JP5380217B2 - 燃料電池車両 - Google Patents

Description

この発明は、燃料電池車両に関するものである。

燃料電池には、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟んで膜電極構造体を形成し、この膜電極構造体の両側に一対のセパレータを配置して平板状の単位燃料電池セル（以下「単位セル」という。）を構成し、この単位セルを複数枚積層して燃料電池スタックとするものが知られている。

この燃料電池では、アノード電極とアノード側セパレータとの間に形成された燃料ガス流路に燃料ガスとして水素ガス（アノードガス）を供給すると共に、カソード電極とカソード側セパレータとの間に形成された酸化ガス流路に酸化ガスとして空気（カソードガス）を供給する。これにより、アノード電極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透過してカソード電極まで移動し、カソード電極で空気中の酸素と電気化学反応を起こして発電が行われる。

ここで、各単位セルが正常に動作するか否か、または起電力に異常はないか等を単位セルの電圧を測定することにより検出する場合がある。このような場合、各セパレータにそれぞれ電圧測定端子を設け、この電圧測定端子と電圧監視ユニット（電圧測定装置）とをリード線を介して接続することで各セパレータに挟まれたセルの発電電圧を測定することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１５１６１３号公報

ところで、燃料電池の起動時など、水素ガスの欠乏時に、セルの電池反転が生じる不調セルが現れ、この不調セルによって燃料電池全体の出力性能が低下してしまう場合がある。このため、不調セルに、バイパス用ダイオードが接続されたバイパス経路を設けることが検討されている。

バイパス用ダイオードは発熱するので、これを冷却する必要があり、例えばヒートシンク等を設け、これらヒートシンクとバイパス用ダイオードとをユニット化（以下、「ダイオードユニット」という場合がある）することが考えられる。この場合、ユニット化した分、設置スペースが大きくなると共に、重量が増大し、セパレータにダイオードユニットを直接取り付けることが困難になると共に、燃料電池のスペース効率が悪化するという課題がある。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、燃料電池スタックに直接ダイオードユニットを取り付けることができ、スペース効率の悪化を防止することができる燃料電池車両を提供するものである。

請求項１に記載した発明は、燃料電池スタック（例えば、実施形態における燃料電池スタック３）の不調セルをバイパスするためのダイオードユニット（例えば、実施形態におけるダイオードユニット２４）を備えた燃料電池ユニット（例えば、実施形態における燃料電池ユニット１）を搭載した燃料電池車両（例えば、実施形態における燃料電池車両１００）であって、前記ダイオードユニットは、燃料電池セル（例えば、実施形態における単位セル４）に接続固定されるコネクタ（例えば、実施形態における接続コネクタ２５）と、ダイオード（例えば、実施形態におけるダイオード３５）が収納された筐体（例えば、実施形態における筐体３０）と、前記コネクタの側面、および前記筐体の側面のうち、互いに近接している各側面（例えば、実施形態における側面２８ａ，３０ａ）を出入り口（例えば、実施形態における出入り口部２８ｂ，３０ｂ）とし、前記コネクタと前記筐体のダイオードとを電気的に接続するケーブル（例えば、実施形態におけるケーブル２７）と、により構成され、前記筐体は、前記燃料電池セルの積層方向両端に設けられた２つのエンドプレート（例えば、実施形態におけるエンドプレート５１ａ，５１ｂ）間を跨る橋渡し部材（例えば、実施形態における橋渡し部材４８）に固定されている一方、前記コネクタは、前記燃料電池スタックの一側面（例えば、実施形態における一側面３ａ）に設けられた端子（例えば、実施形態におけるダイオードユニット用端子１９）に対して接続され、前記コネクタの側面から引き出される前記ケーブルの中心位置が、前記筐体の側面から引き出される前記ケーブルの中心位置よりも前記燃料電池スタック側に位置するように配置されており、前記筐体の前記出入り口に筐体用ガイド（例えば、実施形態におけるユニット用ガイド７２）を設け、この筐体用ガイドは、前記燃料電池スタック側に前記ケーブルを受け入れ可能な切り欠き部（例えば、実施形態における切り欠き部７６）が形成されていると共に、前記燃料電池スタックとは反対側に、この反対側へ向かう前記ケーブルの変位を規制する壁（例えば、実施形態における円弧壁７５ｂ）が形成されていることを特徴とする。

このように構成することで、コネクタと比較して重量が重い筐体を、端子と比較して剛性の高い橋渡し部材によって支持することができる一方、比較的軽量なコネクタのみを、端子に直接接続させることができる。このため、燃料電池セルにかかる重量負荷を低減することができる。
また、コネクタと筐体のダイオードとをケーブルを介して接続することで、例えば、各セルが膨潤するなどしてセルの積層ズレが生じ、各コネクタが変位した場合であってもケーブルをコネクタに追随させることができる。しかも、コネクタが筐体よりも燃料電池スタック側に位置していることに加え、筐体に筐体用ガイドが設けられているので、コネクタと筐体との間に配索されるケーブルの燃料電池スタックとは反対側に向かう変位を防止できる。このため、車両走行時の振動等によって、燃料電池ユニットの周囲に存在する部材（例えば、センターコンソール等）とケーブルとが接触するのを回避することができる。

請求項２に記載した発明は、前記コネクタの前記出入り口にコネクタ用ガイド（例えば、実施形態におけるコネクタ用ガイド７１）を設け、このコネクタ用ガイドは、前記燃料電池スタック側に、この燃料電池スタック側へ向かう前記ケーブルの変位を規制する壁（例えば、実施形態における円弧壁７３ｂ）が形成されていると共に、前記燃料電池スタックとは反対側に前記ケーブルを受け入れ可能な切り欠き部（例えば、実施形態における切り欠き部７４）が形成されていることを特徴とする。

このように構成することで、コネクタ用ガイドによって、燃料スタック側に向かってケーブルのコネクタ側端部が変位するのを防止できる。このため、車両走行時の振動等によって、燃料スタックとケーブルとが接触するのを回避することができる。

請求項１に記載した発明によれば、コネクタと比較して重量が重い筐体を、端子と比較して剛性の高い橋渡し部材によって支持することができる一方、比較的軽量なコネクタのみを、端子に直接接続させることができる。このため、燃料電池セルにかかる重量負荷を低減することができる。よって、燃料電池スタックに直接ダイオードユニットを取り付けることが可能になり、燃料電池ユニットのスペース効率の悪化も防止できる。
また、コネクタと筐体のダイオードとをケーブルを介して接続することで、例えば、各セルが膨潤するなどしてセルの積層ズレが生じ、各コネクタが変位した場合であってもケーブルをコネクタに追随させることができる。しかも、コネクタが筐体よりも燃料電池スタック側に位置していることに加え、筐体に筐体用ガイドが設けられているので、コネクタと筐体との間に配索されるケーブルの燃料電池スタックとは反対側に向かう変位を防止できる。
このため、車両走行時の振動等によって、燃料電池ユニットの周囲に存在する部材（例えば、センターコンソール等）とケーブルとが接触するのを回避することができる。よって、セルの積層ズレを許容できると共に、ダイオードユニットの損傷を防止することが可能になる。

請求項２に記載した発明によれば、コネクタ用ガイドによって、燃料スタック側に向かってケーブルのコネクタ側端部が変位するのを防止できる。
このため、車両走行時の振動等によって、燃料スタックとケーブルとが接触するのを回避することができる。よって、ダイオードユニットの損傷をより確実に防止することが可能になる。

本発明の実施形態における燃料電池車両の概略側面図である。 本発明の実施形態における燃料電池ユニットの斜視図である。 本発明の実施形態における燃料電池ユニットの正面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の実施形態における単位セルの縦断面図である。 本発明の実施形態における燃料電池スタックの概略構成図である。 本発明の実施形態におけるダイオードユニットの斜視図である。 本発明の実施形態におけるダイオードユニットの概略構成図である。 本発明の実施形態におけるユニット本体の斜視図である。 本発明の実施形態におけるダイオードユニットの挙動説明図である。 本発明の実施形態におけるダイオードユニットの挙動説明図である。 他の実施形態におけるユニット本体の要部拡大図である。

（燃料電池車両）
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、燃料電池ユニット１が搭載された燃料電池車両１００の概略側面図、図２は、燃料電池ユニット１の正面図である。
図１、図２に示すように、燃料電池ユニット１は、例えば、燃料電池車両１００のセンターコンソール２内に収納されており、不図示の駆動モータ等に接続されている。
センターコンソール２は、車両の左右に配置されているフロントシート１０１間に車両の前後方向に沿って延出し、さらに上方に向かって膨出形成されたものである。
すなわち、センターコンソール２は、上壁２１と、この上壁２１の左右幅方向から下方に向かって延出する一対の側壁２２，２２とを有している。一対の側壁２２，２２は、下方に向かうに従って徐々に末広がりとなるように傾斜していると共に、段差部２２ａを有している。

（燃料電池ユニット）
図３は、燃料電池ユニット１の斜視図、図４は、図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図２〜図４に示すように、燃料電池ユニット１は、板状に形成された単位セル４を多数積層して電気的に直列接続された燃料電池スタック３を有している。
燃料電池スタック３の両端には、不図示のインシュレータを介して一対のエンドプレート５１ａ，５１ｂが配置されている。つまり、多数の単位セル４は、その積層方向の両端部においてインシュレータ（不図示）を間に挟んでエンドプレート５１ａ，５１ｂにより挟持されている。

これらエンドプレート５１ａ，５１ｂの左右幅方向両側には、両者６１ａ，６１ｂに跨る橋渡し部材４８がそれぞれボルト４９によって締結固定されている。橋渡し部材４８は、複数の単位セル４の積層状態を保持するためのものであって、板状に形成されている。そして、橋渡し部材４８は、燃料電池スタック３の高さ方向（図２における上下方向）略中央よりもやや下側に配置されている。

図５は、単位セル４の縦断面図である。
図４、図５に示すように、単位セル４は、固体高分子電解質膜５をアノード６とカソード７とで両側から挟み込んでなる電解質電極構造体８と、この電解質電極構造体８の厚さ方向両面に配置され電解質電極構造体８を挟持する一対の波板状の金属製セパレータ９ａ，９ｂとで構成されている。

固体高分子電解質膜５は、例えば、ペルフルオロスルホン酸ポリマー（登録商標「ナフィオン」）等の固体ポリマーイオン交換膜等で構成されている。
このような単位セル４を、隣り合う金属製セパレータ９ａ，９ｂ同士における凸部６１ａ，６１ｂ同士を突き合わせ、凹部６２ａ，６２ｂ同士を対向させるようにして複数積層し、燃料電池スタック３が構成される。

金属製セパレータ９ａ，９ｂに対向する凹部６２ａ，６２ｂ間の空間は、冷却液が供給される冷却液通路１２として構成される。また、金属製セパレータ９ａの凸部６１ａの裏側の凹部６３とアノード６との間の空間は、燃料ガスとしての水素ガス（アノードガス）が流通するアノードガス通路１０として構成される。さらに、金属製セパレータ９ｂの凸部６１ｂの裏側の凹部６４とカソード７との間の空間は、酸化ガスとして酸素を含む空気（カソードガス）が流通するカソードガス通路１１として構成される。

アノードガス通路１０は、燃料電池スタック３に形成されたアノードガスマニホールド１３に連通している。アノードガスマニホールド１３は、アノードガス通路１０にアノードガスを導入するためのものである。
また、カソードガス通路１１は、燃料電池スタック３に形成されたカソードガスマニホールド１４に連通している。カソードガスマニホールド１４は、カソードガス通路１１にカソードガスを導入するためのものである。さらに、冷却液通路１２は、燃料電池スタック３に形成された冷却液導入マニホールド１５に連通している。冷却液導入マニホールド１５は、冷却液通路１２に冷却液を導入するためのものである。

そして、アノード６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５を透過してカソード７まで移動し、カソード７で酸素と電気化学反応を起こして発電する。
この発電に伴う発熱により燃料電池ユニット１が所定温度を越えないように、冷却液通路１２を流れる冷却液で熱を奪い冷却するようになっている。

この他に、燃料電池スタック３には、アノード６から発電に使用されなかったアノードオフガスを排出するためのアノードオフガスマニホールド１６、カソード７から発電に使用されなかったカソードオフガスを排出するためのカソードオフガスマニホールド１７、および冷却液を排出する冷却液排出マニホールド１８がそれぞれ形成されている。

図６は、燃料電池スタック３の概略構成図である。
ここで、図４、図６に示すように、各単位セル４の一対の金属製セパレータ９ａ，９ｂのうちの一方（この実施形態では金属製セパレータ９ａ）には、ダイオードユニット用端子１９が設けられている。ダイオードユニット用端子１９は、燃料電池スタック３の左右幅方向の一側面３ａであって、かつ高さ方向略中央に配置されている。

（ダイオードユニット）
図７は、ダイオードユニット２４の斜視図、図８は、ダイオードユニット２４の概略構成図である。
図２、図３、図７、図８に示すように、ダイオードユニット用端子１９には、複数のダイオードユニット２４が接続されている。なお、本実施形態では３つのダイオードユニット２４を図示する。

ダイオードユニット２４は、単位セル４のダイオードユニット用端子１９に所定間隔をあけて接続される複数の接続コネクタ２５と、ユニット本体２６と、各接続コネクタ２５とに跨るように配線され両者２５，２６を接続するケーブル２７とで構成されている。
各ダイオードユニット２４は、燃料電池スタック３の長手方向に沿って並設されており、隣接するユニット本体２６同士がハーネス３７を介して接続されている。

ここで、以下の説明において、各ダイオードユニット２４は同じ構造を有しているので、１つのダイオードユニット２４についてのみ詳細に説明する。
接続コネクタ２５は、ダイオードユニット用端子１９に着脱可能な筐体２８と、筐体２８内に配置されている基板２９とを有している。基板２９には、ダイオードユニット用端子１９とケーブル２７の一端が接続されており、これらダイオードユニット用端子１９とケーブル２７とを電気的に接続するパターン（不図示）が形成されている。

また、基板２９には、ダイオードユニット用端子１９とケーブル２７との間であってパターン上に過電流を防止するためのヒューズ３６（図８参照）が実装されている。すなわち、ダイオードユニット用端子１９とケーブル２７は、互いにヒューズ３６を介して接続された状態になっている。
ケーブル２７は、筐体２８のユニット本体２６側の側面２８ａ、つまり、筐体２８の４つの側面のうち、ユニット本体２６に近接している側面２８ａから引き出されている。この側面２８ａには、ケーブル２７を筐体２８の内外へ引き回すための出入り口部２８ｂが形成されている。

ユニット本体２６には、それぞれ隣接する複数（本実施形態では３つ）の接続コネクタ２５が接続されている。ユニット本体２６は、燃料電池スタック３の長手方向に沿って長くなるように形成された略長方形状の筐体３０と、筐体３０内に配置されている複数の基板３１とを有している。
筐体３０は、エンドプレート５１ａ，５１ｂに固定されている橋渡し部材４８に取り付けられている。この橋渡し部材４８に筐体３０が設けられているので、この分接続コネクタ２５は、筐体３０よりも単位セル４側（燃料電池スタック３側）に位置した状態になる（図２参照）。

ここで、図２に示すように、センターコンソール２の側壁２２の段差部２２ａは、ダイオードユニット２４の接続コネクタ２５とユニット本体２６との間に位置するように形成されている。これにより、側壁２２をダイオードユニット２４の外側面（図２における右側の面）に沿った形状にすることができる。

また、燃料電池スタック３の高さ方向略中央よりもやや下側に橋渡し部材４８が配置されている一方、燃料電池スタック３の高さ方向略中央にダイオードユニット用端子１９が設けられているので、燃料電池スタック３の一側面３ａであってダイオードユニット用端子１９よりもやや下方に筐体３０が配置された状態になる。すなわち、ユニット本体２６は、接続コネクタ２５に近接配置された状態になっている。

図７に示すように、筐体３０には、燃料電池スタック３との合わせ面とは反対側の面に、ヒートシンク３３が設けられている。ヒートシンク３３の長手方向に複数並設されているフィン３４は、この長手方向が上下方向に沿うように形成されている。
筐体３０内に配置されている基板３１には、接続コネクタ２５の個数に対応する複数（本実施形態では３つ）のダイオード３５が筐体の長手方向に沿って実装されている。基板３１には、各ダイオード３５を直列に接続するパターン４４が形成されている。

隣接する３つの接続コネクタ２５から延びているケーブル２７の他端は、筐体３０の接続コネクタ２５側の側面３０ａ、つまり、筐体３０の４つの側面のうち、接続コネクタ２５に近接している側面３０ａから筐体３０内に引き込まれ、それぞれ対応するダイオード３５近傍に形成されているパターン４４に接続されている。筐体３０の側面３０ａには、ケーブル２７を筐体３０の内外へ引き回すための出入り口部３０ｂが形成されている。

ここで、ケーブル２７の長さは、燃料電池ユニット１を起動した際に生じる各単位セル４の膨潤による接続コネクタ２５の変位（詳細は後述する）に追随可能、かつ組み立て公差による接続コネクタ２５とユニット本体２６との相対位置関係のズレを許容可能な長さに設定されている。
なお、ケーブル２７の長さは、接続コネクタ２５の変位に追随可能、かつ組み立て公差を許容可能な範囲でできる限り短く設定することが望ましい。このように構成することで、ケーブル２７の製造コストを低減することができると共に、電気的ノイズの影響を受けにくくすることができる。

また、図７に示すように、パターン４４の長手方向両端には、それぞれ隣接するユニット本体２６同士を接続するハーネス３７の一端が接続されている。ユニット本体２６の長手方向両端側には、ハーネス３７を挿通するための挿通孔４７が形成されている。この挿通孔４７を介してハーネス３７が隣接するユニット本体２６の基板３１，３１同士を電気的に接続している。
このような構成のもと、接続コネクタ２５が接続されているダイオードユニット用端子１９間を複数の単位セル４で構成された１つのセル群４２とし、各々セル群４２は、ヒューズ３６とダイオード３５とが直列接続された閉回路を形成した状態になっている（図８参照）。

図９は、ユニット本体２６の斜視図である。
ここで、図２、図７、図９に示すように、接続コネクタ２５の筐体２８には、側面２８ａに出入り口部２８ｂの周囲を取り囲むように一体成形されたコネクタ用ガイド７１がユニット本体２６側に向かって立設されている。一方、ユニット本体２６の筐体３０には、側面３０ａに出入り口部３０ｂの周囲を取り囲むように一体成形されたユニット用ガイド７２が接続コネクタ２５側に向かって立設されている。

コネクタ用ガイド７１は、ケーブル２７の接続コネクタ２５側の根元部における配索方向を規制するためのものであって、断面略Ｕ字状に形成されている。すなわち、コネクタ用ガイド７１は、燃料電池スタック３の長手方向に沿って対向する１対の平坦壁７３ａ，７３ａと、これら平坦壁７３ａ，７３ａを連結する円弧壁７３ｂとが一体成形されたものである。そして、円弧壁７３ｂを単位セル４側（図７における下側）に向けた状態で形成されている。

すなわち、コネクタ用ガイド７１の円弧壁７３ｂとは反対側に形成されている切り欠き部７４は、単位セル４とは反対側（図７における上側）に向いている。切り欠き部７４の大きさは、ケーブル２７を受け入れ可能な大きさに設定されている。これにより、コネクタ用ガイド７１は、ケーブル２７の接続コネクタ２５側の根元部周囲を囲繞した状態になっている。

一方、図９に示すように、ユニット用ガイド７２は、ケーブル２７のユニット本体２６側の根元部における配索方向を規制するためのものであって、断面略Ｕ字状に形成されている。すなわち、ユニット用ガイド７２は、燃料電池スタック３の長手方向に沿って対向する１対の平坦壁７５ａ，７５ａと、これら平坦壁７５ａ，７５ａを連結する円弧壁７５ｂとが一体成形されたものである。そして、円弧壁７５ｂを単位セル４とは反対側、つまり、センターコンソール２の側壁２２側（図９における右側）に向けた状態で形成されている。

すなわち、ユニット用ガイド７２の円弧壁７５ｂとは反対側に形成されている切り欠き部７６は、単位セル４側（図９における左側）に向いている。切り欠き部７６の大きさは、ケーブル２７を受け入れ可能な大きさに設定されている。これにより、ユニット用ガイド７２は、ケーブル２７のユニット本体２６側の根元部周囲を囲繞した状態になっている。
なお、コネクタ用ガイド７１とユニット用ガイド７２とを同一品とし、接続コネクタ２５の筐体２８、およびユニット本体２６の筐体３０に、それぞれ向きを反対側にして設けるように構成してもよい。

（作用）
次に、図１０、図１１に基づいて、ダイオードユニット２４の作用について説明する。
ここで、ダイオードユニット２４が接続されている各セル群４２は、ヒューズ３６とダイオード３５とが直列接続された閉回路を形成している。このような構成のもと、例えば、燃料電池ユニット１の起動時など、アノードガスの欠乏時に、電池反転が生じる単位セル（不調セル）４がある。

電池反転が生じた単位セル４が存在するセル群４２は、ダイオードユニット２４によってバイパスされる。すなわち、ダイオードユニット２４のヒューズ３６とダイオード３５の直列回路は、各セル群４２での電池反転を防止する反転抑制回路５１として機能している。よって、燃料電池ユニット１は、電池反転が生じたセル群４２を省いただけの出力を確保することができる。
なお、電池反転が生じた単位セル４をバイパスしない場合にあっては、この電池反転が生じた単位セル４の影響が燃料電池ユニット１全体に及び、燃料電池ユニット１の出力性能が著しく低下してしまう虞がある。

また、ダイオード３５が実装されている基板３１で発生する熱は、ダイオードユニット２４の筐体３０、およびヒートシンク３３を介して放熱される。ここで、ヒートシンク３３の複数のフィン３４は、上下方向に沿うように形成されているので、筐体３０が温められることにより生じる上昇気流が各フィン３４間をスムーズに通過することができる。このため、より効率的に基板３１を放熱させることが可能になり、ダイオードユニット２４の所望の性能を確実に確保することができる。

一方、燃料電池ユニット１を起動すると各単位セル４が膨潤するなどして単位セル４の積層ズレが生じる場合がある。より詳しく、以下に説明する。
図１０は、ダイオードユニット２４の挙動説明図であって、各単位セル４が膨潤する前の状態を示す。図１１はダイオードユニット２４の挙動説明図であって、各単位セル４が膨潤した際の状態を示す。

図１０に示すように、各単位セル４が膨潤する前における接続コネクタ２５とユニット本体２６との間の距離Ｌ１は、各単位セル４が膨潤した後における接続コネクタ２５とユニット本体２６との間の距離Ｌ２（図１１参照）と比較して短い。このため、接続コネクタ２５とユニット本体２６との間に配索されたケーブル２７は、撓んだ状態になっている。

このとき、接続コネクタ２５に形成されているコネクタ用ガイド７１の円弧壁７３ｂがケーブル２７よりも単位セル４側（図１０における左側）に位置している。このため、コネクタ用ガイド７１によって、ケーブル２７の接続コネクタ２５側根元部の単位セル４側に向かう変位が規制される。
また、橋渡し部材４８に筐体３０が取り付けられている分、接続コネクタ２５は、筐体３０よりも単位セル４側（燃料電池スタック３側）に位置した状態になっている（図２参照）。

一方、ユニット本体２６に形成されているユニット用ガイド７２の円弧壁７５ｂがケーブル２７よりもセンターコンソール２の側壁２２側（図１０における右側）に位置している。このため、ユニット用ガイド７２によって、ケーブル２７のユニット本体２６側根元部の側壁２２側に向かう変位が規制される。
しかも、各ガイド７１，７２にそれぞれ切り欠き部７４，７６が形成されているので、この切り欠き部７４，７６側に向かってケーブル２７が逃げやすい。

これにより、ケーブル２７が単位セル４（燃料電池スタック３）やセンターコンソール２の側壁２２に向かって膨出するように湾曲変形せず、燃料電池スタック３の幅方向に沿って略Ｓ字に撓む。このため、単位セル４（燃料電池スタック３）やセンターコンソール２の側壁２２と、ケーブル２７とが互いに接触することがない。
また、このような状態で燃料電池車両１００が走行し、燃料電池ユニット１に振動が生じても、各ガイド７１，７２によってケーブル２７と単位セル４（燃料電池スタック３）、およびセンターコンソール２の側壁２２との接触を防止できる。

一方、図１１に示すように、燃料電池ユニット１を起動すると各単位セル４が膨潤するなどして単位セル４の積層ズレが生じると、この単位セル４の積層ズレに伴い、単位セル４のダイオードユニット用端子１９に接続されている接続コネクタ２５が変位する場合がある。
これに対し、ユニット本体２６は橋渡し部材４８に固定されているので、変位しにくい。

このため、接続コネクタ２５とユニット本体２６との相対位置関係が変化し、接続コネクタ２５とユニット本体２６との間の距離Ｌ２が各単位セル４が膨潤する前における接続コネクタ２５とユニット本体２６との間の距離Ｌ１と比較して長くなる。
しかしながら、ケーブル２７の長さは、接続コネクタ２５の変位に追随可能、かつ組み立て公差による接続コネクタ２５とユニット本体２６との相対位置関係のズレを許容可能な長さに設定されている。このため、ケーブル２７の撓みが取れることによって、接続コネクタ２５とユニット本体２６との相対位置のズレが吸収される。

（効果）
したがって、上述の実施形態によれば、ダイオードユニット２４を燃料電池スタック３に取り付けるにあたって、ダイオードユニット２４を接続コネクタ２５とユニット本体２６とに分割構成し、接続コネクタ２５をダイオードユニット用端子１９に接続する一方、ユニット本体２６を橋渡し部材４８に固定しているので、荷重負担を分散させることができる。

すなわち、接続コネクタ２５は、ダイオードユニット用端子１９に接続するものであるから小型・軽量化が可能である。これに対し、ユニット本体２６は、筐体３０や、この筐体３０内に配置された基板３１、ダイオード３５により構成されているので、接続コネクタ２５と比較して重量が重くなる。
この重量の重いユニット本体２６をダイオードユニット用端子１９と比較して剛性の高い橋渡し部材４８に固定することで、ダイオードユニット用端子１９に、接続コネクタ２５分の重量負荷しか掛からない。この結果、ダイオードユニット用端子１９により接続コネクタ２５を保持することができる。このため、燃料電池スタック３に不調セルをバイパスするダイオードユニット２４を直接取り付けることが可能になる。

また、燃料電池スタック３にダイオードユニット２４を直接取り付けると共に、センターコンソール２の側壁２２をダイオードユニット２４の外側面（図２における右側の面）に沿った形状にすることにより、燃料電池ユニット１のスペース効率の悪化も防止できる。
さらに、接続コネクタ２５とユニット本体２６とをケーブル２７を介して接続しているので、例えば、各単位セル４の膨潤時など、単位セル４の積層ズレが生じた場合において、ケーブル２７を接続コネクタ２５の変位に追随させることができる。このため、単位セル４の積層ズレを許容できる。

これに加え、ケーブル２７は、接続コネクタ２５側の根元部の単位セル４側に向かう変位がコネクタ用ガイド７１によって規制されると共に、ユニット本体２６側の根元部の側壁２２側に向かう変位がユニット用ガイド７２によって規制される。
しかも、橋渡し部材４８に筐体３０が取り付けられている分、接続コネクタ２５は、筐体３０よりも単位セル４側（燃料電池スタック３側）に位置した状態になっている（図２参照）。

このため、ケーブル２７が単位セル４（燃料電池スタック３）、およびセンターコンソール２の側壁２２へ向かって膨出するように湾曲変形することがない。この結果、センターコンソール２の側壁２２をダイオードユニット２４の外側面に沿った形状にした場合であっても側壁２２とケーブル２７との接触、および単位セル４（燃料電池スタック３）とケーブル２７との接触を防止できる。よって、燃料電池車両１００の走行時の振動等によるケーブル２７の損傷を防止でき、この結果、ダイオードユニット２４の損傷を防止することが可能になる。

また、燃料電池スタック３の長手方向に沿って長くなるように形成されたユニット本体２６の筐体３０内に、それぞれダイオード３５が実装された複数の基板３１を並設しているので、結果的に接続コネクタ２５の配列方向にダイオード３５の配列方向が沿うような形になっている。
これに加え、ユニット本体２６は、ダイオードユニット用端子１９よりもやや下方に配置されているので、接続コネクタ２５とユニット本体２６とは互いに近接配置された状態になっている。このため、ケーブル２７の長さを短く設定することが可能になり、この分ケーブル２７の発熱を抑制することができると共に、電気的ノイズの影響を受け難くすることができる。また、ケーブル２７の材料コストを低減することが可能になる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、燃料電池車両１００のセンターコンソール２内に燃料電池ユニット１を収納した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、例えば、エンジンルーム等に燃料電池ユニット１を搭載してもよい。この場合であっても、接続コネクタ２５にコネクタ用ガイド７１を設けると共に、ユニット本体２６にユニット用ガイド７２を設けることにより、ケーブル２７と、エンジンルーム内の外部機器との接触を防止することができる。

また、上述の実施形態では、コネクタ用ガイド７１を断面略Ｕ字状に形成し、１対の平坦壁７３ａ，７３ａ、円弧壁７３ｂ、および切り欠き部７４で構成すると共に、ユニット用ガイド７２を１対の平坦壁７５ａ，７５ａ、円弧壁７５ｂ、および切り欠き部７６で構成した場合について説明した。そして、それぞれ円弧壁７３ｂ，７５ｂによりケーブル２７の変位方向を規制すると共に、各円弧壁７３ｂ，７５ｂとは反対側に形成された切り欠き部７４，７６に向かってケーブル２７を逃げやすくし、ケーブル２７と単位セル４（燃料電池スタック３）、およびセンターコンソール２の側壁２２との接触を防止する場合について説明した。

しかしながら、各ガイド７１，７２は断面略Ｕ字状である必要はなく、コネクタ用ガイド７１は、単位セル４側へのケーブル２７の変位を規制する壁と、この壁とは反対側に形成されケーブル２７を受け入れ可能な切り欠き部７４とを有していればよい。また、ユニット用ガイド７２は、センターコンソール２の側壁２２側へのケーブル２７への変位を規制する壁と、この壁とは反対側に形成されケーブル２７を受け入れ可能な切り欠き部７６とを有していればよい。

さらに、上述の実施形態では、接続コネクタ２５にコネクタ用ガイド７１を設けると共に、ユニット本体２６にユニット用ガイド７２を設けた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ユニット本体２６にユニット用ガイド７２を設けるのみであってもよい。このような場合であってもケーブル２７と燃料電池ユニット１周辺に存在する部材（例えば、センターコンソール２）との接触を防止でき、ケーブル２７の損傷を防止することができる。

また、上述の実施形態では、接続コネクタ２５の筐体２８にコネクタ用ガイド７１を一体成形すると共に、ユニット本体２６の筐体３０にユニット用ガイド７２を一体成形した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、各筐体２８，３０に着脱可能に設けてもよい。

より具体的に、図１２に基づいて説明する。
図１２は、他の実施形態におけるユニット本体２６の要部拡大図である。
ここで、以下の説明においては、コネクタ用ガイド７１、およびユニット用ガイド７２を同一品とし、ユニット用ガイド７２についてのみ説明してコネクタ用ガイド７１の説明を省略する。

図１２に示すように、ユニット本体２６の筐体３０には、側面３０ａに出入り口部３０ｂの周囲を取り囲むように一体成形されたケーブルキャップ８１が接続コネクタ２５側（図１２における上側）に向かって立設されている。
ケーブルキャップ８１は、ケーブル２７のユニット本体２６側の根元部を保護するためのものであって、断面略Ｕ字状に形成されている。すなわち、ケーブルキャップ８１は、燃料電池スタック３の長手方向に沿って対向する１対の平坦壁８２ａ，８２ａと、これら平坦壁８２ａ，８２ａを連結する円弧壁８２ｂとが一体成形されたものである。

そして、円弧壁８２ｂを単位セル４とは反対側、つまり、センターコンソール２の側壁２２側（図１２における右側）に向けた状態で形成されている。一方、ケーブルキャップ８１の円弧壁８２ｂとは反対側に形成されている切り欠き部８３は、単位セル４側（図１２における左側）に向いている。切り欠き部８３の大きさは、ケーブル２７を受け入れ可能な大きさに設定されている。

このように形成されたケーブルキャップ８１に、ユニット用ガイド７２が装着される。ユニット用ガイド７２の内周面には、ケーブルキャップ８１を受け入れ可能な凹部７７が形成されている。そして、ケーブルキャップ８１の切り欠き部８３の位置に対応するように、ユニット用ガイド７２の切り欠き部７６の位置を合わせる。これにより、ケーブルキャップ８１の外周部は、ユニット用ガイド７２に被覆された状態になる。
このように構成することで、例えば、ユニット用ガイド７２の経年劣化に伴うメンテナンス作業を容易にすることができると共に、材料コストを抑えることが可能になる。

１…燃料電池ユニット ３…燃料電池スタック ３ａ…一側面 ４…単位セル（燃料電池セル） １９…ダイオードユニット用端子（端子） ２４…ダイオードユニット ２５…接続コネクタ（コネクタ） ２６…ユニット本体 ２７…ケーブル ２８，３０…筐体 ２８ａ，３０ａ…側面 ２８ｂ，３０ｂ…出入り口部（出入り口） ３５…ダイオード ４８…橋渡し部材 ５１ａ，５１ｂ…エンドプレート ７１…コネクタ用ガイド ７２…ユニット用ガイド（筐体用ガイド） ７３ａ，７５ａ…平坦壁 ７３ｂ，７５ｂ…円弧壁（壁） ７４，７６…切り欠き部 １００…燃料電池車両

Claims (2)

1. 燃料電池スタックの不調セルをバイパスするためのダイオードユニットを備えた燃料電池ユニットを搭載した燃料電池車両であって、
   前記ダイオードユニットは、
   燃料電池セルに接続固定されるコネクタと、
   ダイオードが収納された筐体と、
   前記コネクタの側面、および前記筐体の側面のうち、互いに近接している各側面を出入り口とし、前記コネクタと前記筐体のダイオードとを電気的に接続するケーブルと、により構成され、
   前記筐体は、前記燃料電池セルの積層方向両端に設けられた２つのエンドプレート間を跨る橋渡し部材に固定されている一方、
   前記コネクタは、前記燃料電池スタックの一側面に設けられた端子に対して接続され、前記コネクタの側面から引き出される前記ケーブルの中心位置が、前記筐体の側面から引き出される前記ケーブルの中心位置よりも前記燃料電池スタック側に位置するように配置されており、
   前記筐体の前記出入り口に筐体用ガイドを設け、
   この筐体用ガイドは、前記燃料電池スタック側に前記ケーブルを受け入れ可能な切り欠き部が形成されていると共に、前記燃料電池スタックとは反対側に、この反対側へ向かう前記ケーブルの変位を規制する壁が形成されていることを特徴とする燃料電池車両。
2. 前記コネクタの前記出入り口にコネクタ用ガイドを設け、 このコネクタ用ガイドは、前記燃料電池スタック側に、この燃料電池スタック側へ向かう前記ケーブルの変位を規制する壁が形成されていると共に、前記燃料電池スタックとは反対側に前記ケーブルを受け入れ可能な切り欠き部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両。

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