JP2014086171A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of suppressing increase in the number of components and deterioration in layout property, and further suppressing that a contact point structure is exposed to hydrogen in a housing space.SOLUTION: In a fuel cell system mounted on a fuel cell mounting vehicle 51, a contact point structure is housed in a region avoiding a region above a fuel cell 2, of a motor room 53 housing the fuel cell 2.

Description

本発明は、燃料電池システムに関するものである。   The present invention relates to a fuel cell system.

従来から、車体前部に画成されたモータルーム内に燃料電池や駆動用モータを収納し、燃料電池で発生した電気エネルギで駆動用モータを駆動させることで走行する、いわゆる燃料電池搭載車両が知られている。燃料電池では、アノード側に燃料ガスとして水素を供給し、カソード側に酸化剤ガスとして酸素を含む空気を供給すると、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動し、カソードにおいて酸素と電気化学反応を起こす。これにより、燃料電池において発電がなされる。   Conventionally, a so-called fuel cell-equipped vehicle that travels by storing a fuel cell and a drive motor in a motor room defined in the front of the vehicle body and driving the drive motor with electric energy generated in the fuel cell has been known. Are known. In a fuel cell, when hydrogen is supplied as fuel gas to the anode side and air containing oxygen is supplied as the oxidant gas to the cathode side, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode pass through the solid polymer electrolyte membrane. It moves to the cathode and causes an electrochemical reaction with oxygen at the cathode. Thereby, power generation is performed in the fuel cell.

ところで、例えば特許文献１には、燃料電池自体や、燃料電池と水素供給デバイスとの接続部分等から漏れた水素に電気接続部分が晒されるのを抑制するために、燃料電池とＤＣ／ＤＣコンバータとの電気接続部分をケース内に気密状態で収納する構成が開示されている。   By the way, for example, Patent Document 1 discloses a fuel cell and a DC / DC converter in order to prevent the electrical connection part from being exposed to hydrogen leaked from the fuel cell itself or the connection part between the fuel cell and the hydrogen supply device. The structure which accommodates the electrical connection part in an airtight state in a case is disclosed.

特開２０１０−２７２４４６号公報JP 2010-272446 A

しかしながら、燃料電池搭載車両のモータルーム内には、多くの電気部品が搭載されているため、特許文献１の構成のように、電気接続部をケースに個々に収納する場合には、部品点数の増加や、レイアウト性の悪化等に繋がるという問題がある。   However, since many electrical components are mounted in the motor room of the fuel cell vehicle, when the electrical connection portions are individually housed in the case as in the configuration of Patent Document 1, the number of components is reduced. There is a problem that it leads to an increase, layout deterioration, and the like.

そこで、本発明は、部品点数の増加やレイアウト性の悪化を抑制した上で、収納空間内において接点構造体が水素に晒されるのを抑制できる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 capable of suppressing the contact structure from being exposed to hydrogen in the storage space while suppressing an increase in the number of parts and a deterioration in layout properties.

上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、車両（例えば、実施形態における燃料電池搭載車両５１）に搭載される燃料電池システム（例えば、実施形態における燃料電池システム１）であって、燃料電池スタック（例えば、実施形態における燃料電池２）を収納する収納空間（例えば、実施形態におけるモータルーム５３）のうち、前記燃料電池スタックの上方領域を回避した領域に接点構造体（例えば、実施形態における接点構造体）が収納されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a fuel cell system (for example, the fuel cell system 1 in the embodiment) mounted on a vehicle (for example, the fuel cell-equipped vehicle 51 in the embodiment). In the storage space (for example, the motor room 53 in the embodiment) for storing the fuel cell stack (for example, the fuel cell 2 in the embodiment), the contact structure (for example, in the region avoiding the upper region of the fuel cell stack) The contact structure in the embodiment is housed.

請求項２に記載した発明では、前記接点構造体は、前記燃料電池スタックの下方に配置されていることを特徴とする。   The invention described in claim 2 is characterized in that the contact structure is disposed below the fuel cell stack.

請求項３に記載した発明では、前記接点構造体と前記燃料電池スタックとの間には、燃料電池制御ユニット（例えば、実施形態におけるＥＣＵ４４）及び燃料電池電圧測定ユニット（例えば、実施形態におけるセル電圧ＥＣＵ７９）のうち、少なくとも一方が配置されていることを特徴とする。   In the invention described in claim 3, a fuel cell control unit (for example, the ECU 44 in the embodiment) and a fuel cell voltage measurement unit (for example, the cell voltage in the embodiment) are provided between the contact structure and the fuel cell stack. At least one of the ECUs 79) is arranged.

請求項１に記載した発明によれば、燃料電池スタックや燃料電池スタックと水素供給デバイスとの接続部分等から漏れた水素は、収納空間内を上方に向けて拡散するため、接点構造体を通過せずに、外部に排出されることになる。そのため、接点構造体が水素に晒されるのを抑制できる。
この場合、従来のように電気接続部をそれぞれケースに収納する必要がないので、部品点数の増加やレイアウト性の悪化を抑制した上で、収納空間内において接点構造体が水素に晒されるのを抑制できる。 According to the first aspect of the present invention, the hydrogen leaked from the fuel cell stack or the connecting portion between the fuel cell stack and the hydrogen supply device diffuses upward in the storage space, and thus passes through the contact structure. Without being discharged. Therefore, it can suppress that a contact structure is exposed to hydrogen.
In this case, it is not necessary to store the electrical connection portions in the case as in the conventional case, so that the increase in the number of parts and the deterioration of the layout property are suppressed, and the contact structure is exposed to hydrogen in the storage space. Can be suppressed.

請求項２に記載した発明によれば、燃料電池スタックよりも下方に接点構造体を配置することで、接点構造体が水素に晒されるのを確実に抑制できる。   According to the second aspect of the present invention, it is possible to reliably suppress the contact structure from being exposed to hydrogen by disposing the contact structure below the fuel cell stack.

請求項３に記載した発明によれば、燃料電池スタックとの間に燃料電池制御ユニットや燃料電池電圧測定ユニットを挟んで接点構造体が配置されるため、これら燃料電池制御ユニットや燃料電池電圧測定ユニットが燃料電池スタックとの間を隔てるシュラウドとして機能することになる。したがって、収納空間内に存在する水素が接点構造体に向けて拡散するのを抑制し、接点構造体が水素に晒されるのを抑制できる。この場合、接点構造体を燃料電池スタックと上下方向の同等の位置（例えば、燃料電池スタックの側方）に配置することもできるため、メンテナンス性も維持できる。   According to the invention described in claim 3, since the contact structure is disposed between the fuel cell stack and the fuel cell control unit or the fuel cell voltage measurement unit, the fuel cell control unit or the fuel cell voltage measurement is performed. The unit will function as a shroud separating the fuel cell stack. Therefore, it can suppress that the hydrogen which exists in storage space diffuses toward a contact structure, and can suppress that a contact structure is exposed to hydrogen. In this case, since the contact structure can be disposed at the same position in the vertical direction as the fuel cell stack (for example, the side of the fuel cell stack), maintainability can be maintained.

燃料電池システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of a fuel cell system. 燃料電池搭載車両の前部を上方から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the front part of the fuel cell loading vehicle from the upper part. 燃料電池搭載車両の前部を示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows the front part of a fuel cell mounting vehicle. 図３のＡ部拡大図である。It is the A section enlarged view of FIG. 図２のＢ部拡大図である。It is the B section enlarged view of FIG.

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（燃料電池システム）
まず、燃料電池搭載車両に搭載される燃料電池システムについて説明する。図１は燃料電池システムの概略構成図である。
図１に示すように、燃料電池システム１は、燃料電池スタック２（以下、燃料電池２という）と、燃料電池２にカソードガスである空気を供給するためのカソードガス供給手段３と、アノードガスである水素を供給するためのアノードガス供給手段４と、を主に備えている。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Fuel cell system)
First, a fuel cell system mounted on a fuel cell vehicle will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system.
As shown in FIG. 1, a fuel cell system 1 includes a fuel cell stack 2 (hereinafter referred to as fuel cell 2), cathode gas supply means 3 for supplying air as cathode gas to the fuel cell 2, anode gas And anode gas supply means 4 for supplying hydrogen.

燃料電池２は、反応ガスを電気化学反応させて電力を得るタイプのものであり、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとの間に挟み込んでセルを形成し、そのセルを複数積層して積層体を形成し、その積層体を一対のエンドプレートで挟持することで構成されている。そして、アノードに面するアノード流路５に水素を供給し、カソードに面するカソード流路６に空気を供給すると、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動し、カソードにおいて酸素と電気化学反応を起こす。これにより、燃料電池２において発電がなされる。   The fuel cell 2 is of a type in which a reaction gas is electrochemically reacted to obtain electric power. For example, a solid polymer electrolyte membrane made of a solid polymer ion exchange membrane or the like is sandwiched between an anode and a cathode to form a cell. A plurality of cells are stacked to form a stacked body, and the stacked body is sandwiched between a pair of end plates. Then, when hydrogen is supplied to the anode channel 5 facing the anode and air is supplied to the cathode channel 6 facing the cathode, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode pass through the solid polymer electrolyte membrane. It moves to the cathode and causes an electrochemical reaction with oxygen at the cathode. Thereby, power generation is performed in the fuel cell 2.

燃料電池２は、後述する駆動用モータ７２や高圧バッテリ（不図示）等に接続され、燃料電池２で発電した電力を高圧バッテリに充電したり、駆動用モータ７２に供給したりすることが可能になっている。また、燃料電池２の発電量が少ないときには、その不足分を高圧バッテリで補って駆動用モータ７２を駆動することができるようになっている。また、燃料電池システム１は、後述する燃料電池搭載車両５１における各種補機を駆動するための低電圧バッテリ８２（図２参照）も備えている。   The fuel cell 2 is connected to a drive motor 72, a high-voltage battery (not shown), etc., which will be described later, and the power generated by the fuel cell 2 can be charged to the high-voltage battery or supplied to the drive motor 72. It has become. When the amount of power generated by the fuel cell 2 is small, the driving motor 72 can be driven by making up for the shortage with a high-voltage battery. The fuel cell system 1 also includes a low voltage battery 82 (see FIG. 2) for driving various auxiliary machines in a fuel cell vehicle 51 described later.

燃料電池２に供給される空気は、エアクリーナ１１によって不純物が取り除かれた後、エアコンプレッサ１２により所定圧力に加圧され、カソードガス供給流路１３を流通し、加湿器１４及び入口封止弁１５を経て燃料電池２のカソード流路６に供給される。燃料電池２に供給されたカソードガスは、発電に供された後、カソード側の生成水とともにカソードオフガス流路１６を流通し、出口封止弁１７、加湿器１４、圧力制御弁１８を経て希釈ボックス１９へ排出される。
なお、上述した加湿器１４は、カソードガス供給流路１３とカソードオフガス流路１６との間に架け渡され、カソードオフガス中の水分を、内蔵された複数の中空糸膜等を介してカソードガスに移動させることによってカソードガスを加湿する。 After the impurities are removed by the air cleaner 11, the air supplied to the fuel cell 2 is pressurized to a predetermined pressure by the air compressor 12, circulates through the cathode gas supply channel 13, the humidifier 14 and the inlet sealing valve 15. And then supplied to the cathode flow path 6 of the fuel cell 2. After the cathode gas supplied to the fuel cell 2 is used for power generation, it flows through the cathode off-gas passage 16 together with the generated water on the cathode side, and is diluted through the outlet sealing valve 17, the humidifier 14, and the pressure control valve 18. It is discharged to the box 19.
The humidifier 14 described above is bridged between the cathode gas supply channel 13 and the cathode offgas channel 16, and moisture in the cathode offgas is supplied to the cathode gas via a plurality of built-in hollow fiber membranes. The cathode gas is humidified by moving to.

カソードガス供給流路１３における入口封止弁１５の下流側と、カソードオフガス流路１６における出口封止弁１７の上流側と、はカソードガス循環流路２１によって接続されている。カソードガス循環流路２１にはカソードガス循環ポンプ２２が設けられ、このカソードガス循環ポンプ２２を駆動することにより、燃料電池２から排出されたカソードオフガスを、再びカソードガス供給流路１３に供給できるようになっている。   A downstream side of the inlet sealing valve 15 in the cathode gas supply channel 13 and an upstream side of the outlet sealing valve 17 in the cathode offgas channel 16 are connected by a cathode gas circulation channel 21. The cathode gas circulation flow path 21 is provided with a cathode gas circulation pump 22. By driving the cathode gas circulation pump 22, the cathode off-gas discharged from the fuel cell 2 can be supplied again to the cathode gas supply flow path 13. It is like that.

一方、燃料電池２に供給される水素は、水素タンク３１から供給された後、アノードガス供給流路３２を流通し、遮断弁３３、インジェクタ３４及びエゼクタ３５を経て燃料電池２のアノード流路５に供給される。なお、燃料電池２で消費されなかった未反応の水素は、燃料電池２からアノードオフガスとして排出され、アノードオフガス流路３６を通ってエゼクタ３５に吸引される。そして、水素タンク３１から供給される新鮮な水素と合流し、再び燃料電池２のアノード流路５に供給される。すなわち、燃料電池２から排出されるアノードオフガスは、アノードオフガス流路３６、エゼクタ３５及びアノードガス供給流路３２を通って、燃料電池２を循環する。   On the other hand, the hydrogen supplied to the fuel cell 2 is supplied from the hydrogen tank 31, then flows through the anode gas supply channel 32, passes through the shut-off valve 33, the injector 34 and the ejector 35, and the anode channel 5 of the fuel cell 2. To be supplied. The unreacted hydrogen that has not been consumed in the fuel cell 2 is discharged from the fuel cell 2 as an anode off gas, and is sucked into the ejector 35 through the anode off gas flow path 36. Then, it merges with fresh hydrogen supplied from the hydrogen tank 31 and is supplied again to the anode flow path 5 of the fuel cell 2. That is, the anode off gas discharged from the fuel cell 2 circulates through the fuel cell 2 through the anode off gas flow path 36, the ejector 35, and the anode gas supply flow path 32.

また、アノードガス供給流路３２におけるエゼクタ３５の下流側と、アノードオフガス流路３６と、はアノードオフガス循環流路４９によって接続されている。アノードオフガス循環流路４９には、水素ポンプ４０が設けられ、この水素ポンプ４０を駆動させることにより、燃料電池２から排出されたアノードオフガスを再びアノードガス供給流路３２に供給できるようになっている。なお、本実施形態では、この水素ポンプ４０や上述したインジェクタ３４、エゼクタ３５等により燃料電池２へアノードガスを供給するための水素供給デバイスを構成している。   Further, the downstream side of the ejector 35 in the anode gas supply flow path 32 and the anode off gas flow path 36 are connected by an anode off gas circulation flow path 49. The anode off-gas circulation channel 49 is provided with a hydrogen pump 40, and by driving the hydrogen pump 40, the anode off-gas discharged from the fuel cell 2 can be supplied again to the anode gas supply channel 32. Yes. In the present embodiment, a hydrogen supply device for supplying anode gas to the fuel cell 2 is configured by the hydrogen pump 40, the injector 34, the ejector 35, and the like described above.

また、アノードオフガス流路３６からは、パージ弁４１を備えたアノードオフガス排出流路４２が分岐しており、アノードオフガス排出流路４２に排出されたアノードオフガスは、パージ弁４１を経て希釈ボックス１９へ排出される。希釈ボックス１９に排出されたアノードオフガスは、カソードオフガス流路１６を通って希釈ボックス１９に流入するカソードオフガスによって希釈された後に、外部へ排出される。   An anode off-gas discharge channel 42 having a purge valve 41 branches from the anode off-gas channel 36, and the anode off-gas discharged to the anode off-gas discharge channel 42 passes through the purge valve 41 and is diluted with the dilution box 19. Is discharged. The anode off gas discharged to the dilution box 19 is diluted by the cathode off gas flowing into the dilution box 19 through the cathode off gas flow path 16 and then discharged to the outside.

このような燃料電池システム１の運転は、ＶＣＵ４３及びＥＣＵ（燃料電池制御ユニット）４４によって制御される。
ＶＣＵ４３は、燃料電池２と高圧バッテリとの間に接続され、ＥＣＵ４４から出力される指令に従って、燃料電池２の発電電力を受容管理するものである。ＥＣＵ４４は、ブレーキ操作やアクセル操作等に基づいて燃料電池２への出力要求を検出して、この検出結果に基づき燃料電池２への反応ガスの供給量等、燃料電池２を統括的に制御する。 The operation of the fuel cell system 1 is controlled by a VCU 43 and an ECU (fuel cell control unit) 44.
The VCU 43 is connected between the fuel cell 2 and the high voltage battery, and receives and manages the generated power of the fuel cell 2 in accordance with a command output from the ECU 44. The ECU 44 detects an output request to the fuel cell 2 based on a brake operation, an accelerator operation, or the like, and comprehensively controls the fuel cell 2 such as a supply amount of a reaction gas to the fuel cell 2 based on the detection result. .

（燃料電池搭載車両）
次に、上述した燃料電池システム１を搭載した燃料電池搭載車両５１について説明する。図２は燃料電池搭載車両の前部を上方から見た斜視図であり、図３は燃料電池搭載車両の前部を示す概略側面図である。なお、以下で用いる図面において、矢印ＦＲは車両の前方を示し、矢印ＵＰは車両の上方を示し、矢印ＬＨは車両の左方を示している。
図２、図３に示すように、本実施形態の燃料電池搭載車両５１において、車体５２の前部には、平面視で枠状のモータルーム５３が画成されている。なお、モータルーム５３の後部には、キャビン５８内とモータルーム５３内とを前後方向で区画するダッシュボード５４（図２参照）が設けられている。 (Vehicle with fuel cell)
Next, the fuel cell vehicle 51 equipped with the fuel cell system 1 described above will be described. FIG. 2 is a perspective view of the front portion of the vehicle equipped with the fuel cell as viewed from above, and FIG. 3 is a schematic side view showing the front portion of the vehicle equipped with the fuel cell. In the drawings used below, arrow FR indicates the front of the vehicle, arrow UP indicates the upper side of the vehicle, and arrow LH indicates the left side of the vehicle.
As shown in FIGS. 2 and 3, in the fuel cell-equipped vehicle 51 of the present embodiment, a frame-like motor room 53 is defined at the front portion of the vehicle body 52 in plan view. Note that a dashboard 54 (see FIG. 2) that partitions the cabin 58 and the motor room 53 in the front-rear direction is provided at the rear of the motor room 53.

図３に示すように、ダッシュボード５４は、上下方向に沿って延在するダッシュボードロア５４ａと、ダッシュボードロア５４ａの上端部から前方に向かって連設されたダッシュボードアッパ５４ｂと、を備えている。ダッシュボードロア５４ａの下部は、後斜め下方に向けて延在しており、その下端部が図示しないフロアパネルに接続されている。
ダッシュボードアッパ５４ｂの上端部には、カウルトップ６２が設けられている。カウルトップ６２は、左右方向に亘って延びるとともに、後斜め上方に向けて傾斜しており、その前面にはワイパ装置６０が取り付けられている。また、カウルトップ６２の後端部には、後斜め上方に向けて延びる図示しないフロントガラスが取り付けられている。 As shown in FIG. 3, the dashboard 54 includes a dashboard lower 54 a extending along the vertical direction, and a dashboard upper 54 b provided continuously from the upper end of the dashboard lower 54 a toward the front. ing. The lower portion of the dashboard lower 54a extends rearward and obliquely downward, and its lower end is connected to a floor panel (not shown).
A cowl top 62 is provided at the upper end of the dashboard upper 54b. The cowl top 62 extends in the left-right direction and is inclined obliquely upward and rearward, and a wiper device 60 is attached to the front surface thereof. A windshield (not shown) extending rearward and obliquely upward is attached to the rear end portion of the cowl top 62.

図４は図３のＡ部を示す拡大図である。
また、図２、図４に示すように、ダッシュボードアッパ５４ｂの上部には、ダッシュボード５４の後方に配置された図示しない空調装置に向けて外気を導入する外気導入孔５４ｃ（図２参照）が形成されている。外気導入孔５４ｃ内には、燃料電池搭載車両５１の前面から取り込まれてモータルーム５３内を通過した外気が、カウルトップ６２とダッシュボードアッパ５４ｂとの間を通って流入するようになっている（図４中矢印参照）。なお、外気導入孔５４ｃと空調装置との間には、外気導入孔５４ｃと空調装置との連通及び遮断を切り替える内外気切り替えドア（不図示）が設けられている。つまり、内外気切り替えドアが開状態にあるときは外気導入孔５４ｃと空調装置とが連通して、外気が空調装置を通してキャビン５８内に供給され（外気導入モード）、内外気切り替えドアが閉状態にあるときは外気導入孔５４ｃと空調装置との連通が遮断され、キャビン５８内の内気が空調装置を通してキャビン５８内に再び供給されるようになっている（内気循環モード）。 FIG. 4 is an enlarged view showing a portion A of FIG.
As shown in FIGS. 2 and 4, an outside air introduction hole 54 c for introducing outside air toward an air conditioner (not shown) disposed behind the dashboard 54 is provided in the upper part of the dashboard upper 54 b (see FIG. 2). Is formed. Outside air that has been taken in from the front surface of the fuel cell-equipped vehicle 51 and passed through the motor room 53 flows into the outside air introduction hole 54c through between the cowl top 62 and the dashboard upper 54b. (See arrow in FIG. 4). Note that an inside / outside air switching door (not shown) is provided between the outside air introduction hole 54c and the air conditioner to switch between communication and blocking between the outside air introduction hole 54c and the air conditioner. That is, when the inside / outside air switching door is in the open state, the outside air introduction hole 54c communicates with the air conditioner, the outside air is supplied into the cabin 58 through the air conditioner (outside air introduction mode), and the inside / outside air switching door is closed. In this case, the communication between the outside air introduction hole 54c and the air conditioner is blocked, and the inside air in the cabin 58 is supplied again into the cabin 58 through the air conditioner (inside air circulation mode).

なお、モータルーム５３内の上部には、モータルーム５３内の水素濃度を検出する水素センサ５９が設置されている。そして、空調装置は、水素センサ５９による検出結果に基づいて、外気導入モードと内気循環モードとを切り替えるように構成されている。具体的に、空調装置は、水素センサ５９により検出されたモータルーム５３内の水素濃度が所定値以上であると判断した場合に、外気導入モードから内気循環モードに切り替える。これにより、モータルーム５３内の水素が空調装置を通してキャビン５８内に流出するのを抑制できる。なお、モータルーム５３内の水素は、フロントバンパやボンネット（何れも不図示）との隙間等を通って時間経過とともに排出されることになる。   A hydrogen sensor 59 for detecting the hydrogen concentration in the motor room 53 is installed in the upper part of the motor room 53. The air conditioner is configured to switch between the outside air introduction mode and the inside air circulation mode based on the detection result by the hydrogen sensor 59. Specifically, when it is determined that the hydrogen concentration in the motor room 53 detected by the hydrogen sensor 59 is greater than or equal to a predetermined value, the air conditioner switches from the outside air introduction mode to the inside air circulation mode. Thereby, it is possible to suppress hydrogen in the motor room 53 from flowing into the cabin 58 through the air conditioner. The hydrogen in the motor room 53 is discharged over time through a gap between the front bumper and the bonnet (both not shown).

図２、図３に示すように、モータルーム５３の左右方向両側には、一対のサイドフレーム５５が前後方向に沿って延在している。これらサイドフレーム５５は、キャビン５８の前部下方から上方に湾曲した後、前方に向けて延在している。両サイドフレーム５５の後端部は、車体５２の前後方向中央に設けられた図示しないフロアフレームやサイドシル等のフレーム部材に結合されている。一方、両サイドフレーム５５の前部同士の間には、前後方向に開口する矩形枠状のフロントバルクヘッド５６が取り付けられている。   As shown in FIGS. 2 and 3, a pair of side frames 55 extends along the front-rear direction on both sides of the motor room 53 in the left-right direction. These side frames 55 curve upward from the lower front part of the cabin 58 and then extend forward. The rear end portions of both side frames 55 are coupled to a frame member (not shown) such as a floor frame or a side sill provided at the center of the vehicle body 52 in the front-rear direction. On the other hand, a rectangular frame-shaped front bulkhead 56 that opens in the front-rear direction is attached between the front portions of the side frames 55.

各サイドフレーム５５には、上方に向かうに従い左右方向の外側に向けて延在する一対のホイルハウス６３（図２参照）が設けられている。各ホイルハウス６３の上端縁には、前後方向に沿って延びるアッパメンバ６４が設けられている。各アッパメンバ６４の前端部は、上述したフロントバルクヘッド５６の上部にそれぞれ結合されている。   Each side frame 55 is provided with a pair of wheel houses 63 (see FIG. 2) that extend outward in the left-right direction as going upward. An upper member 64 extending along the front-rear direction is provided at the upper end edge of each wheel house 63. The front end portion of each upper member 64 is coupled to the upper portion of the front bulkhead 56 described above.

このように構成されたモータルーム５３内には、駆動用モータ７２、燃料電池２、及びＶＣＵ４３が下方から順に積載されている。
駆動用モータ７２は、円筒状に形成され、回転軸を左右方向に向けた状態で、図示しないマウント部材を介して車体５２に支持されている。
燃料電池２は、左右方向を長手方向とする箱型とされ、上述したサイドフレーム５５よりも上方で略水平に配置されている。 In the motor room 53 configured as described above, the driving motor 72, the fuel cell 2, and the VCU 43 are stacked in order from the bottom.
The drive motor 72 is formed in a cylindrical shape, and is supported by the vehicle body 52 via a mount member (not shown) with the rotation axis directed in the left-right direction.
The fuel cell 2 has a box shape whose longitudinal direction is the left-right direction, and is disposed substantially horizontally above the side frame 55 described above.

図５は、図２のＢ部拡大図である。
図２、図３、図５に示すように、ＶＣＵ４３は、左右方向を長手方向とするケース７８内に、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ等が収納されて構成されている。ＶＣＵ４３（ケース７８）は、燃料電池２の上面における前部に取り付けられ、上述したダッシュボードアッパ５４ｂの前方に位置している。なお、ＶＣＵ４３の後面は、上述した燃料電池２の後面よりも前方に位置しており、ＶＣＵ４３の後方には上述したエアクリーナ１１が配置されている。 FIG. 5 is an enlarged view of a portion B in FIG.
As shown in FIGS. 2, 3, and 5, the VCU 43 is configured such that a DC-DC converter, for example, is housed in a case 78 whose longitudinal direction is the left-right direction. The VCU 43 (case 78) is attached to the front portion of the upper surface of the fuel cell 2, and is positioned in front of the above-described dashboard upper 54b. The rear surface of the VCU 43 is located in front of the rear surface of the fuel cell 2 described above, and the air cleaner 11 described above is disposed behind the VCU 43.

モータルーム５３内における燃料電池２の前方には、ラジエータ７５が配置されている。ラジエータ７５は、燃料電池２や駆動用モータ７２、ＶＣＵ４３等を循環する冷却水と、走行風である外気と、を熱交換させることにより、冷却水を冷却する。ラジエータ７５の後方には、冷却ファン７６、及びラジエータ７５と冷却ファン７６との間を覆うファンシュラウド７７が設けられている。   A radiator 75 is disposed in front of the fuel cell 2 in the motor room 53. The radiator 75 cools the cooling water by exchanging heat between the cooling water circulating through the fuel cell 2, the driving motor 72, the VCU 43, and the like and the outside air that is the traveling wind. A cooling fan 76 and a fan shroud 77 that covers the space between the radiator 75 and the cooling fan 76 are provided behind the radiator 75.

モータルーム５３内のうち、燃料電池２における左右方向の一方側（図示の例では左側）には、ＥＣＵ４４及びセル電圧ＥＣＵ（燃料電池電圧測定ユニット）７９が前後方向に並んで配置されている。これらＥＣＵ４４及びセル電圧ＥＣＵ７９は、左右方向を厚さ方向とする箱型とされるとともに、上下方向の長さが燃料電池２と同等され、左右方向から見て燃料電池２と重なるように配置されている。なお、セル電圧ＥＣＵ７９は、燃料電池２の各セルのセル電圧を測定して、その測定結果をＥＣＵ４４に向けて出力する。   In the motor room 53, an ECU 44 and a cell voltage ECU (fuel cell voltage measurement unit) 79 are arranged side by side in the front-rear direction on one side (left side in the illustrated example) of the fuel cell 2 in the left-right direction. The ECU 44 and the cell voltage ECU 79 are box-shaped with the left-right direction as the thickness direction, and the vertical length is equal to that of the fuel cell 2 and is arranged so as to overlap the fuel cell 2 when viewed from the left-right direction. ing. The cell voltage ECU 79 measures the cell voltage of each cell of the fuel cell 2 and outputs the measurement result to the ECU 44.

また、ＥＣＵ４４及びセル電圧ＥＣＵ７９を間に挟んで燃料電池２の反対側には、リレーボックス８１及び低電圧バッテリ８２が隣接して配置されている。
リレーボックス８１には、ＥＣＵ４４等による制御のもと、燃料電池２やバッテリ(高電圧バッテリ及び低電圧バッテリ８２)から、駆動用モータ７２や各種電気部品に供給される電力の供給制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）を行うリレーが集約されている。
低電圧バッテリ８２は、燃料電池搭載車両５１の各種補機類を駆動するための電源であって、リレーボックス８１の前方に配設されている。 A relay box 81 and a low voltage battery 82 are disposed adjacent to each other on the opposite side of the fuel cell 2 with the ECU 44 and the cell voltage ECU 79 interposed therebetween.
The relay box 81 is controlled by the ECU 44 and the like to supply power (ON / OFF) for power supplied from the fuel cell 2 and the battery (high voltage battery and low voltage battery 82) to the drive motor 72 and various electrical components. Relays that perform (OFF control) are integrated.
The low-voltage battery 82 is a power source for driving various auxiliary machines of the fuel cell vehicle 51 and is disposed in front of the relay box 81.

また、図１〜図３、図５に示すように、モータルーム５３内において、燃料電池２及びセル電圧ＥＣＵ７９の下方には、上述したカソードガス循環ポンプ２２が配置されるとともに、カソードガス循環ポンプ２２の後方には、カソードガス循環流路２１及びカソードガス供給流路１３を介して接続された入口封止弁１５が配置されている。入口封止弁１５は、上述したようにカソードガス供給流路１３を介して燃料電池２のカソード流路６に接続されている。   In addition, as shown in FIGS. 1 to 3 and 5, the cathode gas circulation pump 22 described above is disposed in the motor room 53 below the fuel cell 2 and the cell voltage ECU 79, and the cathode gas circulation pump. An inlet sealing valve 15 connected via a cathode gas circulation passage 21 and a cathode gas supply passage 13 is disposed behind the portion 22. The inlet sealing valve 15 is connected to the cathode channel 6 of the fuel cell 2 via the cathode gas supply channel 13 as described above.

ここで、モータルーム５３内に収納された各種電気部品のうち、接点構造体は燃料電池２の上方領域を回避した位置に配置されている。本実施形態における接点構造体とは、電気接続部を覆うカバーが水素シールされていないものや、リレーやブラシ付モータ等のような可動接点をもつもの、フューズのように溶断の際アークを飛ばす虞のあるもの等である。
具体的に、本実施形態では、接点構造体のうち、冷却ファン７６、カソードガス循環ポンプ２２、及び入口封止弁１５は、燃料電池２の下面２ａよりも下方に配置されている。また、接点構造体のうち、リレーボックス８１及び低電圧バッテリ８２は、燃料電池２の側方であって、ＥＣＵ４４及びセル電圧ＥＣＵ７９を隔てて配置されている。 Here, among the various electrical components housed in the motor room 53, the contact structure is disposed at a position avoiding the upper region of the fuel cell 2. The contact structure in the present embodiment means that the cover that covers the electrical connection part is not hydrogen-sealed, has a movable contact such as a relay or a motor with a brush, or blows an arc when fusing like a fuse There is a fear.
Specifically, in the present embodiment, in the contact structure, the cooling fan 76, the cathode gas circulation pump 22, and the inlet sealing valve 15 are disposed below the lower surface 2 a of the fuel cell 2. In the contact structure, the relay box 81 and the low voltage battery 82 are arranged on the side of the fuel cell 2 with the ECU 44 and the cell voltage ECU 79 therebetween.

このように、本実施形態では、モータルーム５３内において、燃料電池２の上方領域を回避した領域に接点構造体を配置する構成とした。
この構成によれば、燃料電池２や燃料電池２と水素供給デバイスとの接続部分等から漏れた水素は、モータルーム５３内を上方に向けて拡散するため、接点構造体を通過せずに、図示しないフロントバンパやボンネットとの隙間等を通して外部に排出されることになる。そのため、接点構造体が水素に晒されるのを抑制できる。
この場合、従来のように電気接続部をそれぞれケースに収納する必要がないので、部品点数の増加やレイアウト性の悪化を抑制した上で、モータルーム５３内において接点構造体が水素ガスに晒されるのを抑制できる。また、例えばモータルーム５３内の水素を外部に排出するための強制換気等も必要もないので、低コスト化及び省電力化も図ることができる。 As described above, in the present embodiment, the contact structure is disposed in the motor room 53 in a region avoiding the upper region of the fuel cell 2.
According to this configuration, the hydrogen leaked from the fuel cell 2 or the connection portion between the fuel cell 2 and the hydrogen supply device or the like diffuses upward in the motor room 53, so that it does not pass through the contact structure. It is discharged to the outside through a gap with a front bumper or bonnet (not shown). Therefore, it can suppress that a contact structure is exposed to hydrogen.
In this case, since it is not necessary to house the electrical connection portions in the case as in the conventional case, the contact structure is exposed to hydrogen gas in the motor room 53 while suppressing an increase in the number of parts and a deterioration in layout. Can be suppressed. Further, for example, forced ventilation for discharging the hydrogen in the motor room 53 to the outside is not necessary, so that cost reduction and power saving can be achieved.

特に、本実施形態では、燃料電池２の下面２ａよりも下方に冷却ファン７６やカソードガス循環ポンプ２２、入口封止弁１５等の接点構造体を配置することで、接点構造体が水素に晒されるのを確実に抑制できる。
また、リレーボックス８１や低電圧バッテリ８２等のように燃料電池２の側方に位置する接点構造体は、燃料電池２との間にＥＣＵ４４やセル電圧ＥＣＵ７９を挟んで配置されているため、これらＥＣＵ４４やセル電圧ＥＣＵ７９が燃料電池２との間を隔てるシュラウドとして機能することになる。したがって、モータルーム５３内に存在する水素が接点構造体に向けて拡散するのを抑制し、リレーボックス８１や低電圧バッテリ８２等が水素に晒されるのを抑制できる。この場合、リレーボックス８１や低電圧バッテリ８２等を燃料電池２と上下方向の同等の位置に配置できるため、メンテナンス性も維持できる。 In particular, in the present embodiment, the contact structure such as the cooling fan 76, the cathode gas circulation pump 22, and the inlet sealing valve 15 is disposed below the lower surface 2a of the fuel cell 2, so that the contact structure is exposed to hydrogen. Can be reliably suppressed.
In addition, since the contact structure located on the side of the fuel cell 2 such as the relay box 81 and the low voltage battery 82 is disposed with the ECU 44 and the cell voltage ECU 79 between the fuel cell 2 and the contact structure. The ECU 44 and the cell voltage ECU 79 function as a shroud that separates the fuel cell 2 from each other. Therefore, it can suppress that the hydrogen which exists in the motor room 53 diffuses toward a contact structure, and can suppress that the relay box 81, the low voltage battery 82, etc. are exposed to hydrogen. In this case, since the relay box 81, the low voltage battery 82, etc. can be arrange | positioned to the fuel cell 2 and the equivalent position of an up-down direction, maintainability can also be maintained.

なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態で挙げた構成等はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、上述した実施形態では、燃料電池２の下方や左右方向の一方側に接点構造体を配置する構成について説明したが、これに限らず、燃料電池２の上方領域を回避した領域に配置されていれば構わない。
また、上述した実施形態では、接点構造体と燃料電池２との間に、ＥＣＵ４４とセル電圧ＥＣＵ７９の双方を配置する構成について説明したが、これに限らず、ＥＣＵ４４とセル電圧ＥＣＵ７９の少なくとも一方を配置すれば構わない。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes those in which various modifications are made to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention. In other words, the configuration described in the above-described embodiment is merely an example, and can be changed as appropriate.
For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the contact structure is disposed below the fuel cell 2 or on one side in the left-right direction has been described. However, the present invention is not limited thereto, and is disposed in a region that avoids the upper region of the fuel cell 2. It doesn't matter if it is.
In the above-described embodiment, the configuration in which both the ECU 44 and the cell voltage ECU 79 are disposed between the contact structure and the fuel cell 2 has been described. However, the present invention is not limited thereto, and at least one of the ECU 44 and the cell voltage ECU 79 is connected. It does not matter if they are arranged.

上述した実施形態では、接点構造体として、カソードガス循環ポンプ２２や、入口封止弁１５、冷却ファン７６、ＥＣＵ４４、セル電圧ＥＣＵ７９を例にして説明したが、これらに限られない。   In the above-described embodiment, the cathode gas circulation pump 22, the inlet sealing valve 15, the cooling fan 76, the ECU 44, and the cell voltage ECU 79 have been described as examples of the contact structure, but are not limited thereto.

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。   In addition, it is possible to appropriately replace the components in the above-described embodiments with known components without departing from the spirit of the present invention.

２…燃料電池（燃料電池スタック） １５…入口封止弁（接点構造体） ２２…カソードガス循環ポンプ(接点構造体) ４４…ＥＣＵ（燃料電池制御ユニット） ５１…燃料電池搭載車両（車両） ５３…モータルーム（収納空間） ７６…冷却ファン（接点構造体） ７９…セル電圧ＥＣＵ（燃料電池電圧測定ユニット） ８１…リレーボックス（接点構造体） ８２…低電圧バッテリ（接点構造体） DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Fuel cell (fuel cell stack) 15 ... Inlet sealing valve (contact structure) 22 ... Cathode gas circulation pump (contact structure) 44 ... ECU (fuel cell control unit) 51 ... Fuel cell mounted vehicle (vehicle) 53 ... Motor room (storage space) 76 ... Cooling fan (contact structure) 79 ... Cell voltage ECU (fuel cell voltage measurement unit) 81 ... Relay box (contact structure) 82 ... Low voltage battery (contact structure)

Claims (3)

車両に搭載される燃料電池システムであって、
燃料電池スタックを収納する収納空間のうち、前記燃料電池スタックの上方領域を回避した領域に接点構造体が収納されていることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system mounted on a vehicle,
A fuel cell system in which a contact structure is housed in a region avoiding an upper region of the fuel cell stack in a housing space for housing the fuel cell stack. 前記接点構造体は、前記燃料電池スタックの下方に配置されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein the contact structure is disposed below the fuel cell stack. 前記接点構造体と前記燃料電池スタックとの間には、燃料電池制御ユニット及び燃料電池電圧測定ユニットのうち、少なくとも一方が配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の燃料電池システム。   3. The fuel according to claim 1, wherein at least one of a fuel cell control unit and a fuel cell voltage measurement unit is disposed between the contact structure and the fuel cell stack. Battery system.
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