JP2009218066A - Power source circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power source circuit capable of suppressing the formation of a closed circuit containing a power source when a service plug is pulled out. <P>SOLUTION: The power source circuit (100) includes: a power source (10) connected to cooling water piping (12) through which cooling water flows; a relay (20) connected to the power source in series; and a breaker (30) for cutting off the output of the power source. The breaker is connected to the power source on the opposite side to the cooling water piping. Since the breaker is connected to the power source on the opposite side to the cooling water piping, even when the relay is welded, the formation of a closed circuit including the cooling water piping and the power source is prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、冷却水配管に接続された電源を含む電源回路に関する。   The present invention relates to a power supply circuit including a power supply connected to a cooling water pipe.

近年、蓄電池、燃料電池等の電源を搭載した車両が開発されている。このような電源を搭載した車両においては、電源を含む回路を開放するためのサービスプラグが設けられている（例えば、特許文献１参照）。ユーザは、サービスプラグを抜き取ることによって、電源の出力を遮断することができる。それにより、電源回路の点検・整備等を行うことができる。   In recent years, vehicles equipped with power sources such as storage batteries and fuel cells have been developed. A vehicle equipped with such a power supply is provided with a service plug for opening a circuit including the power supply (see, for example, Patent Document 1). The user can cut off the output of the power supply by removing the service plug. Thereby, the inspection and maintenance of the power supply circuit can be performed.

特開２００７−１２４８１３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-124813

ところで、電源の温度制御のために、電源内において冷却水を流動させることが多い。この場合、上記サービスプラグを抜き取った状態において、冷却水配管と電源とを含む閉回路が形成されるおそれがある。   By the way, in order to control the temperature of the power source, the cooling water often flows in the power source. In this case, there is a possibility that a closed circuit including the cooling water pipe and the power source is formed in a state where the service plug is removed.

本発明は、サービスプラグを抜き取った際に、冷却水配管および電源を含む閉回路の形成を抑制することができる電源回路を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the power supply circuit which can suppress formation of the closed circuit containing a cooling water piping and a power supply, when a service plug is extracted.

本発明に係る電源回路は、冷却水が流動するための冷却水配管に接続された電源と、電源と直列に接続された継電器と、電源の出力を遮断するための遮断器と、を備え、遮断器は、電源に対して冷却水配管と反対側に接続されていることを特徴とするものである。   A power supply circuit according to the present invention comprises a power supply connected to a cooling water pipe for flowing cooling water, a relay connected in series with the power supply, and a circuit breaker for cutting off the output of the power supply, The circuit breaker is connected to the power supply on the side opposite to the cooling water pipe.

本発明に係る電源回路においては、遮断器が電源に対して冷却水配管と反対側に接続されていることから、継電器が溶着した場合であっても、冷却水配管および電源を含む閉回路の形成が防止される。   In the power supply circuit according to the present invention, since the circuit breaker is connected to the opposite side of the cooling water pipe with respect to the power supply, even when the relay is welded, the closed circuit including the cooling water pipe and the power supply Formation is prevented.

継電器は、電源に対して冷却水配管側に接続されていてもよい。電源は、燃料電池であってもよい。また、電源、継電器および遮断器は、電源ケース内に収納されていてもよい。また、冷却水配管は、電源ケース外に配置されていてもよい。   The relay may be connected to the cooling water pipe side with respect to the power source. The power source may be a fuel cell. Moreover, the power supply, the relay, and the circuit breaker may be accommodated in the power supply case. Further, the cooling water pipe may be disposed outside the power supply case.

本発明によれば、遮断器によって電源回路を遮断した場合に、冷却水配管および電源を含む閉回路の形成を抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when a power supply circuit is interrupted | blocked by the circuit breaker, formation of the closed circuit containing a cooling water piping and a power supply can be suppressed.

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.

図１は、本発明の第１実施例に係る電源回路１００を説明するための図である。図１（ａ）は、電源回路１００の全体構成を示す模式図である。図１（ｂ）は、後述する燃料電池１１の模式的断面図である。図１（ｃ）は、後述する燃料電池スタック１０と冷却水配管１２との関係を示す模式図である。   FIG. 1 is a diagram for explaining a power supply circuit 100 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a schematic diagram showing the overall configuration of the power supply circuit 100. FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of a fuel cell 11 to be described later. FIG. 1C is a schematic diagram showing a relationship between a fuel cell stack 10 and a cooling water pipe 12 which will be described later.

図１（ａ）に示すように、電源回路１００は、燃料電池スタック１０、継電器２０、サービスプラグ３０などを含む。電源回路１００においては、燃料電池スタック１０、継電器２０およびサービスプラグ３０は、互いに直接に接続されている。燃料電池スタック１０、継電器２０およびサービスプラグ３０は、スタックケース４０内に配置されている。スタックケース４０は、燃料電池スタック１０とは絶縁されている。   As shown in FIG. 1A, the power supply circuit 100 includes a fuel cell stack 10, a relay 20, a service plug 30, and the like. In the power supply circuit 100, the fuel cell stack 10, the relay 20, and the service plug 30 are directly connected to each other. The fuel cell stack 10, the relay 20 and the service plug 30 are arranged in the stack case 40. The stack case 40 is insulated from the fuel cell stack 10.

燃料電池スタック１０は、複数の燃料電池１１が積層された構造を有する。図１（ｂ）に示すように、燃料電池１１は、膜−電極接合体１１０がセパレータ１２０およびセパレータ１３０によって挟持された構造を有する。膜−電極接合体１１０は、電解質膜１１１のセパレータ１２０側にアノード触媒層１１２およびガス拡散層１１３が順に接合され、電解質膜１１１のセパレータ１３０側にカソード触媒層１１４およびガス拡散層１１５が順に接合された構造を有する。電解質膜１１１は、プロトン伝導性を有するパーフルオロスルフォン酸型ポリマー等の固体高分子電解質からなる。   The fuel cell stack 10 has a structure in which a plurality of fuel cells 11 are stacked. As shown in FIG. 1 (b), the fuel cell 11 has a structure in which a membrane-electrode assembly 110 is sandwiched between a separator 120 and a separator 130. In the membrane-electrode assembly 110, the anode catalyst layer 112 and the gas diffusion layer 113 are sequentially bonded to the separator 120 side of the electrolyte membrane 111, and the cathode catalyst layer 114 and the gas diffusion layer 115 are sequentially bonded to the separator 130 side of the electrolyte membrane 111. Has a structured. The electrolyte membrane 111 is made of a solid polymer electrolyte such as a perfluorosulfonic acid type polymer having proton conductivity.

アノード触媒層１１２は、触媒を担持する導電性材料等から構成される。アノード触媒層１１２における触媒は、水素のプロトン化を促進するための触媒である。例えば、アノード触媒層１１２は白金担持カーボンからなる。ガス拡散層１１３は、カーボンペーパ、カーボンクロス等のガス透過性を有する導電性材料からなる。   The anode catalyst layer 112 is made of a conductive material or the like that supports the catalyst. The catalyst in the anode catalyst layer 112 is a catalyst for promoting protonation of hydrogen. For example, the anode catalyst layer 112 is made of platinum-supported carbon. The gas diffusion layer 113 is made of a conductive material having gas permeability such as carbon paper or carbon cloth.

カソード触媒層１１４は、触媒を担持する導電性材料等から構成される。カソード触媒層１１４は、プロトンと酸素との反応を促進するための触媒である。例えば、カソード触媒層１１４は、白金担持カーボンからなる。ガス拡散層１１５は、カーボンペーパ、カーボンクロス等のガス透過性を有する導電性材料からなる。   The cathode catalyst layer 114 is made of a conductive material or the like that supports the catalyst. The cathode catalyst layer 114 is a catalyst for promoting the reaction between protons and oxygen. For example, the cathode catalyst layer 114 is made of platinum-supported carbon. The gas diffusion layer 115 is made of a conductive material having gas permeability such as carbon paper or carbon cloth.

セパレータ１２０，１３０は、ステンレス等の導電性材料から構成される。セパレータ１２０の膜−電極接合体１１０側の面には、燃料ガスが流動するための燃料ガス流路１２１が形成されている。セパレータ１３０の膜−電極接合体１１０側の面には、酸化剤ガスが流動するための酸化剤ガス流路１３１が形成されている。   Separator 120,130 is comprised from electroconductive materials, such as stainless steel. On the surface of the separator 120 on the membrane-electrode assembly 110 side, a fuel gas flow path 121 for flowing the fuel gas is formed. On the surface of the separator 130 on the membrane-electrode assembly 110 side, an oxidant gas flow path 131 is formed for the oxidant gas to flow.

また、セパレータ１２０の膜−電極接合体１１０と反対側の面には、冷却水が流動するための冷却水流路１２２が形成されている。セパレータ１３０の膜−電極接合体１１０と反対側の面には、冷却水が流動するための冷却水流路１３２が形成されている。例えば、燃料ガス流路１２１、酸化剤ガス流路１３１および冷却水流路１２２，１３２は、セパレータの表面に形成された凹部からなる。   In addition, a cooling water flow path 122 for flowing cooling water is formed on the surface of the separator 120 opposite to the membrane-electrode assembly 110. On the surface of the separator 130 on the side opposite to the membrane-electrode assembly 110, a cooling water channel 132 for flowing cooling water is formed. For example, the fuel gas flow path 121, the oxidant gas flow path 131, and the cooling water flow paths 122 and 132 are formed of recesses formed on the surface of the separator.

続いて、燃料電池１１の発電について説明する。まず、燃料ガス流路１２１に燃料ガスが供給される。この燃料ガスは、ガス拡散層１１３を透過してアノード触媒層１１２に到達する。燃料ガスに含まれる水素は、アノード触媒層１１２の触媒を介してプロトンと電子とに解離する。プロトンは、電解質膜１１１を伝導してカソード触媒層１１４に到達する。   Next, power generation by the fuel cell 11 will be described. First, fuel gas is supplied to the fuel gas channel 121. The fuel gas passes through the gas diffusion layer 113 and reaches the anode catalyst layer 112. Hydrogen contained in the fuel gas is dissociated into protons and electrons via the catalyst of the anode catalyst layer 112. The protons conduct through the electrolyte membrane 111 and reach the cathode catalyst layer 114.

酸化剤ガス流路１３１には、酸化剤ガスが供給される。この酸化剤ガスは、ガス拡散層１１５を透過してカソード触媒層１１４に到達する。カソード触媒層１１４においては、触媒を介してプロトンと酸素とが反応する。それにより、電力が発生するとともに、水が生成される。生成された水は、酸化剤ガス流路１３１を通って排出される。冷却水流路１２２，１３２には、冷却水が供給される。それにより、燃料電池スタック１０の温度が所定の温度に調整される。   An oxidant gas is supplied to the oxidant gas flow path 131. The oxidant gas passes through the gas diffusion layer 115 and reaches the cathode catalyst layer 114. In the cathode catalyst layer 114, protons and oxygen react via the catalyst. Thereby, electric power is generated and water is generated. The generated water is discharged through the oxidant gas channel 131. Cooling water is supplied to the cooling water flow paths 122 and 132. Thereby, the temperature of the fuel cell stack 10 is adjusted to a predetermined temperature.

図１（ｃ）に示すように、冷却水は、燃料電池スタック１０内を流動し、外部の冷却水配管１２を流動して再度燃料電池スタック１０へと供給される。冷却水配管１２は、例えばステンレス等の金属から構成される。また、冷却水配管１２は、接地されている。本実施例においては、冷却水配管１２は、燃料電池スタック１０のマイナス側で接地されている。   As shown in FIG. 1 (c), the cooling water flows in the fuel cell stack 10, flows in the external cooling water pipe 12, and is supplied to the fuel cell stack 10 again. The cooling water pipe 12 is made of, for example, a metal such as stainless steel. The cooling water pipe 12 is grounded. In the present embodiment, the cooling water pipe 12 is grounded on the negative side of the fuel cell stack 10.

継電器２０は、オンおよびオフが可能なリレーである。継電器２０がオンすると、電源回路１００が導通状態になる。それにより、燃料電池スタック１０の発電電力がモータ等の負荷に供給される。継電器２０がオフすると、電源回路１００が非導通状態になる。それにより、燃料電池スタック１０の発電が停止する。継電器２０は、外部のＥＣＵ（電子制御ユニット）等からの指示に従って、オンおよびオフを切替える。本実施例においては、継電器２０は、燃料電池スタック１０に対して冷却水配管１２側に接続されており、サービスプラグ３０側には設けられていない。   The relay 20 is a relay that can be turned on and off. When the relay 20 is turned on, the power supply circuit 100 becomes conductive. Thereby, the electric power generated by the fuel cell stack 10 is supplied to a load such as a motor. When the relay 20 is turned off, the power supply circuit 100 is turned off. Thereby, the power generation of the fuel cell stack 10 is stopped. The relay 20 switches on and off in accordance with an instruction from an external ECU (electronic control unit) or the like. In this embodiment, the relay 20 is connected to the cooling water pipe 12 side with respect to the fuel cell stack 10 and is not provided on the service plug 30 side.

サービスプラグ３０は、電源回路１００の電気回路の一部を構成するプラグである。ユーザは、サービスプラグ３０を抜き取ることによって、燃料電池スタック１０の出力を遮断することができる。本実施例においては、サービスプラグ３０は、燃料電池スタック１０に対して冷却水配管１２と反対側に接続されており、冷却水配管１２側には設けられていない。   The service plug 30 is a plug that constitutes a part of the electric circuit of the power supply circuit 100. The user can cut off the output of the fuel cell stack 10 by removing the service plug 30. In the present embodiment, the service plug 30 is connected to the fuel cell stack 10 on the side opposite to the cooling water pipe 12 and is not provided on the cooling water pipe 12 side.

ユーザは、電源回路１００等を点検・整備する場合に、サービスプラグ３０を抜き取る。この場合、燃料電池スタック１０の出力が遮断される。それにより、ユーザは、電源回路１００等の点検・整備を行うことができる。ここで、継電器２０が溶着した状態でサービスプラグ３０を抜き取った場合を考える。   The user pulls out the service plug 30 when inspecting / maintaining the power supply circuit 100 or the like. In this case, the output of the fuel cell stack 10 is cut off. Thereby, the user can inspect and maintain the power supply circuit 100 and the like. Here, consider a case where the service plug 30 is pulled out with the relay 20 welded.

本実施例においては、サービスプラグ３０が燃料電池スタック１０に対して冷却水配管１２と反対側に接続されている。この場合、電源回路１００のスタックケース４０外の配線と冷却水配管１２とが何らかの部材を介して接触しても、燃料電池スタック１０および冷却水配管１２を含む閉回路の形成が防止される。スタックケース４０外において、燃料電池スタック１０のマイナス側の配線と冷却水配管１２との間には電源が介在せず、燃料電池スタック１０のプラス側の配線はサービスプラグ３０によって遮断されているからである。   In the present embodiment, the service plug 30 is connected to the fuel cell stack 10 on the side opposite to the cooling water pipe 12. In this case, even if the wiring outside the stack case 40 of the power supply circuit 100 and the cooling water pipe 12 come into contact with each other through some member, formation of a closed circuit including the fuel cell stack 10 and the cooling water pipe 12 is prevented. Outside the stack case 40, no power is interposed between the negative wiring of the fuel cell stack 10 and the cooling water pipe 12, and the positive wiring of the fuel cell stack 10 is blocked by the service plug 30. It is.

また、電源回路１００のように回路を構成することによって、燃料電池スタック１０のプラス側およびマイナス側の両方の配線をサービスプラグによって遮断する必要がなくなる。すなわち、冷却水配管１２と反対側の極に接続される配線を遮断するだけで、燃料電池スタック１０および冷却水配管１２を含む閉回路の形成が防止される。したがって、サービスプラグの構成を簡略化することができる。   Further, by configuring the circuit like the power supply circuit 100, it is not necessary to cut off both the positive side and negative side wirings of the fuel cell stack 10 by the service plug. That is, the formation of a closed circuit including the fuel cell stack 10 and the cooling water pipe 12 can be prevented only by cutting off the wiring connected to the pole opposite to the cooling water pipe 12. Therefore, the configuration of the service plug can be simplified.

図２は、本発明の第２実施例に係る電源回路１００ａの全体構成を示す模式図である。電源回路１００ａは、継電器５０をさらに備えている点において図１の電源回路１００と異なる。継電器５０は、継電器２０と同様の構造を有するリレーである。本実施例においては、継電器５０は、スタックケース４０内において燃料電池スタック１０に対して冷却水配管１２と反対側に接続されている。したがって、電源回路１００ａは、両極リレー構造を有している。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the overall configuration of a power supply circuit 100a according to a second embodiment of the present invention. The power supply circuit 100a differs from the power supply circuit 100 of FIG. 1 in that it further includes a relay 50. The relay 50 is a relay having the same structure as the relay 20. In the present embodiment, the relay 50 is connected to the fuel cell stack 10 on the side opposite to the coolant pipe 12 in the stack case 40. Therefore, the power supply circuit 100a has a bipolar relay structure.

継電器３０，５０が溶着した状態でサービスプラグ３０を抜き取る場合について考える。本実施例においては、サービスプラグ３０が燃料電池スタック１０に対して冷却水配管１２と反対側に接続されている。この場合、電源回路１００ａのスタックケース４０外の配線と冷却水配管１２とが何らかの部材を介して接触しても、燃料電池スタック１０および冷却水配管１２を含む閉回路の形成が防止される。スタックケース４０外において、燃料電池スタック１０のマイナス側の配線と冷却水配管１２との間には電源が介在せず、燃料電池スタック１０のプラス側の配線はサービスプラグ３０によって遮断されているからである。   Consider a case in which the service plug 30 is pulled out with the relays 30 and 50 welded. In the present embodiment, the service plug 30 is connected to the fuel cell stack 10 on the side opposite to the cooling water pipe 12. In this case, even if the wiring outside the stack case 40 of the power supply circuit 100a and the cooling water pipe 12 come into contact with each other through some member, formation of a closed circuit including the fuel cell stack 10 and the cooling water pipe 12 is prevented. Outside the stack case 40, no power is interposed between the negative wiring of the fuel cell stack 10 and the cooling water pipe 12, and the positive wiring of the fuel cell stack 10 is blocked by the service plug 30. It is.

また、電源回路１００ａのように回路を構成することによって、燃料電池スタック１０のプラス側およびマイナス側の両方の配線をサービスプラグによって遮断する必要がなくなる。すなわち、冷却水配管１２と反対側の極に接続される配線を遮断するだけで、燃料電池スタック１０および冷却水配管１２を含む閉回路の形成が防止される。したがって、サービスプラグの構成を簡略化することができる。   Further, by configuring the circuit like the power supply circuit 100a, it is not necessary to cut off both the positive side and negative side wirings of the fuel cell stack 10 by the service plug. That is, the formation of a closed circuit including the fuel cell stack 10 and the cooling water pipe 12 can be prevented only by cutting off the wiring connected to the pole opposite to the cooling water pipe 12. Therefore, the configuration of the service plug can be simplified.

なお、上記各実施例においては燃料電池として固体高分子型燃料電池を用いたが、他の燃料電池を用いてもよい。また、電源として燃料電池を用いたが、それに限られない。本発明が適用可能な電源は、冷却水が流動するための冷却水配管に接続された電源であればよい。したがって、燃料電池以外にも、蓄電池等を電源として用いることができる。   In each of the above embodiments, the polymer electrolyte fuel cell is used as the fuel cell, but other fuel cells may be used. Moreover, although the fuel cell was used as a power supply, it is not restricted to it. The power source to which the present invention can be applied may be a power source connected to a cooling water pipe for flowing the cooling water. Therefore, in addition to the fuel cell, a storage battery or the like can be used as a power source.

また、上記各実施例において、サービスプラグが遮断器に相当し、スタックケース４０が電源ケースに相当する。   In each of the above embodiments, the service plug corresponds to a circuit breaker, and the stack case 40 corresponds to a power supply case.

本発明の第１実施例に係る燃料電池回路を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the fuel cell circuit based on 1st Example of this invention. 本発明の第２実施例に係る燃料電池回路の全体構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole structure of the fuel cell circuit which concerns on 2nd Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 燃料電池スタック
１１ 燃料電池
２０，５０ 継電器
３０ サービスプラグ
４０ スタックケース
１００ 電源回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell stack 11 Fuel cell 20, 50 Relay 30 Service plug 40 Stack case 100 Power supply circuit

Claims (5)

冷却水が流動するための冷却水配管に接続された電源と、
前記電源と直列に接続された継電器と、
前記電源の出力を遮断するための遮断器と、を備え、
前記遮断器は、前記電源に対して前記冷却水配管と反対側に接続されていることを特徴とする電源回路。 A power source connected to a cooling water pipe for cooling water to flow;
A relay connected in series with the power source;
A circuit breaker for cutting off the output of the power source,
The circuit breaker is connected to the opposite side of the cooling water pipe with respect to the power source. 前記継電器は、前記電源に対して前記冷却水配管側に接続されていることを特徴とする請求項１記載の電源回路。   The power supply circuit according to claim 1, wherein the relay is connected to the cooling water pipe side with respect to the power supply. 前記電源は、燃料電池であることを特徴とする請求項１または２記載の電源回路。   The power supply circuit according to claim 1, wherein the power supply is a fuel cell. 前記電源、前記継電器および前記遮断器は、電源ケース内に収納されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電源回路。   The power supply circuit according to claim 1, wherein the power supply, the relay, and the circuit breaker are housed in a power supply case. 前記冷却水配管は、前記電源ケース外に配置されていることを特徴とする請求項４記載の電源回路。

The power supply circuit according to claim 4, wherein the cooling water pipe is disposed outside the power supply case.

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