JP7308060B2

JP7308060B2 - fuel cell system

Info

Publication number: JP7308060B2
Application number: JP2019065038A
Authority: JP
Inventors: 祐介青山; 基柳沼; 文雄各務
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2023-07-13
Anticipated expiration: 2039-03-28
Also published as: JP2020166993A

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。 The present invention relates to fuel cell systems.

燃料電池システムは、ケース内に、燃料電池スタックと、電力伝達の制御を行う電気制御部とが収納されている。燃料電池スタックは、運転時には発熱によって膨張し、スタック積層方向の寸法が変化する。従来の燃料電池システムにおいて、燃料電池スタックの熱膨張を、柔軟性を有する電線の変位によって吸収するようにした技術が知られている（特許文献１を参照）。 A fuel cell system contains a fuel cell stack and an electric control section for controlling power transmission in a case. The fuel cell stack expands due to heat generation during operation, and the dimension in the stack stacking direction changes. In a conventional fuel cell system, a technique is known in which thermal expansion of a fuel cell stack is absorbed by displacement of a flexible electric wire (see Patent Document 1).

燃料電池には、例えば、固体酸化物形燃料電池や、固体高分子形燃料電池などがある。固体酸化物形燃料電池は、固体高分子形燃料電池に比べると運転温度が高い。このため、固体酸化物形燃料電池の燃料電池スタックは、固体高分子形燃料電池の燃料電池スタックに比べると熱膨張による変位が大きい。 Fuel cells include, for example, solid oxide fuel cells and polymer electrolyte fuel cells. A solid oxide fuel cell has a higher operating temperature than a polymer electrolyte fuel cell. Therefore, the fuel cell stack of the solid oxide fuel cell undergoes greater displacement due to thermal expansion than the fuel cell stack of the polymer electrolyte fuel cell.

特開２００２－３６２１６５号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-362165

特許文献１に記載された燃料電池システムは、燃料電池スタックと電気制御部とが水平方向に配置されているため、狭いスペースに設置することができない。 The fuel cell system described in Patent Document 1 cannot be installed in a narrow space because the fuel cell stack and the electric control unit are arranged horizontally.

さらに、特許文献１に記載された燃料電池システムは、固体高分子形燃料電池の燃料電池スタックへの適用を想定していることから、ケース内での放熱が考慮されていない。このため、固体酸化物形燃料電池の燃料電池スタックに単純に転用しただけでは、ケース内に十分に放熱できず、燃料電池システムを安定して稼働することが難しい。 Furthermore, since the fuel cell system described in Patent Document 1 assumes application to a fuel cell stack of polymer electrolyte fuel cells, heat dissipation within the case is not taken into consideration. Therefore, it is difficult to stably operate the fuel cell system by simply diverting it to the fuel cell stack of the solid oxide fuel cell because it is not possible to sufficiently dissipate heat into the case.

そこで、本発明の目的は、限られたレイアウト内において、燃料電池スタックの熱膨張による変位の吸収と、放熱性能の向上との両立を図ることが可能な燃料電池システムを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a fuel cell system capable of absorbing displacement due to thermal expansion of a fuel cell stack and improving heat radiation performance in a limited layout.

上記目的を達成するための本発明の燃料電池システムは、燃料電池スタック、燃料電池スタックに供給する燃料を改質する機能を有するガスプロセッシングユニット、および電力伝達の制御を行う電気制御部の少なくとも３つの部材を有する。燃料電池システムは、車体メンバー間に配置され前記少なくとも３つの部材を収納するケースと、前記ケース内において前記燃料電池スタックおよび前記ガスプロセッシングユニットを囲繞する断熱材ケースと、前記燃料電池スタックと前記電気制御部とを電気的に接続する電力ケーブルと、を有する。前記ケースは、前記電気制御部と、前記断熱材ケースによって囲繞された前記燃料電池スタックとの間に形成された空間部を有する。そして、前記電力ケーブルは、前記空間部に配置されている。前記電力ケーブルは、前記燃料電池スタックの熱を伝達する熱伝達部と、前記熱伝達部に連結され鉛直方向へ変位可能で且つ前記ケース内の空気に接して放熱する放熱部と、前記放熱部を水平方向へ押圧する押圧部と、の少なくとも３つの部分を備える。前記電力ケーブルの前記放熱部は、熱応力により前記鉛直方向に伸縮自在な放熱部材から形成され、前記電力ケーブルの前記押圧部は、熱応力により前記水平方向に前記放熱部材を押圧する押圧部材から形成してなる。 The fuel cell system of the present invention for achieving the above object comprises at least three components: a fuel cell stack, a gas processing unit having a function of reforming the fuel supplied to the fuel cell stack, and an electric control section for controlling power transmission. has one member. The fuel cell system includes a case disposed between vehicle body members and housing the at least three members, a heat insulating material case surrounding the fuel cell stack and the gas processing unit in the case, the fuel cell stack and the electricity. a power cable electrically connected to the controller. The case has a space formed between the electric control unit and the fuel cell stack surrounded by the heat insulating material case. And the said power cable is arrange|positioned at the said space part. The power cable includes a heat transfer portion that transfers heat from the fuel cell stack, a heat dissipation portion that is connected to the heat transfer portion and is displaceable in a vertical direction and that contacts the air in the case to dissipate heat, and the heat dissipation portion. and a pressing portion that presses horizontally. The heat dissipating portion of the power cable is formed of a heat dissipating member that can be stretched in the vertical direction by thermal stress, and the pressing portion of the power cable is made of a pressing member that presses the heat dissipating member in the horizontal direction due to thermal stress. formed.

また、もう一つの発明は断熱材ケースによって囲われた燃料電池スタックと、電力伝達の制御を行う電気制御部とを電力ケーブルを介して連結し、ケース内に収納してなる燃料電池システムである。前記電力ケーブルは、前記断熱材ケースに支持され前記燃料電池スタックの熱を伝達する熱伝達部と、前記熱伝達部に連結され鉛直方向へ変位可能で且つ前記ケース内の空気に接して放熱する放熱部と、前記放熱部を水平方向へ押圧する押圧部と、の少なくとも３つの部分を備える。前記電力ケーブルの前記熱伝達部は、前記断熱材ケースから突出し且つ前記ケースまたは前記断熱材ケースの少なくとも一方に支持機構によって支持される。前記電力ケーブルの前記放熱部は、熱応力による変位を吸収可能な放熱部材である。前記電力ケーブルの前記押圧部は、熱応力により水平方向に前記放熱部材を押圧する押圧部材である。そして、前記放熱部および前記押圧部の合計ケーブル長は、前記熱伝達部と接する前記放熱部の端部と前記電気制御部との間の最短距離よりも長い。 Another invention is a fuel cell system in which a fuel cell stack surrounded by a heat insulating material case and an electric control unit for controlling power transmission are connected via a power cable and housed in the case. . The power cable includes a heat transfer portion supported by the heat insulating material case to transfer heat from the fuel cell stack, and a heat transfer portion connected to the heat transfer portion that is vertically displaceable and contacts the air in the case to dissipate heat. It comprises at least three parts, a heat radiating part and a pressing part for pressing the heat radiating part in the horizontal direction. The heat transfer portion of the power cable protrudes from the heat insulating material case and is supported by at least one of the case and the heat insulating material case by a support mechanism. The heat radiating portion of the power cable is a heat radiating member capable of absorbing displacement due to thermal stress. The pressing portion of the power cable is a pressing member that presses the heat radiating member in the horizontal direction by thermal stress. A total cable length of the heat radiating portion and the pressing portion is longer than the shortest distance between the end portion of the heat radiating portion in contact with the heat transfer portion and the electric control portion.

本発明によれば、いずれの発明も限られたレイアウト内において、燃料電池スタックの熱膨張による変位の吸収と、放熱性能の向上との両立を図ることが可能な燃料電池システムを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a fuel cell system capable of absorbing displacement due to thermal expansion of the fuel cell stack and improving the heat radiation performance in a limited layout.

本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムのシステム構成を模式的に示す断面図である。1 is a sectional view schematically showing the system configuration of a fuel cell system according to a first embodiment of the invention; FIG. 図１Ａの１Ｂ－１Ｂ線に沿う断面図である。1B is a cross-sectional view along line 1B-1B of FIG. 1A; FIG. 図１Ａの１Ｃ－１Ｃ線に沿う断面図である。1C is a cross-sectional view along line 1C-1C of FIG. 1A; FIG. 第１実施形態の燃料電池システムにおける電力ケーブルを示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing a power cable in the fuel cell system of the first embodiment; FIG. 第１実施形態の燃料電池システムにおける変位吸収機構の作用を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operation of the displacement absorbing mechanism in the fuel cell system of the first embodiment; 第１実施形態の燃料電池システムにおける放熱機構の作用を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the action of the heat dissipation mechanism in the fuel cell system of the first embodiment; 第１実施形態の燃料電池システムにおける電力ケーブルの長さと、電力ケーブルの温度との関係を模式的に示すグラフである。4 is a graph schematically showing the relationship between the length of a power cable and the temperature of the power cable in the fuel cell system of the first embodiment; 本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムの車両レイアウトを模式的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing a vehicle layout of a fuel cell system according to a second embodiment of the invention; 第２実施形態の燃料電池システムとフロアとの位置関係を模式的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing the positional relationship between the fuel cell system of the second embodiment and the floor; 本発明の第３実施形態に係る燃料電池システムのシステム構成を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the system configuration of a fuel cell system according to a third embodiment of the invention; 図３Ａの３Ｂ－３Ｂ線に沿う断面図である。3B is a cross-sectional view along line 3B-3B of FIG. 3A; FIG. 第３実施形態の燃料電池システムにおける電力ケーブルの放熱部の形状を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing the shape of a heat radiating portion of a power cable in a fuel cell system according to a third embodiment; 第３実施形態の燃料電池システムにおける電力ケーブルの放熱部を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a heat radiating portion of a power cable in a fuel cell system according to a third embodiment; 第３実施形態の燃料電池システムにおける変位吸収機構の作用を説明する説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the action of the displacement absorbing mechanism in the fuel cell system of the third embodiment; 図３Ｅとともに変位吸収機構の作用を説明する説明図である。FIG. 3E is an explanatory diagram for explaining the action of the displacement absorbing mechanism together with FIG. 3E; 本発明の第４実施形態に係る燃料電池システムにおける電力ケーブルの放熱部の形状を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing the shape of a heat radiating portion of a power cable in a fuel cell system according to a fourth embodiment of the invention; 第４実施形態の燃料電池システムにおける電力ケーブルの放熱部を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a heat radiating portion of a power cable in a fuel cell system according to a fourth embodiment; 本発明の第５実施形態に係る燃料電池システムのシステム構成を模式的に示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the system configuration of a fuel cell system according to a fifth embodiment of the present invention; 図５Ａの５Ｂ－５Ｂ線に沿う断面図である。5B is a cross-sectional view along line 5B-5B of FIG. 5A; FIG. 本発明の第６実施形態に係る燃料電池システムのシステム構成を模式的に示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the system configuration of a fuel cell system according to a sixth embodiment of the present invention; 本発明の第６実施形態の改変例に係る燃料電池システムのシステム構成を模式的に示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing the system configuration of a fuel cell system according to a modified example of the sixth embodiment of the present invention;

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。なお、説明の便宜のため、ＸＹＺ直交座標系を各図中に示す。Ｘ軸（燃料電池システムの幅方向、車両の前後方向）およびＹ軸（燃料電池システムの長さ方向、車両の幅方向）は水平方向を示し、Ｚ軸（高さ方向）は上下方向を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. Note that the following description does not limit the technical scope or the meaning of terms described in the claims. Also, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may differ from the actual ratios. For convenience of explanation, an XYZ orthogonal coordinate system is shown in each figure. The X-axis (width direction of the fuel cell system, longitudinal direction of the vehicle) and Y-axis (longitudinal direction of the fuel cell system, width direction of the vehicle) indicate the horizontal direction, and the Z-axis (height direction) indicates the vertical direction. ing.

燃料電池スタックと電気制御部との間の熱変位を吸収するだけでは、フロアのフラット化などの車体のレイアウト条件を勘案し、変位方向の制約条件を満足しつつ熱膨張を吸収することは困難であった。また、電力ケーブル（バスバーとも称される）は燃料電池スタックからの熱伝導によって高温になるが、電気制御部には高温の電力ケーブルを接続できない。このため、電力ケーブルを電気制御部に接続するためには、限られたスペース内で電力ケーブルを放熱させなければならない。本件発明者らは上記の課題に着目して鋭意研究した結果、本発明を完成させるに至った。以下、本発明を複数の実施形態を通して詳細に説明する。 By simply absorbing the thermal displacement between the fuel cell stack and the electric control unit, it is difficult to absorb the thermal expansion while satisfying the constraints on the direction of displacement, taking into account vehicle layout conditions such as flat floors. Met. Also, the power cable (also called a busbar) becomes hot due to heat conduction from the fuel cell stack, and the electric control section cannot be connected to the high temperature power cable. Therefore, in order to connect the power cable to the electric control unit, the power cable must be dissipated in a limited space. The inventors of the present invention have completed the present invention as a result of intensive research focusing on the above problems. Hereinafter, the present invention will be described in detail through multiple embodiments.

（第１実施形態）
図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃは、第１実施形態に係る燃料電池システム１０のシステム構成のレイアウトを模式的に示す図、図１Ｄは、第１実施形態の燃料電池システム１０における電力ケーブルを示す断面図である。 (First embodiment)
1A, 1B, and 1C schematically show the layout of the system configuration of the fuel cell system 10 according to the first embodiment, and FIG. 1D shows power cables in the fuel cell system 10 of the first embodiment. It is a sectional view.

図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃに示すように、第１実施形態の燃料電池システム１０は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）の燃料電池スタック２０（以下、「ＳＯＦＣスタック２０」とも記す）と、ＳＯＦＣスタック２０に供給する燃料を改質する機能を有するガスプロセッシングユニット３０（ＧａｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）（以下、「ＧＰＵ３０」とも記す）と、電力伝達の制御（燃料電池スタックからの電流を伝達・遮断する制御）を行う電気制御部４０とを有する。ＧＰＵ３０は、燃料を改質する改質器のほか、ＳＯＦＣスタック２０からの排気を燃焼させて熱を生成する排気燃焼器、およびＳＯＦＣスタック２０に供給する空気を加熱する空気熱交換器を有することができる。ＳＯＦＣスタック２０およびＧＰＵ３０は、断熱材ケース５０によって囲われている。ＳＯＦＣスタック２０と電気制御部４０とは、電力ケーブル６０を介して連結されている。電気制御部４０と、断熱材ケース５０によって囲われたＳＯＦＣスタック２０およびＧＰＵ３０とは、ＡＰＵ（ＡｕｘｉｌｉａｒｙＰｏｗｅｒＵｎｉｔ）ケース７０（以下、単に「ケース７０」と記す）内に収納されている。 As shown in FIGS. 1A, 1B and 1C, the fuel cell system 10 of the first embodiment includes a solid oxide fuel cell (SOFC) fuel cell stack 20 (hereinafter also referred to as "SOFC stack 20"). , a gas processing unit 30 (hereinafter also referred to as "GPU 30") having a function of reforming the fuel supplied to the SOFC stack 20, and power transmission control (transmitting and interrupting current from the fuel cell stack). and an electric control unit 40 that performs control for The GPU 30 has a reformer that reforms the fuel, an exhaust combustor that burns the exhaust from the SOFC stack 20 to generate heat, and an air heat exchanger that heats the air supplied to the SOFC stack 20. can be done. The SOFC stack 20 and GPU 30 are surrounded by an insulating case 50 . The SOFC stack 20 and the electric control section 40 are connected via a power cable 60 . The electric control unit 40 and the SOFC stack 20 and the GPU 30 surrounded by the heat insulating material case 50 are housed in an APU (Auxiliary Power Unit) case 70 (hereinafter simply referred to as "case 70").

ケース７０は、電気制御部４０と、断熱材ケース５０によって囲繞されたＳＯＦＣスタック２０との間に形成された空間部７２を有する。電力ケーブル６０は、空間部７２に配置されている。 The case 70 has a space 72 formed between the electrical control section 40 and the SOFC stack 20 surrounded by the heat insulating material case 50 . Power cable 60 is arranged in space 72 .

断熱材ケース５０内において、ＳＯＦＣスタック２０とＧＰＵ３０とは、マニホールド８０によって接続されている。マニホールド８０は、ＳＯＦＣスタック２０とＧＰＵ３０との間で、燃料の供給および排出、空気の供給および排出のそれぞれを行う。 Within the insulation case 50 , the SOFC stack 20 and GPU 30 are connected by a manifold 80 . The manifold 80 supplies and discharges fuel and supplies and discharges air between the SOFC stack 20 and the GPU 30, respectively.

ＳＯＦＣスタック２０およびＧＰＵ３０は、ブラケット５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂを介して断熱材ケース５０内に収納されている。断熱材ケース５０は、マウント７１を介してケース７０内に収納されている。ＳＯＦＣスタック２０に取り付けられたブラケット５１ａ、５１ｂのうち、ＧＰＵ３０側に配置されたブラケット５１ｂは、断熱材ケース５０にリジッドに固定され、ＳＯＦＣスタック２０の位置が固定される。一方、電力ケーブル６０が接続される側のブラケット５１ａは、水平方向に変位可能に断熱材ケース５０に支持されている。ＳＰＦＣスタックは、ブラケット５１ａが水平方向に変位することによって、熱膨張に伴う熱歪が吸収される。 The SOFC stack 20 and GPU 30 are housed inside the heat insulating material case 50 via brackets 51a, 51b, 52a, 52b. The heat insulating material case 50 is housed inside the case 70 via mounts 71 . Of the brackets 51a and 51b attached to the SOFC stack 20, the bracket 51b arranged on the GPU 30 side is rigidly fixed to the heat insulating material case 50, and the position of the SOFC stack 20 is fixed. On the other hand, the bracket 51a on the side to which the power cable 60 is connected is supported by the heat insulating material case 50 so as to be displaceable in the horizontal direction. The SPFC stack absorbs thermal strain due to thermal expansion by horizontally displacing the bracket 51a.

リジッド状態に固定する構造は、例えば、ボルト締結あるいは溶接接合などである。変位可能に支持する構造は、例えば、水平方向への変位が許容されるスライダーを用いている。 The structure for fixing in a rigid state is, for example, bolting or welding. The displaceable support structure uses, for example, a slider that allows horizontal displacement.

電気制御部４０は、断熱材ケース５０とケース７０との間の空間のうち、ＳＯＦＣスタック２０の下側に配置されている。電気制御部４０は、ケース７０にリジッドに固定されている。電気制御部４０は、断熱材ケース５０によって囲われたＳＯＦＣスタック２０の下面側に位置する配置関係となっていることから、ＳＯＦＣスタック２０の熱によって高温になった空気に直接曝露されることを防ぐことができる。 The electric control unit 40 is arranged below the SOFC stack 20 in the space between the heat insulating material case 50 and the case 70 . The electric control unit 40 is rigidly fixed to the case 70 . Since the electrical control unit 40 is located on the lower surface side of the SOFC stack 20 surrounded by the heat insulating material case 50, it is prevented from being directly exposed to the air heated by the heat of the SOFC stack 20. can be prevented.

電力ケーブル６０は、熱伝達部６１と、放熱部６２と、押圧部６３との少なくとも３つの部分を備えている。熱伝達部６１は、支持機構９０を介して断熱材ケース５０に支持され、ＳＯＦＣスタック２０の熱を伝達する。熱伝達部６１は剛性を有する。放熱部６２は、熱伝達部６１に連結され鉛直方向へ変位可能で且つケース７０内の空気に接して放熱する。放熱部６２は柔軟性を有する。押圧部６３は、放熱部６２を水平方向へ押圧する。熱伝達部６１と放熱部６２との間の接続、および放熱部６２と押圧部６３との間の接続は、例えば、ボルトや溶接接合によって行われる。電力ケーブル６０の熱伝達部６１、放熱部６２および押圧部６３のそれぞれの形成材料は耐熱性能を有する限り限定されない。同種の金属でもよいし、異種金属でもよい。熱伝達部６１と放熱部６２とが異種金属の組み合わせとなる場合や、放熱部６２と押圧部６３とが異種金属の組み合わせとなる場合には、ボルトを介して隣り合う各部を接続できる。 The power cable 60 includes at least three portions, a heat transfer portion 61 , a heat dissipation portion 62 and a pressing portion 63 . The heat transfer part 61 is supported by the heat insulating material case 50 via the support mechanism 90 and transfers the heat of the SOFC stack 20 . The heat transfer portion 61 has rigidity. The heat dissipating portion 62 is connected to the heat transfer portion 61 and is displaceable in the vertical direction. The heat radiation part 62 has flexibility. The pressing portion 63 presses the heat radiating portion 62 in the horizontal direction. The connection between the heat transfer portion 61 and the heat dissipation portion 62 and the connection between the heat dissipation portion 62 and the pressing portion 63 are made by bolts or welding, for example. Materials for forming the heat transfer portion 61, the heat radiation portion 62, and the pressing portion 63 of the power cable 60 are not limited as long as they have heat resistance performance. The same kind of metal may be used, or dissimilar metals may be used. When the heat transfer portion 61 and the heat dissipation portion 62 are made of a combination of different metals, or when the heat dissipation portion 62 and the pressing portion 63 are made of a combination of different metals, the adjacent parts can be connected via bolts.

電力ケーブル６０の熱伝達部６１は、断熱材ケース５０から突出し且つケース７０または断熱材ケース５０の少なくとも一方に支持機構９０によって支持される。図示例では、熱伝達部６１は断熱材ケース５０に支持されているが、熱伝達部６１をケース７０に支持する形態、熱伝達部６１を断熱材ケース５０およびケース７０の両者に支持する形態のいずれにも改変できる。支持機構９０の構造は特に限定されず、例えば、熱伝達部６１が挿通される円筒形状を有するスリーブや、熱伝達部６１を支えるアングル部材などを適用できる。図示例では、支持機構９０は、断熱材ケース５０の貫通穴に取り付けられるスリーブである。電力ケーブル６０の放熱部６２は、熱応力による変位を吸収可能な放熱部材である。電力ケーブル６０の押圧部６３は、熱応力により水平方向に放熱部材を押圧する押圧部材である。 A heat transfer portion 61 of the power cable 60 protrudes from the heat insulating material case 50 and is supported by at least one of the case 70 and the heat insulating material case 50 by a support mechanism 90 . In the illustrated example, the heat transfer portion 61 is supported by the heat insulating material case 50 , but there is a form in which the heat transfer part 61 is supported by the case 70 , and a form in which the heat transfer part 61 is supported by both the heat insulating material case 50 and the case 70 . can be changed to either The structure of the support mechanism 90 is not particularly limited, and for example, a sleeve having a cylindrical shape through which the heat transfer portion 61 is inserted, an angle member that supports the heat transfer portion 61, or the like can be applied. In the illustrated example, the support mechanism 90 is a sleeve attached to a through hole of the heat insulating material case 50 . The heat radiating portion 62 of the power cable 60 is a heat radiating member capable of absorbing displacement due to thermal stress. The pressing portion 63 of the power cable 60 is a pressing member that presses the heat radiating member in the horizontal direction by thermal stress.

さらに、放熱部６２および押圧部６３の合計ケーブル長は、熱伝達部６１と接する放熱部６２の端部と電気制御部４０との間の最短距離よりも長く設定している。このように長さを設定することによって、電力ケーブル６０の放熱部６２および押圧部６３は、熱膨張に伴う変位を吸収する変位代を備えることができる。 Furthermore, the total cable length of the heat radiating portion 62 and the pressing portion 63 is set longer than the shortest distance between the end portion of the heat radiating portion 62 in contact with the heat transfer portion 61 and the electric control portion 40 . By setting the lengths in this manner, the heat radiating portion 62 and the pressing portion 63 of the power cable 60 can be provided with a displacement margin for absorbing displacement due to thermal expansion.

高温環境下に対応するために、ＳＯＦＣスタック２０から電気制御部４０まで１本の耐熱ケーブルによって接続する場合には、耐熱性能を確保するために耐熱被覆などが必要となるため線径を太くせざるを得ない。しかしながら、線径が太くなればなるほど曲げるために必要な曲げアールが大きくなり、電力ケーブル６０の配置に多大なスペースが必要となる。 When connecting from the SOFC stack 20 to the electric control unit 40 with a single heat-resistant cable in order to cope with a high-temperature environment, a heat-resistant coating or the like is required to ensure heat-resistant performance. I can't help it. However, the larger the wire diameter, the larger the bending radius required for bending, requiring a large amount of space for arranging the power cable 60 .

一方、第１実施形態の電力ケーブル６０は３つの部分に分割したため、曲げアールのスペースを必要とすることなくコンパクトに配置できる。図１Ａおよび図１Ｂを参照して、断熱材ケース５０の外面とケース７０内面との間の空間部７２に電力ケーブル６０が配置される。この空間部７２の水平方向（Ｙ軸方向）の寸法は、燃料電池システム１０のコンパクト化およびＳＯＦＣスタック２０の変位量を考慮して、例えば５０ｍｍ程度に設定される。 On the other hand, since the power cable 60 of the first embodiment is divided into three parts, it can be arranged compactly without requiring a bending radius space. 1A and 1B, power cable 60 is arranged in space 72 between the outer surface of heat insulating material case 50 and the inner surface of case 70 . The dimension of the space 72 in the horizontal direction (Y-axis direction) is set to about 50 mm, for example, in consideration of the compactness of the fuel cell system 10 and the amount of displacement of the SOFC stack 20 .

図１Ｄに示すように、電力ケーブル６０の断面形状は、熱伝達部６１、放熱部６２および押圧部６３のいずれの部位においても、円形形状を有する。断面円形形状の電力ケーブル６０は、各方向へ同じように変位可能である。 As shown in FIG. 1D , the cross-sectional shape of the power cable 60 has a circular shape at any of the heat transfer portion 61 , the heat radiation portion 62 and the pressing portion 63 . The power cable 60 having a circular cross section can be displaced in the same way in each direction.

図１Ｅは、燃料電池システム１０における変位吸収機構の作用を説明する説明図である。 FIG. 1E is an explanatory diagram illustrating the operation of the displacement absorbing mechanism in the fuel cell system 10. FIG.

一般的に、ＳＯＦＣスタック２０の運転温度は５００－７００℃程度であり、熱膨張によってＳＯＦＣスタック２０は変位するため変位吸収機構が必要となる。 Generally, the operating temperature of the SOFC stack 20 is about 500-700° C., and the SOFC stack 20 is displaced by thermal expansion, requiring a displacement absorbing mechanism.

図１Ａに示したように、ＧＰＵ３０側に配置されたブラケット５１ｂは、断熱材ケース５０にリジッドに固定されている。このため、ＳＯＦＣスタック２０は、図１Ｅに矢印２１によって示すように、水平方向（Ｙ軸方向）の熱膨張によって、電力ケーブル６０が接続される側に熱膨張する。ＳＯＦＣスタック２０の熱膨張と電力ケーブル６０自身の熱膨張とによって、電力ケーブル６０の熱伝達部６１は、放熱部６２を図中右手側に水平方向に押す。電気制御部４０はケース７０に固定されているため、電力ケーブル６０の押圧部６３も自身の熱膨張分だけ、放熱部６２を図中右手側に水平方向に押す。電力ケーブル６０の放熱部６２は、ＳＯＦＣスタック２０における水平方向熱膨張と、熱伝達部６１および押圧部６３における水平方向熱膨張とを吸収するために、図中右手側に水平方向に伸びる。 As shown in FIG. 1A, the bracket 51b arranged on the GPU 30 side is rigidly fixed to the heat insulating material case 50. As shown in FIG. Therefore, the SOFC stack 20 thermally expands toward the side to which the power cable 60 is connected due to thermal expansion in the horizontal direction (Y-axis direction), as indicated by an arrow 21 in FIG. 1E. Due to the thermal expansion of the SOFC stack 20 and the thermal expansion of the power cable 60 itself, the heat transfer part 61 of the power cable 60 horizontally pushes the heat dissipation part 62 to the right hand side in the figure. Since the electric control unit 40 is fixed to the case 70, the pressing portion 63 of the power cable 60 also presses the heat radiating portion 62 horizontally to the right hand side in the drawing by the amount of its own thermal expansion. The heat radiation portion 62 of the power cable 60 extends horizontally to the right hand side in the figure in order to absorb the horizontal thermal expansion in the SOFC stack 20 and the horizontal thermal expansion in the heat transfer portion 61 and the pressing portion 63 .

ＳＯＦＣスタック２０は、断熱材ケース５０に固定されている。このため、ＳＯＦＣスタック２０は、図１Ｅに矢印２２によって示すように、鉛直方向（Ｚ軸方向）に熱膨張する。ＳＯＦＣスタック２０の熱膨張によって、電力ケーブル６０の熱伝達部６１は、鉛直方向に変位し、放熱部６２を図中上側に引っ張り上げる。電力ケーブル６０の放熱部６２は、鉛直方向の伸びを吸収するために、図中上側に鉛直方向に伸びる。このように電力ケーブル６０の放熱部６２が柔軟に変位することによって、鉛直および水平方向の変位を吸収することができる。 The SOFC stack 20 is fixed to the insulation case 50 . Therefore, the SOFC stack 20 thermally expands in the vertical direction (Z-axis direction), as indicated by arrow 22 in FIG. 1E. Due to the thermal expansion of the SOFC stack 20, the heat transfer portion 61 of the power cable 60 is displaced in the vertical direction, pulling the heat dissipation portion 62 upward in the figure. The heat radiating portion 62 of the power cable 60 vertically extends upward in the figure in order to absorb the vertical extension. Such flexible displacement of the heat radiating portion 62 of the power cable 60 can absorb displacement in the vertical and horizontal directions.

図１Ｆは、燃料電池システム１０における放熱機構の作用を説明する説明図、図１Ｇは、燃料電池システム１０における電力ケーブル６０の長さと、電力ケーブル６０の温度との関係を模式的に示すグラフである。 FIG. 1F is an explanatory diagram for explaining the action of the heat dissipation mechanism in the fuel cell system 10, and FIG. 1G is a graph schematically showing the relationship between the length of the power cable 60 in the fuel cell system 10 and the temperature of the power cable 60. be.

図１Ｆにおける符号Ｑｉｎ、Ｑｏｕｔ、Ｑｒｅｌ、Ｑｊのそれぞれは、以下を表している。Ｑｉｎ：ＳＯＦＣスタック２０からの伝熱、Ｑｏｕｔ：電気制御部４０への伝熱、Ｑｊ：通電による発熱、Ｑｒｅｌ：周囲への対流熱伝達である。 Each of the symbols Qin, Qout, Qrel, Qj in FIG. 1F represents the following. Qin: heat transfer from the SOFC stack 20, Qout: heat transfer to the electric control unit 40, Qj: heat generation due to energization, and Qrel: convective heat transfer to the surroundings.

ＳＯＦＣスタック２０の運転によって生じた熱は、熱伝導により熱伝達部６１に伝わる。熱伝達部６１の熱は、熱伝導によって放熱部６２および押圧部６３に伝わる。ＳＯＦＣスタック２０から電気制御部４０に通電するときに、オーム損によって熱が生じる。これらの熱は、ＳＯＦＣスタック２０から伝熱する過程において、周囲空気との温度差によって電力ケーブル６０から空気へ対流熱伝達によって放出される。つまり、Ｑｉｎ＋Ｑｊ－Ｑｒｅｌ＝Ｑｏｕｔの関係がある。 Heat generated by the operation of the SOFC stack 20 is transmitted to the heat transfer section 61 by thermal conduction. The heat of the heat transfer portion 61 is transferred to the heat dissipation portion 62 and the pressing portion 63 by thermal conduction. When power is applied from the SOFC stack 20 to the electrical control 40, heat is generated due to ohmic losses. These heats are released by convective heat transfer from the power cable 60 to the air due to the temperature difference with the ambient air in the process of transferring heat from the SOFC stack 20 . That is, there is a relationship of Qin+Qj-Qrel=Qout.

図１Ｇに示されるケーブル長さは、ＳＯＦＣスタック２０からの距離を示している。図１Ｆにおいて説明した放熱機構によって、ケーブル温度は、ケーブル長さが長くなると、つまり電気制御部４０に近づくにつれて低下することがわかる。電気制御部４０に接続される端部において、ケーブル温度の許容温度がＴ１であるとする。この場合、図１Ｇに示されるグラフより、ＳＯＦＣスタック２０からのケーブル長さはＬ１以上必要であることがわかる。 The cable length shown in FIG. 1G indicates the distance from the SOFC stack 20. FIG. It can be seen that due to the heat dissipation mechanism described in FIG. 1F, the cable temperature decreases as the cable length increases, i. Assume that the allowable temperature of the cable at the end connected to the electric control unit 40 is T1. In this case, it can be seen from the graph shown in FIG. 1G that the cable length from the SOFC stack 20 must be longer than L1.

（第２実施形態）
図２Ａは、第２実施形態に係る燃料電池システム１０の車両レイアウトを模式的に示す図、図２Ｂは、第２実施形態の燃料電池システム１０とフロアとの位置関係を模式的に示す図である。その他の構成は、第１実施形態と同じである。 (Second embodiment)
FIG. 2A is a diagram schematically showing the vehicle layout of the fuel cell system 10 according to the second embodiment, and FIG. 2B is a diagram schematically showing the positional relationship between the fuel cell system 10 of the second embodiment and the floor. be. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

図２Ａは、車両後部を下方から見ている。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、ケース７０はリヤサイドメンバー１００間のリヤフロアパネル１０１下面に配置している。ケース７０は、取り付けブラケット１０２を介してリヤサイドメンバー１００に固定されている。符号１０３はリアタイヤを示し、符号１０４はリア車軸を示している。また、破線によって囲まれる領域は、電力ケーブル６０を配置する空間部７２を示している。 FIG. 2A looks at the rear of the vehicle from below. As shown in FIGS. 2A and 2B, case 70 is arranged on the lower surface of rear floor panel 101 between rear side members 100 . Case 70 is fixed to rear side member 100 via mounting bracket 102 . Reference numeral 103 indicates a rear tire and reference numeral 104 indicates a rear axle. A region surrounded by dashed lines indicates a space 72 in which the power cable 60 is arranged.

ケース７０をリヤフロアパネル１０１下面に配置したことによって、走行風によってケース７０を冷却することができる。また、ケース７０の熱は、取り付けブラケット１０２から放出され、さらに取り付けブラケット１０２を介してリヤサイドメンバー１００に熱伝導し、リヤサイドメンバー１００から放出される。これによってもケース７０を冷却することができる。ケース７０内の空気は、冷却されたケース７０への熱伝達によって冷却される。このため、ＳＯＦＣスタック２０の運転によって生じた熱は、電力ケーブル６０からケース７０内の空気により効率的に放熱される。 By arranging the case 70 on the lower surface of the rear floor panel 101, the case 70 can be cooled by running wind. Also, the heat of the case 70 is radiated from the mounting bracket 102 , is conducted to the rear side member 100 via the mounting bracket 102 , and is radiated from the rear side member 100 . The case 70 can also be cooled by this. Air within case 70 is cooled by heat transfer to cooled case 70 . Therefore, the heat generated by the operation of the SOFC stack 20 is efficiently dissipated from the power cable 60 by the air inside the case 70 .

ケース７０の外面に放熱フィンを配置し、ケース７０からの放熱性能を高めることができる。取り付けブラケット１０２や放熱フィンが、ケース７０の熱を雰囲気空気に放熱する熱交換部を構成する。 By arranging heat radiation fins on the outer surface of the case 70, the heat radiation performance from the case 70 can be enhanced. The mounting bracket 102 and the heat radiating fins constitute a heat exchange section that radiates heat from the case 70 to ambient air.

以上、第１実施形態および第２実施形態を通して説明したように、燃料電池システム１０は、ＳＯＦＣスタック２０、ＧＰＵ３０および電気制御部４０の少なくとも３つの部材と、車体メンバー（リヤサイドメンバー１００）間に配置され少なくとも３つの部材２０、３０、４０を収納するケース７０と、ケース７０内においてＳＯＦＣスタック２０およびＧＰＵ３０を囲繞する断熱材ケース５０と、ＳＯＦＣスタック２０と電気制御部４０とを電気的に接続する電力ケーブル６０と、を有する。ケース７０は、電気制御部４０と、断熱材ケース５０によって囲繞されたＳＯＦＣスタック２０との間に形成された空間部７２を有する。そして、電力ケーブル６０は、空間部７２に配置されている。 As described above through the first and second embodiments, the fuel cell system 10 is arranged between at least three members of the SOFC stack 20, the GPU 30, and the electric control unit 40, and the vehicle body member (rear side member 100). A case 70 housing at least three members 20, 30, 40, a heat insulating material case 50 surrounding the SOFC stack 20 and the GPU 30 in the case 70, and the SOFC stack 20 and the electric control unit 40 are electrically connected. a power cable 60; The case 70 has a space 72 formed between the electrical control section 40 and the SOFC stack 20 surrounded by the heat insulating material case 50 . The power cable 60 is arranged in the space portion 72 .

このように構成した燃料電池システム１０によれば、電力ケーブル６０が、限られたスペース（空間部７２）内で、通電に加えて、ＳＯＦＣスタック２０の変位の吸収および放熱のそれぞれの機能を十分に発揮する。したがって、燃料電池システム１０は、限られたレイアウト内において、ＳＯＦＣスタック２０の熱膨張による変位の吸収と、放熱性能の向上とを両立させることができる。 According to the fuel cell system 10 configured in this manner, the power cable 60 sufficiently performs the respective functions of absorbing the displacement of the SOFC stack 20 and dissipating heat in addition to supplying electricity within a limited space (the space 72). to demonstrate. Therefore, the fuel cell system 10 can absorb the displacement due to the thermal expansion of the SOFC stack 20 and improve the heat dissipation performance in a limited layout.

燃料電池システム１０は、ケース７０を、車体のリヤサイドメンバー１００間のリヤフロアパネル１０１下面に配置している。 In the fuel cell system 10, the case 70 is arranged on the lower surface of the rear floor panel 101 between the rear side members 100 of the vehicle body.

このように構成した燃料電池システム１０によれば、ケース７０をリヤフロアパネル１０１下面に配置したことによって、走行風によってケース７０を冷却することができ、冷却されたケース７０への熱伝達によりケース７０内の空気を冷却することができる。したがって、ケース７０内の空気温度が低下するため、電力ケーブル６０からケース７０内の空気へより効率的に放熱できる。 According to the fuel cell system 10 configured in this way, the case 70 can be cooled by running wind by arranging the case 70 on the lower surface of the rear floor panel 101, and heat transfer to the cooled case 70 causes the case 70 to cool. The air inside can be cooled. Therefore, the temperature of the air inside the case 70 is lowered, so that the heat can be efficiently dissipated from the power cable 60 to the air inside the case 70 .

電気制御部４０は、ＳＯＦＣスタック２０の下方に配置されている。 The electrical control section 40 is arranged below the SOFC stack 20 .

このように構成した燃料電池システム１０によれば、ＳＯＦＣスタック２０下面に電気制御部４０が位置するため、ＳＯＦＣスタック２０の熱で高温になった空気に電気制御部４０が曝露されることを防ぐことができる。したがって、電気制御部４０が高温空気に触れないため、電気制御部４０の加熱を防ぐことができる。 According to the fuel cell system 10 configured in this manner, since the electric control unit 40 is positioned on the lower surface of the SOFC stack 20, the electric control unit 40 is prevented from being exposed to the air heated by the heat of the SOFC stack 20. be able to. Therefore, since the electric control unit 40 does not come into contact with high-temperature air, heating of the electric control unit 40 can be prevented.

ケース７０は、電力ケーブル６０を配置する空間部７２が側方位置に配置されている。 The case 70 has a space 72 in which the power cable 60 is arranged at a lateral position.

このように構成した燃料電池システム１０によれば、ＳＯＦＣスタック２０の熱膨張による変位の方向を定め、この変位を空間部７２が配置された側方位置において吸収できる。 According to the fuel cell system 10 configured in this manner, the direction of displacement due to thermal expansion of the SOFC stack 20 can be determined, and this displacement can be absorbed at the lateral position where the space 72 is arranged.

ケース７０は、ケース７０の熱を雰囲気空気に放熱する熱交換部（取り付けブラケット１０２や放熱フィン）を有する。 The case 70 has a heat exchange portion (mounting bracket 102 and heat radiating fins) that radiates the heat of the case 70 to ambient air.

このように構成した燃料電池システム１０によれば、ケース７０をより冷却することができ、ケース７０内の空気は、冷却されたケース７０への熱伝達によって冷却される。このため、ＳＯＦＣスタック２０の運転によって生じた熱は、電力ケーブル６０からケース７０内の空気により効率的に放熱される。 According to the fuel cell system 10 configured in this manner, the case 70 can be further cooled, and the air in the case 70 is cooled by heat transfer to the cooled case 70 . Therefore, the heat generated by the operation of the SOFC stack 20 is efficiently dissipated from the power cable 60 by the air inside the case 70 .

電力ケーブル６０は、ＳＯＦＣスタック２０の熱を伝達する熱伝達部６１と、熱伝達部６１に連結され鉛直方向へ変位可能で且つケース７０内の空気に接して放熱する放熱部６２と、放熱部６２を水平方向へ押圧する押圧部６３と、の少なくとも３つの部分を備える。 The power cable 60 includes a heat transfer portion 61 that transfers the heat of the SOFC stack 20, a heat dissipation portion 62 that is connected to the heat transfer portion 61, is movable in the vertical direction, and dissipates heat by being in contact with the air in the case 70, and a heat dissipation portion. and a pressing portion 63 for pressing 62 in the horizontal direction.

このように構成した燃料電池システム１０によれば、電力ケーブル６０を３つの部分に分割したことによって、曲げアールのスペースを必要とすることなくコンパクトに配置できる。また、電力ケーブル６０の放熱部６２が柔軟に変位することによって、鉛直および水平方向の変位を吸収することができる。さらに、電力ケーブル６０の放熱部６２を鉛直方向に配置し、熱伝達部６１および押圧部６３のそれぞれと接続したことによって、水平方向に十分なスペースがなくても放熱に必要な表面積を増やすことができる。このように燃料電池システム１０は、電力ケーブル６０が、限られたスペース内で、通電に加えて、変位の吸収および放熱のそれぞれの機能を十分に発揮する。したがって、燃料電池システム１０は、限られたレイアウト内において、ＳＯＦＣスタック２０の熱膨張による変位の吸収と、放熱性能の向上とを両立させることができる。 According to the fuel cell system 10 configured in this manner, the power cable 60 is divided into three parts, so that it can be arranged compactly without requiring a bending radius space. In addition, the flexible displacement of the heat radiating portion 62 of the power cable 60 can absorb displacement in the vertical and horizontal directions. Furthermore, by arranging the heat dissipation part 62 of the power cable 60 in the vertical direction and connecting it to the heat transfer part 61 and the pressing part 63, the surface area necessary for heat dissipation can be increased even if there is not enough space in the horizontal direction. can be done. In this manner, in the fuel cell system 10, the power cable 60 sufficiently exhibits the respective functions of displacement absorption and heat dissipation, in addition to energization, within a limited space. Therefore, the fuel cell system 10 can absorb the displacement due to the thermal expansion of the SOFC stack 20 and improve the heat dissipation performance in a limited layout.

電力ケーブル６０の熱伝達部６１は、断熱材ケース５０から突出し且つケース７０または断熱材ケース５０の少なくとも一方に支持する支持機構９０を有する。 The heat transfer portion 61 of the power cable 60 has a support mechanism 90 protruding from the heat insulating material case 50 and supported by at least one of the case 70 and the heat insulating material case 50 .

このように構成した燃料電池システム１０によれば、電力ケーブル６０の熱伝達部６１を支持機構９０によって支持することによって、熱伝達部６１を水平方向に変位させることができる。 According to the fuel cell system 10 configured in this way, by supporting the heat transfer portion 61 of the power cable 60 with the support mechanism 90, the heat transfer portion 61 can be displaced in the horizontal direction.

電力ケーブル６０の放熱部６２は、熱応力により鉛直方向に伸縮自在な放熱部材から形成され、電力ケーブル６０の押圧部６３は、熱応力により水平方向に放熱部材を押圧する押圧部材から形成している。 The heat dissipating portion 62 of the power cable 60 is formed of a heat dissipating member that can be stretched in the vertical direction by thermal stress, and the pressing portion 63 of the power cable 60 is formed of a pressing member that presses the heat dissipating member in the horizontal direction due to thermal stress. there is

このように構成した燃料電池システム１０によれば、放熱部６２は、鉛直および水平方向の変位を吸収することができ、放熱性能を高めることができる。 According to the fuel cell system 10 configured in this manner, the heat dissipation portion 62 can absorb displacement in the vertical and horizontal directions, and heat dissipation performance can be enhanced.

放熱部６２および押圧部６３の合計ケーブル長は、熱伝達部６１と接する放熱部６２の端部と電気制御部４０との間の最短距離よりも長く設定されている。 The total cable length of the heat radiating portion 62 and the pressing portion 63 is set longer than the shortest distance between the end portion of the heat radiating portion 62 in contact with the heat transfer portion 61 and the electric control portion 40 .

このように構成した燃料電池システム１０によれば、電力ケーブル６０は、変位の吸収および放熱のそれぞれの機能をより十分に発揮する。 According to the fuel cell system 10 configured in this manner, the power cable 60 more fully exhibits the respective functions of displacement absorption and heat dissipation.

（第３実施形態）
図３Ａおよび図３Ｂは、第３実施形態に係る燃料電池システム１０のシステム構成のレイアウトを模式的に示す図、図３Ｃおよび図３Ｄは、第３実施形態の燃料電池システム１０における電力ケーブル６０の放熱部６２の形状を示す斜視図および断面図である。図３Ｅおよび図３Ｆは、第３実施形態の燃料電池システム１０における変位吸収機構の作用を説明する説明図である。 (Third Embodiment)
3A and 3B are diagrams schematically showing the layout of the system configuration of the fuel cell system 10 according to the third embodiment. 3A and 3B are a perspective view and a cross-sectional view showing the shape of a heat radiating portion 62; FIG. 3E and 3F are explanatory diagrams for explaining the action of the displacement absorbing mechanism in the fuel cell system 10 of the third embodiment.

図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃおよび図３Ｄに示すように、第３実施形態の燃料電池システム１０は、電力ケーブル６０の放熱部６２が、ＳＯＦＣスタック２０の幅方向（Ｘ軸方向）に対してスタック積層方向（Ｙ軸方向）の曲げ剛性が低いケーブルである。燃料電池システム１０は、スタック積層方向（Ｙ軸方向）を軸として回転する機構を備えたコネクタ１１１、１１２を有している。コネクタ１１１は、放熱部６２と熱伝達部６１とを接続する。コネクタ１１２は、放熱部６２と押圧部６３とを接続する。 As shown in FIGS. 3A, 3B, 3C, and 3D, in the fuel cell system 10 of the third embodiment, the heat radiating portion 62 of the power cable 60 is arranged with respect to the width direction (X-axis direction) of the SOFC stack 20. The cable has low bending rigidity in the stack lamination direction (Y-axis direction). The fuel cell system 10 has connectors 111 and 112 having a mechanism for rotating around the stack lamination direction (Y-axis direction). The connector 111 connects the heat dissipation portion 62 and the heat transfer portion 61 . The connector 112 connects the heat radiating portion 62 and the pressing portion 63 .

図３Ｃおよび図３Ｄに示すように、扁平な複数のケーブル素片１１３を水平方向（Ｙ軸方向）に積層することによって、ＳＯＦＣスタック２０の幅方向（Ｘ軸方向）に対してスタック積層方向（Ｙ軸方向）の曲げ剛性が低くなる。電力ケーブル６０の放熱部６２は、変位量の最も大きなスタック積層方向（Ｙ軸方向）への熱膨張変位に対して容易に変形する。このため、コネクタ１１１、１１２や電力ケーブル６０に過剰な力が作用しない。これにより、熱膨張変位を吸収しつつ、熱変位による電力ケーブル６０の耐久性を向上させることができる。 As shown in FIGS. 3C and 3D, by stacking a plurality of flat cable segments 113 in the horizontal direction (Y-axis direction), the stack stacking direction ( bending rigidity in the Y-axis direction) is lowered. The heat radiating portion 62 of the power cable 60 is easily deformed by thermal expansion displacement in the stack lamination direction (Y-axis direction) where the amount of displacement is the largest. Therefore, excessive force does not act on the connectors 111 and 112 and the power cable 60 . As a result, the durability of the power cable 60 due to thermal deformation can be improved while absorbing the thermal expansion deformation.

図３Ｅおよび図３Ｆに示すように、スタック積層方向（Ｙ軸方向）と比較してスタック幅方向（Ｘ軸方向）に剛性が高い放熱部６２を有していても、例えばトーションバーのような機構を備えることによって、スタック幅方向（Ｘ軸方向）の変位を吸収することができる。 As shown in FIGS. 3E and 3F, even if the heat sink 62 has a higher rigidity in the stack width direction (X-axis direction) than in the stack stacking direction (Y-axis direction), a torsion bar, for example, may be used. Displacement in the stack width direction (X-axis direction) can be absorbed by providing the mechanism.

以上説明したように、第３実施形態の燃料電池システム１０は、電力ケーブル６０の放熱部６２が、ＳＯＦＣスタック２０の幅方向（Ｘ軸方向）に対してスタック積層方向（Ｙ軸方向）の曲げ剛性が低いケーブルである。電力ケーブル６０の放熱部６２は、スタック積層方向（Ｙ軸方向）を軸として回転可能なコネクタ１１１、１１２を介して、電力ケーブル６０の熱伝達部６１および押圧部６３のそれぞれに接続されている。 As described above, in the fuel cell system 10 of the third embodiment, the heat radiation portion 62 of the power cable 60 is bent in the stack stacking direction (Y-axis direction) with respect to the width direction (X-axis direction) of the SOFC stack 20. A cable with low stiffness. The heat radiation portion 62 of the power cable 60 is connected to the heat transfer portion 61 and the pressing portion 63 of the power cable 60 via connectors 111 and 112 rotatable about the stack stacking direction (Y-axis direction). .

このように構成した燃料電池システム１０によれば、放熱部６２のスタック積層方向（Ｙ軸方向）への曲げ剛性を低くしたことによって、変位量の最も大きなスタック積層方向（Ｙ軸方向）への熱膨張変位に対して放熱部６２が容易に変形する。このため、コネクタ１１１、１１２や電力ケーブル６０に余計な力がかからない。したがって、変位を吸収しつつ、熱変位による電力ケーブル６０の耐久性を向上させることができる。 According to the fuel cell system 10 configured in this manner, the flexural rigidity of the heat radiating portion 62 in the stack stacking direction (Y-axis direction) is lowered, so that the displacement in the stack stacking direction (Y-axis direction) with the largest amount of displacement is reduced. The heat radiating portion 62 is easily deformed due to thermal expansion displacement. Therefore, no extra force is applied to the connectors 111 and 112 and the power cable 60 . Therefore, the durability of the power cable 60 due to thermal displacement can be improved while absorbing the displacement.

（第４実施形態）
図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の第４実施形態に係る燃料電池システム１０における電力ケーブル６０の放熱部６２の形状を示す斜視図および断面図である。 (Fourth embodiment)
4A and 4B are a perspective view and a cross-sectional view showing the shape of the heat radiation portion 62 of the power cable 60 in the fuel cell system 10 according to the fourth embodiment of the invention.

第４実施形態の燃料電池システム１０は、電力ケーブル６０の放熱部６２の構成を改変した点で第３実施形態の燃料電池システム１０と相違する。システム構成および変位吸収機構の作用は第３実施形態の燃料電池システム１０と同様である（図３Ａおよび図３Ｂ、図３Ｅおよび図３Ｆを参照）。 The fuel cell system 10 of the fourth embodiment differs from the fuel cell system 10 of the third embodiment in that the configuration of the heat radiating section 62 of the power cable 60 is modified. The system configuration and the action of the displacement absorbing mechanism are the same as those of the fuel cell system 10 of the third embodiment (see FIGS. 3A and 3B, 3E and 3F).

第４実施形態の燃料電池システム１０は、第３実施形態と同様に、電力ケーブル６０の放熱部６２が、ＳＯＦＣスタック２０の幅方向（Ｘ軸方向）に対してスタック積層方向（Ｙ軸方向）の曲げ剛性が低いケーブルである。燃料電池システム１０は、スタック積層方向（Ｙ軸方向）を軸として回転する機構を備えたコネクタ１１１、１１２を有している。コネクタ１１１は、放熱部６２と熱伝達部６１とを接続する。コネクタ１１２は、電力ケーブル６０の放熱部６２と電力ケーブル６０の押圧部６３とを接続する。 In the fuel cell system 10 of the fourth embodiment, as in the third embodiment, the heat radiating portion 62 of the power cable 60 extends in the stack stacking direction (Y-axis direction) with respect to the width direction (X-axis direction) of the SOFC stack 20 . This cable has a low bending stiffness. The fuel cell system 10 has connectors 111 and 112 having a mechanism for rotating around the stack lamination direction (Y-axis direction). The connector 111 connects the heat dissipation portion 62 and the heat transfer portion 61 . The connector 112 connects the heat radiation portion 62 of the power cable 60 and the pressing portion 63 of the power cable 60 .

図４Ａおよび図４Ｂに示すように、電力ケーブル６０の放熱部６２は、スタック幅方向（Ｘ軸方向）を長辺とする扁平な長方形状を有する。スタック積層方向（Ｙ軸方向）の放熱部６２のケーブル幅を薄くすることによって、スタック積層方向（Ｙ軸方向）の長さを短縮したコンパクトな配置が可能となる。電力ケーブル６０の放熱部６２は、変位量の最も大きなスタック積層方向（Ｙ軸方向）への熱膨張変位に対して容易に変形する。このため、コネクタ１１１、１１２や電力ケーブル６０に過剰な力が作用しない。これにより、コンパクトなレイアウトにおいても熱膨張変位を吸収しつつ、熱変位による電力ケーブル６０の耐久性を向上させることができる。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the heat radiation portion 62 of the power cable 60 has a flat rectangular shape with long sides in the stack width direction (X-axis direction). By reducing the cable width of the heat radiating section 62 in the stack stacking direction (Y-axis direction), a compact arrangement with a shortened length in the stack stacking direction (Y-axis direction) becomes possible. The heat radiating portion 62 of the power cable 60 is easily deformed by thermal expansion displacement in the stack lamination direction (Y-axis direction) where the amount of displacement is the largest. Therefore, excessive force does not act on the connectors 111 and 112 and the power cable 60 . As a result, the durability of the power cable 60 due to thermal displacement can be improved while absorbing thermal expansion displacement even in a compact layout.

第３実施形態と同様に、スタック積層方向（Ｙ軸方向）と比較してスタック幅方向（Ｘ軸方向）に剛性が高い放熱部６２を有していても、例えばトーションバーのような機構を備えることによって、スタック幅方向（Ｘ軸方向）の変位を吸収することができる（図３Ｅおよび図３Ｆを参照）。 As in the third embodiment, even if the heat sink 62 has higher rigidity in the stack width direction (X-axis direction) than in the stack stacking direction (Y-axis direction), a mechanism such as a torsion bar may be used. By providing it, displacement in the stack width direction (X-axis direction) can be absorbed (see FIGS. 3E and 3F).

以上説明したように、第４実施形態の燃料電池システム１０は、電力ケーブル６０の放熱部６２が、スタック幅方向（Ｘ軸方向）を長辺とする扁平な長方形状を有する。 As described above, in the fuel cell system 10 of the fourth embodiment, the heat radiation portion 62 of the power cable 60 has a flat rectangular shape with the long side extending in the stack width direction (X-axis direction).

このように構成した燃料電池システム１０によれば、スタック積層方向（Ｙ軸方向）の放熱部６２のケーブル幅を薄くすることによって、スタック積層方向（Ｙ軸方向）の長さを短縮したコンパクトな配置が可能となる。また、変位量の最も大きなスタック積層方向（Ｙ軸方向）への熱膨張変位に対して放熱部６２が容易に変形するため、コネクタ１１１、１１２や電力ケーブル６０に余計な力がかからない。したがって、コンパクトなレイアウトで変位を吸収しつつ、熱変位による電力ケーブル６０の耐久性を向上させることができる。 According to the fuel cell system 10 configured in this way, the length of the stack stacking direction (Y-axis direction) is shortened by reducing the cable width of the heat radiating section 62 in the stack stacking direction (Y-axis direction). placement is possible. In addition, since the heat radiating portion 62 is easily deformed by thermal expansion displacement in the stack lamination direction (Y-axis direction) where the amount of displacement is the largest, unnecessary force is not applied to the connectors 111 and 112 and the power cable 60 . Therefore, the durability of the power cable 60 due to thermal displacement can be improved while absorbing the displacement with a compact layout.

（第５実施形態）
図５Ａは、本発明の第５実施形態に係る燃料電池システム１０のシステム構成を模式的に示す断面図である。図５Ｂは、図５Ａの５Ｂ－５Ｂ線に沿う断面図である。 (Fifth embodiment)
FIG. 5A is a sectional view schematically showing the system configuration of the fuel cell system 10 according to the fifth embodiment of the invention. FIG. 5B is a cross-sectional view along line 5B-5B of FIG. 5A.

図５Ａおよび図５Ｂに示すように、第５実施形態の燃料電池システム１０は、電力ケーブル６０の放熱部６２が、蛇腹状のケーブルである点で第１実施形態の燃料電池システム１０と相違する。放熱部６２の形状を蛇腹状の電力ケーブル６０にしたことによって、放熱に必要な表面積を増やすことができる。このため、より効率的に放熱することができる。 As shown in FIGS. 5A and 5B, the fuel cell system 10 of the fifth embodiment differs from the fuel cell system 10 of the first embodiment in that the heat radiation portion 62 of the power cable 60 is a bellows-shaped cable. . By making the shape of the heat radiation part 62 into the accordion-shaped power cable 60, the surface area required for heat radiation can be increased. Therefore, heat can be dissipated more efficiently.

以上説明したように、第５実施形態の燃料電池システム１０は、電力ケーブル６０の放熱部６２が、蛇腹状のケーブルである。 As described above, in the fuel cell system 10 of the fifth embodiment, the heat radiation portion 62 of the power cable 60 is a bellows-shaped cable.

このように構成した燃料電池システム１０によれば、電力ケーブル６０の放熱部６２の形状を蛇腹状の電力ケーブル６０にしたことによって、放熱に必要な表面積を増やすことができる。したがって、表面積を増やすことができるので、より効率的に放熱できる。 According to the fuel cell system 10 configured in this way, the surface area required for heat dissipation can be increased by making the shape of the heat dissipation portion 62 of the power cable 60 a bellows-shaped power cable 60 . Therefore, since the surface area can be increased, heat can be dissipated more efficiently.

（第６実施形態、第６実施形態の改変例）
図６Ａは、本発明の第６実施形態に係る燃料電池システム１０のシステム構成を模式的に示す断面図である。図６Ｂは、本発明の第６実施形態の改変例に係る燃料電池システム１０のシステム構成を模式的に示す断面図である。 (Sixth Embodiment, Modified Example of Sixth Embodiment)
FIG. 6A is a sectional view schematically showing the system configuration of the fuel cell system 10 according to the sixth embodiment of the invention. FIG. 6B is a cross-sectional view schematically showing the system configuration of the fuel cell system 10 according to the modification of the sixth embodiment of the invention.

図６Ａに示すように、第６実施形態の燃料電池システム１０は、電力ケーブル６０の熱伝達部６１を断熱材ケース５０に支持する他の支持機構９１をさらに有する点で第１実施形態の燃料電池システム１０と相違する。電力ケーブル６０の熱伝達部６１は、支持機構９０および他の支持機構９１の両者によって断熱材ケース５０に支持される。他の支持機構９１は、ＳＯＦＣスタック２０を固定するブラケット５１ａに取り付けられている。他の支持機構９１を介した伝熱経路を増やすことができるため、放熱をより効率的に行うことができる。 As shown in FIG. 6A, the fuel cell system 10 of the sixth embodiment is similar to the fuel of the first embodiment in that it further has another support mechanism 91 that supports the heat transfer portion 61 of the power cable 60 on the heat insulating material case 50 . It differs from the battery system 10 . The heat transfer portion 61 of the power cable 60 is supported by the heat insulating material case 50 by both the support mechanism 90 and another support mechanism 91 . Another support mechanism 91 is attached to a bracket 51 a that secures the SOFC stack 20 . Since the number of heat transfer paths via other support mechanisms 91 can be increased, heat can be more efficiently dissipated.

図６Ｂに示すように、第６実施形態の改変例の燃料電池システム１０は、電力ケーブル６０の熱伝達部６１をケース７０に支持する他の支持機構９２をさらに有する点で第１実施形態の燃料電池システム１０と相違する。電力ケーブル６０の熱伝達部６１は、支持機構９０によって断熱材ケース５０に支持され、他の支持機構９２によってケース７０に支持される。他の支持機構９２は、ケース７０に取り付けられている。他の支持機構９２を介した伝熱経路を増やすことができるため、放熱をより効率的に行うことができる。
さらに、他の支持機構９１、９２を有することで、電力ケーブルの支持点が増えるため、耐振性を向上させることができる。 As shown in FIG. 6B, the fuel cell system 10 of the modified example of the sixth embodiment differs from the first embodiment in that it further includes another support mechanism 92 that supports the heat transfer section 61 of the power cable 60 on the case 70 . It differs from the fuel cell system 10 . A heat transfer portion 61 of the power cable 60 is supported by the heat insulating material case 50 by a support mechanism 90 and supported by the case 70 by another support mechanism 92 . Another support mechanism 92 is attached to the case 70 . Since the number of heat transfer paths via other support mechanisms 92 can be increased, heat can be dissipated more efficiently.
Furthermore, since the other support mechanisms 91 and 92 are provided, the number of support points for the power cable is increased, so that vibration resistance can be improved.

以上説明したように、第６実施形態および第６実施形態の改変例の燃料電池システム１０は、電力ケーブル６０の熱伝達部６１をケース７０または断熱材ケース５０の少なくとも一方に支持する他の支持機構９１、９２をさらに有する。 As described above, the fuel cell system 10 according to the sixth embodiment and the modified example of the sixth embodiment includes other supports that support the heat transfer portion 61 of the power cable 60 on at least one of the case 70 and the heat insulating material case 50 . It further has mechanisms 91 , 92 .

このように構成した燃料電池システム１０によれば、他の支持機構９１、９２を介した伝熱経路を増やすことができる。したがって、放熱をより効率的に実施できる。 According to the fuel cell system 10 configured in this way, the number of heat transfer paths via other support mechanisms 91 and 92 can be increased. Therefore, heat dissipation can be performed more efficiently.

なお、燃料電池システム１０は、電力ケーブル６０の熱伝達部６１を断熱材ケース５０に支持する他の支持機構９１と、ケース７０に支持する他の支持機構９２との両者を備える形態に改変できる。 Note that the fuel cell system 10 can be modified to include both another support mechanism 91 that supports the heat transfer portion 61 of the power cable 60 on the heat insulating material case 50 and another support mechanism 92 that supports the case 70 . .

１０燃料電池システム、
２０ＳＯＦＣスタック（燃料電池スタック）、
３０ＧＰＵ（ガスプロセッシングユニット）、
４０電気制御部、
５０断熱材ケース、
５１ａ、５１ｂブラケット、
５２ａ、５２ｂブラケット、
６０電力ケーブル、
６１熱伝達部、
６２放熱部、
６３押圧部、
７０ＡＰＵケース（ケース）、
７１マウント、
７２空間部、
９０支持機構、
９１他の支持機構、
９２他の支持機構、
１００リヤサイドメンバー（車体メンバー）、
１０１リヤフロアパネル、
１０２取り付けブラケット（熱交換部）、
１１１、１１２コネクタ、
１１３ケーブル素片、
Ｘ軸燃料電池システムの幅方向、スタック幅方向、車両の前後方向、
Ｙ軸燃料電池システムの長さ方向、スタック積層方向、車両の幅方向。 10 fuel cell system,
20 SOFC stack (fuel cell stack),
30 GPU (gas processing unit),
40 electrical control unit,
50 insulation case,
51a, 51b brackets,
52a, 52b brackets,
60 power cable,
61 heat transfer section,
62 heat sink,
63 pressing part,
70 APU case (case),
71 Mount,
72 space,
90 support mechanism,
91 other support mechanisms,
92 other support mechanisms,
100 rear side member (body member),
101 rear floor panel,
102 mounting bracket (heat exchange part),
111, 112 connectors,
113 cable pieces,
X-axis The width direction of the fuel cell system, the width direction of the stack, the longitudinal direction of the vehicle,
Y-axis The longitudinal direction of the fuel cell system, the stacking direction, and the width direction of the vehicle.

Claims

at least three members: a fuel cell stack, a gas processing unit having a function of reforming the fuel supplied to the fuel cell stack, and an electric control section for controlling power transmission;
a case disposed between vehicle body members and housing the at least three members;
a heat insulating material case surrounding the fuel cell stack and the gas processing unit within the case;
a power cable electrically connecting the fuel cell stack and the electric control unit;
the case has a space formed between the electric control unit and the fuel cell stack surrounded by the heat insulating material case;
The power cable is arranged in the space ,
The power cable is
a heat transfer section that transfers heat from the fuel cell stack;
a heat dissipating part connected to the heat transfer part, displaceable in the vertical direction, and dissipating heat in contact with the air in the case;
and a pressing portion that presses the heat radiating portion in the horizontal direction,
The heat radiating portion of the power cable is formed of a heat radiating member that can be stretched in the vertical direction by thermal stress,
The fuel cell system according to claim 1, wherein the pressing portion of the power cable is formed of a pressing member that presses the heat radiating member in the horizontal direction by thermal stress .

2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the case is arranged on the lower surface of the rear floor panel between the rear side members of the vehicle body.

3. The fuel cell system according to claim 1, wherein said electric control unit is arranged below said fuel cell stack.

4. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the case is arranged such that the space is located laterally.

5. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, wherein the case has a heat exchanging portion that dissipates the heat of the case to ambient air.

6. The fuel cell according to any one of claims 1 to 5, wherein said heat transfer portion of said power cable has a support mechanism that protrudes from said heat insulating material case and is supported by at least one of said case and said heat insulating material case. system.

7. The total cable length of the heat radiating portion and the pressing portion is longer than the shortest distance between the end portion of the heat radiating portion in contact with the heat transfer portion and the electric control portion. The fuel cell system according to .

A fuel cell system in which a fuel cell stack surrounded by a heat insulating case and an electric control unit for controlling power transmission are connected via a power cable and housed in the case,
The power cable is
a heat transfer part supported by the heat insulating material case and transferring heat of the fuel cell stack;
a heat dissipating part connected to the heat transfer part, displaceable in the vertical direction, and dissipating heat in contact with the air in the case;
and a pressing portion that presses the heat radiating portion in the horizontal direction,
the heat transfer portion of the power cable protrudes from the heat insulating material case and is supported by at least one of the case and the heat insulating material case by a support mechanism;
The heat radiating portion of the power cable is a heat radiating member capable of absorbing displacement due to thermal stress,
The pressing portion of the power cable is a pressing member that presses the heat radiating member in the horizontal direction by thermal stress,
Further, in the fuel cell system, the total cable length of the heat radiating portion and the pressing portion is longer than the shortest distance between the end portion of the heat radiating portion in contact with the heat transfer portion and the electric control portion.

the heat radiation portion of the power cable is a cable having low bending rigidity in the stack stacking direction with respect to the stack width direction of the fuel cell stack;
The heat dissipating portion of the power cable is connected to each of the heat transfer portion and the pressing portion of the power cable via a connector rotatable about the stack stacking direction. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3.

10. The fuel cell system according to claim 9 , wherein said heat radiating portion of said power cable has a flat rectangular shape with long sides extending in the stack width direction.

9. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 8 , wherein said heat radiating portion of said power cable is a bellows-shaped cable.

12. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 11, further comprising another support mechanism for supporting said heat transfer portion of said power cable on at least one of said case and said heat insulating material case.