JP2014187831A - Ｄｃ−ｄｃコンバータ及び燃料電池車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＣ―ＤＣコンバータの耐衝撃性を向上する。
【解決手段】燃料電池を有する車両に搭載されるＤＣ−ＤＣコンバータであって、リアクトルと、前記リアクトルの上方に配置されるパワーモジュールと、前記リアクトルと前記パワーモジュールとを接続するバスバーと、前記リアクトルが配置される下ケースと、
前記下ケースの上に配置され、前記リアクトルと前記パワーモジュールと、を覆う上ケースと、を備え、前記下ケースは、前記下ケースの外壁のうち前記車両の左右方向の両側の位置にそれぞれ設けられたマウント部であって、前記車両に前記ＤＣ−ＤＣコンバータを固定するためのマウント部と、前記マウント部よりも鉛直方向の上方の位置に設けられ、前記上ケースと前記下ケースとを固定する固定部と、前記マウント部から前記固定部までの前記下ケースの外壁の表面に設けられたリブ部と、を有する。
【選択図】図１０

Description

この発明は、燃料電池車両に用いられるＤＣ−ＤＣコンバータ（昇圧コンバータ）及びＤＣ−ＤＣコンバータを有する燃料電池車両に関する。

燃料電池と、燃料電池の電力を変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、を車両の床下に備える燃料電池車両が知られている（特許文献１）。この燃料電池車両では、幅方向中央における前後方向の車両軸線に沿って車室側に凸となるように設けられたセンタ一トンネルにＤＣ−ＤＣコンバータが収容され、ＤＣ−ＤＣコンバータに対して、燃料電池車両の後方側に燃料電池が配置されている。この燃料電池車両のＤＣ−ＤＣコンバータは、下から順にリアクトル、パワーモジュール及び該パワーモジュール制御する制御回路が配置されている。

国際公開番号ＷＯ２０１２／１５０６２９ Ａ１

燃料電池車両を小型化するために、ＤＣ−ＤＣコンバータを小型化することが求められている。燃料電池車両の全長方向のＤＣ−ＤＣコンバータの長さを短くするために、ＤＣ−ＤＣコンバータを燃料電池車両に固定するためのマウント部と、リアクトルとの間に、リアクトルとパワーモジュールとを結ぶバスバーを配置する構成が検討されている。かかる構成では、ＤＣ−ＤＣコンバータのケースにバスバーを通すための貫通穴が形成される。ところで、燃料電池車両の部品の特性として、耐衝撃性を考慮ることが好ましい。燃料電池車両の側面から衝撃を受けた場合、この衝撃による力を左右どちらか一方のマウントから、他のマウントに力を伝えて、リアクトルに力が掛からないように力を逃したい。しかし、ＤＣ−ＤＣコンバータのケースにバスバーを通すための貫通穴が形成されていると、このような衝撃を逃しにくいという問題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、燃料電池を有する車両に搭載されるＤＣ−ＤＣコンバータが提供される。このＤＣ−ＤＣコンバータは、リアクトルと、前記リアクトルの上方に配置されるパワーモジュールと、前記リアクトルと前記パワーモジュールとを接続するバスバーと、前記リアクトルが配置される下ケースと、前記下ケースの上に配置され、前記リアクトルと前記パワーモジュールと、を覆う上ケースと、を備え、前記下ケースは、 前記下ケースの外壁のうち前記車両の左右方向の両側の位置にそれぞれ設けられたマウント部であって、前記車両に前記ＤＣ−ＤＣコンバータを固定するためのマウント部と、 前記マウント部よりも鉛直方向の上方の位置に設けられ、前記上ケースと前記下ケースとを固定する固定部と、前記マウント部から前記固定部までの前記下ケースの外壁の表面に設けられたリブ部と、を有する。この形態のＤＣ−ＤＣコンバータによれば、下ケースの外壁の表面に設けられたリブ部を備えるので、側面方向からの衝撃を、上ケースを介して反対側のリブ部に逃すことが可能となる。

（２）上記形態のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、さらに、隔壁であって、前記隔壁の前記車両の左右いずれかの方向に前記バスバーを上下方向に貫通させるバスバー貫通穴を有する隔壁を備え、前記隔壁を挟むように、前記パワーモジュールと前記パワーモジュールとが配置されていてもよい。この形態のＤＣ−ＤＣコンバータによれば、隔壁により、ＤＣ−ＤＣコンバータの耐衝撃性を高めることが可能となる。また、隔壁の車両の左右いずれかの方向にバスバー貫通穴を備えるので、ＤＣ−ＤＣコンバータの全長方向の長さを短くすることができる。その結果、ＤＣ―ＤＣコンバータの小型化と耐衝撃性を両立することが可能となる。

（３）上記形態のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、前記上ケースは、外壁の表面に設けられたビード形状部を備え、前記ビード形状部は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを前記車両の側面方向から見たときに、前記下ケースのリブ部と同一の直線上に配置されていてもよい。この形態のＤＣ−ＤＣコンバータによれば、上ケースは下ケースのリブ部と同一の直線上に配置されているビード形状部を供えているので、下ケースから受けた力を上ケースのビード形状部を介して反対側に下ケースに逃がし易くすることが可能となる。

（４）上記形態のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、前記マウント部は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの重心と前記車両の前後方向の位置が同じであってもよい。この形態のＤＣ−ＤＣコンバータによれば、ＤＣ−ＤＣコンバータの重心と車両の前後方向の位置が同じなので、ＤＣ−ＤＣコンバータと燃料電池の締結部に掛かるモーメントを最小にできる。

（５）上記形態のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは燃料電池に直接締結される構造であり、前記リブ部は、前記マウント部の中心よりも前記燃料電池に近い位置に形成されていてもよい。ＤＣ−ＤＣコンバータと、燃料電池との一体構造の重心の位置は、ＤＣ−ＤＣコンバータの重心の位置よりも燃料電池よりなので、より荷重のかかる燃料電池よりにリブ部を設けた方が、力を伝達しやすい。

（６）上記形態のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、前記リアクトルは、４個あり、前記リアクトルは、前記車両の前後方向に２列、上下方向に２段に配置されており、前記マウント部は、前列の２つのリアクトルと、後列の２つのリアクトルとの間であって、前記車両の左右方向に配置されていてもよい。この形態のＤＣ−ＤＣコンバータによれば、前記マウント部を重心の側面方向に配置することが可能となる。

（７）上記形態のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、上段のリアクトルと、下段のリアクトルとの間に前記リアクトルを冷却するための冷媒流路が形成されており、前記冷媒流路への冷媒の継ぎ手は、前記リアクトルに対して前記バスバーと反対側に設けられていてもよい。この形態のＤＣ−ＤＣコンバータによれば、リアクトルを挟んで、バスバーと冷媒の継ぎ手が配置されるので、ＤＣ−ＤＣコンバータの全長方向の長さを短くすることが可能となる。

（８）本発明の一形態によれば、燃料電池車両が提供される。この燃料電池車両は、燃料電池と、前記燃料電池に隣接して設けられるＤＣ−ＤＣコンバータであって、上記形態（１）〜（７）のいずれか一つに記載のＤＣ−ＤＣコンバータと、を備え、前記燃料電池と前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記燃料電池車両の前後方向に並んで配置されている。

なお、本発明は種々の形態で実現することが可能であり、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータの他、燃料電池車両等の形態で実現することができる。

燃料電池車両の概略構成を示す説明図である。 ＤＣ−ＤＣコンバータの内部の概略構成を示す説明図である。 ＤＣ−ＤＣコンバータの縦断面図である。 ＤＣ―ＤＣコンバータの下ケースの平面図である。 パワーモジュールを通る水平面でＤＣ−ＤＣコンバータと燃料電池とを切ったときの断面を模式的に示す説明図である。 上段のリアクトルを通る水平面でＤＣ−ＤＣコンバータと燃料電池とを切ったときの断面を模式的に示す説明図である。 隔壁を通る水平面でＤＣ−ＤＣコンバータと燃料電池とを切ったときの断面を模式的に示す説明図である。 燃料電池車両の上方から見たときの燃料電池とＤＣ−ＤＣコンバータの外観を模式的に示す説明図である。 燃料電池車両の側面から見たときの燃料電池とＤＣ−ＤＣコンバータの外観を模式的に示す説明図である。 ＤＣ−ＤＣコンバータの外観の概略構成を示す斜視図である。

図１は、燃料電池車両１０の概略構成を示す説明図である。燃料電池車両１０は、燃料電池１００と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００と、インバータ３００と、モーター３１０と、ディファレンシャルギア３２０と、タイヤ３３０と、バッテリコンバータ３４０と、バッテリ３５０と、を備える。燃料電池１００は、水素と酸素とを反応させて電力と取り出す装置である。本実施形態においては、燃料電池１００として、固体高分子型燃料電池が用いられている。固体高分子型燃料電池では、単セル１つ当たりの理論電圧は１．２３Ｖであるので、高電圧にするために、複数の単セルが直列に接続されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２００は、一次側（燃料電池１００側）の電圧を変換して二次側（インバータ３００側）に出力する装置である。一般に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００は、一次側の電圧を昇圧して二次側に出力するため、昇圧コンバータとも呼ぶ。但し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００は、降圧の機能を有していても良い。

インバータ３００は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００からの直流電力を、パルス変調して、三相交流電力に変換し、モーター３１０に供給する。なお、燃料電池１００において発電が行われていないときには、インバータ３００は、バッテリコンバータ３４０から直流電力を、パルス変調して、三相交流電力に変換し、モーター３１０に供給する。また、回生時には、インバータ３００は、モーター３１０から出力される交流である回生電力を直流電力に変換する。

モーター３１０は、燃料電池車両１０の主動力であり、インバータ３００からの三相交流電力を機械運動（回転運動）に変換して出力する。モーター３１０の出力はディファレンシャルギア３２０により左右に分配され、左右のタイヤ３３０Ｒ、３３０Ｌの駆動に用いられる。

バッテリコンバータ３４０は、回生時におけるインバータ３００からの出力電圧、又はＤＣ−ＤＣコンバータ２００からの電圧を、降圧又は昇圧してバッテリ３５０の電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータである。また、バッテリコンバータ３４０は、バッテリ３５０の出力電圧を降圧又は昇圧してインバータ３００に供給する機能も有する。

バッテリ３５０は、回生された電力を貯蔵する。なお、バッテリ３５０の蓄電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）は、一定の範囲内であることが好ましく、バッテリ３５０の蓄電状態が低い場合には、燃料電池１００からの電力が、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００及びバッテリコンバータ３４０を経由して、バッテリ３５０に充電される。また、回生された電力が大きくてバッテリ３５０の蓄電状態が高くなった場合には、バッテリに蓄電された電力が使用される。

図２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００の内部の概略構成を示す説明図である。図２の前、後、左、右、上、下は、燃料電池車両１０の前、後、左、右、上、下を示している。本明細書では、燃料電池車両１０の前後方向を「全長方向」または「前後方向」と呼び、燃料電池車両１０の幅方向を「全幅方向」又は「左右方向」と呼び、燃料電池車両１０の高さ方向を「全高方向」又は「上下方向」と呼ぶ。なお、前、後、左、右、上、下、あるいは、「全長方向」「前後方向」、「全幅方向」、「左右方向」、「全高方向」又は「上下方向」については、以後の図においても同様の意味で用いられる。ＤＣ−ＤＣコンバータ２００は、４つのリアクトル２１０ＦＵ、２１０ＦＬ、２１０ＲＵ、２１０ＲＬと、パワーモジュール２４０と、バスバー２１４と、を備えている。４つのリアクトル２１０ＦＵ、２１０ＦＬ、２１０ＲＵ、２１０ＲＬは、上下２段、前後２列に配置されている。なお、４つのリアクトルを区別しない場合には、「リアクトル２１０」とも呼ぶ。

上段のリアクトル２１０ＦＵ、２１０ＲＵの上には、パワーモジュール２４０が配置されている。パワーモジュール２４０と、前列の２つのリアクトル２１０ＦＵ、２１０ＦＬ、とは、４本のバスパー２１４で接続さている。４本のバスパー２１４のうち２本はリアクトル２１０ＦＵ、２１０ＦＬの一次側に接続され、残り２本はリアクトル２１０ＦＵ、２１０ＦＬの二次側に接続されている。パワーモジュール２４０と、後列の２つのリアクトル２１０ＲＵ、２１０ＲＬとの間についても、同様に４つのバスバー２１４により接続されている。合計８本のバスバー２１４は、４つのリアクトル２１０ＦＵ、２１０ＦＬ、２１０ＲＵ、２１０ＲＬの右方に配置されている。パワーモジュール２４０は、燃料電池１００からの出力電圧が入力されるバスバー２０５と、パワーモジュール２４０からの出力をインバータ３００に出力するための出力端子２０６とを備える。なお、出力端子２０６には、パワーケーブルが接続される。なお、出力端子２０６をバスバーにより構成しても良い。

パワーモジュール２４０は、電力制御用のパワー半導体素子を含む電力制御装置である。パワーモジュール２４０は、直流を交流に変換するインバータ機能と、交流を直流に変換する整流平滑化機能とを備えている。燃料電池１００から得られる直流は、パワーモジュール２４０内のスイッチング回路により交流に変換される。変換された交流は、バスバー２１４を介してリアクトル２１０ＦＵ、２１０ＦＬ、２１０ＲＵ、２１０ＲＬに供給される。リアクトル２１０ＦＵ、２１０ＦＬ、２１０ＲＵ、２１０ＲＬは、インダクタ（コイル）と鉄心と、を有する受動素子である。リアクトル２１０ＦＵ、２１０ＦＬ、２１０ＲＵ、２１０ＲＬは、交流を変圧する機能と、高周波ノイズを除去する機能を有している。電圧変換された交流は、バスバー２１４を介してパワーモジュール２４０に戻される。電圧変換された交流は、パワーモジュール２４０内に設けられた整流回路により直流に変換され、出力端子２０６を介してインバータ３００に供給される。

図３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００の縦断面図である。図４は、ＤＣ―ＤＣコンバータ２００の下ケース２５０の平面図である。なお、図３の縦断面図は、図４の３Ａ−３Ａ切断面における断面を模式的にしめしたものである。また、図４では、図面が複雑となり、わかり難くなることを避けるため、リアクトル２１０ＦＵ、２１０ＦＬ、２１０ＲＵ、２１０ＲＬ、バスバー２１４及びパワーモジュール２４０の図示を省略している。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２００のケースは、下ケース２５０と、上ケース２７０とで構成されている。下ケース２５０は、底板２５１と、側壁２５２と、隔壁２５４と、マウント部２６０と、リブ部２６１１、２６１２と、固定部２６２と、を備える。底板２５１は、側壁２５２の下側に接続される平板である。側壁の高さ方向の中間には、水平な隔壁２５４が設けられている。隔壁２５４には、２つの開口部２５５と細長い開口部２５６とが形成されている。図４では、２つの開口部２５５の左側（図面の下側）と側壁２５２との間には、隔壁２５４があるが、２つの開口部２５５の左側（図面の下側）は、側壁２５２まで開口していてもよい。図３に示すように、隔壁２５４の開口部２５５の上側には、上段の２つのリアクトル２１０ＦＵ、２１０ＲＵが配置され、隔壁２５４の開口部２５５の下側には、下段の２つのリアクトル２１０ＦＬ、２１０ＲＬが配置され、開口部２５５の四隅に設けられた取付穴２５７（図４）に取付ボルトにより固定される。なお、隔壁２５４と、底板２５１との少なくとも一方は、側壁２５２から取り外し可能に構成されていることが好ましい。隔壁２５４と、底板２５１のいずれかが取り外し可能に構成されていれば、隔壁２５４と、底板２５１のいずれかを取り外すことにより、下段のリアクトル２１０ＦＬ、２１０ＲＬを容易に取り付けることが可能である。

図３に示すように、上段のリアクトル２１０ＦＵと下段のリアクトル２１０ＦＬとの間には、開口部２５５により形成された空間２５８１が生じる。この空間は、リアクトル２１０ＦＵ、２１０ＦＬを冷却するための冷媒流路を配置するために用いられる。リアクトル２１０ＲＵ、２１０ＲＬの間の空間２５８２についても同様に、リアクトル２１０ＲＵ、２１０ＲＬを冷却するための冷媒流路を配置するために用いられる。

上段のリアクトル２１０ＦＵ、２１０ＲＵの上には、パワーモジュール２４０が配置される。リアクトル２１０ＦＵ、２１０ＦＬ、２１０ＲＵ、２１０ＲＬは、鉄心を有するコイルであり、パワーモジュール２４０と比較すると重い部材であるので、リアクトル２１０ＦＵ、２１０ＦＬ、２１０ＲＵ、２１０ＲＬを下部側に配置し、パワーモジュール２４０を上部側に配置することが好ましい。

図４に示されるように、隔壁２５４の開口部２５５の右側(図面では上側)には、開口部２５６が開けられている。開口部２５６は、バスバー２１４（図２）を貫通させるために隔壁に開けられた開口である。開口部２５６は、バスバー貫通穴とも呼ぶ。なお、図４では、４つのバスバー２１４を貫通できるように１つの大きな開口としているが、各バスバー２１４をそれぞれ貫通させる小さな４つの開口部としても良い。上述したように、開口部２５５の上側には、リアクトル２１０ＦＵ、２１０ＲＵが配置され、下側にはリアクトル２１０ＦＬ、２１０ＲＬが配置されている。また、側壁２５２の右側には、後述するようにマウント部２６０が設けられている。そのため、開口部２５６は、マウント部２６０とリアクトル２１０ＦＵ、２１０ＲＵ、２１０ＦＬ、２１０ＲＬとの間に形成されている開口部とも言える。

図４に示すように、左右の側壁２５２の中程には、マウント部２６０が形成されている。マウント部２６０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００を燃料電池車両１０の車体フレームに固定するために用いられる。マウント部２６０の前後には、リブ部２６１１、２６１２が形成されている。側壁２５２の周囲には、複数の固定部２６２が設けられている。下ケース２５０の固定部２６２は、上ケース２７０をボルトで固定するためのボルト穴である。なお、固定部２６２のうち、２つの固定部２６２１は、リブ部２６１１に隣接して形成されており、図４では、この固定部２６２１のみ図示している。リブ部２６１１及び固定部２６２１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００の燃料電池車両１０の側面方向からの衝撃に対向するために設けられた構成であり、詳細については後述する。

図５は、パワーモジュールを通る水平面でＤＣ−ＤＣコンバータ２００と燃料電池１００とを切ったときの断面を模式的に示す説明図である。燃料電池１００は、ケース１２０の中に、燃料電池スタック１１０を有しており、燃料電池スタック１１０は、複数の単セル１１５を備えている。複数の単セル１１５は、燃料電池車両１０の左右方向に積層されている。これにより、燃料電池車両１０の全長方向に沿った燃料電池１００の長さを短くすることが可能となる。燃料電池スタック１１０と、パワーモジュール２４０とは、バスバー１０５、２０５により接続されている。

図６は、上段のリアクトル２１０ＦＵ、２１０ＲＵを通る水平面でＤＣ−ＤＣコンバータ２００と燃料電池１００とを切ったときの断面を模式的に示す説明図である。ＤＣ−ＤＣコンバータ２００の下ケース２５０と、燃料電池１００のケース１２０とが図示しないボルトにより一体に固定され、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００と燃料電池１００とは、互いに固定されて一体構造となっている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２００の内部では、バスバー２１４と、リアクトル２１０ＦＵ、２１０ＲＵとは、バスバー２１６により接続されている。なお、下段のリアクトル２１０ＦＬ、２１０ＲＬを通る水平面でＤＣ−ＤＣコンバータ２００と燃料電池１００とを切ったときの断面は、図６と同様の断面である。

図７は、隔壁２５４を通る水平面でＤＣ−ＤＣコンバータ２００と燃料電池１００とを切ったときの断面を模式的に示す説明図である。空間２５８１に冷媒流路２３０Ｆが配置され、空間２５８２に冷媒流路２３０Ｒが配置されている。冷媒流路２３０Ｒのバスバー２１４との反対側には、冷媒供給用継手２３１が取り付けられ、冷媒流路２３０Ｆのバスバー２１４との反対側には、冷媒排出用継手２３２が取り付けられている。また、冷媒流路２３０Ｒと冷媒流路２３０Ｆのバスバー２１４側は、冷媒配管２３３により接続されている。なお、本実施形態では、冷媒供給用継手２３１、冷媒排出用継手２３２、冷媒配管２３３は、隔壁２５４と重なる位置（同じ高さ）ではなく、隔壁２５４の下側に配置されている。なお、冷媒供給用継手２３１、冷媒排出用継手２３２、冷媒配管２３３は、隔壁２５４の上側に配置されていても良い。このように、冷媒供給用継手２３１、冷媒排出用継手２３２をバスバー２１４と反対側に設けることにより、燃料電池車両１０の全長方向のＤＣ−ＤＣコンバータ２００の長さを短くすることが可能となる。なお、冷媒供給用継手２３１、冷媒排出用継手２３２、冷媒配管２３３は、隔壁２５４と重なる位置（同じ高さ）であってもよい。

本実施形態では、燃料電池車両１０の後方側に燃料電池１００が配置され、前方側にＤＣ−ＤＣコンバータ２００が配置されており、燃料電池１００と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００とは、図６で説明したように、一体構造とされている。燃料電池スタック１１０と、パワーモジュール２４０とは、バスバー１０５及びバスバー２０５により接続されている。このように燃料電池１００と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００とを一体構造として配置するとともに、燃料電池スタック１１０と、パワーモジュール２４０との間を、バスバー１０５及ぶバスバー２０５を用いて接続することにより、燃料電池１００と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００との、燃料電池車両１０の全長方向の長さを短くすることが可能となる。

本実施形態では、リアクトル２１０ＦＵ、２１０ＦＬ、２１０ＲＵ、２１０ＲＬを隔壁２５４の上下に前後２列、上下２段に配置するので、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００を小さくすると共に、隔壁２５４により、ＤＣ−ＤＣコンバータを項手薄コンバータ２００の耐衝撃性を高めることが出来る。

また、本実施形態では、バスバー２１４をリアクトル２１０の側面方向に配置する構成のため、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００の燃料電池車両１０の全長方向の長さを最小にすることが可能となっている。ただし、このようなバスバー２１４をリアクトル２１０の側面方向に配置する構成にすると、下ケース２５０の隔壁２５４に開口部２５６が形成されることになるため、隔壁２５４に開口部２５６が形成されていない構成に比べて、側面方向からの衝撃に対して若干ケース強度が低下する。そのため、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ２００には、側面方向からの衝撃に対して強度を補強するための構成を設けることが好ましい。図３で示したリブ部２６１１及び固定部２６２１は、強度を補強する機能を有する。

図８は、燃料電池車両１０の上方から見たときの燃料電池１００とＤＣ−ＤＣコンバータ２００の外観を模式的に示す説明図である。図９は、燃料電池車両１０の側面から見たときの燃料電池１００とＤＣ−ＤＣコンバータ２００の外観を模式的に示す説明図である。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２００の下ケース２５０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００を燃料電池車両１０の車体フレーム（図示せず）に固定するためのマウント部２６０を備え、燃料電池１００は、燃料電池１００を燃料電池車両１０の車体フレームに固定するためのマウント部１２２を備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２００のマウント部２６０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００の重心の位置Ｐ２００と同じ前後方向位置で、その左右の位置に設けられている。これにより、重心の位置Ｐ２００回りのＤＣ−ＤＣコンバータ２００の慣性モーメントを最小にすることが可能となり、燃料電池１００とＤＣ−ＤＣコンバータ２００との締結部を最小にすることが可能となる。

なお、リアクトル２１０ＦＵ、２１０ＦＬ、２１０ＲＵ、２１０ＲＬは、鉄心にコイルが巻かれた重い部品であるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００の重心の位置Ｐ２００は、４つのリアクトル２１０ＦＵ、２１０ＦＬ、２１０ＲＵ、２１０ＲＬ全体の重心の位置とほぼ同じである。したがって、マウント部２６０の位置は、前列のリアクトル２１０ＦＵ、２１０ＦＬと、後列のリアクトル２１０ＲＵ、２１０ＲＬの間に位置する。燃料電池１００のマウント部１２２は、本実施形態では３つあり、３つのマウント部１２２の重心の位置は、燃料電池１００の重心の位置Ｐ１００と一致することが好ましい。

マウント部２６０、１０２は、ゴムマウントで構成されていてもよい。燃料電池１００は、図示していない水素ポンプやエアポンプが取り付けられており、これらのポンプが動作すると、ノイズ振動（ＮＶ：Ｎｏｉｓｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）が生じる。本実施形態のようにゴムマウントを介して燃料電池１００やＤＣ−ＤＣコンバータ２００が燃料電池車両１０の車体フレームに固定されていると、ポンプの動作に伴うノイズ振動を車体フレームに伝達させないことが可能となる。

下ケース２５０のマウント部２６０の全長方向の前後には、直線的に伸びる凸形状のリブ部２６１１、２６１２が形成されている。リブ部２６１１、２６１２は、上ケース２７０との境界まで伸びている。上ケース２７０は、直線的に伸びる凸形状であるビード形状部２７５を備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ２００を上方向から見た場合、リブ部２６１と、ビード形状部２７５とは、一直線となり、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００を側面方向から見た場合、リブ部２６１と、ビード形状部２７５とは、一直線となる。上ケースのビード形状部２７５は、リブであってもよい。なお、本実施形態において、「ビード形状部」とは、高さが５ｍｍ未満の凸状形状を意味し、「リブ部」とは、高さが５ｍｍ以上の凸状形状を意味している。

図１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００の外観の概略構成を示す斜視図である。この図１０は、燃料電池車両１０の左後方からＤＣ−ＤＣコンバータ２００を見たときの斜視図である。ＤＣ−ＤＣコンバータ２００は、上述したように下ケース２５０と上ケース２７０とを備えている。下ケース２５０の内部に上述したリアクトル２１０ＦＵ、２１０ＦＬ、２１０ＲＵ、２１０ＲＬと、パワーモジュール２４０と、バスバー２１４と、が収納されている。上ケース２７０は、リアクトル２１０ＦＵ、２１０ＦＬ、２１０ＲＵ、２１０ＲＬ２１０と、パワーモジュール２４０と、バスバー２１４とを覆うように、下ケース２５０の上に被せられている。

下ケース２５０は、マウント部２６０と、リブ部２６１１、２６１２と、固定部２６２と、を備える。このマウント部２６０の位置は、上述したようにＤＣ−ＤＣコンバータ２００の重心の位置Ｐ２００を挟んで左右方向の対称位置に設けられおり、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００を燃料電池車両１０の車体フレームに固定するために用いられる。マウント部２６０を挟んで２つのリブ部２６１１、２６１２が形成されている。リブ部２６１１、２６１２は、マウント部２６０に隣接する位置から、上ケース２７０に達するまで伸びている。固定部２６２は、上ケース２７０を下ケース２５０に固定するためのネジ穴である。本実施形態では、固定部２６２の内、固定部２６２１は、リブ部２６１１、２６１２の間の上ケース２７０との境界部に設けられている。また、下ケース２５０の側面から冷媒供給用継手２３１、冷媒排出用継手２３２が突き出ている。

上ケース２７０は、上述したビード形状部２７５と、固定部２７２２と、を備える。ビード形状部２７５は、下ケース２５０のリブ部２６１１を上ケース２７０の表面に沿って延長した延長上に形成されている。固定部２７２２は、ビード形状部２７５の前方で、下ケース２５０の固定部２６２１と対応する位置に設けられている。上ケース２７０の固定部２７２２と、下ケース２５０の固定部２６２１とは、ボルト２８０により固定される。上ケース２７０の固定部２７２２と、下ケース２５０の固定部２６２１とは、リブ部２６１１及びビード形状部２７５と隣接しており、側面方向から見たときに、リブ部２６１１とビード形状部２７５とが一直線に連なるように固定する。

本実施形態では、下ケースにリブ部２６１１を備える。側面方向からの力は、図１０の矢印で示すように、マウント部２６０から、リブ部２６１１を経由してと、上ケース２７０に伝わり、さらに、反対側のリブ部２６１１から下ケース２５０の反対側のマウント部２６０に伝わる。すなわち、側面方向からの衝撃を反対側のマウント部２６０に逃すことが可能となる。このように隔壁２５４を介さなくても側面方向からの衝撃を反対側のマウント部２６０に逃すことが可能となる。

さらに、上ケース２７０にビード形状部２７５を備える場合には、上ケース２７０に伝わった側面方向からの力は、図１０の矢印で示すように、マウント部２６０から、リブ部２６１１を経由して上ケース２７０のビード形状部２７５に伝わり、さらにビード形状部２７５から反対側のリブ部２６１１を経由して反対側のマウント部２６０に伝わる。このように、ＤＣ―ＤＣコンバータ２００は、上ケース２７０にさらにビード形状部２７５を備えることにより、側面からの衝撃を反対側により逃がし易くすることが可能となる。

なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００だけの重心の位置Ｐ２００は、２つのマウント部２６０の中間であるが、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００と、燃料電池１００との一体構造の重心の位置は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００の重心の位置Ｐ２００よりも燃料電池１００よりである。したがって、マウント部２６０よりも後方側（燃料電池１００側）のリブ部２６１１と、ビード形状部２７５とが一直線となることが力を伝達しやすく、好ましい。

また、リブ部２６１１と、ビード形状部２７５とが為す一直線と隣接するように下ケース２５０の固定部２６２１と、上ケース２７０の固定部２７２２とが設けられていることが好ましい。固定部２６２１と固定部２７２２とは、ボルト２８０により固定されるため、この部分で下ケース２５０から上ケース２７０に、あるいは、上ケース２７０から下ケース２５０に力を伝えやすくすることが可能となる。

以上、いくつかの実施形態に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。

１０…燃料電池車両
１００…燃料電池
１０５…バスバー
１１０…燃料電池スタック
１１５…単セル
１２０…ケース
１２２…マウント部
１２５…固定部
２０５…バスバー
２０６…出力端子
２１０、２１０ＦＬ、２１０ＦＵ、２１０ＲＵ、２１０ＲＬ…リアクトル
２１４…バスバー
２１６…バスバー
２３０Ｆ、２３０Ｒ…冷媒流路
２３１…冷媒供給用継手
２３２…冷媒排出用継手
２３３…冷媒配管
２４０…パワーモジュール
２５０…下ケース
２５１…底板
２５２…側壁
２５４…隔壁
２５５、２５６…開口部
２５７…取付穴
２６０…マウント部
２６１…リブ部
２６２…固定部
２７０…上ケース
２７１…フランジ
２７５…ビード形状部
２８０…ボルト
３００…インバータ
３１０…モーター
３２０…ディファレンシャルギア
３３０…タイヤ
３３０Ｒ、３３０Ｌ…タイヤ
３４０…バッテリコンバータ
３５０…バッテリ
２５８１、２５８２…空間
２６１１、２６１２…リブ部
２６２１、２６２２…固定部
２７２２…固定部
Ｐ１００…位置
Ｐ２００…位置

Claims (8)

1. 燃料電池を有する車両に搭載されるＤＣ−ＤＣコンバータであって、
   リアクトルと、
   前記リアクトルの上方に配置されるパワーモジュールと、
   前記リアクトルと前記パワーモジュールとを接続するバスバーと、
   前記リアクトルが配置される下ケースと、
   前記下ケースの上に配置され、前記リアクトルと前記パワーモジュールと、を覆う上ケースと、
   を備え、
   前記下ケースは、
   前記下ケースの外壁のうち前記車両の左右方向の両側の位置にそれぞれ設けられたマウント部であって、前記車両に前記ＤＣ−ＤＣコンバータを固定するためのマウント部と、
   前記マウント部よりも鉛直方向の上方の位置に設けられ、前記上ケースと前記下ケースとを固定する固定部と、
   前記マウント部から前記固定部までの前記下ケースの外壁の表面に設けられたリブ部と、
   を有する、
   ＤＣ−ＤＣコンバータ。
2. 請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、さらに、
   隔壁であって、前記隔壁の前記車両の左右いずれかの方向に前記バスバーを上下方向に貫通させるバスバー貫通穴を有する隔壁を備え、
   前記隔壁を挟むように、前記パワーモジュールと前記パワーモジュールとが配置されている、ＤＣ−ＤＣコンバータ。
3. 請求項１または２に記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
   前記上ケースは、外壁の表面に設けられたビード形状部を備え、
   前記ビード形状部は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを前記車両の側面方向から見たときに、前記下ケースのリブ部と同一の直線上に配置されている、
   ＤＣ−ＤＣコンバータ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
   前記マウント部は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの重心と前記車両の前後方向の位置が同じである、ＤＣ−ＤＣコンバータ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータは燃料電池に直接締結される構造であり、
   前記リブ部は、前記マウント部の中心よりも前記燃料電池に近い位置に形成されている、ＤＣ−ＤＣコンバータ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
   前記リアクトルは、４個あり、
   前記リアクトルは、前記車両の前後方向に２列、上下方向に２段に配置されており、
   前記マウント部は、前列の２つのリアクトルと、後列の２つのリアクトルとの間であって、前記車両の左右方向に配置されている、ＤＣ−ＤＣコンバータ。
7. 請求項６に記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
   上段のリアクトルと、下段のリアクトルとの間に前記リアクトルを冷却するための冷媒流路が形成されており、前記冷媒流路への冷媒の継ぎ手は、前記リアクトルに対して前記バスバーと反対側に設けられている、ＤＣ−ＤＣコンバータ。
8. 燃料電池車両であって、
   燃料電池と、
   前記燃料電池に隣接して設けられるＤＣ−ＤＣコンバータであって、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータと、
   を備え、
   前記燃料電池と前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記燃料電池車両の前後方向に並んで配置されている、燃料電池車両。

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