JP5721010B2 - Fuel cell vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池の電力を変換するコンバータを車両の床下に備えた燃料電池車両に関する。 The present invention relates to a fuel cell vehicle including a converter for converting electric power of a fuel cell, under the floor of the vehicle.
いわゆる燃料電池車両には、反応ガス(燃料ガス及び酸化ガス)の電気化学反応によって発電する燃料電池や、燃料電池の電力を変換するコンバータ等が搭載されている。燃料電池やコンバータは、燃料電池車両の床下に設けられることがある。 A so-called fuel cell vehicle is equipped with a fuel cell that generates electric power by an electrochemical reaction of reaction gases (fuel gas and oxidizing gas), a converter that converts electric power of the fuel cell, and the like. The fuel cell and the converter may be provided under the floor of the fuel cell vehicle.
例えば、燃料電池スタックをセンターコンソールであるセンタートンネル内に収容し、燃料電池スタックに配管と配線によってそれぞれ接続されるヒータやDC−DCコンバータ等の補機をセンターフレームとサイドフレームの間に配置したものが知られている(特許文献1参照)。 For example, the fuel cell stack is accommodated in a center tunnel as a center console, and auxiliary equipment such as a heater and a DC-DC converter connected to the fuel cell stack by piping and wiring are arranged between the center frame and the side frame. The thing is known (refer patent document 1).
しかしながら、上記のように、車両の床下にコンバータを配置すると、車両の床面の高さが高くなり、十分な車室スペースを確保するのが困難となってしまう。特に、燃料電池の高出力化に伴い、コンバータは大型化しているため、十分な車室スペースを確保しつつ、コンバータを床下へ収容することが困難となっている。 However, as described above, when the converter is arranged under the floor of the vehicle, the height of the floor surface of the vehicle becomes high, and it becomes difficult to secure a sufficient cabin space. In particular, as the output of the fuel cell is increased, the converter is increased in size, so that it is difficult to accommodate the converter under the floor while securing a sufficient vehicle compartment space.
また、車両の床下にコンバータを配置する場合、車両に対する外部入力からコンバータ内部のリアクトルや制御基板等の絶縁を守るため、空間を保つべくコンバータケースの剛性を向上することが望まれている。 Further, when the converter is disposed under the floor of the vehicle, it is desired to improve the rigidity of the converter case so as to maintain space in order to protect insulation of the reactor, the control board, and the like inside the converter from external input to the vehicle.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、車両の床下にコンバータを備える燃料電池車両において、車室スペースを確保しつつ、外部入力に対するコンバータの剛性を向上することをその目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to improve the rigidity of a converter with respect to an external input while securing a vehicle compartment space in a fuel cell vehicle including a converter under the floor of the vehicle.
上記目的を達成するための本発明は、燃料電池の電力を変換するコンバータを車両の床下に備えた燃料電池車両であって、前記コンバータのコンバータケース内には、複数のリアクトルが配置され、前記コンバータケースの下面には、内側に凹んだリブが形成され、前記リブは、平面から見て前記リアクトルがない位置に形成され、前記コンバータケースには、車両フレームが前記リブのある位置に配置されるように前記コンバータを前記車両フレームに固定するためのマウントが設けられている燃料電池車両である。 The present invention for achieving the above object is a fuel cell vehicle including a converter for converting the power of the fuel cell, under the floor of the vehicle, wherein a plurality of reactors are disposed in the converter case of the converter, A rib that is recessed inward is formed on the lower surface of the converter case, and the rib is formed at a position where the reactor does not exist when viewed from above, and a vehicle frame is disposed at the position where the rib is located on the converter case. Thus, the fuel cell vehicle is provided with a mount for fixing the converter to the vehicle frame.
本発明によれば、コンバータケース下面の平面から見てリアクトルがない部分にリブが形成されるので、コンバータケース内のデットスペースを利用してリブを形成し、それによってコンバータケースの剛性を上げることができる。また、リブが内側に凹むように形成されているので、その分コンバータケースをコンパクト化できる。さらに、車両フレームがリブのある位置に配置されるので、その分コンバータの高さを抑えることができる。よって、車室スペースを確保できる。 According to the present invention, since the rib is formed in the portion where there is no reactor when viewed from the plane of the lower surface of the converter case, the rib is formed using the dead space in the converter case, thereby increasing the rigidity of the converter case. Can do. Moreover, since the rib is formed so as to be recessed inward, the converter case can be made compact accordingly. Furthermore, since the vehicle frame is disposed at a position where the rib is present, the height of the converter can be suppressed accordingly. Therefore, a vehicle compartment space can be secured.
前記マウントは、前記リアクトルが配置されている領域に対応する位置に設けられていてもよい。かかる場合、重いリアクトルがある領域に対応する位置にマウントが設けられるので、重心の近くでコンバータを車両フレームに固定できる。これによって、車両の走行時の速度変化に伴いコンバータに付加される荷重によるモーメントを低減でき、例えばより軽量な車両フレームにコンバータを固定できる。よって車両を軽量化できる。 The mount may be provided at a position corresponding to a region where the reactor is disposed. In such a case, since the mount is provided at a position corresponding to the region where the heavy reactor is present, the converter can be fixed to the vehicle frame near the center of gravity. As a result, the moment due to the load applied to the converter in accordance with the speed change during traveling of the vehicle can be reduced. For example, the converter can be fixed to a lighter vehicle frame. Therefore, the weight of the vehicle can be reduced.
前記複数のリアクトルは、平面から見て所定の位置に間隙ができるように並べて配置され、前記コンバータケースの下面の前記間隙に対応する位置に前記リブが形成されていてもよい。 The plurality of reactors may be arranged side by side so that a gap is formed at a predetermined position when viewed from above, and the rib may be formed at a position corresponding to the gap on the lower surface of the converter case.
前記複数のリアクトルは、前記間隙を挟んで線対称に配置され、前記マウントが、前記間隙に対応する位置に設けられていてもよい。かかる場合、前記間隙近辺にコンバータの重心ができ、マウントが、その重心のある間隙に対応する位置に設けられるので、コンバータをより重心の近くで固定できる。よって、車両の走行時の速度変化に伴いコンバータに付加される荷重によるモーメントをさらに低減でき、例えばより軽量な車両フレームにコンバータを固定できる。よって車両を軽量化できる。 The plurality of reactors may be arranged symmetrically with respect to the gap, and the mount may be provided at a position corresponding to the gap. In this case, the center of gravity of the converter is formed near the gap, and the mount is provided at a position corresponding to the gap having the center of gravity, so that the converter can be fixed closer to the center of gravity. Therefore, the moment by the load added to a converter with the speed change at the time of driving | running | working of a vehicle can further be reduced, for example, a converter can be fixed to a lighter vehicle frame. Therefore, the vehicle can be reduced in weight.
本発明によれば、車両の床下にコンバータを配置する場合において、車室スペースを確保しつつ、外部入力に対するコンバータの剛性を向上できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when arrange | positioning a converter under the floor of a vehicle, the rigidity of the converter with respect to an external input can be improved, ensuring a vehicle interior space.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。図1に示すように本実施の形態にかかる燃料電池車両1は、燃料電池システム10を備えている。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 1, the fuel cell vehicle 1 according to the present embodiment includes a
燃料電池システム10は、例えば燃料電池20、コンバータ21、インバータ22、バッテリ23、バッテリコンバータ24、トラクションモータ25、センサ群26及びコントローラ27等を備えている。
The
燃料電池20は、複数のセル(発電セル)が積層されてなるセルスタック(セル積層体)を備える例えば高分子電解質形燃料電池である。燃料電池20は、アノード電極側に燃料ガスが供給され、カソード電極側に酸化ガスが供給され、当該燃料ガスと酸化ガスの電気化学反応により発電する。燃料電池20には、セルスタックからの出力電圧を検出するための電圧センサ、および出力電流を検出するための電流センサ(いずれも図示せず)が取り付けられている。
The
コンバータ21は、燃料電池20の出力電圧を変更する。バッテリ23は、余剰電力の貯蔵源、回生制動時の回生エネルギー貯蔵源、燃料電池車両1の加速または減速に伴う負荷変動時のエネルギーバッファとして機能する。バッテリ23の入出力電圧は、バッテリコンバータ24により調整される。インバータ22は、燃料電池20或いはバッテリ23から出力される直流電力を三相交流電力に変換しトラクションモータ25に出力する。
Converter 21 changes the output voltage of
トラクションモータ25は、燃料電池車両1の駆動源であり、また減速時には回生電力を発生させる。トラクションモータ25による回転は、減速装置30により所定の回転数に減速され、シャフトを介してタイヤ31に伝達される。
The
コントローラ27は、燃料電池システム10の制御用のコンピュータシステムであり、例えばCPU、RAM、ROM等を備えている。コントローラ27は、センサ群26から出力される各種の信号(例えば、アクセル開度をあらわす信号や車速をあらわす信号、燃料電池20の出力電流や出力端子電圧をあらわす信号など)に基づいて、燃料電池20、コンバータ21、インバータ22などを制御して、トラクションモータ25に所定の要求電力を供給する。
The
本実施の形態に係る燃料電池車両1は、例えば図2に示すように少なくともコンバータ21を車室40の床板41の下に配置した構造を有している。コンバータ21は、例えば燃料電池車両1の左右の座席42の間に配置されたセンタートンネル50内に配置されている。コンバータ21は、車両1の前後方向に延びる中心線に沿って設けられている。コンバータ21は、例えば車両1の左右方向に向かって延びる車両フレームAに固定されている。
The fuel cell vehicle 1 according to the present embodiment has a structure in which at least the
コンバータ21は、上ケース70aと下ケース70bに分割されたコンバータケース70を備えている。コンバータケース70内には、例えば図3に示すように下から順に、リアクトル部80、IPM(Intelligent Power Module)81、制御基板82を備えている。
The
IPM81は、例えば、電力を制御するパワーMOSFETや絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)などのパワーデバイスと、該パワーデバイスの駆動回路と、自己保護機能等を備えている。制御基板82は、IPM81を制御する制御回路を備えている。
The IPM 81 includes, for example, a power device that controls power, such as a power MOSFET and an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a drive circuit for the power device, a self-protection function, and the like. The
リアクトル部80は、複数のリアクトル90を備えている。リアクトル90は、例えば上下2段に配置され、各段において、前後方向(車両1の前後方向と同じ)に複数、例えば4つ並べて配置されている。複数のリアクトル90は、前方側の第1のリアクトル群92と後方側の第2のリアクトル群92に分かれ、第1のリアクトル群91と第2のリアクトル群92には、それぞれ同数のリアクトル90が同じ形で配置されている。第1のリアクトル群91と第2のリアクトル群92との間には、各リアクトル群内のリアクトル同士の間隔より広い間隙Dが設けられている。間隙Dは、例えば車両フレームAの幅と同程度かそれより広く設定されている。かかる構成により、複数のリアクトル90は、間隙Dを挟んで前後に線対称に配置されている。リアクトル90は、他の部材に比べて重量があるため、コンバータ21の全重量に占める割合は大きい。よって、コンバータ21の重心は、間隙D近辺にある。
The
コンバータケース70の下面中央部の間隙Dに対応する部分には、内側(上側)に凹んだリブ(補強部)100が形成されている。リブ100は、図4に示すようにコンバータ21の左右方向に沿って形成されている。
A rib (reinforcing portion) 100 that is recessed inward (upper side) is formed in a portion corresponding to the gap D in the center portion of the lower surface of the
コンバータケース70の左右方向の側面には、コンバータ21を車両フレームAに固定するためのマウント101が形成されている。マウント101は、コンバータケース70の側面から外側に突出し、その中央に、車両フレームAと締結するためのボルト孔が形成されている。コンバータ21は、例えばマウント101のボルト孔を通るボルト110によって車両フレームAに固定される。
A
マウント101は、平面から見てリアクトル90のある領域Rに対応する位置に設けられている。マウント101は、領域Rの中央の例えば間隙Dの位置に設けられている。マウント101は、図3に示すようにコンバータ21の下を左右方向に通る車両フレームAが、リブ100のある位置と対応するように、コンバータ21を車両フレームAに固定している。
The
本実施の形態によれば、コンバータケース70の下面の平面から見てリアクトル90がない部分にリブ100が形成されるので、コンバータケース70内のデットスペースを利用してリブ100を形成し、コンバータケース70の剛性を上げることができる。また、リブ100が内側に凹むように形成されているので、その分コンバータケース70をコンパクト化できる。さらに、車両フレームAがリブ100のある位置に配置されるので、その分コンバータ21の高さを抑えることができる。よって、車室スペースを確保できる。
According to the present embodiment,
マウント101は、重心のあるリアクトル90が配置されている領域Rに対応する位置に設けられているので、重心の近くでコンバータ21を車両フレームAに固定できる。これによって、車両1の走行時の速度変化に伴いコンバータ21に付加される荷重によるモーメントを低減でき、例えばコンバータ21をより軽量な車両フレームAに固定できる。よって車両1を軽量化できる。
Since
また、複数のリアクトル90は、間隙Dを挟んで線対称に配置され、マウント101が、重心のある間隙Dに対応する位置に設けられているので、コンバータ21をより重心の近くで固定できる。これによって、車両1の走行時の速度変化に伴いコンバータ21に付加される荷重によるモーメントをさらに低減でき、例えばコンバータ21をより軽量な車両フレームAに固定できる。よって車両1を軽量化できる。
Further, the plurality of
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. It is understood.
例えば上記実施の形態におけるコンバータ21の構造、コンバータ21の設置位置等はこれに限られず、コンバータが他の構造、他の配置を有する場合にも本発明は適用できる。
For example, the structure of the
本発明は、車両の床下にコンバータを配置する場合において、車室スペースを確保しつつ、外部入力に対するコンバータの剛性を向上する際に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for improving the rigidity of a converter with respect to an external input while securing a passenger compartment space when the converter is disposed under the floor of a vehicle.
1 燃料電池車両
10 燃料電池システム
20 燃料電池
21 コンバータ
70 コンバータケース
90 リアクトル
100 リブ
101 マウント
A 車両フレーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記コンバータのコンバータケース内には、複数のリアクトルが配置され、
前記コンバータケースの下面には、内側に凹んだリブが形成され、
前記リブは、平面から見て前記リアクトルがない位置に形成され、
前記コンバータケースには、車両フレームが前記リブのある位置に配置されるように前記コンバータを前記車両フレームに固定するためのマウントが設けられている、燃料電池車両。 A fuel cell vehicle provided with a converter for converting the power of the fuel cell under the vehicle floor
A plurality of reactors are arranged in the converter case of the converter,
On the lower surface of the converter case, a rib recessed inside is formed,
The rib is formed at a position where the reactor does not exist when viewed from a plane,
The fuel cell vehicle, wherein the converter case is provided with a mount for fixing the converter to the vehicle frame so that the vehicle frame is disposed at a position with the rib.
前記コンバータケースの下面の前記間隙に対応する位置に前記リブが形成されている、請求項1又は2に記載の燃料電池車両。 The plurality of reactors are arranged side by side so that a gap is formed at a predetermined position when viewed from a plane,
The fuel cell vehicle according to claim 1, wherein the rib is formed at a position corresponding to the gap on a lower surface of the converter case.
前記マウントが、前記間隙に対応する位置に設けられている、請求項3に記載の燃料電池車両。 The plurality of reactors are arranged symmetrically with respect to the gap,
The fuel cell vehicle according to claim 3, wherein the mount is provided at a position corresponding to the gap.
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