JP7310771B2 - fuel cell system - Google Patents
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Description
本開示は、燃料電池システムに関する。 The present disclosure relates to fuel cell systems.
特許文献1には、燃料電池とコンバータとがジャンクションボックスを介して接続されている燃料電池システムが開示されている。 Patent Document 1 discloses a fuel cell system in which a fuel cell and a converter are connected via a junction box.
大電流の出力を行うために、燃料電池スタックを2つ組み合わせて1つの燃料電池システムを構成することが考えられる。このような構成を実現するため、本願発明者らは、2つの燃料電池スタックにそれぞれ接続された2つのジャンクションボックスを、大容量の別のジャンクションボックスに接続し、その大容量のジャンクションボックスから外部負荷に電力を供給する構成を考えた。しかし、このような構成では、ジャンクションボックスの数が増加してしまい、更に、容量の異なるジャンクションボックスも必要になるので、燃料電池システムが大型化し、製造コストが増大する。 In order to output a large current, it is conceivable to combine two fuel cell stacks to form one fuel cell system. In order to realize such a configuration, the inventors of the present application connect the two junction boxes respectively connected to the two fuel cell stacks to another large-capacity junction box, and connect the large-capacity junction box to the outside. A configuration for supplying power to the load was considered. However, in such a configuration, the number of junction boxes increases, and junction boxes with different capacities are also required, which increases the size of the fuel cell system and increases the manufacturing cost.
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。 The present disclosure can be implemented as the following forms.
(1)本開示の第1の形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、第1燃料電池スタックを含む第1燃料電池ユニットと、第2燃料電池スタックを含む第2燃料電池ユニットと、前記第1燃料電池ユニットに電気的に接続される第1内部配線を有する第1ジャンクションボックスと、前記第2燃料電池ユニットに電気的に接続される第2内部配線を有する第2ジャンクションボックスと、を備え、前記第1ジャンクションボックスは、第1許容電流値を有する第1接続口と、前記第1許容電流値よりも大きい第2許容電流値を有する第2接続口とを有し、前記第1接続口および前記第2接続口は、前記第1内部配線に電気的に接続され、前記第2ジャンクションボックスは、前記第1許容電流値を有する第3接続口と、前記第2許容電流値を有する第4接続口とを有し、前記第3接続口および前記第4接続口は、前記第2内部配線に電気的に接続され、前記第1ジャンクションボックスと前記第2ジャンクションボックスとは、前記第1接続口と前記第3接続口とを介して電気的に接続されており、前記第2ジャンクションボックスは、前記第4接続口を介して外部負荷に電気的に接続され、前記第1接続口の構造と、前記第3接続口の構造とは同じであり、前記第2接続口の構造と、前記第4接続口の構造とは同じである。
このような形態であれば、第1燃料電池ユニットが接続された第1ジャンクションボックスと第2燃料電池ユニットが接続された第2ジャンクションボックスとを、それぞれのジャンクションボックスに設けられた小容量の接続口を介して接続することによって、第2ジャンクションボックスに設けられた大容量の接続口から外部負荷に対して大電流を出力できる。この結果、大容量のジャンクションボックスを別に用意する必要がないので、燃料電池システムの製造コストを低減でき、更に、燃料電池システムが大型化することを抑制できる。しかも、第1ジャンクションボックスに備えられた接続口の構造と第2ジャンクションボックスに備えられた接続口の構造が同じであるため、部品を共通化することができ、燃料電池システムの製造コストを効果的に低減できる。
(2)上記形態において、前記第1接続口の構造と、前記第2接続口の構造とは異なり、前記第3接続口の構造と、前記第4接続口の構造とは異なってもよい。このような形態であれば、異なる許容電流値を有する接続口へのケーブルの差し違えを抑制できる。
(3)上記形態において、前記第2接続口が封止されてもよい。このような形態であれば、外部負荷が接続されない第2接続口への異物の侵入を抑制できる。
(4)上記形態において、前記第2ジャンクションボックスは、前記第4接続口と前記第2燃料電池ユニットとに電気的に接続されるヒューズを備えてもよい。このような形態によれば、外部負荷から燃料電池システムに過電流が流れることを抑制できる。
(1) According to a first aspect of the present disclosure, a fuel cell system is provided. This fuel cell system includes a first fuel cell unit including a first fuel cell stack, a second fuel cell unit including a second fuel cell stack, and a first internal unit electrically connected to the first fuel cell unit. a first junction box having wiring; and a second junction box having second internal wiring electrically connected to the second fuel cell unit, wherein the first junction box has a first allowable current value. and a second connection port having a second allowable current value larger than the first allowable current value, wherein the first connection port and the second connection port are connected to the first internal wiring The second junction box has a third connection port having the first allowable current value and a fourth connection port having the second allowable current value, and the third connection port and the fourth connection port is electrically connected to the second internal wiring, and the first junction box and the second junction box are electrically connected via the first connection port and the third connection port. the second junction box is electrically connected to an external load through the fourth connection port, and the structure of the first connection port and the structure of the third connection port are the same , and the structure of the second connection port is the same as that of the fourth connection port.
With such a configuration, the first junction box to which the first fuel cell unit is connected and the second junction box to which the second fuel cell unit is connected are connected to each other by the small-capacity connection provided in each junction box. By connecting through the port, a large current can be output to the external load from the large-capacity connection port provided in the second junction box. As a result, since it is not necessary to separately prepare a large-capacity junction box, the manufacturing cost of the fuel cell system can be reduced, and furthermore, an increase in the size of the fuel cell system can be suppressed. Moreover, since the structure of the connection port provided in the first junction box and the structure of the connection port provided in the second junction box are the same, parts can be shared, and the manufacturing cost of the fuel cell system can be effectively reduced. can be reduced significantly.
(2) In the above aspect, the structure of the first connection port may be different from the structure of the second connection port, and the structure of the third connection port may be different from the structure of the fourth connection port. With such a configuration, it is possible to prevent cables from being inserted into connection ports having different allowable current values.
(3) In the above aspect, the second connection port may be sealed. With such a configuration, it is possible to prevent foreign matter from entering the second connection port to which the external load is not connected.
(4) In the above aspect, the second junction box may include a fuse electrically connected to the fourth connection port and the second fuel cell unit. According to such a configuration, it is possible to suppress overcurrent from flowing from the external load to the fuel cell system.
本開示は、上述した燃料電池システムとしての形態以外にも、例えば、燃料電池システムを搭載した移動体や、燃料電池システムを備える定置型発電機など種々の形態で実現することが可能である。 The present disclosure can be realized in various forms other than the above-described form of the fuel cell system, such as a mobile body equipped with a fuel cell system and a stationary power generator equipped with a fuel cell system.
A.第1実施形態:
図1は、第1実施形態における燃料電池システム10の概略構成を示す図である。燃料電池システム10は、第1燃料電池ユニット100と、第2燃料電池ユニット200と、第1ジャンクションボックス130と、第2ジャンクションボックス230とを備える。燃料電池システム10は、第2ジャンクションボックス230に接続された外部負荷300に電力を供給するシステムである。外部負荷300は、例えば、モータや電気機器など、電力によって動作する様々な装置を含む。燃料電池システム10は、例えば、車両、船舶、航空機などの移動体に電力源として搭載される。また、燃料電池システム10は、定置型の発電機として用いることもできる。
A. First embodiment:
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
第1燃料電池ユニット100は、第1燃料電池スタック110と、第1FCPC120と、第1PCU140と、第1エアコンプレッサ150と、第1水素ポンプ用インバータ160と、第1水素ポンプ170と、第1ウォータポンプ用インバータ180と、第1ウォータポンプ190と、を備える。「FCPC」とは、燃料電池パワーユニットコントローラの略である。「PCU」とは、パワーコントロールユニットの略である。第1PCU140は、第1エアコンプレッサ用インバータ142と、第1DC/DCコンバータ144とを備える。第1エアコンプレッサ150、第1水素ポンプ170、および、第1ウォータポンプ190は、第1燃料電池スタック110による発電を補助する機器であり、燃料電池用補機とも呼ばれる。
The first
第2燃料電池ユニット200は、第2燃料電池スタック210と、第2FCPC220と、第2PCU240と、第2エアコンプレッサ250と、第2水素ポンプ用インバータ260と、第2水素ポンプ270と、第2ウォータポンプ用インバータ280と、第2ウォータポンプ290と、を備える。第2PCU240は、第2エアコンプレッサ用インバータ242と、第2DC/DCコンバータ244とを備える。第2燃料電池ユニット200の構成は第1燃料電池ユニット100と同じである。そのため、以下では、第1燃料電池ユニット100の構成について詳細に説明し、第2燃料電池ユニット200の説明については省略する。
The second
第1燃料電池スタック110は、複数の燃料電池セルが積層されたスタック構造を有する発電体である。本実施形態において、燃料電池セルとしては、固体高分子形のセルが用いられる。第1燃料電池スタック110には、燃料ガスとしての水素と、酸化ガスとしての酸素を含む空気とが供給され、これらの電気化学反応によって発電が行われる。例えば、水素は、図示していない高圧水素タンクから第1燃料電池スタック110に供給される。空気は、第1PCU140によって駆動される第1エアコンプレッサ150から供給される。第1燃料電池スタック110によって発電された電力は、第1FCPC120に出力される。なお、燃料電池セルとしては、固体高分子形に限らず、固体酸化物形やリン酸形など、様々なタイプのセルを用いることが可能である。
The first
第1FCPC120は、第1燃料電池スタック110から出力された直流電力を昇圧する昇圧コンバータを含む。昇圧された電力は、第1配線101を通じて第1ジャンクションボックス130に出力される。
First FCPC 120 includes a boost converter that boosts the DC power output from first
第1ジャンクションボックス130は、第1FCPC120から供給された電力を、第1ケーブル13を通じて第2ジャンクションボックス230に出力すると共に、第2配線102を通じて第1PCU140に出力する。第1ジャンクションボックス130および第2ジャンクションボックス230は、電線同士の結合や、分岐、中継を行う電気接続箱である。第1ジャンクションボックス130および第2ジャンクションボックス230は、同じ構造および構成を有している。第1ジャンクションボックス130および第2ジャンクションボックス230の詳細な構造および構成は後述する。
The
第1PCU140は、第1ジャンクションボックス130から供給された電力を、第1エアコンプレッサ用インバータ142に供給して三相交流電力に変換する。変換された三相交流電力は、第1エアコンプレッサ150に供給され、第1エアコンプレッサ150の駆動に用いられる。第1エアコンプレッサ150は、第1燃料電池スタック110に酸化ガスとしての空気を供給する装置である。第1PCU140は、また、第1ジャンクションボックス130から供給された電力を、第1DC/DCコンバータ144を用いて降圧する。
First PCU 140 supplies the power supplied from
第1DC/DCコンバータ144によって降圧された電力は、第1FCPC120を経由して、第1水素ポンプ用インバータ160および第1ウォータポンプ用インバータ180に供給される。第1水素ポンプ用インバータ160は、第1DC/DCコンバータ144から供給された直流電力を三相交流電力に変換し、第1水素ポンプ170を駆動する。第1水素ポンプ170は、第1燃料電池スタック110から排出された、水素を含有するアノードオフガスを、第1燃料電池スタック110に循環させて供給するためのポンプである。第1ウォータポンプ用インバータ180は、第1DC/DCコンバータ144から供給された直流電力を三相交流電力に変換し、第1ウォータポンプ190を駆動する。第1ウォータポンプ190は、第1燃料電池ユニット100を冷却する冷却配管中に、冷却水を循環させるためのポンプである。第1水素ポンプ用インバータ160および第1ウォータポンプ用インバータ180は、第1FCPC120に備えられてもよい。また、第1DC/DCコンバータ144によって降圧された電力は、第1FCPC120を経由せず、直接、第1水素ポンプ用インバータ160および第1ウォータポンプ用インバータ180に供給されてもよい。
The power stepped down by first DC/
第1燃料電池ユニット100の第1燃料電池スタック110によって発電された電力は、第1ケーブル13を通じて第2ジャンクションボックス230に供給される。第2ジャンクションボックス230には、更に、第2燃料電池ユニット200の第2燃料電池スタック210によって発電された電力が、第3配線201を通じて供給される。第2ジャンクションボックス230は、第1燃料電池スタック110および第2燃料電池スタック210による発電電力の両方の供給を受け、これらの電力を、第4配線202を通じて第2燃料電池ユニット200に備えられた第2PCU240に供給すると共に、第2ケーブル14を介して外部負荷300に出力する。このように、本実施形態では、第1燃料電池ユニット100と第2燃料電池ユニット200とが、第1ジャンクションボックス130および第2ジャンクションボックス230を用いて並列接続されており、これらの両方のユニットによって発電された大容量の電力を外部負荷300に供給することができる。
Electric power generated by the first
図2は、第1ジャンクションボックス130の内部構成を示す図である。第1ジャンクションボックス130は、第1接続口131と、第2接続口132とを備える。第1接続口131は、第1許容電流値を有する。第2接続口132は、第1許容電流値よりも大きい第2許容電流値を有する。許容電流値は、その接続口から出力が許容される予め定められた電流値である。第1許容電流値は、例えば、150~200Aであり、第2許容電流値は、例えば、300~400Aである。第1接続口131および第2接続口132は、それぞれ、プラス端子とマイナス端子とを有する。第1接続口131には、第2ジャンクションボックス230の第3接続口231が第1ケーブル13を介して電気的に接続される。第2接続口132には、何も接続されない。
FIG. 2 is a diagram showing the internal configuration of the
第1ジャンクションボックス130は、プラス側配線PWとマイナス側配線MWからなる第1内部配線133を備えている。第1内部配線133は、例えば、銅製のバスバーによって構成される。第1内部配線133には、第1接続口131および第2接続口132が電気的に接続されている。また、第1内部配線133には、第1配線101を介して第1FCPC120が電気的に接続され、第2配線102を介して第1PCU140が電気的に接続されている。このような構成により、第1接続口131および第2接続口132は、第1内部配線133を介して、第1FCPC120および第1PCU140を含む第1燃料電池ユニット100に電気的に接続されている。プラス側配線PWにおいて、第1配線101および第2配線102と、第1接続口131および第2接続口132との間には、第1ヒューズ134が接続されている。第1ヒューズ134は、第1ヒューズ134の定格電流値を超える電流が流れた場合に、局所的に発熱して溶断する素子である。この第1ヒューズ134によって、第1接続口131から第1FCPC120および第1PCU140に過電流が流れることが抑制される。
The
図3は、第2ジャンクションボックス230の内部構成を示す図である。第2ジャンクションボックス230は、第3接続口231と、第4接続口232とを備える。第3接続口231および第4接続口232は、それぞれ、プラス端子とマイナス端子とを有する。第3接続口231は、第1ジャンクションボックス130の第1接続口131と同じ第1許容電流値を有する。第4接続口232は、第1ジャンクションボックス130の第2接続口132と同じ第2許容電流値を有する。第3接続口231には、第1ジャンクションボックス130の第1接続口131が第1ケーブル13を介して電気的に接続される。第4接続口232には、第2ケーブル14を介して外部負荷300が電気的に接続される。
FIG. 3 is a diagram showing the internal configuration of the
第2ジャンクションボックス230は、第1ジャンクションボックス130と同様に、プラス側配線PWとマイナス側配線MWからなる第2内部配線233を備えている。第2内部配線233は、例えば、銅製のバスバーによって構成される。第2内部配線233には、第3接続口231および第4接続口232が電気的に接続されている。また、第2内部配線233には、第3配線201を介して第2FCPC220が電気的に接続され、第4配線202を介して第2PCU240が電気的に接続されている。このような構成により、第3接続口231および第4接続口232は、第2内部配線233を介して、第2FCPC220および第2PCU240を含む第2燃料電池ユニット200に電気的に接続されている。プラス側配線PWにおいて、第3配線201および第4配線202と、第3接続口231および第4接続口232との間には、第2ヒューズ234が接続されている。第2ヒューズ234は、第2ヒューズ234の定格電流値を超える電流が流れた場合に、局所的に発熱して溶断する素子である。この第2ヒューズ234によって、第3接続口231または第4接続口232から第2FCPC220および第2PCU240に過電流が流れることが抑制される。
The
以上、図2および図3を用いて説明したように、第1ジャンクションボックス130と第2ジャンクションボックス230とは、同じ電気的構成を備えている。
As described above with reference to FIGS. 2 and 3,
図4は、第1ジャンクションボックス130および第2ジャンクションボックス230の正面側の斜視図である。図5は、第1ジャンクションボックス130および第2ジャンクションボックス230の背面側の斜視図である。図6は、第1ジャンクションボックス130および第2ジャンクションボックス230の正面図である。
4 is a front perspective view of
図4,6に示すように、第1ジャンクションボックス130の正面側には、第1ケーブル13が接続される第1接続口131と、第2接続口132とが設けられている。第1ケーブル13は、第1接続口131に対して着脱可能なコネクタを介して接続される。また、第2ジャンクションボックス230の正面側には、第1ケーブル13が接続される第3接続口231と、第2ケーブル14が接続される第4接続口232とが設けられている。第1ケーブル13は、第3接続口231に対して着脱可能なコネクタを介して接続される。第2ケーブル14は、第4接続口232に対して着脱可能なコネクタを介して接続される。
As shown in FIGS. 4 and 6, the front side of the
図4,5に示すように、第1ジャンクションボックス130の上面からは第1内部配線133に電気的に接続された第2配線102が延びる。また、第1ジャンクションボックス130の背面からは第2内部配線233に電気的に接続された第1配線101が延びる。第1配線101および第2配線102は、第1ジャンクションボックス130に対して着脱可能なコネクタを介して接続されてもよいし、直接的に接続されてもよい。第2ジャンクションボックス230の上面からは第2内部配線233に電気的に接続された第4配線202が延びる。また、第2ジャンクションボックス230の背面からは第2内部配線233に電気的に接続された第3配線201が延びる。第3配線201および第4配線202は、第2ジャンクションボックス230に対して着脱可能なコネクタを介して接続されてもよいし、直接的に接続されてもよい。
As shown in FIGS. 4 and 5 ,
以上、図4~6を用いて説明したように、第1ジャンクションボックス130と第2ジャンクションボックス230とは、同じ外観形状を有している。
As described above with reference to FIGS. 4 to 6,
図6には、第1ジャンクションボックス130の正面に設けられた第1接続口131および第2接続口132と、第2ジャンクションボックス230の正面に設けられた第3接続口231および第4接続口232の、それぞれの配置および概略形状が示されている。図6に示すように、第1ジャンクションボックス130に備えられた第1接続口131および第2接続口132は異なる構造である。また、第2ジャンクションボックス230に備えられた第3接続口231および第4接続口232は異なる構造である。
FIG. 6 shows a
本実施形態において、第1ジャンクションボックス130の第1接続口131の構造と第2ジャンクションボックス230の第3接続口231の構造とは同じである。本実施形態において、構造が同じとは、同じ形状および同じ寸法を有することをいう。具体的には、第1接続口131と第3接続口231とは、横長の楕円状のコネクタ形状を有し、プラス端子とマイナス端子とが水平方向に並んだ構造を有している。また、本実施形態において、第1ジャンクションボックス130の第2接続口132の構造と第2ジャンクションボックス230の第4接続口232の構造とは同じである。具体的には、第2接続口132と第4接続口232とは、矩形状のコネクタ形状を有しており、プラス端子とマイナス端子とが鉛直方向に並んだ構造を有している。なお、これらのコネクタ形状は図6に示した形態に限定されず、種々の形態を採用可能である。
In this embodiment, the structure of the
本実施形態では、第1ジャンクションボックス130の第2接続口132には、何も接続されない。そのため、本実施形態では、図6に示すように、第2接続口132には、金属製の蓋部材138が取り付けられる。蓋部材138は、第2接続口132を覆うように取り付けられており、第2接続口132を封止している。
In this embodiment, nothing is connected to the
以上で説明した本実施形態の燃料電池システム10によれば、第1燃料電池ユニット100が接続された第1ジャンクションボックス130と第2燃料電池ユニット200が接続された第2ジャンクションボックス230とを、それぞれのジャンクションボックスに設けられた小容量の接続口131,231を介して接続することによって、第2ジャンクションボックス230に設けられた大容量の接続口232から外部負荷300に対して大電流を出力できる。この結果、大容量のジャンクションボックスを別に用意する必要がないので、燃料電池システム10の製造コストを低減でき、更に、燃料電池システム10が大型化することを抑制できる。しかも、第1ジャンクションボックス130に備えられた接続口の構造と第2ジャンクションボックス230に備えられた接続口の構造が同じであるため、これらのジャンクションボックスで部品を共通化することができ、燃料電池システム10の製造コストを効果的に低減できる。しかも、本実施形態では、第1ジャンクションボックス130と第2ジャンクションボックス230とが、接続口の構造だけではなく、同じ電気的構成および同じ外観形状を有している。そのため、第1ジャンクションボックス130と第2ジャンクションボックス230とを同じジャンクションボックスとすることができるので、燃料電池システム10の製造コストを更に低減できる。
According to the
また、本実施形態では、第1ジャンクションボックス130に備えられた第1接続口131の構造と第2接続口132の構造とが異なっており、更に、第2ジャンクションボックス230に備えられた第3接続口231の構造と第4接続口232の構造とが異なっている。そのため、異なる許容電流値を有する接続口へのケーブルの差し違えを抑制できる。具体的には、第1許容電流値を有する第1ジャンクションボックス130の第1接続口131に対して接続される第1ケーブル13を、第1許容電流値よりも大きな第2許容電流値を有する第2接続口132に差し違えることを抑制できる。また、外部負荷300に対して最大で第2許容電流値の電流を流すための第2ケーブル14を、第2許容電流値よりも小さな第1許容電流値を有する第2ジャンクションボックス230の第3接続口231に差し違えることを抑制できる。
Further, in the present embodiment, the structure of the
また、本実施形態では、ケーブルが接続されない第1ジャンクションボックス130の第2接続口132が、蓋部材138によって封止される。そのため、第2接続口132に対して、水などの異物が侵入することを抑制でき、また、異物に高電圧が印加されることを抑制できる。
Also, in the present embodiment, the
なお、本実施形態では、第1ジャンクションボックス130には第1ヒューズ134が備えられ、第2ジャンクションボックス230には第2ヒューズ234が備えられている。しかし、これらのヒューズは省略することが可能である。この場合、第1ジャンクションボックス130のプラス側配線PWにおいて、第1配線101および第2配線102と、第1接続口131および第2接続口132とは、直接的に接続される。また、第2ジャンクションボックス230のプラス側配線PWにおいて、第3配線201および第4配線202と、第3接続口231および第4接続口232とは、直接的に接続される。
In addition, in this embodiment, the
B.第2実施形態:
図7は、第2実施形態における第1ジャンクションボックス130bおよび第2ジャンクションボックス230bの内部構成を示す図である。第1ジャンクションボックス130bの内部構成と第2ジャンクションボックス230bの内部構成は同じであるため、以下では、第2ジャンクションボックス230bの内部構成について説明する。
B. Second embodiment:
FIG. 7 is a diagram showing the internal configuration of the
第2ジャンクションボックス230bは、第1実施形態における第2ジャンクションボックス230に対して、第2ヒューズ234に代えて第3ヒューズ51が備えられた構成を有している。本実施形態において、第3ヒューズ51は、第4接続口232の近傍に設けられている。具体的には、第3ヒューズ51は、第2内部配線233において第3接続口231と第4接続口232とに分岐する配線のうち、第4接続口232に分岐するプラス側配線PWに設けられている。
The
以上で説明したように、第2実施形態では、第2ジャンクションボックス230bの第4接続口232に第3ヒューズ51が接続されているので、外部負荷300から過電流が第2ジャンクションボックス230bを通じて燃料電池システム10に流れ込むことを抑制できる。
As described above, in the second embodiment, the
なお、第1ジャンクションボックス130bの第2接続口132には、ケーブルは接続されない。そのため、第1ジャンクションボックス130bには、第3ヒューズ51が取り付けられていなくてもよい。
A cable is not connected to the
C.第3実施形態:
図8は、第3実施形態における第1ジャンクションボックス130cおよび第2ジャンクションボックス230cの内部構成を示す図である。第1ジャンクションボックス130cの内部構成と第2ジャンクションボックス230cの内部構成は同じであるため、以下では、第2ジャンクションボックス230cの内部構成について説明する。
C. Third embodiment:
FIG. 8 is a diagram showing the internal configuration of the
第2ジャンクションボックス230cは、第2実施形態における第2ジャンクションボックス230bに対して、更に、第4ヒューズ52が加えられた構成を有している。具体的には、第4ヒューズ52は、第2内部配線233において第3接続口231と第4接続口232とに分岐する配線のうち、第3接続口231に分岐するプラス側配線PWに設けられている。つまり、本実施形態では、第2内部配線233において第3接続口231と第4接続口232とに分岐する2つの配線の両方にヒューズが設けられている。第3接続口231の許容電流値は、第4接続口232の許容電流値よりも小さい。そのため、第4ヒューズ52の定格電流値は、第3ヒューズ51の定格電流値以下である。
The
以上で説明した第3実施形態によれば、第2内部配線233において第3接続口231と第4接続口232とに分岐する2つの配線の両方にヒューズが設けられているので、外部負荷から過電流が第2ジャンクションボックス230cを通じて燃料電池システム10に流れ込むことを抑制できると共に、第1燃料電池ユニット100から過電流が第2燃料電池ユニット200に流れ込むことを抑制でき、更に、第2燃料電池ユニット200から第1燃料電池ユニット100に過電流が流れ込むことを抑制できる。
According to the third embodiment described above, since fuses are provided in both of the two wirings branching into the
D.第4実施形態:
図9は、第4実施形態における第1ジャンクションボックス130dおよび第2ジャンクションボックス230dの内部構成を示す図である。第1ジャンクションボックス130dの内部構成と第2ジャンクションボックス230dの内部構成は同じであるため、以下では、第2ジャンクションボックス230dの内部構成について説明する。
D. Fourth embodiment:
FIG. 9 is a diagram showing the internal configuration of the
第2ジャンクションボックス230dは、第1実施形態における第2ジャンクションボックス230に対して、第2ヒューズ234に代えて第5ヒューズ53と第6ヒューズ54とが備えられた構成を有している。具体的には、第5ヒューズ53は、第2FCPC220から延びる第3配線201と第2内部配線233とを接続するプラス側配線PWに設けられ、第6ヒューズ54は、第2PCU240から延びる第4配線202と第2内部配線233とを接続するプラス側配線PWに設けられている。つまり、第2ジャンクションボックス230d内において、第2FCPC220からの出力が分岐される前の配線と、第2PCU240に分岐された後の配線にそれぞれヒューズが設けられている。
The
以上で説明した第4実施形態によれば、第2ジャンクションボックス230d内において、第2FCPC220からの出力が分岐される前の配線と、第2PCU240に分岐された後の配線にそれぞれヒューズが設けられているので、外部負荷300から過電流が第2ジャンクションボックス230d内に流れ込んだとしても、その過電流が、第2FCPC220と第2PCU240とにまで流れ込むことを抑制できる。そのため、外部負荷300からの過電流が、第2燃料電池ユニット200に流れ込むことを抑制できる。
According to the fourth embodiment described above, the wiring before the output from the
また、第1ジャンクションボックス130dにおいては、第2ジャンクションボックス230dおよび第1ケーブル13を通じて外部負荷300からの過電流が第1ジャンクションボックス130内に流れ込んだとしても、その過電流が第1FCPC120と第1PCU140とにまで流れ込むことを抑制できる。そのため、外部負荷からの過電流が、第1燃料電池ユニット100に流れ込むことを抑制できる。
Also, in the
E.他の実施形態:
(E-1)上記実施形態では、第1ジャンクションボックス130の第1接続口131の構造と第2接続口132の構造とが異なっており、また、第2ジャンクションボックス230の第3接続口231の構造と第4接続口232の構造とが異なっている。これに対して、第1ジャンクションボックス130の第1接続口131の構造と第2接続口132の構造は同じでもよく、また、第2ジャンクションボックス230の第3接続口231の構造と第4接続口232の構造とは同じでもよい。このような形態であっても、燃料電池システムの製造コストを低減することが可能である。
E. Other embodiments:
(E-1) In the above embodiment, the structure of the
(E-2)上記実施形態では、第1ジャンクションボックス130の第2接続口132は封止されている。これに対して、第2接続口132は開放されていてもよい。また、第2接続口132は、完全に封止されていなくてもよく、異物が入り込まない程度に蓋部材によって覆われてもよい。
(E-2) In the above embodiment, the
(E-3)上記実施形態では、プラス側配線PWにヒューズが設けられている。これに対して、マイナス側配線MWにヒューズが設けられていてもよい。また、プラス側配線PWとマイナス側配線MWの両方にヒューズが設けられてもよい。 (E-3) In the above embodiment, the fuse is provided in the positive wiring PW. On the other hand, a fuse may be provided in the negative wiring MW. Also, fuses may be provided in both the positive wiring PW and the negative wiring MW.
(E-4)上記実施形態において、第1ジャンクションボックス130に備えられる第1内部配線133と、第2ジャンクションボックス230に備えられる第2内部配線233とは、許容電流値が異なっていてもよい。例えば、第2ジャンクションボックス230には、第1燃料電池ユニット100と第2燃料電池ユニット200の両方が接続されるため、第2内部配線233の許容電流値は、第1内部配線133の許容電流値よりも大きくてもよい。許容電流値は、内部配線を構成するバスバーの板厚と板幅の少なくとも一方を変更することで調整可能である。プレス加工によってバスバーを製造する場合、板厚を変更するよりも板幅を変更する方が、材料自体の変更を要しないため好ましい。
(E-4) In the above embodiment, the first
(E-5)上記実施形態では、第1ジャンクションボックス130および第2ジャンクションボックス230に、それぞれ4組の配線ないしケーブルが接続可能である。これに対して、第1ジャンクションボックス130および第2ジャンクションボックス230には、より多くの配線ないしケーブルを接続するためのコネクタが設けられていてもよい。
(E-5) In the above embodiment, each of the
(E-6)上記実施形態において、第1燃料電池ユニット100および第2燃料電池ユニット200は、それぞれ、燃料電池スタックと、FCPCと、PCUと、燃料電池補機とを備えている。しかし、第1燃料電池ユニット100および第2燃料電池ユニット200は、少なくとも燃料電池スタックを備えていればよく、FCPC、PCU、燃料電池補機の一部または全部を備えていなくてもよい。また、第1燃料電池ユニット100および第2燃料電池ユニット200は、燃料電池スタック、FCPC、PCU、燃料電池補機以外にも、二次電池や高圧水素タンクを備えていてもよい。
(E-6) In the above embodiment, each of the first
F.参考例:
図10は、参考例としての燃料電池システム10fの概略構成を示す図である。燃料電池システム10fは、第1実施形態に示した燃料電池システム10から、第2燃料電池ユニット200と第2ジャンクションボックス230を省略した構成となっている。そして、燃料電池システム10fでは、第1ジャンクションボックス130の第1接続口131に対して、外部負荷300が接続されている。この参考例に示すように、第1ジャンクションボックス130ないし第2ジャンクションボックス230は、小容量出力用の第1接続口131と、大容量出力用の第2接続口132とを兼ね備えているので、上述した各実施形態のように、2つの燃料電池ユニットを備える燃料電池システムに限らず、1つの燃料電池ユニットを備える燃料電池システム10fに対しても、そのまま用いることが可能である。なお、図10に示した参考例では、外部負荷300は、第1接続口131に接続されているが、外部負荷300は、第2接続口132に接続されてもよい。
F. Reference example:
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various configurations without departing from the scope of the present disclosure. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in the respective modes described in the Summary of the Invention column may be used to solve some or all of the above problems, or Substitutions and combinations may be made as appropriate to achieve part or all. Also, if the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.
10…燃料電池システム、13…第1ケーブル、14…第2ケーブル、51…第3ヒューズ、52…第4ヒューズ、53…第5ヒューズ、54…第6ヒューズ、100…第1燃料電池ユニット、101…第1配線、102…第2配線、110…第1燃料電池スタック、120…第1FCPC、130…第1ジャンクションボックス、131…第1接続口、132…第2接続口、133…第1内部配線、134…第1ヒューズ、138…蓋部材、140…第1PCU、142…第1エアコンプレッサ用インバータ、144…第1DC/DCコンバータ、150…第1エアコンプレッサ、160…第1水素ポンプ用インバータ、170…第1水素ポンプ、180…第1ウォータポンプ用インバータ、190…第1ウォータポンプ、200…第2燃料電池ユニット、201…第3配線、202…第4配線、210…第2燃料電池スタック、220…第2FCPC、230…第2ジャンクションボックス、231…第3接続口、232…第4接続口、233…第2内部配線、234…第2ヒューズ、240…第2PCU、242…第2エアコンプレッサ用インバータ、244…第2DC/DCコンバータ、250…第2エアコンプレッサ、260…第2水素ポンプ用インバータ、270…第2水素ポンプ、280…第2ウォータポンプ用インバータ、290…第2ウォータポンプ、300…外部負荷
DESCRIPTION OF
Claims (4)
第1燃料電池スタックを含む第1燃料電池ユニットと、
第2燃料電池スタックを含む第2燃料電池ユニットと、
前記第1燃料電池ユニットに電気的に接続される第1内部配線を有する第1ジャンクションボックスと、
前記第2燃料電池ユニットに電気的に接続される第2内部配線を有する第2ジャンクションボックスと、
を備え、
前記第1ジャンクションボックスは、第1許容電流値を有する第1接続口と、前記第1許容電流値よりも大きい第2許容電流値を有する第2接続口とを有し、前記第1接続口および前記第2接続口は、前記第1内部配線に電気的に接続され、
前記第2ジャンクションボックスは、前記第1許容電流値を有する第3接続口と、前記第2許容電流値を有する第4接続口とを有し、前記第3接続口および前記第4接続口は、前記第2内部配線に電気的に接続され、
前記第1ジャンクションボックスと前記第2ジャンクションボックスとは、前記第1接続口と前記第3接続口とを介して電気的に接続されており、
前記第2ジャンクションボックスは、前記第4接続口を介して外部負荷に電気的に接続され、
前記第1接続口の構造と、前記第3接続口の構造とは同じであり、
前記第2接続口の構造と、前記第4接続口の構造とは同じである、
燃料電池システム。 A fuel cell system,
a first fuel cell unit including a first fuel cell stack;
a second fuel cell unit including a second fuel cell stack;
a first junction box having first internal wiring electrically connected to the first fuel cell unit;
a second junction box having second internal wiring electrically connected to the second fuel cell unit;
with
The first junction box has a first connection port having a first allowable current value and a second connection port having a second allowable current value greater than the first allowable current value, and the first connection port and the second connection port is electrically connected to the first internal wiring,
The second junction box has a third connection port having the first allowable current value and a fourth connection port having the second allowable current value, the third connection port and the fourth connection port having , electrically connected to the second internal wiring,
The first junction box and the second junction box are electrically connected via the first connection port and the third connection port,
The second junction box is electrically connected to an external load through the fourth connection port,
The structure of the first connection port and the structure of the third connection port are the same,
The structure of the second connection port and the structure of the fourth connection port are the same,
fuel cell system.
前記第1接続口の構造と、前記第2接続口の構造とは異なり、
前記第3接続口の構造と、前記第4接続口の構造とは異なる、
燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1,
Unlike the structure of the first connection port and the structure of the second connection port,
The structure of the third connection port is different from the structure of the fourth connection port,
fuel cell system.
前記第2接続口が封止されている、燃料電池システム。 3. The fuel cell system according to claim 1 or 2,
A fuel cell system, wherein the second connection port is sealed.
前記第2ジャンクションボックスは、前記第4接続口と前記第2燃料電池ユニットとに電気的に接続されるヒューズを備える、燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3,
The fuel cell system, wherein the second junction box includes a fuse electrically connected to the fourth connection port and the second fuel cell unit.
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