JP2011003288A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池システムに関する。さらに詳述すると、本発明は、燃料電池システム内での燃料電池などの構造の改良に関する。 The present invention relates to a fuel cell system. More specifically, the present invention relates to improvements in the structure of fuel cells and the like within a fuel cell system.
一般に、燃料電池(例えば高分子電解質形燃料電池)のセルスタック(セル積層体)は、電解質をセパレータで挟んだセルを複数積層することによって構成されている。また、このような燃料電池を備えた燃料電池システムとして、セルスタックの出力を昇圧するためにコンバータ(DC/DCコンバータ)を備えたものが利用されている(例えば、特許文献1参照)。 In general, a cell stack (cell stack) of a fuel cell (for example, a polymer electrolyte fuel cell) is configured by stacking a plurality of cells each having an electrolyte sandwiched between separators. Further, as a fuel cell system including such a fuel cell, a fuel cell system including a converter (DC / DC converter) for boosting the output of the cell stack is used (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、上述のようにコンバータを備えた燃料電池システムにおいて、従来、当該コンバータの内部の構成とセルスタックとの具体的な配置が十分に検討されていない。 However, in the fuel cell system including the converter as described above, conventionally, the specific configuration of the internal structure of the converter and the specific arrangement of the cell stack has not been sufficiently studied.
そこで、本発明は、セルスタックの出力を昇圧するコンバータの内部構成と当該セルスタックとの具体的配置を改良した燃料電池システムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell system in which the internal configuration of a converter that boosts the output of a cell stack and the specific arrangement of the cell stack are improved.
かかる課題を解決するべく本発明者は種々の検討を行った。まず、燃料電池とコンバータとの電気的接続に着目してみると、セルスタックとコンバータとを電気的に接続する部材の位置誤差や変動を吸収する必要があることから、従来、例えば編束バスバーなどを用いてこれらが接続されているが(図10参照)、その結果として構造が複雑になりすぎる場合がある。また、当該編束バスバーの変形自由度を確保し、尚かつシールド性や防水性を確保するため編束バスバー用のノイズシールドや防水カバーを設ける必要が生じるが、これが難しかったり部品点数の増大を招いたりすることもある。特に、車載の燃料電池システムの場合にはバスバーの防水性をより確実とし、尚かつラジオノイズや制御信号ノイズを低減することが必須であり、これらの問題が顕著になりやすい。しかも、車載用の燃料電池システムにおいては全動力を当該燃料電池にて賄うことから、大電流(例えば500Aクラス)を通過させることができ、位置誤差や変動を吸収することができ、さらには振動や経年変化に起因する相対位置変動をも吸収することができる、防水性(耐浸水性)やノイズシールド性を備えたバスが望まれるが、これらすべてを満足するようなものは存在しないのが実情である。 In order to solve this problem, the present inventor has made various studies. First, focusing on the electrical connection between the fuel cell and the converter, it is necessary to absorb the position error and fluctuation of the member that electrically connects the cell stack and the converter. These are connected using, for example, (see FIG. 10), and as a result, the structure may be too complicated. In addition, it is necessary to provide a noise shield or waterproof cover for the braided busbar to ensure the degree of freedom of deformation of the braided busbar, and also to ensure shielding and waterproofing, but this is difficult and increases the number of parts. Sometimes invited. In particular, in the case of an on-vehicle fuel cell system, it is essential to ensure the waterproofness of the bus bar and to reduce radio noise and control signal noise, and these problems are likely to become remarkable. In addition, in a fuel cell system for vehicle use, all the power is supplied by the fuel cell, so that a large current (for example, 500 A class) can be passed, position errors and fluctuations can be absorbed, and vibrations can be absorbed. It is desirable to have a waterproof (water-resistant) and noise-shielding bus that can absorb relative position fluctuations due to secular change, but there is no bus that satisfies all of these requirements. It is a fact.
次に、本発明者は、セルスタックの端部セルに着目した。複数枚のセルからなるセルスタックにおいては端部セルの温度が上昇しにくく、急速暖機で氷点突破した後にも再び氷点下に下がって水が凍ってしまう場合がある。また、水が凍らずとも、飽和蒸気圧が低くなっているためフラッディングが発生しやすくなっており、出力低下やセル電圧低下、ひいては燃料電池の劣化の一因となる場合もある。一般的なセルスタックにおいては、セル間における熱のこもりや熱干渉がなく、特に熱が外部へ逃げやすい端部セルにおいて昇温しにくく、飽和水蒸気圧が上がらず水が存在しやすいという性質がある。このようにして端部セルに水が存在してしまうと、酸素や水素の供給が難しくなり、セル電圧低下が引き起こされる。 Next, the inventor paid attention to the end cells of the cell stack. In a cell stack composed of a plurality of cells, the temperature of the end cell is difficult to rise, and even after breaking through freezing by rapid warm-up, the temperature may fall below freezing and the water may freeze. Even if the water does not freeze, flooding is likely to occur because the saturated vapor pressure is low, which may cause a decrease in output, a cell voltage, and a deterioration of the fuel cell. In general cell stacks, there is no heat accumulation or heat interference between cells, and it is difficult to raise the temperature particularly in the end cells where heat easily escapes to the outside, and the saturated water vapor pressure does not rise and water tends to exist. is there. If water is present in the end cells in this way, it becomes difficult to supply oxygen and hydrogen, and the cell voltage is lowered.
以上のごとき検討内容に基づき、本発明者は、観点が異なるこれらの問題を解決するため、セルスタックとコンバータとを一体化することに想到し、検討した。こうした場合、従来のバスバーを用いることなく、しかもコンバータの発熱部品(リアクトルやIPM)を端部セルに近接あるいは接触させることで当該端部セルを昇温させることが可能となる。ただし、セルスタックとコンバータとを一体化するためには部品レイアウトの最適化が重要であり、特にフラッディング回避、セル電圧低下回避を図るためには端部セル近傍にコンバータ部品を配置すべきという知見を得た。また、セルスタックとコンバータとを一体化する際、低コスト化をも考慮すると、小型化(特に、スタックケースの共用化)、接続バスの簡素化が重要であるとの知見も得た。 Based on the examination contents as described above, the present inventor conceived and studied to integrate the cell stack and the converter in order to solve these problems having different viewpoints. In such a case, it is possible to raise the temperature of the end cell without using a conventional bus bar and by bringing the heat generating component (reactor or IPM) of the converter close to or in contact with the end cell. However, in order to integrate the cell stack and the converter, it is important to optimize the component layout. In particular, in order to avoid flooding and avoid cell voltage drop, the knowledge that converter components should be placed near the end cells Got. In addition, when integrating the cell stack and the converter, we also learned that it is important to reduce the size (especially the common use of the stack case) and simplify the connection bus in consideration of cost reduction.
かかる知見に基づく本発明は、複数のセルが積層されてなるセルスタックと該セルスタックを昇圧するコンバータとが一体化され、セルスタックの端部セルの一端または両端にコンバータの発熱部品が配置されており、セルスタックとコンバータとがバスによって接続されている、というものである。このようにセルスタックとコンバータとを一体化することにより、編束バスバーのような従来のバスではなく、構造を簡素化したバスを使ってセルスタックとコンバータとを接続することが可能となる。しかも、コンバータからの発熱を端部セルの昇温に利用することができ、特に冷間始動時の暖機性能を向上させることが可能となる。 In the present invention based on such knowledge, a cell stack formed by laminating a plurality of cells and a converter for boosting the cell stack are integrated, and a heat generating component of the converter is disposed at one end or both ends of an end cell of the cell stack. The cell stack and the converter are connected by a bus. By integrating the cell stack and the converter in this way, it is possible to connect the cell stack and the converter using a bus having a simplified structure, instead of a conventional bus such as a braided bus bar. In addition, the heat generated from the converter can be used to raise the temperature of the end cells, and in particular, the warm-up performance at the cold start can be improved.
このような燃料電池システムは、セルスタックとコンバータとが同一のフレームに搭載された構造であることが好ましい。セルスタックとコンバータとの相対変位をなくすことにより、従来は必要とされていた変位吸収のための装置を省略することができる。 Such a fuel cell system preferably has a structure in which the cell stack and the converter are mounted on the same frame. By eliminating the relative displacement between the cell stack and the converter, a conventionally required apparatus for absorbing displacement can be omitted.
また、このような燃料電池システムにおいては、コンバータの発熱部品が端部セルに接した状態で配置されていることが好ましい。この場合には端部セルを昇温させるためコンバータからの発熱をより有効に利用することができる。 Moreover, in such a fuel cell system, it is preferable that the heat generating components of the converter are arranged in contact with the end cells. In this case, since the end cell is heated, the heat generated from the converter can be used more effectively.
さらに、発熱部品からみて端部セルとは反対の側に、当該発熱部品を冷却する冷却装置が設けられていることも好ましい。 Furthermore, it is preferable that a cooling device for cooling the heat generating component is provided on the side opposite to the end cell as viewed from the heat generating component.
また、本発明にかかる燃料電池システムにおいては、端部セルの一端または両端にコンバータのリアクトルが配置され、端部セルの負極側にIPMが配置されている。 In the fuel cell system according to the present invention, the converter reactor is disposed at one or both ends of the end cell, and the IPM is disposed at the negative electrode side of the end cell.
本発明によれば、セルスタックの出力を昇圧するコンバータの内部構成と当該セルスタックとの具体的配置を改良することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the specific arrangement of the internal configuration of the converter that boosts the output of the cell stack and the cell stack.
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings.
図1〜図9に本発明にかかる燃料電池システム100の実施形態を示す。以下では、燃料電池システム100の適用例として、該燃料電池システム100を搭載した燃料電池車両(FCHV;Fuel Cell Hybrid Vehicle)を説明する。なお、本実施形態の燃料電池システム100は、バッテリ120とインバータ140の間にDC/DCコンバータ(以下、バッテリコンバータという)180が設けられた構成となっている(図1参照)。
1 to 9 show an embodiment of a
燃料電池1は、複数のセル(発電セル)2が積層されてなるセルスタック(セル積層体)3を備える例えば高分子電解質形燃料電池である。この燃料電池1には、セルスタック3からの出力端子電圧Vfcを検出するための電圧センサ、および出力電流(FC電流)を検出するための電流センサ(いずれも図示省略)が取り付けられている。
The
セル2は、イオン交換膜からなる電解質膜およびこれを両面から挟んだ一対の電極からなる膜−電極アッセンブリ(MEA;Membrane Electrode Assembly)と、この膜−電極アッセンブリを外側から挟持する一対のセパレータと、で構成されている。セパレータは例えば金属を基材とする導通体であり、各電極に空気等の酸化ガスおよび水素ガス等の燃料ガスを供給するための流体流路を有しており、互いに隣接するセル2に供給される異種流体の混合を遮断する。かかる構成により、セル2の膜−電極アッセンブリ内において電気化学反応が生じて起電力が得られる。図示を省略しているが、セパレータには、酸化ガス、燃料ガス、冷媒のそれぞれをセル積層方向に流すためのマニホールド(酸化ガスマニホールド、燃料ガスマニホールド、冷媒マニホールド)が形成されている。
The
燃料電池1のセルスタック3からの出力を昇圧等するコンバータ(以下、FCコンバータともいう)150は、燃料電池1の出力端子電圧Vfcを制御する役割を担っており、一次側(入力側:燃料電池1側)に入力されたFC出力端子電圧Vfcを、一次側と異なる電圧値に変換(昇圧または降圧)して二次側(出力側:インバータ140側)に出力し、また逆に、二次側に入力された電圧を、二次側と異なる電圧に変換して一次側に出力する双方向の電圧変換装置である。このFCコンバータ150により、燃料電池1の出力端子電圧Vfcが目標出力に応じた電圧(すなわち、目標出力端子電圧vfc)となるように制御される。
A converter (hereinafter also referred to as FC converter) 150 that boosts the output from the
このFCコンバータ150は、例えば昇圧コンバータであり、三相運転方式、具体的な回路方式としてはU相151、V相152、W相153によって構成された三相並列形コンバータとしての回路構成を備えている。本実施形態では、非絶縁タイプの昇圧コンバータを三相並列にして1相に流れる電流を減らし、部品小型化、低損失化を図っている。
The
図2は、FCコンバータ150の1相分の回路を抜き出した負荷駆動回路の構成図である。なお、以下の説明では、FCコンバータ150に入力される昇圧前の電圧を入力電圧Vinと呼び、FCコンバータ150から出力される昇圧後の電圧を出力電圧Voutと呼ぶ。
FIG. 2 is a configuration diagram of a load driving circuit in which a circuit for one phase of the
図2に示すように、FCコンバータ150(1相分)は、リアクトルL1と、整流用のダイオードD1と、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などからなるスイッチング素子SW1とを備えている。後述するように、リアクトルL1は、燃料電池1の端部セル(図4等において符号2eを付して示す)の近傍に配置されている。また、リアクトルL1の端部はスイッチング素子SW1のコレクタに接続されている。ここで、リアクトルL1に流れる電流は、各相のリアクトル電流を検知する電流センサI1〜I3(図1参照)によって検知される。スイッチング素子SW1は、インバータ140の電源ラインとアースラインの間に接続されている。具体的には、スイッチング素子SW1のコレクタが電源ラインに接続され、エミッタがアースラインに接続されている。かかる構成において、まず、スイッチSW1をONにすると、燃料電池1→リアクトルL1→スイッチSW1へと電流が流れ、このときリアクトルL1が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。
As shown in FIG. 2, the FC converter 150 (for one phase) includes a reactor L1, a rectifying diode D1, and a switching element SW1 including an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). As will be described later, the reactor L1 is disposed in the vicinity of an end cell of the fuel cell 1 (indicated by
続いてスイッチSW1をOFFにすると、リアクトルL1に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧が燃料電池1のFC電圧(入力電圧Vin)に重畳され、入力電圧Vinよりも高い作動電圧(出力電圧Vout)がリアクトルL1から出力されるとともに、ダイオードD1を介して出力電流が出力される。コントローラ160は、このスイッチSW1のON/OFFのデューティー比(後述)を適宜変更することで、所望の出力電圧Voutを得る。なお、当該FCコンバータ150の入力電流(すなわち、燃料電池1の出力電流)は、電流センサ156により検知され、FCコンバータ150の入力電圧(すなわち、燃料電池1の出力電圧)は、電圧センサ(図示省略)により検知される。なお、制御性能を向上させるため、本実施形態では電流センサ156をリアクトルL1の前段に配置している(図2参照)。
Subsequently, when the switch SW1 is turned OFF, the induced voltage due to the magnetic energy accumulated in the reactor L1 is superimposed on the FC voltage (input voltage Vin) of the
図1に戻り、バッテリ(蓄電装置)120は、負荷130に対して燃料電池1と並列に接続されており、余剰電力の貯蔵源、回生制動時の回生エネルギー貯蔵源、燃料電池車両の加速または減速に伴う負荷変動時のエネルギーバッファとして機能する。バッテリ130としては、例えば、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、リチウム二次電池等の二次電池が利用される。
Returning to FIG. 1, the battery (power storage device) 120 is connected in parallel to the
バッテリコンバータ180は、インバータ140の入力電圧Vinを制御する役割を担っており、例えばFCコンバータ150と同様の回路構成を有している。本実施形態では、負荷130の要求電力が急激に変化した場合(以下では、増加した場合を想定)、まず、インバータ140の入力電圧Vinが、設定された目標入力電圧Vtin(図3の△参照)となるまでバッテリコンバータ180を制御する。そして、インバータ140の入力電圧Vinが目標入力電圧Vtinに到達した後に、燃料電池1の出力端子電圧Vfcが、設定された目標出力端子電圧VtfcとなるまでFCコンバータ150を制御する。このように、燃料電池1に対する要求電力が急激に増加した場合には、インバータ140の入力電圧Vinをバッテリコンバータ180で制御した後に、燃料電池1の出力端子電圧VfcをFCコンバータ150で制御することで、安定なコンバータ制御を実現することが可能となる。なお、バッテリコンバータ180の回路構成は、上記に限る趣旨ではなく、インバータ140の入力電圧Vinの制御が可能なあらゆる構成を採用することができる。
The
インバータ140は、例えばパルス幅変調方式で駆動されるPWMインバータであり、コントローラ160からの制御指令に従って、燃料電池1またはバッテリ120から出力される直流電力を三相交流電力に変換して、トラクションモータ131の回転トルクを制御する。
The
トラクションモータ131は、本車両の主動力となるものであり、減速時には回生電力を発生するようにもなっている。ディファレンシャル132は減速装置であり、トラクションモータ131の高速回転を所定の回転数に減速し、タイヤ133が設けられたシャフトを回転させる。シャフトには図示しない車輪速センサ等が設けられ、これにより当該車両の車速等が検知される。なお、本実施形態では、燃料電池1から供給される電力を受けて動作可能な全ての機器(トラクションモータ131、ディファレンシャル132を含む)を負荷130と総称している。
The
コントローラ160は、FCHVシステム100の制御用のコンピュータシステムであり、例えばCPU、RAM、ROM等を備えている。コントローラ160は、センサ群170から供給される各種の信号(例えば、アクセル開度をあらわす信号や車速をあらわす信号、燃料電池1の出力電流や出力端子電圧をあらわす信号など)を入力して、負荷130の要求電力(すなわち、システム全体の要求電力)を求める。
The
負荷130の要求電力は、例えば車両走行電力と補機電力との合計値である。補機電力には車載補機類(加湿器、エアコンプレッサ、水素ポンプ、および冷却水循環ポンプ等)で消費される電力、車両走行に必要な装置(変速機、車輪制御装置、操舵装置、および懸架装置等)で消費される電力、乗員空間内に配設される装置(空調装置、照明器具、およびオーディオ等)で消費される電力などが含まれる。
The required power of the
そして、コントローラ(制御装置)160は、燃料電池1とバッテリ120とのそれぞれの出力電力の配分を決定し、発電指令値を演算する。コントローラ160は、燃料電池1およびバッテリ120に対する要求電力を求めると、これらの要求電力が得られるようにFCコンバータ150およびバッテリコンバータ180の動作を制御する。そして、コントローラ160は、アクセル開度に応じた目標トルクが得られるように、インバータ140に対し、例えばスイッチング指令としてU相、V相、およびW相の各交流電圧指令値を出力し、トラクションモータ131の出力トルク、および回転数を制御する。
Then, the controller (control device) 160 determines the distribution of output power between the
さらに、コントローラ160は、燃料電池1に対する要求電力が所定条件を満たす場合(ここでは、要求電力が急激に増加した場合)には、安定なコンバータ制御を実現するべく、まず、インバータ140の入力電圧Vinが、設定された目標入力電圧(設定要求電圧)Vtin(図3の△参照)となるまでバッテリコンバータ180を制御する。そして、インバータ140の入力電圧Vinが目標入力電圧Vtinに到達した後に、燃料電池1の出力端子電圧Vfcが、設定された目標出力端子電圧(出力要求電圧)VtfcとなるまでFCコンバータ150を制御する処理(以下、コンバータ安定化処理)を実施する。
Furthermore, when the required power for the
ここで、上述した所定条件は任意に設定・変更可能であり、例えば燃料電池1に対する要求電力の変化率が設定された閾値を超えた場合(第1条件)や、FCコンバータ150の入力側、出力側の電圧の変化率の和が、設定された閾値を超えた場合(第2条件)に、コンバータ安定化処理を実行するようにしても良い。なお、設定される各閾値は、予め実験などによって求め、メモリ(図示省略)などに格納しておけば良い。また、閾値については、固定値としても良いが運転条件やユーザの操作などに応じて適宜設定・変更可能としても良い。
Here, the predetermined conditions described above can be arbitrarily set and changed. For example, when the rate of change of the required power for the
続いて、本実施形態の燃料電池システム100における、上述したセルスタック3とFCコンバータ150とを一体化するための構造について説明する(図4等参照)。
Next, a structure for integrating the
本実施形態の燃料電池システム100においては、このようにセルスタック3とFCコンバータ150とを同一のフレーム10に搭載した構造としている。ここでいうフレーム10の好適な一例は所定の剛性を備える板状の部材であるが(図6参照)、これには限らず、例えばスタックケース5の一部を利用してセルスタック3とFCコンバータ150の両方を支持し、これらを一体化させるようにしてもよい(図4、図5参照)。ここで例示するようにセルスタック3とFCコンバータ150とを一体化することにより、両者間の相対変位をなくすこととが可能となる。これによれば、従来は必要とされていた両者間の変位吸収のための装置(例えばセルスタック3とFCコンバータ150とを接続するバスバーに柔軟性を持たせるための部材など)を省略することができる。
The
さらに、この燃料電池システム100においては、FCコンバータ150の発熱部品がセルスタック3の端部セル2eに近接あるいは接触するようにこれらセルスタック3とFCコンバータ150とが配置されている(図4、図5参照)。このような配置とした場合、発熱部品からの熱を利用して端部セル2eを昇温させることができ、特に冷間始動時の暖機性能を向上させることが可能になるという点で有用である。例えば本実施形態では、FCコンバータ150のリアクトルL1およびIPM(Intelligent Power Module)154をセルスタック3の端部セル2eに近接させ、これらの熱を当該端部セル2eの昇温に利用できるようにしている(図4、図7、図8参照)。このような構成においては、リアクトルL1およびIPM154とセルスタック3の端部セル2eとの間の空気層による断熱効果(端部セル2の熱が外部へ逃げにくくなるようにする効果)を奏しうる。また、発熱部品からの熱をより有効利用するという観点からすれば、リアクトルL1やIPM154を端部セル2eに接した状態とすることも好ましい。この場合には端部セル2eを直接的に昇温させることが可能である。
Further, in the
加えて、この燃料電池システム100においては、従来よりも構造が簡素なバスを用いてセルスタック3とFCコンバータ150とを接続することが可能である。すなわち、従来であればセルスタック3とFCコンバータ150との相対的な位置誤差や変動を吸収する必要があることから柔軟なバスバーなどが利用されていたが、本実施形態ではこれらセルスタック3とFCコンバータ150とを一体化しているため、バスに対して従来におけるような条件や制限がない。このため、構造がより簡素なバス(配線)を利用することによって低コスト化、小型化を図ることが可能である。
In addition, in the
また、この燃料電池システム100においては、バスの配線の簡素化が可能となるようにセルスタック3の端部セル2eの一端または両端に発熱部品を配置することが好ましい。例えば本実施形態では、リアクトルL1およびIPM154をセルスタック3の正極側(図中において+で表示している側)に配置することによってバス配線を簡素化している。具体的には、図2中において符号(1),(2),(3),(4),(5)によって示す部分の配線を、図4中に対応する符号を付して示すそれぞれのバス(配線)によって構成することにより、全体としてバス配線を簡素化することを図っている。一般に、配線が複雑、あるいはレイアウトがよくない等によりバスバーが長く複雑な経路になると、空間距離を確保するためにスタックケース5の体格が大きくなってしまったり、配線のインダクタンスが高くなりサージ電圧が高くなってリアクトルL1等の破壊が引き起こされたりすることがある。この点、バス配線の簡素化を図った本実施形態によれば、このような事態を抑制することが可能である。
Further, in the
ただし、上述したのは好適な配置の一例にすぎず、このほか、たとえば、セルスタック3の正極側にリアクトルL1を、セルスタック3の負極側(図中において−で表示している側)にIPM154をそれぞれ配置してバス配線の簡素化を図ってもよい(図5参照)。また、このような配置とした場合には、セルスタック3の正極側および負極側の両端部セル2eを発熱部品によって昇温させることが可能である。
However, the above-described is merely an example of a suitable arrangement. In addition, for example, the reactor L1 is provided on the positive electrode side of the
また、リアクトルL1等の発熱部品からみて端部セル2eとは反対の側に、当該発熱部品を冷却する冷却装置6を設けておくことも好ましい(図4、図5参照)。リアクトルL1等の発熱部品は原則として冷却が必要となるのに対し、上述のようにすることで、発熱部品からの発熱を端部セル2eを昇温させるために有効利用しつつ、当該発熱部品の温度が上昇しすぎるのを抑えて各部品の性能を維持することが可能となる。冷却装置6としては、例えば放熱板を備えた冷却プレートや、冷却水を循環させる水冷装置などを利用することができる。なお、図5においては、冷却水の循環例を想像線で表した水冷装置を例示している。
It is also preferable to provide a
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態ではFCコンバータ150における発熱部品としてリアクトルL1およびIPM154を例示したが(図7、図8参照)、このほかFCコンバータ150を構成するコンデンサ155等を発熱部品として利用することも当然に可能である(図9参照)。
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the present embodiment, the reactor L1 and the
また、上述した実施形態では燃料電池システム100を燃料電池自動車に適用した場合について説明したが適用範囲がこれに限られることはなく、当該燃料電池システム100は、各種移動体(例えば船舶や飛行機など)やロボットなどといった自走可能なものに搭載される発電システム、さらには定置の発電システムとしても適用することが可能である。
In the above-described embodiment, the case where the
本発明は、FRP層を有するタンク、さらには長尺物や構造物などの筒体に適用して好適なものである。 The present invention is suitably applied to a tank having an FRP layer, and further to a cylindrical body such as a long object or a structure.
1…燃料電池、2…セル、2e…端部セル、3…セルスタック、4…バス、6…冷却装置、10…フレーム、100…燃料電池システム、150…FCコンバータ(コンバータ)、154…IPM(発熱部品)、155…コンデンサ(発熱部品)、L1…リアクトル(発熱部品)
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Cited By (5)
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JP2013244759A (en) * | 2012-05-23 | 2013-12-09 | Toyota Motor Corp | Fuel cell vehicle |
JP2015023613A (en) * | 2013-07-17 | 2015-02-02 | 本田技研工業株式会社 | Fuel battery vehicle |
JP2016177931A (en) * | 2015-03-19 | 2016-10-06 | トヨタ自動車株式会社 | Power supply system |
JP2018152163A (en) * | 2017-03-10 | 2018-09-27 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell unit |
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-
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013244759A (en) * | 2012-05-23 | 2013-12-09 | Toyota Motor Corp | Fuel cell vehicle |
JP2015023613A (en) * | 2013-07-17 | 2015-02-02 | 本田技研工業株式会社 | Fuel battery vehicle |
JP2016177931A (en) * | 2015-03-19 | 2016-10-06 | トヨタ自動車株式会社 | Power supply system |
KR101848394B1 (en) | 2015-03-19 | 2018-04-12 | 도요타 지도샤(주) | Electric power supply system |
US10040355B2 (en) | 2015-03-19 | 2018-08-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric power supply system |
JP2018152163A (en) * | 2017-03-10 | 2018-09-27 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell unit |
CN112309687A (en) * | 2019-07-29 | 2021-02-02 | 丰田自动车株式会社 | Fuel cell module |
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