CN102859772A - 车辆用燃料电池系统及燃料电池车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够高效地配置于地板下的车辆用燃料电池系统。本发明的车辆用燃料电池系统在地板下具备接受氧化气体和燃料气体的供给并通过电化学反应进行发电的燃料电池、与所述燃料电池的动作相关联的辅机、变换所述燃料电池的发电电力的转换器，沿车辆前后方向串联配置所述燃料电池、所述辅机及所述转换器，且将所述辅机与所述燃料电池相邻配置而构成车辆用燃料电池系统。

Description

车辆用燃料电池系统及燃料电池车辆

技术领域

本发明涉及具备燃料电池的车辆用燃料电池系统及燃料电池车辆。

背景技术

近年来，以通过反应气体（燃料气体及氧化气体）的电化学反应发电的燃料电池为能源的燃料电池系统备受关注。车载有该燃料电池系统的车辆中有向车辆地板下搭载有系统的车辆。

这样，作为向车辆地板下搭载系统的技术有如下等技术，在地板下配置燃料电池、转换器、辅机，此时在燃料电池的左右配置转换器（例如参照专利文献1）；在车辆的地板下配置燃料电池、辅机、转换器回路，将电气配线简单化（例如参照专利文献2）；将升压转换器、燃料电池配置于车辆地板的构造（例如参照专利文献3）。

另外，还有如下构造，将燃料电池、辅机配置于车辆前部的空间内，使重心平衡稳定的构造（例如参照专利文献4）；在车辆地板下按顺序配置辅机、燃料电池、电力变换装置，提高布局性的构造（例如参照专利文献5）；而且，在车辆地板下按顺序配置辅机、燃料电池、电力变换调整装置，实现配管的缩短化的构造（例如参照专利文献6）。

专利文献1:特开2007－015616号公报

专利文献2:特开2009－113623号公报（2、4、6页、图1）

专利文献3:特开2010－004666号公报（2、6、8页、图2）

专利文献4:特开2005－306207号公报（2、4、5页、图2、5）

专利文献5:特开2006－076485号公报（2、3页、图1）

专利文献6:特开2006－113623号公报（2～4页、图1）

但是，车辆地板下的空间为确保足够的室内空间而受车宽方向及高度方向的限制。

因此，在将构成燃料电池系统的燃料电池、辅机、转换器（以下有时将其总称为“系统构成要素”。）搭载于车辆地板下的情况下，不仅要考虑系统构成要素，而且还要考虑将系统构成要素间连结的配管及配线的配设性（配线作业的容易化、配线的简单化等），并且需要将其高效地配置在地板下的优先的空间内。

发明内容

但是，车辆地板下的空间为确保足够的室内空间而受车宽方向及高度方向的限制。

因此，在将构成燃料电池系统的燃料电池、辅机、转换器（以下有时将这些总称为“系统构成要素”。）搭载于车辆地板下的情况下，不仅要考虑系统构成要素，而且还要考虑将系统构成要素间连结的配管及配线的配设性（配线作业的容易化、配线的简单化等），并且需要将其高效地配置在地板下的有限空间内。

本发明是鉴于上述的情况而创立的，其目的在于，可以将车辆用燃料电池系统高效地配置于地板下。

为实现上述目的，本发明的车辆用燃料电池系统，在地板下具备：接受氧化气体和燃料气体的供给并通过电化学反应进行发电的燃料电池、与所述燃料电池的动作相关联的辅机、变换所述燃料电池的发电电力的转换器，沿车辆前后方向串联配置所述燃料电池、所述辅机及所述转换器，且将所述辅机与所述燃料电池相邻配置而构成车辆用燃料电池系统。

根据该构成的车辆用燃料电池系统，配置于车辆的地板下的燃料电池、与配置于地板下的转换器、及配置于地板下的燃料电池用的辅机串联配置于车辆前后方向上。这种配置中，转换器、辅机及燃料电池各自之间的配管及配线的连接关系（以下有时简称为“配线”。）仅燃料电池和转换器之间的配线产生交错的部分，但其它并不会变成冗长的配线，是良好的。

因此，可以将这些转换器、辅机、及燃料电池与和它们连接的配管及配线一同高效地配置在车辆地板下的车宽方向及上下方向窄的空间。

另外，本发明的车辆用燃料电池系统中，在所述燃料电池为层叠所需数量的接受氧化气体和燃料气体的供给并通过电化学反应进行发电的单电池而构成的、并且在单电池层叠方向一端部侧供排氧化气体及燃料气体的燃料电池的情况下，可以从车辆前后方向前侧依次串联配置所述转换器、所述辅机、所述燃料电池。

另外，本发明的车辆用燃料电池系统中，所述燃料电池为层叠所需数量的接受氧化气体和燃料气体的供给并通过电化学反应进行发电的单电池而构成的、并且在单电池层叠方向一端部侧供排氧化气体且在单电池层叠方向另一端部侧供排燃料气体的情况下，可以从车辆前后方向前侧依次串联配置所述转换器、所述燃料电池、所述辅机。

所述辅机包含与所述燃料电池的流体供排相关联的设备、和与该设备连接的配管或／及配线。作为燃料电池的流体供排，例如有氧化气体、燃料气体、供燃料电池及转换器冷却的冷却液的供排。

本发明的燃料电池车辆，搭载有上述任一个记载的车辆用燃料电池系统，其中，在形成于车辆前部的舱室内配置有控制所述转换器和所述辅机及所述燃料电池的控制部、用于冷却所述燃料电池和所述转换器的散热器、与所述转换器电连接的车辆驱动用的牵引电动机、向所述燃料电池压送作为氧化气体的空气的空气压缩机，在形成于所述舱室后方的车室下的地板下空间配置有所述转换器、所述辅机及所述燃料电池。

发明效果

根据本发明，可以将燃料电池、辅机、转换器与和它们连接的配管及配线一同高效地配置于车辆地板下。

附图说明

图1是表示本发明的燃料电池系统的概略构成图；

图2是表示第一实施方式的车载布局的俯视图；

图3是表示第一实施方式的车载布局的剖面图；

图4是用于说明实施例1的车载布局的图表；

图5是用于说明比较例1的车载布局的图表；

图6是用于说明比较例2的车载布局的图表；

图7是用于说明第二实施方式的车载布局的图表。

符号说明

1燃料电池系统

20燃料电池

41DC／DC转换器（转换器）

43牵引电动机

45辅机

50控制部

100舱室

101车室

102地板下空间

A2空气压缩机

C1、C11散热器

V车辆（燃料电池车辆）

具体实施方式

首先，说明本发明的燃料电池系统的第一实施方式的整体构成。该燃料电池系统1为燃料电池车辆的车载发电系统，具备燃料电池20、氧化气体供给系ASS、燃料气体供给系FSS、燃料电池冷却系FCCS、电力系ES、转换器冷却系DCCS、控制部50等。

燃料电池20作为层叠所需数量的接受反应气体（燃料气体、氧化气体）的供给并通过电化学反应进行发电的单电池而成的燃料电池堆而构成。氧化气体供给系ASS是用于将作为氧化气体的空气向燃料电池20供给的系统。燃料气体供给系FSS是用于将作为燃料气体的氢气向燃料电池20供给的系统。电力系ES是用于控制电力的充放电的系统。燃料电池冷却系FCCS是用于冷却燃料电池20的系统。转换器冷却系DCCS是用于冷却后述的DC／DC转换器41的系统。控制部50是统一控制燃料电池系统1整体的控制器。

氧化气体供给系ASS具有氧化气体流路11和氧化废气流路12。氧化气体流路11是向燃料电池20的阴极供给的氧化气体（空气）流动的流路。氧化废气流路12是从燃料电池20排出的氧化废气（空气废气）流动的流路。

在氧化气体流路11设有从空气（氧化气体）除去微粒子的空气过滤器A1、压送空气的空气压缩机A2、及向空气施加所需的水分的加湿器A21、用于截断或容许来自空气压缩机A2的压送空气的供给的截断阀A3。在空气过滤器A1设有检测空气流量的未图示的空气流量表（流量计）。空气压缩机A2由电动机M驱动。该电动机M由后述的控制部50驱动控制。

在氧化废气流路12设有用于对燃料电池20的出口侧的流路进行开闭的截断阀A4、压力调节阀A5、及加湿器A21。压力调节阀A5作为设定向燃料电池20的供给空气压的调压（减压）器起作用。控制部50通过调整驱动空气压缩机A2的电动机M的转速及压力调节阀A5的开度面积，控制向燃料电池20的供给空气压及供给空气流量。

燃料气体供给系FSS具有氢供给源30、燃料气体流路31、循环流路32、循环泵H13、排气排水流路33。燃料气体流路31是从氢供给源30向燃料电池20的阳极供给的氢气（燃料气体）流动的流路。循环流路32是用于使从燃料电池20排出的氢废气（燃料废气）在燃料气体流路31循环的流路。循环泵H13是将循环流路32内的氢废气向燃料气体流路31压送的泵。排气排水流路33是与循环流路32分支连接的流路。

氢供给源30例如由高压氢罐构成，贮存高压（例如35MPa～70MPa）的氢气，但也可以是所谓的燃料改质器、氢吸藏合金等。如果打开截断阀H1，则氢气从氢供给源30向燃料气体流路31流出。氢气通过调节器H2、喷射器H3减压至例如200kPa程度并向燃料电池20供给。

在燃料气体流路31设有截断阀H1、调节器H2、喷射器H3、未图示的压力传感器等。截断阀H1是用于截断或容许来自氢供给源30的氢气的供给的阀。调节器H2调整氢气的压力。喷射器H3控制向燃料电池20的氢气供给量。

调节器H2是将其上游侧压力（一次压）调压为预先设定的二次压的装置，例如由对一次压进行减压的机械式的减压阀等构成。机械式的减压阀具有以下构成，即具有隔着隔膜形成有背压室和调压室的框体，通过背压室内的背压在调压室内将一次压减压为规定的压力而作为二次压。通过在喷射器H3的上游侧配置调节器H2，可以有效降低喷射器H3的上游侧压力。

喷射器H3是可通过利用电磁驱动力直接以规定的驱动周期驱动阀体使其从阀座离开而调整气体流量及气压的电磁驱动式的开闭阀。喷射器H3具备：具有喷射氢气等气体燃料的喷射孔的阀座、将该气体燃料供给导向至喷射孔的喷嘴体、相对于该喷嘴体沿轴线方向（气体流动方向）可移动地容纳保持并对喷射孔进行开闭的阀体。

喷射器H3的阀体如下构成，通过电磁驱动装置即螺线管驱动，且通过从控制部50输出的控制信号可控制喷射器H3的气体喷射时间及气体喷射时期。喷射器H3为向其下游供给所要求的气体流量，通过变更设于喷射器H3的气体流路的阀体的开口面积（开度）及开放时间的至少一方，调整向下游侧供给的气体流量（或氢摩尔浓度）。

在循环流路32经由气液分离器H11及排气排水阀H12连接有排气排水流路33。排气排水阀H12是通过来自控制部50的指令进行动作，由此用于将包含循环流路32内的杂质的氢废气和水分向外部排出的阀。通过排气排水阀H12的开阀，循环流路32内的氢废气中的杂质的浓度降低，可以提高在循环系内循环的氢废气中的氢浓度。

经由排气排水阀H12排出的氢废气与在氧化废气流路12流动的空气废气混合，通过未图示的稀释器进行稀释。循环泵H13通过电动机驱动将循环系内的氢废气向燃料电池20循环供给。

电力系ES具备DC／DC转换器41、牵引逆变器42、牵引电动机43、蓄电池44、辅机类等。燃料电池系统1作为将DC／DC转换器41和牵引逆变器42并联连接于燃料电池20的并联混合系统而构成。另外，DC／DC转换器41和牵引电动机43经由牵引逆变器42电连接。

DC／DC转换器41具有将从蓄电池44供给的直流电压升压并向牵引逆变器42输出的功能、和将燃料电池20发电的直流电力或利用再生制动由牵引电动机43回收的再生电力降压而对蓄电池44充电的功能。通过DC／DC转换器41的这些功能，控制蓄电池44的充放电。另外，通过DC／DC转换器41的电压变换控制，控制该燃料电池20的运转点（输出端子电压、输出电流）。

在燃料电池20上安装有电压传感器S1和电流传感器S2。电压传感器S1是用于检测燃料电池20的输出端子电压（单电池电压）的传感器。电流传感器S2是用于检测燃料电池20的输出电流的传感器。

蓄电池44作为剩余电力的贮藏源、再生制动时的再生能量贮藏源、伴随燃料电池车辆的加速或减速的负荷变动时的能量缓冲器而起作用。作为蓄电池44，优选例如镍镉蓄电池、镍氢蓄电池、锂二次电池等二次电池。在蓄电池44安装有用于检测SOC（State of charge）的SOC传感器。

牵引逆变器42例如是通过脉宽调制方式驱动的PWM逆变器。牵引逆变器42根据来自控制部50的控制指令将从燃料电池20或蓄电池44输出的直流电压变换成三相交流电压，控制牵引电动机43的旋转扭矩。牵引电动机43例如为三相交流电动机，构成燃料电池车辆的动力源。

辅机类是与燃料电池20的动作相关联的周边设备类，更具体而言，是对燃料电池系统1内的各部所配置的各电动机（例如泵类等动力源）、用于驱动这些电动机的逆变器类、及各种车载辅机类（例如空气压缩机A2、喷射器H3、冷却液泵C2、散热器C1等）进行总称。

下面，将这些辅机类中、特别是与燃料电池20的流体供排相关的设备、换言之与空气、氢气及后述的冷却液的供排相关联的设备、更具体而言包括例如氧化气体供给系ASS中的截断阀A3、A4、加湿器A21及压力调节阀A5、燃料气体供给系FSS中的调节器H2、喷射器H3、气液分离器H11、排气排水阀H12及循环泵H13、后述的燃料电池冷却系FCCS中的温度传感器T1、T2、及与它们连接的配管或配线的设备称为辅机45进行说明。

燃料电池冷却系FCCS具有散热器C1、冷却液泵C2、冷却液去路C3、冷却液返回路C4。散热器C1将用于冷却燃料电池20的冷却液散热而进行冷却。冷却液泵C2是用于使冷却液在燃料电池20和散热器C 1之间循环的泵。

冷却液去路C3是连接散热器C1和燃料电池20的流路，设有温度传感器T1和冷却液泵C2。通过驱动冷却液泵C2，冷却液从散热器C1通过冷却液去路C3向燃料电池20流动。冷却液返回路C4是连接燃料电池20和散热器C1的流路，设有温度传感器T2。通过驱动冷却液泵C2，冷却了燃料电池20的冷却液向散热器C1回流。

转换器冷却系DCCS具有散热器C11、冷却液泵C12、冷却液去路C13、冷却液返回路C14。散热器C11将用于冷却DC／DC转换器41的冷却液散热而进行冷却。冷却液泵C12是用于使冷却液在DC／DC转换器41和散热器C11之间循环的泵。

冷却液去路C13是连接散热器C11和DC／DC转换器41的流路，设有温度传感器T11和冷却液泵C12。通过驱动冷却液泵C12，冷却液从散热器C11通过冷却液去路C13流向DC／DC转换器41。冷却液返回路C14是连接DC／DC转换器41和散热器C11的流路，设有温度传感器T12。通过驱动冷却液泵C12，冷却了DC／DC转换器41的冷却液向散热器C11回流。

控制部50是具备CPU、ROM、RAM、及输入输出接口的计算机系统，控制燃料电池系统1的各部。例如，控制部50在接受到从点火开关输出的起动信号IG时，开始燃料电池系统1的运转。之后，控制部50基于从加速器传感器输出的加速器开度信号ACC、从车速传感器输出的车速信号VC等求燃料电池系统1整体的要求电力。

而且，控制部50决定燃料电池20和蓄电池44各自的输出电力的分配，且以燃料电池20的发电量与目标电力一致的方式控制氧化气体供给系ASS及燃料气体供给系FSS，并且，控制DC／DC转换器41，控制燃料电池20的运转点（输出端子电压、输出电流）。

另外，控制部50以得到与加速器开度相对应的目标转矩的方式，例如作为开关指令将U相、V相、及W相的各交流电压指令值向牵引逆变器42输出，控制牵引电动机43的输出扭矩、及转速。而且，控制部50控制燃料电池冷却系FCCS及转换器冷却系DCCS，以将燃料电池20及DC／DC转换器41维持在适宜温度的方式进行控制。

其次，参照图2及图3说明本实施方式的燃料电池系统1的车载布局。

在形成于车辆（燃料电池车辆）V的前部的舱室100内配置有牵引逆变器42和牵引电动机43和控制部50。另外，在舱室100内还配置有图2及图3中省略图示的图1所示的空气过滤器A1及空气压缩机A2、和散热器C1及散热器C11。

而且，在比舱室100更靠车辆后方的地板下、即车室101下的地板下空间102，从车辆前后方向前侧按顺序以上下左右的位置大致一致的方式串联配置有DC／DC转换器41、辅机45、燃料电池20。

燃料电池20将单电池的层叠方向的一端板（单电池层叠方向一端部）20a朝向车辆前方，另外将另一端板（单电池层叠方向另一端部）20b朝向车辆后方配置。此外，本实施方式的燃料电池20在车辆前方侧的端板20a上均缠绕配管向该燃料电池20连接的配管的连接部。另外，该端板20a侧为燃料电池20的总负极，相反侧的端板20b侧为总正极。

而且，在燃料电池20的车辆后方位置、例如比后部座席的座椅靠背110下更靠行李箱103侧的位置配置有氢供给源30（参照图3）。

根据以上所述的第一实施方式，配置于车辆的地板下的燃料电池20、配置于同一地板下的DC／DC转换器41及配置于同一地板下的燃料电池20用的辅机45从车辆前后方向前侧按DC／DC转换器41、辅机45、燃料电池20的顺序串联配置，因此，可以将这些DC／DC转换器41、辅机45及燃料电池20在车辆地板下高效地配置于在车宽方向及上下方向窄的空间。

因此，可以使用地板下的侧梁间的宽度搭载燃料电池20及DC／DC转换器41。另外，由于可以将燃料电池20配置于车辆后部侧，所以能够避免前部座席（驾驶席、助手席）的脚下横梁的高度方向的限制，能够确保燃料电池20的单电池的高度。

此外，为验证上述第一实施方式的配置所产生的优异的效果，将从车辆前后方向前侧按DC／DC转换器41、辅机45、燃料电池20的顺序串联配置的实施例1、从车辆前后方向前侧按辅机45、燃料电池20、DC／DC转换器41的顺序串联配置的比较例1、从车辆前后方向前侧按辅机45、DC／DC转换器41、燃料电池20的顺序串联配置的比较例2进行比较。

此外，燃料电池20作为燃料电池系统1的构成要素为最大级的零件，与之相对，辅机45及DC／DC转换器41虽然为较大的零件，但比燃料电池20小。

（实施例1）

首先，参照图4说明实施例1的车载布局。

图4中的“FC”表示燃料电池20，“FC空气”表示氧化气体供给系ASS，“FC氢”表示燃料气体供给系FSS，“FC冷却”表示燃料电池冷却系FCCS，“高电压”表示高电压系的配线（主电源线），“低电压”表示低电压系的配线（12V蓄电池系），“辅机”表示辅机45，“FDC”表示DC／DC转换器41，“FDC冷却”表示转换器冷却系DCCS（后述的图5～图7也相同）。

此外，图4中，黑圈表示必须连接配管及配线的部分（系统构成要素），白圈表示配管及配线不得不横穿的部分（系统构成要素）（后述的图5～图7也相同）。

＜“FC”的项目中的“FC空气”＞

用于将从配置于舱室100内的空气过滤器A1导入的空气向燃料电池20供给的氧化气体流路11由比所述燃料气体供给系FSS的配管直径大的配管形成。该配管从舱室100进入地板下，在车宽方向横穿（以下有时简称为“横穿”等。）DC／DC转换器41，在与辅机45的加湿器A21及截断阀A3连接后，与燃料电池20连接。

另外，用于将从燃料电池20排出的空气废气导出到车外的氧化废气流路12与上述氧化气体流路11的配管相同，由比上述燃料气体供给系FSS的配管直径大的配管形成。该配管在地板下从燃料电池20延伸并连接到辅机45的截断阀A4、压力调节阀A5及加湿器A21后，横穿燃料电池20而向氢供给源30的更后方延伸出，最终在车外开口。

＜“FC”的项目中的“FC氢”＞

用于将来自配置于车辆后部的氢供给源30的氢气向燃料电池20供给的燃料气体流路31由比上述氧化气体供给系ASS的配管直径小的配管形成。该配管从车辆后部进入地板下，横穿燃料电池20，连接到辅机45的调节器H2及喷射器H3后，与燃料电池20连接。

另外，用于使从燃料电池20排出的氢废气返回燃料气体流路31的循环流路32与上述燃料气体流路31的配管相同，由比上述氧化气体供给系ASS的配管直径小的配管形成。该配管在地板下从燃料电池20延伸出并连接到辅机45的气液分离器H11及排气排水阀H12后，与氧化废气流路12连接。

＜“FC”的项目中的“FC冷却”＞

用于将来自配置于舱室100内的散热器C1的冷却液通过冷却液泵C2导入燃料电池20的冷却液去路C3由比上述燃料气体供给系FSS的配管直径大的配管形成。该配管从舱室100进入地板下，横穿DC／DC转换器41而连接到辅机45的温度传感器T1后，与燃料电池20连接。

另外，用于将来自燃料电池20的冷却液导入散热器C1的冷却液返回路C4与上述冷却液去路C3的配管相同，由比上述燃料气体供给系FSS的配管直径大的配管形成。该配管在地板下从燃料电池20延伸出并连接到辅机45的温度传感器T2后，横穿DC／DC转换器41而进入舱室100内，与散热器C1连接。

＜“FC”的项目中的“高电压”＞

来自燃料电池20的端板20a侧的总负极的高电压配线（以下为FC系高电压配线）为比上述氧化气体供给系ASS或燃料电池冷却系FCCS的配管直径小的电线。该电线在地板下从燃料电池20的端板20a延伸出并横穿辅机45，与DC／DC转换器41连接。

来自燃料电池20的端板20b侧的总正极的FC系高电压配线与来自上述总负极的FC系高电压配线相同，为比上述氧化气体供给系ASS或燃料电池冷却系FCCS的配管直径小的电线。该电线在地板下从燃料电池20的端板20b延伸出并横穿该燃料电池20及辅机45，与DC／DC转换器41连接。

＜“FC”的项目中的“低电压（CM）”＞

来自燃料电池20的端板20a侧的单电池电压测定用的低电压配线（以下为FC系低电压配线）为比上述氧化气体供给系ASS或燃料电池冷却系FCCS的配管直径小的电线群。该电线群在地板下横穿辅机45及DC／DC转换器41而进入舱室100内，与控制部50连接。

＜“辅机”的项目中的“高电压”＞

来自配置于舱室100内的牵引逆变器42的高电压配线（以下为辅机系高电压配线）为比上述FC系高电压配线及FC系低电压配线的电线直径大的电线。该电线从舱室100进入地板下，横穿DC／DC转换器41而与辅机45的循环泵H13连接。

＜“辅机”的项目中的“低电压”＞

来自配置于舱室100内的控制部50的低电压配线（以下为辅机系低电压配线）与上述辅机系高电压配线相同，为比上述FC系高电压配线及FC系低电压配线的电线直径大的电线。该电线从舱室100进入地板下，横穿DC／DC转换器41而与辅机45的阀类及传感器类连接。

＜“FDC”的项目中的“高电压”＞

来自DC／DC转换器41的高电压配线（以下为FDC系高电压配线）为比上述FC系高电压配线及FC系低电压配线的电线直径大的电线。该电线从地板下进入舱室100内，经由牵引逆变器42与牵引电动机43连接。

＜“FDC”的项目中的“低电压”＞

来自DC／DC转换器41的低电压配线（以下为FDC系低电压配线）与上述FDC系高电压配线相同，为比上述FC系高电压配线及FC系低电压配线的电线直径大的信号线。该信号线从地板下进入舱室100内，与控制部50连接。

＜“FDC”的项目中的“FDC冷却”＞

用于将来自配置于舱室100内的散热器C11的冷却液通过冷却液泵C12向DC／DC转换器41供给的冷却液去路C13由比上述燃料电池冷却系FCCS的配管直径小的配管形成。该配管从舱室100进入地板下，与DC／DC转换器41连接。

另外，用于将来自DC／DC转换器41的冷却液导入散热器C11的冷却液返回路C14与上述冷却液去路C13相同，由比燃料电池冷却系FCCS的配管直径小的配管形成。该配管从地板下进入舱室100内，与散热器C11连接。

如上，在该实施例1中，DC／DC转换器41、辅机45及燃料电池20各自之间的配管及配线的连接关系（配线）仅燃料电池20和DC／DC转换器41之间的配线交錯，但其它并不会变成冗长的配线，是良好的。

（比较例1）

其次，参照图5说明比较例1的车载布局。

＜“FC”的项目中的“FC空气”＞

形成将从配置于舱室100内的空气过滤器A1导入的空气向燃料电池20供给用的氧化气体流路11的配管从舱室100进入地板下，连接到辅机45的加湿器A21及截断阀A3后，与燃料电池20连接。

另外，形成将从燃料电池20排出的空气废气导出向车外用的氧化废气流路12的配管在地板下从燃料电池20延伸出并连接到辅机45的截断阀A4、压力调节阀A5及加湿器A21后，横穿燃料电池20及DC／DC转换器41向氢供给源30的更后方延伸，最终在车外开口。

＜“FC”的项目中的“FC氢”＞

形成将来自配置于车辆后部的氢供给源30的氢气向燃料电池20供给用的燃料气体流路31的配管从车辆后部进入地板下，横穿DC／DC转换器41及燃料电池20而连接到辅机45的调节器H2及喷射器H3后，与燃料电池20连接。

另外，形成使从燃料电池20排出的氢废气返回燃料气体流路31用的循环流路32的配管在地板下从燃料电池20延伸出并连接到辅机45的气液分离器H11及排气排水阀H12后，与氧化废气流路12连接。

＜“FC”项目中的“FC冷却”＞

形成将来自配置于舱室100内的散热器C1的冷却液通过冷却液泵C2导入燃料电池20用的冷却液去路C3的配管从舱室100进入地板下，连接到辅机45的温度传感器T1后，与燃料电池20连接。

另外，形成将来自燃料电池20的冷却液导入散热器C1用的冷却液返回路C4的配管在地板下从燃料电池20延伸出并连接到辅机45的温度传感器T2后，进入舱室100内，与散热器C1连接。

＜“FC”的项目中的“高电压”＞

来自燃料电池20的端板20a侧的总负极的FC系高电压配线在地板下从燃料电池20的端板20a延伸出并横穿该燃料电池20，与DC／DC转换器41连接。

来自燃料电池20的端板20b侧的总正极的FC系高电压配线在地板下从燃料电池20的端板20b延伸出，与DC／DC转换器41连接。

＜“FC”的项目中的“低电压（CM）”＞

来自燃料电池20的端板20a侧的单电池电压测定用的FC系低电压配线在地板下从燃料电池20的端板20a延伸出并横穿辅机45后，进入舱室100内，与控制部50连接。

＜“辅机”的项目中的“高电压”＞

来自配置于舱室100内的牵引逆变器42的辅机系高电压配线从舱室100进入地板下，与辅机45的循环泵H13连接。

＜“辅机”的项目中的“低电压”＞

来自配置于舱室100内的控制部50的辅机系低电压配线从舱室100进入地板下，与辅机45的阀类及传感器类连接。

＜“FDC”的项目中的“高电压”＞

来自DC／DC转换器41的FDC系高电压配线在地板下横穿燃料电池20及辅机45后，进入舱室100内，经由牵引逆变器42与牵引电动机43连接。

＜“FDC”的项目中的“低电压”＞

来自DC／DC转换器41的FDC系低电压配线在地板下横穿燃料电池20及辅机45后，进入舱室100内，与控制部50连接。

＜“FDC”的项目中的“FDC冷却”＞

形成将来自配置于舱室100内的散热器C11的冷却液利用冷却液泵C 12向DC／DC转换器41供给用的冷却液去路C13的配管从舱室100进入地板下，横穿辅机45及燃料电池20后，与DC／DC转换器41连接。

另外，形成将来自DC／DC转换器41的冷却液导入散热器C11用的冷却液返回路C14的配管在地板下横穿燃料电池20及辅机45后，进入舱室100内，与散热器C11连接。

在该比较例1中，辅机45、燃料电池20及DC／DC转换器41间的配设不交错而良好。另外，可以使用地板下的侧梁间的宽度搭载燃料电池20及DC／DC转换器41。

但是，由于不能将燃料电池20配置于车辆后部侧，所以不能避免前部座席（驾驶席、助手席）的足下横梁的高度方向的限制，且不能确保燃料电池20的单电池的高度。DC／DC转换器41在高度方向不利，通向DC／DC转换器41的配线多横穿辅机45及燃料电池20。

（比较例2）

其次，参照图6说明比较例2的车载布局。

＜“FC”的项目中的“FC空气”＞

形成将从配置于舱室100内的空气过滤器A1导入的空气向燃料电池20供给用的氧化气体流路11的配管从舱室100进入地板下，连接到辅机45的加湿器A21及截断阀A3后，横穿DC／DC转换器41与燃料电池20连接。

另外，形成将从燃料电池20排出的空气废气导出到车外用的氧化废气流路12的配管在地板下从燃料电池20延伸出并横穿DC／DC转换器41，连接到辅机45的截断阀A4、压力调节阀A5及加湿器A21后，横穿DC／DC转换器41及燃料电池20并向氢供给源30的更后方延伸，最终在车外开口。

＜“FC”的项目中的“FC氢”＞

形成将来自配置于车辆后部的氢供给源30的氢气向燃料电池20供给用的燃料气体流路31的配管从车辆后部进入地板下，横穿燃料电池20及DC／DC转换器41并连接到辅机45的调节器H2及喷射器H3后，与燃料电池20连接。

另外，形成使从燃料电池20排出的氢废气返回燃料气体流路31用的循环流路32的配管在地板下从燃料电池20延伸出并横穿DC／DC转换器41，连接到辅机45的气液分离器H11及排气排水阀H12后，与氧化废气流路12连接。

＜“FC”项目中的“FC冷却”＞

形成将来自配置于舱室100内的散热器C1的冷却液利用冷却液泵C2导入燃料电池20用的冷却液去路C3的配管从舱室100进入地板下，连接到辅机45的温度传感器T1后，横穿DC／DC转换器41，与燃料电池20连接。

另外，形成将来自燃料电池20的冷却液导入散热器C1用的冷却液返回路C4的配管在地板下从燃料电池20延伸出并横穿DC／DC转换器41，连接到辅机45的温度传感器T2后，进入舱室100内，与散热器C1连接。

＜“FC”的项目中的“高电压”＞

来自燃料电池20的端板20a侧的总负极的FC系高电压配线在地板下从燃料电池20的端板20a延伸出，与DC／DC转换器41连接。

另外，来自燃料电池20的端板20b侧的总正极的FC系高电压配线在地板下从燃料电池20的端板20b延伸出并横穿该燃料电池20，与DC／DC转换器41连接。

＜“FC”的项目中的“低电压（CM）”＞

来自燃料电池20的端板20a侧的单电池电压测定用的FC系低电压配线在地板下从燃料电池20的端板20a延伸出并横穿DC／DC转换器41及辅机45后，进入舱室100内，与控制部50连接。

＜“辅机”的项目中的“高电压”＞

来自配置于舱室100内的牵引逆变器42的辅机系高电压配线从舱室100进入地板下，与辅机45的循环泵H13连接。

＜“辅机”的项目中的“低电压”＞

来自配置于舱室100内的控制部50的辅机系低电压配线从舱室100进入地板下，与辅机45的阀类及传感器类连接。

＜“FDC”的项目中的“高电压”＞

来自DC／DC转换器41的FDC系高电压配线在地板下横穿辅机45后，进入舱室100内，经由牵引逆变器42与牵引电动机43连接。

＜“FDC”的项目中的“低电压”＞

来自DC／DC转换器41的FDC系低电压配线在地板下横穿辅机45后，进入舱室100内，与控制部50连接。

＜“FDC”的项目中的“FDC冷却”＞

形成将来自配置于舱室100内的散热器C11的冷却液利用冷却液泵C12向DC／DC转换器41供给用的冷却液去路C13的配管从舱室100进入地板下，横穿辅机45后，与DC／DC转换器41连接。

另外，形成将来自DC／DC转换器41的冷却液导入散热器C11用的冷却液返回路C14的配管在地板下横穿辅机45后，进入舱室100内，与散热器C11连接。

在该比较例2中，可使用地板下的侧梁间的宽度搭载燃料电池20及DC／DC转换器41。但是，由于辅机45和燃料电池20的配管横穿DC／DC转换器41，DC／DC转换器41和舱室100之间的配线横穿辅机45，所以交错度大。

如以上说明，在上述比较例1中，由于DC／DC转换器41配置于燃料电池20的后方，所以连接DC／DC转换器41和舱室100的配线及配管需要横穿辅机45及燃料电池20，与之相对，在实施例1中，由于DC／DC转换器41配置于辅机45的前侧，所以连接DC／DC转换器41和舱室100的配线及配管不需要横穿辅机45及燃料电池20。

因此，能够将燃料电池20、辅机45及DC／DC转换器41在车辆地板下高效地配置于车宽方向的窄的空间。

另外，上述比较例2中，由于DC／DC转换器41配置于辅机45的后方，所以连接DC／DC转换器41和舱室100的配线及配管需要横穿辅机45，与之相对，实施例1中，由于DC／DC转换器41配置于辅机45的前侧，所以连接DC／DC转换器41和舱室100的配线及配管不需要横穿辅机45。

因此，可以将燃料电池20、辅机45及DC／DC转换器41在车辆地板下有效地配置于车宽方向的窄的空间。

其次，对本发明的燃料电池系统的第二实施方式参照图7主要以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。

第二实施方式中，在舱室100的车辆后方的地板下，DC／DC转换器41、燃料电池20和辅机45从车辆前后方向前侧按此顺序使上下左右的位置大致一致地串联配置，在辅机45的车辆后方配置有氢供给源30。

另外，第二实施方式中，在燃料电池20的一端板即舱室100侧的端板20a上连接有氧化气体供给系ASS的氧化气体流路11、和燃料电池冷却系FCCS，在燃料电池20的另一端板即氢供给源30侧的端板20b上连接有氧化气体供给系ASS的氧化废气流路12和燃料气体供给系FSS。

而且，连接于端板20a的氧化气体流路11、冷却液去路C3及冷却液返回路C4作为归拢到一起的配管群200而构成。另一方面，上述调节器H2、喷射器H3、气液分离器H11、排气排水阀H12、循环泵H13、及与它们连接的配管及配线作为归拢到一起的辅机45而构成。

因此，本实施方式的辅机45及配管群200成为比第一实施方式的辅机45更小的系统构成要素。

根据以上所述的第二实施方式，配置于车辆的地板下的燃料电池20、配置于同一地板下的DC／DC转换器41及配置于同一地板下的辅机45从车辆前后方向前侧按DC／DC转换器41、燃料电池20、辅机45的顺序串联配置，因此，转换器、辅机及燃料电池各自之间的配管及配线的连接关系（配线）与第一实施方式的情况相同，仅燃料电池和转换器之间的配线产生交错的部分，但其它不会变成冗长的配线，是良好的。

因此，可以将DC／DC转换器41、燃料电池20及辅机45在车辆地板下有效地配置于车宽方向的窄的空间。

另外，与第一实施方式相比，辅机45整体的体积将减小从辅机45分离了配管群200的量，因此，燃料气体供给系FSS的路径缩短和配管的配设容易度提高。但是，由于辅机45的空间和配管群200的空间分离，从而燃料电池20及DC／DC转换器41的车辆前后方向长度将被压缩，在性能及搭载性这一点上第一实施方式是有利的。

第二实施方式中，由于DC／DC转换器41配置于燃料电池20及辅机45的前侧，所以连接DC／DC转换器41和舱室100的配线及配管不需要横穿辅机45及燃料电池20。因此，可以将燃料电池20、辅机45及DC／DC转换器41在车辆地板下有效地配置于车宽方向的窄的空间。

下面，省略详细的说明，但为了更明确怎样得到本发明的构成带来的优异的效果，也对其它比较例进行简单说明。

首先，在燃料电池的一侧配置辅机而在另一侧方配置DC／DC转换器的并列配置中，虽然燃料电池和DC／DC转换器的电连接的距离近且容易连接，但燃料电池和辅机间的配管多有弯曲，路径的浪费较多。另外，不能在车宽方向的窄的空间进行设置。

另外，在燃料电池的一侧配置辅机而在辅机的与燃料电池相反的一侧配置DC／DC转换器的并列配置中，在燃料电池和DC／DC转换器之间放入辅机，电连接多有浪费，燃料电池和辅机之间的配管多有弯曲，路径的浪费也增多。另外，不能在车宽方向的窄的空间进行配置。

另外，在燃料电池的一侧配置DC／DC转换器而在DC／DC转换器的与燃料电池相反的一侧配置辅机的并列配置中，由于燃料电池和辅机之间放入DC／DC转换器，所以距离也变长，浪费的路径也增多。另外，不能在车宽方向的窄的空间行设置。

另外，在燃料电池的一侧并列配置DC／DC转换器而在燃料电池的车辆前方串联配置辅机时，不存在配管的来回往复，是良好的。但是，不能在车宽方向的窄的空间进行设置。

另外，在燃料电池的一侧并列配置DC／DC转换器而在燃料电池的车辆后方串联配置辅机时，燃料电池的配管连接用的端板和辅机处于相反侧，配管的配设将变得冗长。另外，不能在车宽方向的窄的空间进行设置。

另外，在燃料电池的一侧并列配置辅机而在燃料电池的车辆后方串联配置DC／DC转换器时，燃料电池和DC／DC转换器的配线交错的部位减少，是良好的，但燃料电池和辅机之间的配管多有弯曲，路径的浪费增多。另外，不能在车宽方向的窄的空间进行设置。

另外，在燃料电池的一侧并列配置辅机而在燃料电池的车辆前方串联配置DC／DC转换器时，DC／DC转换器处于辅机配设的中途，配设上不利，燃料电池和辅机之间的配管多有弯曲，路径的浪费增多。另外，不能在车宽方向的窄的空间进行配置。

另外，在燃料电池的车辆后方串联配置辅机而在燃料电池的车辆前方串联配置DC／DC转换器时，燃料电池的配管连接用的端板和辅机处于相反侧，配管的配设变得冗长。

另外，在燃料电池的车辆后方串联配置DC／DC转换器而在DC／DC转换器的车辆后方串联配置辅机时，燃料电池的配管连接用的端板和辅机处于相反侧，而且在其间配置DC／DC转换器，因此，配管的配设变得冗长。

另外，在燃料电池的车辆后方串联配置辅机而在辅机的车辆后方串联配置DC／DC转换器时，燃料电池的配管连接用的端板和辅机处于相反侧，因此，配管的配设变得冗长。

Claims (5)

1.一种车辆用燃料电池系统，在地板下具备：

接受氧化气体和燃料气体的供给并通过电化学反应进行发电的燃料电池；

与所述燃料电池的动作相关联的辅机；及

变换所述燃料电池的发电电力的转换器，

沿车辆前后方向串联配置所述燃料电池、所述辅机及所述转换器，且将所述辅机与所述燃料电池相邻配置而构成所述车辆用燃料电池系统。

2.如权利要求1所述的车辆用燃料电池系统，其中，

层叠所需数量的接受氧化气体和燃料气体的供给并通过电化学反应进行发电的单电池而构成所述燃料电池，并且所述燃料电池在单电池层叠方向一端部侧供排氧化气体及燃料气体，

从车辆前后方向前侧依次串联配置所述转换器、所述辅机、所述燃料电池而构成所述车辆用燃料电池系统。

3.如权利要求1所述的车辆用燃料电池系统，其中，

层叠所需数量的接受氧化气体和燃料气体的供给并通过电化学反应进行发电的单电池而构成所述燃料电池，并且所述燃料电池在单电池层叠方向一端部侧供排氧化气体且在单电池层叠方向另一端部侧供排燃料气体，

从车辆前后方向前侧依次串联配置所述转换器、所述燃料电池、所述辅机而构成所述车辆用燃料电池系统。

4.如权利要求1～3中任一项所述的车辆用燃料电池系统，其中，

所述辅机包括与所述燃料电池的流体供排相关联的设备、和与该设备连接的配管或／和配线。

5.一种燃料电池车辆，搭载有权利要求1～4中任一项所述的车辆用燃料电池系统，其中，

在形成于车辆前部的舱室内配置有控制所述转换器和所述辅机及所述燃料电池的控制部、用于冷却所述燃料电池和所述转换器的散热器、与所述转换器电连接的车辆驱动用的牵引电动机、向所述燃料电池压送作为氧化气体的空气的空气压缩机，

在形成于所述舱室后方的车室下的地板下空间配置有所述转换器、所述辅机及所述燃料电池。

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