JP2005129245A - Vehicular fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は車両用燃料電池システムに係り、特に、外寸の大きいエアクリーナとコンプレッサをリヤアクスルの後側のフロアパネル下側にコンパクトに収容することができ、エアクリーナからコンプレッサへの酸化ガス供給路の通路抵抗を低減できる車両用燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system for a vehicle, and in particular, an air cleaner and a compressor having a large outer size can be accommodated compactly under a floor panel on the rear side of a rear axle, and a passage of an oxidizing gas supply path from the air cleaner to the compressor The present invention relates to a vehicle fuel cell system capable of reducing resistance.
燃料電池自動車等の車両においては、走行用のモータを駆動する電気エネルギを車両用燃料電池システムにより発生している。車両用燃料電池システムは、固体高分子電解質膜を挟んでアノード側電極(水素極)とカソード側電極(空気極)とを対向して配置してなる燃料電池セルを多数積層した燃料電池スタックを設け、この燃料電池スタックに水素ガスを供給する水素ガス供給装置や酸化ガスを供給する酸化ガス供給装置を備えている。 In a vehicle such as a fuel cell vehicle, electric energy for driving a driving motor is generated by a vehicle fuel cell system. A fuel cell system for a vehicle includes a fuel cell stack in which a large number of fuel cell cells, each having an anode side electrode (hydrogen electrode) and a cathode side electrode (air electrode) facing each other with a solid polymer electrolyte membrane interposed therebetween, are stacked. And a hydrogen gas supply device for supplying hydrogen gas to the fuel cell stack and an oxidizing gas supply device for supplying oxidizing gas.
車両用燃料電池システムを車両に搭載する際には、車室のスペースを広く確保するために、燃料電池スタック、水素ガス供給装置、酸化ガス供給装置を分散してコンパクトに搭載する必要がある。 When a vehicle fuel cell system is mounted on a vehicle, it is necessary to disperse and mount the fuel cell stack, the hydrogen gas supply device, and the oxidizing gas supply device in order to secure a large space in the passenger compartment.
従来の車両用燃料電池システムとしては、車軸を駆動するためのモータと燃料電池とパワーコントロールユニットとを車両の同一空間内に配設し、モータをサスペンションフレームに搭載し、燃料電池とパワーコントロールユニットとをサスペンションフレーム上方のフレームに搭載したものがある。
従来の車両用燃料電池システムとしては、燃料電池車両のフロント室に搭載される燃料電池スタックの単位燃料電池セルを、鉛直方向に積層したものがある。
As a conventional vehicle fuel cell system, there is one in which unit fuel cells of a fuel cell stack mounted in a front chamber of a fuel cell vehicle are stacked in a vertical direction.
ところで、車両用燃料電池システムには、エンジンルームに相当する車両前側のフロント室に走行用のモータと燃料電池スタック、酸化ガス供給装置を配設し、フロアパネル下側に水素ガスを貯留する水素タンクを含む水素ガス供給装置を配設したものがある。 By the way, in a fuel cell system for vehicles, a motor for traveling, a fuel cell stack, and an oxidizing gas supply device are arranged in a front chamber on the vehicle front side corresponding to an engine room, and hydrogen gas is stored below the floor panel. Some have a hydrogen gas supply device including a tank.
ところが、この車両用燃料電池システムは、走行用のモータと燃料電池スタック、酸化ガス供給装置を配設するためにフロント室を大きくする必要があり、全長の短い小型車に採用した場合に、車室が狭くなる問題がある。 However, this vehicle fuel cell system requires a large front chamber in order to dispose a motor for driving, a fuel cell stack, and an oxidizing gas supply device. There is a problem that becomes narrower.
また、車両用燃料電池システムの酸化ガス供給装置には、酸化ガスとして空気を圧送するコンプレッサを設け、コンプレッサの上流側に空気中の不純物を除去するエアクリーナを設けているものがある。 Some oxidant gas supply devices for vehicle fuel cell systems include a compressor that pumps air as an oxidant gas, and an air cleaner that removes impurities in the air upstream of the compressor.
ところが、この車両用燃料電池システムは、コンプレッサを駆動するために電力を消費し、コンプレッサに接続される通路の圧力損失が大きいと、コンプレッサによる消費電力が大きくなり、燃費の低下を招く問題がある。 However, this vehicle fuel cell system consumes electric power to drive the compressor, and if the pressure loss in the passage connected to the compressor is large, the power consumption by the compressor increases and there is a problem in that fuel consumption is reduced. .
この発明は、車両のフロアパネル下側に酸化ガス供給装置を配設した車両用燃料電池システムにおいて、前記酸化ガス供給装置の酸化ガス供給路に介装されるエアクリーナとコンプレッサとを前記車両のリヤアクスルよりも後側において車両の幅方向に並べて配設し、前記エアクリーナの出口部と前記コンプレッサの入口部とが対向するように配設したことを特徴とする。 The present invention provides a vehicle fuel cell system in which an oxidant gas supply device is disposed below a vehicle floor panel, and an air cleaner and a compressor interposed in an oxidant gas supply path of the oxidant gas supply device are connected to a rear axle of the vehicle. Further, the air cleaner is arranged side by side in the width direction of the vehicle, and the outlet portion of the air cleaner and the inlet portion of the compressor are arranged to face each other.
この発明の車両用燃料電池システムは、酸化ガス供給装置の酸化ガス供給路に介装されるエアクリーナとコンプレッサとを車両のリヤアクスルよりも後側において車両の幅方向に並べて配設したことにより、外寸の大きいエアクリーナとコンプレッサをリヤアクスルの後側のフロアパネル下側にコンパクトに収容することができ、車室のスペースを広く確保することができ、また、エアクリーナの出口部とコンプレッサの入口部とが対向するように配設したことにより、エアクリーナからコンプレッサへの酸化ガス供給路の通路抵抗を低減でき、コンプレッサを駆動するための消費電力を小さくして燃費を向上することができる。 In the fuel cell system for a vehicle according to the present invention, the air cleaner and the compressor interposed in the oxidizing gas supply path of the oxidizing gas supply device are arranged side by side in the width direction of the vehicle on the rear side of the rear axle of the vehicle. A large-sized air cleaner and compressor can be compactly accommodated under the floor panel on the rear side of the rear axle, ensuring a large space in the passenger compartment. Also, the air cleaner outlet and the compressor inlet are By disposing them so as to face each other, the passage resistance of the oxidizing gas supply path from the air cleaner to the compressor can be reduced, the power consumption for driving the compressor can be reduced, and the fuel consumption can be improved.
この発明の車両用燃料電池システムは、酸化ガス供給装置のエアクリーナとコンプレッサとを車両のリヤアクスルよりも後側において車両の幅方向に並べて配設し、エアクリーナの出口部とコンプレッサの入口部とが対向するように配設することによって、エアクリーナとコンプレッサとをコンパクトに収容し、エアクリーナからコンプレッサへの酸化ガス供給路の通路抵抗を低減している。
以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
In the fuel cell system for a vehicle according to the present invention, the air cleaner and the compressor of the oxidizing gas supply device are arranged side by side in the width direction of the vehicle on the rear side of the vehicle rear axle, and the outlet portion of the air cleaner and the inlet portion of the compressor are opposed to each other. By arranging in such a manner, the air cleaner and the compressor are accommodated in a compact manner, and the passage resistance of the oxidizing gas supply path from the air cleaner to the compressor is reduced.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜図4は、この発明の実施例を示すものである。図1・図2において、2は燃料電池自動車である車両、4は車体、6は前輪、8は後輪、10はフレーム、12はフロアパネル、14はフロント室、16は車室である。この車両2は、車体4前側のフロント室14に設けた走行用のモータ18をギヤボックス20からドライブシャフト22を介して前輪6に連絡し、車体4後側に設けた後輪8をリヤアクスル24により連絡している。この車両2には、車両用燃料電池システム26を搭載している。
1 to 4 show an embodiment of the present invention. 1 and 2, 2 is a vehicle which is a fuel cell vehicle, 4 is a vehicle body, 6 is a front wheel, 8 is a rear wheel, 10 is a frame, 12 is a floor panel, 14 is a front chamber, and 16 is a vehicle compartment. In this
車両用燃料電池システム26は、図4に示す如く、固体高分子電解質膜を挟んでアノード側電極(水素極)とカソード側電極(空気極)とを対向して配置してなる燃料電池セル(図示せず)を多数積層した燃料電池スタック28を設け、この燃料電池スタック28に水素ガスを供給する水素ガス供給装置30と酸化ガスを供給する酸化ガス供給装置32とを備えている。
As shown in FIG. 4, the vehicular
前記水素ガス供給装置30は、水素ガスを貯留する水素タンク34を設け、この水素タンク34に一端側を連絡して他端側を燃料電池スタック28の燃料電池セルのアノード側電極に連絡する水素ガス供給路36を設け、この水素ガス供給路36に、水素タンク34側から順次に、自動遮断弁38と減圧弁40と流量調整弁42と水素ガス循環ポンプ44と熱交換器46とを介装して設けている。
The hydrogen
また、水素ガス供給装置30は、前記燃料電池セルのアノード側電極に一端側を連絡して他端側を水素ガス循環ポンプ44に連絡する水素ガス循環路48を設け、この水素ガス循環路48に気液分離器50を介装して設けるとともに、水素ガス循環路48から分岐してアノード側排気口52に開放するアノード側排出路54を設け、このアノード側排出路54に圧力調整弁56を介装して設けている。
Further, the hydrogen
前記酸化ガス供給装置32は、空気取入口58に一端側を開放して他端側を燃料電池スタック28の燃料電池セルのカソード側電極に連絡する酸化ガス供給路60を設け、この酸化ガス供給路60に、大気側から順次に、エアクリーナ62と流量計64とコンプレッサ66と消音器68と熱交換器70とを介装して設けている。コンプレッサ66は、コンプレッサ用モータ72により駆動される。
The oxidizing
また、酸化ガス供給装置32は、前記燃料電池セルのカソード側電極に一端側を連絡して他端側をカソード側排気口74に開放するカソード側排出路76を設け、このカソード側排出路76に気液分離器78と圧力調整弁80とを介装して設けている。
Further, the oxidizing
車両用燃料電池システム26は、図1・図2に示す如く、車両2の車体4前側のフロント室14に燃料電池スタック28を配設し、車体4後側のフロアパネル12下側に水素ガス供給装置30の水素タンク34を配設するとともに酸化ガス供給装置32のエアクリーナ62と流量計64とコンプレッサ66と消音器68とを配設している。これらエアクリーナ62と流量計64とコンプレッサ66と消音器68とは、酸化ガス供給路60を形成する供給ホース82により連絡されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the vehicle
車両用燃料電池システム26は、水素ガス供給装置30により水素タンク34に貯留した水素ガスを燃料電池スタック28に供給するとともに酸化ガス供給装置32によりコンプレッサ66の圧送する空気である酸化ガスを燃料電池スタック28に供給し、燃料電池スタック28により電気エネルギを発生して走行用のモータ18を駆動し、前輪6に駆動して車両2を走行させる。
The vehicle
この車両用燃料電池システム26は、図1に示す如く、車両2のフロアパネル12下側に配設した水素ガス供給装置30の水素タンク34を車両2のリヤアクスル24よりも前側において長手方向を車両2の幅方向に指向させて配設し、車両2のフロアパネル12下側に配設した酸化ガス供給装置32の酸化ガス供給路60に介装されるエアクリーナ62とコンプレッサ66とを車両2のリヤアクスル24よりも後側において車両2の幅方向に並べて配設している。
As shown in FIG. 1, the vehicle
これにより、この車両用燃料電池システム26は、外寸の大きいエアクリーナ62とコンプレッサ66をリヤアクスル24の後側のフロアパネル12下側にコンパクトに収容することができ、車室16のスペースを広く確保することができる。
As a result, the vehicle
また、この車両用燃料電池システム26は、図3に示す如く、エアクリーナ62の出口部62aとコンプレッサ66の入口部66aとが対向するように配設していることにより、エアクリーナ62からコンプレッサ66へ酸化ガス供給路60の流路軸線を直線的にすることができ、エアクリーナ62からコンプレッサ66への酸化ガス供給路60を形成する供給ホース82の通路抵抗を低減することができ、コンプレッサ66を駆動するためのコンプレッサ用モータ72の消費電力を小さくして燃費を向上することができる。
Further, as shown in FIG. 3, the vehicular
さらに、この車両用燃料電池システム26は、エアクリーナ62の出口部62aとコンプレッサ66の入口部66aとを連絡する酸化ガス供給路60に流量計64を介装していることにより、エアクリーナ62とコンプレッサ66との間に流量計64をコンパクトに収容しつつ、流量計64の上下流側に夫々接続される酸化ガス供給路60を形成する供給ホース82の流路軸線の湾曲を防止して直線的に流れる酸化ガスを計測することができ、計測精度を向上することができる。
Further, the vehicle
さらにまた、この車両用燃料電池システム26は、図1に示す如く、コンプレッサ66よりも下流側の酸化ガス供給路60に消音器68を介装し、この消音器68の流路軸線を車両2の幅方向に指向させるとともにコンプレッサ66とリヤアクスル24との間に配設したことにより、流路軸線方向に長い消音器68をコンプレッサ66とリヤアクスル24との間にコンパクトに配設しつつ、消音器68の上下流側に接続される供給ホース82の取り回しを容易にすることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 1, the vehicular
この発明の車両用燃料電池システムは、酸化ガス供給装置の外寸の大きいエアクリーナとコンプレッサをコンパクトに収容して車室のスペースを広く確保し、また、エアクリーナからコンプレッサへの酸化ガス供給路の通路抵抗を低減して燃費を向上するものであり、燃料電池自動車のみならずエアクリーナとコンプレッサとを備えた車両のレイアウトに適用することができる。 The fuel cell system for a vehicle according to the present invention compactly accommodates an air cleaner and a compressor having a large outer size of the oxidizing gas supply device to ensure a large space in the passenger compartment, and a passage of the oxidizing gas supply path from the air cleaner to the compressor. It reduces resistance and improves fuel efficiency, and can be applied not only to fuel cell vehicles but also to the layout of vehicles equipped with air cleaners and compressors.
2 車両
6 前輪
8 後輪
12 フロアパネル
14 フロント室
16 車室
18 モータ
20 ギヤボックス
22 ドライブシャフト
24 リヤアクスル
26 車両用燃料電池システム
28 燃料電池スタック
30 水素ガス供給装置
32 酸化ガス供給装置
34 水素タンク
36 水素ガス供給路
52 アノード側排出路
60 酸化ガス供給路
62 エアクリーナ
64 流量計
66 コンプレッサ
68 消音器
72 コンプレッサ用モータ
76 カソード側排出路
82 供給ホース
2 Vehicle 6
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