JP2005079002A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は燃料電池車両等に搭載される燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system mounted on a fuel cell vehicle or the like.
近年、自動車の排ガスによる大気汚染が世界的な問題となっている中で、水素と酸素を化学反応させて発電する電気を動力源とする電気自動車である燃料電池車両が注目を集めている。 In recent years, air pollution due to automobile exhaust gas has become a global problem, and fuel cell vehicles, which are electric vehicles that use electricity generated by a chemical reaction between hydrogen and oxygen as a power source, are attracting attention.
この燃料電池車両は、水素を使用することから様々な安全対策が施されており、例えば、燃料電池スタックと、燃料供給装置を始めとする各種の主要構成部品でなる制御装置とで構成される燃料電池システムを、車両前部の車体骨格メンバに締結固定されるサブフレーム上に搭載する車両(例えば、特許文献1参照)や、車両前方または後方から荷重が入力された場合に影響の少ない車両フロア下部に、燃料電池システムを搭載する車両などが知られている。
ところで、かかる従来のような燃料電池車両では、燃料電池システムを車両前部または車両フロア下部に搭載するようになっているため、当該燃料電池システムをコンパクト化する必要がある。 By the way, in such a conventional fuel cell vehicle, since the fuel cell system is mounted on the front part of the vehicle or the lower part of the vehicle floor, it is necessary to make the fuel cell system compact.
しかしながら、燃料電池システムは多くの電子制御部品により、システム内で使用する各種流体(水素、空気、純水、冷却水)を制御する構成となっていることから、燃料電池システムをコンパクト化すると、各種流体系の配管の配置および電子制御部品の配線の配置が煩雑になるという問題がある。 However, since the fuel cell system is configured to control various fluids (hydrogen, air, pure water, cooling water) used in the system by many electronic control components, when the fuel cell system is made compact, There is a problem that the arrangement of various fluid pipings and the wiring of electronic control components are complicated.
そして、このような燃料電池システムでは、排気装置等の空気系制御部品のゴミフィルタの交換や、冷却装置等の冷却系制御部品のイオンフィルタの交換、各種流体系の配管の漏れチェックおよび亀裂の有無の確認などの整備を施す必要があるため、各種流体系の配管の配置および電子制御部品の配線の配置が煩雑になると、燃料電池の整備性を低下させたり、電子制御部品および配管の整備性を低下させたりする問題にもつながることが懸念される。 In such a fuel cell system, a dust filter for an air system control component such as an exhaust device, an ion filter for a cooling system control component such as a cooling device, a leak check for cracks in various fluid systems, and cracks Since it is necessary to perform maintenance, such as checking the presence or absence, if the arrangement of piping for various fluid systems and the wiring of electronic control parts become complicated, the maintainability of the fuel cell is reduced, and the maintenance of electronic control parts and pipes There is a concern that it may lead to problems that reduce sex.
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、整備性の低下を回避しつつ、コンパクト化を実現し得る燃料電池システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system that can achieve downsizing while avoiding deterioration in maintainability.
本発明にあっては、燃料電池スタックと、上記燃料電池スタックを制御する制御装置とを有する燃料電池システムにおいて、立体格子状のフレームでなる筐体を具え、上記燃料電池スタックおよび上記制御装置を上記筐体内に配設するようにしたことを特徴としている。 In the present invention, in a fuel cell system having a fuel cell stack and a control device for controlling the fuel cell stack, the fuel cell stack includes a casing made of a three-dimensional lattice frame, and the fuel cell stack and the control device are provided. It is characterized by being arranged in the casing.
本発明によれば、燃料電池システムの筐体が立体格子状のフレームでなることから、この筐体の外周面にメンテナンス用スペースを確保することができるため、燃料電池スタックや、その制御装置の整備性が低下するのを回避しつつ、コンパクト化を実現し得る燃料電池システムを提供することができる。 According to the present invention, since the casing of the fuel cell system is a three-dimensional lattice frame, a space for maintenance can be secured on the outer peripheral surface of the casing, so that the fuel cell stack and its control device It is possible to provide a fuel cell system capable of realizing downsizing while avoiding deterioration of maintainability.
以下、本発明の一実施形態を図面と共に詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1〜図8は本発明における燃料電池システムの一実施形態を示し、図1は本発明の一実施形態における燃料電池システムの車両への搭載について示す概略構成図、図2は図1における燃料電池システムを拡大して示す分解斜視図、図3は図2における燃料電池システムの筐体について示す上面図、図4は図2における燃料電池システムの筐体への着脱状態を示す概略構成図、図5は図2における燃料電池システムの筐体の接合部を拡大して示す斜視図、図6は燃料電池システムの筐体の説明に供する斜視図、図7は図2における燃料電池システムの概略構成図、図8は図7における燃料電池システムの側面図である。 1 to 8 show an embodiment of a fuel cell system according to the present invention, FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing mounting of the fuel cell system in a vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a fuel in FIG. FIG. 3 is an exploded perspective view showing the battery system in an enlarged manner, FIG. 3 is a top view showing the casing of the fuel cell system in FIG. 2, and FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a state of attachment / detachment to the casing of the fuel cell system in FIG. 5 is an enlarged perspective view showing a joint portion of the casing of the fuel cell system in FIG. 2, FIG. 6 is a perspective view for explaining the casing of the fuel cell system, and FIG. 7 is an outline of the fuel cell system in FIG. FIG. 8 is a side view of the fuel cell system in FIG.
図1において、1は本発明における燃料電池システムを示し、例えば車両2のフロア下部に搭載される。具体的に、この燃料電池システム1は図2に示すように、制御装置3と、この制御装置3によって電子制御される燃料電池スタック4とが、クロスメンバとして機能するフレーム5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5hが格子状に組み立てられてなる筐体5に搭載されることにより構成されている。このため、この燃料電池システム1では、筐体5の上下左右等の外周面にメンテナンス用スペースを設けることが可能になっている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a fuel cell system according to the present invention. Specifically, as shown in FIG. 2, the fuel cell system 1 includes
この筐体5は、図3(a)に示すように、上方側のフレーム5e、5h間に跨ってクロスメンバ6が設けられており(この場合、2本であるがこれに限ることはない)、筐体5の剛性を向上し得るようになされている。
As shown in FIG. 3A, the
また、下方のフレーム5f、5gには、それぞれ図3(b)に示すように、燃料電池スタック4(図2参照)を固定保持するための取付部材である固定ボス7が所定間隔で設けられており、燃料電池スタック4は図外の固定手段である取付ボルト等によって、後述する取付部4a(図4参照)が固定ボス7に取り付けられることにより、筐体5に固定保持されるようになされている。
Further, as shown in FIG. 3B, the
そして、この燃料電池システム1では、筐体5の固定ボス7が所定間隔で設けられていることから、図4(a)および図4(b)に示すように、図外の取付ボルトを外した後、燃料電池スタック4を筐体5内でスライド移動させることにより、対峙していた燃料電池スタック4の取付部4aと固定ボス7とがずれるため、筐体5の下方へと燃料電池スタック4を取り出すことができるようになされている。この結果、燃料電池システム1がコンパクト化された場合においても、燃料電池スタック4のメンテナンス性が低下するのを回避することができる。
In this fuel cell system 1, since the
因みに、この筐体5は図5に示すように、例えばフレーム5bに対してフレーム5aが全周を溶接されることによって接続されている。本実施形態のように中空の角材を使用する場合、軽量化を図ることができる上、補強が容易であることからアルミニウムやマグネシウム等の比重の軽い非鉄金属も使用可能である。
Incidentally, as shown in FIG. 5, the
また、このような筐体5を用いる場合、図6に示すように、適宜、補強用フレーム5i、5jを追加することで、筐体5の剛性を向上することができる。但し、これは、筐体5内に搭載する制御装置3および燃料電池スタック4間に配設される各種配管やハーネスの配置される部分は除いて配設されるのが好ましい。
Moreover, when using such a housing |
ここで、本実施形態における燃料電池システム1について説明すると、図7に示すように、制御装置3は空気を導入する空気供給装置3aと、空気供給装置3aから供給される空気を加湿する空気加湿装置3bと、水素を導入する燃料供給装置3cと、燃料電池スタック4や空気加湿装置3bおよび燃料供給装置3cにおいて発生した排気を排出する排気装置3d、純水を導入する純水供給装置3e、冷却水を導入・排出する冷却装置3fからなる。
Here, the fuel cell system 1 in the present embodiment will be described. As shown in FIG. 7, the
空気供給装置3aおよび空気加湿装置3bと、空気加湿装置3bおよび燃料電池スタック4と、空気加湿装置3bおよび排気装置3dとに跨ってそれぞれ空気系配管が接続されており、空気加湿装置3bおよび燃料電池スタック4と、燃料供給装置3cおよび燃料電池スタック4と、燃料供給装置3cおよび排気装置3dとに跨ってそれぞれ水素系配管が接続されている。
Air system pipes are respectively connected across the air supply device 3a and the
また、燃料電池スタック4には冷却装置3f、純水供給装置3e、空気供給装置3a、空気加湿装置3bを順次介して配され、燃料供給装置3cおよび排気装置3dを順次介して循環される冷却水配管が接続されているとともに、純水供給装置3eとの間に純水配管が接続されている。さらに、燃料電池スタック4には、内部を換気するための換気用入口配管と換気用出口配管が配索されている。
The
一方、制御装置3を構成する各種装置間には制御装置用ハーネスが配され、それぞれ図外のコントロールユニットに接続されている。
On the other hand, a harness for a control device is arranged between various devices constituting the
そして、これら水素系配管、空気系配管、および純水配管は、それぞれ図8に示す筐体5の上下方向下部側領域における側面、すなわちフレーム5f、5gに沿って配置されており、冷却水配管は、筐体5の上部側領域における側面、すなわちフレーム5e、5hに沿って配索されているとともに、各種制御装置用ハーネスは、筐体5の上方側領域におけるこれらフレーム5e、5hに吊り下げて配索されている。
These hydrogen-based piping, air-based piping, and pure water piping are arranged along the side surfaces in the vertical direction lower side region of the
このように、各種流体(水素、空気、純水、冷却水)配管や、各種制御装置用ハーネスを筐体5の上部側と下部側との領域に、それぞれ役割に応じて分配することにより、筐体5内を整理することができるため、メンテナンス時に作業が煩雑になるのを未然に回避することができる上、燃料電池システム1全体としてコンパクト化することが可能となっている。
以上のように、本発明によれば、フレーム5a〜5hを立体格子状に組み立ててなる筐体5を設け、燃料電池スタック4および制御装置3を、その筐体5内に配設するようにしたことにより、この筐体5の外周面にメンテナンス用スペースを確保することができるため、燃料電池スタック4や、その制御装置3の整備性が低下するのを回避しつつ、コンパクト化を実現することができる。
In this way, by distributing various fluid (hydrogen, air, pure water, cooling water) piping and various control device harnesses to the upper and lower regions of the
As described above, according to the present invention, the
しかも、筐体5における燃料電池スタック4の取付部材である固定ボス7が、燃料電池スタック4をスライド移動させることによって、該筐体5に対し着脱自在となる位置に所定間隔で設けられているため、筐体5の下方へと燃料電池スタック4を取り出すことができ、この結果、燃料電池システム1がコンパクト化された場合においても、燃料電池スタック4のメンテナンス性が低下するのを回避することができる。
Moreover, the
また、燃料電池スタック4と制御装置3との間に配設される空気系配管や、水素系配管が、筐体5の側面、すなわちフレーム5f、5gに沿って配置されるようにしたことにより、頻繁に点検を必要とする重要部品である空気系配管(空気導入用配管)や水素系配管(水素導入用配管)が筐体5の側面に配置されるため、メンテナンスを容易にすることができる。
Further, the air system pipe and the hydrogen system pipe disposed between the
さらに、燃料電池スタック4と制御装置3との間に配設される空気系配管および水素系配管が、筐体5における上下方向下部側に配設されるとともに、冷却水配管および制御装置用ハーネスが筐体5の上部側に配設されるようにしたことにより、空気系および水素系配管は筐体5の側面から整備可能となり、メンテナンスを容易にすることができるとともに、冷却水配管および制御装置用ハーネスは、筐体5の上方側から容易にメンテナンスすることができる。
Further, an air system pipe and a hydrogen system pipe disposed between the
なお、本発明における自動車の車体構造を、上述した一実施形態を例にとって説明したが、本発明はこれに限ることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種実施形態を採用することができる。例えば、上述の実施形態においては、立体格子状のフレーム5a〜5hでなる筐体5に搭載される燃料電池システム1について説明したが、本発明はこれに限らず、要は筐体の外周面にメンテナンス用スペースを確保しつつ、燃料電池システムのコンパクト化が可能な筐体であれば、この他種々の形状でなる筐体を広く適用することができる。例えば、図9に示すように、円形の管状部材である円管パイプをU字形状に曲げて形成される一対のU字フレーム10aと、これら一対のU字フレーム10a間に架設される直線状のフレーム10b、10c、10d、10e、10fとでなる筐体10でもよく、この場合、U字フレーム10aをメインに使用する構造とすることで、クロスメンバとしての直線状のフレーム数を減らして部品点数の削減を可能とするとともに、格子状のフレームよりも接続点(すなわち、溶接点)を少なくして、強度および製造性を向上させることができる利点を得ることができる。
In addition, although the vehicle body structure of the automobile in the present invention has been described by taking the above-described embodiment as an example, the present invention is not limited to this, and various embodiments can be adopted without departing from the gist of the present invention. . For example, in the above-described embodiment, the fuel cell system 1 mounted on the
1・・・燃料電池システム
2・・・車両
3・・・制御装置
4・・・燃料電池スタック
4a・・・取付部
5、10・・・筐体
5a〜5h、10b〜10f・・・フレーム
7・・・固定ボス(取付部材)
10a・・・U字フレーム(フレーム)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
10a ... U-shaped frame
Claims (7)
立体格子状のフレームでなる筐体を具え、
上記燃料電池スタックおよび上記制御装置を上記筐体内に配設する
ことを特徴とする燃料電池システム。 In a fuel cell system having a fuel cell stack and a control device for controlling the fuel cell stack,
Provided with a three-dimensional lattice-shaped frame,
The fuel cell system, wherein the fuel cell stack and the control device are arranged in the casing.
円形の管状部材をU字形状に曲げて形成される一対のU字フレームと、
上記一対のU字フレーム間に架設されるフレームとでなる筐体を具え、
上記燃料電池スタックおよび上記制御装置が、上記筐体内に配設される
ことを特徴とする燃料電池システム。 In a fuel cell system having a fuel cell stack and a control device for controlling the fuel cell stack,
A pair of U-shaped frames formed by bending a circular tubular member into a U-shape;
Comprising a housing formed of a frame constructed between the pair of U-shaped frames;
The fuel cell system, wherein the fuel cell stack and the control device are disposed in the casing.
上記燃料電池スタックをスライド移動させることによって、該筐体に対し着脱自在となる位置に設けられている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池システム。 The mounting member of the fuel cell stack in the housing is
The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein the fuel cell stack is provided at a position where the fuel cell stack is detachably attached to the housing by sliding the fuel cell stack.
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 4. The air system pipe disposed between the fuel cell stack and the control device is disposed along a side surface of the frame in the housing. 5. The fuel cell system described in 1.
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 The hydrogen-based piping disposed between the fuel cell stack and the control device is disposed along a side surface of the frame in the housing. The fuel cell system described in 1.
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 Air system piping and hydrogen system piping disposed between the fuel cell stack and the control device are disposed along the side surface of the frame in the casing and on the lower side in the vertical direction of the frame. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the harness for the control device is disposed on an upper side of the frame.
ことを特徴とする請求項1〜3または6のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
Air system piping and hydrogen system piping disposed between the fuel cell stack and the control device are disposed along the side surface of the frame in the casing and on the lower side in the vertical direction of the frame. And a cooling water pipe disposed between the fuel cell stack and the control device is disposed on an upper side of the frame. The fuel cell system described in 1.
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