JP2013247083A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】リレー及びサービスプラグの温度が過度に上昇してしまうことを、簡単な構成によって防止することのできる燃料電池システムを提供する。
【解決手段】第一電流経路は、第一集電部ＥＴ１と、第一リレーＲＬ１と、サービスプラグＳＰ１とを備えており、第二電流経路は、第二集電部ＥＴ２と、第二リレーＲＬ２と、サービスプラグＳＰ２とを備えている。第一集電部ＥＴ１と第一リレーＲＬ１を接続する冷却バスバーＣＢ１は、電流の流れる方向に沿った長さにおいて、第二集電部ＥＴ２と第二リレーＲＬ２を接続する冷却バスバーＣＢ２よりも長くなるように形成されており、第一集電部ＥＴ１と第一リレーＲＬ１とを接続する放熱バスバーＡＢ１は、電流の流れる方向に沿った長さにおいて、第二集電部ＥＴ２と第二リレーＲＬ２とを接続する放熱バスバーＡＢ２よりも長くなるように形成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の燃料電池セルを積層してなる燃料電池スタックと、燃料電池スタックが発電した電力を取り出すための電流経路とを備えた燃料電池システムに関する。

このような燃料電池システムでは、メンテナンス作業時等において電力を遮断することを目的として、電流経路の途上にリレー及びサービスプラグが設けられる。例えば、下記特許文献１には、燃料電池スタックとインバータとを接続する電流経路の途上に、リレー及びサービスプラグを互いに直列に並ぶように設けた構成の燃料電池システムが記載されている。

特開２０１１−２２８０７６号公報

リレー及びサービスプラグでは、それぞれに大きな電流が流れるためにジュール熱が発生し、燃料電池スタックの発電中においてその温度が上昇する。リレーの温度が上昇し過ぎると、接点部分の溶着が発生して開閉動作ができなくなってしまう。また、サービスプラグの温度が上昇し過ぎると、熱膨張することによって接続端子の接圧が小さくなり、サービスプラグにおける導通が確保できなくなってしまうという問題も生じる。

仮に、リレー及びサービスプラグを大型化することができれば、ジュール熱の発生が抑制されるため、これらの温度が過度に上昇することを防止することができる。しかし、リレー等の大型化はコスト上昇が伴うので望ましくない。更に、燃料電池システムが設置される場所によっては、空間の制約によってリレー等を大型化することが不可能な場合も多い。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、リレー及びサービスプラグの温度が過度に上昇してしまうことを、簡単な構成によって防止することのできる燃料電池システムを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る燃料電池システムは、複数の燃料電池セルを積層方向に沿って積層してなる燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックが発電した電力を取り出すための電流経路とを備えた燃料電池システムにおいて、前記燃料電池スタックのうち、前記積層方向における一端側に接続された電流経路である第一電流経路と、前記燃料電池スタックのうち、前記積層方向における他端側に接続された電流経路である第二電流経路と、前記第一電流経路の一部である第一被冷却部、及び、前記第二電流経路の一部である第二被冷却部を冷却する冷却手段と、前記第一電流経路の途上に配置された第一リレーと、前記第一電流経路の途上のうち、前記第一リレーを挟んで前記第一被冷却部とは反対側となる位置に配置された第一サービスプラグと、前記第二電流経路の途上に配置された第二リレーと、前記第二電流経路の途上のうち、前記第二リレーを挟んで前記第二被冷却部とは反対側となる位置に配置された第二サービスプラグと、を備え、前記第一電流経路は、前記第一被冷却部と前記第一リレーとを接続する第一冷却バスバーと、前記第一リレーと前記第一サービスプラグとを接続する第一放熱バスバーと、を有し、前記第二電流経路は、前記第二被冷却部と前記第二リレーとを接続する第二冷却バスバーと、前記第二リレーと前記第二サービスプラグとを接続する第二放熱バスバーと、を有するものであって、前記第一冷却バスバーは、電流の流れる方向に沿った長さにおいて前記第二冷却バスバーよりも長くなるように形成されており、前記第一放熱バスバーは、電流の流れる方向に沿った長さにおいて前記第二放熱バスバーよりも長くなるように形成されていることを特徴としている。

本発明では、第一電流経路の一部である第一被冷却部、及び、第二電流経路の一部である第二被冷却部をそれぞれ冷却する冷却手段を備えている。このような冷却手段としては、第一電流経路等を冷却することのみを目的とした専用の冷却手段を用いることに限らず、第一電流経路等に接続された燃料電池スタックの出力端子を冷却するために備えられている冷却手段や、第一電流経路等に接続された昇圧コンバータの入力端子を冷却するために備えられている冷却手段等を兼用することができる。

第一電流経路においては、第一被冷却部と第一リレーとは第一冷却バスバーにより接続されており、第一リレーと第一サービスプラグとは第一放熱バスバーにより接続されている。また、第二電流経路においては、第二被冷却部と第二リレーとは第二冷却バスバーにより接続されており、第二リレーと第二サービスプラグとは第二放熱バスバーにより接続されている。これにより、第一リレーは第一冷却バスバーを介した伝熱によって冷却され、第二リレーは第二冷却バスバーを介した伝熱によって冷却される。

燃料電池システムは限られた空間内（例えば、燃料電池車両のフロアパネル下方の空間等）に配置される必要があるため、第一電流経路や第二電流経路を構成するバスバーを自由に引き回すことができない。また、第一リレーや第一サービスプラグ等の配置についても空間の制約を受けることとなる。その結果、電流の流れる方向に沿った長さにおいて、第一冷却バスバーと第二冷却バスバーとは同一の長さとはならず、一般的には一方（第一冷却バスバー）が他方（第二冷却バスバー）よりも長くなってしまう。

第一リレーから第一冷却部への伝熱における熱抵抗は、第一冷却バスバーが長いほど大きくなる。同様に、第二リレーから第二冷却部への伝熱における熱抵抗は、第二冷却バスバーが長いほど大きくなる。このため、長い第一冷却バスバーに接続された第一リレーの温度は、短い第二冷却バスバーに接続された第二リレーの温度よりも高くなる。その結果、第一放熱バスバーの温度も高くなり、その影響によって第一サービスプラグの温度が過度に上昇してしまうことが考えられる。第一リレーにおける温度上昇は（第一冷却部に近いために）問題とならない程度であるが、第一サービスプラグの温度が過度に上昇すると、第一サービスプラグにおける導通が確保できなくなる可能性がある。

しかし、本発明においては、第一放熱バスバーは、電流の流れる方向に沿った長さにおいて第二放熱バスバーよりも長くなるように形成されている。このような構成とすることにより、第一リレーから第一放熱バスバーに伝達された熱のうち、大部分は第一サービスプラグに到達する前に周囲の空間に放散することとなる。その結果、第一サービスプラグの温度上昇が抑制される。このように、本発明によれば、第一放熱バスバーや第二放熱バスバーの長さを調整するという簡単な構成によって、第一リレー、第二リレー、第一サービスプラグ、及び第二サービスプラグの温度が過度に上昇してしまうことを防止することができる。

また本発明に係る燃料電池システムでは、前記第一被冷却部は、前記第一電流経路のうち前記燃料電池スタック側の端部に配置された第一集電部であり、前記第二被冷却部は、前記第二電流経路のうち前記燃料電池スタック側の端部に配置された第二集電部であることも好ましい。

燃料電池スタックの端部に配置された第一集電部及び第二集電部は、燃料電池スタックにて生じた発電熱により温度が上昇することを抑制するため、一般に水冷等による冷却手段が備えられている。これと同じような冷却手段は、例えば昇圧コンバータの入力端子を冷却することを目的としても別途備えられるが、燃料電池スタックの第一集電部等では特に発熱量が大きく、また冷却を要する部分の面積も大きい。このため、第一集電部等を冷却するために供えられた冷却手段は、他の部分を冷却するために備えられた冷却手段よりもその冷却性能が高い。

この好ましい態様では、第一被冷却部は、第一電流経路のうち燃料電池スタック側の端部に配置された第一集電部であり、第二被冷却部は、第二電流経路のうち燃料電池スタック側の端部に配置された第二集電部である。このように、既存の冷却手段のうち特に冷却性能が高いものを、第一被冷却部及び第二被冷却部を冷却するための冷却手段として用いている。その結果、第一被冷却部等を冷却するための追加の冷却手段を別途備えることなく、第一リレーや第二リレー等を効率的に冷却することができる。

また本発明に係る燃料電池システムでは、燃料電池スタックの前記積層方向における一端側に配置され、補機類を内部に収納する補機ケースと、前記燃料電池スタックの出力電圧を昇圧して電力を出力する昇圧コンバータと、を備え、前記昇圧コンバータは、前記積層方向において、前記燃料電池スタックと前記補機ケースとを含めた全体形状の略中央となる位置であり、且つ前記燃料電池スタックの一側面に隣接する位置に配置されており、前記第一リレー及び前記第二リレーは、前記燃料電池スタックの前記一側面側であって、且つ、前記昇圧コンバータを挟んで前記補機ケースとは反対側となる位置に配置されていることも好ましい。

燃料電池システムを燃料電池車両の電力源として用いる場合には、燃料電池スタックはフロアパネル下方の空間に配置される。その際、燃料電池スタックの積層方向が車両の左右方向に沿うように配置され、燃料電池スタックに燃料ガス等を供給するための補機類を内部に収納した補機ケーが、燃料電池スタックの積層方向における一端側に配置される。更に、車両衝突時のボディ変形等から燃料電池スタックを守るために、燃料電池スタックと補機ケースとを含めた全体形状のうち積層方向の中央となる位置が、車両の左右方向の中央位置と略一致するように配置される。

更に、燃料電池スタックの出力電圧を昇圧して電力を出力する昇圧コンバータが、センタートンネル内の空間に配置される。その結果、昇圧コンバータは、燃料電池スタックの積層方向において、燃料電池スタックと補機ケースとを含めた全体形状の略中央となる位置であり、且つ燃料電池スタックの一側面に隣接する位置に配置されることとなる。

燃料電池スタックと昇圧コンバータとが以上のように配置される状況において、この好ましい態様では、第一リレー及び第二リレーを、燃料電池スタックの一側面側（昇圧コンバータが配置されている方の側面側）であって、且つ、昇圧コンバータを挟んで補機ケースとは反対側となる位置に配置している。このような構成により、燃料電池スタックの一側面側に形成される空間が、第一リレー等を配置するための空間として有効に活用されることとなる。すなわち、燃料電池システム全体を配置するために必要な空間の容積を増大させることなく、第一リレー及び第二リレーを配置することができる。

また本発明に係る燃料電池システムでは、前記第一サービスプラグは、前記燃料電池スタックの上面側に配置されており、前記第一電流経路は、前記第一サービスプラグと前記昇圧コンバータとを接続する第一出力バスバーを更に備え、前記第一サービスプラグと前記第一放熱バスバーとの接続箇所は、前記第一サービスプラグと前記第一出力バスバーとの接続箇所よりも、前記昇圧コンバータからみて遠方側となる位置に配置されていることも好ましい。

この好ましい態様では、第一サービスプラグが燃料電池スタックの上面側に配置されている。これにより、燃料電池スタックを燃料電池車両のフロアパネル下方に配置した場合において、車室内から容易に第一サービスプラグにアクセスすることが可能となる。

第一電流経路は、第一サービスプラグと昇圧コンバータとを接続する第一出力バスバーを更に備えており、第一サービスプラグと第一放熱バスバーとの接続箇所は、第一サービスプラグと第一出力バスバーとの接続箇所よりも、昇圧コンバータからみて遠方側となる位置に配置されている。

このような構成とすることで、第一放熱バスバーがより長くなるため、第一リレーからの伝熱によって第一サービスプラグの温度が上昇することが更に抑制される。また、第一出力バスバーがより短くなるため、昇圧コンバータの入力端子を冷却するために一般に設けられている昇圧コンバータ用の冷却手段により、第一出力バスバーを介して第一サービスプラグを効率的に冷却することができる。

また本発明に係る燃料電池システムでは、前記第二サービスプラグは、前記燃料電池スタックの上面側であって、前記第一サービスプラグと前記昇圧コンバータとの間となる位置に配置されていることも好ましい。

この好ましい態様では、第二サービスプラグについても燃料電池スタックの上面側に配置される。また、第二サービスプラグは、第一サービスプラグと昇圧コンバータとの間となる位置に配置される。すなわち、第一サービスプラグと第二サービスプラグは、燃料電池スタックの上面側において、燃料電池スタックの積層方向とは垂直な方向に沿って一列に並ぶように配置される。その結果、燃料電池スタックを燃料電池車両のフロアパネル下方に配置した場合において、第一サービスプラグと第二サービスプラグは車両の前後方向に沿って一列に並ぶこととなるため、これらを細長いセンタートンネルの内部に配置することができる。

また本発明に係る燃料電池システムでは、前記第一サービスプラグと前記第二サービスプラグとは一体形成されていることも好ましい。

この好ましい態様では、燃料電池スタックの積層方向とは垂直な方向に沿って一列に並ぶように配置された第一サービスプラグと第二サービスプラグとが、一体成型されている。これにより、一回の引き抜き操作により第一サービスプラグと第二サービスプラグとを開状態とすることができる。また、第一サービスプラグ及び第二サービスプラグの構成をより簡便なものとすることができる。

本発明によれば、リレー及びサービスプラグの温度が過度に上昇してしまうことを、簡単な構成によって防止することのできる燃料電池システムを提供することができる。

本発明の一実施形態である燃料電池システムを搭載した燃料電池車両の構成を、上面視において模式的に示した図である。 図１に示した燃料電池車両に搭載される燃料電池ケースの外観を示した斜視図である。 図１に示した燃料電池車両に搭載されるＤＣ−ＤＣコンバータの外観を示した斜視図である。 図１に示した燃料電池車両に搭載される燃料電池システムの外観を示した上面図である。 図４に示した燃料電池システムにおける、電気的な構成を模式的に示した図である。 図２に示した燃料電池ケースの内部構成の一部を示した図である。 図２に示した燃料電池ケースの内部構成の一部を示した図である。 図４に示した燃料電池システムにおいて行われる、リレーの開閉動作等を説明するための図である。 図４に示した燃料電池システムにおいて行われる、リレーの開閉動作等を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

まず、図１を参照しながら、本発明の一実施形態である燃料電池システムの構成を説明する。図１は、本発明の一実施形態である燃料電池システムを搭載した燃料電池車両の構成を、上面視において模式的に示した図である。図１に示されるように、燃料電池車両１は、燃料電池システムを構成する燃料電池装置２と、燃料タンク３と、ＤＣ−ＤＣコンバータ４と、インバータ５と、トラクションモーター６と、ラジエータ７を搭載している。

尚、以下の説明においては、特に断らない限り「前方」とは燃料電池車両１の前進方向（図１等においてＦＲとして示す方向）のことを示し、「後方」とは燃料電池車両１の後進方向のことを示す。また、「右側」とは燃料電池車両１の前進方向を向いた場合の右側のことを示し、「左側」とは燃料電池車両１の前進方向を向いた場合の左側のことを示す。

燃料電池装置２は、燃料電池車両１を走行させるための電力を発生させる装置であって、燃料電池車両１のフロアパネルの下方に配置されている。また、燃料電池装置２の一部（上部）は、運転席８と助手席９との間に形成されたセンタートンネルの内部に配置されている。

燃料電池装置２は、複数の燃料電池セル（単セル）を積層し電気的に直列接続してなる燃料電池スタックＦＳＴを、燃料電池ケース２００の内部に収納した構成となっている。単セルは、例えば高分子電解質型燃料電池であって、イオン交換膜からなる電解質膜の一方の面に空気極を有し、他方の面に燃料極を有し、さらに空気極および燃料極を両側から挟み込むように一対のセパレータを有する構造となっている。この場合、一方のセパレータの水素ガス通路に水素ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス通路に酸化ガスが供給され、これらの反応ガスが化学反応することで電力が発生する。

複数の単セルは、燃料電池車両１の左右方向に沿って積層されている。燃料電池ケース２００のうち単セルの積層方向の一端部（燃料電池車両１の右側における端部）には、燃料ガス供給ポンプ等の補機類を内部に収納した補機ユニットＡＵ（補機ケース）が接続固定されている。

燃料タンク３は、燃料電池装置２に供給する水素ガスを貯えておくためのタンクであって、燃料電池車両１の後方に配置されている。燃料タンク３から燃料電池装置２に供給される水素ガスの流量は、アクセル開度等によって定まる要求電力に応じて、図示しない制御装置及び流量調整弁等により制御されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、直流の電圧変換器であり、燃料電池装置２から入力された電力を、その直流電圧（燃料電池スタックＦＳＴの出力電圧）を昇圧してからインバータ５に出力する機能を有する。本実施形態においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、燃料電池車両１のフロアパネルの下方で、且つ運転席８と助手席９との間に形成されたセンタートンネルの内部に配置されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、ＦＤＣ容器４００の内部に収納された状態で、燃料電池装置２の前方に配置されている。

フロアパネルの下方には、側面衝突時における車両の変形を抑制するための保護柱ＰＬが、燃料電池車両１の左右方向に沿って配置されている。保護柱ＰＬは、燃料電池車両１の右側側面近傍から中央に向かって延びる右側柱ＰＬ１と、燃料電池車両１の左側側面近傍から中央に向かって延びる左側柱ＰＬ２とを備えている。燃料電池車両１の中央付近においては、右側柱ＰＬ１の先端と左側柱ＰＬ２の先端とが対向しており、両者は離間した状態となっている。これは、後に説明するように燃料電池ケース２００とＤＣ−ＤＣコンバータ４とを接続するための空間を確保するためである。右側柱ＰＬ１の先端と左側柱ＰＬ２の先端とは、燃料電池ケース２００とＤＣ−ＤＣコンバータ４との接続部分の上方において、図示しない接続柱により接続されている。

フロアパネルの下方の空間は、保護柱ＰＬが存在することにより、燃料電池車両１の前後方向に沿って連続して広い空間を確保することができない。このため、図１に示したように、燃料電池ケース２００は保護柱ＰＬよりも後方側に配置する一方で、ＤＣ−ＤＣコンバータ４は当該保護柱ＰＬよりも前方側に配置している。すなわち、燃料電池ケース２００とＤＣ−ＤＣコンバータ４は、保護柱ＰＬを挟んだ状態で、燃料電池車両１の前後方向に沿って並ぶように配置されている。

図１においては、燃料電池ケース２００とＤＣ−ＤＣコンバータ４との位置関係を模式的に示す便宜のため、両者が離間したように描いている。しかし実際には、ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、フロアパネルの下方の空間のうち保護柱ＰＬよりも下方となる位置において、燃料電池ケース２００に対し締結固定されている。また、このように締結固定された部分において、両者は電気的にも接続された状態となっている。この具体的な締結固定方法や電気的な接続方法については、後に詳しく説明する。

インバータ５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４から出力された直流電力を三相交流電力に変換し、トラクションモーター６に供給する機能を有する。インバータ５は、燃料電池装置２の出力電圧よりも大きい例えば６５０Ｖの入力電圧を受けて動作する仕様となっている。ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、燃料電池装置２とインバータ５との間に配置されることで、燃料電池装置２の出力電圧と、インバータ５が動作可能な入力電圧との差を埋める役割を果たしている。

トラクションモーター６は、インバータ５から出力される三相交流電力の供給を受け、燃料電池車両１を走行させるための駆動力を発生させる電磁モーターである。トラクションモーター６が発生させる駆動力は、図示しない制御装置がアクセル開度等に基づいて要求電力を算出し、かかる要求電力基づいて燃料電池装置２の出力電力及びインバータ５の出力電力を制御することにより調整される。

ラジエータ７は、燃料電池車両１に搭載された燃料電池装置２、ＤＣ−ＤＣコンバータ４、トラクションモーター６等の冷却を行うための装置である。ラジエータ７は、冷却対象であるそれぞれの装置との間で、図１には図示しない配管を通じて冷媒を循環させるものである。燃料電池車両１のバンパフェイス部分に設けられた通風口１０から導入した外気が、ラジエータ７を通過する冷媒から熱を奪うことにより、各装置の冷却が行われる。このため、ラジエータ７は車両の最前方に配置されている。

続いて、図２を参照しながら、燃料電池ケース２００の具体的な形状について説明する。図２に示したように、燃料電池ケース２００は略直方形状のケースであって、その長手方向が燃料電池車両１の左右方向に沿うように配置されている。燃料電池ケース２００の内部には、複数の単セルが燃料電池車両１の左右方向に沿って積層された状態で収納されている。

燃料電池ケース２００の側面に接続固定された補機ユニットＡＵは、燃料電池車両１の側面から見た場合において燃料電池ケース２００と略同一の外形を有している。このため、燃料電池ケース２００と補機ユニットＡＵとは、両者で一つの略直方形状をなしているということができる。

燃料電池ケース２００のうち前方側の端部近傍には、燃料電池ケース２００の上面よりも低い位置において水平なＦＣ側シール面２０３が形成されている。ＦＣ側シール面２０３には、長辺が燃料電池車両１の左右方向に沿うように形成された略長方形状の貫通孔２０４が形成されている。燃料電池装置２が発電した電力をＤＣ−ＤＣコンバータ４に向けて出力するための端子である二つのバスバー（ＦＣ出力バスバー２０１、２０２）が、燃料電池車両１の左右方向に並ぶように配置されており、これらは貫通孔２０４から上方に向けて突出している。ＦＣ出力バスバー２０１、２０２の先端且つ中央寄りの部分には、それぞれ締結用ボルト穴２２０、２２１が形成されている。

燃料電池ケース２００の上方部分であって、燃料電池車両１の左右方向における中央部分（換言すれば、燃料電池ケース２００と補機ユニットＡＵとを含めた略直方形状の中央部分）には、安全装置であるサービスプラグＳＰが配置されている。サービスプラグＳＰは、引き抜きプラグＳＰＰを有しており、作業者が把持部ＳＰＧを掴んで引き抜きプラグＳＰＰを上方に引き抜くと、燃料電池装置２とＦＣ出力バスバー２０１、２０２とが電気的に遮断された状態とすることができる。サービスプラグＳＰは、燃料電池ケース２００の上方に向けて突出しており、その一部が燃料電池車両１のセンタートンネルの内部空間に配置されている。

サービスプラグＳＰとＦＣ出力バスバー２０１、２０２とは、図２においては図示しない内部出力バスバーＯＢ１、ＯＢ２によりそれぞれ接続されている。当該内部出力バスバーＯＢ１、ＯＢ２は、燃料電池ケース２００の外部に露出することのないよう、ＦＣバスバーケース２０５の内部に収納されている。

ＦＣバスバーケース２０５は、燃料電池ケース２００の上面から前方側側面に亘るように配置されており、サービスプラグＳＰと燃料電池ケースとの間に配置される第一水平部２０５ａと、第一水平部２０５ａの前方側端部から下方に向けて延びる垂直部２０５ｂと、垂直部２０５ｂの下端から前方側に向けて延びる第二水平部２０５ｃとを有している。第一水平部２０５ａ、垂直部２０５ｂ、及び第二水平部２０５ｃは、いずれも内部に空間が形成されており、互いに連通している。

尚、ＦＣバスバーケース２０５のうち垂直部２０５ｂの内部の空間には、内部出力バスバーＯＢ１、ＯＢ２の他、サービスプラグＳＰと燃料電池装置２とを接続するためのバスバーも配置されている。サービスプラグＳＰと他の構成機器（ＤＣ−ＤＣコンバータ４や第一リレーＲＬ１等）との電気的な接続や各バスバーの配置等については、後に詳しく説明する。

左右方向に沿った垂直部２０５ｂの幅は、第一水平部２０５ａの幅よりも広く、燃料電池ケース２００全体の幅よりも狭い。また、垂直部２０５ｂの左側側面及び左側側面は、いずれも上端部が中央側に向かうように僅かに傾斜している。このため、左右方向に沿った垂直部２０５ｂの長さ（幅）は、上方から下方に行くに従って徐々に長くなっている。

垂直部２０５ｂの前方側側面は、燃料電池車両１の前後方向に対して垂直となっている。図２に示したように、垂直部２０５ｂが配置されることによって、燃料電池ケース２００の前方側側面の一部が前方に向けて突出した状態となっている。

第二水平部２０５ｃは、先述のＦＣ側シール面２０３及び貫通孔２０４がその上面に形成されている。貫通孔２０４から上方に突出するＦＣ出力バスバー２０１、２０２は、第二水平部２０５ｃの内部空間内において、サービスプラグＳＰから延びる内部出力バスバーＯＢ１、ＯＢ２とそれぞれ接続されている。

第二水平部２０５ｃの前方側側面には、第二水平部２０５ｃの内部空間に通じるサービスホールが形成されており、サービスカバー２０６が当該サービスホールを塞いでいる。サービスホールは、第二水平部２０５ｃの内部において、ＦＣ出力バスバー２０１等を内部出力バスバーＯＢ１等に締結固定する作業を行うために形成された開口である。

サービスカバー２０６は、ボルトＢＴ１、ＢＴ２により第二水平部２０５ｃに対して固定されている。このため、第二水平部２０５ｃの前方側側面からは、ボルトＢＴ１、ＢＴ２が前方側に向かって突出している。

燃料電池ケース２００には、第二水平部２０５ｃを左右両側から挟むように締結ベース２０７、２０８が形成されている。締結ベース２０７は、第二水平部２０５ｃの右側に位置しており、ＦＣ側シール面２０３と同一の高さにおいて水平な締結面２０９を有している。締結面２０９には、内部が雌螺子加工された二か所のボルト挿入穴２１０ａ、２１０ｃが形成されている。また、締結面２０９のうちボルト挿入穴２１０ａの後方側には、シャフト２１１の下端が固定されている。シャフト２１１は円柱形状の金属製シャフトであって、その中心軸が鉛直方向に沿うように、締結面２０９に対し垂直に固定されている。

シャフト２１１は、ボルト挿入穴２１０ａの後方側に設ける代わりに、ボルト挿入穴２１０ｃの前方側に設けてもよい。すなわち、シャフト２１１の下端とボルト挿入穴２１０ｃとが燃料電池車両１の前後方向に沿う列を成すように、シャフト２１１を配置してもよい。

締結ベース２０７のうちボルト挿入穴２１０ａが形成されている部分の左側側面と、第二水平部２０５ｃの右側側面とは離間しており、両者の間には隙間２１２が形成されている。

締結ベース２０８は、第二水平部２０５ｃの左側に位置しており、ＦＣ側シール面２０３と同一の高さにおいて水平な締結面２１３を有している。締結面２１３には、内部が雌螺子加工された二か所のボルト挿入穴２１４ａ、２１４ｃが形成されている。また、締結面２１３のうちボルト挿入穴２１４ａの後方側には、シャフト２１５の下端が固定されている。シャフト２１５は円柱形状の金属製シャフトであって、その中心軸が鉛直方向に沿うように、締結面２１３に対し垂直に固定されている。シャフト２１５の長さは、シャフト２１１の長さと同一である。

シャフト２１５は、ボルト挿入穴２１４ａの後方側に設ける代わりに、ボルト挿入穴２１４ｃの前方側に設けてもよい。すなわち、シャフト２１５の下端とボルト挿入穴２１４ｃとが燃料電池車両１の前後方向に沿う列を成すように、シャフト２１５を配置してもよい。

締結ベース２０８のうちボルト挿入穴２１４ａが形成されている部分の右側側面と、第二水平部２０５ｃの左側側面とは離間しており、両者の間には隙間２１６が形成されている。

燃料電池ケース２００の前方側側面には、２枚のＦＣ側リブ２１７、２１８が、前方に向けて突出するように形成されている。ＦＣ側リブ２１７、２１８は互いに平行で且つ対向配置された薄板であって、締結ベース２０７及び締結ベース２０８を、その間に挟むような位置に形成されている。すなわち、ＦＣ側リブ２１７は締結ベース２０７よりも右側となる位置に形成されており、ＦＣ側リブ２１８は締結ベース２０８よりも左側となる位置に形成されている。

燃料電池ケース２００の前方側は、図２に示したように階段状に形成されており、上面よりも低い位置において水平面ＦＬ１、ＦＬ２を有している。水平面ＦＬ１は燃料電池ケース２００の前方側のうち右側に形成されており、その上部は右側柱ＰＬ１を配置するための空間となっている。右側柱ＰＬ１は、水平面ＦＬ１の上方において燃料電池車両１の右側から中央に向かって延び、その先端はＦＣ側リブ２１７の近傍に位置している。

水平面ＦＬ２は燃料電池ケース２００の前方側のうち左側に形成されており、その上部は左側柱ＰＬ２を配置するための空間となっている。左側柱ＰＬ２は、水平面ＦＬ２の上方において燃料電池車両１の左側から中央に向かって延び、その先端はＦＣ側リブ２１８の近傍に位置している。

続いて、図３を参照しながら、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の具体的な形状について説明する。図３はＤＣ−ＤＣコンバータ４の外観示した斜視図である。

ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、複数のリアクトル（コイル）やスイッチング回路、コンデンサ等を備えた直流の電圧変換器であって、これらをＦＤＣケース４０１及びＦＤＣカバー４０２により構成されたＦＤＣ容器４００の内部に収納している。ＦＤＣケース４０１は、その上部が開口しており、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の構成要素を下方から支えるケースである。ＦＤＣケース４０１の上端部には、水平な上部シール面が形成されている。ＦＤＣカバー４０２は、ＦＤＣケース４０１の上部の開口部を覆う蓋であって、その下端部がＦＤＣケース４０１の上部シール面に当接した状態で、ＦＤＣケース４０１に締結固定されている。

ＦＤＣケース４０１の上端部且つ後方側には、後方に向かって水平に突出するような板状のＦＤＣフランジ４０３が形成されている。後に説明するように、ＦＤＣフランジ４０３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４を燃料電池ケース２００に締結固定する際において、燃料電池ケース２００の締結面２０９、２１３に対し上方から重ねられて締結固定される部分である。

ＦＤＣフランジ４０３には、上下方向に貫通する４つのボルト用貫通穴４１０ａ、４１０ｃ、４１４ａ、４１４ｃが形成されている。これらのボルト用貫通穴４１０ａ、４１０ｃ、４１４ａ、４１４ｃは、ＤＣ−ＤＣコンバータ４を燃料電池ケース２００に締結固定した状態において、それぞれボルト挿入穴２１０ａ、２１０ｃ、２１４ａ、２１４ｃと上面視で同一の位置に形成されている。以上の説明で明らかなように、ＤＣ−ＤＣコンバータ４と燃料電池ケース２００とは、ボルト挿入穴２１０ａ等とボルト用貫通穴４１０ａ等とを重ねた上で、これらに上方からボルトを挿入し締結することによって互いに固定される。

ＦＤＣフランジ４０３のうち、ボルト用貫通穴４１０ａの後方側には、シャフト用貫通穴４１１が形成されている。同様に、ＦＤＣフランジ４０３のうち、ボルト用貫通穴４１４ａの後方側には、シャフト用貫通穴４１５が形成されている。これらのシャフト用貫通穴４１１、４１５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４を燃料電池ケース２００に締結固定した状態において、それぞれシャフト２１１、２１５と上面視で同一の位置に形成されている。

ＦＤＣフランジ４０３のうち左右方向の中央部には、長軸が燃料電池車両１の左右方向に沿うように形成された略長方形状の貫通穴４２０が形成されている。貫通穴４２０は、燃料電池ケース２００の貫通孔２０４と略同一の形状となるように形成されている。また、貫通穴４２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４を燃料電池ケース２００に締結固定した状態において、上面視で貫通孔２０４と同一の位置に形成されている。

貫通穴４２０の内側においては、燃料電池装置２が発電した電力を受け入れるための端子である二つのバスバー（ＦＤＣ入力バスバー４２５、４２６）が、燃料電池車両１の左右方向に並ぶように配置されている。ＦＤＣ入力バスバー４２５、４２６は、それぞれＦＣ出力バスバー２０１、２０２と電気的に接続されるものであって、ＦＤＣ容器４００の内側から後方側に向かって、水平に突出するように配置されている。ＦＤＣ入力バスバー４２５、４２６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４を燃料電池ケース２００に締結固定した状態において、それぞれＦＣ出力バスバー２０１、２０２と上面視で重なる位置に配置されている。ＦＤＣ入力バスバー４２５、４２６の先端且つ中央寄りの部分には、それぞれ締結用ボルト穴４２７、４２８が形成されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ４には図示しないＦＤＣ冷却装置が設けられており、ＦＤＣ入力バスバー４２５、４２６の温度の上昇が抑制されている。このようなＦＤＣ冷却装置としては、例えば、ＦＤＣ入力バスバー４２５、４２６の近傍に配置された冷却水路内に水を循環させる水冷方式のもの等が用いられる。

ＦＤＣカバー４０２は、その一部が後方に向かって延出し、ＦＤＣフランジ４０３の一部を上方から覆っている。ＦＤＣカバー４０２のうち、ＦＤＣフランジ４０３に形成された貫通穴４２０の上方となる位置には、貫通穴４３０が形成されている。貫通穴４３０は、ＦＣ出力バスバー２０１とＦＤＣ入力バスバー４２５との締結作業、及び、ＦＣ出力バスバー２０２とＦＤＣ入力バスバー４２６との締結作業を上方から行うために形成されている。これらの締結作業が完了した後には、貫通穴４３０を覆うように保護カバー４４０が取り付けられる。保護カバー４４０は、ＦＣ出力バスバー２０２等に対するアクセスを制限するためのものであって、その左右方向の両端において、ＦＤＣ容器４００に対しボルトにより締結固定される。

ＦＤＣフランジ４０３の下方には、２枚のＦＤＣ側リブ４６０、４６１が形成されており、ＦＤＣフランジ４０３を下方から支えている。ＦＤＣ側リブ４６０は、車両の左右方向に対して垂直な板状に形成されており、その上部側がＦＤＣフランジ４０３の下面のうち右側の部分に接続され、その前方側がＦＤＣケース４０１の後部側側面に接続されている。ＦＤＣ側リブ４６０の厚さ（左右方向の幅）は、締結ベース２０７に形成された隙間２１２の幅よりも僅かに狭い。ＤＣ−ＤＣコンバータ４を燃料電池ケース２００に締結固定した状態においては、ＦＤＣ側リブ４６０は、隙間２１２の内部に挿入された状態となる。

ＦＤＣ側リブ４６１は、車両の左右方向に対して垂直な板状に形成されており、その上部側がＦＤＣフランジ４０３の下面のうち左側の部分に接続され、その前方側がＦＤＣケース４０１の後部側側面に接続されている。ＦＤＣ側リブ４６１の厚さ（左右方向の幅）は、締結ベース２０８に形成された隙間２１６の幅よりも僅かに狭い。ＤＣ−ＤＣコンバータ４を燃料電池ケース２００に締結固定した状態においては、ＦＤＣ側リブ４６１は、隙間２１６の内部に挿入された状態となる。

次に、燃料電池車両１のフロアパネルの下方に燃料電池ケース２００及びＤＣ−ＤＣコンバータ４を配置し、両者を締結固定する手順について説明する。ＤＣ−ＤＣコンバータ４を配置するよりも前に、先ず燃料電池ケース２００をフロアパネルの下方の所定位置に配置し固定する。燃料電池ケース２００は、ＦＣ側シール面２０３を前方側に向けた状態で配置され、フロアパネルの下方において車体フレーム等に対し締結固定される。このときの燃料電池ケース２００の位置は、燃料電池車両１の左右方向に沿って配置されている保護柱ＰＬが、水平面ＦＬ１、ＦＬ２の鉛直上方に存在するような位置となっている。

燃料電池ケース２００を所定位置に固定した後、ＤＣ−ＤＣコンバータ４を配置する。ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、ＦＤＣフランジ４０３を燃料電池ケース２００側（後方側）に向けた上で、ＦＤＣフランジ４０３を上方から締結ベース２０７、２０８、及びＦＣ側シール面２０３に被せるように配置される。

具体的には、まず、ＦＤＣフランジ４０３の後方側端部を、垂直部２０５ｂの上端部近傍に対して近づける。その後、ＤＣ−ＤＣコンバータ４を徐々に下し、ＦＤＣフランジ４０３を締結ベース２０７、２０８に近づけていく。その過程で、シャフト２１１がシャフト用貫通穴４１１に挿通され、シャフト２１５がシャフト用貫通穴４１５に挿通される。

シャフト２１１がシャフト用貫通穴４１１に挿通され、シャフト２１５がシャフト用貫通穴４１５に挿通された後は、ＦＤＣ−ＤＣコンバータ４がシャフト２１１、２１５に導かれて位置合わせされながら、燃料電池ケース２００の締結ベース２０７、２０８に近づいて行く。

更に、ＦＤＣ側リブ４６０が締結ベース２０７に形成された隙間２１２に侵入し、ＦＤＣ側リブ４６１が締結ベース２０８に形成された隙間２１６に侵入する。このため、ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、隙間２１２、２１６によっても所定の位置（燃料電池ケース２００に対して締結固定される位置）に導かれる。

このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、シャフト２１１、２１５、及び隙間２１２、２１６によって導かれながら下降していき、最終的には、ＦＤＣフランジ４０３の下面が締結ベース２０７の締結面２０９、及び締結ベース２０８の締結面２１３に当接した状態となる。この状態においては、ＦＤＣフランジ４０３に形成されたボルト用貫通穴４１０ａ、４１０ｃの位置は、上面視で、締結ベース２０７に形成されたボルト挿入穴２１０ａ、２１０ｃの位置とそれぞれ一致している
同様に、ＦＤＣフランジ４０３に形成されたボルト用貫通穴４１４ａ、４１４ｃの位置は、上面視で、締結ベース２０８に形成されたボルト挿入穴２１４ａ、２１４ｃの位置とそれぞれ一致している。

また、ＦＤＣ入力バスバー４２５は、その下面がＦＣ出力バスバー２０１の上面に接触した状態となっており、締結用ボルト穴４２７と締結用ボルト穴２２０との位置が上面視で一致している。同様に、ＦＤＣ入力バスバー４２６は、その下面がＦＣ出力バスバー２０２の上面に接触した状態となっており、締結用ボルト穴４２８と締結用ボルト穴２２１との位置が上面視で一致している。この状態で、締結用ボルト穴４２７、４２８に対してそれぞれボルトを挿入し締結する。その結果、ＦＤＣ入力バスバー４２５とＦＣ出力バスバー２０１が電気的に接続され、ＦＤＣ入力バスバー４２６とＦＣ出力バスバー２０２が電気的に接続される。当該接続作業を行った後、貫通穴４３０を覆うように保護カバー４４０を取り付けて、ＦＤＣカバー４０２に対し締結固定する。以上のような手順によってＤＣ−ＤＣコンバータ４を燃料電池ケース２００に締結固定した後の状態を、上面図により図４に示した。

次に、燃料電池ケース２００の内部構成、特に、燃料電池ケース２００の内部に配置された各種構成機器（ＤＣ−ＤＣコンバータ４や第一リレーＲＬ１等）の電気的な接続等について、図５を参照しながら説明する。図５は、燃料電池車両１に搭載された燃料電池システムにおける、電気的な構成を模式的に示した図である。図５に示したように、燃料電池ケース２００の内部に収納された燃料電池スタックＦＳＴは、その積層方向における両端部に配置された第一集電部ＥＴ１及び第二集電部ＥＴ２によって挟まれている。第一集電部ＥＴ１及び第二集電部ＥＴ２は、いずれも燃料電池スタックＦＳＴの断面形状と略同一の形状に形成された金属板である。

第一集電部ＥＴ１は、燃料電池スタックＦＳＴのうち右側の端面に沿って配置され、右側端部に位置する単セルのカソード極と接続されている。第二集電部ＥＴ２は、燃料電池スタックＦＳＴのうち左側の端面に沿って配置され、左側端部に位置する単セルのアノード極と接続されている。すなわち、第一集電部ＥＴ１及び第二集電部ＥＴ２は、燃料電池スタックＦＳＴから電力を取り出すための、一対の電極端子として機能するものである。

第一集電部ＥＴ１及び第二集電部ＥＴ２においては、燃料電池スタックＦＳＴからの大電流が流れた際にジュール熱が発生する。このため、第一集電部ＥＴ１及び第二集電部ＥＴ２にはそれぞれ図示しない冷却装置が設けられており、その温度の上昇が抑制されている。このような冷却装置としては、例えば、第一集電部ＥＴ１及び第二集電部ＥＴ２それぞれの面に沿って配置された冷却水路内に水を循環させる水冷方式のもの等が用いられる。

燃料電池ケース２００の内部であり、且つ燃料電池スタックＦＳＴの前方側には、第一リレーＲＬ１及び第二リレーＲＬ２が配置されている。第一リレーＲＬ１及び第二リレーＲＬ２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４よりも左側（ＤＣ−ＤＣコンバータ４を挟んで補機ユニットＡＵとは反対側）となる位置において、左右方向に沿って互いに隣り合うように配置されており、いずれも燃料電池ケース２００に対して固定されている。後に説明するように、第一リレーＲＬ１及び第二リレーＲＬ２は、燃料電池スタックＦＳＴが発電した電力を取り出すための電流経路において、最も上流側となる位置に配置されるものである。

第一リレーＲＬ１は、第二リレーＲＬ２よりも中央寄りとなる位置に配置されており、左右方向に沿って並ぶ二つの端子（端子ＲＴ１ａ、ＲＴ１ｂ）を有している。第一リレーＲＬ１は図示しない制御装置によってその開閉動作を制御され、閉状態においては端子ＲＴ１ａと端子ＲＴ１ｂとが電気的に接続された状態となり、開状態においては端子ＲＴ１ａと端子ＲＴ１ｂとの間が電気的に遮断された状態となる。端子ＲＴ１ａは、冷却バスバーＣＢ１により第一集電部ＥＴ１と接続されている。

第二リレーＲＬ２は、第一リレーＲＬ１の左側に配置されており、左右方向に沿って並ぶ二つの端子（端子ＲＴ２ａ、ＲＴ２ｂ）を有している。第二リレーＲＬ２は図示しない制御装置によってその開閉動作を制御され、閉状態においては端子ＲＴ２ａと端子ＲＴ２ｂとが電気的に接続された状態となり、開状態においては端子ＲＴ２ａと端子ＲＴ２ｂとの間が電気的に遮断された状態となる。端子ＲＴ２ｂは、冷却バスバーＣＢ２により第二集電部ＥＴ２と接続されている。

第一リレーＲＬ１及び第二リレーＲＬ２は、燃料電池車両１の左右方向における略中央に配置されたＤＣ−ＤＣコンバータ４よりも左側に配置されている。このため、図５からも明らかなように、第一リレーＲＬ１と第一集電部ＥＴ１との距離は、第二リレーＲＬ２と第二集電部ＥＴ２との距離よりも長い。その結果、第一リレーＲＬ１と第一集電部ＥＴ１とを繋ぐ冷却バスバーＣＢ１は、電流の流れる方向に沿った長さにおいて、第二リレーＲＬ２と第二集電部ＥＴ２とを繋ぐ冷却バスバーＣＢ２よりも長くなっている。

燃料電池スタックＦＳＴの上方に配置されたサービスプラグＳＰは、前後方向に沿って一列に並ぶ４つの端子ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４を有している。引き抜きプラグＳＰＰが引き抜かれていない状態においては、引き抜きプラグＳＰＰの内部に配置された接続バスバーＩＢ１によって、互いに隣り合う端子ＳＴ１と端子ＳＴ２とが結線された状態となっている。また、引き抜きプラグＳＰＰの内部に配置された接続バスバーＩＢ２によって、互いに隣り合う端子ＳＴ３と端子ＳＴ４とが結線された状態となっている。

作業者が把持部ＳＰＧを掴んで引き抜きプラグＳＰＰを上方に引き抜くと、接続バスバーＩＢ１及び接続バスバーＩＢ２が取り外された状態となるため、端子ＳＴ１と端子ＳＴ２の間が開放（電気的に遮断）され、同時に、端子ＳＴ３と端子ＳＴ４の間も開放（電気的に遮断）される。

換言すれば、サービスプラグＳＰは、端子ＳＴ１、端子ＳＴ２、及び接続バスバーＩＢ１を有する第一のサービスプラグＳＰ１と、端子ＳＴ３、端子ＳＴ４、及び接続バスバーＩＢ２を有する第二のサービスプラグＳＰ２とからなっており、これら二つのサービスプラグＳＰ１、ＳＰ２が、前後方向に並んだ状態で一体形成されたものということができる。

サービスプラグＳＰ１の端子ＳＴ１は、放熱バスバーＡＢ１により第一リレーＲＬ１の端子ＲＴ１ｂと接続されている。また、サービスプラグＳＰ２の端子ＳＴ４は、放熱バスバーＡＢ２により第二リレーＲＬ２の端子ＲＴ２ａと接続されている。端子ＳＴ１は端子ＳＴ４よりも後方側に配置されているため、放熱バスバーＡＢ１は、電流の流れる方向に沿った長さにおいて放熱バスバーＡＢ２よりも長い。

サービスプラグＳＰ１の端子ＳＴ２は、内部出力バスバーＯＢ１及びＦＣ出力バスバー２０１により、ＤＣ−ＤＣコンバータ４のＦＤＣ入力バスバー４２５と接続されている。また、サービスプラグＳＰ１の端子ＳＴ３は、内部出力バスバーＯＢ２及びＦＣ出力バスバー２０２により、ＤＣ−ＤＣコンバータ４のＦＤＣ入力バスバー４２６と接続されている。

次に、燃料電池ケース２００の内部における発熱について説明する。燃料電池スタックＦＳＴが発電した電力をＤＣ−ＤＣコンバータ４に供給（出力）している状態においては、燃料電池スタックＦＳＴにおいて発電熱が発生する。これに加えて、第一リレーＲＬ１、第二リレーＲＬ２、サービスプラグＳＰ１、サービスプラグＳＰ２を大きな電流が流れるため、これら構成機器においてジュール熱が発生する。

既に説明したように、第一集電部ＥＴ１及び第二集電部ＥＴ２には、それぞれ図示しない冷却装置が設けられている。燃料電池スタックＦＳＴの発電熱量は大きく、また、冷却対象である第一集電部ＥＴ１、第二集電部ＥＴ２は表面積が大きい為、当該冷却装置の冷却性能は比較的高い。

第二リレーＲＬ２は、このように高い冷却性能の冷却装置で冷却される第二集電部ＥＴ２に対し、冷却バスバーＣＢ２によって接続されている。このため、第二リレーＲＬ２は冷却バスバーＣＢ２を介した伝熱によって冷却される。また、第一リレーＲＬ１は、高い冷却性能の冷却装置で冷却される第一集電部ＥＴ１に対し、冷却バスバーＣＢ１によって接続されている。このため、第一リレーＲＬ１は冷却バスバーＣＢ１を介した伝熱によって冷却される。

ここで、冷却バスバーＣＢ１は、電流の流れる方向に沿った長さにおいて冷却バスバーＣＢ２よりも長い。このため、冷却バスバーＣＢ１の熱抵抗は、冷却バスバーＣＢ２の熱抵抗よりも高くなっており、第一リレーＲＬ１の温度は、第二リレーＲＬ２の温度よりも上昇する傾向がある。その結果、放熱バスバーＡＢ１を介した熱伝達によって、サービスプラグＳＰ１の温度が過度に上昇してしまうことが考えられる。

しかし、本実施形態では、放熱バスバーＡＢ１が、電流の流れる方向に沿った長さにおいて放熱バスバーＡＢ２よりも長くなるように形成されている。このような構成によって、第一リレーＲＬ１から放熱バスバーＡＢ１に伝達された熱のうち、大部分はサービスプラグＳＰ１に到達する前に周囲の空間に放散することとなる。その結果、サービスプラグＳＰ１の温度上昇が抑制される。このように本実施形態では、冷却バスバーＣＢ１と冷却バスバーＣＢ２との長さが異なっていても、放熱バスバーＡＢ１や放熱バスバーＡＢ２の長さを調整するという簡単な構成により、第一リレーＲＬ１、第二リレーＲＬ２、サービスプラグＳＰ１、及びサービスプラグＳＰ２の温度が過度に上昇してしまうことを防止している。

また、サービスプラグＳＰ１において、端子ＳＴ１は、端子ＳＴ２よりも後方側に配置されている。すなわち、サービスプラグＳＰ１と放熱バスバーＡＢ１との接続箇所は、サービスプラグＳＰ１と内部出力バスバーＯＢ１との接続箇所よりも、ＤＣ−ＤＣコンバータ４からみて遠方側（後方側）となる位置に配置されている。

このような構成とすることで、放熱バスバーＡＢ１がより長くなるため、第一リレーＲＬ１からの伝熱によってサービスプラグＳＰ１の温度が上昇することが更に抑制されている。また、内部出力バスバーＯＢ１がより短くなるため、ＦＤＣ冷却装置と内部出力バスバーＯＢ１とによってサービスプラグＳＰ１を効率的に冷却することが可能となっている。

続いて、図６を参照し、燃料電池ケース２００の内部における具体的な構成を説明する。図６は、燃料電池ケース２００の内部構成の一部を示した図であって、第一集電部ＥＴ１、第二集電部ＥＴ２、第一リレーＲＬ１、第二リレーＲＬ２、サービスプラグＳＰ、及びこれらを接続する各種バスバー（放熱バスバーＡＢ１等）を示している。一方、第一集電部ＥＴ１と第二集電部ＥＴ２との間に配置される燃料電池スタックＦＳＴについては、図示を省略している。

既に説明したように、サービスプラグＳＰには、放熱バスバーＡＢ１、ＡＢ２、内部出力バスバーＯＢ１、ＯＢ２という４本のバスバーが接続されている。これら４本のバスバーは、サービスプラグＳＰの下端から前方側に向けて延びており、ＦＣバスバーケース２０５の内部に配置されている。

ＦＣバスバーケース２０５のうち第一水平部２０５ａの内部において、これら４本のバスバーは、上下方向に２本ずつ重なった状態で、上面視で２列となってサービスプラグＳＰから前方に向かうよう配置されている。具体的には、内部出力バスバーＯＢ１と内部出力バスバーＯＢ２とが同一の高さとなる位置に配置されており、これらが左右方向に離間した状態で互いに平行となっている。また、内部出力バスバーＯＢ１の下方には放熱バスバーＡＢ１が配置され、内部出力バスバーＯＢ２の下方には放熱バスバーＡＢ２が配置されている。放熱バスバーＡＢ１と放熱バスバーＡＢ２とは同一の高さとなる位置に配置されており、これらが左右方向に離間した状態で互いに平行となっている。

放熱バスバーＡＢ１、ＡＢ２、内部出力バスバーＯＢ１、ＯＢ２は、いずれも第一水平部２０５ａの前方側端部の近傍において折り曲げられており、垂直部２０５ｂの内部を下方に向かって延びるように配置されている。

放熱バスバーＡＢ１は、垂直部２０５ｂの高さ方向における略中央部分で湾曲しており、当該部分から下方の部分が内部出力バスバーＯＢ１の右側に位置している。その結果、放熱バスバーＡＢ１の下端部近傍においては、放熱バスバーＡＢ１と内部出力バスバーＯＢ１とは互いに平行になっており、左右方向に離間している。

同様に、放熱バスバーＡＢ２は、垂直部２０５ｂの高さ方向における略中央部分で湾曲しており、当該部分から下方の部分が内部出力バスバーＯＢ２の左側に位置している。その結果、放熱バスバーＡＢ２の下端部近傍においては、放熱バスバーＡＢ２と内部出力バスバーＯＢ２とは互いに平行になっており、左右方向に離間している。

その結果、垂直部２０５ｂの下端部近傍から第二水平部２０５ｃの内部空間においては、放熱バスバーＡＢ１、ＡＢ２、内部出力バスバーＯＢ１、ＯＢ２が左右方向に沿って一列となっている。放熱バスバーＡＢ１、ＡＢ２、内部出力バスバーＯＢ１、ＯＢ２の下端部は、いずれも第二水平部２０５ｃの内部に設置された端子台ＴＢＬに接続されている。

端子台ＴＢＬは、第二水平部２０５ｃの内部において左右方向に沿って配置されている。端子台ＴＢＬにおいて、内部出力バスバーＯＢ１とＦＣ出力バスバー２０１とがボルト締結により互いに接続されている。同様に、内部出力バスバーＯＢ２とＦＣ出力バスバー２０２とがボルト締結により互いに接続されている。

また、放熱バスバーＡＢ１は、第一水平部２０５ａ及び垂直部２０５ｂの内部に配置される部分である放熱バスバーＡＢ１ａと、第二水平部２０５ｃの内部に配置される部分である放熱バスバーＡＢ１ｂ（図示省略）という二つのバスバーにより構成されており、端子台ＴＢＬにおいて放熱バスバーＡＢ１ａと放熱バスバーＡＢ１ｂとがボルト締結により互いに接続されている。

同様に、放熱バスバーＡＢ２は、第一水平部２０５ａ及び垂直部２０５ｂの内部に配置される部分である放熱バスバーＡＢ２ａと、第二水平部２０５ｃの内部に配置される部分である放熱バスバーＡＢ２ｂ（図示省略）という二つのバスバーにより構成されており、端子台ＴＢＬにおいて放熱バスバーＡＢ２ａと放熱バスバーＡＢ２ｂとがボルト締結により互いに接続されている。

これまでの説明及び図５から明らかなように、放熱バスバーＡＢ１ｂは、端子台ＴＢＬにおいて放熱バスバーＡＢ１ａと接続され、放熱バスバーＡＢ１ａの下端と第一リレーＲＬ１の端子ＲＴ１ｂとを接続するものである。また、放熱バスバーＡＢ２ｂは、端子台ＴＢＬにおいて放熱バスバーＡＢ２ａと接続され、放熱バスバーＡＢ２ａの下端と第二リレーＲＬ２の端子ＲＴ２ａとを接続するものである。尚、図６においては、煩雑さを避けるためにこれら放熱バスバーＡＢ１ｂ、ＡＢ２ｂの図示を省略している。

第一集電部ＥＴ１はその前方側の一部が屈曲しており、水平なバスバー締結部ＦＢ１が形成されている。冷却バスバーＣＢ１は、端子台ＴＢＬの下方を左右方向に沿うように配置されており、その一端がバスバー締結部ＦＢ１に接続され、他端が第一リレーＲＬ１の端子ＲＴ１ａに接続されている。

第二集電部ＥＴ２はその前方側の一部が屈曲しており、水平なバスバー締結部ＦＢ２が形成されている。冷却バスバーＣＢ２は、その一端がバスバー締結部ＦＢ２に接続され、他端が第二リレーＲＬ２の端子ＲＴ２ｂに接続されている。

冷却バスバーＣＢ１、ＣＢ２は、第一集電部ＥＴ１、ＥＴ２に設けられた冷却装置の冷却性能を有効に利用するために、他のバスバー（放熱バスバーＡＢ１等）よりも板厚が厚くなるように形成されている。

次に、燃料電池ケース２００の内部における第一リレーＲＬ１の固定方法について説明する。尚、第二リレーＲＬ２の固定方法については、第一リレーＲＬ１と同様であるために説明を省略する。

第一リレーＲＬ１及び第二リレーＲＬ２は、いずれも燃料電池スタックＦＳＴの前方側であって、端子台ＴＢＬの左側となる位置に配置されている。すなわち、燃料電池ケース２００の内部のうち水平面ＦＬ２の下方となる位置（図２を参照）に配置されている。

図７（Ａ）は、本実施形態とは異なる従来の形態を有するリレーを配置して固定した状態を、本実施形態と比較するために示したものである。図７（Ａ）に示したように、従来の（一般的な）リレーは、バスバーや可動接点等を内部に収納する本体部ＲＭと、リレーを他の構成機器に締結固定するためのフランジ部ＦＭとを有しており、本体部ＲＭの一端（上端）にフランジ部ＦＭが形成されている。

燃料電池ケース２００に対するリレーの固定は、フランジ部ＦＭに下方から挿通させたボルトＢＴ３，ＢＴ４を、水平面ＦＬ２の下方から突出形成されたボスＢＳに対して締結することにより行われる。ここで、水平面ＦＬ２の上方には左側柱ＰＬ２が配置されているため、燃料電池ケース２００のうち左側柱ＰＬ２の下方の部分は、高さ方向の寸法を大きくすることができないという制約がある。かかる制約を考慮すれば、図７（Ａ）に示したようにフランジ部ＦＭを水平面ＦＬ２に近づける必要がある。しかし、その場合、ボルトＢＴ３，ＢＴ４の上端位置が水平面ＦＬ２よりも高くなることとなり、左側柱ＰＬ２の下面にも雌螺子加工を施す必要が生じるために現実的ではない。

このため、本実施形態に係る第一リレーＲＬ１は、図７（Ｂ）に示したように、本体部ＲＭの一端（上端）ではなく高さ方向の略中央となる位置に、フランジ部ＦＭを形成している。このような構成とすることにより、本体部ＲＭの位置については図７（Ａ）に示した従来のリレーと略同一としながらも、フランジ部ＦＭの位置は水平面ＦＬ２から遠い位置とすることができる。その結果、ボルトＢＴ３，ＢＴ４の上端位置は水平面ＦＬ２よりも下方となるため、左側柱ＰＬ２の下面に雌螺子加工を施す必要は無い。

図７（Ｂ）に示したように、燃料電池ケース２００のうち第一リレーＲＬ１が配置されている部分の近傍には、放熱フィンＦＩが形成されている。放熱フィンＦＩにより、燃料電池ケース２００の壁面の温度や、第一リレーＲＬ１の周囲における気温を下げることができるため、第一リレーＲＬ１やサービスプラグＳＰ１の温度が上昇することが抑制されている。尚、放熱フィンＦＩは、図７（Ｂ）のように燃料電池ケース２００の壁面の外側に形成することに限られず、壁面の内側に形成してもよい。また、内側と外側との両方に形成してもよい。

図８及び図９を参照しながら、燃料電池システムの起動時等において行われる、リレーの開閉動作等について説明する。図８は、本実施形態に係る燃料電池システム全体の電気的な構成を模式的に示しており、図９は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の内部における回路を模式的に示している。

これまでに説明したように、燃料電池スタックＦＳＴとＤＣ−ＤＣコンバータ４とが接続されており、両者の間には第一リレーＲＬ１、第二リレーＲＬ２、サービスプラグＳＰ１、サービスプラグＳＰ２が配置されている。図８では、燃料電池ケース２００の内部に収納される構成要素を点線で囲んでいる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力端子は、負荷Ｍに接続されている。燃料電池スタックＦＳＴが発電した電力は、その直流電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ４よって昇圧された後、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力端子から負荷Ｍに供給される。尚、図８における負荷Ｍは、図１に示したトラクションモーター６と、インバータ５とを総合的に示すものである。

また、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力端子には、負荷Ｍと並列に、パワーコントロールユニットＰＣＵが接続されている。パワーコントロールユニットＰＣＵは、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電力を受けて、第一リレーＲＬ１等を動作させるために必要な１２Ｖの直流電力に変換するための装置である。

更に、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力端子には、ＤＣ−ＤＣコンバータ４ａを介してバッテリ装置ＢＡＴが接続されている。バッテリ装置ＢＡＴは、燃料電池スタックＦＳＴが発電した余剰の電力やトラクションモーター６からの回生電力を蓄えたり、燃料電池スタックＦＳＴの発電電力が不足した場合においてこれを補う電力を共有したりするために備えられた蓄電装置である。ＤＣ−ＤＣコンバータ４ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力端子とバッテリ装置ＢＡＴとの間に配置されており、バッテリ装置ＢＡＴの蓄電や放電の制御を行う装置である。

バッテリ装置ＢＡＴとＤＣ−ＤＣコンバータ４ａとの間には、リレーＲＬ３、ＲＬ４を備えている。リレーＲＬ３、ＲＬ４は、燃料電池システムの停止時においてバッテリ装置ＢＡＴとＤＣ−ＤＣコンバータ４ａとの間の電流経路を開放（遮断）し、バッテリ装置ＢＡＴの放電を抑制すること等を目的として備えられている。

尚、リレーＲＬ３、ＲＬ４を閉じることによりバッテリ装置ＢＡＴとＤＣ−ＤＣコンバータ４ａとを接続した際、リレーＲＬ３、ＲＬ４に大電流が流れてしまい、リレーＲＬ３、ＲＬ４の接点が溶着してしまう可能性がある。このような現象は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４ａ内のコンデンサが充電されていない状態で、リレーＲＬ３、ＲＬ４を閉じた場合に発生する。

本実施形態ではこれを防止するために、リレーＲＬ３と並列にプリチャージ回路ＰＣＣを設けている。プリチャージ回路ＰＣＣは、リレーＲＬ５と抵抗Ｒ１とが直列接続されているものである。リレーＲＬ３を閉じる前にリレーＲＬ５を閉じ、ＤＣ−ＤＣコンバータ４ａ内のコンデンサを充電した後でリレーＲＬ３を閉じることにより、リレーＲＬ３、ＲＬ４の接点が溶着してしまうことを防止することができる。

燃料電池システムの起動時においては、上記のようなプリチャージ回路ＰＣＣの動作に続いてリレーＲＬ３、ＲＬ４をまず閉状態とする。これにより、バッテリ装置ＢＡＴからの電力がＤＣ−ＤＣコンバータ４ａに供給され、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力端子間電圧ＶＨが上昇する。

このとき、パワーコントロールユニットＰＣＵにも電力が供給されるため、パワーコントロールユニットＰＣＵは第一リレーＲＬ１、第二リレーＲＬ２に対し、これらの動作に必要な１２Ｖの直流電力を供給することが可能な状態となっている。

続いて、第一リレーＲＬ１、第二リレーＲＬ２を閉状態とする。これにより、燃料電池スタックＦＳＴからの電力がＤＣ−ＤＣコンバータ４に供給され、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の入力端子間電圧（ＦＤＣ入力バスバー４２５、４２６間の電圧）ＶＬが上昇する。

以上のように、第一リレーＲＬ１、第二リレーＲＬ２が動作する直前において、パワーコントロールユニットＰＣＵから１２Ｖに管理された（電圧誤差の少ない）電圧が第一リレーＲＬ１、第二リレーＲＬ２に供給される。このため、第一リレーＲＬ１、第二リレーＲＬ２が動作可能な許容電圧範囲を広く確保する必要がなく、第一リレーＲＬ１、第二リレーＲＬ２の構成を簡素なものとすることが可能となっている。

図９に示したように、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の内部にはリレーＲＬ６とダイオードＤ１が配置されている。仮に、出力端子間電圧ＶＨが入力端子間電圧ＶＬよりも低い状態のまま、第一リレーＲＬ１、第二リレーＲＬ２を閉状態としてしまうと、ダイオードＤ１を通じて大きな電流が流れ、第一リレーＲＬ１、第二リレーＲＬ２の接点が溶着してしまう可能性がある。しかし、本実施形態では上記のように、出力端子間電圧ＶＨが入力端子間電圧ＶＬよりも高い状態とした後で第一リレーＲＬ１、第二リレーＲＬ２を閉状態とする。この場合、ダイオードＤ１を通じて電流は流れないため、第一リレーＲＬ１、第二リレーＲＬ２の接点が溶着してしまうことはない。

図８に戻って説明を続ける。燃料電池システムを停止する際は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４やＤＣ−ＤＣコンバータ４ａのディスチャージ制御（ＤＣ−ＤＣコンバータ４等の内部コンデンサに蓄えられた電荷を開放する制御）を、パワーコントロールユニットＰＣＵにより行う必要がある。このとき、先に第一リレーＲＬ１、第二リレーＲＬ２を開状態とした後でディスチャージ制御を行うことが望ましい。第一リレーＲＬ１、第二リレーＲＬ２が閉状態のままでディスチャージ制御を行ってしまうと、燃料電池スタックＦＳＴの内部に残留した燃料ガス等を消費してしまうこととなるため、燃料利用効率の観点から望ましくない。また、ディスチャージ制御の過程で燃料電池セルの電位が変動してしまうため、電極触媒の耐久性の観点からも望ましくない。

ただし、燃料電池スタックＦＳＴの内部に燃料ガス等を残留させたくない等の特段の事情がある場合には、第一リレーＲＬ１、第二リレーＲＬ２が閉状態のままでディスチャージ制御を行い、その後で第一リレーＲＬ１、第二リレーＲＬ２を開状態とすることも考えられる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１：燃料電池車両
２：燃料電池装置
３：燃料タンク
４，４ａ：ＤＣ−ＤＣコンバータ
５：インバータ
６：トラクションモーター
７：ラジエータ
８：運転席
９：助手席
１０：通風口
２００：燃料電池ケース
２０１，２０２：ＦＣ出力バスバー
２０３：ＦＣ側シール面
２０４：貫通孔
２０５：ＦＣバスバーケース
２０５ａ：第一水平部
２０５ｂ：垂直部
２０５ｃ：第二水平部
２０６：サービスカバー
２０７，２０８：締結ベース
２０９：締結面
２１０ａ，２１０ｃ，２１４ａ，２１４ｃ：ボルト挿入穴
２１１，２１５：シャフト
２１２，２１６：隙間
２１３：締結面
２１７，２１８：ＦＣ側リブ
２２０，２２１：締結用ボルト穴
４００：ＦＤＣ容器
４０１：ＦＤＣケース
４０２：ＦＤＣカバー
４０３：ＦＤＣフランジ
４１０ａ，４１０ｃ，４１４ａ，４１４ｃ：ボルト用貫通穴
４１１，４１５：シャフト用貫通穴
４２０：貫通穴
４２５，４２６：ＦＤＣ入力バスバー
４２７，４２８：締結用ボルト穴
４３０：貫通穴
４４０：保護カバー
４６０，４６１：ＦＤＣ側リブ
ＡＵ：補機ユニット
ＢＡＴ：バッテリ装置
ＢＳ：ボス
ＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３，ＢＴ４：ボルト
ＡＢ１，ＡＢ１ａ，ＡＢ１ｂ：放熱バスバー
ＡＢ２，ＡＢ２ａ，ＡＢ２ｂ：放熱バスバー
ＣＢ１：冷却バスバー
ＣＢ２：冷却バスバー
ＯＢ１：内部出力バスバー
ＯＢ２：内部出力バスバー
Ｄ１：ダイオード
ＥＴ１：第一集電部
ＥＴ２：第二集電部
ＦＢ１，ＦＢ２：バスバー締結部
ＦＩ：放熱フィン
ＦＬ１，ＦＬ２：水平面
ＦＳＴ：燃料電池スタック
ＩＢ１，ＩＢ２：接続バスバー
Ｍ：負荷
ＰＣＣ：プリチャージ回路
ＰＣＵ：パワーコントロールユニット
ＰＬ：保護柱
ＰＬ１：右側柱
ＰＬ２：左側柱
Ｒ１：抵抗
ＲＬ１：第一リレー
ＲＬ２：第二リレー
ＲＬ３，ＲＬ５，ＲＬ６：リレー
ＲＭ：本体部
ＦＭ：フランジ部
ＲＴ１ａ，ＲＴ１ｂ，ＲＴ２ａ，ＲＴ２ｂ：端子
ＳＰ，ＳＰ１，ＳＰ２：サービスプラグ
ＳＰＧ：把持部
ＳＰＰ：引き抜きプラグ
ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３，ＳＴ４：端子
ＴＢＬ：端子台
ＶＨ：出力端子間電圧
ＶＬ：入力端子間電圧

Claims (6)

1. 複数の燃料電池セルを積層方向に沿って積層してなる燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックが発電した電力を取り出すための電流経路とを備えた燃料電池システムにおいて、
   前記燃料電池スタックのうち、前記積層方向における一端側に接続された電流経路である第一電流経路と、
   前記燃料電池スタックのうち、前記積層方向における他端側に接続された電流経路である第二電流経路と、
   前記第一電流経路の一部である第一被冷却部、及び、前記第二電流経路の一部である第二被冷却部を冷却する冷却手段と、
   前記第一電流経路の途上に配置された第一リレーと、
   前記第一電流経路の途上のうち、前記第一リレーを挟んで前記第一被冷却部とは反対側となる位置に配置された第一サービスプラグと、
   前記第二電流経路の途上に配置された第二リレーと、
   前記第二電流経路の途上のうち、前記第二リレーを挟んで前記第二被冷却部とは反対側となる位置に配置された第二サービスプラグと、を備え、
   前記第一電流経路は、
   前記第一被冷却部と前記第一リレーとを接続する第一冷却バスバーと、
   前記第一リレーと前記第一サービスプラグとを接続する第一放熱バスバーと、を有し、
   前記第二電流経路は、
   前記第二被冷却部と前記第二リレーとを接続する第二冷却バスバーと、
   前記第二リレーと前記第二サービスプラグとを接続する第二放熱バスバーと、を有するものであって、
   前記第一冷却バスバーは、電流の流れる方向に沿った長さにおいて前記第二冷却バスバーよりも長くなるように形成されており、
   前記第一放熱バスバーは、電流の流れる方向に沿った長さにおいて前記第二放熱バスバーよりも長くなるように形成されていることを特徴とする燃料電池システム。
2. 前記第一被冷却部は、前記第一電流経路のうち前記燃料電池スタック側の端部に配置された第一集電部であり、
   前記第二被冷却部は、前記第二電流経路のうち前記燃料電池スタック側の端部に配置された第二集電部であることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 燃料電池スタックの前記積層方向における一端側に配置され、補機類を内部に収納する補機ケースと、
   前記燃料電池スタックの出力電圧を昇圧して電力を出力する昇圧コンバータと、を備え、
   前記昇圧コンバータは、前記積層方向において、前記燃料電池スタックと前記補機ケースとを含めた全体形状の略中央となる位置であり、且つ前記燃料電池スタックの一側面に隣接する位置に配置されており、
   前記第一リレー及び前記第二リレーは、前記燃料電池スタックの前記一側面側であって、且つ、前記昇圧コンバータを挟んで前記補機ケースとは反対側となる位置に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の燃料電池システム。
4. 前記第一サービスプラグは、前記燃料電池スタックの上面側に配置されており、
   前記第一電流経路は、前記第一サービスプラグと前記昇圧コンバータとを接続する第一出力バスバーを更に備え、
   前記第一サービスプラグと前記第一放熱バスバーとの接続箇所は、前記第一サービスプラグと前記第一出力バスバーとの接続箇所よりも、前記昇圧コンバータからみて遠方側となる位置に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の燃料電池システム。
5. 前記第二サービスプラグは、前記燃料電池スタックの上面側であって、前記第一サービスプラグと前記昇圧コンバータとの間となる位置に配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の燃料電池システム。
6. 前記第一サービスプラグと前記第二サービスプラグとは一体形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の燃料電池システム。

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