JP2005129388A - Arrangement structure of fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池システムの配置構造に関する。 The present invention relates to an arrangement structure of a fuel cell system.
燃料電池システムは、部品構成が複雑でシステム全体の占有面積が大きくなるため、特に、下記特許文献1に記載されているような、車両の床下に燃料電池を配置するなど、限られたスペースに燃料電池システムを配置する場合には、スペース効率を上げる必要がある。
Since the fuel cell system has a complicated component configuration and increases the occupied area of the entire system, the fuel cell system is limited to a limited space, such as a fuel cell disposed under the floor of a vehicle as described in
この際、部品相互間の隙間を極力狭めてスペース効率を上げるには、例えば燃料電池に接続する流体配管類も曲げRを小さくして部品間を縫うように配置することが考えられる。
しかしながら、燃料電池に対する供給用または排出用の流体配管類は、電気配線類に比較して径が太く、また、圧力損失低減の観点から、スペース効率のために曲げRを小さくすることは難しい。 However, the fluid piping for supplying or discharging the fuel cell has a larger diameter than the electric wiring, and it is difficult to reduce the bending R for space efficiency from the viewpoint of reducing pressure loss.
本発明は、流体配管類の曲げRを小さくすることなく、燃料電池システムを配置する際のスペース効率を向上させることを目的とする。 An object of the present invention is to improve the space efficiency when arranging a fuel cell system without reducing the bending R of fluid piping.
本発明は、燃料電池に流体配管を接続する流体配管接続部を設け、前記燃料電池が発電する電力の供給を遮断する電力遮断装置を、前記燃料電池の前記流体配管接続部と同じ側の側面と前記流体配管との間に配置することを最も主要な特徴とする。 The present invention provides a power cut-off device provided with a fluid pipe connecting portion for connecting a fluid pipe to a fuel cell, and cutting off the supply of electric power generated by the fuel cell on the same side as the fluid pipe connecting portion of the fuel cell. And the fluid piping are the main features.
本発明によれば、電力遮断装置を、燃料電池の流体配管接続部と同じ側の側面と流体配管との間に配置することで、燃料電池の流体配管接続部近傍の空間を有効に活用することができ、燃料電池システムを配置する際のスペース効率を向上させることができる。 According to the present invention, the power interruption device is disposed between the side surface on the same side as the fluid piping connection portion of the fuel cell and the fluid piping, thereby effectively utilizing the space near the fluid piping connection portion of the fuel cell. It is possible to improve the space efficiency when arranging the fuel cell system.
燃料電池に接続する流体配管は、圧力損失の観点、また径の太さから小さな曲げRを採ることは困難である。このため流体配管を燃料電池近傍に沿って配置しようとしても、燃料電池と流体配管との間には隙間が発生してしまう。また、流体配管は、フレキシブルである程度の長さを持つことが、作業性や変位自由度に対して有利である。 It is difficult for the fluid piping connected to the fuel cell to take a small bend R from the viewpoint of pressure loss and the diameter. For this reason, even if the fluid piping is arranged along the vicinity of the fuel cell, a gap is generated between the fuel cell and the fluid piping. Further, it is advantageous for workability and freedom of displacement that the fluid piping is flexible and has a certain length.
これらのため、燃料電池と流体配管を介して接続する部品は、燃料電池の流体配管接続部の近傍には設置しにくい。つまり、燃料電池の流体配管接続部近傍は、流体配管を接続する部品の設置スペースとしては有効活用しにくい。 For these reasons, it is difficult to install components connected to the fuel cell via the fluid piping in the vicinity of the fluid piping connecting portion of the fuel cell. That is, it is difficult to effectively utilize the vicinity of the fluid piping connection portion of the fuel cell as an installation space for components connecting the fluid piping.
そこで、燃料電池の流体配管接続部近傍に、流体配管との接続には関係のない電力遮断装置を配置することで、スペース効率を向上させることができる。 Therefore, space efficiency can be improved by disposing a power interruption device that is not related to connection with the fluid piping in the vicinity of the fluid piping connection portion of the fuel cell.
また、燃料電池の内部構造的にも、流体配管と同じ側に電力遮断装置を設置することは、レイアウト性が良く、流体配管接続部近傍から電力を取り出すことは、有利となる場合が多い。 Also, in terms of the internal structure of the fuel cell, it is often advantageous to install a power interrupting device on the same side as the fluid piping, and it is often advantageous to take out power from the vicinity of the fluid piping connecting portion.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる燃料電池システムの配置構造を示す模式化した平面図である。この燃料電池システムは、車両の床下に搭載するもので、床下における図示しない車体骨格フレームの下面にシステム搭載部材としてのサブフレーム1を取り付け、このサブフレーム1上の車両後方側に燃料電池3を設置する。なお、図1中で左側が車両前方である。
FIG. 1 is a schematic plan view showing an arrangement structure of a fuel cell system according to the first embodiment of the present invention. This fuel cell system is mounted under the floor of a vehicle. A
上記した燃料電池3の車両前方側のサブフレーム1上には、車幅方向右側から、車幅方向に沿ってかつ車両後方側に向けて斜めとなるように、空気系部品5,純水系部品7および冷却水系部品9を順に配置する。
On the
空気系部品5は、燃料電池3に水素と反応させるための空気を供給するためのもの、純水系部品7は、燃料電池3の固体電解質膜に純水を供給して加湿するためのもの、冷却水系部品9は、燃料電池3の発電による熱を放熱させる冷却水を供給するためのものである。
The
燃料電池3の車幅方向右側の端部における車両前方側の側面、すなわち空気系部品5と向かい合う側の側面には、流体配管接続部11を設ける。この流体配管接続部11に、空気配管13,純水配管15および冷却水配管17のそれぞれの一端を接続し、空気配管13,純水配管15および冷却水配管17のそれぞれの他端を、前記した空気系部品5,純水系部品7および冷却水系部品9に接続する。
A fluid
上記した空気系部品5,純水系部品7および冷却水系部品9は、流体配管接続部11に流体配管を介して接続する流体系部品を構成している。
The
なお、図1中では上記した各配管13,15,17は、いずれも1本の配管で示しているが、実際には、各部品5,7,9から燃料電池3へ流体を供給する流体供給配管と、燃料電池3から各部品5,7,9へ流体を排出する流体排出配管を含んでいる。
In FIG. 1, each of the above-described
空気配管13は、流体配管接続部11の車両前方の空気系部品5までほぼ直線状に設置する。純水配管15および冷却水配管17は、流体配管接続部11から前方へ向けて引出し、途中の屈曲部15a,17aにて車両左側へ向けて屈曲させ、屈曲後は車幅方向左側に向けて延長している。
The
そして、上記した冷却水配管17の屈曲部17aの内側であって、流体配管接続部11の近傍の燃料電池3の側面、すなわち燃料電池3の流体配管接続部11と同じ側の側面と冷却水配管17との間のサブフレーム1上に、燃料電池3が発電する電力の供給を遮断する電力遮断装置19(JB)を配置している。
Then, inside the bent portion 17 a of the cooling water pipe 17, the side surface of the
電力遮断装置19は、後述する図3に示してある車両駆動用のモータ33への電力供給を遮断するものである。
The
ここで、純水系部品7として例えばポンプなどは、車両床面に設けたセンタトンネル下の空間の上部に配置することが、その下部に配置するタンクに純水を回収する際に有利であり、また絶縁抵抗の確保についても有利であり、その純水配管15を、燃料電池3の流体配管接続部11に接続しやすく配置する場合には、図1のように、流体配管接続部11近傍の純水配管15と燃料電池3との間に空間が生じる。
Here, as the pure
また、空気配管13や冷却水配管17においては、配管径が太く、大きな曲げRとフレキシブル性を確保するためにある程度の長さを必要とする。このため、屈曲部17aを設けてある冷却水配管17と燃料電池3との間の流体配管接続部11近傍に空間が生じる。
In addition, the
そこで、燃料電池3に対して流体配管による接続がない電力遮断装置19を、燃料電池3の流体配管接続部11近傍に燃料電池3と密接して配置することで、上記した各流体系の部品5,7,9を配置しづらい流体配管接続部11近傍の空間を有効に活用することができる。
Therefore, the
上記した構成により、システム全体の外側に電力遮断装置19が突出することがなく、サブフレーム1の外周がより直線的に滑らかになり、本燃料電池システムの車載性を向上することができる。
With the above-described configuration, the
また、電力遮断装置19は、サブフレーム1の内側に設置するので、路面干渉の影響も受けにくい。さらに、電力遮断装置19を設置するためにサブフレーム1を切り欠くなどの処置が不要なので、サブフレーム1の強度悪化を防止できる。
Moreover, since the
図2は、電力遮断装置19の燃料電池3に対する固定方法を示している。この電力遮断装置19は、その両側に設けた取付フランジ19aに締結ボルト21を挿入し、燃料電池3に直接固定する。この構成により、電力遮断装置19を燃料電池3に固定する際に、電力遮断装置19と燃料電池3とを電気的に接続する電力接続部23の固定も同時に行うことができる。
FIG. 2 shows a method of fixing the
これにより、電力接続部23の接続をより確実に実施することができる。また、締結ボルト21によって燃料電池3に直接固定した電力遮断装置19は、燃料電池3との相対変位を低減できるため、電力接続部23の信頼性を向上することができる。
Thereby, the connection of the electric
また、燃料電池3を防振材などを用いてソフトマウントする場合においても、電力遮断装置19を燃料電池3に直接固定しているため、電力接続部23に過大な負荷がかかることを防止できる。さらに、電力遮断装置19と燃料電池3とを互いに固定しているので、これら両者間を等電位化しやすく、漏電による不具合を防止することができる。
Even when the
図3は、上記した燃料電池システムを車両25に搭載した状態を示す模式化した平面図である。なお図3では、前記図1に示してある、空気系部品5,純水系部品7,冷却水系部品9および空気配管13,純水配管15,冷却水配管17,流体配管接続部11は省略している。
FIG. 3 is a schematic plan view showing a state in which the above-described fuel cell system is mounted on the
燃料電池システムを車両25の床下に搭載する際、ここでは車両床面にて車両前後方向に延びるセンタトンネル27近傍に電力遮断装置19を配置している。具体的には、電力遮断装置19の車幅方向の一部を、センタトンネル27の下部の空間に臨ませ、この空間に沿って電力遮断装置19から車両前方へ電気配線(高電圧配線)29を配索している。電気配線29は、前車輪31相互間に配置した車両駆動用のモータ33に接続する。符号35は、後車輪である。
When the fuel cell system is mounted under the floor of the
上記した図3の構成では、センサ信号などを流す低電圧配線に比べて太く曲げRが大きくなる電気配線29を、センタトンネル27を利用して直線状に配索しているので、車室内のスペースへ影響を及ぼすことなく、電気配線29のモータルームへのルートを確保することが可能となる。また、電気配線29のルートを直線状としているので、蛇行させるような場合と比べて電気配線29を短縮することができる。
In the configuration of FIG. 3 described above, the
さらに、電気遮断装置19は、車幅方向中央のセンタトンネル27近傍に配置しているので、車両25の側面から衝撃を受けるような際に、その衝撃を受けにくく破損などの恐れを軽減することができる。
Furthermore, since the
なお、図3では、電気配線29を、電気遮断装置19から車両前方へ配策しているが、センタートンネル27に沿って車両後方へ配索し、図示しない他の電気部品に接続するようにしてもよい。
In FIG. 3, the
図4は、本発明の第2の実施形態を示す前記図3に相当する平面図である。この実施形態は、車両25の床下に燃料電池システムを搭載する際に、センタトンネル27の下部の空間に中継部37を設置し、この中継部37と、センタトンネル27の側方に配置した電力遮断装置19とをバスバー39で接続している。そして、中継部37から車両前方へセンタトンネル27に沿って電気配線29を配索している。
FIG. 4 is a plan view corresponding to FIG. 3, showing a second embodiment of the present invention. In this embodiment, when the fuel cell system is mounted under the floor of the
第2の実施形態によれば、電気配線29を接続しやすい部位に中継部37を設置することで、電力遮断装置19の配置や向きによる制約を受けずに、太く曲げRが大きくなる電気配線29を車両前方へ引き出すことができる。もちろん、中継部37から車両後方へ電気配線を配策し、図示しない他の電気部品に接続するようにしてもよい。
According to the second embodiment, by installing the relay portion 37 in a portion where the
また、第3の実施形態として、図5のように、燃料電池3の側方に中継部41を配置し、この中継部41と電力遮断装置19とをバスバー43を介して接続し、前記中継部41から電気配線(高電圧配線)45を車両後方の車幅方向右側寄りに配置した電気部品(強電部品)47に配策するようにしてもよい。
Further, as a third embodiment, as shown in FIG. 5, a
このように、電気部品の配置によって、電気配線の配索位置を適宜変更することが可能である。 In this way, it is possible to appropriately change the wiring position of the electric wiring depending on the arrangement of the electric components.
本発明によれば、電力遮断装置を燃料電池に固定するようにしたので、電力遮断装置の燃料電池への接続をサブアセンブリ時に行えて接続部の品質を確保しやすく、燃料電池と電力遮断装置との相対変位も低減するため、電気接続部の信頼性を向上することができる。また、燃料電池がソフトマウントされる場合でも、電力遮断装置と燃料電池との間の電気接続部に過大な負荷が作用することを防止できる。さらに、電力遮断装置と燃料電池とを等電位化しやすく、漏電による不具合を防止することができる。 According to the present invention, since the power shut-off device is fixed to the fuel cell, the connection of the power shut-off device to the fuel cell can be performed at the time of subassembly, and the quality of the connecting portion can be easily secured. Therefore, the reliability of the electrical connection portion can be improved. Further, even when the fuel cell is soft-mounted, it is possible to prevent an excessive load from acting on the electrical connection portion between the power cut-off device and the fuel cell. Furthermore, it is easy to equipotentialize the power interruption device and the fuel cell, and problems due to electric leakage can be prevented.
燃料電池を車両に設けたシステム搭載部材に搭載し、燃料電池の流体配管接続部側のシステム搭載部材上に、流体配管接続部に流体配管を介して接続する流体系部品を配置することで、流体配管接続部と同じ側の側面に設けた電力遮断装置が、システム搭載部材の外側に突出することがなく、システム搭載部材の外周を極力滑らかにすることができ、車両などスペースの限られた場所への搭載性を向上できる。 By mounting the fuel cell on the system mounting member provided in the vehicle and disposing the fluid system component connected to the fluid piping connection portion via the fluid piping on the system mounting member on the fluid piping connection portion side of the fuel cell, The power interruption device provided on the side of the same side as the fluid piping connection part does not protrude to the outside of the system mounting member, the outer periphery of the system mounting member can be made as smooth as possible, and the space such as the vehicle is limited Mountability on the place can be improved.
燃料電池を車両の床下に搭載し、車両床面に設けたセンタトンネル下の空間近傍に、電力遮断装置を配置するので、信号線に比べて太く曲げRが大きくなる電力供給用の電気配線を、センタトンネルを利用して前後方向に配索でき、車室内のスペースへ影響を及ぼすことなくモータルームや車両後方へのルートを確保することが可能となり、電気配線の短縮にもつながる。また、電力遮断装置は、車幅方向ほぼ中央のセンタトンネル近傍に配置しているので、車両側面からの衝撃を受けにくくなり、破損などの恐れを軽減することができる。 Since the fuel cell is mounted under the floor of the vehicle and the power cut-off device is arranged near the space under the center tunnel provided on the vehicle floor, electric wiring for supplying power that is thicker and has a larger bending radius than the signal line is provided. It can be routed in the front-rear direction using the center tunnel, and it is possible to secure a route to the motor room and the rear of the vehicle without affecting the space in the vehicle interior, leading to shortened electrical wiring. Moreover, since the power interruption device is disposed in the vicinity of the center tunnel in the center of the vehicle width direction, it is difficult to receive an impact from the side of the vehicle, and the risk of breakage can be reduced.
電力遮断装置と、この電力遮断装置に接続する電気配線との間に設けた中継部は、車両前方や後方など任意の方向に太い電気配線を配索する場合に、電気配線を接続しやい部位に配置することができ、電力遮断装置の配置や向きによらず(電力遮断装置を燃料電池に接続した状態でも)、電力遮断装置からの電気配線を任意の方向に引き出すことができ、電力遮断装置のレイアウト性、接続作業性を改善することができる。 The relay section provided between the power shut-off device and the electrical wiring connected to the power shut-off device makes it easy to connect the electrical wiring when routing thick electrical wiring in any direction such as the front or rear of the vehicle. Regardless of the location and orientation of the power shutoff device (even when the power shutoff device is connected to the fuel cell), the electrical wiring from the power shutoff device can be drawn out in any direction, The layout and connection workability of the shut-off device can be improved.
1 サブフレーム(システム搭載部材)
3 燃料電池
5 空気系部品(流体系部品)
7 純水系部品(流体系部品)
9 冷却水系部品(流体系部品)
11 流体配管接続部
13 空気配管(流体配管)
15 純水配管(流体配管)
17 冷却水配管(流体配管)
19 電力遮断装置
25 車両
27 センタトンネル
29,45 電気配線
37,41 中継部
1 Subframe (system mounting member)
3
7 Pure water system parts (fluid system parts)
9 Cooling water system parts (fluid system parts)
11
15 Pure water piping (fluid piping)
17 Cooling water piping (fluid piping)
19
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003364496A JP2005129388A (en) | 2003-10-24 | 2003-10-24 | Arrangement structure of fuel cell system |
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JP2003364496A JP2005129388A (en) | 2003-10-24 | 2003-10-24 | Arrangement structure of fuel cell system |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2012150629A1 (en) * | 2011-05-02 | 2012-11-08 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell vehicle |
-
2003
- 2003-10-24 JP JP2003364496A patent/JP2005129388A/en active Pending
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WO2012150629A1 (en) * | 2011-05-02 | 2012-11-08 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell vehicle |
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