。
7.根据权利要求5所述的车载用燃料电池堆,其特征在于,
所述托架构件设有第三面部,所述第三面部配置在比所述弯折支点靠下方的位置,并且,
所述突起部位配置在比所述第三面部靠下方的位置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110718698A (zh) * 2018-07-13 2020-01-21 本田技研工业株式会社 燃料电池用隔板以及燃料电池堆
CN111755729A (zh) * 2019-03-28 2020-10-09 本田技研工业株式会社 燃料电池系统以及燃料电池车辆

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106992312B (zh) * 2015-10-27 2019-06-18 本田技研工业株式会社 车载用燃料电池堆
JP6939040B2 (ja) * 2017-04-18 2021-09-22 トヨタ自動車株式会社 車両
DE102018102542A1 (de) * 2018-01-29 2019-08-01 Woco Industrietechnik Gmbh Vorrichtung zur Handhabung von Fluiden sowie Verfahren zur Herstellung derselben

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003267063A (ja) * 2002-03-19 2003-09-25 Nissan Motor Co Ltd 自動車前部の燃料電池保護構造
CN102169970A (zh) * 2010-02-26 2011-08-31 通用汽车环球科技运作有限责任公司 燃料电池堆外壳
CN103872353A (zh) * 2012-12-07 2014-06-18 财团法人工业技术研究院 燃料电池失效的预防装置与方法
CN104025359A (zh) * 2011-09-23 2014-09-03 智慧能量有限公司 燃料电池系统
CN104124465A (zh) * 2013-04-26 2014-10-29 本田技研工业株式会社 燃料电池堆
CN104160543A (zh) * 2012-03-13 2014-11-19 日产自动车株式会社 车辆搭载用电池堆系统
WO2015115321A1 (ja) * 2014-01-31 2015-08-06 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック及びそのマウント構造
US20150251560A1 (en) * 2014-03-06 2015-09-10 Honda Motor Co., Ltd. Mount structure for fuel cell stack

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5427284B2 (ja) 2006-02-24 2014-02-26 本田技研工業株式会社 燃料電池の保護構造
JP5318461B2 (ja) 2008-05-22 2013-10-16 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP5389379B2 (ja) 2008-05-28 2014-01-15 本田技研工業株式会社 燃料電池車両
CN106992312B (zh) * 2015-10-27 2019-06-18 本田技研工业株式会社 车载用燃料电池堆
JP6236107B2 (ja) * 2016-03-09 2017-11-22 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003267063A (ja) * 2002-03-19 2003-09-25 Nissan Motor Co Ltd 自動車前部の燃料電池保護構造
CN102169970A (zh) * 2010-02-26 2011-08-31 通用汽车环球科技运作有限责任公司 燃料电池堆外壳
CN104025359A (zh) * 2011-09-23 2014-09-03 智慧能量有限公司 燃料电池系统
CN104160543A (zh) * 2012-03-13 2014-11-19 日产自动车株式会社 车辆搭载用电池堆系统
CN103872353A (zh) * 2012-12-07 2014-06-18 财团法人工业技术研究院 燃料电池失效的预防装置与方法
CN104124465A (zh) * 2013-04-26 2014-10-29 本田技研工业株式会社 燃料电池堆
WO2015115321A1 (ja) * 2014-01-31 2015-08-06 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック及びそのマウント構造
US20150251560A1 (en) * 2014-03-06 2015-09-10 Honda Motor Co., Ltd. Mount structure for fuel cell stack

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110718698A (zh) * 2018-07-13 2020-01-21 本田技研工业株式会社 燃料电池用隔板以及燃料电池堆
CN111755729A (zh) * 2019-03-28 2020-10-09 本田技研工业株式会社 燃料电池系统以及燃料电池车辆
CN111755729B (zh) * 2019-03-28 2023-08-22 本田技研工业株式会社 燃料电池系统以及燃料电池车辆

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