JP7352588B2 - 燃料電池システム - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池スタックをスタックケースに収納した状態で車両に搭載される燃料電池システムに関する。
燃料電池スタックを含む燃料電池システムを車両に搭載する場合、例えば、特許文献1に記載されるように、該燃料電池スタックをスタックケース内に収納する構成が広汎に採用されている。このスタックケースには、該特許文献の図1に示されるように、燃料電池スタックを構成する単位セルの積層方向端部を覆う壁面に換気カバーが設けられる。燃料電池スタックから水素ガスが漏洩した場合、水素ガスを、フィルタ材を含んで構成された換気カバーを介してスタックケースの外部に排出することを試みている。
ここで、燃料電池システムは、燃料電池スタックの電圧を制御する電圧制御ユニット(VCU)を含んで構成される。VCUはケースに収納され、該ケースは、例えば、特許文献2、3に示されるようにスタックケースの後方に配設される。スタックケースの後部には、後方開口(特許文献3においていう「後方窓」)が形成されている。VCUを収納したケースの前部は、この開口に臨む。
燃料電池スタックには、該燃料電池スタックの各電極に対し、ハーネスを介して電気的に接続されるセル電圧検出端子(「セルV端子」とも指称される)が設けられる。該セルV端子は、前記後方開口に露出する。従って、作業者は、後方開口から手を差し入れて前記端子やその近傍にメンテナンスを施すことが可能である。このように、後方開口は作業用窓となっている。
特開2015-76152号公報(特に図1~図4参照) 特開2020-82753号公報(特に図1参照) 特開2020-29190号公報(特に図2参照)
特許文献2、3に記載される後方開口に、特許文献1に記載される換気カバーを取り付けることが考えられる。しかしながら、上記したように後方開口にはセルV端子のハーネスが露出している。このため、例えば、単位セルの列が後方開口に向かって膨出するように撓むと、ハーネスが換気カバーを押圧する状態となるために該換気カバーに負荷が加わる。負荷が過大であると、換気カバーが撓んだり、これに起因してフィルタ材が永久変形を起こしたりする懸念がある。
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、フィルタ材を保護するに十分な剛性を示すフィルタカバーが設けられた燃料電池システムを提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックを収納するスタックケースとを備え、車両に搭載される燃料電池システムであって、
前記燃料電池スタックは、単位セルが車幅方向に沿って積層されることで構成され、
前記スタックケースの、前記車両の進行方向後方に臨む後部に、前記単位セルの電極に電気的に接続されるセル電圧検出端子が露出する後方開口が形成されるとともに、前記後方開口に、フィルタ材を含むフィルタカバーが設けられ、
前記フィルタカバーが、車高方向に沿って延在する車高方向リブを有する燃料電池システムが提供される。
本発明においては、スタックケースの後方開口を覆うフィルタカバーに、車高方向に沿って延在する車高方向リブが設けられている。この車高方向リブにより、フィルタカバーに剛性が付与される。従って、後方開口に露出するセル電圧検出端子から延出する導線がフィルタカバーに当接した場合であっても、フィルタ材が永久変形したり、破損したりすることが回避される。すなわち、フィルタ材を適切に保護することができる。
本発明の実施形態に係る燃料電池システムが搭載された車両の要部概略側面図である。 前記燃料電池システムを構成するスタックケースの後方からの概略斜視図である。 フィルタカバーの分解斜視図である。 フィルタカバーの概略正面図である。 フィルタカバーを構成する保持プレート(保持部材)の概略全体斜視図である。 図4中のVI-VI線矢視断面図である。 スタックケースと電装機器収納ケースとの連結箇所の近傍を示す概略縦断面側面図である。 別の形状のシールプレート(保持用枠部材)の全体概略正面図である。
以下、本発明に係る燃料電池システムにつき好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明における「左(方)」、「右(方)」、「前(方)」、「後(方)」、「下(方)」及び「上(方)」は、車両の運転席に着座したユーザの左側、右側、前側、後側、下側及び上側を表す。さらに、車幅方向は左右方向、車長方向は前後方向ないし進行方向、車高方向は上下方向と同義である。
図1は、本実施形態に係る燃料電池システム10が搭載された燃料電池車両12(車両)の要部概略側面図である。該燃料電池車両12の前方には、ダッシュボード14によって乗員の車室15から隔離されたフロントルーム16が設けられる。このフロントルーム16内に、燃料電池スタック18を収納したスタックケース20が配設される。
フロントルーム16には、車体フレームを構成するサイドフレーム22と、クロスメンバー24とが設けられている。サイドフレーム22は車長方向に延在し、クロスメンバー24は、サイドフレーム22よりも下方において車幅方向に延在している。
燃料電池スタック18は、燃料ガス供給装置及び酸化剤ガス供給装置(いずれも図示せず)から供給された燃料ガス及び酸化剤ガスの電気化学反応に基づき発電を行う。燃料電池スタック18は、発電により生じた発電電力を、フロントルーム16に設けられた走行用モータ26や図示しないバッテリに供給する。
この場合、走行用モータ26は、燃料電池スタック18ないしスタックケース20の下方に配置されている。走行用モータ26は、図示しないトランスミッション、車輪等を介して燃料電池車両12を推進させる。走行用モータ26の前方側は、モータブラケット28a、前方支持体30aを介してクロスメンバー24に固定されている。走行用モータ26の後方側は、モータブラケット28b、後方支持体30bを介してクロスメンバー24に固定されている。
走行用モータ26よりも前方には、走行用モータ26に適宜の電力を供給するPDU(パワードライブユニット)32が設けられている。PDU32は、3相ブリッジ型のインバータとして構成され、燃料電池スタック18の発電電力(直流電力)を交流電力に変換したり、図示しないECUの制御に基づき、走行用モータ26の回転駆動力を調整したりする。
図2に示すように、燃料電池スタック18は、車幅方向に沿って積層された複数の単位セル34を備える。燃料電池スタック18は、この状態でスタックケース20の内部に収容される。この際、単位セル34の電極が立位姿勢となる。
スタックケース20は、底壁部36a、前壁部36b、上壁部36cを有する。その一方で、スタックケース20の後部36dには後方開口40が形成されている。また、スタックケース20の車幅方向の右側部36e、左側部36fにも、右開口42a、左開口42bがそれぞれ形成される。
単位セル34の積層方向(車幅方向)右端には、図示しない第1ターミナルプレート、第1絶縁プレートが外側に向かって順に配置され、これらはスタックケース20内に収容される。また、スタックケース20の右側部36eには第1エンドプレート44が取り付けられる。第1エンドプレート44は、スタックケース20の右開口42aを閉塞し、単位セル34の積層体に積層方向の締付荷重を付与する。
単位セル34の積層方向左端にも同様に、図示しない第2ターミナルプレート、第2絶縁プレートが外側に向かって順に配置され、これらはスタックケース20内に収容される。また、スタックケース20の左側部36fには、補機ケース46が取り付けられる。
補機ケース46は、スタックケース20にねじ止めされる凹形状の第1ケース部材48と、第1ケース部材48に接合される凹形状の第2ケース部材50とを有する。これらの部材の内部に、配管、インジェクタ、水素ポンプ、バルブ等の水素系補機(水素ガス供給装置:燃料電池システムのデバイス)等の補機が収納される。
第1ケース部材48は、スタックケース20の積層方向左端側の左開口42bを閉塞する壁部54を有する。この壁部54は、単位セル34の積層体に積層方向の締付荷重を付与する第2エンドプレートとして機能する。第1エンドプレート44及び壁部54は、各々とスタックケース20との間にシール部材56が介装された状態で、連結ボルト58によってスタックケース20に取り付けられる。
積層された単位セル34の両端部の各電極(アノード電極、カソード電極)は、前記第1ターミナルプレート、前記第2ターミナルプレートに電気的に接続される。さらに、両ターミナルプレートの一部は、スタックケース20の上壁部36cの開口から外部に突出し、図示しないコンタクタを介してVCU150に電気的に接続される。その一方で、各単位セル34には、セルV端子(セル電圧検出端子)60が電気的に接続される。特に図示していないが、各単位セル34におけるセパレータの外周縁部には接続箇所が設けられており、セルV端子60は、該接続箇所に電気的に接続されている。
これら複数個のセルV端子60は、燃料電池スタック18の、後方開口40に臨む後部に着脱自在に設けられ、後方開口40に露出する。そして、図7に示すように、セルV端子60の後部からは、検出されたセル電圧をセル電圧制御ユニット61に送信するハーネス62(導線の集束物)が延出する。セル電圧制御ユニット61は、セルV端子60で検出された電圧を纏めて内部で処理した後、燃料電池スタック18の制御システムに送信する。
図3及び図4に詳細を示すように、後方開口40には、フィルタカバー70が設けられる。本実施の形態において、フィルタカバー70は、フィルタ材71と、保持プレート72(保持部材)と、シールプレート74(保持用枠部材)とを含んで構成される。
フィルタ材71は、内保護メッシュ76、フィルタ膜78、外保護メッシュ80を有する。そして、内保護メッシュ76、フィルタ膜78、保持プレート72、外保護メッシュ80、シールプレート74がスタックケース20に近接する側からこの順序で配置されることにより、フィルタカバー70が構成されている。
内保護メッシュ76及び外保護メッシュ80は、比較的大きな目が格子形状又は円形状に形成された網状板材からなる。これに対し、フィルタ膜78は、内保護メッシュ76及び外保護メッシュ80よりも微細な細孔が形成された板材である。従って、外保護メッシュ80で捕集されなかった異物は、フィルタ膜78によって捕集される。内保護メッシュ76及び外保護メッシュ80は、両メッシュ76、80の間に挟まれるフィルタ膜78を保護する。
内保護メッシュ76は、例えば、ガラス繊維に樹脂が含浸された繊維強化樹脂材を素材として作製される。一方、外保護メッシュ80は、例えば、アルミニウム合金等の金属からなる。
また、保持プレート72は、例えば、内保護メッシュ76と同様に、ガラス繊維に樹脂が含浸された繊維強化樹脂材を素材として作製される。図5に示すように、保持プレート72は、外縁枠90と、該外縁枠90に囲繞された内方において、外保護メッシュ80側に若干突出した左下段状凸部92、左上段状凸部94、右段状凸部96とを有する。外縁枠90とこれら3個の段状凸部92、94、96との段差により、保持プレート72の、スタックケース20側を臨む側に内部段差98(図7参照)が形成される。
その一方で、保持プレート72の、外保護メッシュ80側を臨む側には、外縁枠90と3個の段状凸部92、94、96との段差により、枠状段差100が形成される。また、左下段状凸部92と左上段状凸部94の間に、車幅方向に沿って延在する水平方向段差102が形成される。さらに、左下段状凸部92及び左上段状凸部94と、右段状凸部96との間に、鉛直方向段差104が形成される。
左下段状凸部92には、複数個の通気口106Ld、106Lmが、例えば、上下方向に沿って2行で並ぶように形成される。また、左上段状凸部94には、通気口106Ld、106Lmの列数と同一の列数で複数個の通気口106Luが形成される。通気口106Luの行数は、例えば、1個である。さらに、右段状凸部96には、上下方向に沿って2行が並ぶようにして、通気口106Rd、Ruが形成される。通気口106Ld、106Lm、106Lu、106Rd、106Ruは、例えば、縦長の長方形形状をなす。
通気口106Rdと通気口106Ruとの間は、通気口106Lmの車高方向寸法と略同程度の間隔で離間している。この離間により、通気口106Rdと通気口106Ruとの間に閉塞壁部108が設けられる。閉塞壁部108が右段状凸部96の壁面の一部であることは勿論である。閉塞壁部108の前面には、前記セル電圧制御ユニット61が対向する。
なお、内保護メッシュ76、フィルタ膜78及び外保護メッシュ80は、保持プレート72の格子の位置に対応して、それぞれ複数個に分割されている。すなわち、内保護メッシュ76、フィルタ膜78、外保護メッシュ80の各切片は、通気口106Ld、106Lm、106Lu、106Rd、106Ruを個別に、又は、上下2列に跨がって覆う程度である。
図4に詳細を示すように、シールプレート74は、左縦辺部112L、右縦辺部112R、下辺部112D、上辺部112Uの4辺を有する略矩形状の外枠部114を有する。左縦辺部112L及び右縦辺部112Rは車高方向に沿って延在し、下辺部112D及び上辺部112Uは車幅方向に沿って延在する。左縦辺部112Lは、下辺部112D及び上辺部112Uの左端同士に連なる。一方、右縦辺部112Rは、下辺部112D及び上辺部112Uの右端同士に連なる。そして、下辺部112D及び上辺部112Uの車幅方向略中間には、車高方向リブ116が橋架されている。車高方向リブ116は、車高方向に沿って延在し、下辺部112D及び上辺部112Uに連なる。すなわち、左縦辺部112L、右縦辺部112R、車高方向リブ116は、互いに平行関係にある。
また、左縦辺部112L及び車高方向リブ116の車高方向略中間には、車幅方向に沿って延在する車幅方向リブ118(交差方向リブ)が橋架されている。車幅方向リブ118は、車高方向リブ116に対して略垂直に交差する。下辺部112D、上辺部112U、車幅方向リブ118は、互いに平行関係にある。そして、車高方向リブ116、車幅方向リブ118により、外枠部114の内側に3個の通気開口120が画成される。
このような構成のシールプレート74の素材の好適な例としては、外保護メッシュ80と同様にアルミニウム合金等の金属が挙げられる。
図6及び図7に示すように、保持プレート72の後面側には内部段差98が形成されている。フィルタ膜78及び内保護メッシュ76は、この内部段差98に収容されている。そして、シールプレート74が固定ボルト122でスタックケース20の後部36dに連結されることにより、後方開口40がフィルタカバー70で覆われる。
この際、シールプレート74の外枠部114の内周は、図4及び図6に示すように、保持プレート72の外周の枠状段差100(図5参照)に係合される。また、車幅方向リブ118は保持プレート72の凹状の水平方向段差102に係合され、車高方向リブ116は保持プレート72の凹状の鉛直方向段差104に係合される。これにより、内保護メッシュ76から外保護メッシュ80に至るまでの各部材が、車幅方向リブ118及び車高方向リブ116のバックアップを受ける。その結果として、フィルタカバー70としての剛性が確保される。
そして、本実施の形態では、フィルタカバー70が上記のようにして後方開口40に取り付けられた状態において、ハーネス62が、フィルタカバー70を構成する内保護メッシュ76に当接するものとする。
さらに、図2及び図7に示すように、スタックケース20の後部36dには、電装機器であるVCU150を収納したVCUケース152(電装機器収納ケース)が連結される。このVCUケース152の、スタックケース20に対向する前方壁部には、スタックケース20に向かって突出するように4本のマウント部154が設けられる。さらに、VCUケース152の後方壁部からマウント部154の前端面に至るまで、マウント用ボルト156が通される貫通孔158が形成される。貫通孔158に通されたマウント用ボルト156が、スタックケース20の後部36dに形成された図示しないボルト穴に螺合されることにより、フィルタカバー70がスタックケース20に保持されるとともにVCUケース152がスタックケース20に連結される。
この際、スタックケース20の後部36d(ないしフィルタカバー70)とVCUケース152の前方壁部との間が、マウント部154の突出長さの分だけ離間して隙間が形成される。このため、図7に示すように、隣接するマウント部154同士の間に換気口160が形成される。
本実施形態に係る燃料電池システム10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき説明する。
スタックケース20の後部36dにフィルタカバー70を取り付ける場合、スタックケース20に近接する側から内保護メッシュ76、フィルタ膜78を保持した保持プレート72、外保護メッシュ80、シールプレート74を重ねる。さらに、固定ボルト122を介してシールプレート74を後部36dに連結する。この連結により、フィルタ材71を含むフィルタカバー70が後方開口40を覆うようにスタックケース20の後部36dに取り付けられる。この取り付けに伴い、上記したように、シールプレート74の外枠部114が枠状段差100に係合される。また、車幅方向リブ118が水平方向段差102に係合され、車高方向リブ116が鉛直方向段差104に係合される。
このとき、単位セル34の列が後方開口40に向かって膨出するように撓むことがあり得る。この場合、セルV端子60から延出するハーネス62が内保護メッシュ76に当接する。これによりフィルタカバー70がハーネス62から押圧を受けるので、剛性が最小であるフィルタ膜78に負荷が作用する。
ここで、本実施の形態では、上記したように、シールプレート74に設けられた車幅方向リブ118及び車高方向リブ116のバックアップによって、フィルタカバー70としての剛性が確保されている。従って、該フィルタカバー70が十分な耐久性を示すようになる。その結果として、フィルタ材71(特に、フィルタ膜78)が永久変形を起こしたり、損傷したりすることが回避される。このように、フィルタカバー70を構成する部材(この場合、シールプレート74)に車幅方向リブ118及び車高方向リブ116を設けたことにより、フィルタ膜78をはじめとするフィルタ材71を永久変形や損傷等から保護することができる。
また、保持プレート72には閉塞壁部108が形成されている。これにより保持プレート72の強度の向上を図ることができるので、該保持プレート72の内側に隣接するセル電圧制御ユニット61を良好に保護することができる。
以上のようにしてフィルタカバー70で後方開口40を覆った後、スタックケース20の後部36dに、VCUケース152を取り付ける。すなわち、マウント用ボルト156を貫通孔158に通し、図示しないボルト穴に螺合する。
図1に示す燃料電池車両12の運転時には、燃料電池スタック18に燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却媒体が供給される。燃料ガスは各単位セル34のアノード電極に供給され、一方、酸化剤ガスは各単位セル34のカソード電極に供給される。これにより各単位セル34において発電が行われ、これに伴って走行用モータ26が付勢される。その結果、燃料電池車両12が走行を開始するに至る。なお、各単位セル34には冷却媒体も供給される。
燃料電池車両12が走行する最中、例えば、小石等の異物Sがタイヤによって跳ね上げられ、フロントルーム16に飛来することが想定される。このような事態が生じた場合、異物SはVCUケース152に当たる。このことから諒解されるように、フィルタカバー70は、該フィルタカバー70を覆うVCUケース152によって、フロントルーム16内に進入した大きな異物Sから保護される。
また、異物Sが換気口160を介してスタックケース20とVCUケース152の間に進入した場合には、外保護メッシュ80によってフィルタ膜78が保護される。このため、フィルタ膜78が破損すること等によって微細な異物を捕捉し得なくなることが回避される。さらに、スタックケース20内のセル電圧制御ユニット61は、該セル電圧制御ユニット61を覆う閉塞壁部108によっても異物Sから保護される。
走行風の一部は、スタックケース20の後部36dの下部に到達する。そして、シールプレート74の通気開口120、外保護メッシュ80の目、保持プレート72の通気口106Ld、106Lm、106Lu、106Rd、106Ru、フィルタ膜78の細孔、内保護メッシュ76の目を通過し、後方開口40からスタックケース20の内部に進入する。走行風に砂粒や粉塵等の微細な異物が同伴されている場合、該異物は、外保護メッシュ80及びフィルタ膜78によって捕捉される。従って、異物がスタックケース20内に進入することは困難である。
スタックケース20内の燃料電池スタック18は、各単位セル34が発電することに伴って温度が上昇している。このため、スタックケース20の内部に進入した走行風に、燃料電池スタック18から熱が付与される。これにより走行風が温度上昇を起こし、スタックケース20内を上昇する。その一方で、燃料電池スタック18は、走行風によって冷却される。
燃料電池スタック18からスタックケース20内に燃料ガスが漏出した場合、燃料ガス中の水素の比重が空気よりも小であることから、水素もスタックケース20内を上昇するとともに、走行風に合流する。走行風(及び水素)は、後方開口40の上部から、内保護メッシュ76の目、フィルタ膜78の細孔、保持プレート72の通気口106Ld、106Lm、106Lu、106Rd、106Ru、外保護メッシュ80の目、シールプレート74の通気開口120を介して、スタックケース20の外部に排出される。走行風(及び水素)は、さらに、換気口160を介してフロントルーム16に到達し、該フロントルーム16から大気に放散される。
燃料電池スタック18(特に、セルV端子60等)に対してメンテナンスが必要となった場合、作業者は、マウント用ボルト156を弛緩してVCUケース152をスタックケース20から取り外し、さらに、固定ボルト122を弛緩してフィルタカバー70をスタックケース20から離脱させればよい。この離脱に伴って後方開口40が現れるので、該後方開口40に露出したセルV端子60等に対してメンテナンスを容易に施すことができる。
本発明は上記した実施形態に特に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、図8に示すように、車幅方向リブ118を、車高方向リブ116を越えて右縦辺部112Rに連なるまで延在させたシールプレート74Bを採用するようにしてもよい。また、交差方向リブは、車幅方向リブ118に限定されるものではなく、車高方向リブ116に交差するように延在するリブであればよい。そして、車幅方向リブ118等の交差方向リブを設けることは必須ではなく、車高方向リブ116のみを設けるようにしてもよい。
さらに、保持プレート72の通気口106Ld、106Lm、106Lu、106Rd、106Ruの形状を、長方形以外の他の形状(円形等)としてもよい。
10…燃料電池システム 12…燃料電池車両
16…フロントルーム 18…燃料電池スタック
20…スタックケース 26…走行用モータ
34…単位セル 36d…後部
40…後方開口 46…補機ケース
54…壁部 60…セルV端子
62…ハーネス 70…フィルタカバー
71…フィルタ材 72…保持プレート
74、74B…シールプレート 76…内保護メッシュ
78…フィルタ膜 80…外保護メッシュ
106Ld、106Lm、106Lu、106Rd、106Ru…通気口
98…内部段差 100…枠状段差
102…水平方向段差 104…鉛直方向段差
108…閉塞壁部 114…外枠部
116…車高方向リブ 118…車幅方向リブ
120…通気開口 150…VCU
152…VCUケース 160…換気口

Claims (9)

  1. 燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックを収納するスタックケースとを備え、車両に搭載される燃料電池システムであって、
    前記燃料電池スタックは、単位セルが車幅方向に沿って積層されることで構成され、
    前記単位セルにおいて、前記車両の進行方向後方を臨む後部に、前記単位セルの電極に電気的に接続されるセル電圧検出端子が設けられ、
    前記スタックケースの、前記車両の進行方向後方に臨む後部に、前記セル電圧検出端子が露出する後方開口が形成されるとともに、前記後方開口に、フィルタ材を含むフィルタカバーが設けられ、
    前記フィルタカバーが、車高方向に沿って延在する車高方向リブを有する燃料電池システム。
  2. 請求項1記載の燃料電池システムにおいて、前記フィルタカバーが、前記車高方向リブに対して交差する方向に延在する交差方向リブを有する燃料電池システム。
  3. 請求項1又は2記載の燃料電池システムにおいて、前記フィルタカバーが、前記スタックケースに連結されて該スタックケースとの間に前記フィルタ材を挟むとともに、通気開口が形成された保持用枠部材を有する燃料電池システム。
  4. 請求項3記載の燃料電池システムにおいて、前記車高方向リブが前記保持用枠部材に形成されている燃料電池システム。
  5. 請求項2に従属する請求項3又は4記載の燃料電池システムにおいて、前記交差方向リブが前記保持用枠部材に形成されている燃料電池システム。
  6. 請求項1~5のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、前記セル電圧検出端子から延在する導線が前記フィルタ材に当接する燃料電池システム。
  7. 請求項1~6のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池システムは、前記車両の前方において、乗員が乗車する車室からダッシュボードによって隔離されたフロントルームに搭載され、前記フィルタ材が、内保護メッシュ、フィルタ膜、外保護メッシュが前記スタックケースに近接する側からこの順序で積層されて構成された燃料電池システム。
  8. 請求項7記載の燃料電池システムにおいて、前記フィルタカバーが、前記外保護メッシュ側から前記フィルタ膜を保持するとともに、通気口が形成された保持部材をさらに有する燃料電池システム。
  9. 燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックを収納するスタックケースとを備える燃料電池システムであって、
    前記スタックケースは、上下方向をそれぞれ向く上壁部及び底壁部と、前記上壁部と前記底壁部との間に位置し且つ前記上下方向に交差する方向を向く複数の側部と、を有し、
    前記燃料電池スタックは、単位セルが積層されることで構成され、
    前記スタックケースの前記複数の側部のうち1つに開口が形成され、
    前記単位セルにおいて、前記開口が形成された側部を臨む側面に、前記単位セルの電極に電気的に接続されるセル電圧検出端子が設けられ、
    前記セル電圧検出端子が前記開口に露出するとともに、前記開口に、フィルタ材を含むフィルタカバーが設けられ、
    前記フィルタカバーが、前記上下方向に沿って延在するリブを有する燃料電池システム。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017162560A (ja) 2016-03-07 2017-09-14 本田技研工業株式会社 燃料電池スタックの車載用マウント構造
JP2019061772A (ja) 2017-09-25 2019-04-18 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP2019145336A (ja) 2018-02-21 2019-08-29 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
JP2020029190A (ja) 2018-08-23 2020-02-27 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
JP2020115417A (ja) 2019-01-17 2020-07-30 本田技研工業株式会社 燃料電池車両
JP2020170679A (ja) 2019-04-05 2020-10-15 本田技研工業株式会社 燃料電池システム

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5900453B2 (ja) 2013-10-07 2016-04-06 トヨタ自動車株式会社 燃料電池ケースおよび換気カバー
JP7080802B2 (ja) 2018-11-15 2022-06-06 本田技研工業株式会社 燃料電池車両
JP7234276B2 (ja) * 2021-02-22 2023-03-07 本田技研工業株式会社 燃料電池システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017162560A (ja) 2016-03-07 2017-09-14 本田技研工業株式会社 燃料電池スタックの車載用マウント構造
JP2019061772A (ja) 2017-09-25 2019-04-18 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP2019145336A (ja) 2018-02-21 2019-08-29 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
JP2020029190A (ja) 2018-08-23 2020-02-27 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
JP2020115417A (ja) 2019-01-17 2020-07-30 本田技研工業株式会社 燃料電池車両
JP2020170679A (ja) 2019-04-05 2020-10-15 本田技研工業株式会社 燃料電池システム

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