CN100521338C - 燃料电池系统及安装有燃料电池系统的车辆 - Google Patents
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Abstract
提供一种能够抑制从外部对电路基板的、或者从电路基板对外部的电磁干扰的影响，从而实现燃料电池组的稳定运行的燃料电池系统。该燃料电池系统，将叠层多个单格电池而成的燃料电池组(4)、和对该燃料电池组(4)的单格电池电压进行监视的单格电池监测器基板(11)收纳在燃料电池外壳(14)中，并在该燃料电池组(4)上连接逆变器等电力变换器，其中，单格电池监测器基板(11)被电磁波屏蔽性高的单格电池监测器罩(20)覆盖。单格电池监测器罩(20)例如由铜、铁、铝等导体构成。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池系统和安装有燃料电池系统的车辆，特别是涉及燃料电池组的单格电池监测器(cell monitor)用电路基板的电磁屏蔽。
背景技术
固体高分子电解质型燃料电池，是将包括膜-电极组件(MEA：Membrane-Electrode Assembly)和隔板的单格电池叠层1层以上而构成的。详细地说，在单格电池叠层体的单格电池叠层方向两端，配置端子(电极板)、绝缘件、端板，将单格电池叠层体在单格电池叠层方向上紧固，在单格电池叠层体的外侧通过在单格电池叠层方向上延伸的紧固连结部件(例如压板)和螺栓进行固定，从而形成了燃料电池组。
为了使燃料电池组稳定地运行，将监视单格电池电压的单格电池监测器固定在燃料电池组的例如上方。该单格电池监测器，例如在日本特开2004-127779号公报中所示的那样，单格电池监测器电路基板(电路板，circuit board)被具有防水性密封的外壳覆盖之后，既可以安装在燃料电池外壳的外表面上，又可以经由壳板(ケ—スプレ—ト)固定在燃料电池组的上方，与该燃料电池组一起收纳到燃料电池外壳内。
但是，当燃料电池组与逆变器等电力变换器连接时，就会从燃料电池组产生来自电力变换器的电磁干扰。因该电磁波的影响，单格电池监测器(电路基板)有可能误动作。另外，从单格电池监测器放出的电磁干扰也可能导致外部电子设备的误动作。
发明内容
本发明是鉴于上述原因而发明的，其目的在于，提供一种可抑制从外部对电路基板的、或者从电路基板对外部的电磁干扰的影响，从而使燃料电池组稳定地运行的燃料电池系统和安装有燃料电池系统的车辆。
为了解决上述课题，本发明的燃料电池系统，具有：叠层多个单格电池而成的燃料电池组、对该燃料电池组的单格电池电压进行监视的电路基板、和连接于上述燃料电池组的电力变换器，其中，上述电路基板被具有电磁波屏蔽性的罩覆盖。
在此，具有电磁波屏蔽性是指，至少具有40～120db的屏蔽效果。另外，在单格电池电压的监视中，还包括对单格电池的电压进行检测。
根据本发明，能够通过罩屏蔽从电力变换器经由燃料电池组放出的电磁波等的、来自电路基板的外部的电磁干扰。另外，反之也能抑制来自电路基板的电磁干扰放出到外部。
优选，用导体构成罩、或者在罩主体的表面上形成导体层，由此能够获得高电磁波屏蔽性。另外，将罩设置成覆盖电路基板的大致整个表面，由此能够获得更高的电磁波屏蔽性。
更优选，用不透水性的材料构成罩，由此能够抑制在电路基板的周边(在图1～图3所示的实施方式中，是在燃料电池外壳内)生成的凝结水附着到电路基板上。
本发明的安装有燃料电池系统的车辆，是安装了具有上述任一种构成的燃料电池系统的车辆，其中，上述罩经由导通部与车辆侧的导体部导通。在此，导通部，可以是将罩和车辆侧的导体部(例如车体、车架等)直接连结而使两者导通的部件(例如导通电缆)，也可以包括被配置在罩和车辆侧的导体部之间的燃料电池系统的构成部件中具有导通性的部件(在图2、3所示的实施方式中是金属制的燃料电池外壳等)。
根据本发明，能够使覆盖电路基板的罩经由导通部，接地于安装有燃料电池系统的车辆侧的导体部，所以能够谋求提高抑制电磁干扰的影响的效果，进而提高安全性。
电路基板，通过作为配线的单格电池监测器电缆，与例如燃料电池组中的至少一部分单格电池电连接。另外，电路基板经由托架等间接或直接地固定在例如燃料电池组的框架或其箱体上。在此，框架是指，支撑单格电池叠层体、或对单格电池叠层体施加紧固连结力的部件，例如，可以举出端板、压板、拉紧螺栓等。另一方面，箱体，也包括以保护单格电池叠层体为目的的部件。
燃料电池组，经由电力变换器(逆变器(inverter)、转换器(converter)等)向蓄电装置(电池、电容器)、驱动电机供给电力。对于这些电力设备(燃料电池、电力变换器、蓄电装置、驱动电机)，优选用具有电磁屏蔽性的外壳分别独立地进行覆盖；另外，在电力设备之间进行电力交换的电缆优选屏蔽电缆。进而，优选这些外壳以及屏蔽电缆的屏蔽线，和罩(单格电池监测器罩、单格电池监测器外壳)一起，与共同的车辆的导体部导通。根据该构成，可进一步降低在包括单格电池监测器(电路基板)的各个电力设备之间因干扰引起的影响。
附图说明
图1是表示作为本发明的一个实施方式的燃料电池系统的主要部分的侧视图；
图2是表示该燃料电池系统的变形例的主要部分的侧视图；
图3是表示收纳图2所示的燃料电池组的燃料电池外壳安装于车辆的状态的一个示例的剖视图。
具体实施方式
接下来，参照附图说明本发明的一个实施方式。图1是表示燃料电池系统的侧视图。另外，在下面使用固体高分子电解质型燃料电池进行说明，但是并不局限于下述的例子。
在本实施方式中所示的燃料电池组是固体高分子电解质型的燃料电池组，是将包括膜-电极组件(MEA：Membrane-Electrode Assembly)和隔板的单格电池叠层一层以上而构成的。详细地说，在单格电池叠层体的单格电池叠层方向的两端，配置端子(电极板)、绝缘件、端板，将单格电池叠层体在单格电池叠层方向上紧固，在单格电池叠层体的外侧通过在单格电池叠层方向延伸的紧固连结部件(例如压板/张紧器)和螺栓进行固定，这样形成燃料电池组。
在图1中，标号1是通过端板2A、2B从两端紧固连结的单格电池叠层体，端板2A、2B之间由压板5紧固连结从而形成燃料电池组4。在燃料电池组4的上方经由多个系梁6(collar)支撑着壳板10，在该壳板10的上方固定有对每个单格电池或每作为一组的多个单格电池的单格电池电压进行监视的单格电池监测器11(电路基板)。
这样，在本实施方式中，单格电池监测器11，经由系梁6以及壳板10安装在压板5上。
标号13是支撑燃料电池组4的固定件，燃料电池组4以被支撑在固定件13上的状态与单格电池监测器11一起被收纳在燃料电池外壳14中。
另外，在燃料电池组4上，连接有牵引逆变器(电力变换器)和辅机逆变器(电力变换器)，所述牵引逆变器和辅机逆变器将从该燃料电池组4和二次电池(蓄电池)这两者中的任一方或双方供给的直流电转换成交流电(DC-AC变换)并分别向牵引电机以及辅机电机供给交流电。
由于从燃料电池组4渗透出微量的氢气，为了进行燃料电池外壳14内的换气，在燃料电池外壳14上设置有换气膜15。换气膜15是为防止液体或异物等进入而选择性地仅使气体透过的膜。另外，也可以采用换气口、风扇、放气窗等来取代该换气膜15。
标号20是与燃料电池组4相独立地覆盖单格电池监测器11的单格电池监测器罩(cover)。单格电池监测器罩20是由不透水的、电磁波屏蔽性高的材料例如铜或铜类合金、铁或铁类合金、铝或铝类合金等导体构成。也可以不限于这种构成，单格电池监测器罩20还可以在树脂制等的罩主体的表面上形成导体层，或者由导电性树脂等构成。
单格电池监测器罩20被设置成，除配线类的插入口等之外，将单格电池监测器11的整体包围。
本实施方式的燃料电池系统，如上述那样构成，由此即便从单格电池监测器11的外部向该单格电池监测器11放出电磁干扰(噪声)，如从连接于燃料电池组4的逆变器等电力变换器经由该燃料电池组4所放出的电磁波等，也能够在单格电池监测器罩20的作用下将该电磁干扰屏蔽。
另外，反之也可以抑制来自单格电池监测器11的电磁干扰放出到外部。因此，能够抑制单格电池监测器11和配置在其外部的电子设备的误动作，从而实现燃料电池组4的稳定的运行。
另外，因为从燃料电池组4透出微量的氢气，所以设置有换气膜15以进行换气。因此，与设置换气口、风扇、放气窗等的情况一样，由于从换气膜15获取外部气体，所以水蒸汽会进入燃料电池外壳14内，从而产生凝结水25。
在本实施方式中，由于单格电池监测器罩20是不透水性的，所以即使在如图所示的燃料电池外壳14的内壁上面生成的凝结水25落下，也可以抑制凝结水25直接附着在单格电池监测器11上。因此，能防止单格电池监测器11的误动作，使燃料电池组4更加稳定地运行。
另外，作为防止结露(凝结水)的方法，可以采用将燃料电池外壳14设为两重构造的方法，将燃料电池外壳14的上面设为亲水性、并将外壳14的上面设为倾斜状态，由此防止凝结水落到单格电池监测器11上的方法；或者，在燃料电池外壳14内面设置绝热部件的方法，等等。另外，作为防止凝结水附着到单格电池监测器11上的方法，可以采用将单格电池监测器11用不透水性的材料成型的方法。
接下来，参照图2和图3说明本发明的燃料电池系统的其他实施方式、以及安装该燃料电池系统的车辆的一个实施方式。下面，以和图1所示的燃料电池系统的不同点为中心，进行说明。
在本实施方式的燃料电池系统以及车辆100中，如图2以及图3所示，上述不透水的、电磁波屏蔽性高的导体构成的单格电池监测器罩20、和由例如不锈钢或铝等导体构成的燃料电池外壳14，经由导通电缆120电连接。
另外，燃料电池外壳14，通过图未示的紧固连结螺栓等固定在作为车辆100侧的导体部之一的金属制的车架110上。由此，本实施方式的单格电池监测器罩20，经由导通电缆120和燃料电池外壳14与车架110导通。
通过这种构成，根据本实施方式的燃料电池系统以及安装该系统的车辆100，能够使覆盖单格电池监测器11的单格电池监测器罩20，经由作为导通部的导通电缆120和燃料电池外壳14，接地(earth)于作为车辆100侧的导体部的车架110，所以能够谋求提高抑制上述电磁干扰的影响的效果，并且提高安全性。
在本实施方式中，单格电池监测器罩20，与车辆100侧的车架110导通，但是只要是车辆100侧的导体部，还可以与其他部分、例如车体111导通。另外，在单格电池监测器罩20和车辆100侧的导体部之间，也可以除燃料电池外壳14之外或取代燃料电池外壳14，介置有燃料电池系统的构成部件中的具有导通性的部件。
在以上的实施方式中，在燃料电池外壳(电池组外壳)14内设置有单格电池监测器(电路基板)11。但是，本发明也适用于在燃料电池外壳14之外设有单格电池监测器(电路基板)11和单格电池监测器罩(单格电池监测器外壳)20的构造。
根据本发明，不仅能够通过罩屏蔽从电力变换器经由燃料电池组放出的电磁波等的、来自电路基板的外部的电磁干扰，还能够抑制来自电路基板的电磁干扰放出到外部。因此，可以抑制电路基板和配置在其外部的电子设备的误动作，从而实现燃料电池组的稳定运行。
因此，本发明能够广泛地应用于有这种需求的燃料电池系统以及安装有燃料电池系统的车辆。
Claims (7)
1.一种车辆，其安装有燃料电池系统，该燃料电池系统具有：叠层多个单格电池而成的燃料电池组、对该燃料电池组的单格电池电压进行监视的电路基板、和连接于上述燃料电池组的电力变换器，其中，
上述电路基板被具有电磁波屏蔽性的罩覆盖；
上述罩接地于该车辆侧的导体部。
2.如权利要求1所述的车辆，其中，上述罩被设置成覆盖上述电路基板的大致整个表面。
3.如权利要求1或2所述的车辆，其中，上述罩还具有不透水性。
4.如权利要求1或2所述的车辆，其中，上述罩经由导通部与上述导体部导通。
5.如权利要求1或2所述的车辆，其中，
还具有收纳上述燃料电池组、并具有电磁波屏蔽性的电池组外壳；
上述电池组外壳与上述车辆侧的导体部导通。
6.如权利要求3所述的车辆，其中，
还具有收纳上述燃料电池组、并具有电磁波屏蔽性的电池组外壳；
上述电池组外壳与该车辆侧的导体部导通。
7.一种燃料电池系统，该燃料电池系统具有：叠层多个单格电池而成的燃料电池组、对该燃料电池组的单格电池电压进行监视的电路基板、和连接于上述燃料电池组的电力变换器，其中，还具有：
收纳上述燃料电池组和上述电路基板、且具有电磁波屏蔽性的电池组外壳，以及
在上述电池组外壳内覆盖上述电路基板以屏蔽从上述燃料电池组朝向上述电路基板的电磁波的罩。
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