CN116979118A - 燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，提高燃料电池的耐冲击性。燃料电池系统具有电池堆、阳极系、阴极系及冷却系。在电池堆中层叠有燃料电池。阳极系包括向电池堆供给燃料气体的阳极系配管。阴极系包括向电池堆供给氧化剂气体的阴极系配管。冷却系包括输送冷媒的冷却系配管，所述冷媒用于对包含电池堆、阳极系及阴极系之中的至少任一者的冷却对象进行冷却。电池堆被冷却系配管包围。冷却系配管中的包围前述电池堆的部分被阴极系配管包围。

Description

燃料电池系统

技术领域

本发明涉及一种燃料电池系统，其包含燃料电池及其周边结构。

背景技术

近年来，从减少二氧化碳的排放以降低对地球环境方面的不良影响等观点出发，正在开发燃料电池系统。

[先前技术文献]

(专利文献)

专利文献1：日本特开2020-87528号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

燃料电池系统例如具有：电池堆，层叠有燃料电池；阳极系，向电池堆供给燃料气体；阴极系，向电池堆供给氧化剂气体；及，冷却系。

本发明人着眼于以下方面，即针对燃料电池的耐冲击性，存在进一步改良的空间。本发明是鉴于上述情况而成，目的在于提高燃料电池的耐冲击性。

[解决问题的技术手段]

本发明人发现，在具有燃料电池的电池堆的周围配置冷却系的配管，并进而在其周围配置阴极系的配管，便可以有效率地提高燃料电池的耐冲击性，从而完成了本发明。本发明是以下(1)～(3)的构造的燃料电池系统。

(1)一种燃料电池系统，具有：

电池堆，层叠有燃料电池；

阳极系，包括向前述电池堆供给燃料气体的阳极系配管；

阴极系，包括向前述电池堆供给氧化剂气体的阴极系配管；及，

冷却系，包括输送冷媒的冷却系配管，所述冷媒用于对包含前述电池堆、前述阳极系及前述阴极系之中的至少任一者的冷却对象进行冷却；并且，

前述电池堆被前述冷却系配管包围，

前述冷却系配管中的包围前述电池堆的部分被前述阴极系配管包围。

根据本构造，在因流动冷媒而常常以金属等坚硬且小径地形成的冷却系配管的外侧，配置因流动氧化剂气体而常常以树脂或橡胶等柔软且大径地形成的阴极系配管。因此，在碰撞时等，首先，借由位于外侧的常常形成得柔软且大径的阴极系配管吸收外力，接着，借由位于内侧的常常形成得坚硬且小径的冷却系配管吸收外力。由此，可以有效率地抑制对具有燃料电池的电池堆的外力。因此，可以有效率地提高燃料电池的耐冲击性。

(2)根据前述(1)所述的燃料电池系统，其中，在俯视、沿着规定水平方向观察的正视、及沿着与前述规定水平方向正交的水平方向观察的侧视的任一者中，前述电池堆均从至少三个方向被前述冷却系配管包围，且前述冷却系配管中的包围前述电池堆的部分均至少从三个方向被前述阴极系配管包围。

根据本构造，可以更切实地提高燃料电池的耐冲击性。

(3)根据前述(1)或(2)所述的燃料电池系统，其中，前述阴极系配管为包含树脂及橡胶之中的至少一者的柔软原材料制，

前述冷却系配管为金属制。

根据本构造，在碰撞时等，首先，借由柔软原材料制的阴极系配管吸收外力，接着，借由金属制的冷却系配管吸收外力。由此，可以有效率地抑制对燃料电池的外力。

(发明的效果)

如上所述，根据前述(1)的构造，可以有效率地提高燃料电池的耐冲击性。进而，根据引用前述(1)的前述(2)、(3)的构造，可以获得各自的追加效果。

附图说明

图1是绘示本实施方式的燃料电池系统的构造图。

图2是绘示燃料电池系统的阴极系及冷却系的构造图。

图3是绘示阴极系的压力损失的图表。

图4是绘示阴极系的热交换性能的图表。

图5是绘示第二冷却系的构造图。

图6是绘示燃料电池系统的立体图。

图7是绘示燃料电池系统的正视图。

图8是绘示两个第二热交换器及其周边的正视图。

图9是绘示电池堆组件及冷却系配管的立体图。

图10是绘示在电池堆组件上安装连接部等后的状态的立体图。

图11是绘示从图10的状态起安装变压装置等后的状态的立体图。

图12是绘示从图11的状态起安装阴极系配管后的状态的立体图。

图13是从侧方观察燃料电池系统的概略图。

图14是从正面观察燃料电池系统的概略图。

图15是从斜下方观察燃料电池系统的立体图。

图16是绘示阴极系配管及冷却系配管的立体图。

图17是绘示阴极系配管及冷却系配管的侧视图。

图18是绘示阴极系配管及冷却系配管的仰视图。

图19是绘示阴极系配管及冷却系配管的正视图。

图20是绘示燃料电池系统的各端口配置的平面图。

图21是绘示燃料电池系统的侧视图。

图22是绘示燃料电池系统的仰视图。

图23是绘示燃料电池系统集合体的侧视图。

图24是绘示燃料电池系统集合体的仰视图。

图25是绘示变更例的燃料电池系统集合体的侧视图。

图26是绘示变更例的燃料电池系统集合体的仰视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。其中，本发明毫不限定于以下的实施方式，可以在不脱离发明的主旨的范围内适当变更来实施。

[第一实施方式]

图1是绘示本实施方式的燃料电池系统100的构造图。燃料电池系统100搭载于电动车辆，向车辆行驶用的马达等供给电力。燃料电池系统100具有电池堆22、阳极系30、阴极系40、第一冷却系50及第二冷却系60。以下，将燃料电池系统100的侧端部称为“系统侧表面”。

电池堆22包括被层叠的多个燃料电池、及收容这些燃料电池的壳体。燃料电池包括电解质膜、阴极电极及阳极电极。阴极电极与阳极电极夹持着电解质膜。

阳极系30具有阳极系配管30p，所述阳极系配管30p用于将作为燃料气体的氢供给至阳极电极。阳极系30在系统侧表面具有作为阳极系配管30p的上游端的阳极系吸气端口30a。在阳极系吸气端口30a连接有蓄积氢的燃料箱330。阳极系30将从燃料箱330向阳极系吸气端口30a供给的氢加湿后供给至阳极电极。

阴极系40具有阴极系配管40p，所述阴极系配管40p用于将作为氧化剂气体的空气供给至阴极电极。阴极系40在系统侧表面具有作为阴极系配管40p的上游端的阴极系吸气端口40a、及作为阴极系配管40p的下游端的阴极系排气端口40b。在阴极系吸气端口40a连接有空气滤清器340。阴极系40将通过空气滤清器340而向阴极系吸气端口40a供给的空气加湿后供给至阴极电极。

在电池堆22内的燃料电池中，供给至阳极电极的氢与供给至阴极电极的空气中的氧借由电化学反应而被消耗，从而进行发电。随之，在阴极电极产生水。阴极系40，将通过了阴极电极的空气、与在阴极电极产生的水的各至少一部分，从阴极系排气端口40b向燃料电池系统100的外部排出。

第一冷却系50对第一冷却对象进行冷却，第二冷却系60对第二冷却对象进行冷却。第一冷却对象与第二冷却对象的各冷却对象，包括电池堆22、阳极系30及阴极系40之中的至少任一个。具体而言，在本实施方式中，各冷却对象均包括电池堆22及阴极系40。

第一冷却系50是以使第一冷却对象接近目标温度的方式对第一冷却对象进行冷却的调温用的冷却系。第二冷却系60是以使第二冷却对象尽可能温度变低的方式对第二冷却对象进行冷却的冷却专用的冷却系。

第一冷却系50具有第一冷却系配管50p，所述第一冷却系配管50p输送作为对第一冷却对象进行冷却的冷媒的冷却水。第一冷却系50在系统侧表面具有作为第一冷却系配管50p的上游端的第一冷却系流入端口50a、及作为第一冷却系配管50p的下游端的第一冷却系流出端口50b。在第一冷却系流入端口50a及第一冷却系流出端口50b，连接有第一散热器350。第一冷却系50借由使冷却水在第一冷却对象与第一散热器350之间循环，来对第一冷却对象进行冷却。

第二冷却系60具有第二冷却系配管60p，所述第二冷却系配管60p输送作为对第二冷却对象进行冷却的冷媒的冷却水。第二冷却系60在系统侧表面具有作为第二冷却系配管60p的上游端的第二冷却系流入端口60a、及作为第二冷却系配管60p的下游端的第二冷却系流出端口60b。在第二冷却系流入端口60a及第二冷却系流出端口60b，连接有与前述第一散热器350不同的第二散热器360。第二冷却系60借由使冷却水在第二冷却对象与第二散热器360之间循环，来对第二冷却对象进行冷却。

以下，将第一冷却系50及第二冷却系60统称为“冷却系50,60”，将第一冷却系配管50p及第二冷却系配管60p统称为“冷却系配管50p,60p”。

图2是绘示阴极系40、第一冷却系50及第二冷却系60的构造图。电池堆组件20具有电池堆22、周边设备25、传感器板(sensor board)26等。

阴极系40具有空气泵42、泵驱动装置41等。空气泵42是用于在阴极系40内将空气从上游侧向下游侧压送的泵。泵驱动装置41是用于向空气泵42供给驱动电压的装置。

第一冷却系50具有水泵57、过滤器58、混合阀52、第一热交换器54等。水泵57是用于使冷却水在第一冷却系50内循环的冷媒泵。过滤器58是用于除去冷却水内的尘埃等的粒子过滤器(particle filter)。混合阀52是用于控制第一冷却系50内的冷却水的循环的阀。第一热交换器54使阴极系配管40p内的空气与第一冷却系配管50p内的冷却水之间进行热交换。

从第一散热器350供给至第一冷却系流入端口50a的冷却水，通过混合阀52、水泵57、过滤器58、周边设备25、电池堆22等，并且通过第一热交换器54等。在此期间，对周边设备25、电池堆22等进行冷却，并且借由第一热交换器54对阴极系的空气进行冷却。因而，周边设备25、电池堆22、阴极系40等相当于第一冷却对象。其后，该冷却水被从第一冷却系流出端口50b向燃料电池系统100的外部排出，而返回第一散热器350。借由以上内容，第一冷却系50使冷却水在第一冷却对象与第一散热器350之间循环。第一散热器350使冷却水与外部空气之间进行热交换。

第二冷却系60也与第一冷却系50的情况同样地，具有省略图示的水泵、过滤器、混合阀等。进而，第二冷却系60具有两个第二热交换器64A,64B。各第二热交换器64A,64B使阴极系配管40p内的空气与第二冷却系配管60p内的冷却水之间进行热交换。各第二热交换器64A,64B是独立于其他前述第二热交换器64B,64A的与其他第二热交换器64A,64B分离的部件。

从第二散热器360供给至第二冷却系流入端口60a的冷却水，通过电池堆22、传感器板26、泵驱动装置41、空气泵42等，并且通过两个第二热交换器64A,64B。在此期间，对电池堆22、传感器板26、泵驱动装置41、空气泵42等进行冷却，并且借由第二热交换器64A,64B对阴极系的空气进行冷却。因而，除了电池堆22、传感器板26相当于第二冷却对象之外，阴极系40中的泵驱动装置41、空气泵42、空气等也相当于第二冷却对象。

其后，该冷却水被从第二冷却系流出端口60b向燃料电池系统100的外部排出，而返回第二散热器360。借由以上内容，第二冷却系60使冷却水在第二冷却对象与第二散热器360之间循环。第二散热器360使冷却水与外部空气之间进行热交换。

接下来，对阴极系40进行说明。从车外通过空气滤清器340而供给至阴极系吸气端口40a的空气，依次通过空气泵42、空气分支部43、各第二热交换器64A,64B、空气合流部45、第一热交换器54、周边设备25，而到达电池堆22内的阴极电极。其后，该空气与在阴极电极产生的水一起，被从阴极系排气端口40b向燃料电池系统100的外部排出而排出至车外。

如上所述，空气在空气分支部43分流后，通过各第二热交换器64A,64B，在空气合流部45合流。即，在阴极系40中，两个第二热交换器64A,64B并列配置，阴极系40使空气并列地通过两个第二热交换器64A,64B。关于其原因，将在以下进行说明。

图3是绘示在阴极系40中，将两个第二热交换器64A,64B串列配置的情况与并列配置的情况下的压损的差异的图表。横轴表示通过各一个第二热交换器的空气流量，纵轴表示阴极系40中的包含两个第二热交换器64A,64B的部分整体的压损。在串列及并列任一情况下，均随着空气流量变大，该部分整体的压损变大。其中，串列的情况下的该部分整体的压损是各第二热交换器64A,64B中的压损的相加，所以如果通过各一个第二热交换器64A,64B的空气流量相同，则成为并列的情况下的该部分整体的压损的2倍。

图4是绘示在第二冷却系60中，将两个第二热交换器64A,64B串列排列的情况与并列排列的情况下的热交换性能的差异的图表。横轴与图3的情况相同，表示通过各一个第二热交换器的空气流量。纵轴表示阴极系中的包含该两个第二热交换器64A,64B的部分整体下的热交换性能。在串列及并列任一情况下，均随着空气流量变大，该部分整体下的热交换性能下降。其中，串列的情况下，下游侧的第二热交换器对由上游侧的第二热交换器进行了冷却的空气进一步进行冷却，所以该部分整体下的热交换性能与并列的情况相比下降。

根据以上内容可知，如果通过各一个第二热交换器64A,64B的空气流量相同，则与将两个第二热交换器64A,64B串列配置相比，在压损抑制及热交换性能中的任一方面，并列配置均具有优势。因而，在本实施方式中，如前所述，在阴极系40中，将两个第二热交换器64A,64B并列配置。

图5是绘示第二冷却系60的构造图。从第二散热器360流入至第二冷却系流入端口60a的冷却水，在冷却水分支部63分流。分流后的其中一冷却水依次通过电池堆22、传感器板26、泵驱动装置41、空气泵42，将它们冷却后，到达冷却水合流部65。在冷却水分支部63进行了分流后的另一冷却水，依次通过两个第二热交换器64A,64B，在此期间将阴极系40的空气冷却，之后到达冷却水合流部65。即，在第二冷却系60中，两个第二热交换器64A,64B串列配置，第二冷却系60使冷却水串列地通过两个第二热交换器64A,64B。在冷却水合流部65进行了合流后的冷却水，被从第二冷却系流出端口60b向燃料电池系统100的外部排出，而返回第二散热器360。

图6是绘示燃料电池系统100的立体图。以下，将俯视中的燃料电池系统100的长度方向的其中一方称为“前Fr”，将其相反方向称为“后Rr”，将从前Fr侧观察的正视中的左侧称为“左L”，将右侧称为“右R”。

如上所述，由于“前Fr”是燃料电池系统100的长度方向的其中一方，所以“前Fr”不必一定是电动车辆的车长方向前侧。具体而言，例如“前Fr”既可以是车长方向前侧，也可以是车长方向后侧，也可以是车宽方向，还可以是相对于车长方向及车宽方向呈倾斜的方向。

连接于第一散热器350的第一热交换器54配置于比电池堆组件20更靠后Rr侧。由此，第一热交换器54配置于比电池堆22更靠后Rr侧。另一方面，与第二散热器360连接的两个第二热交换器64A,64B配置于比电池堆组件20更靠前Fr侧。由此，两个第二热交换器64A,64B被汇总配置于比电池堆22更靠前Fr侧。因此，在包含第一热交换器54及两个第二热交换器64A,64B的所有热交换器54,64A,64B之中，对于各第二热交换器64A,64B而言最靠近自身的自身以外的热交换器，是自身以外的第二热交换器64B,64A。

沿着阴极系配管40p的从空气分支部43到其中一第二热交换器64A为止的距离，与从空气分支部43到另一第二热交换器64B为止的距离互相相等。另外，沿着阴极系配管40p的从其中一第二热交换器64A到空气合流部45为止的距离，与从另一第二热交换器64B到空气合流部45为止的距离互相相等。

因此，沿着阴极系配管40p的从空气分支部43通过其中一第二热交换器64A而到达空气合流部45为止的距离，与从空气分支部43通过另一第二热交换器64B而到达空气合流部45为止的距离互相相等。

图7是从前Fr侧观察燃料电池系统100的正视图。在正视中，两个第二热交换器64A,64B的配置互相在上下方向及左右方向L,R上错开。即，在正视中，其中一第二热交换器64A的重心64Ac与另一第二热交换器64B的重心64Bc，互相在上下方向及左右方向L,R上错开。

空气分支部43及空气合流部45之中的其中一者，配置于比两个第二热交换器64A,64B更靠左右其中一方处的比上侧的第二热交换器64B更靠下方的位置。空气分支部43及空气合流部45之中的另一者，配置于比两个第二热交换器64A,64B更靠左右其中一方处的比下侧的热交换器64A更靠下方的位置。

具体而言，在该图7中，空气合流部45配置于比两个第二热交换器64A,64B更靠左L处的比上侧的第二热交换器64B更靠下方的位置。另外，空气分支部43配置于比两个第二热交换器64A,64B更靠左L处的比下侧的热交换器64A更靠下方的位置。

图8是从右R侧观察两个第二热交换器64A,64B及其周边的侧视图。在侧视中，两个第二热交换器64A,64B互相在上下方向及前后方向Fr,Rr上错开。即，在侧视中，其中一第二热交换器64A的重心64Ac与另一第二热交换器64B的重心64Bc，互相在上下方向及前后方向Fr,Rr上错开。

如上所述，两个第二热交换器64A,64B在上下前后左右的各方向上互相错开。

图9是绘示电池堆组件20及冷却系配管50p,60p的立体图。电池堆组件20具有覆盖电池堆22及周边设备25的盖21。在盖21的后端部及前端部设置有突起21a。传感器板26安装于盖21的上表面。

图10是绘示在图9所示的状态的电池堆组件20的盖21的前后两侧的突起21a上安装作为用于连接后述的框架16的连接部的托架15后的状态的立体图。托架15是在左右方向L,R上延伸的部件，在上部具有向上方延伸的装配(mount)部15a。该装配部15a安装于盖21的突起21a。

图11是绘示在图10所示的状态的电池堆组件20上安装变压装置19等后的状态的立体图。变压装置19对从燃料电池系统100的外部向燃料电池系统100供给的电力进行变压。

图12是绘示在图11所示的状态的电池堆组件20及冷却系配管50p,60p的周围安装阴极系配管40p，并且在托架15上安装框架16后的状态的立体图。该图12所示的状态表示本实施方式的燃料电池系统100的完成状态。

框架16具有：两根框架第一部分16a，在比电池堆组件20更靠下方的位置在左右方向L,R上隔开间隔地在前后方向Fr,Rr上延伸；及，框架第二部分16b，将框架第一部分16a彼此相连。各框架第一部分16a的前端部及后端部分别弯曲并向上方延伸，这些前端部及后端部的各上端部连接于托架15。借由以上，框架16的前后两端部经由托架15而被连接于电池堆组件20。

图13是从右R观察燃料电池系统100的概略图。以下，将空气泵42、泵驱动装置41及水泵57统称为“电气设备41,42,57”。

在从右R观察的侧视中，电池堆组件20，借由前后的托架15与框架第一部分16a，从前Fr侧、后Rr侧及下侧三个方向被包围。在所述侧视中，电气设备41,42,57的至少规定部分，借由框架第一部分16a与电池堆组件20，从前后方向Fr,Rr与上下方向即四个方向被包围。

图14是从前Fr观察燃料电池系统100的构造图。在从前Fr观察的正视中，电气设备41,42,57的至少规定部分，借由左右的框架第一部分16a、电池堆组件20及框架第二部分16b，从左右方向L,R与上下方向即四个方向被包围。

后续参照的图22是从下观察燃料电池系统100的仰视图。在仰视中，电气设备41,42,57的至少规定部分，借由左右的框架第一部分16a与前后的托架15而从左右方向L,R与前后方向Fr,Rr即四个方向被包围。

图15是从左前的斜下方观察燃料电池系统100的立体图。如上所述，电气设备41,42,57的至少规定部分，在侧视及正视中，借由框架16与电池堆组件20而从四个方向被包围，在仰视中，借由框架16与托架15而从四个方向被包围。

图16是绘示阴极系配管40p及冷却系配管50p,60p的立体图。在包含电池堆22的电池堆组件20的外侧，配置有冷却系配管50p,60p。在该冷却系配管50p,60p的更外侧，配置有阴极系配管40p。冷却系配管50p,60p运送冷却水，而阴极系配管40p运送空气，所以阴极系配管40p的平均管径比冷却系配管50p,60p的平均管径大。另外，冷却系配管50p,60p由于运送冷却水而为金属制，另一方面，阴极系配管40p由于运送空气而为包含树脂及橡胶之中的至少一者的柔软原材料制。综上所述，电池堆22被小径且金属制的冷却系配管50p,60p包围，进而，该冷却系配管50p,60p中的包围电池堆22的部分，被大径且柔软原材料制的阴极系配管40p包围。

图17是从左L观察图16的侧视图。在侧视中，电池堆22例如从后Rr、下、前Fr的至少三个方向被冷却系配管50p,60p包围。进而，在所述侧视中，冷却系配管50p,60p中的包围电池堆22的部分，例如从后Rr、下、前Fr的至少三个方向被阴极系配管40p包围。

图18是从下观察图17的仰视图。在仰视中，电池堆22例如从后Rr、左L、前Fr的至少三个方向被冷却系配管50p,60p包围。进而，在所述仰视中，冷却系配管50p,60p中的包围电池堆22的部分，例如从后Rr、左L、前Fr的至少三个方向被阴极系配管40p包围。

图19是从前Fr观察图18的正视图。在正视中，电池堆22例如从左L、下、右R的至少三个方向被冷却系配管50p,60p包围。进而，在所述正视中，冷却系配管50p,60p中的包围电池堆22的部分例如从左L、下、右R的至少三个方向被阴极系配管40p包围。

综上所述，在俯视、正视及侧视的任一者中，电池堆22均至少从三个方向被冷却系配管50p,60p包围，且冷却系配管50p,60p中的包围冷却系配管50p,60p的部分，均至少从三个方向被阴极系配管40p包围。

图20是绘示燃料电池系统100的各端口配置的平面图。在本实施方式中，阳极系吸气端口30a、阴极系吸气端口40a、阴极系排气端口40b、第一冷却系流入端口50a、第一冷却系流出端口50b、第二冷却系流入端口60a及第二冷却系流出端口60b各端口，均设置于作为燃料电池系统100的水平方向侧的端部的系统侧表面。并且，这些各端口分散配置于作为系统侧表面的燃料电池系统100的前表面sFr、后表面sRr、左表面sL及右表面sR的四个面之中的至少三个面。

进而，泵驱动装置41及变压装置19中的用于从燃料电池系统100的外部接受电力的受电端口41e,19e也设置于系统侧表面。即，以上的各端口30a,40a,40b,50a,50b,60a,60b,19e,41e不设置于燃料电池系统100的上表面或下表面，而是集中配置于系统侧表面。

具体而言，在燃料电池系统100的前表面sFr设置有第二冷却系流入端口60a、第二冷却系流出端口60b及阴极系吸气端口40a。在燃料电池系统100的右表面sR设置有第一冷却系流入端口50a及第一冷却系流出端口50b。在燃料电池系统100的后表面sRr设置有阳极系吸气端口30a、阴极系排气端口40b及泵驱动装置41的受电端口41e。在燃料电池系统的左表面sL设置有变压装置19的受电端口19e。

图21是从右R观察燃料电池系统100的侧视图。泵驱动装置41、空气泵42等设置于燃料电池系统100的下部。

图22是从下观察图21的仰视图。以下，将空气泵42的长度方向及宽度方向之中的相对于前后方向Fr,Rr的角度小的一方，称为“泵轴线方向42x”。另外，以下，将泵驱动装置41的长度方向及宽度方向之中的相对于前后方向Fr,Rr的角度小的一方，称为“驱动装置轴线方向41x”。如前所述，前后方向Fr,Rr是燃料电池系统100的长度方向。由此，前后方向Fr,Rr也可以另称为“系统轴线方向”，左右方向L,R也可以另称为“系统宽度方向”。

空气泵42与泵驱动装置41在前后方向Fr,Rr上排列配置。具体而言，在比泵驱动装置41更靠前Fr的位置，设置有空气泵42。驱动装置轴线方向41x是前后方向Fr,Rr。泵轴线方向42x相对于前后方向Fr,Rr及驱动装置轴线方向41x呈倾斜。

空气泵42具有喷出空气的喷出端口42b。在该喷出端口42b的左L侧，存在框架16中的规定部分16z。泵轴线方向42x相对于前后方向Fr,Rr呈倾斜，所以喷出端口42b的轴线及其延长线42bL相对于左右方向L,R呈倾斜。由此，避免了该轴线的延长线42bL与框架16的该规定部分16z的干涉。

图23是绘示本实施方式的燃料电池系统集合体500的侧视图。燃料电池系统集合体500具有两个前述的燃料电池系统100，并且具有空气滤清器340。两个燃料电池系统100互相将前Fr侧彼此相向而在前后方向Fr,Rr上排列配置。

图24是从下观察图23的仰视图。在仰视中，其中一燃料电池系统100成为使另一燃料电池系统100旋转180°后的状态。由此，两个燃料电池系统100以空气泵42彼此比泵驱动装置41彼此更相互接近的方式，在前后方向Fr,Rr上排列，且在前后方向Fr,Rr上空开系统间隔S而配置。

各泵42在系统间隔S侧即前Fr侧的端部，具有用于抽吸空气的抽吸端口42a。在仰视中，泵轴线方向42x相对于前后方向Fr,Rr呈倾斜，所以各抽吸端口42a的轴线及其延长线42aL相对于前后方向Fr,Rr呈倾斜。在所述仰视中的系统间隔S中，两个抽吸端口42a的轴线的延长线42aL彼此偏置。并且，对于各空气泵42的抽吸端口42a，经由空气配管341,40p而连接有一个空气滤清器340，所述空气配管341,40p通过系统间隔S而延伸至各抽吸端口42a。此外，此处的空气配管341,40p包括将空气滤清器340与阴极系吸气端口40a相连的空气供给配管341、及将阴极系吸气端口40a与抽吸端口42a相连的阴极系配管40p。

以下，将总结本实施方式的效果。

如图1所示，有第一冷却系50及第二冷却系60，关于第一冷却系50，是出于将第一冷却对象的温度调温至规定的目标温度的目的而使用，关于第二冷却系60，是出于将第二冷却对象尽可能冷却为低温等目的而使用。如此，由于出于不同的目的来使用两个冷却系50,60，因此冷却系50,60是功能性的。

如图2所示，两个第二热交换器64A,64B在阴极系40中并列配置，阴极系40使空气并列地通过两个第二热交换器64A,64B。因此，与使空气通过一个第二热交换器的情况、和使空气串列地通过两个热交换器64A,64B的情况相比，如图3所示，可以抑制压损。而且，在将两个第二热交换器64A,64B并列配置的情况下，与串列配置的情况不同，不会利用下游侧的第二热交换器对利用上游侧的第二热交换器进行了冷却后的空气进一步进行冷却，所以如图4所示，在热交换性能方面也可以获得优越性。以上，根据两个第二热交换器64A,64B的并列配置，可以抑制阴极系40中的空气的压损，并且提高第二热交换器64A,64B中的热交换性能。

如图5所示，多个第二热交换器64A,64B在第二冷却系60中串列配置，第二冷却系60使冷却水串列地通过多个第二热交换器64A,64B。即，多个热交换器64A,64B在阴极系40中并列配置，而在第二冷却系60中串列配置。因此，适宜于以下情况：在阴极系40中，想优先抑制空气的压损，另一方面，在第二冷却系60中，与抑制冷却水的压损相比，更想优先以少的分支有效率地将冷却水供给至多个第二热交换器64A,64B。

如图6所示，连接于第二散热器360的两个第二热交换器64A,64B以相互靠近的方式被汇总配置。由此，可以缩短对第二散热器360与两个第二热交换器64A,64B进行连接的配管的合计长度。由此，可以将第二冷却系60紧凑地汇总，从而有效率地布置冷却系50,60。

具体而言，两个第二热交换器64A,64B设置于比电池堆组件20更靠前Fr的位置。由此，可以将两个第二热交换器64A,64B汇总配置于燃料电池系统100中的前部。

另一方面，关于连接于第一散热器350的第一热交换器54，即使从连接于第二散热器360的两个第二热交换器64A,64B远离，冷却水的配管也不会变长。在这一方面，第一热交换器54设置于比电池堆组件20更靠后Rr侧。即，第一热交换器54配置于与设置有两个第二热交换器64A,64B的一侧相反的一侧。由此，可以避免过密而有效率地布置第一冷却系50及第二冷却系60。

如所述图6所示，第二热交换器64A,64B彼此在上下前后左右的各方向上互相错开设置。由此，变得容易不费力地充分确保从空气分支部43到各第二热交换器64A,64B为止的阴极系配管40p的长度、及从各第二热交换器64A,64B到空气合流部为止的阴极系配管40p的长度。进而，借由该向各方向的偏移，变得容易不费力地使其中一第二热交换器64A侧的阴极系配管40p的长度与另一第二热交换器64B侧的阴极系配管40p的长度一致或者不费力地将它们调整为所希望的长度。由此，可以抑制从空气分支部43分支并延伸的两根阴极系配管40p、和在空气合流部45合流的两根阴极系配管40p以不合理的角度弯曲。因此，可以在不损害燃料电池系统100的制造性并且不增加空气的压损的情况下，有效率地布置阴极系配管40p。

具体而言，沿着阴极系配管40p的从空气分支部43到各第二热交换器64A,64B为止的距离互相相等。因此，可以有效率地使从空气分支部43到各第二热交换器64A,64B为止的空气的压损一致。另外，沿着阴极系配管40p的从各第二热交换器64A,64B到空气合流部45为止的距离互相相等。因此，可以有效率地使从各第二热交换器64A,64B到空气合流部45为止的空气的压损一致。另外，沿着阴极系配管40p的从空气分支部43通过各热交换器64A,64B而到达空气合流部45为止的距离互相相等。因此，可以有效率地使各路径中的空气的压损一致。

在图13所示的侧视中，电池堆组件20借由前后的托架15与框架16而从前后两侧与下侧的至少三个方向被包围。因此，电池堆组件20借由前后的托架15与框架16保护而免受碰撞等冲击。进而，在所述侧视中，电气设备41,42,57的至少规定部分，借由框架16与电池堆组件20，从前后两侧与上下两侧即四个方向被包围。因此，电气设备41,42,57的该规定部分被更牢固地保护而免受冲击。

进而，电气设备41,42,57的至少该规定部分，不仅在侧视中，在图14所示的正视中，也借由框架16与电池堆组件20，从左右两侧与上下两侧即四个方向被包围。因此，电气设备41,42,57的该规定部分被更牢固地保护。

进而，电气设备41,42,57的至少该规定部分，不仅在侧视及正视中，在图22所示的仰视中，也借由框架16与托架15，从左右两侧与前后两侧即四个方向被包围。因此，电气设备41,42,57的该规定部分被更牢固地保护。

此处所说的电气设备41,42,57包括泵驱动装置41、空气泵42及水泵57。由此，具体而言，可以牢固地保护泵驱动装置41、空气泵42及水泵57而免受冲击。

如图16等所示，电池堆22被冷却系配管50p,60p包围，冷却系配管50p,60p中的包围电池堆22的部分被阴极系配管40p包围。因此，在碰撞时等，首先，借由位于外侧的常常形成得柔软且大径的阴极系配管40p吸收外力，接着，借由位于内侧的常常形成得坚硬且小径的冷却系配管50p,60p吸收外力。由此，可以有效率地抑制对具有燃料电池的电池堆22的外力。因此，可以有效率地提高燃料电池的耐冲击性。

具体而言，如图17～图19所示，在侧视、仰视及正视的任一者中，电池堆22均至少从三个方向被冷却系配管50p,60p包围，并且冷却系配管50p,60p中的包围电池堆22的部分，均至少从三个方向被阴极系配管40p包围。由此，可以更切实地提高燃料电池的耐冲击性。

另外，实际上，阴极系配管40p为包含树脂及橡胶之中的至少一者的柔软原材料制，冷却系配管50p,60p为金属制。因此，在碰撞时等，首先，借由柔软原材料制的阴极系配管40p吸收外力，接着，借由金属制的冷却系配管50p,60p吸收外力。由此，可以更有效率地抑制对燃料电池的外力。

如图20所示，阳极系吸气端口30a、阴极系吸气端口40a、阴极系排气端口40b、冷却系流入端口50a,60b及冷却系流出端口50b,60b各端口，均设置于系统侧表面。即，这些各端口不设置于燃料电池系统100的上表面或底面，而是汇集于系统侧表面。由此，对于各端口的配线变得容易。另外，将燃料电池系统100上下重叠的配置变得容易。另外，利用在系统侧表面设置各端口，与在燃料电池系统100的侧方设置连接器的情况等相比，可以将对于燃料电池系统100的各配线紧凑地汇总。借由以上，燃料电池系统100相对于电动车辆的搭载性提高。

冷却系50,60，具有第一冷却系流入端口50a、与其不同的第二冷却系流入端口60a、第一冷却系流出端口50b、及与其不同的第二冷却系流出端口60b。包含这些的各端口均设置于系统侧表面。因此，即使在像这样，冷却系50,60具有第一冷却系50及第二冷却系60的情况下，也可以提高燃料电池系统100的搭载性。

阳极系吸气端口30a、阴极系吸气端口40a、阴极系排气端口40b、第一冷却水流入端口50a、第一冷却系流出端口50b、第二冷却水流入端口60a、及第二冷却系流出端口60b的各端口，分散配置于作为系统侧表面的四个面之中的至少三个面上。因此，可以抑制对于各端口的配线的混杂。

进而，泵驱动装置41，在系统侧表面，具有从燃料电池系统100的外部接受电力的受电端口41e。因此，泵驱动装置41的受电端口41e，也可以与其他各端口一起汇集配置于系统侧表面。

进而，变压装置19，在系统侧表面，具有从燃料电池系统100的外部接受电力的受电端口19e。因此，变压装置19的受电端口19e，也可以与其他各端口一起汇集配置于系统侧表面。

在图22所示的仰视中，泵轴线方向42x相对于前后方向Fr,Rr及驱动装置轴线方向41x呈倾斜。因此，与不倾斜的情况相比，将泵驱动装置41与泵42电性相连的电力配线E容易自然地弯曲。借由该弯曲，容易吸收电力配线E的长度精度的误差等。因此，燃料电池系统100的制造性提高。

泵驱动装置41常常比泵42大。在这一方面，由于泵驱动装置41的轴线方向即驱动装置轴线方向41x是系统轴线方向即前后方向Fr,Rr，所以与相对于前后方向Fr,Rr呈倾斜的情况相比，泵驱动装置41容易紧凑地收纳于燃料电池系统100内。

空气泵42的喷出端口42b的轴线相对于系统宽度方向即左右方向L,R呈倾斜，由此，避免了喷出端口42b的轴线的延长线42bL与框架16中的规定部分16z的干涉。因此，可以在不弯折连接于喷出端口42b的阴极系配管40p的情况下，避免该阴极系配管40p与框架16中的该规定部分16z的干涉。因此，可以将空气泵42有效率地布置于燃料电池系统100内。

在像图25所示的变更例的情况那样，将两个燃料电池系统100朝向相同方向排列，并且如图26所示，在系统间隔S的正旁边设置了空气滤清器340的情况下，从空气滤清器340到各泵42为止的空气配管的长度不同。可能由此使空气的压损不同，从而使各燃料电池系统100的性能不同。

在这一方面，在本实施方式中，如图24所示，两个燃料电池系统100将前Fr侧彼此相向，以空气泵42彼此相互靠近的方式配置。对于这些各空气泵42，经由空气配管而连接有一个空气滤清器340，所述空气配管通过系统间隔S而延伸至各空气泵42。因此，容易使从一个空气滤清器340到各空气泵42为止的距离和压损一致。因此，容易使各燃料电池系统100的性能一致。

而且，在系统间隔S中，两个空气泵42的抽吸端口42a的轴线的延长线42aL彼此偏置。因而，将空气滤清器340与其中一空气泵42相连的空气配管中的转弯部342、和将空气滤清器340与另一空气泵42相连的空气配管中的转弯部342互相偏置。因此，可以避免转弯部342彼此的干涉，从而有效率地布置两侧的空气配管。由此，可以在前后方向Fr,Rr上减小系统间隔S，从而将燃料电池系统集合体500在前后方向Fr,Rr上紧凑地汇总。

此外，在图22所示的仰视中，泵轴线方向42x相对于驱动装置轴线方向41x的角度没有特别限定，但为了更切实地获得以上的效果，优选为5°以上，更优选为10°以上，进而优选为15°以上。另一方面，从空气泵42相对于燃料电池系统100的搭载性的方面出发，该角度优选为45°以下，更优选为40°以下，进而优选为35°以下。

[变更方式]

以上的实施方式例如可以如下变更来实施。也可以设为，阳极系30将例如天然气等氢以外的燃料气体供给至阳极电极。也可以设为，阴极系40将例如氧等空气以外的氧化剂气体供给至阴极电极。也可以设为，各冷却系50,60例如使用乙二醇、油等冷却水以外的冷媒。

第一冷却系50也可以具有多个第一热交换器54。第二冷却系60也可以具有三个以上的第二热交换器。

燃料电池系统100也可以搭载在电动车辆以外的搭载对象上。具体而言，该搭载对象既可以是船舶、无人机等电动车辆以外的移动物，也可以是固定物。

附图标记

15作为连接部的托架

16框架

16a框架第一部分

16b框架第二部分

20电池堆组件

22电池堆

30阳极系

30a阳极系吸气端口

30p阳极系配管

40阴极系

40a阴极系吸气端口

40b阴极系排气端口

40p阴极系配管

41泵驱动装置

41x驱动装置轴线方向

42空气泵

42a抽吸端口

42aL抽吸端口的轴线的延长线

42b喷出端口

42bL喷出端口的轴线的延长线

42x泵轴线方向

50第一冷却系

50a第一冷却系流入端口

50b第一冷却系流出端口

54第一热交换器

57作为冷媒泵的水泵

60第二冷却系

60a第二冷却系流入端口

60b第二冷却系流出端口

64A其中一第二热交换器

64B另一第二热交换器

100燃料电池系统

350第一散热器

360第二散热器

500燃料电池系统集合体

Fr作为燃料电池系统的长度方向及系统轴线方向的前

Rr作为燃料电池系统的长度方向及系统轴线方向的后

L作为燃料电池系统的宽度方向及系统宽度方向的左

R作为燃料电池系统的宽度方向及系统宽度方向的右

Claims (3)

1.一种燃料电池系统，具有：

电池堆，层叠有燃料电池；

阳极系，包括向前述电池堆供给燃料气体的阳极系配管；

阴极系，包括向前述电池堆供给氧化剂气体的阴极系配管；及，

冷却系，包括输送冷媒的冷却系配管，所述冷媒用于对包含前述电池堆、前述阳极系及前述阴极系之中的至少任一者的冷却对象进行冷却；并且，

前述电池堆被前述冷却系配管包围，

前述冷却系配管中的包围前述电池堆的部分被前述阴极系配管包围。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，在俯视、沿着规定水平方向观察的正视、及沿着与前述规定水平方向正交的水平方向观察的侧视的任一者中，前述电池堆均从至少三个方向被前述冷却系配管包围，且前述冷却系配管中的包围前述电池堆的部分均至少从三个方向被前述阴极系配管包围。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其中，前述阴极系配管为包含树脂及橡胶之中的至少一者的柔软原材料制，

前述冷却系配管为金属制。