JP2009187824A - Connection cable, and fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池の出力電圧を変圧するためのDC−DCコンバータユニットを備えた燃料電池システムと、そのような燃料電池システムの構成要素として使用される接続用ケーブルとに、関する。 The present invention relates to a fuel cell system including a DC-DC converter unit for transforming the output voltage of a fuel cell, and a connection cable used as a component of such a fuel cell system.
燃料電池の出力電圧をDC−DCコンバータで変圧する場合、DC−DCコンバータの1次側に、DC−DCコンバータの入力電圧を平滑化するためのフィルタ回路が設けられ、DC−DCコンバータの2次側に、負荷への電力供給をON/OFFするためのリレー回路が設けられることがある。そして、フィルタ回路,リレー回路及びDC−DCコンバータを1ユニット(以下、DC−DCコンバータユニットと表記する)内に収容することも行われている。 When the output voltage of the fuel cell is transformed by the DC-DC converter, a filter circuit for smoothing the input voltage of the DC-DC converter is provided on the primary side of the DC-DC converter. A relay circuit for turning ON / OFF the power supply to the load may be provided on the next side. In addition, the filter circuit, the relay circuit, and the DC-DC converter are accommodated in one unit (hereinafter referred to as a DC-DC converter unit).
なお、そのようなDC−DCコンバータユニットとしては、燃料電池と負荷とにそれぞれケーブルで接続されるものや、負荷にはケーブルで接続されるが燃料電池には直接接続されるもの(例えば、特許文献1参照)が、知られている。
ところで、上記のようなDC−DCコンバータユニットは、通常、小型化が図られたものとなっている。このため、既存の一般的なDC−DCコンバータユニットは、フィルタ回路やリレー回路の交換/変更が簡単に行えないものとなっている。しかも、既存のDC−DCコンバータユニットに採用されている構成(DC−DCコンバータとフィルタ回路等とが同一ユニット内に収容されている構成)は、DC−DCコンバータユニットの内部構造に関する設計自由度を制限するものであると共に、DC−DCコンバータユニットの小型化を困難にするものとなっている。 By the way, the DC-DC converter unit as described above is usually designed to be downsized. For this reason, the existing general DC-DC converter unit cannot easily replace / change the filter circuit and the relay circuit. In addition, the configuration employed in the existing DC-DC converter unit (the configuration in which the DC-DC converter and the filter circuit and the like are accommodated in the same unit) is a design freedom related to the internal structure of the DC-DC converter unit. This makes it difficult to reduce the size of the DC-DC converter unit.
そこで、本発明の課題は、フィルタ回路等の交換/変更が簡単であると共に、その構成要素であるDC−DCコンバータユニットの小型化が容易な燃料電池システムと、そのような燃料電池システムを,それを用いることにより実現できることになる接続用ケーブルとを、提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell system in which exchange / change of a filter circuit or the like is simple and a DC-DC converter unit that is a component thereof can be easily reduced, and such a fuel cell system. It is to provide a connection cable that can be realized by using the cable.
上記課題を解決するために、本発明では、燃料電池と,前記燃料電池の出力電圧を変圧するためのDC−DCコンバータを内蔵したDC−DCコンバータユニットとを電気的に接続するための接続用ケーブルを、前記燃料電池から前記DC−DCコンバータユニットに入力される電圧を平滑化するためのフィルタ回路を内蔵したコネクタを備えるものとしておく。 In order to solve the above problems, in the present invention, a connection for electrically connecting a fuel cell and a DC-DC converter unit including a DC-DC converter for transforming the output voltage of the fuel cell is provided. The cable is provided with a connector incorporating a filter circuit for smoothing a voltage input from the fuel cell to the DC-DC converter unit.
すなわち、本発明の,この接続用ケーブル(以下、第1の態様の接続用ケーブルと表記する)は、それを、フィルタ回路を内蔵していないDC−DCコンバータユニットと共に用いることにより、従来と同機能の燃料電池システム(DC−DCコンバータと燃料電池との間にフィルタ回路が存在するシステム)を実現できるものとなっている。そして、本接続用ケーブルのコネクタ内に設けられているフィルタ回路は、接続用ケーブルをDC−DCコンバータユニット等から取り外せば容易に交換できる。従って、本発明の第1の態様の接続用ケーブルを用いておけば、リレー回路の交換が簡単な燃料電池システムを実現
できることになる。
That is, this connection cable of the present invention (hereinafter referred to as the connection cable of the first aspect) is the same as the conventional one by using it together with a DC-DC converter unit that does not incorporate a filter circuit. It is possible to realize a functional fuel cell system (a system in which a filter circuit exists between a DC-DC converter and a fuel cell). The filter circuit provided in the connector of the connection cable can be easily replaced by removing the connection cable from the DC-DC converter unit or the like. Therefore, if the connection cable according to the first aspect of the present invention is used, a fuel cell system in which the relay circuit can be easily replaced can be realized.
さらに、フィルタ回路を内蔵していないDC−DCコンバータユニットは、フィルタ回路を内蔵したDC−DCコンバータユニットよりも,内部構造に関する設計自由度が高く、かつ、小型化が容易なものである。このため、本発明の第1の態様の接続用ケーブルを用いておけば、より小型なDC−DCコンバータユニットを備えた燃料電池システムを実現できることにもなる。 Furthermore, a DC-DC converter unit that does not incorporate a filter circuit has a higher degree of design freedom with respect to the internal structure and can be easily reduced in size than a DC-DC converter unit that incorporates a filter circuit. For this reason, if the connection cable according to the first aspect of the present invention is used, a fuel cell system including a smaller DC-DC converter unit can be realized.
また、本発明の第2の態様の接続用ケーブルは、燃料電池の出力電圧を変圧するためのDC−DCコンバータを内蔵したDC−DCコンバータユニットと負荷とを電気的に接続するための接続用ケーブルであって、前記DC−DCコンバータユニットと前記負荷との電気的接続をON/OFFするためのリレー回路を内蔵したコネクタを、備える。 The connection cable according to the second aspect of the present invention is for connection for electrically connecting a DC-DC converter unit having a built-in DC-DC converter for transforming the output voltage of the fuel cell and a load. It is a cable and includes a connector having a built-in relay circuit for turning on / off electrical connection between the DC-DC converter unit and the load.
すなわち、本発明の第2の態様の接続用ケーブルは、それを、リレー回路を内蔵していないDC−DCコンバータユニットと共に用いることにより、従来と同機能の燃料電池システム(DC−DCコンバータと負荷との間の電気的接続をON/OFFできるシステム)を実現できるものとなっている。そして、この接続用ケーブルのコネクタ内のリレー回路は、接続用ケーブルをDC−DCコンバータユニット等から取り外せば容易に交換できるものとなる。また、リレー回路を内蔵していないDC−DCコンバータユニットは、リレー回路を内蔵したDC−DCコンバータユニットよりも,内部構造に関する設計自由度が高く、かつ、小型化が容易なものである。従って、本発明の第2の態様の接続用ケーブルを用いておけば、リレー回路の交換が簡単な燃料電池システムであって、より小型なDC−DCコンバータユニットを備えた燃料電池システムを実現できることになる。 That is, the connection cable according to the second aspect of the present invention is used together with a DC-DC converter unit that does not have a built-in relay circuit. A system that can turn on / off the electrical connection between them. The relay circuit in the connector of the connection cable can be easily replaced by removing the connection cable from the DC-DC converter unit or the like. Further, a DC-DC converter unit without a built-in relay circuit has a higher degree of design freedom with respect to the internal structure and can be easily reduced in size than a DC-DC converter unit with a built-in relay circuit. Therefore, if the connection cable according to the second aspect of the present invention is used, a fuel cell system in which the relay circuit can be easily replaced and which has a smaller DC-DC converter unit can be realized. become.
そして、本発明の請求項3〜5記載の燃料電池システムは、上記した第1及び第2の態様の接続用ケーブルの一方或いは双方と、フィルタ回路等を内蔵していないDC−DCコンバータ等を組み合わせた構成を有している。従って、本発明の各請求項記載の燃料電池システムは、フィルタ回路及び/或いはリレー回路の交換が簡単なシステムであると共に、DC−DCコンバータユニットの小型化が容易なシステムとなっていることになる。 The fuel cell system according to claims 3 to 5 of the present invention includes one or both of the connection cables according to the first and second aspects and a DC-DC converter that does not include a filter circuit or the like. It has a combined configuration. Therefore, the fuel cell system according to each claim of the present invention is a system in which the filter circuit and / or the relay circuit can be easily replaced, and the DC-DC converter unit can be easily downsized. Become.
本発明によれば、フィルタ回路等の交換/変更が簡単であると共に、その構成要素であるDC−DCコンバータユニットの小型化が容易な燃料電池システムを実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a fuel cell system in which replacement / change of a filter circuit or the like is simple and a DC-DC converter unit that is a component thereof can be easily downsized.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、図1を用いて、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム1の概要(基本的な構成)を、説明する。
First, an outline (basic configuration) of a
図示してあるように、本実施形態に係る燃料電池システム1は、燃料電池11,DC−DCコンバータユニット12,電子制御ユニット13,バッテリ14,DC−DCコンバータユニット15,インバータユニット16,モータ17,コンプレッサ18及び水素タンク19を備えたシステムである。
As illustrated, the
この燃料電池システム1は、三相交流モータであるモータ17が回転することにより,図示せぬ車輪が回転するシステム(いわゆる燃料電池自動車)である。
The
燃料電池11(以下、FC11とも表記する)は、水素タンク19からの水素ガスとコンプレッサ18によって圧送されてくる空気中の酸素との電気化学反応により発電を行う
電池である。DC−DCコンバータユニット12は、FC11の出力電圧を変圧するためのDC−DCコンバータ(本実施形態では、いわゆる昇圧コンバータ)を筐体内に収容したユニットである。このDC−DCコンバータユニット12は、接続用ケーブル20によってFC11と接続されている。
The fuel cell 11 (hereinafter also referred to as FC 11) is a cell that generates power by an electrochemical reaction between hydrogen gas from the
DC−DCコンバータユニット15は、バッテリ14の出力電圧を変圧するためのDC−DCコンバータ(本実施形態では、いわゆる昇圧コンバータ)を筐体内に収容したユニットである。このDC−DCコンバータユニット15は、3ユニットを相互に接続するための接続用ケーブル30によって、DC−DCコンバータユニット12及びインバータユニット16と接続されている
The DC-
インバータユニット16は、直流電力を,モータ17を駆動するための交流電力に変換するためのインバータを筐体内に収容したユニットである。
The
電子制御ユニット13(以下、ECU13とも表記する)は、アクセルペダルセンサ(図示せず)からの信号,モータ17からの信号等に基づき、燃料電池システム1内の各部を統合的に制御するユニットである。なお、アクセルペダルセンサとは、アクセル開度(アクセスペダルの踏み込みの程度を示す情報)を検出するためのセンサのことであり、モータ17からの信号とは、モータ17の回転数を示す信号のことである。
The electronic control unit 13 (hereinafter also referred to as ECU 13) is a unit that integrally controls each part in the
このECU13は、FC11からの電力のみに基づきモータ17を回転させることも、FC11からの電力とバッテリ14からの電力とに基づきモータ17を回転させることもあるユニットとなっている。また、ECU13は、バッテリ14の充電制御(FC11からの電力や,減速時にモータ17が発電する電力により,バッテリ14を充電する制御)も行うユニットとなっている。
The ECU 13 is a unit that rotates the
以上のことを前提として、以下、本実施形態に係る燃料電池システム1の構成をさらに具体的に説明する。
Based on the above assumption, the configuration of the
燃料電池システム1に用いられているDC−DCコンバータユニット12は、既存のDC−DCコンバータユニットと同様に、変圧対象電圧(FC11の出力電圧)を入力するための入力側コネクタと、変圧後の電圧を出力するための出力側コネクタとが,その筐体に設けられているユニットである。
The DC-
ただし、DC−DCコンバータユニット12は、既存のDC−DCコンバータユニット内には設けられているフィルタ回路及びリレー回路が設けられていないユニットとなっている。なお、フィルタ回路とは、DC−DCコンバータへの入力電圧を平滑化するための回路のことである。また、リレー回路とは、DC−DCコンバータと、負荷(本実施形態では、主として、インバータユニット16及びモータ17からなる部分)との接続をON/OFFするため(DC−DCコンバータの出力遮断を可能とするため)の回路のことである。
However, the DC-
換言すれば、DC−DCコンバータユニット12は、DC−DCコンバータの前後にフィルタ回路やリレー回路を設けないユニットとして設計・製造されたものとなっている。また、DC−DCコンバータユニット12の設計時には、小型化も図られている。そのため、本燃料電池システム1に用いられているDC−DCコンバータユニット12は、既存の同種のユニットと比して,かなり小型のものとなっている。
In other words, the DC-
さらに、本実施形態に係る燃料電池システム1は、接続用ケーブル20,接続用ケーブル30として、それぞれ、図2,図3に示した構成を有するものが用いられたシステムと
なっている。
Furthermore, the
すなわち、燃料電池システム1に用いられている接続用ケーブル20(図2)は、DC−DCコンバータユニット12の入力側コネクタと接続される側のコネクタ21内に、コンデンサと放電抵抗とからなるフィルタ回路25を内蔵させた(組み込んだ)ものとなっている。
That is, the connection cable 20 (FIG. 2) used in the
また、接続用ケーブル30(図3)は、DC−DCコンバータユニット12の出力側コネクタと接続される側のコネクタ31内に,リレー回路35を内蔵させたものとなっている。なお、この接続用ケーブル30のコネクタ31に取り付けられているリレー制御用ケーブル32は、ON/OFF制御をECU13が行える電源であるリレー回路用電源にリレー回路35を接続するためのケーブルである。
Further, the connection cable 30 (FIG. 3) has a
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る燃料電池システム1は、フィルタ回路25,リレー回路35を、それぞれ、接続用ケーブル20のコネクタ21内,接続用ケーブル30のコネクタ31内に収容することによって、DC−DCコンバータユニット12内に各回路を収容する必要がないようにしたシステムとなっている。
As is clear from the above description, in the
そして、DC−DCコンバータユニット12内に収容する回路の数が減れば、DC−DCコンバータユニット12の内部構造に関する設計自由度が向上すると共に、収容する回路の数が減った分,DC−DCコンバータユニット12の小型化が容易に行えることになる。また、コネクタ21,31内に設けられているフィルタ回路25,リレー回路35の交換は、接続用ケーブル20,30をDC−DCコンバータユニット12から取り外せば容易に行えることである。
If the number of circuits accommodated in the DC-
従って、本実施形態に係る燃料電池システム1の構成は、DC−DCコンバータユニット12の小型化が容易に行えるものであると共に、不具合が生じた場合等におけるフィルタ回路25,リレー回路35の交換/変更が容易なものであることになる。
Therefore, the configuration of the
また、本実施形態に係る燃料電池システム1の構成を採用しておけば、同じDC−DCコンバータユニット12を用いて,性能の異なる様々な燃料電池システム1を容易に実現(製造)できることにもなる。
Further, if the configuration of the
何故ならば、例えば、燃料電池システム1のFC11を、他仕様の,DC−DCコンバータの仕様を変更する必要がないものに変更することによって、新たな燃料電池システム1を製造する場合を考える。この場合、通常、フィルタ回路25の仕様を変更する必要が生ずることになるが、フィルタ回路25が接続用ケーブル20のコネクタ21内に設けられている場合には、変更後のFC11に適した仕様のフィルタ回路25をコネクタ21内に備えた接続用ケーブル20を用意しさえすれば、新たな燃料電池システム1を製造できることになる。
This is because, for example, a case where a new
一方、フィルタ回路25がDC−DCコンバータユニット12内に設けられている場合には、変更後のFC11に適した仕様のフィルタ回路25のサイズが大きいため,DC−DCコンバータユニット12内に収容出来ず,その結果として,DC−DCコンバータユニット12の再設計が必要となるといったこともあり得ることになる。
On the other hand, when the
また、リレー回路35についても同様のことが生じ得るので、燃料電池システム1の構成を採用しておけば、同じDC−DCコンバータユニット12を用いて,性能の異なる様々な燃料電池システム1を容易に実現できることになるのである。
Further, the same can occur with the
《変形形態》
上記した燃料電池システム1は、各種の変形を行うことが出来る。例えば、接続ケーブル20を、FC11側のコネクタにフィルタ回路25が内蔵されているケーブルに変形することが出来る。また、インバータユニット16のコネクタとDC−DCコンバータユニット15のコネクタを共通化しておき、接続ケーブル30を、その共通化されているコネクタ側のコネクタにリレー回路35が内蔵されているケーブルに変形することも出来る。
<Deformation>
The
また、上記した燃料電池システム1は、昇圧コンバータを内蔵したDC−DCコンバータユニット12を備えた燃料電池自動車であったが、燃料電池システム1に採用されている構成は、昇降圧コンバータを内蔵したDC−DCコンバータユニットを備えたシステムや、燃料電池自動車以外のシステムにも適用できるものである。よって、燃料電池システム1を、燃料電池自動車以外のシステム(例えば、負荷と接続されて使用される電源システム)や、昇降圧コンバータを内蔵したDC−DCコンバータユニットを備えたシステム等に変形しても良いことは、当然のことである。
The
1・・・燃料電池システム
11・・・燃料電池(FC)
12,15・・・DC−DCコンバータユニット
13・・・電子制御ユニット(ECU)
14・・・バッテリ
16・・・インバータユニット
17・・・モータ
18・・・コンプレッサ
19・・・水素タンク
20,30・・・接続用ケーブル
21,31・・・コネクタ
25・・・フィルタ回路
32・・・リレー制御用ケーブル
35・・・リレー回路
1 ... Fuel cell system 11 ... Fuel cell (FC)
12, 15 ... DC-
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記燃料電池から前記DC−DCコンバータユニットに入力される電圧を平滑化するためのフィルタ回路を内蔵したコネクタを備える
ことを特徴とする接続用ケーブル。 A connection cable for electrically connecting a fuel cell and a DC-DC converter unit including a DC-DC converter for transforming the output voltage of the fuel cell,
A connection cable comprising a connector having a filter circuit for smoothing a voltage input from the fuel cell to the DC-DC converter unit.
前記DC−DCコンバータユニットと前記負荷との電気的接続をON/OFFするためのリレー回路を内蔵したコネクタを備える
ことを特徴とする接続用ケーブル。 A connection cable for electrically connecting a DC-DC converter unit having a built-in DC-DC converter for transforming the output voltage of a fuel cell and a load,
A connection cable comprising a connector with a built-in relay circuit for turning on / off electrical connection between the DC-DC converter unit and the load.
前記燃料電池の出力電圧を変圧するためのDC−DCコンバータを内蔵し,変圧対象電圧の変動を抑制するためのフィルタ回路を内蔵していないDC−DCコンバータユニットと、
前記DC−DCコンバータユニットと前記燃料電池とを電気的に接続するための接続用ケーブルであって、前記燃料電池から前記DC−DCコンバータユニットへ入力される電圧を平滑化するためのフィルタ回路を内蔵したコネクタを有する接続用ケーブルと
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell;
A DC-DC converter unit that incorporates a DC-DC converter for transforming the output voltage of the fuel cell and does not incorporate a filter circuit for suppressing fluctuations in the voltage to be transformed;
A connection cable for electrically connecting the DC-DC converter unit and the fuel cell, wherein a filter circuit for smoothing a voltage input from the fuel cell to the DC-DC converter unit is provided. A fuel cell system comprising: a connection cable having a built-in connector.
前記燃料電池の出力電圧を変圧するためのDC−DCコンバータを内蔵し,前記DC−DCコンバータと負荷との電気的接続をON/OFFするためのリレー回路を内蔵していないDC−DCコンバータユニットと、
前記DC−DCコンバータユニットと前記負荷とを電気的に接続するための接続用ケーブルであって、前記DC−DCコンバータユニットと前記負荷との電気的接続をON/OFFするためのリレー回路を内蔵したコネクタを有する接続用ケーブルと
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell;
A DC-DC converter unit having a built-in DC-DC converter for transforming the output voltage of the fuel cell, and no built-in relay circuit for turning on / off electrical connection between the DC-DC converter and a load When,
A connection cable for electrically connecting the DC-DC converter unit and the load, including a relay circuit for turning on / off the electrical connection between the DC-DC converter unit and the load A fuel cell system comprising a connecting cable having a connector.
前記DC−DCコンバータと負荷との電気的接続をON/OFFするためのリレー回路を内蔵していないユニットであり、
前記DC−DCコンバータユニットと前記負荷とが、
前記DC−DCコンバータユニットと前記負荷との電気的接続をON/OFFするためのリレー回路を内蔵したコネクタを有する負荷接続用ケーブルによって接続されている
ことを特徴とする請求項3記載の燃料電池システム。 The DC-DC converter unit is
A unit that does not include a relay circuit for turning ON / OFF the electrical connection between the DC-DC converter and the load;
The DC-DC converter unit and the load are:
4. The fuel cell according to claim 3, wherein the fuel cell is connected by a load connection cable having a connector with a built-in relay circuit for turning on / off electrical connection between the DC-DC converter unit and the load. system.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104124699A (en) * | 2013-04-25 | 2014-10-29 | 株式会社安川电机 | Grid interconnection apparatus |
US8939739B2 (en) | 2010-12-02 | 2015-01-27 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Electric compressor |
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2008
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