CN101111965B - 燃料电池组及其设置结构、搬运方法和车辆装载方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的燃料电池组容易搬运而不会招致成本的提高，该燃料电池组包括：电池组主体(5)，其在电池层叠方向两端具有端板(8、8)；和悬挂用吊架(10)，其设置在端板(8、8)上。悬挂用吊架(10)的结构是向容纳电池组主体(5)的壳体(6)外侧突出，由此能够从壳体(6)的外侧悬挂燃料电池组进行搬运。该燃料电池组还能够借助于悬挂用吊架(10)固定在预定的设置场所。

Description

燃料电池组及其设置结构、搬运方法和车辆装载方法
技术领域
本发明涉及燃料电池组、燃料电池组的设置结构、燃料电池组的搬运方法以及燃料电池组的车辆装载方法，特别涉及容易搬运燃料电池而不会招致成本提高的技术。
背景技术
例如固体高分子电解质型的燃料电池是这样构成的：将由膜-电极组件(MEA：Membrane-Electrode Assembly)和隔板构成的电池重叠一层以上形成模块，并且将模块叠层。MEA是由如下部分构成的：由离子交换膜构成的电解质膜；由配置在电解质膜的一个面上的触媒膜构成的电极(阳极)以及由配置在电解质膜的另一个面上的触媒膜构成的电极(阴极)。该燃料电池组容纳在燃料电池壳体内进行使用(参照例如日本特开平6-231795号)。
但是，在燃料电池壳体由铁板、铝等构成的情况下难以将其搬运，如图14所示，需要另外准备具有充分强度的专用搬运工具1，在该搬运工具1上承载着容纳燃料电池组3的燃料电池壳体2进行搬运。
这里，为了容易悬挂，也考虑了在燃料电池壳体上安装悬挂用吊架，但在该情况下，由于燃料电池组是重质量物，因此需要壳体具有能够承受搬运时进行悬挂的强度。但是具有这样的问题：仅为了搬运而提高壳体的强度这在使用中会造成强度过剩，从而成本提高。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供可以容易搬运而不会招致成本提高的燃料电池组、燃料电池组的设置结构、燃料电池组的搬运方法以及燃料电池组的车辆装载方法。
为了解决上述问题，本发明的燃料电池组是在电池组构成部件的一部分中包括具有电池叠层体的电池组主体的燃料电池组，上述电池组构成部件中的任一个具有对用于悬挂上述电池组主体的悬挂用吊架进行安装的安装部。在该情况下，悬挂用吊架通过安装部安装在能够承受搬运重质量物即燃料电池组的刚性部件(例如端板、张紧板以及紧固螺栓等紧固部件)上。
根据本发明，可以针对例如高刚性的电池组构成部件选择性地安装悬挂用吊架，利用该悬挂用吊架直接搬运燃料电池组。燃料电池组的搬运结束后，悬挂用吊架既可以从电池组构成部件卸下，也可以固定在电池组构成部件上而留在其上面。
本发明的燃料电池组是在电池组构成部件的一部分中包括具有电池叠层体的电池组主体的燃料电池组，其中，上述悬挂用吊架固定在上述电池组构成部件中的任一个上。
本发明的燃料电池组是包含电池组主体的燃料电池组，该电池组主体具有电池叠层体和将该电池叠层体沿电池叠层方向紧固的紧固部件，其中，上述紧固部件具有安装悬挂用吊架的安装部。
由于这样的紧固部件是紧固电池叠层体的部件，因此构成为具有所需强度，与其他电池组构成部件相比刚性相对较高。由此，根据本发明，将悬挂用吊架安装在刚性高的紧固部件上，从而可利用该悬挂用吊架直接搬运燃料电池组。燃料电池组的搬运结束后，悬挂用吊架既可以从紧固部件卸下，也可以保持固定在其上面。
本发明燃料电池组是包含电池组主体的燃料电池组，该电池组主体具有电池叠层体和将该电池叠层体沿电池叠层方向紧固的紧固部件，其中，上述悬挂用吊架由上述紧固部件固定。
上述电池组主体在电池叠层方向两端具有成为上述紧固部件的一部分的端板，上述悬挂用吊架设置在上述端板上。即，本发明的燃料电池组还可以具有：电池组主体，其在电池叠层方向两端具有端板；和悬挂用吊架，其设置在上述端板上。
根据本发明，悬挂用吊架设置在高刚性的端板上。由此，可以利用悬挂用吊架直接搬运燃料电池组。
而且，固定悬挂用吊架的电池组构成部件不限定于端板，还可以是例如将挟持电池叠层体的一对端板连接起来并通过这些端板对电池叠层体施加紧固力的紧固部件(例如张紧板、紧固螺栓)。
上述悬挂用吊架可以相对于上述电池组主体绝缘。这里，“相对于上述电池组主体绝缘”是指不仅例如悬挂用吊架和端板(电池组构成部件、紧固部件)之间绝缘，而且在例如悬挂用吊架通过螺栓等固定在端板(电池组构成部件、紧固部件)上的情况下，通过该螺栓等的悬挂用吊架和端板(电池组构成部件、紧固部件)之间也绝缘。
根据本发明，防止通过悬挂用吊架向燃料电池组外部通电。
在还具有容纳上述电池组主体的壳体的情况下，上述悬挂用吊架还可以突出到上述壳体外侧。
根据本发明，在将电池组主体容纳在壳体中的状态下，可利用悬挂用吊架将电池组主体与壳体一起搬运。因此，不需要仅仅为了搬运燃料电池组而提高壳体的强度。
上述悬挂用吊架还可以具有勾挂悬挂部件的钩部，并且成对固定在上述电池组主体的多个部位上，在该情况下，还可以进一步使成对的上述悬挂用吊架的钩部相互反向地固定。
根据本发明，在例如将绳子、金属线(wire)、链条等悬挂部件勾挂在悬挂用吊架的钩部上以搬运燃料电池组的过程中，即使该燃料电池组晃动，悬挂部件也难以从钩部脱离。
本发明的燃料电池组的设置结构通过上述悬挂用吊架将由上述任一种结构形成的燃料电池组固定在设置场所。
根据本发明，在搬运中所使用的悬挂用吊架在设置部位(例如车辆等)可以用作固定燃料电池组的固定件。
本发明的燃料电池组的搬运方法是用于搬运由上述任何一种结构形成的燃料电池组的方法，利用上述悬挂用吊架悬挂上述燃料电池组的同时进行搬运。
根据本发明，由于可以利用悬挂用吊架搬运燃料电池组，因此不需要另外的搬运工具。
本发明的将燃料电池组装载在车辆上的方法是利用上述悬挂用吊架悬挂上述燃料电池组的同时装载在车辆上。
在该情况下，在装载到车辆上后上述悬挂用吊架可以从上述燃料电池组卸下，还可以固定在燃料电池组上而留在其上面。
根据本发明，可以利用悬挂用吊架将燃料电池组装载到车辆上，从而不需要另外的搬运工具等。
附图说明
图1是作为本发明的一个实施方式所示出的燃料电池组的侧剖面图；
图2是该燃料电池组的省略了壳体的立体图；
图3是针对燃料电池组的一般结构所示出的整体示意图；
图4是放大表示该燃料电池组的吊架安装部的剖面图；
图5是表示该燃料电池组的第一变形例的立体图；
图6是表示该燃料电池组的第二变形例的立体图；
图7是表示该燃料电池组的第三变形例的侧视图；
图8是表示该燃料电池组中的悬挂用吊架的适宜固定位置的一个例子的立体图；
图9是表示该燃料电池组中的悬挂用吊架的适宜固定位置的其他例子的立体图；
图10是表示该燃料电池组中的悬挂用吊架的适宜固定位置的其他例子的立体图；
图11是表示将该燃料电池组装载到车辆上的例子的侧视图；
图12是表示将该燃料电池组装载到车辆底盘上的例子的立体图；
图13是表示将该燃料电池组搬运并安装到车辆上的例子的立体图；
图14是针对现有燃料电池组的搬运方法示出的侧剖面图。
具体实施方式
接着，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。图1是燃料电池组的侧剖面图，图2是省略后述的壳体而图示的燃料电池组的立体图。另外，图3是表示燃料电池组的一般结构的侧剖面图。
首先参照图3对作为燃料电池组的一般结构并也适用于本实施方式的燃料电池组的结构进行说明。而且，以下使用车辆用固体高分子电解质型的燃料电池组进行说明，但本发明不限定于下述的例子。
图3所示的电池组主体5构成为包括电池叠层体，该电池叠层体是将多个包含膜电极组件(MEA：Membrane-Electrode Assembly)和隔板的电池19叠层而成的。
在该电池叠层体的电池叠层方向两端配置端子(电极板)20、绝缘件21和端板8、8，将电池叠层体在电池叠层方向上紧固，在电池叠层体的外侧，用螺栓25将在电池叠层方向延伸的紧固部件24(例如张紧板/夹板、紧固螺栓)固定在端板8、8上，由此形成电池组主体5。
在电池组主体5的一端侧，在端板8和绝缘件21之间设有压力板32，利用设置在这些压力板32和端板8之间的弹簧机构33，来抑制作用在电池19上的负载变动。但是，在图2中，为了便于图示而省略了弹簧机构33的图示。
由于电池电压约为1伏特，因此为了得到车辆所必须的约400伏特的电压，例如将约200个电池19叠层进行串联电连接，并且将两个电池叠层体并列配置进行串联电连接，利用共同的端板8、8夹着并列配置的电池叠层体而成为电池组主体5。
如图1所示，本实施方式的燃料电池组将电池组主体5容纳在壳体6内。壳体6的上壳体6a和下壳体6b组合起来并用凸缘部6c固定，从而成为电池组主体5通过支承部9固定在壳体6内的状态。
如图1、2所示，金属制的悬挂用吊架(以下简称为吊架)10通过螺栓11固定在端板8上。吊架10通过设置在上壳体6a上的孔12向壳体6外突出，通过护孔圈(grommet)13堵塞孔12的开口内壁和吊架10之间的间隙，确保壳体6的防水、防尘性能。
图4是吊架10的安装部的放大图。在吊架10和端板8之间夹着绝缘树脂板14。并且在吊架10上设置有供螺栓11贯穿的孔10a，在螺栓11和吊架10之间设有绝缘树脂环15。由此，吊架10和端板8处于绝缘状态。
另外，如该图所示，螺栓11被旋拧设置成沿水平方向贯穿吊架10。由此，当利用吊架10悬挂燃料电池组时，能够利用螺栓11适当地支承沿重力方向作用的燃料电池组的自重。
当搬运燃料电池组时，利用吊架10悬挂电池组主体5。此时，来自电池组主体5的负载不作用于壳体6。另外，由于端板8具有充分的强度，因此即使来自电池组主体5的负载作用于端板8也不会产生变形等问题。为了在这样的搬运中确保充分的强度，端板8由例如不锈钢等构成。
这样，通过本实施方式的燃料电池组，可以容易地搬运燃料电池组而不用专用的搬运工具。
另外，由于不是在壳体6上，而是在具有充分强度的燃料电池组的端盖8上设置悬挂用吊架10的结构，因此不需要将壳体6的强度提高到必要水平之上。
此外，在燃料电池组的设置位置，可以将吊架10用作固定件。例如将吊架10卡定在车架上并通过螺栓等紧固，从而能够进行燃料电池组的固定。
而且，在不需要将吊架10和端板8绝缘的情况下，可以不需要上述的绝缘树脂板14和绝缘树脂环15。另外，绝缘方法不限定于上述的例子。例如还可以通过绝缘体来构成吊架10本身，或者在吊架10的表面设置绝缘层。
吊架10的固定位置还可以不是端板8。燃料电池组具有电池叠层体、端子20、绝缘件21、端板8、8以及紧固部件24等作为电池组构成部件，只要是具有能够承受燃料电池组的搬运的强度的结构部件，则吊架10还可以设置在端板8、8以外的电池组构成部件上。
吊架20的固定方法或者安装方法不限定于上述的例子，还可以通过焊接或粘接材料等固定或者粘接在端板8等的电池组构成部件上。
此外，还可以在端板8等电池组构成部件上设置孔等的安装部(被卡合部)，在该安装部上挂设吊架。
此外，本发明的吊架不必须是S字状的部件，只要是可卡合到搬运(装载)装置侧的卡合部上的结构，可以是任何形状，当然可以采用S字以外形状的部件，例如还可以采用孔。
此外，本发明的安装部只要是与搬运(车辆装载)装置侧的卡合部卡合就可以是任何结构，例如还可以是形成在上述电池组构成部件上的孔。
另外，本发明的安装部还可以是用于将贯穿吊架以使端板等电池组构成部件和该吊架连接起来的棒状部件(例如螺栓)设置在该电池组构成部件上的例如孔、压入孔、螺钉孔等的棒状部件安装部。
此外，根据设置燃料电池组的状况，若不需要防水、防尘，则还可以不设置护孔圈13。
另外，如图5所示的第一变形例所示，还可以在电池组主体5的叠层方向一侧分别设置多个吊架10。
在该情况下，与在电池组主体5的叠层方向一侧设置单个吊架10的燃料电池组相比，能够抑制搬运时产生的晃动。
图6是第二变形例的燃料电池组的立体图。
该变形例的吊架10与上述实施方式和变形例(图1、2、5等)的吊架10同样，具有供例如绳子、金属线、链条等悬挂部件(参照图13的符号120)的端部穿过切口部10b进行勾挂的钩部10a，并且，在电池组主体5的电池叠层方向两端(多个部位)成对并固定。
而且，在本变形例中，这些成对的吊架10的钩部10a沿端板8、8的面方向相互朝向相反方向，换句话说，吊架10的切口部10b以沿与电池叠层相垂直的面相互朝向相反方向的方式进行固定。
由此，即使将悬挂部件勾挂在吊架10的钩部10a上来搬运燃料电池组的过程中该燃料电池组晃动，也可抑制悬挂部件从钩部10a的切口部10b脱落。
图7是第三变形例的燃料电池组的侧视图。
该变形例的吊架10与上述实施方式和变形例(图1、2、5、6等)的吊架10同样地，通过螺栓11将与钩部10a相连的用于向燃料电池组进行固定的固定部10c固定于电池组主体5(在本变形例中为端板8、8)。
但是，在上述实施方式和变形例中，通过对于一个吊架10使用两根螺栓11，来实现向电池组主体5固定吊架10以及抑制电池组主体5和吊架10之间的相对旋转，与此相对，在本变形例中，向电池组主体5固定吊架10是对于一个吊架10用一根螺栓11进行的，抑制电池组主体5和吊架10之间的相对旋转，是通过在端板8、8上设置的比固定部10c更向其厚度方向外侧突出的凸起部11a来进行的。
本变形例的凸起部11a形成在端板8、8的面向电池叠层方向外侧的面上，并且形为切口部10b以螺栓11为中心朝向上方，即形成在抑制吊架10在图7中顺时针相对旋转的位置。
通过这样的结构，利用一根螺栓11就能够将吊架10固定在电池组主体5上，因此可降燃料电池组装载时的工时。而且，在本变形例中，利用一根螺栓11将吊架10固定在电池组主体5上，但当然可以利用两根或者两根以上的螺栓11进行固定。
此外，只要是能够抑制该相对旋转的结构，不限定于本变形例的结构，可以采用各种各样的旋转抑制结构，例如可以采用形成于端板8、8的孔中嵌入在吊架10的固定部10c上所设置的凸起的结构等。
图8是燃料电池组中的吊架10的适宜固定位置的一个例子的立体图。
当例如一对吊架10以沿预定方向相对向的方式被固定在燃料电池组上的情况下，优选以连结这些相对向的吊架10的线L通过燃料电池组的重心G附近的方式来设定固定位置(进一步优选使重心G位于线L上)，在该情况下，能够抑制搬运时会产生的燃料电池组的摇动。
该图表示连结沿电池叠层方向相对向配置的一对吊架10的线L位于燃料电池组的重心G的重力方向上方的吊架10的固定例，根据这样的结构也能够防止搬运时产生的燃料电池组的摇动。
图9是燃料电池组中的吊架10的适宜固定位置的其他例子的立体图。
在围成呈大致长方体的燃料电池组的外轮廓的三个边中，当将利用吊架10搬运燃料电池组时实际上沿着重力方向的一个边定义为H，将其余的两个边分别定义为L1、L2时，将吊架10向燃料电池组固定的位置设定为L1＞H和L2＞H的关系中至少一方成立，优选为两方都成立。
即，如图9所示，在燃料电池组的上述三个边中，在搬运过程中沿着水平方向的其他两个边比沿着高度方向(重力方向)的一个边H长的这样的位置上固定吊架10的情况下，与将吊架10固定在如图10所示的L1＜H和L2＜H的关系成立的位置上的燃料电池组相比，能够抑制在搬运时会产生的摇动。
图11是表示将该燃料电池组装载到车辆100上的例子的侧视图。如该图的虚线所示，能够将具有电池组主体5的燃料电池组110，装载在比所谓的发动机室101等的车厢R1更靠近车辆行进方向的前方侧。
在该情况下，例如图13所示，以将链条等悬挂部件120勾挂在吊架10上来悬挂燃料电池组110的状态进行搬运，将燃料电池组110装载在发动机室101内的预定装载位置。
而且，燃料电池组110也能够装载在以图11的双点划线所示的行李箱R2下方等比车厢R1靠近车辆行进方向的后方侧，还能够如图12所示装载在滑板式底盘210上。
图12是表示将燃料电池组装载到车辆底盘上的例子的立体图。
具有该图所示的底盘210的车辆200是具有使涉及操控的转向、制动以及其他车辆功能完全电子控制化的所谓“线传控制”(drive-by-wire)***的、装载燃料电池的车辆。而且，在该图中，为了便于说明，省略了底盘210以外的车身和内装等的图示。
车辆200的底盘210构成为滑板型。在该底盘210中以具有电池组主体5的燃料电池组110为首，集成了储氢罐211和驱动马达212等行驶必须的基本结构。
这样，由于车辆200能够以底盘210单独实现车辆行驶功能，因此不会像例如图11所示的现有车辆100那样，为了满足确保车厢R1和行李箱R2等的要求而受燃料电池组110的装载位置的制约。
而且，在将燃料电池组装载于车辆100、200的情况下，如图13所示，优选使电池叠层方向沿水平方向那样进行车载。在该情况下，可将电池叠层方向与车辆行进方向平行、垂直或者斜交那样进行配置。
而且，本发明的燃料电池组无论具有壳体6还是不具有壳体6，都可以适用上述实施方式和上述变形例，在哪种情况下都能够得到与上述相同的作用效果。
产业上的可利用性
根据本发明，可悬挂燃料电池组进行搬运而不用其他的搬运工具。另外，由于是将悬挂用吊架设置在作为电池组构成部件的端板上，而不是设置在容纳燃料电池组的壳体上的结构，因此不用仅仅为了搬运来提高壳体的强度。另外，还可以将悬挂用吊架用作燃料电池组的固定件。
由此，本发明能够广泛利用与具有上述要求的燃料电池组、燃料电池组的设置结构、燃料电池组的搬运方法以及燃料电池组的车辆装载方法中。

Claims (13)

1.一种包括具有电池叠层体的电池组主体的燃料电池组，其中，
所述电池组主体具有：
能够承受该燃料电池组的搬运的刚性部件；和
与搬运装置卡合的悬挂用吊架；
所述悬挂用吊架被安装于所述刚性部件，使得在所述搬运时所述电池组主体的电池叠层方向实质上成为水平方向。
2.根据权利要求1所述的燃料电池组，其中，
在将构成该燃料电池组作为长方体的外轮廓的三边之中、在搬运时实质上沿重力方向的一边的长度设为H，其余的两边的长度设为L1、L2时，L1＞H及L2＞H的关系中的至少一个关系成立。
3.根据权利要求1所述的燃料电池组，其中，
所述电池组主体具有：沿水平方向贯通所述悬挂用吊架、将该悬挂用吊架固定于所述刚性部件的螺栓。
4.一种包括具有电池叠层体的电池组主体的燃料电池组，其中，
所述电池组主体具有：
能够承受该燃料电池组的搬运的刚性部件；
相对旋转地设置于所述刚性部件、用于悬挂该电池组主体的悬挂用吊架；和
抑制在所述搬运时所述悬挂用吊架相对于所述刚性部件的旋转的旋转抑制结构。
5.根据权利要求4所述的燃料电池组，其中，
所述旋转抑制结构为设置于所述刚性部件的凸起部；
所述凸起部被形成在在所述搬运时抑制所述悬挂用吊架相对旋转的位置。
6.一种包括具有电池叠层体的电池组主体的燃料电池组，其中，
所述电池组主体具有：
分别设置在电池叠层方向两端、能够承受该燃料电池组的搬运的刚性部件；
在所述刚性部件中分别相对于该电池组主体绝缘地设置、与搬运装置卡合的悬挂用吊架。
7.一种包括具有电池叠层体的电池组主体的燃料电池组，其中，
还具有容纳上述电池组主体的壳体；
上述电池组主体具有能够承受该燃料电池组的搬运的刚性部件；
在所述刚性部件上，安装有用于悬挂上述电池组主体的悬挂用吊架；
上述悬挂用吊架突出到上述壳体的外侧。
8.一种包括具有电池叠层体的电池组主体的燃料电池组，其中，
上述电池组主体具有能够承受该燃料电池组的搬运的刚性部件；
在所述刚性部件上，安装有用于悬挂上述电池组主体的悬挂用吊架；
上述悬挂用吊架具有钩挂悬挂部件的钩部，并被成对固定在上述电池组主体的多个部位上；
成对的上述悬挂用吊架的钩部相互反向。
9.一种燃料电池组的设置结构，是将权利要求1、2或6所述的燃料电池组通过所述的悬挂用吊架固定在设置部位上的设置结构。
10.一种搬运根据权利要求1、2或6所述的燃料电池组的方法，其中，利用上述悬挂用吊架悬挂上述燃料电池组的同时进行搬运。
11.一种将根据权利要求1、2或6所述的燃料电池组装载到车辆上的方法，其中，
利用上述悬挂用吊架悬挂上述燃料电池组的同时安装在车辆上。
12.根据权利要求11所述的将燃料电池组装载到车辆上的方法，其中，在安装到车辆上后从上述燃料电池组卸下上述悬挂用吊架。
13.在电池组构成部件的一部分中包括具有电池叠层体的电池组主体的燃料电池组，其中，
上述电池组构成部件中的任一个是能够承受该燃料电池组的搬运的刚性部件；
所述刚性部件具有用于悬挂上述电池组主体的孔。
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