CN112786923A - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及燃料电池系统。燃料电池系统(10)具备燃料电池堆(12)；氢气系辅助设备(15)，其配置于燃料电池堆(12)的外方；以及空气系辅助设备(17)，其与氢气系辅助设备(15)邻接地配置。氢气系辅助设备(15)包括：喷射器(64)；上游侧辅助设备(80)，其设置于比喷射器(64)靠氢气的流通方向上游侧；下游侧辅助设备(82)，其设置于比喷射器(64)靠氢气的流通方向下游侧。上游侧辅助设备(80)配置于与下游侧辅助设备(82)相比相对于空气系辅助设备(17)远离的位置。

Description

燃料电池系统
技术领域
本发明涉及具有燃料电池堆、氢气系辅助设备以及空气系辅助设备的燃料电池系统。
背景技术
燃料电池系统具备燃料电池堆、对燃料电池堆供给和排出氢气的氢气系辅助设备以及对燃料电池堆供给和排出空气的空气系辅助设备。燃料电池系统在搭载于燃料电池车辆的情况下，需要将燃料电池堆以及各辅助设备适当地配置于电机室的限定空间中。
例如，专利文献1公开的燃料电池系统构成为在配置于燃料电池堆的一端的端板的附近位置安装氢泵、气液分离器、喷射器等氢气系辅助设备的结构，实现集约化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-4352号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，燃料电池系统在燃料电池堆的运转时等中，即使在氢气系辅助设备中也会存在氢气的压力高的部位、氢气的压力低的部位。当为了集约化而将重量物(例如，空气系辅助设备的加湿器)配置于氢气的压力高的部位的邻接位置时，在燃料电池车辆受到冲击等强载荷的情况下，存在因重量物的移动而氢气压力高的部位的辅助设备受到损伤的可能性。
本发明是与上述的燃料电池系统关联做出的，目的在于提供如下燃料电池系统：即使受到载荷的情况下也能够良好地保护氢气压力高的部位的辅助设备。
用于解决问题的方案
为了实现所述的目的，本发明的一方式是燃料电池系统，具备：燃料电池堆；氢气系辅助设备，其配置于所述燃料电池堆的外方；以及空气系辅助设备，其与所述氢气系辅助设备邻接地配置，在所述燃料电池系统中，所述氢气系辅助设备包括：喷射器；上游侧辅助设备，其设置于比所述喷射器靠氢气的流通方向上游侧；以及下游侧辅助设备，其设置于比所述喷射器靠氢气的流通方向下游侧，所述上游侧辅助设备配置在与所述下游侧辅助设备相比相对于所述空气系辅助设备远离的位置。
发明的效果
上述的燃料电池系统中，上游侧辅助设备与下游侧辅助设备相比与空气系辅助设备远离，因此当空气系辅助设备受到朝向氢气系辅助设备的强载荷时，空气系辅助设备先抵接到喷射器或者下游侧辅助设备。因而，能够良好地保护与下游侧辅助设备的氢气压力相比氢气压力高的上游侧辅助设备。即，燃料电池系统即使在受到强载荷的情况下也能够抑制上游侧辅助设备的损伤。
根据参照附图来说明的以下实施方式的说明，能容易地理解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
图1是示出搭载了本发明的一实施方式涉及的燃料电池系统的燃料电池车辆的电机室的立体图。
图2是示出燃料电池系统的结构的说明图。
图3是示意性地示出收容于辅助设备壳体的氢气系辅助设备以及空气系辅助设备的沿着车宽方向的剖视图。
图4是从车宽方向示意性地观察氢气系辅助设备的图。
图5是说明受到载荷时的氢气系辅助设备以及空气系辅助设备的运动的剖视图。
具体实施方式
以下，关于本发明例举优选的实施方式，参照附图进行详细说明。
如图1所示，本发明的一实施方式涉及的燃料电池系统10具备燃料电池堆12、阳极系装置14、阴极系装置16以及冷却装置18(参照图2)。该燃料电池系统10搭载于燃料电池车辆11(燃料电池汽车，以下简称为车辆11)的电机室(车辆11的前室)。燃料电池系统10将燃料电池堆12的发电产生的电力供给到未图示的蓄电池、电机等，使车辆11行驶。
燃料电池堆12具备多个通过氢气(燃料气体、阳极气体)与空气(氧化剂气体、阴极气体)的电化学反应来进行发电的发电单电池20。在将燃料电池堆12搭载于车辆11的状态下，多个发电单电池20构成为使电极面为直立位姿势来沿着车宽方向(箭头符号B方向)层叠而成的层叠体21。而且，多个发电单电池20也可以在车辆11的车长方向(箭头符号A方向)、重力方向(箭头符号C方向)层叠。
如图2所示，发电单电池20由电解质膜-电极结构体22(以下称为“MEA22”)、夹持MEA 22的两个隔板24(第一隔板24a、第二隔板24b)构成。MEA22具有电解质膜26(例如，固体高分子电解质膜(阳离子交换膜))、在电解质膜26的一方的面设置的阳极电极28以及在电解质膜26的另一方的面设置的阴极电极30。第一以及第二隔板24a、24b在与MEA 22相向配合的面分别形成流通氢气的阳极气体流路32、流通空气的阴极气体流路34。另外，通过多个发电单电池20的层叠而在第一与第二隔板24a、24b彼此相向配合的面形成流通冷却介质的冷却介质流路36。
还有，燃料电池堆12具备使氢气、空气以及冷却介质分别沿着多个发电单电池20的层叠方向流通的未图示的多个连通孔(阳极气体连通孔、阴极气体连通孔、冷却介质连通孔)。在层叠体21内，阳极气体连通孔与阳极气体流路32连通，阴极气体连通孔与阴极气体流路34连通，冷却介质连通孔与冷却介质流路36连通。
被供给到燃料电池堆12的氢气在阳极气体连通孔(阳极气体入口连通孔)流通并且流入阳极气体流路32。在阳极电极28发电中被使用了的氢气(包含未反应的氢)从阳极气体流路32流出到阳极气体连通孔(阳极气体出口连通孔)并且被排出到燃料电池堆12的外部。
被供给到燃料电池堆12的空气在阴极气体连通孔(阴极气体入口连通孔)流通并且流入到阴极气体流路34。在阴极电极30发电中被使用了的空气从阴极气体流路34流出到阴极气体连通孔(阴极出口连通孔)并且被排出到燃料电池堆12的外部。
被供给到燃料电池堆12的冷却介质在冷却介质连通孔(冷却介质入口连通孔)流通并且流入到冷却介质流路36。对发电单电池20进行了冷却的冷却介质从冷却介质流路36流出到冷却介质连通孔(冷却介质出口连通孔)并且被排出到燃料电池堆12的外部。
另外，如图1所示，本实施方式涉及的燃料电池堆12将层叠体21收容于角筒状的堆壳体38。在层叠体21的箭头符号B方向的一端侧(箭头符号Br侧)朝向外方配置接线板40a以及绝缘板42a，这些被收容于堆壳体38内。在堆壳体38的箭头符号Br侧安装将堆壳体38的内部空间闭塞的端板44。端板44对发电单电池20的层叠方向施加紧固载荷。
在层叠体21的箭头符号B方向的另一端侧(箭头符号Bl侧)朝向外方配置接线板40b以及绝缘板42b，这些被收容于堆壳体38内。而且，在堆壳体38的箭头符号Bl侧(水平方向的邻接位置)安装将堆壳体38的收容空间闭塞的辅助设备壳体46。
辅助设备壳体46是用于将燃料电池系统10的辅助设备、配管的一部分收容和保护的机壳。辅助设备壳体46具备接合于堆壳体38的凹形状的第一壳体构件48、接合于第一壳体构件48的凹形状的第二壳体构件50。
第一壳体构件48具有：安装壁部48a，其被螺栓接合于堆壳体38；以及周壁48b，其与安装壁部48a的外缘相连并且向箭头符号Bl方向突出(也参照图3)。安装壁部48a具有作为对发电单电池20的层叠体21施加层叠方向的紧固载荷的端板的功能。在安装壁部48设置与发电单电池20的阳极气体连通孔、阴极气体连通孔、冷却介质连通孔分别连通的多个孔(未图示)，各孔与流通氢气、空气、冷却介质的配管(未图示)分别连接。
第二壳体构件50具有：侧壁50a，其位于从燃料电池堆12最突出的位置；以及周壁50b，其与侧壁50a的外缘相连并且向箭头符号Br方向突出(也参照图3)。第一壳体构件48与第二壳体构件50通过在相互的周壁48b、50b的突出端设置的凸缘彼此被螺栓等接合而组装。
另外，在辅助设备壳体46的内部设置构成阳极系装置14的氢气系辅助设备15以及构成阴极系装置16的空气系辅助设备17。氢气系辅助设备15在辅助设备壳体46内主要设置于与安装壁部48a邻接的位置(箭头符号Br侧)，空气系辅助设备17在辅助设备壳体46内主要设置于与氢气系辅助设备15邻接的位置(箭头符号Bl侧)(也参照图3)。
如图2所示，阳极系装置14具有：氢气供给管52(设置于氢气供给侧的一系列配管)，其向燃料电池堆12供给氢气；以及氢气排出管54，其排出在燃料电池堆12发电中被使用了的氢气。另外，在氢气供给管52与氢气排出管54之间连接有用于使氢气排出管54的氢气包含的未反应的氢返回到氢气供给管52的循环用配管56。
作为阳极系装置14的氢气系辅助设备15，举出氢罐58、连接机构60、换热器62、多个喷射器64、引射器66以及气液分离器68。另外，氢气系辅助设备15具有用于抑制喷射器64的动作音的消音器70。
氢罐58连接于氢气供给管52的一端，将贮存的高压的氢气供给到氢气供给管52。该氢罐58设置于车辆11的规定部位(例如，车辆11的后部座位的后侧且下侧)。
连接机构60是将从氢罐58延伸的辅助设备壳体46的外侧的氢气供给管52与辅助设备壳体46的内侧的氢气供给管52连接而设为能够流通氢气的构造部。在辅助设备壳体46的外侧至少处于连接机构60的附近的氢气供给管52(上游侧配管52a)为能够弹性变形(柔软)的树脂配管。从连接机构60起设置于辅助设备壳体46内的氢气供给管52(上游侧配管52a)为硬质的金属配管。在辅助设备壳体46与连接机构60之间设置有索环(日文：グロメット)61。
换热器62将从氢罐58供给的氢气加热。作为用于在换热器62中与氢气进行热交换的热介质，例如使用在燃料电池堆12流通的水(冷却介质等)。
多个(图示例中为两个)喷射器64构成一系列喷射器单元65，在氢气供给管52中将从上游侧供给的规定流量的氢气以规定的喷出压力喷出到下游侧。氢气供给管52与多个喷射器64相应地分支以及合流，在喷射器单元65的上游侧设置用于分支的配管单元72。而且，阳极系装置14可以是具备一个喷射器64的结构，也可以是具有三个以上喷射器64的结构。
引射器66利用因从喷射器单元65喷出的氢气而产生的负压，从循环用配管56吸引氢气并且向下游侧的燃料电池堆12供给氢气。
气液分离器68配置于氢气排出管54与循环用配管56之间，将从燃料电池堆12排出的氢气包含的液态水(发电时的生成水)与氢气分离。将分离出的液态水以及反应气体(氢气、氮气)排出的排出管74连接于气液分离器68。在该排出管74设置以适当的定时进行开闭的阀76(泄放阀)。
而且，氢气系辅助设备15中，在循环用配管56的中途位置等可以具备使氢气在氢气供给管52循环的泵，也可以具备用于使氢气在一方向流通的阀(导向阀(日文：リードバルブ))。
这里，阳极系装置14以多个喷射器64(喷射器单元65)作为界限，在内部流通的氢气的压力发生变化。即，在比各喷射器64靠上游侧的氢气供给管52(以下称为上游侧配管52a)流通的氢气为比较高的压力(但是，由于与氢罐58内的氢气相比还是低压，因而以下称为中压)。以下，将在比各喷射器64靠氢气的流通方向上游侧在辅助设备壳体46内配置的氢气系辅助设备15称为上游侧辅助设备80。作为该上游侧辅助设备80，举出连接机构60、换热器62、消音器70以及配管单元72。
另一方面，在比各喷射器64靠下游侧的氢气供给管52、氢气排出管54、循环用配管56流通的氢气与上游侧配管52a的氢气的压力相比设定为低压。以下，将在比各喷射器64靠氢气的流通方向下游侧配置的氢气系辅助设备15称为下游侧辅助设备82。作为该下游侧辅助设备82，举出引射器66、气液分离器68、阀76，这些收容于辅助设备壳体46。
另外，燃料电池系统10的阴极系装置16具有：空气供给管84，其向燃料电池堆12供给空气；以及空气排出管86，其排出在燃料电池堆12发电中被使用了的空气(包含未反应的氧化剂气体)。作为该阴极系装置16的空气系辅助设备17，举出图2中所示的加湿器88。另外，虽然省略图示，但是除了加湿器88以外，作为在辅助设备壳体46的外部配置的空气系辅助设备17还有压缩机、换热器等，作为在辅助设备壳体46的内部配置的空气系辅助设备17还有阴极系气液分离器、阀单元等。
加湿器88连接在空气供给管84与空气排出管86之间，利用空气排出管86的空气包含的水(发电时的生成水)将在空气供给管84流通的空气适当加湿。该加湿器88收容于辅助设备壳体46内(参照图1)。
然后，说明将氢气系辅助设备15以及空气系辅助设备17设置于辅助设备壳体46的实际的系统结构(配置)。
如图3以及图4所示，在辅助设备壳体46内，作为氢气系辅助设备15，配置上游侧辅助设备80(连接机构60、换热器62、消音器70、配管单元72)、多个喷射器64(喷射器单元65)、下游侧辅助设备82(引射器66、气液分离器68、阀76)。各氢气系辅助设备15直接地或者间接地(经由其它辅助设备)固定于辅助设备壳体46的第一壳体构件48。也就是说，氢气系辅助设备15集中在辅助设备壳体46内的箭头符号Br侧。
更具体来讲，成为氢气的压力切换界限的喷射器单元65(多个喷射器64)配置在辅助设备壳体46内的重力方向(箭头符号C方向)的大致中间位置。而且，在比喷射器单元65靠重力方向上侧(箭头符号Cu侧)配置上游侧辅助设备80，在比喷射器单元65靠重力方向下侧(箭头符号Cd侧)配置下游侧辅助设备82。
如图4所示，喷射器单元65根据向辅助设备壳体46的安装而将多个喷射器64配置为倾斜的姿态。也就是说，喷射器64的氢气喷出部相对于各喷射器64的氢气流入部(上游部64b)而位于箭头符号Af侧且箭头符号Cd侧。在本实施方式中，喷射器64的下游部64a相当于该氢气喷出部，图3以及图4中的粗的虚线示出该下游部64a与喷射器64的上游部64b的界限X。另外，各喷射器64的下游侧的氢气供给管52(下游侧配管52b)也朝向箭头符号Af侧且箭头符号Cd侧倾斜地延伸。
下游侧辅助设备82的气液分离器68与该下游侧配管52b相连设置，并且固定于安装壁部48a。在该气液分离器68的箭头符号Af侧且箭头符号Cd侧直接安装阀76，在阀76设置排出管74。另外，引射器66设置于下游侧配管52b的与气液分离器68连接的部分的内部。
另一方面，上游侧辅助设备80的配管单元72连结于倾斜的喷射器单元65的上侧(箭头符号Cu侧)。配管单元72在辅助设备壳体46内设置于与安装壁部48a接近的位置(箭头符号Br侧)。该配管单元72用于固定在从上游侧配管52a至多个喷射器64之间的各辅助设备，并且使氢气分支并流入多个喷射器64，构成为硬质(具有规定的刚性)。
配管单元72具备用于将喷射器单元65(多个喷射器64)连接的固定板72a。该固定板72a固定于对多个喷射器64的下游部64a进行支承的喷射器单元65的凸缘78。固定板72a与凸缘78以相互的固定状态构成为比加湿器88硬质。
上游侧辅助设备80的换热器62安装于配管单元72的箭头符号Bl侧。另外，上游侧辅助设备80的消音器70连结于配管单元72的上侧(箭头符号Cu侧)，以接近于辅助设备壳体46的上部的方式配置。
由金属配管构成的上游侧配管52a经由换热器62连结于配管单元72的箭头符号Bl侧的侧面。该上游侧配管52a从换热器62朝向箭头符号Bl侧且箭头符号Cu侧延伸，连接于在第二壳体构件50的周壁50b固定的连接机构60。上游侧配管52a位于与喷射器单元65相比相对于空气系辅助设备17远离的位置。
连接机构60在辅助设备壳体46的上部(箭头符号Cu侧)的周壁50b被固定于倾斜的壁50b1的内表面。即，连接机构60位于比其它氢气系辅助设备15靠箭头符号Bl侧，但是位于与喷射器单元65相比相对于空气系辅助设备17远离的位置。
而且，空气系辅助设备17设置于相对于以上的氢气系辅助设备15而在箭头符号Bl方向的邻接位置。空气系辅助设备17的加湿器88在空气系辅助设备17的配置中配置于最上侧(箭头符号Cu侧)。另外，加湿器88具有在空气系辅助设备17中相对于氢气系辅助设备15最接近的接近部90，该接近部90以与多个喷射器64(喷射器单元65)的下游部64a相向的方式设置。也就是说，喷射器单元65的下游部64a与接近部90配置于箭头符号C方向的大致相同的高度位置。该接近部90例如与圆筒状的加湿器88的重心O在箭头符号C方向处于大致相同的高度位置(水平位置)。加湿器88的重心O在车长方向(箭头符号A方向)延伸。
在这样配置的燃料电池系统10中，接近部90至多个喷射器64的下游部64a为止的间隔L1为氢气系辅助设备15与空气系辅助设备17之间的最小距离。另一方面，在加湿器88中从与上游侧辅助设备80最近的部位(位于比接近部90靠上侧(箭头符号Cu侧)位置的接近部92)至上游侧辅助设备80为止的间隔L2比间隔L1长。
本实施方式涉及的燃料电池系统10基本如以上那样构成，以下说明其动作。
如图2所示，燃料电池系统10在运转时(燃料电池堆12的发电时)，由阳极系装置14向燃料电池堆12供给氢气，并且从燃料电池堆12排出气体。具体来讲，从氢罐58流出的氢气通过氢气供给管52，依次在连接机构60、换热器62、多个喷射器64以及引射器66流通。氢气在比多个喷射器64靠上游侧(上游侧辅助设备80)以中压来流通，在比多个喷射器64靠下游侧(下游侧辅助设备82)以低压来流通。
从燃料电池堆12排出的氢气经由氢气排出管54流入到气液分离器68，在气液分离器68中所包含的液态水被分离，其一部分经由循环用配管56循环到氢气供给管52。另一方面，氢气的其它部分与液态水一并从气液分离器68被排出到排出管74。
另外，燃料电池系统10在燃料电池堆12的发电时，由阴极系装置16向燃料电池堆12供给空气，并且从燃料电池堆12排出使用后的空气。这时，空气系辅助设备17的加湿器88利用包含水分的使用后的空气将供给到燃料电池堆12的空气加湿。
在燃料电池堆12内，各发电单电池20通过向阳极电极28供给氢气、向阴极电极30供给空气来进行发电。还有，燃料电池系统10在燃料电池堆12的发电时，使冷却装置18进行动作来使冷却介质循环，对燃料电池堆12进行冷却。
这里，参照图5说明在车辆11从箭头符号Bl侧朝向箭头符号Br侧受到冲击的情况下辅助设备壳体46内的辅助设备的运动。冲击时的箭头符号Br方向的载荷从辅助设备壳体46的箭头符号Bl侧的侧壁50a传到空气系辅助设备17。因此，包括加湿器88在内的空气系辅助设备17朝向氢气系辅助设备15移动。
如上所述，在与加湿器88的接近部90相同的高度位置配置有多个喷射器64的下游部64a。因而，因箭头符号Br方向的载荷而移动的加湿器88抵到该下游部64a而对氢气系辅助设备15施加载荷。由此，在氢气系辅助设备15中，使低压的氢气流通的下游侧辅助设备82有变形的可能性。
加湿器88的箭头符号Br方向的载荷先抵到下游侧辅助设备82因而能量减少，能够抑制与上游侧辅助设备80干扰而导致的变形。即，燃料电池系统10中，将中压的氢气流通的上游侧辅助设备80设于能够避免箭头符号Br方向的载荷的位置，由此能够良好地保护上游侧辅助设备80。特别是加湿器88在箭头符号Br方向移动中，接触到刚性高的喷射器单元65的凸缘78。因此，燃料电池系统10能够良好地保护氢气系辅助设备15整体。
而且，本发明不限定于上述的实施方式，能够遵循发明的主旨进行各种改变。例如，燃料电池系统10设为将氢气系辅助设备15以及空气系辅助设备17收容于辅助设备壳体46的结构，但也可以不将这些辅助设备收容于辅助设备壳体46。
以下记载了根据上述的实施方式能够掌握的技术的思想和效果。
燃料电池系统10具备：燃料电池堆12；氢气系辅助设备15，其配置于燃料电池堆12的外方；以及空气系辅助设备17，其与氢气系辅助设备15邻接地配置，所述燃料电池系统10中，氢气系辅助设备15包括：喷射器64；上游侧辅助设备80，其设置于比喷射器64靠氢气的流通方向上游侧；以及下游侧辅助设备82，其设置于比喷射器64靠氢气的流通方向下游侧，上游侧辅助设备80配置在与下游侧辅助设备82相比相对于空气系辅助设备17远离的位置。
上述的燃料电池系统10中，上游侧辅助设备80相比于下游侧辅助设备82而与空气系辅助设备17远离，由此空气系辅助设备17在受到朝向氢气系辅助设备15的强载荷时，空气系辅助设备17先抵接到喷射器64或者下游侧辅助设备82。因而，能够良好地保护与下游侧辅助设备82的氢气的压力相比氢气的压力高的上游侧辅助设备80。即，燃料电池系统10即使在受到强载荷的情况下也能够抑制上游侧辅助设备80的损伤。
另外，上游侧辅助设备80至少包括换热器62。由此，燃料电池系统10中，即使在受到强载荷的情况下，也能够保护换热器62。而且，也可以省略安装换热器62(或者消音器70)。
另外，空气系辅助设备17包括将向燃料电池堆12供给的空气加湿的加湿器88，在加湿器88中最接近于氢气系辅助设备15的接近部90与喷射器64的下游部64a相向。由此，燃料电池系统10中，加湿器88在受到朝向氢气系辅助设备15的强载荷而移动的情况下，抵到喷射器64的下游部64a，能够在喷射器64的下游部64a吸收能量。由此，能够进一步良好地保护上游侧辅助设备80。
另外，上游侧辅助设备80配置于比加湿器88靠重力方向上侧。由此，燃料电池系统10能够更可靠地避免加湿器88抵到上游侧辅助设备80。
另外，上游侧辅助设备80包括将氢气流通的配管(氢气供给管52)与喷射器64连接的配管单元72，喷射器64具有与配管单元72连结的凸缘78，凸缘78与接近部90相向。由此，燃料电池系统10中，在加湿器88移动的情况下加湿器88抵到凸缘78，能够保护氢气系辅助设备15。
另外，具有收容上游侧辅助设备80、喷射器64以及下游侧辅助设备82的辅助设备壳体46，上游侧辅助设备80具备与辅助设备壳体46连结的连接机构60，连接机构60位于与喷射器64相比相对于空气系辅助设备17远离的位置。由此，在空气系辅助设备17受到朝向氢气系辅助设备15的强载荷时，能够大幅度降低空气系辅助设备17抵到连接机构60的可能性，能够避免因连接机构60的破损而导致的氢气流出。
另外，上游侧辅助设备80具备在辅助设备壳体46内在连接机构60与配管单元72之间延伸的上游侧配管52a，上游侧配管52a位于与喷射器64相比相对于空气系辅助设备17远离的位置。由此，在空气系辅助设备17受到朝向氢气系辅助设备15的强载荷时，能够大幅度降低空气系辅助设备17抵到上游侧配管52a的可能性，能够避免因上游侧配管52a的破损而导致的氢气流出。
另外，氢气系辅助设备15朝向重力方向下侧依次配置有上游侧辅助设备80、喷射器64、下游侧辅助设备82。由此，燃料电池系统10中，能够以与喷射器64以及下游侧辅助设备82相向的方式容易地配置空气系辅助设备17，能够设为上游侧辅助设备80与空气系辅助设备17远离的结构。

Claims (8)

1.一种燃料电池系统，具备：燃料电池堆(12)；氢气系辅助设备(15)，其配置于所述燃料电池堆的外方；以及空气系辅助设备(17)，其与所述氢气系辅助设备邻接地配置，所述燃料电池系统(10)中，
所述氢气系辅助设备包括：喷射器(64)；上游侧辅助设备(80)，其设置于比所述喷射器靠氢气的流通方向上游侧；以及下游侧辅助设备(82)，其设置于比所述喷射器靠氢气的流通方向下游侧，
所述上游侧辅助设备配置于与所述下游侧辅助设备相比相对于所述空气系辅助设备远离的位置。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述上游侧辅助设备至少包括换热器(62)。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述空气系辅助设备包括将向所述燃料电池堆供给的空气加湿的加湿器(88)，
在所述加湿器中最接近于所述氢气系辅助设备的接近部(90)与所述喷射器的下游部相向。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述上游侧辅助设备配置于比所述加湿器靠重力方向上侧。
5.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述上游侧辅助设备包括将所述氢气流通的配管与所述喷射器连接的配管单元(72)，
所述喷射器具有与所述配管单元连结的凸缘(78)，
所述凸缘与所述接近部相向。
6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述上游侧辅助设备具有收容所述喷射器以及所述下游侧辅助设备的辅助设备壳体，
所述上游侧辅助设备具备与所述辅助设备壳体连结的连接机构(60)，
所述连接机构位于与所述喷射器相比相对于所述空气系辅助设备远离的位置。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述上游侧辅助设备具备在所述辅助设备壳体内在所述连接机构与所述配管单元之间延伸的上游侧配管(52a)，
所述上游侧配管位于与所述喷射器相比相对于所述空气系辅助设备远离的位置。
8.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述氢气系辅助设备中，朝向重力方向下侧依次配置所述上游侧辅助设备、所述喷射器、所述下游侧辅助设备。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7063203B2 (ja) * 2018-09-03 2022-05-09 トヨタ自動車株式会社 車両用パワーユニットルーム構造
JP7196752B2 (ja) * 2019-04-25 2022-12-27 トヨタ自動車株式会社 電動車両
US11728496B2 (en) * 2021-03-09 2023-08-15 GM Global Technology Operations LLC Propulsion battery packs with integrated fuel tank mounting systems
JP7433361B2 (ja) 2022-04-28 2024-02-19 本田技研工業株式会社 燃料電池システム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070134526A1 (en) * 2003-11-04 2007-06-14 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell system and water recovery method thereof
US20190036139A1 (en) * 2017-07-26 2019-01-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and control device
US20190260059A1 (en) * 2018-02-21 2019-08-22 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013004352A (ja) 2011-06-17 2013-01-07 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP6260797B2 (ja) * 2015-10-13 2018-01-17 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両
JP6562224B2 (ja) * 2017-01-19 2019-08-21 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070134526A1 (en) * 2003-11-04 2007-06-14 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell system and water recovery method thereof
US20190036139A1 (en) * 2017-07-26 2019-01-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and control device
US20190260059A1 (en) * 2018-02-21 2019-08-22 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell system

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