JP6996307B2 - 移動体 - Google Patents

移動体 Download PDF

Info

Publication number
JP6996307B2
JP6996307B2 JP2018005168A JP2018005168A JP6996307B2 JP 6996307 B2 JP6996307 B2 JP 6996307B2 JP 2018005168 A JP2018005168 A JP 2018005168A JP 2018005168 A JP2018005168 A JP 2018005168A JP 6996307 B2 JP6996307 B2 JP 6996307B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bracket
intercooler
compressor
stack frame
fuel cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018005168A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019125484A (ja
Inventor
博義 松本
誠 武山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2018005168A priority Critical patent/JP6996307B2/ja
Priority to DE102019100187.0A priority patent/DE102019100187B4/de
Priority to CN201910018637.6A priority patent/CN110040008B/zh
Priority to US16/247,047 priority patent/US10714781B2/en
Publication of JP2019125484A publication Critical patent/JP2019125484A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6996307B2 publication Critical patent/JP6996307B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0053Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to fuel cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/70Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/70Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
    • B60L50/71Arrangement of fuel cells within vehicles specially adapted for electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/70Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
    • B60L50/72Constructional details of fuel cells specially adapted for electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/32Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • B60L58/33Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by cooling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04067Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04067Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
    • H01M8/04074Heat exchange unit structures specially adapted for fuel cell
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04111Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants using a compressor turbine assembly
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04701Temperature
    • H01M8/04708Temperature of fuel cell reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

本発明は、車両等の移動体に係り、特に、燃料電池を装着した移動体に関する。
従来、この種の移動体として、特許文献1に記載の燃料電池車両がある。この燃料電池車両は、燃料電池アセンブリを備え、燃料電池アセンブリは、アセンブリフレームと、アセンブリフレームに一体的に取り付けられた、燃料電池及び補機を含む燃料電池装置群とを有し、補機としてエアコンプレッサを備えている。
特開2017-74819号公報
ところで、前記構造の燃料電池車両では、エアコンプレッサで圧縮された高温のエアを冷却するインタクーラを備えておらず、仮にインタクーラをフレームに取付けるときには、他の補機とともに、ブラケットを介してフレームの下部に取付けることになる。しかしながら、ブラケットの取付け方によっては、走行時の移動体の振動により、インタクーラの自重も相まって、インタクーラの取付け状態が損なわれるおそれがある。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、走行時等において、インタクーラに振動が作用しても、インタクーラの取付け状態を安定して保持することができる移動体を提供することにある。
前記課題に鑑みて、本発明に係る移動体は、燃料電池スタックに供給される酸化剤ガスを圧縮して吐出するコンプレッサと、前記コンプレッサで吐出した酸化剤ガスを冷却するインタクーラと、前記インタクーラで冷却された酸化剤ガスが供給される燃料電池スタックと、を備えた移動体であって、前記移動体は、前記燃料電池スタックを搭載するスタックフレームと、前記スタックフレームに固定され、前記コンプレッサが取付けられたコンプレッサブラケットと、前記スタックフレームに固定され、前記インタクーラが取付けられたインタクーラブラケットと、を備えており、前記インタクーラブラケットには、前記スタックフレームから延在した一対のアーム部が形成されており、前記各アーム部の先端側において、前記各アーム部に前記インタクーラが取付けられており、前記各アーム部の基端側において、前記インタクーラブラケットは、前記スタックフレームに固定されており、前記一対のアーム部を連結する連結部が、前記一対のアーム部と一体的に形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、一対のアーム部は、これらに一体的に形成された連結部により連結された状態で、各アーム部の基端側において、インタクーラブラケットをスタックフレームに固定することができる。このため、移動体の振動時に、インタクーラを片持ち支持したアーム部の先端にモーメントが作用しても、各アーム部が回動することはない。さらに、インタクーラブラケットは、連結部を介して各アーム部が一体となっているため、上下方向の剛性も高い。このような結果、走行時等において、インタクーラに振動が作用しても、インタクーラの取付け状態を安定して保持することができる。
ここで、前記の構成においては、インタクーラブラケットとコンプレッサブラケットとの配置については特に限定していないが、前記インタクーラブラケットの前記一対のアーム部の基端側において、前記コンプレッサブラケットは、前記連結部に重なっており、前記連結部が前記コンプレッサブラケットに重なった位置において、前記インタクーラブラケットは、前記コンプレッサブラケットに固定されていることが好ましい。
この態様によれば、各アーム部の基端側でインタクーラブラケットをスタックフレームに固定し、さらに、連結部がコンプレッサブラケットに重なった位置で、インタクーラブラケットをスタックフレームに固定するため、インタクーラの取付け状態をより安定させることができる。
前記の構成で、インタクーラブラケット、スタックフレームおよびコンプレッサブラケットの配置関係については、特に限定されるものでないが、前記インタクーラブラケットは、前記スタックフレームと前記コンプレッサブラケットで挟まれた状態で、前記スタックフレームに固定されることが好ましい。
この態様によれば、インタクーラブラケットを、スタックフレームとコンプレッサブラケットで挟んで固定することで、これらの強度を高めることができる。また、インタクーラブラケットは上下方向に拘束されるため、インタクーラブラケットに対する上下方向の振動を低減することができる。また、インタクーラブラケットを、スタックフレームとコンプレッサブラケットで挟んで固定することで、必要強度を確保でき、悪路走行時の共振を抑制できる。さらに、コンプレッサをメンテナンスまたは交換する際には、インタクーラを取り外すことなく、コンプレッサを取り外すことができる。
また、前記インタクーラブラケットには、前記コンプレッサブラケット側に突出した少なくとも2つの突出部が形成されており、前記コンプレッサブラケットには、前記突出部が挿通される位置決め用の貫通孔が形成されていることが好ましい。
この態様によれば、コンプレッサブラケットをスタックフレームに固定する際には、位置決め用の各貫通孔に、インタクーラブラケットの各突出部を挿通するので、スタックフレームおよびインタクーラブラケットに対して、コンプレッサブラケットを適切な位置に配置することができる。この配置状態で、たとえば、コンプレッサブラケットをスタックフレームに、ボルトまたはネジなどの締結具により、固定することができる。このように、締結具を挿通した状態で、この締結具の位置に合わせて、スタックフレームおよびインタクーラブラケットを配置しなくてもよいので、締結具の破損を防止することができる。
本発明の移動体によれば、走行時等において、インタクーラに振動が作用しても、インタクーラの取付け状態を安定して保持することができる。
本発明に係る移動体の概念図である。 図1に示す移動体で用いる燃料電池システムのシステム構成図である。 本発明に係る移動体の一実施形態の主要部分を示す要部斜視図である。 インタクーラを取り外した状態で、図3に示す主要部分を下方から視た斜視図である。 図4で示す主要部分であり、コンプレッサおよびインタクーラを取外した状態の底面図である。 図5のA-A線に沿う断面図である。 図5のB-B線に沿う断面図である。
以下、本発明に係る移動体の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
先ず、本発明に係る移動体について、図1を参照して説明する。図1において、移動体1は乗用車等の車両であり、前方のフロント部分に燃料電池スタック10と、補機として、コンプレッサ22およびインタクーラ23が搭載されている。コンプレッサ22およびインタクーラ23は燃料電池スタック10に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給系20を構成している。
燃料電池スタック10はスタックフレーム2の上部に搭載され、コンプレッサ22はコンプレッサブラケット3を介してスタックフレーム2の下部に吊下げた状態で取付け固定され、インタクーラ23はインタクーラブラケット4を介してスタックフレーム2の下部に吊下げた状態で固定されている。また、移動体1のリア部分には、燃料電池スタック10に燃料ガスを供給する燃料ガス供給系30を構成する燃料ガス供給源31が搭載されている。
つぎに、本発明に係る移動体1で用いる燃料電池システムのシステム構成について、図2を参照して説明する。図2に示される燃料電池システムは、例えば、単位セルである燃料電池セルを複数個積層させて構成された燃料電池(燃料電池スタック)10と、燃料電池10に空気等の酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給系20と、燃料電池10に水素等の燃料ガスを供給する燃料ガス供給系30とを備えている。
例えば、固体高分子型燃料電池10の燃料電池セルは、イオン透過性の電解質膜と、該電解質膜を挟持するアノード側触媒層(アノード電極)およびカソード側触媒層(カソード電極)とからなる膜電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)を備えている。MEAの両側には、燃料ガスもしくは酸化剤ガスを供給するとともに電気化学反応によって生じた電気を集電するためのガス拡散層(GDL:Gas Diffusion Layer)が形成されている。GDLが両側に配置された膜電極接合体は、MEGA(Membrane Electrode & Gas Diffusion Layer Assembly)と称され、MEGAは、一対のセパレータにより挟持されている。ここで、MEGAが燃料電池の発電部であり、ガス拡散層がない場合には、MEAが燃料電池の発電部となる。
酸化剤ガス供給系20は、例えば、燃料電池10(のカソード電極)に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給流路25と、燃料電池10に供給され、各燃料電池セルで電気化学反応に供された後の酸化剤オフガスを燃料電池10から排出する酸化剤ガス排出流路29と、を備えている。さらに、酸化剤ガス供給流路25を介して供給される酸化剤ガスを燃料電池10を介さずに酸化剤ガス排出流路29へと流通させるバイパス流路26とを有する。酸化剤ガス供給系20の各流路は、例えば、ゴムホースや金属製のパイプ等の配管によって構成することができる。
酸化剤ガス供給流路25には、上流側から、エアクリーナ21、コンプレッサ22、インタクーラ23等が備えられ、酸化剤ガス排出流路29には、マフラ28等が備えられている。なお、酸化剤ガス供給流路25(のエアクリーナ21)には、例えば、図示を省略する大気圧センサ、エアフローメータ等が設けられる。
酸化剤ガス供給流路25において、エアクリーナ21は、大気中から取り込む酸化剤ガス(空気等)中の塵埃を除去する。コンプレッサ22は、前記エアクリーナ21を介して導入された酸化剤ガスを圧縮し、圧縮された酸化剤ガスをインタクーラ23へ圧送する。インタクーラ23は、コンプレッサ22から圧送されて導入された酸化剤ガスを通過させるときに、例えば冷媒との熱交換によって冷却し、燃料電池10(のカソード電極)に供給する。酸化剤ガス供給流路25には、インタクーラ23と燃料電池10との間の酸化剤ガスの流れを遮断するための入口弁25Vが設けられている。
バイパス流路26は、一端が酸化剤ガス供給流路25(のインタクーラ23もしくはその下流側)に接続され、他端が酸化剤ガス排出流路29に接続されている。バイパス流路26には、コンプレッサ22によって圧送され、インタクーラ23によって冷却されて排出された酸化剤ガスが、燃料電池10をバイパスして酸化剤ガス排出流路29へ向けて流れる。このバイパス流路26には、酸化剤ガス排出流路29へ向けて流れる酸化剤ガスを遮断して当該バイパス流路26を流れる酸化剤ガスの流量を調整するためのバイパス弁26Vが設けられている。
酸化剤ガス排出流路29において、マフラ28は、酸化剤ガス排出流路29に流れる酸化剤オフガス(排出ガス)を、例えば、気相と液相とに分離して外部に排出する。また、酸化剤ガス排出流路29には、燃料電池10に供給される酸化剤ガスの背圧を調整するための調圧弁29Vが設けられる。調圧弁29Vの下流側に、前記したバイパス流路26が接続されている。
一方、燃料ガス供給系30は、例えば、水素等の高圧の燃料ガスを貯留する水素タンク等の燃料ガス供給源31と、燃料ガス供給源31からの燃料ガスを燃料電池10(のアノード電極)へ供給する燃料ガス供給流路35と、燃料電池10から排出された燃料オフガス(未消費の燃料ガス)を燃料ガス供給流路35に還流させる循環流路36と、循環流路36に分岐接続されて循環流路36内の燃料オフガスを外部へ排出(大気放出)する燃料ガス排出流路39とを有する。燃料ガス供給系30の各流路は、例えば、ゴムホースや金属製のパイプ等の配管によって構成することができる。
燃料ガス供給流路35には、燃料ガス供給流路35を開閉して燃料電池10へ向けて流れる燃料ガスを遮断するための遮断弁35Vと、燃料ガス供給流路35を流れる燃料ガスの圧力を調整(減圧)するためのレギュレータ34と、調圧された燃料ガスを燃料電池10へ向けて供給するためのインジェクタ33とが設けられる。遮断弁35Vを開くと、燃料ガス供給源31に貯留された高圧の燃料ガスが燃料ガス供給源31から燃料ガス供給流路35に流出し、レギュレータ34やインジェクタ33により調圧(減圧)されて、燃料電池10(のアノード電極)に供給される。
循環流路36には、上流側(燃料電池10側)から、気液分離器37、循環ポンプ(水素ポンプともいう)38等が備えられている。気液分離器37は、循環流路36に流れる燃料ガス(水素等)に含まれる生成水を気液分離して貯留する。この気液分離器37から分岐して、燃料ガス排出流路39が設けられている。循環ポンプ38は、気液分離器37で気液分離した燃料オフガスを圧送して燃料ガス供給流路35へ循環させる。
燃料ガス排出流路39には、燃料ガス排出流路39を開閉して、気液分離器37で分離した生成水と燃料電池10から排出された燃料オフガスの一部を排出するためのパージ弁39Vが設けられる。燃料ガス排出流路39のパージ弁39Vの開閉調整を経て排出される燃料オフガスは、酸化剤ガス排出流路29を流れる酸化剤オフガスと混合され、マフラ28を介して外部に大気放出される。
上記構成を有する燃料電池システムは、酸化剤ガス供給系20によって燃料電池10(のカソード電極)に供給された空気等の酸化剤ガスと、燃料ガス供給系30によって燃料電池10(のアノード電極)に供給された水素等の燃料ガスとの電気化学反応によって発電を行う。
つぎに、本実施形態に係る移動体1の特徴構成について、図3~7を参照して詳細に説明する。本実施形態の移動体1は、燃料電池スタック10に供給される酸化剤ガスを圧縮して吐出するコンプレッサ22と、コンプレッサ22で吐出した酸化剤ガスを冷却するインタクーラ23と、インタクーラ23で冷却された酸化剤ガスが供給される燃料電池スタック10と、を備えている。
移動体1は、燃料電池スタック10を上部に搭載するスタックフレーム2と、スタックフレーム2に固定され、コンプレッサ22が取付けられたコンプレッサブラケット3と、スタックフレーム2に固定され、インタクーラ23が取付けられたインタクーラブラケット4とを備えている。
インタクーラブラケット4には、スタックフレーム2から延在した一対のアーム部4a,4aが形成されている。各アーム部4aの先端側では、各アーム部4aにインタクーラ23が取付けられている。
各アーム部4a,4aの基端側では、一対のアーム部4a,4aを連結する連結部4bが、一対のアーム部4a,4aと一体的に形成されている。さらに、インタクーラブラケット4は、各アーム部4aの基端側において、スタックフレーム2に固定されている。この特徴構成について、以下に詳細に説明する。
スタックフレーム2は、アルミニウム等の押出し材で形成されている。スタックフレーム2は、水平状態に近い状態で、移動体1の前部(フロントルーム内)において、移動体1のボディに締結されている。図3に示すように、スタックフレーム2は、中央部が凹んだ状態の凹部2aが形成され、この凹部2aには、各種配管やゴムホース等が配置される。凹部2aの両側は長手方向に突出した突出部2b、2bとなっている。
インタクーラ23を取付けるインタクーラブラケット4は、金属板材をプレス成形で形成したものであり、スタックフレーム2の下部に取付けられている。前記のように、インタクーラブラケット4は、一対のアーム部4a,4aと、一対のアーム部4a,4aを連結する連結部4bと、が一体的に形成されている(図4,図5参照)。
図3に示すように、一対のアーム部4a,4aは取付け状態においてスタックフレーム2から片持ち梁状に延在し、一対のアーム部4a,4aは、下方に向けて傾斜しており、先端部は上方に向けて傾斜している。
図4に示すように、一対のアーム部4a,4aの先端は、インタクーラ23を取付ける構造となっており、具体的には、各アーム部4aの先端には、インタクーラ23を取付ける取付孔4c、4cが形成された取付部4d,4dが設けられている。
さらに、図4に示すように、インタクーラブラケット4は、2本の締結ボルト4eを挿通してスタックフレーム2の下部に取付けられている。具体的には、各アーム部4aの基端部が、スタックフレーム2の突出部2bに締結ボルト4eで固定されている。
コンプレッサ22を取付けるコンプレッサブラケット3は、金属板材をプレス成形で形成したものであり、補強のために外周縁部が下方に向けて突出したリブ部3aが形成されている。
図5に示すように、コンプレッサブラケット3は、リブ部3aの内側の4個所に締結ボルト3bを挿入してスタックフレーム2の下部に取付けられている。コンプレッサブラケット3には、内側の平板部にコンプレッサ22を取付けるための3つのマウント部3cが突出状態で形成されている。
3つのマウント部3cは、図6の断面図に示されるように、断面円錐台状に下方に突出するように形成されている。マウント部3cの貫通孔に圧縮ゴムを挟み込んだ緩衝軸受5aを介して締結ボルト5を挿入し、3本の締結ボルト5をコンプレッサ22の取付けボス部22aにねじ込む。これにより、コンプレッサブラケット3にコンプレッサ22が吊下げて取付けられた構造を採ることができる。
インタクーラブラケット4は、図5,図7に示されるように、一対のアーム部4a,4aを連結する連結部4bが形成され、コンプレッサブラケット3は、連結部4bに重なっている。連結部4bがコンプレッサブラケット3に重なった位置において、インタクーラブラケット4は、コンプレッサブラケット3に締結ボルト6で固定され、インタクーラブラケット4とコンプレッサブラケット3とは連結されている。このため、インタクーラブラケット4は、スタックフレーム2とコンプレッサブラケット3とに挟まれた状態で、スタックフレーム2に固定されている。
インタクーラブラケット4とコンプレッサブラケット3との重なり部において、インタクーラブラケット4には、コンプレッサブラケット3側に突出した少なくとも2つの突出部が形成されている。突出部として、図4,図7に示すように、2本のボルト7,7が下方に突出して溶接で固定されている。コンプレッサブラケット3には、2本のボルト7,7が挿通される位置決め用の貫通孔3d,3dが形成されている。この構成により、インタクーラブラケット4とコンプレッサブラケット3は、2本のボルト7,7と位置決め用の貫通孔3d,3dで正確に位置決めされて連結される。
このように、スタックフレーム2の下部にインタクーラブラケット4が固定され、さらに下部にコンプレッサブラケット3が固定されている。より具体的には、インタクーラブラケット4はスタックフレーム2とコンプレッサブラケット3との間に挟まれた状態で固定されている。さらに、スタックフレーム2の下方において、インタクーラブラケット4とコンプレッサブラケット3が締結ボルト6で連結されて、これらが固定されている。
前記の如く構成された本実施形態の移動体の作用について以下に説明する。本実施形態では、移動体1は、前方にスタックフレーム2を備えており、燃料電池スタック10をスタックフレーム2の上部に載置固定する。
スタックフレーム2の下部に、インタクーラ23を吊下げ状態でインタクーラブラケット4を介して固定する。具体的には、スタックフレーム2の下部に、インタクーラブラケット4を2本の締結ボルト4e,4eで締結固定し、そのあとインタクーラ23をインタクーラブラケット4の2つのアーム部4a,4aに締結ボルト(図示せず)で固定する。インタクーラ23は、インタクーラブラケット4に、一体に形成された一対のアーム部4a,4aで支持されるため、インタクーラブラケット4の組み付け位置精度が向上する。
つぎに、コンプレッサ22をコンプレッサブラケット3のマウント部3cに3本の締結ボルト5で緩衝軸受5aを挟んで固定する。このあと、コンプレッサ22を固定したコンプレッサブラケット3を、スタックフレーム2に4本の締結ボルト3bで固定する。
この固定の際に、コンプレッサブラケット3に形成された2つの位置決め用の貫通孔3d,3dを、インタクーラブラケット4に固定された2つの突出部であるボルト7,7に合わせて位置決めし、固定用の締結ボルト6で固定する。
このように、コンプレッサブラケット3をスタックフレーム2に固定する際には、コンプレッサブラケット3に形成された位置決め用の各貫通孔3d,3dに、インタクーラブラケット4の各突出部である締結ボルト7,7を挿通するので、スタックフレーム2およびインタクーラブラケット4に対して、コンプレッサブラケット3を適切な位置に配置することができる。
これにより、インタクーラブラケット4に対して、コンプレッサブラケット3を精度よく着脱することができる。また、コンプレッサブラケット3とインタクーラブラケット4との締結と位置決めを分けることで、締結用のボルト等により位置決めを行わなくてもよいので、締結用ボルトのねじ山破損を防止でき、締結の信頼性を向上できる。
このように、インタクーラブラケット4の一対のアーム部4a,4aは、これらに一体的に形成された連結部4bにより連結された状態で、各アーム部4aの基端側において、インタクーラブラケット4をスタックフレーム2に固定することができる。このため、移動体1の振動時に、インタクーラ23を片持ち支持したアーム部4aの先端にモーメントが作用しても、連結部4bで連結された各アーム部4aが回動することはない。インタクーラブラケット4は、連結部4bを介して各アーム部4aが一体となっているため、上下方向の剛性も高い。このような結果、走行時等において、インタクーラ23に振動が作用しても、インタクーラ23の取付け状態を安定して保持することができる。
さらに、連結部4bがコンプレッサブラケット3に重なった位置において、インタクーラブラケット4は、コンプレッサブラケット3に締結ボルト6で固定されている。したがって、インタクーラブラケット4は、2つの締結ボルト4eと1つの締結ボルト6により、スタックフレーム2と、これに固定されたコンプレッサブラケット3に3点で固定されることになる。このような結果、インタクーラブラケット4の安定した固定が実現される。
インタクーラブラケット4を、スタックフレーム2とコンプレッサブラケット3で挟んで固定することで、これらの強度を高めるばかりでなく、インタクーラブラケット4は、上下方向に拘束されるため、インタクーラブラケット4に対する移動体1の走行時の上下方向の振動耐性を高めることができる。
また、コンプレッサ22をメンテナンスまたは交換する際には、インタクーラ23を取り外すことなく、コンプレッサ22をコンプレッサブラケット3と共に簡単に取り外すことができる。さらに、インタクーラブラケット4を、スタックフレーム2とコンプレッサブラケット3で挟んで固定することで、必要強度を確保でき、悪路走行時の共振を抑制できる。
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、移動体として、車両の例を示したが、これに限られるものでなく、燃料電池スタックを使用する鉄道車両等にも適用できるものである。
また、インタクーラブラケット4の連結部4bに形成された突出部としてボルトの例を示したが、これに限られるものでなく、円柱状のピンや円錐状のピン等を用いることもできる。
1:移動体、2:スタックフレーム、3:コンプレッサブラケット、3c:マウント部、3d:位置決め用の貫通孔、4:インタクーラブラケット、4a:一対のアーム部、4b:連結部、6:締結ボルト、7:突出部(ボルト)、10:燃料電池スタック、22:コンプレッサ、23:インタクーラ

Claims (3)

  1. 燃料電池スタックに供給される酸化剤ガスを圧縮して吐出するコンプレッサと、前記コンプレッサで吐出した酸化剤ガスを冷却するインタクーラと、前記インタクーラで冷却された酸化剤ガスが供給される燃料電池スタックと、を備えた移動体であって、
    前記移動体は、前記燃料電池スタックを搭載するスタックフレームと、前記スタックフレームに固定され、前記コンプレッサが取付けられたコンプレッサブラケットと、前記スタックフレームに固定され、前記インタクーラが取付けられたインタクーラブラケットと、を備えており、
    前記インタクーラブラケットには、前記スタックフレームから延在した一対のアーム部が形成されており、
    前記各アーム部の先端側において、前記各アーム部に前記インタクーラが取付けられており、
    前記各アーム部の基端側において、前記インタクーラブラケットは、前記スタックフレームに固定されており、前記一対のアーム部を連結する連結部が、前記一対のアーム部と一体的に形成されており、
    前記インタクーラブラケットの前記一対のアーム部の基端側において、前記コンプレッサブラケットは、前記連結部に重なっており、
    前記連結部が前記コンプレッサブラケットに重なった位置において、前記インタクーラブラケットは、前記コンプレッサブラケットに固定されていることを特徴とする移動体。
  2. 前記インタクーラブラケットは、前記スタックフレームと前記コンプレッサブラケットで挟まれた状態で、前記スタックフレームに固定されることを特徴とする請求項に記載の移動体。
  3. 前記インタクーラブラケットには、前記コンプレッサブラケット側に突出した少なくとも2つの突出部が形成されており、前記コンプレッサブラケットには、前記突出部が挿通される位置決め用の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項に記載の移動体。
JP2018005168A 2018-01-16 2018-01-16 移動体 Active JP6996307B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018005168A JP6996307B2 (ja) 2018-01-16 2018-01-16 移動体
DE102019100187.0A DE102019100187B4 (de) 2018-01-16 2019-01-07 Beweglicher körper mit verbessertem montagezustand eines zwischenkühlers
CN201910018637.6A CN110040008B (zh) 2018-01-16 2019-01-09 移动体
US16/247,047 US10714781B2 (en) 2018-01-16 2019-01-14 Moving body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018005168A JP6996307B2 (ja) 2018-01-16 2018-01-16 移動体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019125484A JP2019125484A (ja) 2019-07-25
JP6996307B2 true JP6996307B2 (ja) 2022-02-04

Family

ID=67068850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018005168A Active JP6996307B2 (ja) 2018-01-16 2018-01-16 移動体

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10714781B2 (ja)
JP (1) JP6996307B2 (ja)
CN (1) CN110040008B (ja)
DE (1) DE102019100187B4 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019075282A (ja) * 2017-10-16 2019-05-16 トヨタ自動車株式会社 燃料電池モジュール

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014114870A (ja) 2012-12-10 2014-06-26 Toyota Motor Corp 電子機器の車載構造
JP2014168356A (ja) 2013-02-28 2014-09-11 Toyota Motor Corp ケース支持部材
JP2015217903A (ja) 2014-05-21 2015-12-07 トヨタ自動車株式会社 電動車両
JP2017087849A (ja) 2015-11-05 2017-05-25 トヨタ自動車株式会社 燃料電池の搭載構造

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4081024B2 (ja) * 2004-01-20 2008-04-23 本田技研工業株式会社 燃料電池システムの車両搭載構造
JP5382553B2 (ja) * 2009-05-28 2014-01-08 トヨタ自動車株式会社 燃料電池アセンブリ
JP6119790B2 (ja) 2015-04-09 2017-04-26 トヨタ自動車株式会社 保持機構、電気自動車、前輪駆動の電気自動車、及び後輪駆動の電気自動車
JP6260797B2 (ja) 2015-10-13 2018-01-17 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両
JP6529888B2 (ja) * 2015-10-22 2019-06-12 本田技研工業株式会社 燃料電池スタックのマウント構造
JP2019075282A (ja) 2017-10-16 2019-05-16 トヨタ自動車株式会社 燃料電池モジュール

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014114870A (ja) 2012-12-10 2014-06-26 Toyota Motor Corp 電子機器の車載構造
JP2014168356A (ja) 2013-02-28 2014-09-11 Toyota Motor Corp ケース支持部材
JP2015217903A (ja) 2014-05-21 2015-12-07 トヨタ自動車株式会社 電動車両
JP2017087849A (ja) 2015-11-05 2017-05-25 トヨタ自動車株式会社 燃料電池の搭載構造

Also Published As

Publication number Publication date
CN110040008B (zh) 2022-07-15
DE102019100187B4 (de) 2024-06-13
DE102019100187A1 (de) 2019-07-18
US20190221876A1 (en) 2019-07-18
JP2019125484A (ja) 2019-07-25
CN110040008A (zh) 2019-07-23
US10714781B2 (en) 2020-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA3020948C (en) Fuel cell module
US8017275B2 (en) Fuel cell system
CN110171304B (zh) 燃料电池车辆
CN110027415B (zh) 燃料电池车辆
WO2006028291A1 (ja) 燃料電池システムを搭載する移動体
US20200388863A1 (en) Fuel cell system
JP6996307B2 (ja) 移動体
JP6442392B2 (ja) 車載用燃料電池システム
CN114256484B (zh) 燃料电池系统
US10511032B2 (en) Fuel cell with purge manifold
JP5229461B2 (ja) 燃料電池システムの燃料ガス供給装置
US11283086B2 (en) Fuel cell system
JP2020077508A (ja) 燃料電池、燃料電池搭載装置、および燃料電池の製造方法
CN109698370B (zh) 燃料电池模块
JP2021190357A (ja) 燃料電池システム
JP2009214782A (ja) 車両用燃料タンクの取付構造
JP2007227278A (ja) 燃料電池装置
JP2020067164A (ja) フィルタの取付構造
CN115000436B (zh) 燃料电池模块的制造方法
JP2019125498A (ja) 燃料電池システム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200728

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210728

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210907

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211025

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211116

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211129

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6996307

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151