專利名稱：燃料電池電動(dòng)車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將燃料電池安裝在電動(dòng)車輛上的安裝 結(jié)構(gòu)。更具體地，本發(fā)明涉及一種燃料電池與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)才幾一起 安裝的燃料電池電動(dòng)車。
背景技術(shù)：
日本特開2003-173790號(hào)公報(bào)公開了 一種傳統(tǒng)的燃料電池 電動(dòng)車，其中，燃料電池堆被安裝在前艙中。通過沿相對(duì)于車 輛的垂直方向堆疊多個(gè)單位燃料電池來形成燃料電池堆?？紤]到上述情況，由該公開內(nèi)容，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說 明顯的是，存在對(duì)改進(jìn)的燃料電池電動(dòng)車的需求。本發(fā)明致力 于現(xiàn)有技術(shù)中的該需求以及由該公開內(nèi)容對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來 說明顯的其它需求。發(fā)明內(nèi)容在上述文獻(xiàn)所述的傳統(tǒng)的燃料電池電動(dòng)車中，為了使流體 供給/排出管與燃料電池堆的上側(cè)和下側(cè)連接，需要大空間用于 安裝多個(gè)流體供給/排出管，該流體供給/排出管用于供給和排 出用于燃料電池堆的燃料電池流體(如燃料氣體、氧化氣體等)。 因此，由于對(duì)流體供給/排出管的該空間需求，不能大幅增加堆疊在 一 起以形成燃料電池堆的單位燃料電池的數(shù)量。根據(jù)上述問題設(shè)計(jì)本發(fā)明。從而，本發(fā)明的目的是提供一 種能夠通過增加堆疊在 一 起以形成燃料電池堆的單位燃料電池 的數(shù)量而增加燃料電池的輸出功率的燃料電池電動(dòng)車。為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，提供一種燃料電池電動(dòng)車，其基本 上包括驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、燃料電池、以及第一和第二供給/排出歧 管。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)被布置在一對(duì)車輪之間。燃料電池被布置在驅(qū) 動(dòng)電動(dòng)機(jī)的上方，并且具有沿車輛的垂直方向堆疊的多個(gè)單位 電池。燃料電池包括被構(gòu)造和布置成向單位電池分配燃料氣體、 氧化氣體和冷卻劑的多個(gè)貫通歧管。第一和第二供給/排出歧管 分別被布置在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的車輛橫向上的第一和第二橫向端部 附近。第一和第二供給/排出歧管與貫通歧管流體連接，以向燃 料電池輸送燃料氣體、氧化氣體和冷卻劑。第一和第二供給/ 排出歧管包括用于輸送燃料氣體、氧化氣體和冷卻劑的多個(gè)流 體連接口 ，該流體連接口位于在車輛的俯視圖中與形成在燃剩-電池中的貫通歧管的位置大致重疊的位置。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，從下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選 實(shí)施例的詳細(xì)說明中，本發(fā)明的這些和其它目的、特征、方面 和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


現(xiàn)在說明形成該原始公開內(nèi)容的一部分的附圖圖l是示出根據(jù)本發(fā)明的第 一 實(shí)施例的燃料電池電動(dòng)車的動(dòng)力系統(tǒng)的配置的示意性左視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的第 一 實(shí)施例的燃料電池電動(dòng)車的布置燃料電池的區(qū)域的后側(cè)立體圖，其示出移除燃料電池殼體的狀 太.圖3是根據(jù)本發(fā)明的第 一 實(shí)施例的燃料電池電動(dòng)車的布置燃料電池的區(qū)域的后視圖，其示出移除燃料電池殼體的狀態(tài)；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第 一 實(shí)施例的燃料電池電動(dòng)車的布置 燃料電池的區(qū)域的俯視圖，其示出移除燃料電池殼體的狀態(tài)；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的燃料電池和一對(duì)供 給/排出歧管之間的安裝結(jié)構(gòu)的分解正視立體圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第 一 實(shí)施例的供給/排出歧管的結(jié) 構(gòu)的 一 系列的圖(a )至(g )，其中，圖(a )是從供給/排出歧 管的第一側(cè)看的供給/排出歧管的立體圖，圖(b)是從供給/排 出歧管的第二側(cè)看的供給/排出歧管的立體圖，圖(c)是沿圖 (a)中的剖面線6c-6c截取的供給/排出歧管的剖視圖，圖(d) 是沿圖(b)中的剖面線6d-6d截取的供給/排出歧管的剖視圖， 圖(e)是沿圖(a)中的剖面線6e-6e截取的供給/排出歧管的 剖視圖，圖(f)是沿圖(a)中的剖面線6f-6f截取的供給/排出 歧管的剖視圖，圖(g)是沿圖(a)中的剖面線6g-6g截取的 供給/排出歧管的剖視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的第 一 實(shí)施例的燃料電池電動(dòng)車的布置 燃料電池的區(qū)域的后側(cè)立體圖，其示出燃料電池被容納在燃料 電池殼體的內(nèi)部的狀態(tài)，該燃料電池殼體被固定聯(lián)接到車架；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的將燃料電池和供給/ 排出歧管安裝到車架的安裝結(jié)構(gòu)的后側(cè)立體圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的供給/排出歧管的結(jié) 構(gòu)的 一 系列的圖(a )至(e ),其中，圖(a )是從供給/排出歧 管的第一側(cè)看的供給/排出歧管的立體圖，圖(b)是從供給/排 出歧管的第二側(cè)看的供給/排出歧管的立體圖，圖(c)是沿圖 (a)中的剖面線9c-9c截取的供給/排出歧管的剖視圖，圖(d) 是沿圖(b)中的剖面線9d-9d截取的供給/排出歧管的剖視(e)是沿圖(a)中的剖面線9e-9e截取的供給/排出歧管的剖 一見圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將參照

本發(fā)明的選定實(shí)施例。通過所公開的 內(nèi)容，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的是，本發(fā)明的實(shí)施例的以 下說明僅是為了說明的目的，而不是為了限制本發(fā)明，本發(fā)明 由所附權(quán)利要求書及其等同限定。首先，參照?qǐng)D1至圖7，說明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的燃 料電池電動(dòng)車l。圖l是示出根據(jù)第一實(shí)施例的車輛l的動(dòng)力系 統(tǒng)的配置的示意性左視圖。如圖l所示，除了其它部件外，車 輛l還包括乘客論2、電動(dòng)機(jī)室或電動(dòng)才幾搶3、行李論4、 一乂于 前輪5 (左右前輪)和一對(duì)后輪6 (左右后輪)。乘客艙2被布置 在車輛l的相對(duì)于車輛l的縱向的大致中央部。電動(dòng)機(jī)輪3 (也 被稱作發(fā)動(dòng)機(jī)艙，前機(jī)械艙或前置物箱)被布置在車輛l的前 部。行李艙4被布置在車輛1的后部。如圖l所示，前輪5被布置 在電動(dòng)機(jī)艙3的下方，后輪6被布置在乘客艙2的后部。圖l中的 箭頭FR表示作為車輛1的行駛方向的前方。如圖1所示，燃料電池10被安裝在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4 0上方的電 動(dòng)機(jī)艙3的內(nèi)部，該驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)40被布置在左右前輪之間。燃 料電池10被構(gòu)造和布置成產(chǎn)生電力，以驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)40,由 此使前輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使車輛l移動(dòng)。燃料電池10被容納在殼體 (夕卜殼)300的內(nèi)部。圖2是電動(dòng)機(jī)艙3內(nèi)部的布置燃料電池10的區(qū)域的后側(cè)立 體圖。圖3是電動(dòng)機(jī)艙3內(nèi)部的布置燃料電池10的區(qū)域的后視 圖。圖4是電動(dòng)機(jī)艙3內(nèi)部的布置燃料電池10的區(qū)域的俯視圖， 其示出移除燃料電池殼體300的狀態(tài)。圖2至圖4示出移除燃料電池殼體300的狀態(tài)。
燃料電池10優(yōu)選是固體聚合物電解質(zhì)(聚合電解質(zhì))型燃 料電池。如圖2所示，燃料電池10包括 一對(duì)燃^牛電池堆10A 和10B、下端板11和上端板12。燃料電池堆10A和10B以及下 端板11和上端板12被聯(lián)接在一起以形成一體的燃料電池單元。 如圖5所示，通過堆疊多個(gè)單位電池15 (單位燃料電池)形成 燃料電池堆10A和10B中的每一個(gè)。每一個(gè)單位電池15包括 膜電極組件，其由包括離子交換膜的電解質(zhì)膜構(gòu)成；燃料電極， 其被布置在電解質(zhì)膜的一個(gè)表面上；以及空氣電極，其被布置 在電解質(zhì)膜的另 一個(gè)表面上。隔板被安裝在膜電極組件中以形 成單位電池15，該隔板形成用于向燃料電極和空氣電極供給燃 料氣體和氧化氣體的通道。
在車輛1中，如圖2所示，沿車輛l的縱向?qū)?zhǔn)并組合兩個(gè) 燃料電池堆IOA和10B,以形成具有 一體結(jié)構(gòu)的燃津+電池10。 如上所述，燃料電池10一皮定位在電動(dòng)機(jī)搶3的內(nèi)部并且被安裝 在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)40的上方。在燃料電池堆10A和10B中的每一個(gè) 中，沿車輛1的垂直方向堆疊單位電池15。在俯視圖中，燃料 電池堆10A和10B中的每一個(gè)中的單位電池15具有沿車輛l的 橫向長(zhǎng)、沿車輛l的縱向短的長(zhǎng)的矩形形狀。此外，具有矩形 形狀的單位電池15被布置成燃料電池流體(燃料氣體、氧化 氣體和冷卻劑)在單位電池15中從車輛1的車輛1橫向的一側(cè)向 另一側(cè)流動(dòng)。如本文中使用的一樣，"燃料電池流體，，包括供給 到燃料電池10的燃料氣體、氧化氣體和冷卻劑。
此外，如從圖3看出的一樣，燃料電池10具有一對(duì)供給/排 出歧管20 (第一和第二供給/排出歧管)。供給/排出歧管20被安 裝在燃料電池堆10A和10B的下部的左右端(燃料電池堆10A 和10B的車輛1橫向上的兩個(gè)橫向下端部)上作為供給/排出歧管部，用于關(guān)于燃料電池堆10A和10B分配和收集(合流)燃
料電池流體(燃料氣體、氧化氣體和冷卻劑)。更具體地，通過
布置在燃料電池IO的 一側(cè)的 一個(gè)供給/排出歧管20將燃料流體 分配到燃料電池堆10A和10B中，通過布置在燃料電池10的另 一側(cè)的另 一個(gè)供給/排出歧管20從燃料電池堆IOA和IOB收集燃 料電池流體。
圖5是包括燃料電池堆10 A和10 B以及供給/排出歧管2 0的 燃料電池10的分解正一見立體圖。如圖5所示，燃4+電池堆10A 和10B中的每一個(gè)包括分別形成在其橫向兩側(cè)的一對(duì)貫通歧管 101、 一對(duì)貫通歧管102和一對(duì)貫通歧管103。貫通歧管101、 102和103被構(gòu)造和布置成向燃料電池堆10A和10B中的每一個(gè) 的單位電池15供給燃料氣體、氧化氣體和冷卻劑，或者從燃料 電池堆10A和10B中的每一個(gè)的單位電池15排出燃料氣體、氧 化氣體和冷卻劑。通常，通過在每一個(gè)單位電池15的與用于將 燃料氣體、氧化氣體和冷卻劑分配到每一個(gè)單位電池15的內(nèi)部 的貫通歧管101、 102和103對(duì)應(yīng)的位置處形成孔，然后堆疊單 位電池15,使得這些孔被對(duì)準(zhǔn)成彼此流體連通來形成貫通歧管 101、 102和103。
如從圖5看出的一樣，如上所述，燃料電池堆10A和10B中 的每 一 個(gè)包括形成在燃料電池堆10 A和10 B中的對(duì)應(yīng) 一 個(gè)的橫 向兩端的貫通歧管101、 102和103。更具體地，貫通歧管103 用于冷卻水，貫通歧管102用于氧化氣體，貫通歧管101用于燃 料氣體。貫通歧管103、 102和101在布置在沿車輛1的行駛方向 的前側(cè)的燃料電池堆10A中從前端依次形成。此外，貫通歧管 103、 102和IOI在布置在沿車輛1的行駛方向的后側(cè)的燃料電池 堆10B中從后端依次形成。換句話說，在前側(cè)的燃料電池堆10A 和后側(cè)的燃料電池堆10B中，貫通歧管101、 102和103的酉己置順序相反，使得用于冷卻劑的貫通歧管103被定位在燃料電池 IO的最外端(前端或后端)，用于燃料氣體的貫通歧管101被定
位在最內(nèi)端，用于氧化氣體的貫通歧管102被定位在貫通歧管 103和101之間的中間位置。
如上所述，燃料電池堆10A和10B中的每一個(gè)具有分別布 置在各自的燃料電池堆10A或10B的左右側(cè)的用于燃料氣體的 兩個(gè)貫通歧管IOI、用于氧化氣體的兩個(gè)貫通歧管102、以及用 于冷卻劑的兩個(gè)貫通歧管103。貫通歧管IOI、 102和103中的 一個(gè)被布置在燃料電池堆10 A和10 B的 一 側(cè)以起到供給歧管的 功能，貫通歧管IOI、 102和103中的另 一個(gè)被布置在燃料電池 堆IOA和IOB的另 一側(cè)以起到排出歧管的功能。
更具體地，燃料氣體經(jīng)由燃料氣體管21被導(dǎo)入到供給/排出 歧管20中的一個(gè)(圖2),該供給/排出歧管20被安裝到燃料電 池10的第一橫向端部，燃料氣體管21被聯(lián)接到安裝到燃料電池 10的第一橫向端部的供給/排出歧管20。然后，燃料氣體經(jīng)由形 成在燃料電池堆10 A和10 B的第 一 橫向側(cè)的貫通歧管101供給 和分配到燃料電池堆10A和10B的內(nèi)部(即，構(gòu)成燃料電池堆 10A和10B的每一個(gè)單位電池15 )。供給到燃料電池10的燃料氣 體用于燃料電池堆10A和10B的每一個(gè)單位電池15中的發(fā)電反 應(yīng)。然后，在燃料氣體用于發(fā)電反應(yīng)之后，燃料氣體經(jīng)由形成 在燃料電池堆10 A和10 B的第二橫向側(cè)的貫通歧管101流入安 裝到燃料電池IO的第二橫向端部的另 一個(gè)供給/排出歧管20中。 因此，用于燃料電池堆10A和10B的燃料氣體由安裝在燃料電 池10的第二橫向端部的供給/排出歧管20收集在 一起，并且經(jīng)由 聯(lián)接到供給/排出歧管20的燃料氣體管21排出到外部，該供給/ 排出歧管20被安裝到燃料電池10的第二橫向端部。
同樣地，氧化氣體經(jīng)由氧化氣體管(未示出)被導(dǎo)入到供給/排出歧管20中的 一 個(gè)，該供給/排出歧管2 0被安裝到燃料電 池10的第 一橫向端部，該氧化氣體管被聯(lián)接到安裝到燃料電池
10的第一橫向端部的供給/排出歧管20。然后，氧化氣體經(jīng)由形 成在燃料電池堆IOA和IOB的第 一橫向側(cè)的貫通歧管102供給 和分配到燃料電池堆10A和10B的內(nèi)部(即，構(gòu)成燃料電池堆 10A和10B的每一個(gè)單位電池15 )。供給到燃料電池10的氧化氣 體用于燃料電池堆10A和10B的每一個(gè)單位電池15中的發(fā)電反 應(yīng)。然后，在氧化氣體用于發(fā)電反應(yīng)之后，氧化氣體經(jīng)由形成 在燃料電池堆10 A和10 B的第二橫向側(cè)的貫通歧管10 2流入安 裝到燃料電池10的第二橫向端部的另 一個(gè)供給/排出歧管20中。 因此，用于燃料電池堆10A和10B的氧化氣體由安裝在燃料電 池IO的第二橫向端部的供給/排出歧管20收集在一起，并且經(jīng)由 聯(lián)接到供給/排出歧管20的氧化氣體管(未示出)排出到外部， 該供給/排出歧管20被安裝到燃料電池IO的第二橫向端部。
同樣地，冷卻劑經(jīng)由冷卻劑管被導(dǎo)入到供給/排出歧管20 中的 一個(gè)，該供給/排出歧管20被安裝到燃料電池IO的第 一橫向 端部，該冷卻劑管被聯(lián)接到安裝到燃料電池IO的第 一橫向端部 的供給/排出歧管20。然后，冷卻劑經(jīng)由形成在燃料電池堆10A 和10 B的第 一 橫向側(cè)的貫通歧管10 3供給和分配到燃料電池堆 IOA和IOB的內(nèi)部(即，構(gòu)成燃料電池堆10A和10B的每一個(gè)單 位電池15)。供給到燃料電池10的冷卻劑用于調(diào)整燃料電池IO 的溫度。然后，在調(diào)整燃料電池10的溫度之后，冷卻劑經(jīng)由形 成在燃料電池堆IOA和IOB的第二橫向側(cè)的貫通歧管103流入 安裝到燃料電池IO的第二橫向端部的另 一個(gè)供給/排出歧管20 中。因此，用于燃料電池堆10A和10B的冷卻劑由安裝在燃料 電池10的第二橫向端部的供給/排出歧管20收集在一起，并且經(jīng) 由聯(lián)接到供給/排出歧管20的冷卻劑管排出到外部，該供給/排出歧管20被安裝到燃料電池IO的第二橫向端部。
關(guān)于沿縱向?qū)?zhǔn)的燃料電池堆IOA和10B,布置在燃料電 池10的相同的橫向側(cè)并且用于相同的燃料電池流體(燃料氣 體、氧化氣體或冷卻劑)的燃料電池堆10A的貫通歧管101、 102、 103中的每一個(gè)和燃料電池堆10B的貫通歧管101、 102、 10 3中的每 一 個(gè)進(jìn)行供給或排出燃料電池流體的相同功能。換 句話說，例如，在燃料電池堆10A的左側(cè)的貫通歧管IOI用于向 燃料電池堆10A供給燃料氣體，而右側(cè)的貫通歧管101用于從燃 料電池堆10A排出燃料氣體的情況下，類似地，形成在燃料電 池堆10B的左側(cè)的貫通歧管IOI用于向燃料電池堆10B供給燃 料氣體，燃料電池堆10B的右側(cè)的貫通歧管IOI用于從燃料電池 堆10B排出燃料氣體。這也適用于形成在燃料電池堆10A和10B 中的其它貫通歧管102和103。
然而，在不同的燃料電池流體(燃料氣體、氧化氣體或冷 卻劑)中，可以改變每一個(gè)燃料電池流體的流動(dòng)方向。換句話 說，可以彼此(燃料氣體，氧化氣體或冷卻劑)獨(dú)立地確定貫 通歧管IOI、 102和103的供給和排出功能的配置(即，在燃料 電池堆10A和10B中燃料電池流體的流動(dòng)方向)。例如，布置在 燃料電池堆IOA和IOB的左側(cè)的貫通歧管102可以用于從燃料 電池堆10A和10B排出氧化氣體，而布置在燃料電池堆10A和 10B的相同的左側(cè)的貫通歧管101用于向燃料電池堆IOA和 IOB供給燃料氣體。在該情況下，燃料電池堆10A和10B內(nèi)部的 燃料氣體的流動(dòng)方向與燃料電池堆IOA和10B內(nèi)部的氧化氣體 的流動(dòng)方向相反。優(yōu)選將貫通歧管101和102布置成使燃料氣體 的流動(dòng)方向與氧化氣體的流動(dòng)方向相反。
隨著燃料氣體和氧化氣體被供給到燃料電池堆IOA和10B 的單位電池15，在每一個(gè)單位電池15的燃料電極側(cè)發(fā)生氬氣被轉(zhuǎn)化為氫離子和電子的反應(yīng)(H2—2H++2e-),并且在每一個(gè)單 位電池15的燃料電極側(cè)發(fā)生由氧氣、通過電極膜的氫離子、以 及經(jīng)由外部電路供給的電子生成水的反應(yīng) (2H++2e—+(l/2)02—H20 )。通過串聯(lián)連接多個(gè)(在該情況下是 一對(duì))這樣的燃料電池堆10A和10B形成燃料電池10,并且燃 料電池堆10A和10B中的每一個(gè)包括發(fā)生該反應(yīng)并堆疊在一起 的單位電池15。因此，燃料電池10能夠產(chǎn)生幾百伏的電力。
接著，將再次參照?qǐng)Dl和圖2說明使用燃料電池IO作為動(dòng)力 源的車輛l的動(dòng)力系統(tǒng)。
如圖1和圖2所示，車輛l的動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)選包括具有燃料 電池10和輔助裝置的動(dòng)力設(shè)備(沒有用任何特殊的附圖標(biāo)記表 示)、燃料氣體存儲(chǔ)箱65、動(dòng)力控制裝置(未示出)、前輪驅(qū)動(dòng) 電動(dòng)機(jī)40和/或后輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(未示出)、系統(tǒng)控制裝置(未 示出)、電力存儲(chǔ)裝置(未示出)以及低壓和高壓電纜。如上所 述，燃料電池IO被構(gòu)造和布置成通過燃料氣體和氧化氣體之間 的反應(yīng)來產(chǎn)生電力。在由燃料電池10產(chǎn)生動(dòng)力的過程中，動(dòng)力 設(shè)備的輔助裝置被致動(dòng)。燃料氣體存儲(chǔ)箱65儲(chǔ)存燃料氣體。動(dòng) 力控制裝置被構(gòu)造成控制由燃料電池10產(chǎn)生的動(dòng)力，并且調(diào)整 向車輛1的各個(gè)部件供給動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4 0被聯(lián)接到前輪5 ， 并且被構(gòu)造和布置成使用由燃料電池10產(chǎn)生并且由動(dòng)力控制 裝置調(diào)整的動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)前輪5 。系統(tǒng)控制裝置被構(gòu)造成監(jiān)視車 輛l和燃料電池IO的運(yùn)行條件，并且向輔助裝置和其它裝置發(fā) 送控制信號(hào)。電力存儲(chǔ)裝置被構(gòu)造和布置成積聚或儲(chǔ)存必要的 電力。低壓和高壓電線用于車輛l的各種類型的輔助裝置的操 作。此外，如圖l所示，高動(dòng)力系統(tǒng)部60 (動(dòng)力控制裝置)被 安裝在車輛1的乘客艙2的地板下方。
在本發(fā)明的該實(shí)施例中，如圖l所示，動(dòng)力設(shè)備的上述輔助裝置優(yōu)選包括燃料氣體供給裝置31 (氫系統(tǒng)部)、氧化氣 體供給裝置32 (空氣系統(tǒng)部)、溫度調(diào)節(jié)裝置(散熱裝置50等)等。
燃料氣體供給裝置31被構(gòu)造和布置成調(diào)整燃料氣體(主要 是氫氣，但是也可是如曱醇等改進(jìn)氣體，或一些其它的改進(jìn)氣 體)的壓力、溫度、流量等，并且向燃料電池10供給燃料氣體。 例如，燃料氣體供給裝置31包括被構(gòu)造和布置成調(diào)整燃料氣體 的壓力、溫度和流量的質(zhì)量流量計(jì)和/或燃料氣體供給泵。
氧化氣體供給裝置32被構(gòu)造和布置成調(diào)整氧化氣體(主要 是空氣)的壓力、溫度和流量等，并且向燃料電池10供給氧化 氣體。例如，氧化氣體供給裝置32包括質(zhì)量流量計(jì)，其被構(gòu) 造和布置成調(diào)整氧化氣體的壓力和流量；集塵裝置，其被構(gòu)造 和布置成從氧化氣體中除去雜質(zhì)；空氣壓縮裝置，其被構(gòu)造和 布置成對(duì)氧化氣體加壓；加濕裝置，其被構(gòu)造和布置成調(diào)整氧 化氣體的濕度；和/或稀釋裝置，其被構(gòu)造和布置成在氣體已經(jīng) 通過燃料電池之后稀釋氧化氣體。
溫度調(diào)節(jié)裝置(如散熱裝置50等)被構(gòu)造和布置成將燃料 電池10的溫度調(diào)整到合適的運(yùn)行溫度。例如，溫度調(diào)節(jié)裝置包 括冷卻劑循環(huán)泵，其纟皮構(gòu)造和布置成向燃^f電池10供給冷卻 劑；熱交換循環(huán)裝置，其被構(gòu)造和布置成經(jīng)由熱交換裝置(例 如，冷卻劑)驅(qū)散由燃料電池10產(chǎn)生的熱量；加熱裝置，其被 構(gòu)造和布置成當(dāng)燃料電池10的溫度低時(shí)通過電產(chǎn)生熱或燃燒 熱加熱燃料電池10;等等。在本實(shí)施例中，散熱裝置50被設(shè)置 為溫度調(diào)節(jié)裝置。
在車輛1的運(yùn)行過程中，基于車輛1的加速器的開度 (opening degree ),反應(yīng)氣體(燃料氣體和氧化氣體)分別從 燃料氣體供給裝置31和氧化氣體供給裝置32供給到燃料電池10。在燃料電池10中產(chǎn)生的動(dòng)力(電力)借助于電源模塊裝置
(power blocking device, 未示出)3皮4專送，并且、昔助于動(dòng)力 控制裝置被調(diào)整成車輛l的各部件所需要的動(dòng)力。然后，動(dòng)力 被供給到前輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)40。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)40的轉(zhuǎn)矩^皮傳送到驅(qū) 動(dòng)軸41,從而使車輛1的驅(qū)動(dòng)輪5轉(zhuǎn)動(dòng)。
如上所述，系統(tǒng)控制裝置(未示出)被構(gòu)造成監(jiān)視車輛l 的運(yùn)行條件和燃料電池10的運(yùn)行條件，并且向車輛1的輔助裝 置和其它裝置發(fā)送控制信號(hào)。因此，系統(tǒng)控制裝置被構(gòu)造成將 車輛1的各裝置控制到合適的運(yùn)行條件。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，如圖1和圖7所示，沿車輛l的 垂直方向堆疊多個(gè)單位電池15的兩個(gè)燃料電池堆10A和10B祐: 容納在殼體300中。供給/排出歧管20被布置在沿容納在殼體 300內(nèi)部的燃料電池10的堆疊方向(車輛l的垂直方向)的最下 面的左右端。如圖3所示，供給/排出歧管20分別被布置在驅(qū)動(dòng) 電動(dòng)機(jī)40的上部的左右側(cè)。更具體地，供給/排出歧管20分別被 安裝在一對(duì)開口空間中，該開口空間形成在被聯(lián)接到驅(qū)動(dòng)電動(dòng) 機(jī)4 0的驅(qū)動(dòng)軸41的左右端部的上方。
由于形成在驅(qū)動(dòng)軸41的左右端部的上方的開口空間非常 小，因此，這些開口空間不適于安裝需要大空間的燃料電池系 統(tǒng)的輔助裝置。然而，這些開口空間最適于安裝作為較小部件 的供給/排出歧管20。如圖3所示，通過在這些開口空間中安裝 供給/排出歧管20,可以將供給/排出歧管20的下端的垂直位置 設(shè)定在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)40的上端之下。
如在傳統(tǒng)的燃料電池電動(dòng)車中 一樣，在流體供給/排出部被 全部布置在燃料電池堆的下表面上的情況下，流體供給/排出部 必須被安裝在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的上端的上方位置。因此，被定位在 流體供給/排出部上方的燃料電池的尺寸不能增加，在傳統(tǒng)的燃料電池電動(dòng)車中，這就不能增加燃料電池堆中堆疊的單位電池 的數(shù)量。另一方面，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，可以通過將供 給/排出歧管20布置在形成于驅(qū)動(dòng)軸41的左右端部的上方的開
口空間中來自由增加堆疊在一起以形成燃料電池堆10A和10B 中的每一個(gè)的單位電池15的數(shù)量，而不用考慮供給/排出歧管20 的高度。因此，可以通過增加堆疊在一起以形成燃料電池堆10A 和10B中的每一個(gè)的單位電池15的數(shù)量來增加燃料電池10的輸 出。
例如，當(dāng)每一個(gè)供給/排出歧管20的厚度(高度)被設(shè)定在 幾十毫米并且當(dāng)傳統(tǒng)的燃料電池電動(dòng)車l的流體供給/排出部是 例如50毫米時(shí)，可以由傳統(tǒng)的燃料電池電動(dòng)車l的流體供給/排 出部的高度來增加堆疊在一起以形成燃料電池堆IOA和IOB的 單位電池15的數(shù)量。換句話說，當(dāng)每一個(gè)單位電池15的厚度是 2毫米時(shí)，單位電池15的數(shù)量可以增加最多25個(gè)單位電池。在 該情況下，燃料電池IO的輸出可以增加大約10%。
如圖3所示，由于供給/排出歧管20被布置在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)40 的上部的兩個(gè)橫向端部(左右端部)附近，因此，燃料電池堆 IOA和10B中的單位電池15的長(zhǎng)方形形狀(沿車輛1的橫向延 伸)的長(zhǎng)度可以被延伸為單位電池15到達(dá)車輛1的如車架的一 對(duì)側(cè)梁構(gòu)件7等結(jié)構(gòu)件。因此，也可以充分地增加每一個(gè)單位 電池15中的燃料氣體和氧化氣體反應(yīng)的區(qū)域，從而也可以增加 由每個(gè)單位電池15產(chǎn)生的電流。
由于供給/排出歧管20被布置在燃料電池堆IOA和IOB的最 下部，因此，由燃料電池10的化學(xué)反應(yīng)生成的水由于重力的作 用可以從燃料電池堆IOA和IOB迅速排出到供給/排出歧管20。 因此，燃料電池10很少由于溢流(防止氣體擴(kuò)散層與水作用， 從而化學(xué)反應(yīng)不易進(jìn)行或被破壞的現(xiàn)象)等而具有不充分的動(dòng)力產(chǎn)生性能。
由于供給/排出歧管2 0被布置在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4 0的上部的兩 個(gè)橫向端部(左右端部)附近，因此，可以增加供給/排出歧管 20的高度，而不與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)40的大直徑部干涉。因此，可以 在供給/排出歧管20的內(nèi)部積聚更多的由化學(xué)反應(yīng)生成的水，可 以更容易地排出由燃料電池堆10A和10B生成的水，并且燃剩-電池10很少由于溢流(防止氣體擴(kuò)散層與水作用，從而化學(xué)反 應(yīng)不易進(jìn)行或被破壞的現(xiàn)象)等而具有不充分的動(dòng)力產(chǎn)生性能。
此外，在本發(fā)明的該實(shí)施例中，還可以使供給/排出歧管20 和燃料電池堆10A和10B被密封的區(qū)域(即，供給/排出歧管20 和燃料電池堆10A和10B經(jīng)由墊圈彼此接觸的區(qū)域)非常小。 因此，可以改進(jìn)供給/排氣歧管2 0和燃料電池堆10 A和10 B之間 的整個(gè)連接面的密封性能。
因?yàn)楣┙o/排出歧管20沿車輛l的橫向被間隔開，所以，使 第一實(shí)施例的供給/排出歧管20緊湊。因此，可以通過減小燃料 電池系統(tǒng)整體的尺寸和重量、并且進(jìn)一步擴(kuò)大用于車輛l的其 它部件的空間來改進(jìn)燃料電池IO的輔助裝置的性能。
接著，將參照?qǐng)D5和圖6進(jìn)一步詳細(xì)說明供給/排出歧管20 和燃料電池堆IOA和IOB的結(jié)構(gòu)。
如上所述，如圖5所示，燃料電池10包括通過堆疊單位 電池15形成的兩個(gè)燃料電池堆IOA和IOB、下端板ll和上端板 12。下端板11通常被安裝在燃料電池堆10A和10B的下表面上， 上端板12通常被安裝在燃料電池堆10A和10B的上表面上。盡 管圖5未示出，殼體300(圖1和圖7)被設(shè)置成容納燃料電池10、 該燃料電池10包括下端板ll和上端板12。兩個(gè)燃料電池堆10A 和10B沿車輛1的縱向?qū)?zhǔn)，并且被安裝在車輛l上。如上所述， 用于燃料氣體的貫通歧管IOI、用于氧化氣體的貫通歧管102和用于冷卻劑的貫通歧管103由形成在每一個(gè)單位電池15中的 孔或開口形成，該單位電池15共同形成燃料電池堆10A和10B。 如圖5所示，下端板ll還包括多個(gè)通孔lll、 112和113,在 俯視圖中，這些通孔分別形成在與燃料電池堆10A和10B的貫 通歧管IOI、 102和103重疊的位置。因此，下端板ll的通孔lll、 112和113分另l1與燃料電池堆10A和10B的貫通歧管101、 102和 103流體連通。
如上所述，供給/排出歧管20被布置在燃料電池IO的沿車輛 l的橫向的左右端部的下部上，每一個(gè)供給/排出歧管20具有立 體的長(zhǎng)方體形狀。如圖5所示，供給/排出歧管20經(jīng)由一對(duì)墊圈 13被聯(lián)接到燃料電池10的下表面(下端板ll的下表面)。
每一個(gè)供給/排出歧管20均包括流體連接口 201、 一對(duì)流體 連接口 202和一對(duì)流體連接口 203。流體連接口 201形成在與貫 通歧管101對(duì)應(yīng)的位置，使得當(dāng)供給/排出歧管20 (經(jīng)由下端板 11和墊圈13)被聯(lián)接到燃料電池10時(shí)，供給/排出歧管20的流 體連接口 201與貫通歧管IOI彼此流體連通。流體連接口 202形 成在與貫通歧管102對(duì)應(yīng)的位置，使得當(dāng)供給/排出歧管20 (經(jīng) 由下端板11和墊圏13)被聯(lián)接到燃料電池10時(shí)，供給/排出歧 管20的流體連接口 202與貫通歧管102彼此流體連通。同樣的， 流體連接口 203形成在與貫通歧管103對(duì)應(yīng)的位置，使得當(dāng)供給 /排出歧管20 (經(jīng)由下端板11和墊圏13)被聯(lián)接到燃料電池IO 時(shí)，供給/排出歧管20的流體連接口 203與貫通歧管103彼此流 體連通。每一個(gè)墊圈13均包括通孔131、 一對(duì)通孔132和一對(duì)通 孔133,這些通孔位于分別與形成在供給/排出歧管20的上端面 上的流體連接口201、 202和203對(duì)應(yīng)的位置。
在每一個(gè)供給/排出歧管20的流體連接口 201、 202和203 中，流體連接口201被布置在最內(nèi)部(中央)位置。每一個(gè)供給/排出歧管20的流體連接口201是用于燃料氣體的流體口 ，并
且形成為長(zhǎng)槽狀，使得流體連接口 2 01與形成在燃料電池堆10 A 和10 B的 一 橫向側(cè)的用于燃料氣體的兩個(gè)貫通歧管101都流體 連通。此外，每一個(gè)供給/排出歧管20的兩個(gè)相鄰的流體連接口 202是用于氧化氣體的流體口 ，并且形成為分別與形成在燃料 電池堆IOA和IOB的 一橫向側(cè)的用于氧化氣體的貫通歧管102 連通。此外，被定位在流體連接口 202附近(布置在最外側(cè)， 即，布置在供給/排出歧管20的車輛l縱向上的兩端)的流體連 接口 203是用于冷卻水的流體口 ，并且形成為分別與形成在燃 料電池堆IOA和IOB的 一橫向側(cè)的用于冷卻水的貫通歧管103 連通。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，每一個(gè)供給/排出歧管20的流體 連接口201、 202和203與貫通歧管101、 102和103被布置在使 得在俯^見平面圖中流體連接口 201、 202和203與貫通歧管101、 102和103重疊的位置，流體連接口201、 202和203使燃料電池 流體從供給/排出歧管20流過燃料電池堆10A和10B,其中，該 貫通歧管IOI、 102和103穿過燃料電池堆10A和10B形成，以 向每一個(gè)單位電池15供給燃料電池流體以及從每一個(gè)單位電 池15排出燃料電池流體。結(jié)果，可以減小供給/排出歧管20和燃 料電池堆IOA和IOB被聯(lián)接在一起的范圍，以允許貫通歧管 101、 102和103的可靠密封。換句話說，可以使供給/排出歧管 20和燃料電池10之間的密封范圍最小化。結(jié)果，與在傳統(tǒng)的燃 料電池電動(dòng)車中燃料電池堆的整個(gè)表面被密封的情況相比，可 以減小由于缺陷密封等導(dǎo)致燃料氣體泄漏的可能性。
如圖6所示，每一個(gè)供給/排出歧管20的用于燃料氣體的流 體連接口 201經(jīng)由內(nèi)部通道211 (流體通道)與連接口 221流體 連通，該連接口 221形成在供給/排出歧管20的除了上表面之外的表面(例如，第一側(cè)面)上。每一個(gè)供給/排出歧管20的用于
氧化氣體的流體連接口 202經(jīng)由內(nèi)部通道212 (流體通道)與連 接口 222流體連通，該連接口 222形成在供給/排出歧管20的除 了上表面之外的表面(例如，第二側(cè)面)上。每一個(gè)供給/排出 歧管2 0的用于冷卻劑的流體連接口 2 0 3經(jīng)由內(nèi)部通道213 (流體 通道)與連接口 223流體連通，該連接口 223形成在供給/排出 歧管20的除了上表面之外的表面(例如，第三底面)上。連接 口 221、 222和223優(yōu)選形成在供給/排出歧管20的除了上端面之 外的外側(cè)面(第一、第二和第三表面)。
用圖6中的箭頭A、 B、 C表示流體連通關(guān)系。在燃料電池 10的 一 橫向側(cè)，燃料氣體A經(jīng)由連接口 2 21進(jìn)入供給/排出歧管 20中，經(jīng)由內(nèi)部通道211從流體連接口 201流出到燃料電池堆 10A和10B中。在燃料電池10的另 一橫向側(cè)，從燃料電池堆10A 和10B排出的燃料氣體經(jīng)由流體連接口 201進(jìn)入供給/排出歧管 20中，經(jīng)由內(nèi)部通道211從連接口 221流出。在燃料電池10的一 橫向側(cè)，氧化氣體B經(jīng)由連接口 222進(jìn)入供給/排出歧管20中， 經(jīng)由內(nèi)部通道212從流體連接口 202流出到燃料電池堆10A和 10B中。在燃料電池10的另 一橫向側(cè)，乂人燃料電池堆10A和10B 排出的氧化氣體經(jīng)由流體連接口 202進(jìn)入供給/排出歧管20中， 經(jīng)由內(nèi)部通道212從連接口 222流出。在燃料電池10的一橫向 側(cè)，冷卻劑C經(jīng)由連接口 223進(jìn)入供給/排出歧管20中，經(jīng)由內(nèi) 部通道213從流體連接口 2 0 3流出到燃料電池堆10 A和10 B中。 在燃料電池10的另 一橫向側(cè)，從燃料電池堆10A和10B排出的 冷卻劑經(jīng)由流體連接口 203進(jìn)入供給/排出歧管20中，經(jīng)由內(nèi)部 通道213從連接口 223流出。
每一個(gè)供給/排出歧管20的用于燃料氣體的連接口 221形 成在供給/排出歧管20的內(nèi)側(cè)面，使得用于燃料氣體的連接口221被布置在供給/排出歧管20的內(nèi)側(cè)面，該供給/排出歧管200 被布置在燃料電池10的左端部或右端部。如圖2所示，燃料氣 體管21分別從車輛l的橫向內(nèi)側(cè)連接到供給/排出歧管20的連 接口221 (連接到燃料氣體通道211 )。其中一個(gè)燃料氣體管21 用于向燃料電池10供給燃料氣體，另 一個(gè)燃料氣體管21用于從 燃料電池10排出燃料氣體。至少用于向燃料電池10供給燃料氣 體的其中 一個(gè)燃料氣體管21經(jīng)由燃料氣體供給裝置31連接到 安裝在車輛1中的燃料存儲(chǔ)箱65。
用于氧化氣體的每一個(gè)連接口 222形成在各供給/排出歧管 20中的對(duì)應(yīng)一個(gè)的車輛l橫向上的外側(cè)面， 一對(duì)氧化氣體管(未 示出)分別從車輛l的橫向外側(cè)被連接到供給/排出歧管20中的 氧化氣體連接口 222 (連接到氧化氣體通道212 )。在該情況下， 其中一個(gè)氧化氣體管用于向燃料電池10供給氧化氣體，另一個(gè) 氧化氣體用于從燃料電池10排出氧化氣體。至少用于向燃料電 池10供給氧化氣體的其中 一個(gè)氧化氣體管連接到氧化氣體供 給裝置32。
用于冷卻劑的每一個(gè)連接口 223形成在各供給/排出歧管 20中的對(duì)應(yīng)一個(gè)的下表面(底面)中，該供給/排出歧管20被布 置在燃料電池10的左右。連接口 223可形成在供給/排出歧管20 的前表面(面向車輛l的行駛方向)來代替形成在底面上。一 對(duì)冷卻劑管55 (圖2示出一個(gè)冷卻劑管55)分別被連接到供給/ 排出歧管20的冷卻水連接口 223。在該情況下，其中一個(gè)冷卻 劑管55用于向燃料電池10供給冷卻劑，另一個(gè)冷卻劑管55用于 從燃料電池10排出冷卻劑。冷卻劑管5 5優(yōu)選被連接到用作溫度 控制裝置的散熱裝置50。
由于這些管道連接，燃料氣體、氧化氣體和冷卻劑通過燃 料電池堆10A和10B的貫通歧管101、 102和103從布置在燃料電池堆IOA和IOB的下部的左右兩端中的 一個(gè)上的供給/排出歧 管20分配到燃料電池堆10A和10B。然后，燃料氣體、氧化氣 體和冷卻劑被分配到燃料電池堆IOA和IOB的各單位電池15 ， 使得借助于在單位電池15的表面的反應(yīng)產(chǎn)生電力。然后，在燃 料電池堆10A和10B中產(chǎn)生電力之后，燃料氣體、氧化氣體和 冷卻劑被收集并流入相反側(cè)的供給/排出歧管20中，并且借助于 被聯(lián)接到供給/排出歧管2 0的管中的對(duì)應(yīng) 一 個(gè)收集燃料電池流 體。
左右供給/排出歧管20具有相同的形狀。因此，減少了所需 部件的數(shù)量，并且可以改進(jìn)燃料電池系統(tǒng)的組裝特性(例如， 可以縮短組裝時(shí)間)。
優(yōu)選地，在墊圈13被夾在燃料電池10的殼體300和供給/排 出歧管20之間、并且沒有其它彈性構(gòu)件夾在其間的狀態(tài)下，借 助于螺栓等直接聯(lián)接殼體300和供給/排出歧管20。該情況下的 安裝方向(例如，螺栓的插入方向)可以從供給/排出歧管20 側(cè)或燃料電池10的殼體300側(cè)開始。通過直接連接燃料電池IO 和供給/排出歧管20,可以減少用于連接燃料電池10和供給/排 出歧管20的管道、軟管等的量。因此，可以減少所需部件的數(shù) 量，并且也可以減輕燃料電池系統(tǒng)的重量。此外，即使在由于 車輛碰撞等導(dǎo)致物體從外部進(jìn)入電動(dòng)機(jī)艙3中的情況下，也可 以減少損壞管道、軟管等的可能性。
由于燃料電池10的殼體300和供給/排出歧管20有效地形 成為一體的剛性體，因此，在車輛碰撞等情況下，可以減少供
給/排出歧管和燃料電池10之間的密封部件移位的可能性。
圖7是根據(jù)第 一實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)艙3內(nèi)的布置燃料電池IO 的區(qū)域的后側(cè)立體圖，其示出燃料電池殼體300被聯(lián)接到燃料 電池10的狀態(tài)，并且示出殼體3 0 0和車輛1的側(cè)架構(gòu)件7之間的安裝結(jié)構(gòu)。在圖7所示的例子中，供給/排出歧管20與燃料電池
IO的殼體300直接連接的單一剛性體經(jīng)由一對(duì)安裝支架71被固 定到車體車架的側(cè)架構(gòu)件7。優(yōu)選預(yù)先將安裝支架71安裝到燃 料電池10的殼體300,借助于一對(duì)螺栓72將每一個(gè)安裝支架71 緊固在側(cè)架構(gòu)件7中的對(duì)應(yīng)一個(gè)上。因此，燃料電池10和殼體 300被車體車架支撐。在該情況下，由于供給/排出歧管20被布 置在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)40的上部的橫向兩端的關(guān)系，燃料電池10的縱 向尺寸(車輛l的橫向上的尺寸)可以延伸到側(cè)梁構(gòu)件7附近， 因此，將燃料電池10安裝到側(cè)梁構(gòu)件7不會(huì)損失用于安裝周邊 部件的空間。
由于燃料電池10的殼體300在左右側(cè)梁構(gòu)件7之間延伸為 橋狀物，因此，燃料電池10的殼體300起到與車體車架的橫梁 構(gòu)件等同的作用。因此，特別是在車輛側(cè)面碰撞的情況下，可
致燃料電池10或供給/排出歧管20的損壞。
在本發(fā)明中，除了燃料氣體管21和燃料氣體存儲(chǔ)箱65之外 的燃料氣體供給部件可以被布置在電動(dòng)機(jī)艙3內(nèi)部的任何位 置。然而，考慮到后燃料氣體存儲(chǔ)箱65和燃料氣體管21的連接 特性，期望將燃料氣體供給部件布置在燃料電池10的后方或乘 客輪2的地板下方。
因此，在本發(fā)明中，流體供給/排出歧管20被布置在燃料電 池10的最下部的左右端部和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)40的上側(cè)的左右端部 上。換句話說，供給/排出歧管20在燃料電池10的左右兩側(cè)間隔 開，并且被布置在形成在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)40的上側(cè)的左右端部中的 開口空間中。由于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)40在軸向(車輛l的橫向)中央 具有較大的直徑部，并且驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)40的直徑朝向橫向端部減 小，因此，在驅(qū)動(dòng)軸41的左右端部的上側(cè)形成開口空間。因此，燃料電池10的下表面的至少 一部分可以用作單位電池15的堆
疊空間，由此可以增加堆疊形成燃料電池堆10A和10B的單位 電池15的數(shù)量。因此，可以通過增加堆疊的單位電池15的數(shù)量 來增加燃料電池10的輸出。 第二實(shí)施例
現(xiàn)在將參照?qǐng)D8說明根據(jù)第二實(shí)施例的燃料電池電動(dòng)車。 考慮到第 一 和第二實(shí)施例之間的相似性，用與第 一 實(shí)施例的部 件的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示第二實(shí)施例的與第 一 實(shí)施例 的部件相同的部件。而且，為簡(jiǎn)便起見，可省略第二實(shí)施例的 與第 一 實(shí)施例的部件相同的部件的說明。
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的容納在殼體300內(nèi) 部的燃料電池IO和供給/排出歧管20與側(cè)梁構(gòu)件7的安裝結(jié)構(gòu) 的后側(cè)立體圖。在第二實(shí)施例中，與燃料電池10的殼體300直 接連接的供給/排出歧管20經(jīng)由 一對(duì)安裝支架75被固定到車架 的側(cè)架構(gòu)件7。在這一方面，第二實(shí)施例的如圖7所示的燃料電 池10的殼體3 0 0#:直接固定到側(cè)梁構(gòu)件7與第 一 實(shí)施例不同?？?以通過將供給/排出歧管20固定到側(cè)梁構(gòu)件7來支撐燃料電池 10。盡管在所示的實(shí)施例中，供給/排出歧管20經(jīng)由安裝支架 75固定到側(cè)梁構(gòu)件7，但是，也可以不放置該安裝支架75地將 供給/排出歧管20直接固定到側(cè)梁構(gòu)件7。除了燃料電池10和側(cè) 梁構(gòu)件7之間的安裝結(jié)構(gòu)，第二實(shí)施例與第 一 實(shí)施例具有完全 相同的構(gòu)造。因此，可以在本發(fā)明的第二實(shí)施例中獲得與第一 實(shí)施例的效果相同的效果。 第三實(shí)施例
現(xiàn)在將參照?qǐng)D9說明根據(jù)第三實(shí)施例的燃料電池電動(dòng)車。 考慮到第 一 和第三實(shí)施例之間的相似性，用與第 一 實(shí)施例的部 件的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示第三實(shí)施例的與第 一 實(shí)施例的部件相同的部件。而且，為簡(jiǎn)便起見，可省略第三實(shí)施例的 與第一實(shí)施例的部件相同的部件的說明。將用單引號(hào)(')表示 第三實(shí)施例的與第 一 實(shí)施例的部件不同的部件。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的供給/排出歧管20'
的 一 系列的圖(a )至(e )，其中，圖(a )是從供給/排出歧管 20'的第一側(cè)看的供給/排出歧管20'的立體圖，圖(b)是從供 給/排出歧管20'的第二側(cè)看的供給/排出歧管20'的立體圖，圖 (c)是沿圖(a)中的剖面線9c-9c截取的供給/排出歧管20'的 剖視圖，圖(d)是沿圖(b)中的剖面線9d-9d截取的供給/排 出歧管20'的剖視圖，圖(e)是沿圖(a)中的剖面線9e-9e截 取的供給/排出歧管20'的剖視圖。
除了在本發(fā)明的第三實(shí)施例中使用供給/排出歧管20'來代 替供給/排出歧管20之外，本發(fā)明的第三實(shí)施例與第 一 實(shí)施例相 同。更具體地，第三實(shí)施例的每一個(gè)供給/排出歧管20'被構(gòu)造 為通過組合兩個(gè)構(gòu)件形成的拼合結(jié)構(gòu)。換句話說，在如圖9的 圖(a)和(b)所示的接合面250處，兩個(gè)構(gòu)件被聯(lián)接在一起 以形成供給/排出歧管20'。當(dāng)如在第三實(shí)施例中 一樣通過聯(lián)接 兩個(gè)構(gòu)件構(gòu)造供給/排出歧管20'時(shí)，與圖6所示的第一實(shí)施例不 同，可以取消內(nèi)部通道212'和213'的直角彎曲。因此，在向燃 料電池堆10A和10B供給燃料電池流體(燃料氣體、氧化氣體 和冷卻劑)的情況下，可以減少燃料電池流體的壓力損失。因 此，可以改進(jìn)燃料電池10的動(dòng)力產(chǎn)生性能。
盡管在圖6和圖9中，供給/排出歧管20和20'被示出為由金 屬材料制成，但是從確保供給/排出歧管2 0或2 0'的強(qiáng)度的觀點(diǎn) 來看，優(yōu)選使用樹脂，特別是增強(qiáng)塑料作為供給/排出歧管20 或20'的材料，而不是用金屬。另一方面，在金屬材料被用于供 給/排出歧管20或20'的情況下，在期望保持耐絕緣性的情況下，優(yōu)選應(yīng)用涂布在冷卻劑通道(內(nèi)部通道213和213')上的非導(dǎo) 電材料。在供給/排出歧管20或20'由金屬材料制成的情況下， 如圖8所示的例子 一樣，當(dāng)供給/排出歧管20或20'被固定到車體 側(cè)梁構(gòu)件7時(shí)，很容易保持強(qiáng)度。
在上述第一至第三實(shí)施例中，供給/排出歧管20的流體連接 口201、 202和203被布置在在俯視圖中分別與形成在燃料電池 堆10A和10B中的貫通歧管IOI、 102和103重疊的位置。因此， 可以將每一 個(gè)供給/排出歧管20的截面積減少到允許密封單位 電池15的貫通歧管101、 102和103的范圍。因此，可以使供給 /排出歧管20和燃料電池10的密封范圍最小化，從而可以減少缺 陷密封。而且，由于可以使供給/排出歧管20的尺寸最小化，因 此，還可以減小燃并牛電池系統(tǒng)整體的尺寸和重量。另夕卜，/人燃 料電池堆IOA和IOB排出的燃料電池流體可以以最小的距離 一皮 輸送到供給/排出歧管20。因此，可以借助于重力的作用將燃料 電池堆IOA和10B內(nèi)部產(chǎn)生的水迅速排出到供給/排出歧管20 中，從而可以防止由溢流引起的有缺陷的動(dòng)力產(chǎn)生。
在上述第一至第三實(shí)施例中，冷卻劑通道213 (連接到冷 卻劑連接口 203 )被布置在相比于燃料氣體通道211 (連接到燃 料氣體連接口201)、氧化氣體通道212 (連接到氧化氣體連接 口 202 )最外位置。因此，即使在冷卻劑循環(huán)通過產(chǎn)生幾百伏 的高壓的燃料電池堆IOA和IOB的情況下，也可以通過保持供 給/排出歧管20內(nèi)部的足夠的絕緣距離來使燃料電池IO與外部 部件絕緣。
具體地，由于燃料電池10產(chǎn)生高壓，因此，在穿過內(nèi)部的 冷卻劑劣化的情況下，必須防止經(jīng)由冷卻劑的高壓傳送。因此， 在上述第一至第三實(shí)施例中，流體通道213 (連接到流體連接 口 203 )被布置在供給/排出歧管20的最外側(cè)，其中，來自燃料電池10A和10B的出口側(cè)的冷卻劑通過該流體通道213流動(dòng)。結(jié) 果，可以保持供給/排出歧管20內(nèi)部的耐絕緣性。
而且，也可以縮短布置在車輛1的前端的散熱裝置50和冷 卻劑通道213 (連接到冷卻劑連接口 203)之間的距離，從而可 以通過縮短從散熱裝置50到供給/排出歧管20的冷卻劑口 203 的冷卻劑管55或軟管來實(shí)現(xiàn)重量的減少。換句話說，如圖2所
熱裝置50時(shí)，必須除去燃料電池10內(nèi)部吸收的熱量。在該情況 下，可以通過在供給/排出歧管20的最外側(cè)安置冷卻劑通道213 (連接到流體連接口 203 )來改進(jìn)布置在散熱裝置50和供給/排 出歧管20之間的管道和軟管，并且可以使連接散熱裝置50和供 給/排出歧管20的冷卻劑通道213 (連接到流體連接口 203 )的 冷卻劑管55和軟管的距離最小化。因此，可以減輕車輛l的重 量，并且可以改進(jìn)燃^牛電池系統(tǒng)的生產(chǎn)率。
在本發(fā)明中，也可以在電動(dòng)機(jī)艙3內(nèi)部布置除了冷卻劑管 55之外的溫度調(diào)節(jié)裝置。然而，考慮到散熱裝置50和冷卻劑管 5 5的連接特性，優(yōu)選在前輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4 0的前方布置溫度調(diào)節(jié) 裝置。
在上述第一到第三實(shí)施例中，與用于氧化氣體的流體連接 口 202和用于冷卻劑的流體連接口 203相比，用于燃料氣體的流 體連接口 201(連接到燃料氣體通道211 )被布置在最內(nèi)側(cè)位置。 因此，即使在車輛的前端碰撞時(shí)物體從外部進(jìn)入等的情況下， 也可以使燃料氣體通道211 (連接到流體連接口201)和侵入物 體之間的距離最大化。因此，可以可靠地防止供給/排出歧管20 的損壞。
換句話說，由于流體連接口 2 01被布置在供給/排出歧管2 0 的最內(nèi)側(cè)位置，因此，即使在來自外部的侵入物體干擾供給/排出歧管2 0的情況下，也可以極大地減少侵入物體>^人外部進(jìn)入
流體連接口 201的可能性。
在上述第一至第三實(shí)施例中，將燃料氣體從燃料氣體存儲(chǔ)
箱65導(dǎo)入到燃料氣體通道211 (連接到燃料氣體連接口 221 )的 燃料氣體管21從車輛的橫向內(nèi)側(cè)連接到形成在供給/排出歧管 20的內(nèi)表面的連接口 221。因此，即使在由于車輛側(cè)面石並撞等 導(dǎo)致物體從外部進(jìn)入車輛1的情況下，也可以使侵入物體和燃 料氣體管21之間的距離保持在最大距離。因此，可以可靠地防 止燃料氣體管21的損壞。
換句話說，由于燃料氣體管21通常比用于氧化氣體和冷卻 劑的其它管薄，因此，可以在供給/排出歧管20和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)40 的上部之間的窄空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)燃料氣體管21和供給/排出歧管20 之間的連接。因此，即使在車輛側(cè)面碰撞等過程中侵入物體/人 外部進(jìn)入車輛1的情況下，也可以極大地降低燃料氣體管21損 壞的可能性。
在上述第一至第三實(shí)施例中，供給/排出歧管20經(jīng)由墊圏13 被直接聯(lián)接到安裝燃料電池10的殼體300。因此，燃料電池IO 的殼體300和供給/排出歧管20可以有效地形成單 一 剛性體，從 而可以防止在車輛碰撞等過程中，由供給/排出歧管20和燃料電 池10的殼體3 0 0之間的密封部件的移位等引起的燃料泄漏。由 于殼體300經(jīng)由墊圏13被直接聯(lián)接到供給/排出歧管20,因此， 從燃料電池堆IOA和IOB排出的燃料電池流體可以以最短的距 離流到供給/排出歧管20。因此，可以借助于重力的作用將燃料 電池堆IOA和10B內(nèi)部產(chǎn)生的水迅速排出到供給/排出歧管20。 因此，可以防止由于溢流導(dǎo)致的燃料電池10的有缺陷的動(dòng)力產(chǎn) 生。此外，由于可以使供給/排出歧管20的尺寸最小化，因此， 可以進(jìn) 一 步減少燃料電池系統(tǒng)整體的尺寸和重量。在上述第一至第三實(shí)施例中，供給/排出歧管20或燃料電池 IO的殼體被固定到車體車架的側(cè)梁構(gòu)件7,并且可以將供給/排
出歧管2 0和燃料電池10的殼體3 0 0作為單 一 剛性體連接到車體 車架的側(cè)架構(gòu)件7。因此，即使在車輛側(cè)面碰撞等過程中，也 可以可靠地防止由于側(cè)梁構(gòu)件7朝向電動(dòng)機(jī)艙3的進(jìn)入導(dǎo)致的 燃料電池10或供給/排出歧管20的損壞。
在第一至第三實(shí)施例中，燃料電池10包括一對(duì)燃料電池堆 IOA和IOB。然而，燃料電池堆10A和10B的數(shù)量不限于兩個(gè)， 可以使用任何數(shù)量的燃料電池堆IOA和10B來形成燃料電池 10，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。 術(shù)語的一般解釋
在理解本發(fā)明的范圍時(shí)，如在本文中使用的一樣，術(shù)語"包 括，，及其派生詞是開放性術(shù)語，其確定存在所述特征、元件、 部件、組、整體和/或步驟，但不排除存在其它未陳述的特征、 元件、部件、組、整體和/或步驟。上述情況也適用于如術(shù)語"包 含"、"具有"及其派生詞等具有類似意義的詞匯。此外，術(shù)語 "部件"、"部"、"部分"、"構(gòu)件"或"元件"當(dāng)以單數(shù)使用時(shí)， 可以具有單個(gè)部件或多個(gè)部件的雙重意義。此外，如在本文中 使用的用來說明上述實(shí)施例一樣，下面的方向術(shù)語"向前、向 后、上方、向下、垂直、水平、下方和橫向"以及任何其它類 似的方向術(shù)語指的是配備有本發(fā)明的車輛的那些方向。因此， 用來說明本發(fā)明的這些術(shù)語應(yīng)該關(guān)于配備有本發(fā)明的車輛來解 釋。如在本文中使用的"大致"、"約，，和"大約，，等程度術(shù)語 指的是被修飾術(shù)語的合理偏離量，從而不會(huì)顯著改變最終結(jié)果。
盡管僅選擇被選定的實(shí)施例說明本發(fā)明，但通過所公開的 內(nèi)容，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的是，在不背離由所附權(quán)利 要求書限定的本發(fā)明的范圍的前提下，可以進(jìn)行各種修改和變形。例如，可以根據(jù)需要和/或期望改變各部件的尺寸、形狀、 位置或方向?？梢栽谑境龅谋舜酥苯舆B接或接觸的部件之間布 置中間結(jié)構(gòu)。可以由兩個(gè)元件執(zhí)行一個(gè)元件的功能，反之亦然。 可以在一個(gè)實(shí)施例中采用另 一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能。在一個(gè) 特定的實(shí)施例中不必同時(shí)存在所有的優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)獨(dú) 特的每一個(gè)特征本身或與其它特征的組合也應(yīng)該被認(rèn)為是本申
請(qǐng)人的進(jìn)一步發(fā)明的單獨(dú)說明，該特征包括由該特征具體化的 結(jié)構(gòu)和/或功能概念。從而，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的上述說明僅 是為了說明而提供的，而不是為了限制由所附權(quán)利要求書及其 等同限定的本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池電動(dòng)車，其包括驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，其布置在一對(duì)車輪之間；燃料電池，其布置在所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的上方，并且具有沿車輛的垂直方向堆疊的多個(gè)單位電池，所述燃料電池包括被構(gòu)造和布置成向所述單位電池分配燃料氣體、氧化氣體和冷卻劑的多個(gè)貫通歧管；以及第一和第二供給/排出歧管，其分別布置在所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的所述車輛橫向上的第一和第二橫向端部附近，所述第一和第二供給/排出歧管與所述貫通歧管流體連接，以向所述燃料電池輸送所述燃料氣體、所述氧化氣體和所述冷卻劑，所述第一和第二供給/排出歧管包括用于輸送所述燃料氣體、所述氧化氣體和所述冷卻劑的多個(gè)流體連接口，所述流體連接口位于在所述車輛的俯視圖中與形成在所述燃料電池中的所述貫通歧管的位置大致重疊的位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池電動(dòng)車，其特征在于， 所述第一和第二供給/排出歧管中的每一個(gè)均包括多個(gè)流體通道，所述流體通道與所述流體連接口流體連纟妻，橫_得所述 流體通道中的布置在所述第 一 和第二供給/排出歧管的最外側(cè) 位置的一個(gè)流體通道用于輸送所述冷卻劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池電動(dòng)車，其特征在于， 所述第一和第二供給/排出歧管中的每一個(gè)均包括多個(gè)流體通道，所述流體通道與所述流體連接口流體連接，使得所述 流體通道中的布置在所述第 一 和第二供給/排出歧管的最內(nèi)側(cè) 位置的 一 個(gè)流體通道用于輸送所述燃料氣體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池電動(dòng)車，其特征在于， 所述第 一 和第二供給/排出歧管中的 一 個(gè)被構(gòu)造和布置成與燃料氣體管流體連接，所述燃料氣體管被連接到安裝在所述車輛上的燃料氣體存儲(chǔ)裝置、所述流體連接口中的布置在所述 第 一和第二供給/排出歧管的車輛橫向上的內(nèi)表面上的 一個(gè)流體連接口 。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池電動(dòng)車，其特征在于， 所述燃料電池被容納在殼體中，所述殼體被固定聯(lián)接到所述第一和第二供給/排出歧管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池電動(dòng)車，其特征在于， 所述燃料電池被容納在殼體中，所述殼體分別被固定聯(lián)接到車架的一對(duì)側(cè)梁構(gòu)件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池電動(dòng)車，其特征在于， 所述第 一和第二供給/排出歧管分別被固定聯(lián)接到車架的一對(duì)側(cè)梁構(gòu)件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池電動(dòng)車，其特征在于， 所述第一和第二供給/排出歧管中的每一個(gè)均被形成為一件式的一體構(gòu)件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池電動(dòng)車，其特征在于， 所述第 一和第二供給/排出歧管中的每一個(gè)通過聯(lián)接兩個(gè)單獨(dú)的構(gòu)件形成為一體。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池電動(dòng)車，其特征在于， 所述第 一 和第二供給/排出歧管具有相同的形狀。
11. 一種燃料電池電動(dòng)車，其包括 動(dòng)力輸出裝置，其用于驅(qū)動(dòng)一對(duì)車輪；發(fā)電裝置，其用于產(chǎn)生用于所述動(dòng)力輸出裝置的電力；以及流體供給/排出裝置，其用于從所述發(fā)電裝置的下部的橫向 端部向所述發(fā)電裝置輸送燃料氣體、氧化氣體和冷卻劑，或者 從所述發(fā)電裝置輸送出燃料氣體、氧化氣體和冷卻劑，使得從所述流體供給/排出裝置供給到所述發(fā)電裝置以及從所述發(fā)電 裝置排出到所述流體供給/排出裝置的所述燃料氣體、所述氧化 氣體和所述冷卻劑沿車輛的大致垂直方向流動(dòng)。
全文摘要
一種燃料電池電動(dòng)車，其包括驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(40)、燃料電池(10)和第一和第二供給/排出歧管(20)。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(40)被布置在一對(duì)車輪之間。燃料電池(10)被布置在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(40)的上方，并且具有沿車輛的垂直方向堆疊的多個(gè)單位電池。燃料電池包括被構(gòu)造和布置成向單位電池分配燃料氣體、氧化氣體和冷卻劑的多個(gè)貫通歧管。第一和第二供給/排出歧管(20)分別被布置在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(40)的車輛橫向上的第一和第二橫向端部附近。第一和第二供給/排出歧管包括用于輸送燃料氣體、氧化氣體和冷卻劑的多個(gè)流體連接口，該流體連接口位于在車輛的俯視圖中與形成在燃料電池中的貫通歧管的位置大致重疊的位置。
文檔編號(hào)H01M8/00GK101297426SQ200680040013
公開日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2006年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者中田尚志, 鹽見岳史 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社