WO2012004829A1 - 燃料電池の搭載構造 - Google Patents

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WO2012004829A1
WO2012004829A1 PCT/JP2010/004407 JP2010004407W WO2012004829A1 WO 2012004829 A1 WO2012004829 A1 WO 2012004829A1 JP 2010004407 W JP2010004407 W JP 2010004407W WO 2012004829 A1 WO2012004829 A1 WO 2012004829A1
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end plate
cell stack
vehicle
power generation
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片野剛司
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell mounting structure.
  • the fuel cell stack must be arranged in the space between the motor and gear box arranged almost in the center and the left wheel, and a large fuel cell is mounted. Is difficult. For this reason, it is difficult to mount a high output fuel cell on the vehicle. Further, in the above-described prior art, the left side of the vehicle becomes heavy due to the fuel cell stack. That is, in the above-described conventional technology, it is difficult to make the right and left weight distribution of the vehicle uniform. Such a problem is not limited to a vehicle, and there is a wide range of fuel cell mounting structures in which it is preferable to reduce the overall size and to consider the balance of weight.
  • the present invention has been made in order to deal with at least a part of the above-described problems.
  • a large fuel cell can be mounted, and weight distribution can be easily made uniform.
  • the purpose is to.
  • the present invention can be realized as the following forms or application examples in order to deal with at least a part of the above-described problems.
  • a structure for mounting a fuel cell on a predetermined object a fuel cell stack having first and second end plates at both ends; A motor driven by the power generated by the fuel cell stack and fixed to the fuel cell stack; A drive shaft connected to the output shaft of the motor and extending on both sides of the motor,
  • the fuel cell stack includes a support portion that supports the drive shaft on the first end plate, The drive shaft is supported by the support portion and the motor.
  • the drive shaft is supported at two points by the support portion provided on the end plate of the fuel cell stack and the motor.
  • the fuel cell stack and the motor can be arranged without being restricted by the distance from the motor to each end of the drive shaft. Therefore, the motor can be arranged at a position near one end of the drive shaft and far from the other end, and the fuel cell stack can be arranged at a position near the other end of the drive shaft and far from one end.
  • the fuel cell mounting structure a large-sized fuel cell can be mounted, and the weight distribution can be easily approximated.
  • Application Example 2 The structure of Application Example 1, The predetermined object is a vehicle;
  • the fuel cell stack is The first and second end plates are positioned above the drive shaft, and A structure in which the first end plate is disposed so as to be positioned lower than the second end plate and rearward in the traveling direction of the vehicle.
  • the liquid in the flow path provided in the fuel cell stack can be efficiently discharged along the inclination.
  • the fuel cell stack since the end plates are arranged so as to be positioned above the drive shaft, the fuel cell stack hardly interferes with the ground when the vehicle travels.
  • a fuel cell stack is arranged so that the end plate in which the support part is provided exists in a position lower than the other end plate. For this reason, the end plate provided with the support portion is connected to the drive shaft in comparison with the mode in which the fuel cell stack is arranged so that the end plate provided with the support portion is located higher than the other end plate. It can be arranged at a position close to. Therefore, a support part can be made small and, as a result, the whole structure can be lightened.
  • Application Example 3 The structure of Application Example 1 or 2, The fuel cell stack and the motor are fixed to the predetermined target in the first end plate.
  • the drive shaft can be supported with high accuracy by providing the first end plate firmly, and at the same time, the fuel cell stack and the motor are strong and high with respect to a predetermined target.
  • the accuracy can be fixed.
  • the entire structure can be reduced in weight.
  • Application Example 4 The structure according to any one of Application Examples 1 to 3, The motor is fixed to the first and second end plates.
  • both end plates of the fuel cell stack are fixed to the motor. For this reason, the possibility that the fuel cell is deformed by an external force can be reduced. Therefore, the fuel cell can generate power stably.
  • Application Example 5 Application Example 2, Application Example 3 in which Application Example 2 is limited, or Application Example 4 in which Application Example 2 or 3 is limited, A control circuit for controlling the power generated by the fuel cell stack;
  • the fuel cell stack is A plurality of power generation cells sandwiched between the first and second end plates and arranged in two rows, A power generation cell having an electrode having the highest potential during power generation among the plurality of power generation cells, and a power generation cell having an electrode having the lowest potential during power generation among the plurality of power generation cells, the second end plate side At the end of the row of
  • the control circuit is arranged above the fuel cell stack and at a position closer to the second end plate than to the first end plate.
  • the electrodes having the most different potentials can be arranged in the vicinity of the second end plate.
  • the control circuit can efficiently control the electric power generated by the fuel cell stack in the vicinity of the second end plate.
  • the control circuit is arranged at a position close to the second end plate that is higher than the first end plate. For this reason, for example, when the vehicle bathes in a puddle or a river, when the vehicle bathes in water from below, there is a low possibility that the control circuit is wetted and damaged by the water. For this reason, for example, even when a waterproof structure is provided for the control circuit, the waterproof structure is simplified compared to an aspect in which the control circuit is disposed near the first end plate. Can be. That is, the control circuit and its waterproof structure can be light and small.
  • Application Example 6 Application Example 2, Application Example 3 in which Application Example 2 is limited, Application Example 4 in which Application Example 2 or 3 is limited, or Application Example 5, A radiator for cooling the coolant flowing through the fuel cell stack; A radiator fan motor for rotating a radiator fan that sends wind to the radiator, and The radiator fan motor is provided at a position that overlaps the second end plate when projected in the traveling direction of the vehicle and at a position ahead of the second end plate in the traveling direction of the vehicle. ,Construction.
  • the radiator fan motor when the vehicle collides with an obstacle ahead and the front structure is destroyed, the radiator fan motor is likely to collide with the second end plate.
  • the end plate of the fuel cell stack is generally firmly provided in order to compress the stacked power generation cells. Therefore, if the above-described aspect is adopted, the radiator fan motor collides with another structure of the vehicle and destroys the structure as compared with the aspect in which the radiator fan motor is located away from the second end plate. The possibility of doing so can be reduced. For this reason, in order to prevent the situation where the radiator fan motor destroys other structures of the vehicle, it is not necessary to separately provide a protective material for protecting the structures. Alternatively, when such a protective material is provided, the protective material can be simplified.
  • Application Example 7 Application example 2, application example 3 limiting application example 2, application example 4 limiting application example 2 or 3, or structure of application example 5,
  • the second end plate is provided at a position at least partially overlapping a bumper beam included in the vehicle when projected in the traveling direction of the vehicle.
  • a fuel for mounting a fuel cell on a vehicle comprising: first and second end plates; and a plurality of power generation cells arranged in two rows between the first and second end plates A battery stack, A reserve tank for holding a coolant to be circulated through the fuel cell stack; A control circuit for controlling the electric power generated by the fuel cell stack,
  • the fuel cell stack is A power generation cell having an electrode having the highest potential during power generation among the plurality of power generation cells, and a power generation cell having an electrode having the lowest potential during power generation among the plurality of power generation cells, the second end plate side At the end of the row of The first end plate is disposed at a lower position than the second end plate and is located at the rear in the traveling direction of the vehicle,
  • the control circuit is disposed above the fuel cell stack and closer to the second end plate than the first end plate, and the reserve tank is above the fuel cell stack. And a structure that is disposed closer to the first end plate than to the second end plate.
  • the electrodes having the most different potentials can be arranged in the vicinity of the second end plate.
  • the control circuit can efficiently control the electric power generated by the fuel cell stack in the vicinity of the second end plate.
  • a fuel cell stack having a structure for mounting a fuel cell on a vehicle and having first and second end plates at both ends; A fuel gas pump for supplying fuel gas to the fuel cell stack; A coolant pump for circulating a coolant through the fuel cell stack; An ion exchanger for removing ions in the coolant,
  • the fuel cell stack is arranged such that the first end plate is located behind the second end plate in the traveling direction of the vehicle, The fuel gas pump, the coolant pump, and the ion exchanger are arranged behind the first end plate, The ion exchanger is arranged so as to be included in a range in which at least one of the fuel gas pump and the coolant pump exists in the traveling direction of the vehicle.
  • the compressive load in the front-rear direction is at least one of the fuel gas pump and the coolant pump, and the first end plate. , Are likely to be received by. For this reason, possibility that an ion exchanger will be destroyed by a collision can be reduced.
  • the present invention can be realized in various forms other than the above, for example, in the form of a fuel cell mounting method, a fuel cell system, a vehicle equipped with a fuel cell, and the like.
  • the schematic diagram which shows the structure for attaching the drive system provided with a fuel cell to a vehicle.
  • the figure which shows the fuel cell stack 100, the motor unit 200, and the drive shaft 300 when a drive system is seen from the direction of the arrow D2 of FIG.
  • the figure which shows each structure of the fuel cell stack 100, each structure of the control circuit unit 400, and the distribution pipe 612 when a drive system is seen from the arrow D3 direction of FIG.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a structure for attaching a drive system including a fuel cell to a vehicle.
  • This drive system includes a fuel cell stack 100, a motor unit 200, a drive shaft 300, a control circuit unit 400, a reservoir tank 500, a radiator 600, and a radiator fan unit 700.
  • a bumper beam 800 is also shown in FIG. 1 . This bumper beam 800 is not a component of the drive system.
  • the fuel cell stack 100 includes first and second end plates 110 and 120 disposed at both ends, and a plurality of power generation cells 130 disposed between the end plates 110 and 120.
  • the end plates 110 and 120 are substantially plate-like members made of stainless steel. However, structures for attaching various members are provided on the outer surfaces of the end plates 110 and 120 (the right side surface of the end plate 110 and the left side surface of the end plate 120).
  • the plurality of power generation cells 130 are stacked along the direction connecting the first end plate 110 and the second end plate 120.
  • the first end plate 110 and the second end plate 120 are fastened by a fastening member (not shown in FIG. 1).
  • the plurality of power generation cells 130 are compressed by the first end plate 110 and the second end plate 120.
  • the outer shapes of the plurality of power generation cells 130 when projected in the stacking direction Ds of the power generation cells 130 are substantially the same.
  • the outer shapes of the first end plate 110 and the second end plate 120 when projected in the stacking direction Ds of the power generation cells 130 are substantially the same.
  • the outer shapes of the power generation cell 130, the first end plate 110, and the second end plate 120 when projected in the stacking direction Ds of the power generation cell 130 are substantially rectangular.
  • the motor unit 200 is fixed to the first end plate 110 by bolts at three portions F11, F12, and F13. For this reason, the motor unit 200 and the first end plate 110 are relatively difficult to displace even when an external force is applied. That is, the motor unit 200 and the first end plate 110 are displaced substantially integrally. Further, the motor unit 200 is fixed to the second end plate 120 by bolts at three portions F21, F22, and F23. For this reason, the motor unit 200 and the second end plate 120 are also relatively difficult to displace even when an external force is applied. That is, the motor unit 200 and the second end plate 120 are also displaced substantially integrally.
  • the motor unit and the fuel cell stack may be It is necessary to provide a space.
  • the fuel cell stack 100 is fixed to the motor unit 200 at six points via the end plates 110 and 120. For this reason, the motor unit 200 and the fuel cell stack 100 are displaced substantially integrally. Therefore, it is not necessary to provide a space between the motor unit 200 and the fuel cell stack 100, and a drive system can be provided small.
  • the fuel cell stack 100 is fixed to the motor unit 200 via the end plates 110 and 120 at six points, the stacked structure of the fuel cell stack 100 is not easily deformed even when receiving an external force. As a result, the fuel cell stack 100 can generate power stably on a vehicle that receives acceleration and may receive external force in some cases.
  • the motor unit 200 includes a drive motor 210 and a transmission 220 inside the outer shell (see FIG. 1).
  • the drive motor 210 is driven by electric power generated by the fuel cell stack 100.
  • the transmission 220 reduces the rotational speed per unit time of the rotation output from the drive motor 210.
  • An output shaft of the transmission 220 is connected to the drive shaft 300. That is, the drive shaft 300 is rotated by the drive motor 210 via the transmission 220.
  • the drive shaft 300 extends in two directions with respect to the transmission 220, that is, the front side and the back side in FIG.
  • the drive motor 210 and the transmission 220 are provided in an integral outer shell.
  • Control circuit unit 400 controls the voltage and current of power generated by fuel cell stack 100.
  • the control circuit unit 400 is arranged in the upper part of the fuel cell stack 100 along the stacking direction Ds of the plurality of power generation cells 130 (see FIG. 1).
  • the control circuit unit 400 is disposed at a position closer to the second end plate 120 than to the first end plate 110.
  • the control circuit unit 400 is fixed with respect to the fuel cell stack 100.
  • the reservoir tank 500 holds a coolant to be circulated through the fuel cell stack 100.
  • the reservoir tank 500 is disposed on the upper part of the fuel cell stack 100 (see FIG. 1).
  • the water tank pressure causes the supply via the supply port 510. Cooling liquid may be ejected.
  • the embodiment as in this embodiment even when the coolant is replenished through the supply port 510 of the reservoir tank 500, the possibility that the coolant is ejected through the supply port 510 is low.
  • the reservoir tank 500 is fixed with respect to the fuel cell stack 100.
  • the reservoir tank 500 is disposed closer to the first end plate 110 than to the second end plate 120. For this reason, the space on the fuel cell stack 100 can be effectively utilized together with the control circuit unit 400.
  • the fuel cell stack 100, the motor unit 200, the drive shaft 300, the control circuit unit 400, and the reservoir tank 500 are the first end plate 110 and the second end plate 120 of the fuel cell stack 100, and the motor. It is fixed to the vehicle body via the unit 200 (see FIG. 1). More specifically, the first end plate 110 is connected to mounts M3, M4, and M5 provided on the vehicle body, and the second end plate 120 is connected to the mount M1 provided on the vehicle body. It is connected.
  • the motor unit 200 is connected to a mount M2 provided on the vehicle body. The mount M3 does not appear in FIG.
  • each of the components has high rigidity in order to attach the drive system to the vehicle body firmly and with high accuracy. It is necessary to provide as follows. Such an embodiment increases the weight as a whole.
  • the drive system is provided via three components that are firmly provided due to inherent functional requirements, that is, the end plates 110 and 120 and the motor unit 200 (particularly the first end plate 110). Is attached to the body. Therefore, the drive system can be reduced in weight as a whole while the drive system is firmly and accurately attached to the vehicle body.
  • the fuel cell stack 100 is arranged so as to be positioned above the drive shaft 300 when the vehicle is on a horizontal plane in a state where no humans or loads are loaded (see FIG. 1). By setting it as such an aspect, the possibility that the fuel cell stack 100 may interfere with the ground during traveling of the vehicle can be reduced.
  • the fuel cell stack 100, the motor unit 200, the drive shaft 300, the control circuit unit 400, and the reservoir tank 500 are when the vehicle is on a horizontal plane in a state where no humans or loads are loaded.
  • the stacking direction Ds of the plurality of power generation cells 130 is fixed with respect to the body of the vehicle in a posture in which the stacking direction Ds is inclined by ⁇ ( ⁇ is an angle greater than 0 and less than 90 degrees) with respect to the horizontal plane (FIG. 1). reference).
  • the stacking direction Ds is a direction included in a plane stretched between the vehicle front-rear direction Dt and the vertical direction U.
  • the first end plate 110 is positioned lower than the second end plate 120 in that state. Further, the first end plate 110 is located behind the second end plate 120 in the vehicle traveling direction.
  • the traveling direction of the vehicle is indicated by an arrow Dt
  • the vertically upward direction is indicated by an arrow U.
  • the outer shapes of the first end plate 110 and the second end plate 120 when projected in the stacking direction Ds of the power generation cells 130 are substantially the same.
  • the positions of the first end plate 110 and the second end plate 120 are within a range in which the outer shapes of the first end plate 110 and the second end plate 120 overlap when projected in the stacking direction Ds of the power generation cells 130.
  • the center of gravity is measured with reference to the center position in the thickness direction of the plate-like portion of each end plate.
  • the fuel cell stack 100 is provided with a fuel gas channel, an oxidant gas channel, and a coolant channel including a channel portion that penetrates the power generation cell 130 along the stacking direction Ds.
  • a fuel gas channel As described above, by arranging the fuel cell stack 100 to be inclined with respect to the horizontal direction (same as Dt in FIG. 1), the liquid in these flow paths is efficiently discharged to the outside of the fuel cell stack 100. be able to.
  • the vehicle may pass through an inclined land, and may accelerate and decelerate. Therefore, as described above, by inclining the fuel cell stack 100, the liquid in the flow path can be efficiently discharged to the outside of the fuel cell stack 100 under various circumstances.
  • the liquid in the flow path includes water existing in the fuel gas flow path and the oxidizing gas flow path in addition to the cooling liquid in the cooling liquid flow path.
  • the water present in the fuel gas channel and the oxidant gas channel is water supplied to humidify the fuel gas or oxidant gas or water generated by power generation.
  • the control circuit unit 400 and the reservoir tank 500 are located above the fuel cell stack 100 when the vehicle is placed in the above state (see FIG. 1). For this reason, the following effects can be obtained by arranging the fuel cell stack 100 in an inclined manner and arranging the reservoir tank 500 at a position on the first end plate 110 side as described above. That is, the reservoir tank 500 can be made thicker than the control circuit unit 400 in the space under the vehicle hood (hereinafter referred to as “engine compartment” for convenience). As a result, a large-capacity reservoir tank 500 can be arranged by effectively utilizing the engine compartment.
  • control circuit unit 400 is positioned higher than the reservoir tank 500 on the upper side of the fuel cell stack 100 when the vehicle is placed in the above state (see FIG. 1). For this reason, when the vehicle enters a puddle or a river, the control circuit unit 400 is less likely to be immersed in water, and is less likely to be exposed to water splashed from the puddle or river. Even when the control circuit unit 400 is covered with water, the water around the control circuit unit 400 is unlikely to fall to the lower part at an early stage and enter the inside. For this reason, the possibility that the control circuit unit 400 is short-circuited by water entering from the outside of the vehicle is low. For this reason, the waterproof structure of the control circuit unit 400 can be simplified. That is, the waterproof structure of the control circuit unit 400 can be made light and small.
  • a radiator 600 is attached in front of the fuel cell stack 100 and the motor unit 200 (see FIG. 1).
  • the radiator 600 is a structure for dissipating the heat of the coolant flowing through the fuel cell stack 100 into the atmosphere.
  • the radiator 600 includes a coolant flow path and a large number of heat radiation fins that are folded in a complicated manner, and has a plate-like shape as a whole.
  • the plate-like radiator 600 is provided in parallel with the second end plate 120 and the power generation cell 130. That is, the plate-like radiator 600 is disposed in a direction inclined by ⁇ with respect to the vertical direction U. For this reason, according to the present embodiment, a radiator having a larger surface area and a larger outer dimension can be provided in an engine compartment having a limited height as compared with a mode in which the radiator is vertically arranged. Can be arranged. That is, a radiator having a high performance for cooling the coolant per unit time can be arranged in the engine compartment.
  • a radiator fan unit 700 is disposed between the second end plate 120 of the fuel cell stack 100 and the radiator 600 (see FIG. 1).
  • the radiator fan unit 700 includes a fan 710 for sending air to the radiator 600 and a fan motor 720 for rotating the fan 710.
  • the fan motor 720 is disposed at a position overlapping the second end plate 120 of the fuel cell stack 100 when projected in the vehicle traveling direction Dt.
  • the range of the second end plate 120 of the fuel cell stack 100 when projected in the vehicle traveling direction Dt is shown as a range Rep2 in FIG.
  • the fan motor 720 has a strong outer shell. Therefore, when the vehicle collides with an obstacle ahead and the front structure is destroyed, if the fan motor 720 collides with another weak component, the component may be destroyed.
  • the fan motor 720 is likely to collide with the second end plate 120 ( (See arrow Ac1 in FIG. 1). For this reason, compared with the aspect in which the fan motor 720 is in the position where it deviates from the second end plate 120, the possibility that the fan motor 720 collides with other components of the vehicle and destroys the structure is low. Therefore, in order to prevent the situation where the fan motor 720 destroys other structures of the vehicle, it is not necessary to separately provide a protective material for protecting the structures.
  • a bumper beam 800 is provided in front of the second end plate 120 of the fuel cell stack 100 and the radiator 600 (see FIG. 1).
  • the bumper beam 800 supports a vehicle bumper (not shown in FIG. 1).
  • the bumper beam 800 is a structure for receiving an impact together with the bumper when the vehicle collides with an obstacle in front.
  • the second end plate 120 of the fuel cell stack 100 is provided at a position at least partially overlapping the bumper beam 800 when projected in the traveling direction Dt of the vehicle (range in FIG. 1). (See Rep2).
  • the bumper beam 800 when the vehicle collides with an obstacle in front and the bumper beam 800 is deformed, the bumper beam 800 is highly likely to collide with the second end plate 120 (arrow Ac2 in FIG. 1). And the range Rep2). Therefore, the bumper beam can collide with another structure of the vehicle (for example, the control circuit unit 400 or the reservoir tank 500) and destroy the structure as compared with the aspect in which the bumper beam is located away from the end plate. Can be reduced.
  • another structure of the vehicle for example, the control circuit unit 400 or the reservoir tank 500
  • FIG. 2 is a diagram showing the fuel cell stack 100, the motor unit 200, and the drive shaft 300 when the drive system shown in FIG. 1 is viewed from the direction of the arrow D2 in FIG.
  • FIG. 2 in order to facilitate understanding of the technology, a part of the configuration shown in FIG. 1 is omitted.
  • the left direction is indicated by an arrow L and the right direction is indicated by an arrow R when the vehicle traveling direction Dt is used as a reference.
  • a center line in the left-right direction of the vehicle is indicated by C.
  • the output shaft of the transmission 220 of the motor unit 200 is connected to the drive shaft 300.
  • the drive shaft 300 extends in both the left and right directions with respect to the transmission 220 with reference to the traveling direction Dt of the vehicle. That is, part of the drive shaft 300 is supported by the motor unit 200.
  • the first end plate 110 is provided with a support portion 112 having a main bearing 114 at the tip. A part of the drive shaft 300 is also supported by the main bearing 114.
  • the both ends of the drive shaft 300 are connected to the left and right wheels of the vehicle via hub bearings.
  • the hub bearing and wheel are not shown in FIG.
  • a suspension arm is connected to the hub bearing.
  • the suspension arm and a part of the drive shaft 300 move in conjunction therewith.
  • a part of the drive shaft 300 that moves together with the hub bearing is referred to as extension shafts 310 and 320.
  • the drive shaft 300 is supported at two points by the motor unit 200 and the main bearing 114 (see FIG. 2). For this reason, the distance from the site
  • the drive shaft 300 is supported at two points instead of one point. For this reason, it is not necessary to arrange the motor unit 200 in the center of the vehicle in order to make the distance from the supported portion of the drive shaft 300 to the left and right hub bearings (or wheels) substantially equal. That is, the motor unit 200 can be disposed at a position near the one wheel side from the center C in the left-right direction of the vehicle. For this reason, the space between the motor unit 200 and the other wheel can be enlarged. As a result, the large fuel cell stack 100 can be installed in the space. That is, the high output fuel cell stack 100 can be mounted on the vehicle.
  • the fuel cell stack 100 and the motor unit 200 can be arranged side by side, the motor unit is arranged in the center, and the fuel cell stack 100 is disposed between the motor unit and the wheel. Compared to the arrangement mode, the left and right weight balance of the vehicle can be improved.
  • the first end plate 110 is located at a lower position than the second end plate 120.
  • the support part 112 for supporting the drive shaft 300 can be shortened compared with the aspect in which the first end plate 110 is located higher than the second end plate 120. Therefore, the weight of the first end plate 110 and thus the entire drive system can be reduced.
  • FIG. 3 is a diagram showing each configuration of the fuel cell stack 100, each configuration of the control circuit unit 400, and the distribution pipe 612 when the drive system shown in FIG. 1 is viewed from the direction of the arrow D3 in FIG. .
  • FIG. 3 in order to facilitate understanding of the technology, a part of the configuration shown in FIG. 1 is omitted.
  • the plurality of power generation cells 130 are rearward from the front in the vehicle traveling direction Dt (the second end plate 120 side). It is arranged in two rows in the direction toward the (first end plate 110 side). However, as illustrated in FIG. 1, the stacking direction Ds of the power generation cells 130 is inclined in the vertical direction.
  • the first end plate 110 is covered with a waterproof cover 140 (see also FIG. 1).
  • the power generation cell 131 located at the left front end in the traveling direction Dt is a power generation cell having an electrode having the highest potential during power generation.
  • the power generation cell 132 located at the right front end is a power generation cell having an electrode having the lowest potential during power generation.
  • a portion having the highest potential during power generation is also referred to as “total plus”.
  • the part with the lowest potential during power generation is also called “total minus”.
  • the potential of each power generation cell decreases in order from the power generation cell 131 located at the left front end toward the power generation cell 133 located at the left rear end. And about the power generation cell 130 of the right column, the electric potential of each power generation cell becomes low in order toward the power generation cell 132 located in the right front end from the power generation cell 134 located in the right rear end. Note that the potentials of the cathode of the power generation cell 133 and the anode of the power generation cell 134 are equal. The potential of the cathode of the power generation cell 133 and the anode of the power generation cell 134 is an intermediate potential in the fuel cell stack 100 during power generation.
  • a control circuit unit 400 whose outline is indicated by a broken line includes a diode 410 that receives power from the fuel cell stack 100, a switching element connected to the diode, a coil, and the like.
  • the total plus is connected to the diode 410 via the bus bar 451.
  • the total minus is connected to the diode 410 via the bus bar 452.
  • both the total plus and the total minus are located on the second end plate 120 side (see FIG. 2).
  • the control circuit unit 400 is disposed at a position closer to the second end plate 120 than to the first end plate 110. For this reason, the electric power supplied from the fuel cell stack 100 is efficiently controlled by the control circuit unit 400 in the vicinity of the second end plate 120 without being significantly consumed in the middle.
  • the bus bar 451 connecting the total plus and the diode 410 and the bus bar 452 connecting the total minus and the diode 410 can be provided short. For this reason, the weight of the bus bars 451 and 452 can be reduced.
  • the distribution pipe 612 is a pipe that supplies fuel gas to the fuel cell stack 100.
  • the distribution pipe 612 supplies fuel gas for each row from the side of the first end plate 110 to the plurality of power generation cells 130 arranged in two rows. That is, the distribution pipe 612 is positioned behind the first end plate 110 that is firmly configured and attached to the body. For this reason, even when the vehicle collides with an obstacle in front and the front structure is destroyed, there is a low possibility that another strong component collides with the distribution pipe 612. For this reason, even when the vehicle collides with an obstacle in front and the front structure is destroyed, the possibility of flammable fuel gas leaking outside is low.
  • the distribution pipe 612 is connected to a configuration other than the fuel cell stack 100 (for example, a hydrogen pump described later).
  • the side of the first end plate 110 to which the distribution pipe 612 is connected has an intermediate potential.
  • the potential difference between the other configuration to which the distribution pipe 612 is connected and the first end plate 110 is small or zero.
  • the current flowing from the fuel cell stack 100 to the outside through the distribution pipe 612 can be reduced or zero without providing a special device. In other words, it is not necessary to design the distribution pipe 612 in consideration of a potential difference or resistance.
  • FIG. 4 is a diagram showing a positional relationship among the fuel cell stack 100, the control circuit unit 400, the steering mechanism 900, the hydrogen pump 610, the coolant pump 620, and the ion exchanger 630.
  • FIG. 4 in order to facilitate understanding of the technique, some configurations such as a hydrogen gas flow path and a cooling water flow path are omitted.
  • a hydrogen pump 610, a coolant pump 620, and an ion exchanger 630 are provided behind the fuel cell stack 100.
  • the hydrogen pump 610, the coolant pump 620, and the ion exchanger 630 all have a substantially cylindrical outer diameter. These are all attached to the first end plate 110 of the fuel cell stack 100.
  • the hydrogen pump 610, the coolant pump 620, and the ion exchanger 630 are present within the range in which the first end plate 110 exists in the left and right directions L and R (width direction) of the vehicle.
  • a steering mechanism 900 is provided further behind the hydrogen pump 610, the coolant pump 620, and the ion exchanger 630.
  • the hydrogen pump 610 is a pump for supplying the hydrogen gas in the gas discharged from the fuel cell stack 100 to the fuel cell stack 100 again.
  • the coolant pump 620 is a pump for circulating the coolant in the fuel cell stack 100.
  • the ion exchanger 630 removes ions from the coolant circulating in the fuel cell stack 100. As a result, the insulation value of the coolant is kept within a certain range. The ion exchanger needs to be replaced at regular time intervals.
  • Both the hydrogen pump 610 and the coolant pump 620 have a stronger outer shell than the outer shell of the ion exchanger 630.
  • the outer shells of the hydrogen pump 610 and the coolant pump 620 both have a cylindrical outer diameter that is larger in diameter than the ion exchanger 630.
  • the coolant pump 620 is covered with a resin case. The diameters of the circles of the hydrogen pump 610, the coolant pump 620, and the ion exchanger 630, all of which have a cylindrical outer shape, are larger in the order of the hydrogen pump 610, the coolant pump 620, and the ion exchanger 630.
  • the ion exchanger 630 is arranged behind the first end plate 110 and within the range Rps where the hydrogen pump 610 and the coolant pump 620 exist when viewed along the traveling direction Dt of the vehicle. Further, the ion exchanger 630 is disposed at a position where more than half of the projected area overlaps the first end plate 110 of the fuel cell stack 100 when projected in the traveling direction Dt of the vehicle.
  • the range of the first end plate 110 of the fuel cell stack 100 when projected in the vehicle traveling direction Dt is shown as a range Rep1 in FIG.
  • the ion exchanger 630 is arranged in a range where the hydrogen pump 610 and the coolant pump 620 exist when viewed along the left and right directions L and R of the vehicle. That is, the ion exchanger 630 is surrounded by the first end plate 110, the hydrogen pump 610, and the coolant pump 620.
  • the steering mechanism 900 includes a steering wheel 910, a steering shaft 920, and a steering link 930.
  • the steering wheel 910 and the steering link 930 are connected by a steering shaft 920.
  • the steering link 930 is arranged in a direction substantially parallel to the drive shaft 300 (see FIG. 2), and both ends thereof are connected to the steering knuckle.
  • the steering wheel 910 is rotated by the user, and the steering link 930 is shifted in the left-right direction with respect to the drive shaft 300 accordingly, so that the direction of the wheel is changed.
  • both the hydrogen pump 610 and the coolant pump 620 have a stronger outer shell than the outer shell of the ion exchanger 630, and both have a cylindrical shape having a diameter larger than that of the ion exchanger 630.
  • the ion exchanger 630 is disposed behind the first end plate 110 in the range Rps where the hydrogen pump 610 and the coolant pump 620 exist when viewed along the traveling direction Dt of the vehicle. Yes.
  • the first end plate 110 and the steering shaft 920 are prevented from approaching by the hydrogen pump 610 and the coolant pump 620 even when the vehicle collides. That is, a space larger than that of the ion exchanger 630 is secured between the first end plate 110 and the steering shaft 920 when viewed along the traveling direction Dt of the vehicle. As a result, even when the vehicle collides with an obstacle ahead, the ion exchanger 630 is less likely to be destroyed.
  • the vehicle in this embodiment corresponds to a “predetermined object” in “means for solving the problem”.
  • the motor unit 200 corresponds to the “motor” in “Means for Solving the Problems”.
  • the support part 112 corresponds to a “support part” in “means for solving the problems”.
  • the control circuit unit 400 corresponds to the “control circuit” in “Means for Solving the Problems”.
  • the power generation cell 131 corresponds to “a power generation cell having an electrode having the highest potential during power generation” in “Means for Solving the Problems”.
  • the power generation cell 132 corresponds to “a power generation cell having an electrode with the lowest potential during power generation” in “Means for Solving the Problems”.
  • the fuel cell stack 100 includes the plurality of power generation cells 130 arranged in two rows.
  • the fuel cell stack may include a plurality of power generation cells arranged in three or more rows.
  • the fuel cell stack preferably includes a plurality of power generation cells arranged to form an even number of rows.
  • the electrode having the highest potential and the electrode having the lowest potential can be arranged at the end on the same side of each column.
  • the fuel cell stack 100 is fixed to the motor unit 200 at six points F11 to F13 and F21 to F23.
  • the manner of fixing the motor and the end plate is not limited to this.
  • the motor and the fuel cell stack can be fixed at one place, two places, or four places or more.
  • the motor and the fuel cell stack are preferably fixed at three or more locations. With such an aspect, the motor and the fuel cell stack can be fixed so that relative displacement is difficult with respect to displacement and rotation in the three axial directions.
  • the motor unit 200 is fixed to the first end plate 110 at three locations F11, F12, and F13. Further, the motor unit 200 is fixed to the second end plate 120 at three portions F21, F22, and F23.
  • the manner of fixing the motor and the end plate is not limited to this.
  • the motor and one end plate can be fixed at one place, two places, or four places or more.
  • the motor and one end plate are preferably fixed at three or more locations. If it is such an aspect, a motor and an end plate can be fixed so that it is hard to carry out relative displacement regarding the displacement and rotation of a triaxial direction.
  • the fixing method may be other methods than bolting, such as welding, brazing, and adhesion.
  • the drive system is attached to the body via three components, namely the end plates 110 and 120 and the motor unit 200 (particularly the first end plate 110).
  • the drive system with the fuel cell can be attached to the body in other ways.
  • the drive system can be attached to the body via any one or two of the two end plates and motors of the fuel cell.
  • the drive system is attached to the body through components that are firmly provided in accordance with the essential functional requirements. For this reason, the drive system can be reduced in weight as a whole while the drive system is firmly and accurately attached to the vehicle body.
  • the fuel cell stack 100, the motor unit 200, the drive shaft 300, the control circuit unit 400, and the reservoir tank 500 are such that the stacking direction Ds of the power generation cells 130 is inclined by ⁇ with respect to the horizontal plane. It is fixed with respect to the body of the vehicle in a posture that is oriented.
  • This ⁇ is preferably larger than 0 and smaller than 90 degrees, and more preferably larger than 0 and smaller than 60 degrees. And it is more preferable that it is larger than 0 and smaller than 30 degrees.
  • the fuel gas channel, the oxidizing gas channel, and the coolant channel that penetrate the power generation cell 130 have portions provided along the stacking direction Ds.
  • the fuel gas channel, the oxidizing gas channel, and the coolant channel in the fuel cell stack may be provided in other directions.
  • these flow paths include a flow path portion extending along a direction included in a plane stretched between the stacking direction Ds of the power generation cells and the left and right directions L and R of the vehicle, the fuel cell stack 100 is horizontally oriented. By inclining with respect to the liquid, the liquid in the flow path can be efficiently discharged.
  • the ion exchanger 630 is disposed at a position where the first end plate 110 of the fuel cell stack 100 and more than half of the projected area overlap when projected in the traveling direction Dt of the vehicle. Further, the ion exchanger 630 is disposed in a range Rps where the hydrogen pump 610 and the coolant pump 620 are present when viewed along the traveling direction Dt of the vehicle. The ion exchanger 630 is arranged in a range where the hydrogen pump 610 and the coolant pump 620 are present when viewed along the left and right directions L and R of the vehicle. That is, the ion exchanger 630 is surrounded by the first end plate 110, the hydrogen pump 610, and the coolant pump 620. However, the ion exchanger 630 can be arranged in other manners.
  • the ion exchanger 630 is preferably disposed at a position at least partially overlapping the first end plate 110 of the fuel cell stack 100 when projected in the traveling direction Dt of the vehicle.
  • the ion exchanger is preferably provided in a range where at least one of the hydrogen pump and the coolant pump exists when viewed along the traveling direction Dt of the vehicle, and is provided in a range where the hydrogen pump exists. It is more preferable.
  • the ion exchanger is preferably provided in a range where at least one of the hydrogen pump and the coolant pump exists when viewed along the left and right directions L and R of the vehicle, and within the range where the hydrogen pump exists. More preferably, it is provided.
  • the ion exchanger is preferably provided between at least one of the hydrogen pump and the coolant pump and the first end plate when viewed along the traveling direction Dt of the vehicle. More preferably, it is provided between one end plate.

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Abstract

 所定の対象に燃料電池を搭載するための構造を提供する。この構造は、燃料電池スタック100と、モータ200と、ドライブシャフト300と、を備える。燃料電池スタック100は、両端に第1と第2のエンドプレート110,120を有する。モータ200は、燃料電池スタック100が生成する電力によって駆動され燃料電池スタック100に対して固定されている。ドライブシャフト300は、モータ200の出力軸に接続され、モータ200の両側に伸びる。燃料電池スタック100は、第1のエンドプレート110に、ドライブシャフト300を支持する支持部112を備える。ドライブシャフト300は、支持部112と、モータ200と、によって支持される。

Description

燃料電池の搭載構造
 本発明は、燃料電池の搭載構造に関するものである。
 従来、燃料電池を搭載した車両が提案されている。たとえば、ある技術においては、ボンネットフードの傾斜に沿って燃料電池スタックを配するために、燃料電池スタックは、傾斜した状態で車両に搭載される。この従来技術においては、車両の幅方向の中央にモータおよびギアボックスを設置し、それらモータおよびギアボックスに対して左側に燃料電池スタックが配されている。車両の幅方向の中央にモータおよびギアボックスを配することにより、モータおよびギアボックスから左右の車輪までのドライブシャフトの長さを均等にすることができる。その結果、右に旋回するときの車両の挙動と、左に旋回するときの車両の挙動と、とほぼ等しいものにすることができ、商品性を向上させることができる。
 しかし、上記の従来技術においては、ほぼ中央に配されたモータおよびギアボックスと、左の車輪と、の間の空間に燃料電池スタックを配さなければならず、大型の燃料電池を搭載することが難しい。このため、車両に高出力な燃料電池を搭載することが難しい。また、上記の従来技術においては、燃料電池スタックのために、車両の左側が重くなる。すなわち、上記の従来技術においては、車両の左右の重量配分を均等にすることが難しい。このような問題は、車両に限らず、全体としての大きさを小さくすることが好ましく、かつ重量のバランスを考慮する必要がある燃料電池の搭載構造について、広く存在する。
 本発明は、上述の課題の少なくとも一部を取り扱うためになされたものであり、燃料電池の搭載構造において、大型の燃料電池を搭載することができ、しかも、重量配分を均等にすることが容易にすることを目的とする。
 本発明は、上述の課題の少なくとも一部を取り扱うために以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
 所定の対象に燃料電池を搭載するための構造であって
   両端に第1と第2のエンドプレートを有する燃料電池スタックと、
   前記燃料電池スタックが生成する電力によって駆動され、前記燃料電池スタックに対して固定されているモータと、
   前記モータの出力軸に接続され、前記モータの両側に伸びるドライブシャフトと、を備え、
 前記燃料電池スタックは、前記第1のエンドプレートに、前記ドライブシャフトを支持する支持部を備え、
 前記ドライブシャフトは、前記支持部と、前記モータと、によって支持される、構造。
 このような態様においては、ドライブシャフトは、燃料電池スタックのエンドプレートに設けられた支持部と、モータと、によって2点で支持される。このため、モータから、ドライブシャフトのそれぞれの端までの距離に拘束されることなく、燃料電池スタックとモータとを配置することができる。よって、ドライブシャフトの一方の端に近く他方の端から遠い位置にモータを配し、ドライブシャフトの他方の端に近く一方の端から遠い位置に燃料電池スタックを配することができる。その結果、燃料電池の搭載構造において、大型の燃料電池を搭載することができ、しかも、重量配分を均等に近づけることが容易である。
[適用例2]
 適用例1の構造であって、
 前記所定の対象は車両であり、
 前記燃料電池スタックは、
   前記第1および第2のエンドプレートが前記ドライブシャフトよりも上に位置するように配され、さらに、
   前記第1のエンドプレートが、前記第2のエンドプレートよりも低い位置であって、かつ前記車両の進行方向の後方に位置するように、配される、構造。
 このような態様においては、燃料電池スタックに設けられた流路内の液体を、傾斜に沿って効率的に排出することができる。また、上記の態様においては、各エンドプレートがドライブシャフトよりも上に位置するように配されているため、車両が走行する際に、燃料電池スタックが地面と干渉しにくい。そして、上記の態様においては、支持部が設けられているエンドプレートが、他方のエンドプレートよりも低い位置にあるように燃料電池スタックが配される。このため、支持部が設けられているエンドプレートが、他方のエンドプレートよりも高い位置にあるように燃料電池スタックが配される態様に比べて、支持部が設けられているエンドプレートをドライブシャフトに近い位置に配することができる。よって、支持部を小さくすることができ、その結果、構造全体を軽くすることができる。
[適用例3]
 適用例1または2の構造であって、
 前記燃料電池スタックと前記モータは、前記所定の対象に対して、前記第1のエンドプレートにおいて固定されている、構造。
 このような態様とすれば、第1のエンドプレートを強固に設けることで、ドライブシャフトを高精度に支持することができ、同時に、燃料電池スタックとモータを、所定の対象に対して強固かつ高精度に固定することができる。そして、第1のエンドプレート以外の構造を通じて燃料電池スタックとモータを所定の対象に固定する態様に比べて、強固に設ける構成要素を減らすことができるため、構造全体を軽量化することができる。
[適用例4]
 適用例1ないし3のいずれかの構造であって、
 前記モータは、前記第1と第2のエンドプレートに固定されている、構造。
 このような態様においては、燃料電池スタックの両端のエンドプレートがともにモータに固定される。このため、外力によって燃料電池が変形される可能性を低減することができる。よって、燃料電池は、安定して発電を行うことができる。
[適用例5]
 適用例2、適用例2を限定した適用例3、または適用例2もしくは3を限定した適用例4の構造であって、さらに、
 前記燃料電池スタックが生成した電力を制御するための制御回路を備え、
 前記燃料電池スタックは、
   前記第1および第2のエンドプレートに挟まれ、2列に配された複数の発電セルを備え、
   前記複数の発電セルのうち発電時の電位がもっとも高い電極を有する発電セルと、前記複数の発電セルのうち発電時の電位がもっとも低い電極を有する発電セルと、を前記第2のエンドプレート側の前記列の端に備え、
 前記制御回路は、前記燃料電池スタックの上方であって、かつ、前記第1のエンドプレートよりも前記第2のエンドプレートに近い位置に配されている、構造。
 このような態様においては、最も電位が異なる電極を、第2のエンドプレート近傍に配することができる。このため、制御回路は、燃料電池スタックが生成した電力を、第2のエンドプレート近傍において、効率的に制御することができる。また、上記の態様においては、制御回路は、第1のエンドプレートより高い位置にある第2のエンドプレートに近い位置に配されている。このため、たとえば、車両が水たまりや川を通過した場合など、車両が下方から水を浴びたときに、その水によって制御回路が濡れて破損する可能性が低い。このため、たとえば、制御回路に対して防水のための構造を設ける場合にも、制御回路が第1のエンドプレートに近い位置に配されている態様に比べて、防水のための構造を簡素なものとすることができる。すなわち、制御回路およびその防水のための構造を、軽く、小さく設けることができる。
[適用例6]
 適用例2、適用例2を限定した適用例3、適用例2もしくは3を限定した適用例4、または適用例5の構造であって、さらに、
   前記燃料電池スタックに流通させる冷却液を冷却するためのラジエータと、
   前記ラジエータに風を送るラジエータファンを回転させるためのラジエータファンモータと、を備え、
 前記ラジエータファンモータは、前記車両の進行方向について投影したときに前記第2のエンドプレートと重なる位置であって、前記車両の進行方向について前記第2のエンドプレートより前方の位置に設けられている、構造。
 このような態様とすれば、車両が前方の障害物と衝突し前部の構造が破壊されたときに、ラジエータファンモータは、第2のエンドプレートに衝突する可能性が高い。一方で、燃料電池スタックのエンドプレートは、積層された発電セルを圧縮するために、一般に、強固に設けられる。このため、上記のような態様とすれば、ラジエータファンモータが第2のエンドプレートからはずれる位置にある態様に比べて、ラジエータファンモータが車両の他の構造物に衝突してその構造物を破壊する可能性を低減することができる。このため、ラジエータファンモータが車両の他の構造物を破壊する事態を防止するために、その構造物を保護する保護材を、別途、設ける必要がない。または、そのような保護材を設ける場合にも、その保護材を簡素なものとすることができる。
[適用例7]
 適用例2、適用例2を限定した適用例3、適用例2もしくは3を限定した適用例4、または適用例5の構造であって、
 前記第2のエンドプレートは、前記車両の進行方向について投影したときに、前記車両が備えるバンパービームと少なくとも一部が重なる位置に設けられる、構造。
 このような態様とすれば、車両が前方の障害物と衝突しバンパービームが変形したときに、バンパービームは、第2のエンドプレートに衝突する可能性が高い。このため、上記のような態様とすれば、バンパービームが第2のエンドプレートからはずれる位置にある態様に比べて、バンパービームが車両の他の構造物に衝突してその構造物を破壊する可能性を低減することができる。このため、バンパービームが車両の他の構造物を破壊する事態を防止するために、その構造物を保護する保護材を、別途、設ける必要がない。または、そのような保護材を設ける場合にも、その保護材を簡素なものとすることができる。
[適用例8]
 車両に燃料電池を搭載するための構造であって
   第1および第2のエンドプレートと、前記第1および第2のエンドプレートに挟まれ2列に配された複数の発電セルと、を有する燃料電池スタックと、
   前記燃料電池スタックに流通させる冷却液を保持するリザーブタンクと、
   前記燃料電池スタックが生成した電力を制御するための制御回路と、を備え、
 前記燃料電池スタックは、
   前記複数の発電セルのうち発電時の電位がもっとも高い電極を有する発電セルと、前記複数の発電セルのうち発電時の電位がもっとも低い電極を有する発電セルと、を前記第2のエンドプレート側の前記列の端に備え、
   前記第1のエンドプレートが前記第2のエンドプレートよりも低い位置であって、かつ前記車両の進行方向の後方に位置するように、配されており、
 前記制御回路は、前記燃料電池スタックの上方であって、かつ、前記第1のエンドプレートよりも前記第2のエンドプレートに近い位置に配され
 前記リザーブタンクは、前記燃料電池スタックの上方であって、かつ、前記第2のエンドプレートよりも前記第1のエンドプレートに近い位置に配されている、構造。
 このような態様においては、最も電位が異なる電極を、第2のエンドプレート近傍に配することができる。このため、制御回路は、燃料電池スタックが生成した電力を、第2のエンドプレート近傍において、効率的に制御することができる。また、リザーブタンクが燃料電池スタックよりも下方にある態様においては、リザーブタンクに冷却液を補充する際に、燃料電池スタックとの間の水頭圧により、リザーブタンクから冷却液が噴出する可能性がある。しかし、上記のような態様とすれば、リザーブタンクは燃料電池スタックよりも上方に位置するため、リザーブタンクに冷却液を補充する際に、リザーブタンクから冷却液が噴出する可能性を低減することができる。また、上記のような態様とすれば、限られた空間内において、リザーバタンクの厚みを、制御回路の厚みよりも大きくすることができる。その結果、大容量のリザーバタンクを配することができる。
[適用例9]
 車両に燃料電池を搭載するための構造であって
   両端に第1と第2のエンドプレートを有する燃料電池スタックと、
   前記燃料電池スタックに燃料ガスを供給するための燃料ガスポンプと、
   前記燃料電池スタックに冷却液を流通させるための冷却液ポンプと、
   前記冷却液中のイオンを除去するためのイオン交換器と、を備え、
 前記燃料電池スタックは、前記第1のエンドプレートが前記第2のエンドプレートよりも前記車両の進行方向の後方に位置するように、配され、
 前記燃料ガスポンプと、前記冷却液ポンプと、前記イオン交換器とは、前記第1のエンドプレートの後方に配され、
 前記イオン交換器は、前記車両の進行方向について、前記燃料ガスポンプと前記冷却液ポンプとの少なくとも一方が存在する範囲内に含まれるように配される、構造。
 このような態様とすれば、車両が前方の障害物と衝突し前部が破壊されたときに、前後方向の圧縮荷重は、燃料ガスポンプおよび冷却液ポンプの少なくとも一方と、第1のエンドプレートと、によって受け止められる可能性が高い。このため、衝突によりイオン交換器が破壊される可能性を低減することができる。
 本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、燃料電池の搭載方法、燃料電池システム、燃料電池を搭載した車両などの形態で実現することが可能である。
 以下では、図面を参照して、本願発明の好ましい実施例の詳細が説明され、本願発明の上述の目的およびその他の目的、構成、効果が明らかにされる。
燃料電池を備える駆動システムを車両に取りつけるための構造を示す概要図。 駆動システムを図1の矢印D2の方向から見たときの、燃料電池スタック100と、モータユニット200と、ドライブシャフト300とを示す図。 駆動システムを図1の矢印D3方向から見たときの、燃料電池スタック100の各構成と、制御回路ユニット400の各構成と、分配管612とを示す図。 燃料電池スタック100と、制御回路ユニット400と、ステアリング機構900と、水素ポンプ610と、冷却液ポンプ620と、イオン交換器630との位置関係を示す図。
 以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
A.第1実施例:
 図1は、燃料電池を備える駆動システムを車両に取りつけるための構造を示す概要図である。この駆動システムは、燃料電池スタック100と、モータユニット200と、ドライブシャフト300と、制御回路ユニット400と、リザーバタンク500と、ラジエータ600と、ラジエータファンユニット700と、を備える。また、図1には、バンパービーム800も示されている。このバンパービーム800は、駆動システムの構成要素ではない。
 燃料電池スタック100は、両端に配された第1および第2のエンドプレート110,120と、それらのエンドプレート110,120の間に配された複数の発電セル130と、を備えている。エンドプレート110,120は、ステンレス製の略板状の部材である。ただし、エンドプレート110,120の外側の面(エンドプレート110の右側の面と、エンドプレート120の左側の面)には、様々な部材を取りつけるための構造が設けられている。
 複数の発電セル130は、第1のエンドプレート110と第2のエンドプレート120とを結ぶ方向に沿って、積層されている。第1のエンドプレート110と第2のエンドプレート120とは、締結部材(図1において示していない)によって締結されている。その結果、複数の発電セル130は、第1のエンドプレート110と第2のエンドプレート120とによって圧縮されている。なお、発電セル130の積層方向Dsについて投影したときの複数の発電セル130の外形形状は、略同一である。また、発電セル130の積層方向Dsについて投影したときの第1のエンドプレート110と第2のエンドプレート120の外形形状は、略同一である。本実施例では、発電セル130の積層方向Dsについて投影したときの発電セル130と第1のエンドプレート110と第2のエンドプレート120との外形形状は、略長方形である。
 モータユニット200は、第1のエンドプレート110に対して3箇所の部位F11,F12,F13で、ボルトによって固定されている。このため、モータユニット200と第1のエンドプレート110は、外力が加わっても相対的に変位しにくい。すなわち、モータユニット200と第1のエンドプレート110は、実質的に一体で変位する。また、モータユニット200は、第2のエンドプレート120に対して3箇所の部位F21,F22,F23で、ボルトによって固定されている。このため、モータユニット200と第2のエンドプレート120も、外力が加わっても相対的に変位しにくい。すなわち、モータユニット200と第2のエンドプレート120も、実質的に一体で変位する。
 外力や加速度を受けた場合に、モータユニットと燃料電池スタックとが独立に変位する態様においては、モータユニットと燃料電池スタックとの衝突や摩擦を防ぐために、モータユニットと燃料電池スタックとの間に空間を設ける必要がある。しかし、本実施例においては、燃料電池スタック100は、エンドプレート110,120を介して、モータユニット200に対して6点で固定されている。このため、モータユニット200と燃料電池スタック100は、実質的に一体で変位する。よって、モータユニット200と燃料電池スタック100との間に、空間を設ける必要がなく、駆動システムを小さく設けることができる。
 また、燃料電池スタック100は、エンドプレート110,120を介して、モータユニット200に対して6点で固定されているため、燃料電池スタック100の積層構造は、外力を受けても変形しにくい。その結果、燃料電池スタック100は、加速度を受け、場合によっては外力を受けうる車両上において、安定して発電を行うことができる。
 モータユニット200は、その外殻の内部に、駆動モータ210と変速機220とを備えている(図1参照)。駆動モータ210は、燃料電池スタック100が生成する電力によって駆動される。変速機220は、駆動モータ210が出力する回転の単位時間当たりの回転数を低下させる。変速機220の出力軸は、ドライブシャフト300に接続されている。すなわち、ドライブシャフト300は、変速機220を介して駆動モータ210によって回転される。ドライブシャフト300は、変速機220に対して図1の手前側と奥に向かう側の2方向に伸びている。なお、駆動モータ210と変速機220とは、一体の外殻内に設けられている。
 制御回路ユニット400は、燃料電池スタック100が生成する電力の電圧および電流を制御する。制御回路ユニット400は、燃料電池スタック100の上部において、複数の発電セル130の積層方向Dsに沿って配されている(図1参照)。制御回路ユニット400は、第1のエンドプレート110よりも第2のエンドプレート120に近い位置に配されている。制御回路ユニット400は、燃料電池スタック100に対して固定されている。
 リザーバタンク500は、燃料電池スタック100に流通させる冷却液を保持している。リザーバタンク500は、燃料電池スタック100の上部に配されている(図1参照)。リザーバタンク500が、燃料電池スタック100よりも低い位置に配されている態様においては、リザーバタンク500の供給口510を介して冷却液を補充する際に、水頭圧によって、供給口510を介して冷却液が噴出する可能性がある。しかし、本実施例のような態様とすれば、リザーバタンク500の供給口510を介して冷却液を補充する際にも、供給口510を介して冷却液が噴出する可能性が低い。
 リザーバタンク500は、燃料電池スタック100に対して固定されている。また、リザーバタンク500は、第2のエンドプレート120よりも第1のエンドプレート110に近い位置に配されている。このため、制御回路ユニット400とともに、燃料電池スタック100上の空間を有効に活用することができる。
 燃料電池スタック100と、モータユニット200と、ドライブシャフト300と、制御回路ユニット400と、リザーバタンク500とは、燃料電池スタック100の第1のエンドプレート110、および第2のエンドプレート120、ならびにモータユニット200を介して、車両のボディに対して固定されている(図1参照)。より具体的には、第1のエンドプレート110は、車両のボディに設けられたマウントM3,M4,M5に接続されている第2のエンドプレート120は、車両のボディに設けられたマウントM1に接続されている。モータユニット200は、車両のボディに設けられたマウントM2に接続されている。なお、マウントM3は、図1に現れていない。
 異なる多数の構成要素を介して駆動システムがボディに取りつけられている態様においては、駆動システムを車両のボディに対して強固かつ高精度に取りつけるためには、それらの各構成要素を高い剛性を有するように設ける必要がある。そのような態様は、全体として重量が大きくなる。しかし本実施例においては、本来的な機能上の要請から強固に設けられる3個の構成要素、すなわち、エンドプレート110,120およびモータユニット200(特に第1のエンドプレート110)を介して駆動システムがボディに取りつけられている。よって、駆動システムを車両のボディに対して強固かつ高精度に取りつけつつ、全体として駆動システムを軽量化できる。
 燃料電池スタック100は、車両が、人間および積荷を積載していない状態で、水平面上にあるときに、ドライブシャフト300よりも上方に位置するように配される(図1参照)。このような態様とすることで、車両の走行中に燃料電池スタック100が地面と干渉してしまう可能性を低減することができる。
 また、燃料電池スタック100と、モータユニット200と、ドライブシャフト300と、制御回路ユニット400と、リザーバタンク500とは、車両が、人間および積荷を積載していない状態で、水平面上にあるときに、複数の発電セル130の積層方向Dsが水平面に対してθ(θは、0より大きく90度より小さい角度)だけ傾いた向きとなる姿勢で、車両のボディに対して固定される(図1参照)。なお、積層方向Dsは、車両の前後方向Dtと上下方向Uとで張られる平面に含まれる方向である。その結果、第1のエンドプレート110は、その状態において、第2のエンドプレート120よりも低い位置に位置することになる。また、第1のエンドプレート110は、第2のエンドプレート120よりも、車両の進行方向の後方に位置する。なお、図1において、車両の進行方向を矢印Dtで示し、鉛直上方を矢印Uで示す。
 なお、発電セル130の積層方向Dsについて投影したときの第1のエンドプレート110と第2のエンドプレート120の外形形状は、略同一である。第1のエンドプレート110と第2のエンドプレート120の位置は、発電セル130の積層方向Dsについて投影したときの第1のエンドプレート110と第2のエンドプレート120の外形形状が重複する範囲の重心位置であって、各エンドプレートの板状部分の厚み方向の中心位置を基準として測定される。
 燃料電池スタック100においては、積層方向Dsに沿って発電セル130を貫通する流路部分を備えた燃料ガス流路、酸化ガス流路、および冷却液流路が設けられている。上記のように、燃料電池スタック100を水平方向(図1においてDtと同じ)に対して傾けて配することで、それらの流路内の液体を、燃料電池スタック100外部に効率的に排出することができる。特に、燃料電池スタック100を車両に搭載する態様においては、車両は、傾斜地を通過することもあり、また、加速および減速をすることもある。よって、上記のように、燃料電池スタック100を傾けて配することで、様々な状況下において、流路内の液体を燃料電池スタック100外部に効率的に排出することができる。
 なお、流路内の液体としては、冷却液流路内の冷却液のほか、燃料ガス流路および酸化ガス流路内において存在する水がある。燃料ガス流路および酸化ガス流路内において存在する水は、燃料ガスや酸化ガスを加湿するための投入された水や、発電によって生じた水である。
 制御回路ユニット400と、リザーバタンク500とは、車両が上記の状態に置かれたときに、燃料電池スタック100の上側に位置する(図1参照)。このため、上記のように燃料電池スタック100を傾けて配し、第1のエンドプレート110側の位置にリザーバタンク500を配することで、以下のような効果が得られる。すなわち、車両のボンネットの下の空間(以下、便宜的に「エンジン・コンパートメント」と呼ぶ)において、リザーバタンク500の厚みを、制御回路ユニット400の厚みよりも大きくすることができる。その結果、エンジン・コンパートメントを有効に活用して、大容量のリザーバタンク500を配することができる。
 また、制御回路ユニット400は、車両が上記の状態に置かれたときに、燃料電池スタック100の上側おいて、リザーバタンク500よりもさらに高い位置に位置する(図1参照)。このため、車両が水たまりや川に進入したときなどにも、制御回路ユニット400は、水に浸かりにくく、また、水たまりや川からはねた水を浴びにくい。そして、制御回路ユニット400が水をかぶった場合にも、制御回路ユニット400まわりの水は、早期に下部に落下し、内部に進入する可能性が低い。このため、制御回路ユニット400が車両外部から進入する水によって短絡する可能性が低い。このため、制御回路ユニット400の防水構造を簡素なものとすることができる。すなわち、制御回路ユニット400の防水構造を、軽く、小さなものとすることができる。
 エンジン・コンパートメント内において、燃料電池スタック100およびモータユニット200の前方には、ラジエータ600が取りつけられている(図1参照)。ラジエータ600は、燃料電池スタック100内に流通させる冷却液の熱を大気中に放散させるための構造である。ラジエータ600は、複雑に折りたたまれた冷却液の流路および多数の放熱フィンを備えており、全体として板状の形状を有する。
 板状のラジエータ600は、第2のエンドプレート120および発電セル130と平行に設けられている。すなわち、板状のラジエータ600は、鉛直方向Uに対してθだけ傾いた向きに配されている。このため、本実施例によれば、ラジエータを鉛直方向に立てて配する態様に比べて、より表面積が大きくその結果、外形寸法が大きいラジエータを、限られた高さを有するエンジン・コンパートメント内に配することができる。すなわち、単位時間あたりに冷却液を冷却する性能が高いラジエータをエンジン・コンパートメント内に配することができる。
 エンジン・コンパートメント内において、燃料電池スタック100の第2のエンドプレート120と、ラジエータ600との間には、ラジエータファンユニット700が配されている(図1参照)。ラジエータファンユニット700は、ラジエータ600に風を送るためのファン710と、ファン710を回転させるためのファンモータ720とを備えている。ファンモータ720は、車両の進行方向Dtに投影したときに、燃料電池スタック100の第2のエンドプレート120と重なる位置に配される。なお、車両の進行方向Dtに投影したときの燃料電池スタック100の第2のエンドプレート120の範囲を図1において範囲Rep2として示す。
 ファンモータ720は強固な外殻を有する。よって、車両が前方の障害物と衝突し前部の構造が破壊されたときに、ファンモータ720が他の脆弱な構成要素に衝突すると、その構成要素を破壊するおそれがある。しかし、上記のような態様とすれば、車両が前方の障害物と衝突し前部の構造が破壊されたときに、ファンモータ720は、第2のエンドプレート120に衝突する可能性が高い(図1の矢印Ac1参照)。このため、ファンモータ720が第2のエンドプレート120からはずれる位置にある態様に比べて、ファンモータ720が車両の他の構成要素に衝突してその構造物を破壊してしまう可能性が低い。よって、ファンモータ720が車両の他の構造物を破壊する事態を防止するために、その構造物を保護する保護材を、別途、設ける必要がない。
 燃料電池スタック100の第2のエンドプレート120と、ラジエータ600のさらに前方には、バンパービーム800が設けられている(図1参照)。バンパービーム800は、車両のバンパー(図1において示していない)を支持している。バンパービーム800は、車両が前方の障害物と衝突したときに、バンパーとともに衝撃を受け止めるための構造である。エンジン・コンパートメント内において、燃料電池スタック100の第2のエンドプレート120は、車両の進行方向Dtについて投影したときに、バンパービーム800と少なくとも一部が重なる位置に設けられている(図1の範囲Rep2参照)。
 このような態様とすれば、車両が前方の障害物と衝突しバンパービーム800が変形したときに、バンパービーム800は、第2のエンドプレート120に衝突する可能性が高い(図1の矢印Ac2および範囲Rep2参照)。このため、バンパービームがエンドプレートからはずれる位置にある態様に比べて、バンパービームが車両の他の構造物(たとえば、制御回路ユニット400やリザーバタンク500)に衝突してその構造物を破壊する可能性を低減することができる。
 図2は、図1に示す駆動システムを図1の矢印D2の方向から見たときの、燃料電池スタック100と、モータユニット200と、ドライブシャフト300とを示す図である。図2においては、技術の理解を容易にするため、図1に示した一部の構成を省略している。なお、図2において、車両の進行方向Dtを基準としたときの左方向を矢印Lで示し、右方向を矢印Rで示す。また、車両の左右方向の中心線をCで示す。
 すでに述べたように、モータユニット200の変速機220の出力軸は、ドライブシャフト300に接続されている。このドライブシャフト300は、変速機220に対して、車両の進行方向Dtを基準として、左右両方向に伸びている。すなわち、ドライブシャフト300は、一部をモータユニット200に支持されている。一方、第1のエンドプレート110には、先端にメインベアリング114を有する支持部112が設けられている。ドライブシャフト300は、その一部をメインベアリング114にも支持されている。
 ドライブシャフト300の両端は、ハブベアリングを介して車両の左右のホイールと接続されている。なお、ハブベアリングとホイールは、図2において示していない。ハブベアリングには、サスペンションアームが接続されている。路面の凹凸などのためにホイールおよびハブベアリングが動くと、それに連動して、サスペンションアームおよびドライブシャフト300の一部が動く。ハブベアリングとともに動くドライブシャフト300の一部を、延長シャフト310,320とよぶ。
 本実施例においては、ドライブシャフト300は、モータユニット200と、メインベアリング114とによって、2点で支持されている(図2参照)。このため、ドライブシャフト300のうちの支持されている部位から、左右のハブベアリングまでの距離をほぼ等しくすることができる。よって、車両が左に曲がるときの車両の挙動と、右に曲がるときの車両の挙動とを、ほぼ等しくすることができる。その結果、商品性を向上させることができる。
 また、本実施例においては、ドライブシャフト300は、1点ではなく2点で支持されている。このため、ドライブシャフト300のうちの支持されている部位から、左右のハブベアリング(またはホイール)までの距離をほぼ等しくするために、モータユニット200を車両の中央に配する必要がない。すなわち、モータユニット200を車両の左右方向の中央Cから一方のホイールの側に寄った位置に配することができる。このため、モータユニット200と他方のホイールとの間の空間を大きくすることができる。その結果、その空間に、大きな燃料電池スタック100を設置することができる。すなわち、高出力の燃料電池スタック100を車両に搭載することができる。
 また、本実施例によれば、燃料電池スタック100とモータユニット200とを左右に並べて配することができるため、モータユニットを中央に配し、そのモータユニットとホイールの間に燃料電池スタック100を配する態様に比べて、車両の左右の重量バランスを良好にすることができる。
 さらに、本実施例においては、第1のエンドプレート110は第2のエンドプレート120よりも低い位置に位置する。このため、第1のエンドプレート110が第2のエンドプレート120よりも高い位置にある態様に比べて、ドライブシャフト300を支持するための支持部112を短くすることができる。よって、第1のエンドプレート110、ひいては駆動システム全体を、軽量化することができる。
 図3は、図1に示す駆動システムを図1の矢印D3方向から見たときの、燃料電池スタック100の各構成と、制御回路ユニット400の各構成と、分配管612とを示す図である。図3においては、技術の理解を容易にするため、図1に示した一部の構成を省略している。
 燃料電池スタック100において、第1のエンドプレート110と第2のエンドプレート120との間において、複数の発電セル130は、車両の進行方向Dtの前方(第2のエンドプレート120の側)から後方(第1のエンドプレート110の側)に向かう向きに2列に配されている。ただし、図1に示すように、発電セル130の積層方向Dsは、上下方向については、傾いている。なお、第1のエンドプレート110には、防水カバー140がかぶせられている(図1も参照)。
 複数の発電セル130のうち、進行方向Dtに向かって左前方の端に位置する発電セル131は、発電時において最も電位が高い電極を有する発電セルである。複数の発電セル130のうち、右前方の端に位置する発電セル132は、発電時において最も電位が低い電極を有する発電セルである。なお、発電時において最も電位が高い部位を、「総プラス」とも呼ぶ。発電時において最も電位が低い部位を、「総マイナス」とも呼ぶ。
 左側の列の発電セル130については、左前方の端に位置する発電セル131から左後方の端に位置する発電セル133に向かう向きに、各発電セルの電位は順に低くなる。そして、右側の列の発電セル130については、右後方の端に位置する発電セル134から右前方の端に位置する発電セル132に向かう向きに、各発電セルの電位は順に低くなる。なお、発電セル133の陰極と発電セル134の陽極の電位は等しい。そして、発電セル133の陰極と発電セル134の陽極の電位は発電時において、燃料電池スタック100内の中間の電位となる。
 図2において破線で外形を示す制御回路ユニット400は、燃料電池スタック100からの電力を受け取るダイオード410と、ダイオードに接続されるスイッチング素子と、コイル等を備える。総プラスは、バスバー451を介してダイオード410に接続される。総マイナスは、バスバー452を介してダイオード410に接続される。本実施例においては、総プラスと総マイナスがともに第2のエンドプレート120の側に位置する(図2参照)。そして、制御回路ユニット400は、第1のエンドプレート110よりも第2のエンドプレート120に近い位置に配されている。このため、燃料電池スタック100から供給される電力は、途中で大幅に消費されることなく、第2のエンドプレート120の近傍において、制御回路ユニット400によって効率的に制御される。また、総プラスとダイオード410を接続するバスバー451、ならびに総マイナスとダイオード410を接続するバスバー452を、短く設けることができる。このため、バスバー451,452の重量を小さくすることができる。 
 分配管612は、燃料電池スタック100に対して燃料ガスを供給する配管である。分配管612は、2列に配される複数の発電セル130に対して、第1のエンドプレート110の側から、列ごとに燃料ガスを供給する。すなわち、分配管612は、強固に構成されボディに取りつけられた第1のエンドプレート110の後ろ側に位置する。このため、車両が前方の障害物と衝突し前部の構造が破壊されたときにも、他の強固な構成要素が分配管612にぶつかる可能性が低い。このため、車両が前方の障害物と衝突し前部の構造が破壊されたときにも、可燃性の燃料ガスが外部に漏出する可能性が低い。
 また、分配管612は、燃料電池スタック100以外の構成(たとえば、後述する水素ポンプ)にも接続される。一方、上述のように、燃料電池スタック100において、分配管612が接続される第1のエンドプレート110の側は、中間電位を有する。このため、本実施例においては、分配管612が接続される他の構成と、第1のエンドプレート110との電位差は、少ないかまたはゼロである。このため、本実施例によれば、特別な装置を設けることなく、分配管612を伝って燃料電池スタック100から外部に流れる電流を少なくすることができ、またはゼロにすることができる。言い換えれば、電位差または抵抗を考慮して分配管612を設計する必要がない。
 なお、ここでは、燃料ガス(水素ガス)の分配管612のみについて、構成および効果を説明した。しかし、本実施例においては、燃料電池スタック100の2列の発電セル130に酸化ガスを供給する分配管、および燃料電池スタック100の2列の発電セル130に冷却水を供給する分配管も、第1のエンドプレート110側に取りつけられている。その結果、それらの分配管についても、衝突時の破壊の可能性および電位に関して、燃料ガスの分配管612と同様の効果が得られる。
 図4は、燃料電池スタック100と、制御回路ユニット400と、ステアリング機構900と、水素ポンプ610と、冷却液ポンプ620と、イオン交換器630との位置関係を示す図である。なお、図4においては、技術の理解を容易にするため、水素ガスの流路や冷却水の流路など一部の構成を省略している。
 車両において、燃料電池スタック100の後方には、水素ポンプ610と、冷却液ポンプ620と、イオン交換器630とが設けられている。水素ポンプ610と、冷却液ポンプ620と、イオン交換器630とは、いずれも略円柱形の外径を有している。これらはいずれも、燃料電池スタック100の第1のエンドプレート110に取りつけられている。水素ポンプ610と冷却液ポンプ620とイオン交換器630とは、車両の左右方向L,R(幅方向)について、第1のエンドプレート110が存在する範囲内に存在する。水素ポンプ610と冷却液ポンプ620とイオン交換器630のさらに後方には、ステアリング機構900が設けられている。
 水素ポンプ610は、燃料電池スタック100から排出されたガス中の水素ガスを、再度、燃料電池スタック100に供給するためのポンプである。冷却液ポンプ620は、燃料電池スタック100中において冷却液を循環させるためのポンプである。イオン交換器630は、燃料電池スタック100を循環する冷却液からイオンを除去する。その結果、冷却液の絶縁値は一定範囲に保たれる。なお、イオン交換器は、一定の時間間隔で交換される必要がある。
 水素ポンプ610と冷却液ポンプ620は、いずれもイオン交換器630の外殻よりも強固な外殻を有する。また、水素ポンプ610と冷却液ポンプ620の外殻は、いずれもイオン交換器630よりも直径が大きい円柱状の外径を有する。なお、冷却液ポンプ620は、樹脂製のケースに覆われている。いずれも円柱状の外形を有する水素ポンプ610、冷却液ポンプ620、イオン交換器630の円の直径は、水素ポンプ610、冷却液ポンプ620、イオン交換器630の順に大きい。
 イオン交換器630は、車両の進行方向Dtに沿ってみたときに、第1のエンドプレート110の後方であって、水素ポンプ610と冷却液ポンプ620が存在する範囲Rps内に配されている。また、イオン交換器630は、車両の進行方向Dtに投影したときに、燃料電池スタック100の第1のエンドプレート110と投影面積の半分以上が重なる位置に配される。なお、車両の進行方向Dtに投影したときの燃料電池スタック100の第1のエンドプレート110の範囲を図4において範囲Rep1として示す。
 また、イオン交換器630は、車両の左右方向L,Rに沿ってみたときに、水素ポンプ610と冷却液ポンプ620が存在する範囲内に配されている。すなわち、イオン交換器630は、第1のエンドプレート110と水素ポンプ610と冷却液ポンプ620とによって囲まれている。
 ステアリング機構900は、ステアリングホイール910と、ステアリングシャフト920と、ステアリングリンク930とを備えている。ステアリングホイール910とステアリングリンク930とは、ステアリングシャフト920によって接続されている。ステアリングリンク930は、ドライブシャフト300(図2参照)とほぼ平行な向きに配されており、両端をステアリングナックルに接続されている。ステアリングホイール910がユーザによって回転され、それに応じてステアリングリンク930がドライブシャフト300に対して左右方向にずらされることで、車輪の向きが変えられる。
 車両が前方の障害物と衝突し、イオン交換器630が第1のエンドプレート110とステアリングシャフト920によって直接的に挟まれると、ステアリングシャフト920によってイオン交換器630が破壊されるおそれがある。しかし、本実施例においては、水素ポンプ610と冷却液ポンプ620は、いずれもイオン交換器630の外殻よりも強固な外殻を有し、いずれもイオン交換器630よりも直径が大きい円柱状の外径を有する。さらに、イオン交換器630は、車両の進行方向Dtに沿ってみたときに、第1のエンドプレート110の後方であって、水素ポンプ610と冷却液ポンプ620が存在する範囲Rps内に配されている。
 このため、第1のエンドプレート110とステアリングシャフト920とは、車両の衝突時にも、水素ポンプ610と冷却液ポンプ620とによって接近を阻まれる。すなわち、第1のエンドプレート110とステアリングシャフト920との間には、車両の進行方向Dtに沿ってみたときに、イオン交換器630よりも大きな空間が確保される。その結果、車両が前方の障害物と衝突したときにも、イオン交換器630が破壊される可能性が低い。
 なお、本実施例における車両が「課題を解決するための手段」における「所定の対象」に相当する。モータユニット200が「課題を解決するための手段」における「モータ」に相当する。支持部112が「課題を解決するための手段」における「支持部」に相当する。制御回路ユニット400が「課題を解決するための手段」における「制御回路」に相当する。発電セル131が「課題を解決するための手段」における「発電時の電位がもっとも高い電極を有する発電セル」に相当する。発電セル132が「課題を解決するための手段」における「発電時の電位がもっとも低い電極を有する発電セル」に相当する。
B.変形例:
 以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。
B1.変形例1:
 上記実施例においては、燃料電池スタック100は、2列に配された複数の発電セル130を有する。しかし、燃料電池スタックは、3以上の列状に配された複数の発電セルを備える態様とすることもできる。ただし、燃料電池スタックは、偶数本の列を構成するように配された複数の発電セルを備えることが好ましい。そのような態様とすれば、最も電位が高い電極と最も電位が低い電極とを、各列の同じ側の端に配することができる。
B2.変形例2:
 上記実施例においては、燃料電池スタック100は、モータユニット200に対して6点F11~F13,F21~F23で固定されている。しかし、モータとエンドプレートとの固定の態様はこれに限られない。たとえば、モータと燃料電池スタックは、1箇所、2箇所または4箇所以上で固定されることもできる。ただし、モータと燃料電池スタックは、3箇所以上で固定されることが好ましい。そのような態様とすれば、3軸方向の変位および回転に関して、相対変位しにくいように、モータと燃料電池スタックとを固定することができる。
B3.変形例3:
 上記実施例においては、モータユニット200は、第1のエンドプレート110に対して3箇所の部位F11,F12,F13で固定されている。また、モータユニット200は、第2のエンドプレート120に対して3箇所の部位F21,F22,F23で固定されている。しかし、モータとエンドプレートとの固定の態様はこれに限られない。
 たとえば、モータと一つのエンドプレートは、1箇所、2箇所または4箇所以上で固定されることもできる。ただし、モータと一つのエンドプレートは、3箇所以上で固定されることが好ましい。そのような態様とすれば、3軸方向の変位および回転に関して、相対変位しにくいように、モータとエンドプレートとを固定することができる。なお、固定方法は、溶接、蝋付け、接着など、ボルト止め以外の他の方法とすることもできる。
B4.変形例4:
 上記実施例においては、3個の構成要素、すなわち、エンドプレート110,120およびモータユニット200(特に第1のエンドプレート110)を介して、駆動システムがボディに取りつけられている。しかし、燃料電池を備える駆動システムは、他の態様でボディに取りつけられることもできる。たとえば、駆動システムは、燃料電池の二つのエンドプレートおよびモータのうちの任意の1または2の要素を介して、ボディに取りつけられることができる。そのような態様においても、本来的な機能上の要請から強固に設けられる構成要素を介して駆動システムがボディに取りつけられる。このため、駆動システムを車両のボディに対して強固かつ高精度に取りつけつつ、全体として駆動システムを軽量化できる。
B5.変形例5:
 上記実施例においては、燃料電池スタック100と、モータユニット200と、ドライブシャフト300と、制御回路ユニット400と、リザーバタンク500とは、発電セル130の積層方向Dsが水平面に対してθだけ傾いた向きとなる姿勢で、車両のボディに対して固定される。このθは、0より大きく90度より小さいことが好ましく、0より大きく60度より小さいことがより好ましい。そして、0より大きく30度より小さいことがさらに好ましい。
B6.変形例6:
 上記実施例においては、燃料電池スタック100において、発電セル130を貫通する燃料ガス流路、酸化ガス流路、および冷却液流路は、積層方向Dsに沿って設けられている部分を有する。しかし、燃料電池スタック内の燃料ガス流路、酸化ガス流路、および冷却液流路は、他の方向に設けられることもできる。それらの流路が、発電セルの積層方向Dsと車両の左右方向L,Rとで張られる面内に含まれる方向に沿って伸びる流路部分を含む場合には、燃料電池スタック100を水平方向に対して傾けて配することで、流路内の液体の効率的な排出を行うことができる。
B7.変形例7:
 上記実施例においては、イオン交換器630は、車両の進行方向Dtに投影したときに、燃料電池スタック100の第1のエンドプレート110と投影面積の半分以上が重なる位置に配される。また、イオン交換器630は、車両の進行方向Dtに沿ってみたときに、水素ポンプ610と冷却液ポンプ620が存在する範囲Rps内に配されている。そして、イオン交換器630は、車両の左右方向L,Rに沿ってみたときに、水素ポンプ610と冷却液ポンプ620が存在する範囲内に配されている。すなわち、イオン交換器630は、第1のエンドプレート110と水素ポンプ610と冷却液ポンプ620とによって囲まれている。しかし、イオン交換器630は、他の態様で配されることもできる。
 ただし、イオン交換器630は、車両の進行方向Dtに投影したときに、燃料電池スタック100の第1のエンドプレート110と少なくとも一部が重なる位置に配されることが好ましい。
 そして、イオン交換器は、車両の進行方向Dtに沿ってみたときに、水素ポンプと冷却液ポンプの少なくとも一方が存在する範囲内に設けられることが好ましく、水素ポンプが存在する範囲内に設けられることがより好ましい。
 また、イオン交換器は、車両の左右方向L,Rに沿ってみたときに、水素ポンプと冷却液ポンプの少なくとも一方が存在する範囲内に設けられることが好ましく、水素ポンプが存在する範囲内に設けられることがより好ましい。
 そして、イオン交換器は、車両の進行方向Dtに沿ってみたときに、水素ポンプと冷却液ポンプの少なくとも一方と、第1のエンドプレートとの間に設けられることが好ましく、水素ポンプと、第1のエンドプレートとの間に設けられることがより好ましい。
B8.変形例8:
 上記実施例においては、車両に燃料電池を搭載する構造について説明した。しかし、本願発明は、建造物や地面など、他の対象に燃料電池を搭載する構造に適用することもできる。すなわち、本発明の少なくとも一部の態様は、据え置き型の原動機に適用することもできる。
B9.変形例9:
 以上では、本願発明をその好ましい例示的な実施例を参照して詳細に説明した。しかし、本願発明は、以上で説明した実施例や構成に限定されるものではない。そして、本願発明は、様々な変形や均等な構成を含むものである。さらに、開示された発明の様々な要素は、様々な組み合わせおよび構成で開示されたが、それらは例示的な物であり、各要素はより多くてもよく、また少なくてもよい。そして、要素は一つであってもよい。それらの態様は本願発明の範囲に含まれるものである。

Claims (7)

  1.  所定の対象に燃料電池を搭載するための構造であって
       両端に第1と第2のエンドプレートを有する燃料電池スタックと、
       前記燃料電池スタックが生成する電力によって駆動され、前記燃料電池スタックに対して固定されているモータと、
       前記モータの出力軸に接続され、前記モータの両側に伸びるドライブシャフトと、を備え、
     前記燃料電池スタックは、前記第1のエンドプレートに、前記ドライブシャフトを支持する支持部を備え、
     前記ドライブシャフトは、前記支持部と、前記モータと、によって支持される、構造。
  2.  請求項1記載の構造であって、
     前記所定の対象は車両であり、
     前記燃料電池スタックは、
       前記第1および第2のエンドプレートが前記ドライブシャフトよりも上に位置するように配され、さらに、
       前記第1のエンドプレートが、前記第2のエンドプレートよりも低い位置であって、かつ前記車両の進行方向の後方に位置するように、配される、構造。
  3.  請求項1または2記載の構造であって、
     前記燃料電池スタックと前記モータは、前記所定の対象に対して、前記第1のエンドプレートにおいて固定されている、構造。
  4.  請求項1ないし3のいずれかに記載の構造であって、
     前記モータは、前記第1と第2のエンドプレートに固定されている、構造。
  5.  請求項2、請求項2に従属する請求項3、または請求項2もしくは3に従属する請求項4に記載の構造であって、さらに、
     前記燃料電池スタックが生成した電力を制御するための制御回路を備え、
     前記燃料電池スタックは、
       前記第1および第2のエンドプレートに挟まれ、2列に配された複数の発電セルを備え、
       前記複数の発電セルのうち発電時の電位がもっとも高い電極を有する発電セルと、前記複数の発電セルのうち発電時の電位がもっとも低い電極を有する発電セルと、を前記第2のエンドプレート側の前記列の端に備え、
     前記制御回路は、前記燃料電池スタックの上方であって、かつ、前記第1のエンドプレートよりも前記第2のエンドプレートに近い位置に配されている、構造。
  6.  請求項2、請求項2に従属する請求項3、請求項2もしくは3に従属する請求項4、または請求項5に記載の構造であって、さらに、
       前記燃料電池スタックに流通させる冷却液を冷却するためのラジエータと、
       前記ラジエータに風を送るラジエータファンを回転させるためのラジエータファンモータと、を備え、
     前記ラジエータファンモータは、前記車両の進行方向について投影したときに前記第2のエンドプレートと重なる位置であって、前記車両の進行方向について前記第2のエンドプレートより前方の位置に設けられている、構造。
  7.  請求項2、請求項2に従属する請求項3、請求項2もしくは3に従属する請求項4、または請求項5に記載の構造であって、
     前記第2のエンドプレートは、前記車両の進行方向について投影したときに、前記車両が備えるバンパービームと少なくとも一部が重なる位置に設けられる、構造。
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