JP6135646B2 - 燃料電池システム - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池システムに関する。
従来より、車両に搭載される燃料電池は、燃料電池システムケースに収容されている。燃料電池には、燃料電池へアノードガスを供給するためのポンプへ二次電池などから電力を供給するワイヤーハーネスや、燃料電池に接続されているセンサなどの補機へ二次電池などから電力を供給するワイヤーハーネスが取り付けられている。燃料電池は車両の前方側に配されており、これらのワイヤーハーネスは、車両の前面衝突から保護するため、燃料電池ケースから車両の後方側へ引き出されていた（特許文献１など）。
特開２００２−３６２１６４号公報 特開２００４−１２７７４７号公報
しかし、一方向からまとめてワイヤーハーネスを引き出すことにより、燃料電池システムケースの引き出し口が大きくなる。この結果、引き出し口の防水性を確保するために、燃料電池や補機を収容する燃料電池システムケースが大型化するという課題があった。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
本発明の第１の形態は、
車両に搭載される燃料電池システムであって、
アノードガスとカソードガスとを電気化学反応させる燃料電池と、
前記燃料電池の運転に使用される複数の補機と、
前記燃料電池と前記複数の補機とを収容する燃料電池システムケースと、を備え、
前記燃料電池システムケースにおいて、
前記複数の補機への電力供給に用いる第１の電線を含む第１のワイヤーハーネスを引き出す面は、
前記第１の電線の電力よりも高い電力を供給する第２の電線を含む第２のワイヤーハーネスを引き出す面とは異なり、
前記第２のワイヤーハーネスは、前記燃料電池システムケースの面であって、前記車両の前側を向く面、後側を向く面、上側を向く面、下側を向く面のうちのいずれか一つの面から引き出されている、
燃料電池システムである。
本発明の第２の形態は、
車両に搭載される燃料電池システムであって、
アノードガスとカソードガスとを電気化学反応させる燃料電池と、
前記燃料電池の運転に使用される複数の補機と、
前記燃料電池と前記複数の補機とを収容する燃料電池システムケースと、を備え、
前記燃料電池システムケースにおいて、
前記複数の補機への電力供給に用いる第１の電線を含む第１のワイヤーハーネスを引き出す面は、
前記第１の電線の電力よりも高い電力を供給する第２の電線を含む第２のワイヤーハーネスを引き出す面とは異なり、
前記第１のワイヤーハーネスは、前記燃料電池システムケースの面であって、前記車両の右側を向く面もしくは左側を向く面から引き出されており、前記燃料電池システムケースに設けられた凹部内に配されている、
燃料電池システムである。
本発明の第３の形態は、
車両に搭載される燃料電池システムであって、
アノードガスとカソードガスとを電気化学反応させる燃料電池と、
前記燃料電池の運転に使用される複数の補機と、
前記燃料電池と前記複数の補機とを収容する燃料電池システムケースと、を備え、
前記燃料電池システムケースにおいて、
前記複数の補機への電力供給に用いる第１の電線を含む第１のワイヤーハーネスを引き出す面は、
前記第１の電線の電力よりも高い電力を供給する第２の電線を含む第２のワイヤーハーネスを引き出す面とは異なり、
前記第２のワイヤーハーネスを前記燃料電池システムケースから引き出す引出口に対して、前記第１のワイヤーハーネスは、前記車両の幅方向において外側に配されている、
燃料電池システムである。また、本発明は以下の形態としても実現できる。
（１）本発明の一形態によれば、車両に搭載される燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、アノードガスとカソードガスとを電気化学反応させる燃料電池と、前記燃料電池の運転に使用される複数の補機と、前記燃料電池と前記複数の補機とを収容する燃料電池システムケースと、を備え、前記燃料電池システムケースにおいて、前記複数の補機への電力供給に用いる第１の電線を含む第１のワイヤーハーネスを引き出す面は、前記第１の電線の電力よりも高い電力を供給する第２の電線を含む第２のワイヤーハーネスを引き出す面とは異なる。この形態によれば、第１のワイヤーハーネスと第２のワイヤーハーネスとを異なる面から引き出すことにより、それぞれのワイヤーハーネスを燃料電池システムケースから引き出すための引出口が小さくなる。この結果、燃料電池システムケースを小型化できる。
（２）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記第２のワイヤーハーネスは、前記燃料電池システムケースの面であって、前記車両の前側を向く面、後側を向く面、上側を向く面、下側を向く面のうちのいずれか一つの面から引き出されているとしてもよい。この形態によれば、第２のワイヤーハーネスに含まれる電線が側突によって断線または短絡する虞を低減できる。換言すると、第１の電線よりも高い電力を供給する第２の電線を、第１の電線と比較して、側突に対して優先的に保護できる。
（３）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池システムケースは、前記燃料電池を収容した燃料電池ケースと、前記複数の補機を収容した補機ケースを含むとしてもよい。この形態によれば、補機は補機ケースに収容されているため、補機への異物接触を低減できる。
（４）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記補機ケースの少なくとも一部は、樹脂カバーで覆われているとしてもよい。この形態によれば、補機カバー内で発生する騒音や振動を低減できる。
（５）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記第２の電線は、前記アノードガスを前記燃料電池へ供給するためのポンプへ電力を供給する電線であるとしてもよい。
（６）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記第１のワイヤーハーネスは、前記燃料電池システムケースの面であって、前記車両の右側を向く面もしくは左側を向く面から引き出されており、前記燃料電池システムケースに設けられた凹部内に配されているとしてもよい。この形態によれば、第１のワイヤーハーネスが凹部内に配されていない場合と比べて、側突による第１のワイヤーハーネスの断線や短絡の虞を低減できる。
（７）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記第２のワイヤーハーネスを前記燃料電池システムケースから引き出す引出口に対して、前記第１のワイヤーハーネスは、前記車両の幅方向において外側に配されているとしてもよい。この形態によれば、第１のワイヤーハーネスによって、第２のワイヤーハーネスを守ることができる。
（８）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記第１のワイヤーハーネスは、前記複数の補機から得られる電気信号を伝える第３の電線を含むとしてもよい。この形態によれば、複数の補機から得られる電気信号を伝える第３の電線を、第２のワイヤーハーネスに含まないことにより、第２の電線から発生する電磁波などに起因する電気信号へのノイズを抑制できる。
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池システムの製造方法や、製造方法を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。
本発明の一実施形態に用いる燃料電池システム１０の外観図。 補機ケース１２０の模式図。
Ａ．実施形態：
図１は、本発明の一実施形態に用いる燃料電池システム１０の外観図である。燃料電池システム１０は、第１のワイヤーハーネス１３０と、第２のワイヤーハーネス１３５と、燃料電池システムケース１４０と、を備える。燃料電池システム１０は、車両に搭載されている。本実施形態において、燃料電池システム１０は、車室の下に設けられている。図１において、Ｘ軸正方向は車両前方を示し、Ｙ軸正方向は車両上方を示し、Ｚ軸正方向は車両右方を示す。
第１のワイヤーハーネス１３０は、後述する複数の補機（図示せず）への電力供給に用いる第１の電線を含む。第２のワイヤーハーネス１３５は、第１の電線よりも高い電力を供給する第２の電線を含む。本実施形態において、第２の電線は、水素ポンプ（図示せず）へ電力を供給する電線であり、三相交流電力を供給する線である。
第１のワイヤーハーネス１３０は、さらに、複数の補機から得られる電気信号を伝える第３の電線を含む。第３の電線は第２のワイヤーハーネス１３５に含まれないことにより、第２の電線から発生する電磁波などに起因する電気信号へのノイズを抑制できる。
燃料電池システムケース１４０は、燃料電池ケース１００と、補機ケース１２０とを備える。燃料電池システムケース１４０は、車両の前後上下左右をそれぞれ向く面を備える。燃料電池ケース１００は、アノードガスとしての水素ガスと、カソードガスとしての酸素ガスとを電気化学反応させる燃料電池を収容している。燃料電池は、単セルを積層することにより構成されており、積層方向が車両幅方向となるように搭載されている。
補機ケース１２０は、燃料電池の運転に使用される複数の補機と、アノードガスとしての水素を燃料電池へ供給するためのポンプ（「水素ポンプ」とも呼ぶ）とを収容している。ここで、複数の補機としては、例えば、インジェクタや、排気排水弁、バルブ、センサなどが挙げられる。
補機ケース１２０の外周の一部は、樹脂カバー１４１、１４２で覆われている。樹脂カバー１４１、１４２は、内層がウレタンにより形成されており、外層が硬質樹脂により形成されている。補機は、補機ケース１２０に収容されている。このため、補機ケース１２０内への水や石や泥などの異物の浸入を低減できる。また、樹脂カバー１４１、１４２は、複数の補機や水素ポンプから発生する振動や騒音を低減できる。
図２は、補機ケース１２０の模式図である。補機ケース１２０は、アルミニウムのダイキャストにより一体形成されている。このため、補機ケース１２０の強度を保つことができる。ＸＹＺ軸は、図１のＸＹＺ軸と対応している。
第１の引出口１２５は、補機ケース１２０から第１のワイヤーハーネス１３０を引き出すための孔である。第２の引出口１２４は、補機ケース１２０から第２のワイヤーハーネス１３５を引き出すための孔である。孔１２１Ａ、１２１Ｂは、補機類とワイヤーハーネスを接続するなどの作業に用いるサービスホールである。孔１２１Ｃは、燃料電池に用いるガスの配管及び冷却水の配管を通すための孔である。
図２に示されるように、第１のワイヤーハーネス１３０を引き出す面は、第２のワイヤーハーネス１３５を引き出す面とは異なる。このため、燃料電池システムケース１４０からそれぞれのワイヤーハーネスを引き出すための引出口は、同一の面からまとめて引き出した場合と比較して小さくなる。この結果、燃料電池システムケース１４０を小型化できる。
第２のワイヤーハーネス１３５は、燃料電池システムケース１４０の面であって、車両における前側を向く面から引き出されている。このため、第２のワイヤーハーネス１３５が側突によって断線または短絡する虞を低減できる。換言すると、第１の電線よりも高い電力を供給する第２の電線を、第１の電線と比較して、側突に対して優先的に保護できる。なお、車両は、前後方向に対して幅方向の長さが短い。このため、側突に対する対策は、前突または後突に対する対策と比較して、より重要である。なお、第２のワイヤーハーネス１３５は、燃料電池システムケース１４０の面であって、車両における後側を向く面から引き出されているとしても同様の効果を得ることができる。
第１のワイヤーハーネス１３０は、燃料電池システムケース１４０の面であって、車両における右側を向く面から引き出されている。また、第１のワイヤーハーネス１３０は、燃料電池システムケース１４０に設けられた凹部１２２内に配されている。このようにすることにより、第１のワイヤーハーネス１３０が凹部１２２内に配されていない場合と比べて、側突による第１のワイヤーハーネス１３０の断線や短絡の虞を低減できる。ここで、「第１のワイヤーハーネス１３０が凹部１２２内に配されている」とは、第１のワイヤーハーネス１３０の少なくとも一部が凹部１２２内に配されていることを言う。なお、第１のワイヤーハーネス１３０は、燃料電池システムケース１４０の面であって、車両における左側を向く面から引き出されているとしても同様の効果を得ることができる。
第２のワイヤーハーネス１３５を燃料電池システムケース１４０から引き出す第２の引出口１２４に対して、第１のワイヤーハーネス１３０は、車両の幅方向において外側に配されている。このため、第１のワイヤーハーネス１３０によって、第２のワイヤーハーネス１３５の引出口を保護することができる。
図１に示すとおり、第１のワイヤーハーネス１３０の引出口にはグロメット１３０Ｇが設けられえており、グロメット１３０Ｇにより補機ケース１２０への異物の浸入を低減できる。同様に、第２のワイヤーハーネス１３５の引出口にはグロメット１３５Ｇが設けられており、グロメット１３５Ｇにより補機ケース１２０内への異物の浸入を低減できる。なお、第１のワイヤーハーネス１３０に含まれる電線と、第２のワイヤーハーネス１３５に含まれる電線とを一つのワイヤーハーネスに含ませ、一つの引出口からそのワイヤーハーネスを引き出した場合、以下のようなデメリットが生じる。つまり、引出口に設けるグロメットが大きくなるため、引出口を設ける面を大きくする必要があり、その結果として、燃料電池システムケース１４０が大型化するというデメリットが生じる。また、引出口に設けるグロメットが大きくなる結果、異物の侵入を低減させるためには、より精度の高いグロメットが要求されるというデメリットが生じる。
また、第１のワイヤーハーネス１３０には、ブラケット１３０Ａとクランプ１３０Ｂとが設けられており、これらにより、第１のワイヤーハーネス１３０を固定している。同様に、第２のワイヤーハーネス１３５には、クランプ１３５Ａが設けられており、これにより、第２のワイヤーハーネス１３５を固定している。
上記態様とすることによる他の効果としては、燃料電池システムケース１４０と隣接する部品との隙間確保が容易となったことや、燃料電池システムケース１４０が小型化したことによって搭載場所の自由度が増加したことが挙げられる。一方、ワイヤーハーネスを複数設けるのではなく一体化させる場合、ワイヤーハーネス自体が太くなり、曲がりにくくなる。このため、ワイヤーハーネスの取り回しのためには、大きなスペースが必要となり、結果として、燃料電池システムの大型化を招く。
Ｂ．変形例：
Ｂ１．変形例１：
本実施形態において、補機ケース１２０の外面であって、第１のワイヤーハーネス１３０が配される面については、樹脂カバー１４１、１４２が配されていない。このようにすることにより、第１のワイヤーハーネス１３０の外側への飛び出しを抑制できる。しかし、本発明はこれに限らず、補機ケース１２０の外面であって、第１のワイヤーハーネス１３０が配される面についても、樹脂カバー１４１、１４２を配してもよい。
Ｂ２．変形例２：
本実施形態において、燃料電池システムケース１４０において、第１のワイヤーハーネス１３０を引き出す面は、車両の右側を向く面であり、第２のワイヤーハーネス１３５を引き出す面は、車両の前側を向く面である。しかし、本発明はこれに限られない。燃料電池システムケース１４０において、第１のワイヤーハーネス１３０を引き出す面と第２のワイヤーハーネス１３５を引き出す面とが異なればよい。第２のワイヤーハーネス１３５を引き出す面を、車両の前側を向く面、後側を向く面、上側を向く面、下側を向く面のうちのいずれか一つの面とすることにより、第２のワイヤーハーネスに含まれる電線が側突によって断線または短絡する虞を低減できる。また、第２のワイヤーハーネス１３５を引き出す面を、車両の前側を向く面または後側を向く面とすることにより、燃料電池システムの高さが高くなることを抑制できる。
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
１０…燃料電池システム
１００…燃料電池ケース
１２０…補機ケース
１２１Ａ…孔
１２１Ｂ…孔
１２１Ｃ…孔
１２２…凹部
１２４…第２の引出口
１２５…第１の引出口
１３０…第１のワイヤーハーネス
１３０Ａ…ブラケット
１３０Ｂ…クランプ
１３０Ｇ…グロメット
１３５…第２のワイヤーハーネス
１３５Ａ…クランプ
１３５Ｇ…グロメット
１４０…燃料電池システムケース
１４１…樹脂カバー
１４２…樹脂カバー

Claims (7)

  1. 車両に搭載される燃料電池システムであって、
    アノードガスとカソードガスとを電気化学反応させる燃料電池と、
    前記燃料電池の運転に使用される複数の補機と、
    前記燃料電池と前記複数の補機とを収容する燃料電池システムケースと、を備え、
    前記燃料電池システムケースにおいて、
    前記複数の補機への電力供給に用いる第１の電線を含む第１のワイヤーハーネスを引き出す面は、
    前記第１の電線の電力よりも高い電力を供給する第２の電線を含む第２のワイヤーハーネスを引き出す面とは異なり、
    前記第２のワイヤーハーネスは、前記燃料電池システムケースの面であって、前記車両の前側を向く面、後側を向く面、上側を向く面、下側を向く面のうちのいずれか一つの面から引き出されている、
    燃料電池システム。
  2. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
    前記燃料電池システムケースは、前記燃料電池を収容した燃料電池ケースと、前記複数の補機を収容した補機ケースを含む、
    燃料電池システム。
  3. 請求項２に記載の燃料電池システムであって、
    前記補機ケースの少なくとも一部は、樹脂カバーで覆われている、
    燃料電池システム。
  4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
    前記第２の電線は、前記アノードガスを前記燃料電池へ供給するためのポンプへ電力を供給する電線である、
    燃料電池システム。
  5. 車両に搭載される燃料電池システムであって、
    アノードガスとカソードガスとを電気化学反応させる燃料電池と、
    前記燃料電池の運転に使用される複数の補機と、
    前記燃料電池と前記複数の補機とを収容する燃料電池システムケースと、を備え、
    前記燃料電池システムケースにおいて、
    前記複数の補機への電力供給に用いる第１の電線を含む第１のワイヤーハーネスを引き出す面は、
    前記第１の電線の電力よりも高い電力を供給する第２の電線を含む第２のワイヤーハーネスを引き出す面とは異なり、
    前記第１のワイヤーハーネスは、前記燃料電池システムケースの面であって、前記車両の右側を向く面もしくは左側を向く面から引き出されており、前記燃料電池システムケースに設けられた凹部内に配されている、
    燃料電池システム。
  6. 車両に搭載される燃料電池システムであって、
    アノードガスとカソードガスとを電気化学反応させる燃料電池と、
    前記燃料電池の運転に使用される複数の補機と、
    前記燃料電池と前記複数の補機とを収容する燃料電池システムケースと、を備え、
    前記燃料電池システムケースにおいて、
    前記複数の補機への電力供給に用いる第１の電線を含む第１のワイヤーハーネスを引き出す面は、
    前記第１の電線の電力よりも高い電力を供給する第２の電線を含む第２のワイヤーハーネスを引き出す面とは異なり、
    前記第２のワイヤーハーネスを前記燃料電池システムケースから引き出す引出口に対して、前記第１のワイヤーハーネスは、前記車両の幅方向において外側に配されている、
    燃料電池システム。
  7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
    前記第１のワイヤーハーネスは、前記複数の補機から得られる電気信号を伝える第３の電線を含む、
    燃料電池システム。
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