KR101481185B1 - Fuel cell electric vehicle with improved vibration isolation of fuel cell module - Google Patents

Fuel cell electric vehicle with improved vibration isolation of fuel cell module Download PDF

Info

Publication number
KR101481185B1
KR101481185B1 KR20090110542A KR20090110542A KR101481185B1 KR 101481185 B1 KR101481185 B1 KR 101481185B1 KR 20090110542 A KR20090110542 A KR 20090110542A KR 20090110542 A KR20090110542 A KR 20090110542A KR 101481185 B1 KR101481185 B1 KR 101481185B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel cell
module
frame
cell module
speed reducer
Prior art date
Application number
KR20090110542A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110053854A (en
Inventor
박지훈
금영범
양동수
윤형진
김재광
류성종
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR20090110542A priority Critical patent/KR101481185B1/en
Publication of KR20110053854A publication Critical patent/KR20110053854A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101481185B1 publication Critical patent/KR101481185B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/70Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
    • B60L50/72Constructional details of fuel cells specially adapted for electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/70Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
    • B60L50/71Arrangement of fuel cells within vehicles specially adapted for electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/02Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted comprising longitudinally or transversely arranged frame members
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2304/00Optimising design; Manufacturing; Testing
    • B60Y2304/07Facilitating assembling or mounting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 연료전지 자동차에 관한 것으로서, 연료전지 모듈과 구동모터를 탑재한 구조에 있어서 조립성과 정비성이 향상되고 구동모터에 대한 연료전지 모듈의 진동 절연성이 향상되는 연료전지 자동차 구조에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명은 연료전지 스택, 수소공급장치와 공기공급장치, 그리고 열 및 물 관리 시스템을 포함하는 연료전지 모듈이 모듈 프레임에 장착되고, 일체형의 구동모터-감속기가 별도 프레임인 서브 프레임이 장착되며, 상기 모듈 프레임과 서브 프레임이 서로 분리되어 독립된 구조로 차량의 사이드 멤버에 결합 및 지지되는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차를 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell vehicle, and more particularly, to a structure of a fuel cell vehicle in which a fuel cell module and a drive motor are mounted, thereby improving assemblability and maintainability and improving vibration insulation of the fuel cell module. To this end, the present invention provides a fuel cell module comprising a fuel cell module including a fuel cell stack, a hydrogen supply device and an air supply device, and a heat and water management system mounted on the module frame, and a subframe in which the integral drive motor- Wherein the module frame and the subframe are separated from each other and are coupled and supported by a side member of the vehicle in an independent structure.

연료전지, 구동모터, 진동 절연, 사이드 멤버, 조립성, 정비성 Fuel cell, drive motor, vibration isolation, side member, assemblability, maintainability

Description

연료전지 모듈의 진동 절연성이 향상되는 연료전지 자동차{Fuel cell electric vehicle with improved vibration isolation of fuel cell module}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a fuel cell vehicle,

본 발명은 연료전지 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지 모듈과 구동모터를 탑재한 구조에 있어서 조립성과 정비성이 향상되고 구동모터에 대한 연료전지 모듈의 진동 절연성이 향상되는 연료전지 자동차 구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell vehicle, and more particularly, to a fuel cell vehicle structure in which a fuel cell module and a driving motor are mounted, .

알려진 바대로, 연료전지 시스템이 탑재된 자동차에서는 반응가스, 즉 연료로 사용되는 수소와 산화제로 사용되는 산소를 포함하는 공기를 연료전지 스택에 공급하여 전기를 생산하고, 연료전지 스택에 의해 생산된 전기로 구동모터를 작동시켜 차량을 구동시킨다.As is known, in a vehicle equipped with a fuel cell system, air containing reactant gas, i.e., hydrogen used as fuel and oxygen used as an oxidant, is supplied to the fuel cell stack to produce electricity, The electric furnace drive motor is operated to drive the vehicle.

이를 위해, 상기한 연료전지 시스템은, 반응가스의 전기화학반응으로부터 전기에너지를 생성하는 연료전지 스택과, 연료전지 스택에 연료인 수소를 공급하는 수소공급장치(Fuel Processing System, FPS)와, 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 산소를 포함하는 공기를 공급하는 공기공급장치(Air Processing System, APS)와, 연료전지 스택의 전기화학반응 부산물인 열을 외부로 방출시켜 연료전지 스택의 운전온도를 최적으로 제어하고 물 관리 기능을 수행하는 열 및 물 관리 시스템(Thermal Management System, TMS)을 포함하여 구성된다.To this end, the fuel cell system includes a fuel cell stack for generating electric energy from an electrochemical reaction of a reaction gas, a fuel supply system (FPS) for supplying hydrogen as fuel to the fuel cell stack, An air processing system (APS) for supplying air containing oxygen, which is an oxidizing agent required for an electrochemical reaction, to the battery stack, and a fuel cell stack And a thermal management system (TMS) that optimally controls temperature and performs water management functions.

여기서, 수소공급장치는 수소탱크, 고압/저압 레귤레이터, 수소밸브, 수소 재순환 장치 등을 포함하고, 공기공급장치는 공기블로워, 공기밸브, 가습기 등을 포함하며, 열 및 물 관리 시스템은 펌프 및 히터, 제어기, 써모스탯 및 센서류, 이온제거기, 관련 배관 호스 및 밸브류, 배선(케이블)류 등을 포함한다.Here, the hydrogen supply device includes a hydrogen tank, a high-pressure / low-pressure regulator, a hydrogen valve, a hydrogen recirculation device, and the air supply device includes an air blower, an air valve, a humidifier, , Controllers, thermostats and sensors, ion eliminators, related piping hoses and valves, and wiring (cables).

수소공급장치에서는 수소탱크로부터 공급되는 고압의 수소가 고압/저압 레귤레이터를 차례로 거친 뒤 낮은 압력으로 연료전지 스택에 공급되며, 수소 재순환 장치에서는 재순환 라인의 블로워가 스택의 애노드에서 사용하고 남은 미반응 수소를 다시 애노드로 재순환시켜 수소의 재사용을 도모한다. In the hydrogen supply device, high-pressure hydrogen supplied from a hydrogen tank is supplied to the fuel cell stack at low pressure after passing through a high-pressure / low-pressure regulator in turn. In the hydrogen recirculation device, the blower of the recycle line uses unreacted hydrogen Is recycled back to the anode to reuse the hydrogen.

공기공급장치에서는 공기블로워에 의해 공급되는 건조한 공기가 가습기를 통과하는 동안 스택의 캐소드 출구에서 배출된 배출가스(습윤공기)와 수분 교환하여 가습된 뒤 연료전지 스택의 캐소드 입구로 공급된다.In the air supply apparatus, the dry air supplied by the air blower is humidified by moisture exchange with the exhaust gas (humid air) discharged from the cathode outlet of the stack while passing through the humidifier, and then supplied to the cathode inlet of the fuel cell stack.

이와 함께 연료전지 자동차에서는 연료전지 시스템과 더불어 차량 구동을 위한 구동모터, 보조동력원인 축전수단(수퍼캡, 배터리)를 구비하여, 연료전지에 의해 생산된 전기를 축전수단에 저장하며, 연료전지에서 생산된 전기 또는 축전수단에 저장된 전기로 구동모터를 작동시켜 차량을 구동시킨다.In addition, a fuel cell vehicle includes a fuel cell system, a driving motor for driving the vehicle, and an accumulator (supercap, battery) serving as an auxiliary power source. The electricity generated by the fuel cell is stored in the accumulator. And drives the electric furnace drive motor stored in the electric storage or storage means to drive the vehicle.

한편, 연료전지 스택 및 관련 부품과 구동모터(감속기 포함), 전력분배유닛(Power Distribution Unit, PDU), 모터제어기(Motor Control Unit, MCU) 등을 차 량 전실(前室)에 탑재함에 있어서, 우선 협소한 공간문제를 해결해야 하고, 단순 장착용 부품들을 최소화하여 경량화 및 원가절감을 달성해야 하며, 레이아웃 및 공간활용 면에서 보다 유리해지는 배치구조를 고려해야 한다. On the other hand, in mounting the fuel cell stack and related parts, the driving motor (including the reduction gear), the power distribution unit (PDU), the motor control unit (MCU) First of all, it is necessary to solve the narrow space problem, to minimize the weight of simple mounting parts, to achieve weight reduction and cost reduction, and to consider the layout structure which is more advantageous in terms of layout and space utilization.

또한 좁은 공간에 많은 수의 부품들을 장착하므로 조립성과 정비성을 고려하여 배치해야 하며, 이를 고려하지 않으면 차량 생산성 및 유지보수 측면에서 문제가 있게 된다.In addition, since a large number of parts are mounted in a narrow space, it is necessary to arrange the parts in consideration of assembly and maintenance, and if not, there is a problem in terms of productivity and maintenance of the vehicle.

선행기술로서 공개특허 US 2008/0073133에서는 연료전지 스택을 브라켓으로 차체에 결합하고 구동모터는 차체와 직접 연결하지 않고 연료전지 스택을 통해 간접 연결하는 구조가 개시되어 있다.As a prior art publication, US 2008/0073133 discloses a structure in which a fuel cell stack is coupled to a vehicle body through a bracket and a drive motor is indirectly connected through a fuel cell stack without being directly connected to the vehicle body.

그러나, 상기한 구조에서는 차량에서 연료전지 스택 및 관련 부품을 별도로 탈거하거나 구동모터만을 별도로 탈거하는 것이 어렵기 때문에 정비성이 좋지 못하고, 특히 연료전지 스택에 진동 및 소음원인 구동모터가 간접적으로나마 연결되어 있는 구조이므로 진동 절연성 측면에서 바람직하지 못하다.However, in the above-described structure, it is difficult to detach the fuel cell stack and the related parts separately from the vehicle, or to remove only the drive motor separately. Therefore, the maintenance property is poor and in particular, the drive motor for vibration and noise is indirectly connected to the fuel cell stack So that it is not preferable from the viewpoint of vibration insulation.

그 밖에 구동모터 및 감속기를 차량에서 서스펜션 장치에 의해 지지되는 서스펜션 프레임에 장착하고, 상기 서스펜션 프레임에 연료전지 프레임을 연결한 뒤, 상기 연료전지 프레임에 연료전지를 장착하는 방법이 있으나, 이 역시 연료전지 및 구동모터를 단독으로 탈거하는 것이 어려워 정비성 측면에서 불리하고, 특히 구동모터가 장착된 서스펜션 프레임에 연료전지를 연료전지 프레임을 매개로 하여 지지시키는 구조이므로 진동 절연성 측면에서 바람직하지 못하다.In addition, there is a method in which a driving motor and a speed reducer are mounted on a suspension frame supported by a suspension device in a vehicle, a fuel cell frame is connected to the suspension frame, and a fuel cell is mounted on the fuel cell frame. It is difficult to detach the battery and the driving motor by themselves, which is disadvantageous from the standpoint of maintenance. Particularly, since the fuel cell is supported on the suspension frame equipped with the driving motor via the fuel cell frame, it is not preferable from the viewpoint of vibration insulation.

특히, 구동모터로부터 진동에 민감한 연료전지 스택을 진동 절연시키지 못하 는 경우 진동에 의한 악영향을 줄 수 있으므로 개선이 필요한 실정이다. In particular, when the vibration-insensitive fuel cell stack which is susceptible to vibration is insulated from the drive motor, it may be adversely affected by vibration.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 차량에 연료전지 모듈과 구동모터-감속기를 탑재함에 있어서 조립성과 정비성이 향상되는 동시에 구동모터에 대한 연료전지 모듈의 진동 절연성이 향상되는 연료전지 자동차 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a fuel cell module and a drive motor- Thereby improving the fuel cell vehicle structure.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 연료전지 스택, 수소공급장치와 공기공급장치, 그리고 열 및 물 관리 시스템을 포함하는 연료전지 모듈이 모듈 프레임에 장착되고, 일체형의 구동모터-감속기가 별도 프레임인 서브 프레임이 장착되며, 상기 모듈 프레임과 서브 프레임이 서로 분리되어 독립된 구조로 차량의 사이드 멤버에 결합 및 지지되는 것을 특징으로 하는 연료전지 모듈의 진동 절연성이 향상되는 연료전지 자동차를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a fuel cell module including a fuel cell module including a fuel cell stack, a hydrogen supply device and an air supply device, and a heat and water management system mounted on a module frame, Wherein the subframe is a separate frame and the module frame and the subframe are separated from each other and are coupled to and supported by a side member of the vehicle in an independent structure. .

여기서, 상기 모듈 프레임은 사이드 멤버의 상측에 결합되고, 상기 서브 프레임이 사이드 멤버의 하측으로 결합되어, 상기 서브프레임에 장착된 구동모터-감속기가 상기 모듈 프레임 및 연료전지 스택 하측으로 배치되도록 함이 바람직하다.The module frame is coupled to the upper side of the side member and the sub frame is coupled to the lower side of the side member so that the driving motor-speed reducer mounted on the sub frame is disposed below the module frame and the fuel cell stack. desirable.

또한 상기 연료전지 스택이 수소공급장치, 열 및 물 관리 시스템과 함께 모듈 프레임 상측으로 배치되고, 상기 모듈 프레임 하측으로 공기공급장치의 가습기 및 공기블로워가 배치되도록 함이 바람직하다.It is also preferable that the fuel cell stack is arranged on the upper side of the module frame together with the hydrogen supply device, the heat and water management system, and the humidifier and the air blower of the air supply device are arranged below the module frame.

또한 상기 구동모터-감속기는 서브 프레임에 3점 지지방식으로 장착되되, 좌우 양단과 중앙에 각 1점씩 지지점을 두어 각 지지점에서 마운트를 개재한 3점 중심지지 방식으로 장착됨이 바람직하다.Also, the driving motor-speed reducer is preferably mounted in a three-point supporting manner on a subframe, and is mounted in a three-point centering manner with a mount at each supporting point with one support point at each of left and right ends and a center.

이에 따라, 본 발명의 연료전지 자동차에서는 연료전지 모듈은 모듈 프레임에, 진동-소음원이 되는 구동모터-감속기는 모듈 프레임과는 분리된 별도의 서브 프레임에 장착되고, 상기 모듈 프레임과 서브 프레임이 상호 연결됨 없이 독립적으로 사이드 멤버에 결합, 지지되어, 구동모터에서 발생하는 진동이 연료전지 모듈에 전해지는 것이 최소화될 수 있고, 연료전지 모듈의 진동 절연성이 향상된다.Accordingly, in the fuel cell vehicle of the present invention, the fuel cell module is mounted on the module frame, the driving motor-speed reducer serving as the vibration-noise source is mounted on a separate subframe separate from the module frame, The vibration generated in the drive motor can be minimized to the vibration of the fuel cell module, and the vibration insulation of the fuel cell module is improved.

또한 모듈 프레임 및 이에 탑재된 연료전지 모듈과 서브 프레임 및 구동모터-감속기를 보다 쉽게 독립적으로 탈거할 수 있는 바, 연료전지 모듈과 구동모터 등을 모두 일체로 탈거해야 했던 종래에 비해 정비성 및 A/S 성이 향상될 수 있고, 또한 분리 장착되는 구조로 인해 조립성 역시 향상될 수 있다. In addition, since the module frame and the fuel cell module mounted thereon, the sub-frame, and the drive motor-reducer can be easily removed independently, the fuel cell module and the drive motor must be detached altogether, / S property can be improved, and the assemblability can also be improved due to the structure that is separately mounted.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be easily understood by those skilled in the art.

본 발명은 차량에 연료전지 모듈과 구동모터를 탑재함에 있어서 조립성과 정 비성이 향상되는 동시에 구동모터에 대한 연료전지 모듈의 진동 절연성이 향상되는 연료전지 자동차 구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a structure of a fuel cell vehicle in which a fuel cell module and a driving motor are mounted on a vehicle, the assembling property and accuracy are improved, and the vibration insulating property of the fuel cell module to the driving motor is improved.

특히, 본 발명은 진동에 민감한 연료전지 스택을 포함하는 연료전지 모듈과 진동-소음원이 되는 구동모터를 별도의 프레임에 분리 장착하여 차량 전실에 배치하는 구조에 특징이 있는 것으로, 이를 통해 구동모터의 영향도를 최소화하여 연료전지 모듈의 진동 절연성을 향상시키고자 한 것이다.Particularly, the present invention is characterized in that a fuel cell module including a fuel cell stack sensitive to vibration and a drive motor serving as a vibration-noise source are separately mounted on a separate frame and disposed in a front of a vehicle. Thereby minimizing the influence and improving the vibration insulation of the fuel cell module.

도 1은 본 발명에 따른 연료전지 자동차에서 연료전지 모듈과 구동모터-감속기의 장착상태를 나타내는 사시도이고, 도 2와 도 3은 각각 평면도와 측면도이다.FIG. 1 is a perspective view showing a mounting state of a fuel cell module and a driving motor-speed reducer in a fuel cell vehicle according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are a plan view and a side view, respectively.

또한 도 4a와 도 4b는 본 발명에서 연료전지 모듈의 장착구조를 나타내는 도면이고, 도 5a와 도 5b, 도 5c는 본 발명에서 모터-감속기의 장착구조를 나타내는 도면이다.4A and 4B are views showing a mounting structure of a fuel cell module in the present invention, and FIGS. 5A, 5B and 5C are views showing a mounting structure of a motor-speed reducer in the present invention.

이하, 본 발명에서 연료전지 모듈(20)은 연료전지 스택(21), 수소탱크를 제외한 수소공급장치(FPS)(22)와 공기공급장치(APS)(23), 열 및 물 관리 시스템(TMS)(28)을 포함하는 것으로, 이들 부품을 모듈화하여 통합 구성한 것이며, 후술하는 바와 같이 모듈 프레임(11)에 장착된다.In the present invention, the fuel cell module 20 includes a fuel cell stack 21, a hydrogen supply unit (FPS) 22 and an air supply unit (APS) 23 excluding a hydrogen tank, a thermal and water management system TMS ) 28. These components are integrally formed by modular construction and are mounted on the module frame 11 as described later.

또한 구동모터(31)(이하, 구동모터-감속기라 칭함)는 감속기(32)와 일체형으로 구성되는 것으로, 후술하는 바와 같이 별도의 서브 프레임(12)에 장착되는 것이다. The drive motor 31 (hereinafter referred to as a drive motor-decelerator) is integrally formed with the speed reducer 32 and is mounted on a separate subframe 12 as described later.

도시된 바와 같이, 본 발명의 연료전지 자동차에서는, 연료전지 시스템의 부품(모듈화되는 것임, 즉 연료전지 모듈)과 구동모터-감속기(30)의 배치 및 장착구 조를 구성함에 있어서, 진동에 민감한 연료전지 모듈(20)은 모듈 프레임(11)에 장착하고, 상기 모듈 프레임(11)을 차량의 사이드 멤버(10)에 부싱(bushing)으로 결합하여 장착한다.As shown, in the fuel cell vehicle of the present invention, in constituting the arrangement and mounting structure of the parts of the fuel cell system (that is, the fuel cell module) and the drive motor-speed reducer 30, The fuel cell module 20 is mounted to the module frame 11 and the module frame 11 is coupled to the side member 10 of the vehicle by bushing.

또한 연료전지 모듈(20)을 진동/소음원인 모터-감속기(32)와 진동 절연시킬 수 있도록, 상기 모터-감속기(32)는 모듈 프레임(11)과는 완전히 분리된 별도의 프레임인 서브 프레임(12)에 장착하고, 상기 서브 프레임(12)을 차량의 사이드 멤버(10)에 결합하여 장착한다.The motor-speed reducer 32 is a separate frame that is separate from the module frame 11 so that the fuel-cell module 20 can be vibration-isolated from the motor-speed reducer 32, 12, and the subframe 12 is attached to the side member 10 of the vehicle.

이와 같이 연료전지 모듈(20)과 모터-감속기(32)를 완전 분리되도록 각각의 독립된 프레임에 장착하여 차량 전실(前室)에 배치하며, 연료전지 모듈(20)이 장착 지지되는 모듈 프레임(11)과, 모터-감속기(32)가 장착 지지되는 서브 프레임(12)을 각각 차체의 사이드 멤버(10)에 결합하되, 모듈 프레임(11)과 서브 프레임(12)을 서로 연결되는 부분 없이 완전히 분리시켜 사이드 멤버(10)에 장착한다.In this manner, the fuel cell module 20 and the motor-driven reducer 32 are mounted on respective independent frames so as to be completely separated from each other and disposed in the front chamber of the vehicle, and the module frame 11 And the sub frame 12 on which the motor-speed reducer 32 is mounted and supported are respectively coupled to the side members 10 of the vehicle body so that the module frame 11 and the sub frame 12 are completely separated To the side member (10).

그리고, 연료전지 모듈(20)의 구성품 중에서, 연료전지 스택(21) 및 수소공급장치(22), 열 및 물 관리 시스템(28)은 도 4a에 나타낸 바와 같이 모듈 프레임(11)의 상측에 장착 지지되는데, 이때 펌프 및 히터, 제어기, 써모스탯 및 센서류, 이온제거기, 관련 배관 호스 및 밸브류, 배선(케이블)류 등 통상의 구성부품이 모듈로 구성된 상기 열 및 물 관리 시스템(28)은 연료전지 스택(21)의 측방으로 배치된다.Among the components of the fuel cell module 20, the fuel cell stack 21, the hydrogen supply device 22, and the heat and water management system 28 are mounted on the upper side of the module frame 11 as shown in FIG. Wherein the thermal and water management system 28, which is comprised of modules comprising conventional components such as pumps and heaters, controllers, thermostats and sensors, ionizers, associated tubing hoses and valves, wiring (cables) And is disposed laterally of the battery stack 21.

또한 고압/저압 레귤레이터, 수소밸브, 수소 재순환 블로워 등 통상의 구성부품이 모듈로 구성된 수소공급장치(22)와 더불어, 전력분배유닛 등의 고전압 전장 품(40)은 도 4a에 나타낸 바와 같이 연료전지 스택(21)의 상측에 장착 지지된다.4A, the high-voltage electrical product 40 such as the power distribution unit, in addition to the hydrogen supply device 22 in which the common component parts such as the high-pressure / low-pressure regulator, the hydrogen valve, And is mounted and supported on the upper side of the stack 21.

공기공급장치(23)의 경우, 도 4a에 나타낸 바와 같이 리조네이터(24)와 공기유입덕트의 입구부(25)를 제외한 가습기(26) 및 공기블로워(27) 등이 브라켓을 매개로 모듈 프레임(11)의 하측에 장착된다.4A, the humidifier 26, the air blower 27, and the like, excluding the resolver 24 and the inlet 25 of the air inflow duct, are connected to the module frame 22 via a bracket, (11).

한편, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 모터-감속기(32)가 장착되는 서브 프레임(12)은 모듈 프레임(11)의 하측으로 배치되도록 사이드 멤버(10)에 결합되는데, 이때 서브 프레임(12)의 상측으로 감속기(32)와 일체인 구동모터(31)가 장착되되, 이 구동모터-감속기(30)는 모듈 프레임(11) 및 이에 장착 지지된 연료전지 스택(21)의 하측으로, 그리고 가습기(26) 및 공기블로워(27)의 후방으로 배치되도록 서브 프레임(12)에 장착 지지된다. 3, the sub-frame 12 to which the motor-speed reducer 32 is mounted is coupled to the side member 10 so as to be disposed below the module frame 11. At this time, the sub-frame 12 The drive motor-speed reducer 30 is mounted on the lower side of the module frame 11 and the fuel cell stack 21 mounted and supported thereon, and the drive motor- Is mounted and supported on the sub frame (12) so as to be disposed behind the humidifier (26) and the air blower (27).

이렇게 상기 연료전지 모듈(20)(연료전지 스택, 수소공급장치, 열 및 물 관리 시스템) 및 모듈 프레임(11)과, 상기 구동모터-감속기(30) 및 서브 프레임(12)을 상, 하측으로 분리 배치하는 경우, 연료전지 모듈(20)과 구동모터-감속기(30)를 각각 별도로 해체하는 것이 용이해지므로 정비성이 향상될 수 있다. In this way, the fuel cell module 20 (fuel cell stack, hydrogen supply device, heat and water management system) and the module frame 11, the drive motor-speed reducer 30 and the subframe 12 are moved up and down In the case of disposing the fuel cell module 20 and the driving motor-speed reducer 30 separately, it is easy to disassemble the fuel cell module 20 and the driving motor-speed reducer 30 separately.

상기 구동모터-감속기(30)는 도 5a에 나타낸 바와 같이 서브 프레임(12)에 3점 지지방식으로 장착 지지되며, 각 지지점에서 서브 프레임(12)과의 사이에 진동 흡수를 위한 마운트(33)를 개재하여 결합된다.5A, the drive motor-speed reducer 30 is mounted and supported in a three-point support manner on the sub frame 12, and a mount 33 for vibration absorption is provided between each support point and the sub frame 12, Respectively.

이때, 구동모터-감속기(30)가 모터에서 2점, 감속기(32)에서 1점이 지지되어 서브 프레임(12)에 총 3점 지지구조로 장착되고, 바람직하게는 좌우 양단과 중앙에 각 1점씩의 지지점을 두는 방식으로 각 지지점에서 마운트(33)를 개재하여 서브 프 레임(12)에 3점 중심지지 방식으로 장착될 수 있다. At this time, two points of the driving motor-speed reducer 30 are supported by the motor and one point of the reducer 32 is supported and mounted on the sub frame 12 in a total three-point supporting structure. Preferably, In a three-point centrally supported manner on the sub-frame 12 via the mount 33 at each support point in such a manner that the support points of the sub-frame 12 are provided.

구동모터(31)는 아이들 진동이 없으므로 진동 흡수 장착방식으로 관성지지 방식보다는 무게중심이 3점의 마운팅 영역 내에 포함되도록 하는, 즉 3개의 지지점이 형성하는 삼각형 영역 내에 무게중심이 위치되도록 하는 중심지지 방식이 유리하다.Since the driving motor 31 is free from idle vibration, the vibration absorbing mounting system is such that the center of gravity is included in the mounting area of three points, that is, the center of gravity is positioned in the triangular area formed by the three supporting points, The method is advantageous.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 연료전지 자동차에서는 연료전지 스택(21)을 포함하는 연료전지 모듈(20)은 모듈 프레임(11)에 장착되고, 진동-소음원이 되는 구동모터-감속기(30)는 모듈 프레임(11)과는 분리된 별도의 서브 프레임(12)에 장착되며, 이때 상기 모듈 프레임(11)과 서브 프레임(12)이 상호 연결됨 없이 각각 독립적으로 사이드 멤버(10)에 결합, 지지되므로, 구동모터에서 발생하는 진동이 연료전지 모듈에 전해지는 것이 최소화될 수 있고, 구동모터에 대한 연료전지 모듈의 진동 절연성이 향상된다.Thus, in the fuel cell vehicle according to the present invention, the fuel cell module 20 including the fuel cell stack 21 is mounted on the module frame 11, and the drive motor-speed reducer 30 as the vibration- The module frame 11 and the subframe 12 are coupled to and supported by the side members 10 independently of each other without being connected to each other, , The vibration generated in the drive motor can be minimized to the fuel cell module, and the vibration insulation of the fuel cell module to the drive motor is improved.

또한 상측으로 배치된 모듈 프레임(11) 및 이에 탑재된 연료전지 모듈(20)이 조립된 상태에서 하측으로 배치된 서브 프레임(12) 및 구동모터-감속기(30)만을 쉽게 분리하여 탈거할 수 있고, 반대로 서브 프레임(12) 및 구동모터-감속기(30)가 조립된 상태에서 모듈 프레임(11) 및 연료전지 모듈(20)만을 쉽게 분리하여 탈거할 수 있는 바, 연료전지 모듈과 구동모터 등을 모두 일체로 탈거해야 했던 종래에 비해 정비성 및 A/S 성이 향상될 수 있고, 또한 분리 장착되는 구조로 인해 조립성 역시 향상될 수 있다. In addition, only the sub-frame 12 and the drive motor-speed reducer 30 disposed at the lower side in the assembled state of the upper module frame 11 and the fuel cell module 20 mounted thereon can be easily separated and removed The module frame 11 and the fuel cell module 20 can be easily separated and removed while the sub frame 12 and the driving motor-speed reducer 30 are assembled. The maintenance property and the A / S property can be improved as compared with the conventional structure in which all the components have to be detached integrally, and the assemblability can also be improved due to the separate mounting structure.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는 바, 본 발명의 권리범 위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And modified forms are also included within the scope of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 연료전지 자동차에서 연료전지 모듈과 구동모터-감속기의 장착상태를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a mounting state of a fuel cell module and a driving motor-speed reducer in a fuel cell vehicle according to the present invention.

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 연료전지 자동차에서 연료전지 모듈과 구동모터-감속기의 장착상태를 나타내는 평면도 및 측면도이다.2 and 3 are a plan view and a side view, respectively, showing the mounting state of the fuel cell module and the drive motor-speed reducer in the fuel cell vehicle according to the present invention.

도 4a와 도 4b는 본 발명에서 연료전지 모듈의 장착구조를 나타내는 도면이다.4A and 4B are views showing the mounting structure of the fuel cell module in the present invention.

도 5a와 도 5b, 도 5c는 본 발명에서 모터-감속기의 장착구조를 나타내는 도면이다.5A, 5B and 5C are views showing a mounting structure of a motor-speed reducer in the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

10 : 사이드 멤버 11 : 모듈 프레임10: side member 11: module frame

12 : 서브 프레임 20 : 연료전지 모듈12: Subframe 20: Fuel cell module

30 : 모터-감속기30: Motor-reducer

Claims (4)

연료전지 스택(21), 수소공급장치(22)와 공기공급장치(23), 그리고 열 및 물 관리 시스템(28)을 포함하는 연료전지 모듈(20)이 모듈 프레임(11)에 장착되고; A fuel cell module 20 including a fuel cell stack 21, a hydrogen supply device 22 and an air supply device 23, and a heat and water management system 28 is mounted to the module frame 11; 일체형의 구동모터-감속기(30)가 별도 프레임인 서브 프레임(12)이 장착되며;The integral drive motor-speed reducer 30 is mounted with the subframe 12 as a separate frame; 상기 모듈 프레임(11)과 서브 프레임(12)이 서로 분리되어 독립된 구조로 차량의 사이드 멤버(10)에 결합 및 지지되는 것을 특징으로 하는 연료전지 모듈의 진동 절연성이 향상되는 연료전지 자동차.Wherein the module frame (11) and the subframe (12) are separated from each other and joined to and supported by the side member (10) of the vehicle in an independent structure. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 모듈 프레임(11)이 사이드 멤버(10)의 상측에 결합되고, 상기 서브 프레임(12)이 사이드 멤버(10)의 하측으로 결합되어, 상기 서브 프레임(12)에 장착된 구동모터-감속기(30)가 상기 모듈 프레임(11) 및 연료전지 스택(21) 하측으로 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 모듈의 진동 절연성이 향상되는 연료전지 자동차.The module frame 11 is coupled to the upper side of the side member 10 and the sub frame 12 is coupled to the lower side of the side member 10 to drive the driving motor- 30) is disposed below the module frame (11) and the fuel cell stack (21), wherein the vibration insulating property of the fuel cell module is improved. 청구항 2에 있어서,The method of claim 2, 상기 연료전지 스택(21)이 수소공급장치(22), 열 및 물 관리 시스템(28)과 함께 모듈 프레임(11) 상측으로 배치되고, 상기 모듈 프레임(11) 하측으로 공기공급장치(23)의 가습기(26) 및 공기블로워(27)가 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 모듈의 진동 절연성이 향상되는 연료전지 자동차.The fuel cell stack 21 is disposed above the module frame 11 together with the hydrogen supply device 22 and the thermal and water management system 28 and the air supply device 23 Wherein a humidifier (26) and an air blower (27) are disposed in the fuel cell module. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 구동모터-감속기(30)는 서브 프레임(12)에 3점 지지방식으로 장착되되, 좌우 양단과 중앙에 각 1점씩 지지점을 두어 각 지지점에서 마운트(33)를 개재한 3점 중심지지 방식으로 장착되는 것을 특징으로 하는 연료전지 모듈의 진동 절연성이 향상되는 연료전지 자동차.The driving motor-speed reducer 30 is mounted on the sub-frame 12 in a three-point supporting manner. The driving motor-speed reducer 30 is supported by a three-point center support system with a mount 33 at each supporting point, And the vibration insulating property of the fuel cell module is improved.
KR20090110542A 2009-11-16 2009-11-16 Fuel cell electric vehicle with improved vibration isolation of fuel cell module KR101481185B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20090110542A KR101481185B1 (en) 2009-11-16 2009-11-16 Fuel cell electric vehicle with improved vibration isolation of fuel cell module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20090110542A KR101481185B1 (en) 2009-11-16 2009-11-16 Fuel cell electric vehicle with improved vibration isolation of fuel cell module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110053854A KR20110053854A (en) 2011-05-24
KR101481185B1 true KR101481185B1 (en) 2015-01-12

Family

ID=44363274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20090110542A KR101481185B1 (en) 2009-11-16 2009-11-16 Fuel cell electric vehicle with improved vibration isolation of fuel cell module

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101481185B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102336152B1 (en) 2021-09-24 2021-12-08 충남대학교산학협력단 Combine platform with hydrogen fuel cells as power sources
KR102339926B1 (en) * 2021-08-20 2021-12-17 충남대학교산학협력단 Agricultural machine by hydrogen fuel cell operation
KR102353924B1 (en) * 2021-08-20 2022-01-21 충남대학교산학협력단 Tractors with hydrogen fuel cells as power sources
US11713080B2 (en) 2020-08-13 2023-08-01 Ford Global Technologies, Llc Double subframes with isolation couplings

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101987150B1 (en) * 2012-12-07 2019-06-11 현대자동차 주식회사 Modularized component and assembling method thereof for electric vehicle
KR102228234B1 (en) * 2015-03-16 2021-03-15 현대자동차주식회사 Structure for double insulation of motor mounting system
KR101645714B1 (en) * 2015-08-11 2016-08-04 (주)세원물산 Mounting apparatus for an electric car driving device
CN106585395B (en) * 2016-11-11 2019-02-15 浙江吉利控股集团有限公司 Fuel cell hydrogen car
CN107089163A (en) * 2017-04-24 2017-08-25 上海重塑能源科技有限公司 Fuel cell motive force assembly
CN110190294B (en) * 2019-06-12 2021-04-27 北京亿华通科技股份有限公司 Modularized hydrogen fuel cell system for vehicle
KR102479189B1 (en) * 2020-12-15 2022-12-23 선문대학교 산학협력단 Electric vehicle
CN113991148A (en) * 2021-10-14 2022-01-28 镇江市高等专科学校 Water management system of variable-vibration fuel cell and control method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007145309A (en) 2005-10-25 2007-06-14 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell mounted electric vehicle
KR20080056335A (en) * 2006-12-18 2008-06-23 현대자동차주식회사 Engin room frame structure of fuel cell vehicle
KR20090062326A (en) * 2007-12-13 2009-06-17 현대자동차주식회사 Engine room module of fuel cell vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007145309A (en) 2005-10-25 2007-06-14 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell mounted electric vehicle
KR20080056335A (en) * 2006-12-18 2008-06-23 현대자동차주식회사 Engin room frame structure of fuel cell vehicle
KR20090062326A (en) * 2007-12-13 2009-06-17 현대자동차주식회사 Engine room module of fuel cell vehicle
KR100911568B1 (en) 2007-12-13 2009-08-10 현대자동차주식회사 Engine room module of fuel cell vehicle

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11713080B2 (en) 2020-08-13 2023-08-01 Ford Global Technologies, Llc Double subframes with isolation couplings
KR102339926B1 (en) * 2021-08-20 2021-12-17 충남대학교산학협력단 Agricultural machine by hydrogen fuel cell operation
KR102353924B1 (en) * 2021-08-20 2022-01-21 충남대학교산학협력단 Tractors with hydrogen fuel cells as power sources
WO2023022467A1 (en) * 2021-08-20 2023-02-23 충남대학교산학협력단 Hydrogen fuel cell tractor
WO2023022464A1 (en) * 2021-08-20 2023-02-23 충남대학교산학협력단 Hydrogen fuel cell-driven riding cultivating device
KR102336152B1 (en) 2021-09-24 2021-12-08 충남대학교산학협력단 Combine platform with hydrogen fuel cells as power sources

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110053854A (en) 2011-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101481185B1 (en) Fuel cell electric vehicle with improved vibration isolation of fuel cell module
JP3932185B2 (en) Fuel cell mounted electric vehicle and fuel cell system box
US7556110B2 (en) Vehicle mounted with electric storage apparatus
KR100946490B1 (en) Thermal management system module of fuel cell vehicle
JP5965423B2 (en) Fuel cell vehicle
WO2013118602A9 (en) Fuel cell vehicle
WO2015129314A1 (en) Electric vehicle
JP4715193B2 (en) Vehicle fuel cell system
JP2008150026A (en) Arrangement structure of component parts for fuel cell vehicle
CN110126647B (en) Fuel cell automobile power assembly structure
JP2008154442A (en) Frame structure of engine room for fuel-cell vehicle
WO2010140030A1 (en) Fuel-cell-powered vehicle
JP2006302574A (en) Fuel cell system for vehicle and electric vehicle
JP4220740B2 (en) Fuel cell system box
US11654784B2 (en) Electrically driven automobile with a power pack and retrofit thereof
KR100911568B1 (en) Engine room module of fuel cell vehicle
JP4494925B2 (en) Fuel cell unit
CN212230535U (en) Fuel cell integrated system and vehicle having the same
US20050048348A1 (en) Fuel cell system and bracket therefor
CN113540505A (en) Fuel cell integrated system and vehicle having the same
CN209691862U (en) A kind of Passenger Car Fuel Consumption Standard battery engine structure
JP2008074291A (en) Piping structure for vehicle
JP5884745B2 (en) Fuel cell vehicle and in-vehicle method
KR101154305B1 (en) Fuel cell electric vehicle with improved vibration isolation
WO2008049204A1 (en) Frame system and electrochemical cell system having the frame system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171227

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181213

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191210

Year of fee payment: 6