KR102603361B1 - 연료 전지 아키텍처 - Google Patents

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베르나르 고뜨랭
다미앙 보껠
다미앙 보??
에릭 드파리
파울 바우테르스
장-프랑수아 베라르
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플라스틱 옴니엄 뉴 에너지스 프랑스
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Abstract

발명의 목적은 연료 전지 시스템 아키텍처가 전방 단부 및 후방 단부 충돌에 대한 보안을 감소시키지 않으면서, 양호한 중량 분포, 개선된 트렁크 공간을 제공하는 것이다. 상기 목적은 연료 전지 차량에 의해 달성되며, 이 연료 전지 차량은, -차량의 후방부에 위치된 수소 가스용 후방 용기,-차량의 전방부에 위치된 수소 가스용 전방 용기, - 수소 도우징 유닛, - 수소 도우징 유닛, 후방 용기 및 전방 용기에 연결된 수소 제어 유닛으로서, 수소 제어 유닛에는 제 1 후방 용기 및 전방 용기 사이의 압력을 균등화는 제 1 수단이 제공되고, 수소 제어 유닛에는 2 개의 용기들로부터 수소 도우징 유닛에 미리결정된 압력 레벨로 수소를 이송하는 제 2 수단이 제공되는, 상기 수소 제어 유닛, - 에어 공급부, - 수소 도우징 유닛 및 에어 공급부에 연결된 연료 전지로서, 에어 공급부에는 연료 전지에 에어를 제공하는 수단이 구비되고, 수소 도우징 유닛은 연료 전지에 수소를 제공하는, 상기 연료 전지, - 배터리, - DC/DC-컨버터를 포함하고, - 연료 전지가 배터리에 에너지를 제공하도록 배터리에 연결되고, 배터리 및 DC/DC-컨버터는 에너지를 교환하도록 상호연결되고, 배터리는 차량의 저부에 위치된다.

Description

연료 전지 아키텍처
본 발명은 연료 전지 차량용 컴포넌트 부품 (component part) 들의 아키텍처에 관한 것으로, 특히 배터리, 슈퍼 커패시터 및 수소 저장 용기들의 로케이션에 관한 것이다.
기존의 연료 전지 차량들에는 차량을 작동시키도록 모터를 구동하기 위한 전력을 생성하는 연료 전지 생성 시스템이 장비되어 있다. 이러한 차량들에는 모터에 에너지를 제공하기 위한 수소 용기가 제공된다.
문헌 US 2008/0149410 은 모터 및 송풍기가 프레임의 상부 부분에 장착되는 엔진 룸을 포함하는 연료 전지 차량용 컴포넌트 부품들의 배열 구조를 개시한다. 수소 용기는 차량의 후방에 제공되고 모터는 전방에 제공된다. 이것은 수소를 고압, 예를 들어 35 MPa 내지 70 MPa 에서 저장한다. 전기 시스템의 컴포넌트 부품들 및 연료 전지 시스템은 모터의 상부 부분에 배열된다. 차량 바닥 아래에는 가습기, 스택, 연료 프로세싱 시스템 및 수소 용기가 장착된다. 트렁크 룸에는 슈퍼 커패시터 및 배터리가 장착된다.
오늘날, 섀시가 경질 복합 재료로 제조되는 경우, 상기 구조의 문제점은 수소 용기가 가득찰 때 중량 균형이 후방 쪽으로 오프셋되는 위험이 있다는 것이다.
이는 무거운 배터리 및 슈퍼 커패시터가 전방에 위치된다는 사실에 의해 보상된다.
다른 한편으로, 용기가 비었을 때, 전방에서의 상기 컴포넌트 부품들의 로케이션이 차량의 중량 균형을 전방 쪽으로 오프셋한다.
상기 해결책의 추가 문제점은 배터리 및 수퍼 커패시터는 크고 무거워서, 트렁크 룸에서의 가용 공간을 감소시킨다는 것이다.
발명의 목적은 전방 단부 및 후방 단부 충돌에 대한 보안을 감소시키지 않으면서, 차량에 양호한 중량 분포, 개선된 트렁크 공간을 갖는 연료 전지 시스템 아키텍처를 제공하는 것이다.
상기 목적은
- 차량의 후방부에 위치된 수소 가스용 후방 용기,
- 수소 도우징 유닛,
- 에어 공급부;
- 수소 도우징 유닛 및 에어 공급부에 연결된 연료 전지로서, 에어 공급부에는 연료 전지에 에어를 제공하는 수단이 제공되고, 수소 도우징 유닛은 연료 전지에 수소를 제공하는, 상기 연료 전지,
- 배터리
- DC/DC-컨버터
를 포함하는, 연료 전지 시스템을 갖는 차량에 의해 달성되고,
차량은,
- 차량의 전방부에 위치된 수소 가스용 전방 용기,
- 수소 도우징 유닛, 후방 용기 및 전방 용기에 연결된 수소 제어 유닛으로서, 수소 제어 유닛에는 제 1 의 후방 용기와 전방 용기 사이의 압력을 균등화하는 제 1 수단이 제공되고, 수소 제어 유닛에는 2 개의 용기들로부터 수소 도우징 유닛에 미리결정된 압력 레벨로 수소를 이송하는 제 2 수단이 제공되는, 상기 수소 제어 유닛을 더 포함하고,
- 연료 전지는 배터리에 에너지를 제공하도록 배터리에 연결되고, 배터리 및 DC/DC-컨버터는 에너지를 교환하도록 상호연결되며, 연료 전지 및 배터리는 차량의 저부에 위치되는 것을 특징으로 한다.
상기 차량의 이점은 양호한 중량 분포 및 개선된 트렁크 공간을 제공한다는 것이다.
추가 실시형태에 따라, 연료 전지는 DC/DC 컨버터에 에너지를 제공하기 위해 DC/DC-컨버터에 연결된다.
DC/DC 컨버터를 사용하는 이점은 연료 전지로부터 직류 전력의 전압을 감소시킨다는 것이다.
다른 추가 실시형태에 따라, DC/DC-컨버터는 차량의 저부에 위치된다.
차량의 저부에 DC/DC-컨버터를 위치시키는 이점은 차량에 더 많은 트렁크 공간을 제공한다는 것이다.
실시형태에 따라, 연료 전지 시스템은 슈퍼 커패시터를 포함하고, 연료 전지는 슈퍼 커패시터에 에너지를 제공하도록 슈퍼 커패시터에 연결되고, 슈퍼 커패시터는 에너지를 교환하도록 배터리에 상호연결되며, 슈퍼 커패시터는 에너지를 교환하도록 DC/DC 컨버터에 상호연결된다.
슈퍼 커패시터를 사용하는 이점은 배터리보다 많은 에너지를 균등한 중량으로 저장할 수 있다는 것이다.
추가 실시형태에 따라, 슈퍼 커패시너는 차량의 저부에 위치된다.
차량의 저부에 슈퍼 커패시터를 위치시키는 이점은 중량 균형이 유지된 차량의 제공을 용이하게 한다는 것이다.
다른 추가 실시형태에 따라, 슈퍼 커패시터는 차량의 저부 프레임에 통합되도록 적응된다.
저부 프레임에 슈퍼 캐패시터를 통합하는 이점은 중량 균형이 유지된 차량의 제공을 용이하게 하고 차량 공간의 보다 효율적인 사용을 제공한다는 것이다.
다른 추가 실시형태에 따라, 2 개의 용기들 사이의 중량 차이는 30 % 미만, 바람직하게는 15 % 미만, 가장 바람직하게는 1 % 미만이다.
2 개의 용기들 사이의 중량의 균형을 유지하는 것이 중요하다. 따라서 이들이 동등한 중량을 갖는 것이 가장 바람직하다. 그러나, 중량 차이가 있는 경우, 이는 가장 경량의 용기 근방에 다른 컴포넌트들을 위치시킴으로서 보상될 수 있다.
추가 실시형태에 따라, 전방 용기는 계기판 아래의 공동에서, 앞좌석의 승객 및 운전자의 발 위에 위치된다.
계기판 아래의 공동에서, 앞좌석의 승객 및 운전자의 발 위에 전방 용기를 위치시키는 이점은, 전방 단부 충돌에 대한 보안이 제공된다는 것이다.
실시형태에 따라, 에어 컨덕트들이 차량의 측면에 위치된다.
추가 실시형태에 따라, 에어 컨덕트들이 차량의 바닥 아래에 또는 바닥을 따라 위치된다.
차량의 측면에, 차량의 바닥 아래에 또는 바닥을 따라 에어 컨턱터들을 위치시키는 이점은, 계기판 아래의 공간이 릴리스된다는 것이다.
발명의 특정적인 그리고 바람직한 양태들이 첨부의 독립 청구항 및 종속 청구항들에서 제시된다. 종속 청구항들로부터의 피처들은 독립 청구항들의 피처들과 그리고 다른 종속 청구항들의 피처들과 적절하게 결합될 수도 있으며 청구항들에 명시적으로 제시된 것에 불과한 것이 아니다.
자동차 산업에서 연료 전지 시스템의 지속적인 개선, 변경 및 진화가 있었지만, 본 개념은 종래 관행들로부터의 일탈들을 포함한, 실질적으로 새롭고 신규한 개선들을 나타내는 것으로 여겨지며, 그 결과 이러한 본질의 보다 효율적이고 안정적이며 신뢰성있는 디바이스들을 제공한다.
본 발명의 상기 및 다른 특징들, 피처들 및 이점들은 예로서 발명의 원리들을 도시하는 첨부 도면들과 함께 취해지는 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 이 설명은 발명의 범위를 제한하지 않고 단지 예시를 위해서만 제공된다. 하기에 인용된 참조 도면들은 첨부된 도면들을 지칭한다.
도 1 은 발명에 따른 연료 전지 시스템에서의 컴포넌트들의 기능적 다이어그램이다.
도 2 는 발명에 따른 연료 전지 시스템을 포함하는 자동차의 구조의 사시도이다.
상이한 도면들에서, 동일한 참조 부호들은 동일하거나 유사한 엘리먼트들을 지칭한다.
본 발명은 특정 실시형태들에 관하여 그리고 소정의 도면들을 참조하여 설명될 것이지만 발명은 이에 제한되는 것이 아니라 청구항들에 의해서만 제한된다. 설명된 도면들은 단지 개략적이고 비제한적이다. 도면들에서, 일부 엘리먼트들의 사이즈는 예시적인 목적들을 위해 과장되며 비율로 도시되지 않는다. 치수들 및 상대적 치수들은 발명을 실시하기 위한 실제 축소들에 대응하지 않는다.
또한, 설명 및 청구항들에서 용어 제 1, 제 2, 제 3 등은, 유사한 엘리먼트들을 구별하기 위해 사용되며, 시간, 공간, 랭킹 또는 임의의 다른 방식으로 시퀀스를 설명하기 위해 반드시 사용되는 것은 아니다. 이렇게 사용된 용어는 적절한 환경 하에서 상호교환 가능하며, 본 명세서에 설명된 발명의 실시형태들은 본 명세서에 설명되거나 예시되지 않은 다른 순서들로 동작할 수 있음을 이해해야 한다.
더욱이, 설명 및 청구항들에서 용어 상단, 저부, 위, 아래 등은 설명의 목적으로 사용되며 반드시 상대적인 포지션들을 설명하기 위한 것은 아니다. 이렇게 사용된 용어는 적절한 환경 하에서 상호교환 가능하며, 본 명세서에 설명된 발명의 실시형태들은 본 명세서에 설명되거나 예시되지 않은 다른 배향들로 동작할 수 있음을 이해해야 한다.
청구항들에서 사용된 용어 "포함하는(comprising)" 은 이후에 열거된 수단으로 한정되는 것으로 해석되지 않아야 하고; 다른 엘리먼트들 또는 단계들을 배재하지 않음을 유의해야 한다. 따라서, 이는 언급된 피처들, 정수들, 단계들 또는 컴포넌트들의 존재를 특정하는 것으로 해석되어야 하지만, 하나 이상의 다른 피처들, 정수들, 단계들 또는 컴포넌트들, 또는 이들의 그룹들의 존재 또는 부가를 불가능하게 하지 않는다. 따라서, "수단 A 및 B 를 포함하는 디바이스" 라는 표현의 범위는 컴포넌트들 A 및 B 로만 이루어진 디바이스로 제한되지 않아야 한다. 이는 본 발명과 관련하여, 디바이스의 유일한 컴포넌트들이 A 및 B 인 것을 의미한다.
유사하게, 청구항들에 사용된 용어 "연결된" 은 직접 연결들에만 한정되는 것으로 해석되지 않아야 함을 유의한다. 용어들 "커플링된" 및 "연결된" 은 그 파생어와 함께 사용될 수도 있다.
이들 용어는 서로 동의어로 의도된 것이 아님을 이해해야 한다. 따라서, "디바이스 B 에 커플링 디바이스 A" 라는 표현의 범위는 디바이스 A 의 출력이 디바이스 B 의 입력에 직접 연결된 디바이스들 또는 시스템들로 제한되지 않아야 한다. 이는 다른 디바이스들 또는 수단을 포함하는 경로일 수도 있는 A 의 출력 및 B 의 입력 사이에 경로가 존재하는 것을 의미한다. "연결된" 은 2 이상의 엘리먼트들이 물리적 또는 전기적으로 직접 접촉하거나, 2 이상의 엘리먼트들이 서로 직접 접촉하지 않지만, 여전히 상호협력하거나 서로 상호작용하는 것을 의미한다.
본 명세서 전체에 걸쳐 "일 실시형태" 또는 "실시형태" 에 대한 언급은 그 실시형태와 관련하여 설명된 특정한 피처, 구조, 또는 특징이 본 발명의 적어도 일 실시형태에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 곳에서의 구절 "일 실시형태에서" 또는 "실시형태에서" 의 표현이 반드시 모두 동일한 실시형태들을 지칭하는 것은 아니지만 그럴 수도 있다. 더욱이, 특정한 피처들, 구조들 또는 특징들은, 하나 이상의 실시형태들에서, 이러한 개시로부터 당업자에게 명백하게 되는 바와 같이, 임의의 적합한 방식으로 조합될 수도 있다.
또한, 본 명세서에 설명된 일부 실시형태들은 다른 실시형태들에 포함된 다른 피처들을 제외한 일부를 포함하지만, 상이한 실시형태들의 피처들의 조합들은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의미되며, 당업자에 의해 이해될 바와 같은 상이한 실시형태들을 형성한다. 예를 들어, 다음의 청구항들에서, 청구된 실시형태들 중 임의의 것은 임의의 조합으로 사용될 수 있다.
본 명세서에 제공된 설명에서, 많은 특정 상세들이 기술된다. 그러나, 이들 특정 상세들 없이도 발명의 실시형태들이 실시될 수도 있음이 이해된다. 다른 경우들에서, 잘 알려진 방법들, 구조들 및 기법들은 이러한 설명의 이해를 모호하게 하지 않도록 상세하게 나타내지 않았다.
다음의 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서만 제공된다.
연료 전지는 양으로 양전자로 하전된 수소 이온들 및 산소 또는 다른 산화제와의 화학 반응을 통해 연료로부터의 화학 에너지를 전기로 변환하는 디바이스이다. 연료 전지는 화학 반응을 유지하기 위해 산소 또는 에어 및 연료의 연속적인 소스를 필요로 하는 반면, 배터리에서는 배터리에 존재하는 화학물질들이 서로 반응하여 기전력을 발생시킨다는 점에서 배터리와 상이하다. 연료 전지는 이러한 입력이 공급되는 한 지속적으로 전기를 생성할 수 있다.
슈퍼 커패시터는 다른 커패시터들보다 훨씬 더 높은 커패시턴스 값들 (그러나 더 낮은 전압 제한) 을 갖는 고용량 커패시터이다. 이들은 통상적으로 전해 커패시터들보다 단위 부피 또는 질량 당 10 ~ 100 배 더 많은 에너지를 저장하고, 배터리보다 훨씬 빨리 충전을 수용 및 전달할 수 있으며, 충전가능한 배터리보다 더 많은 충전 및 방전 사이클을 견딜 수 있다. 따라서, 슈퍼 캐패시터는, 예를 들어 신호등으로 인해 자동차가 감속할 때 에너지를 수집하고, 그 후 자동차가 가속하는 것을 가능하게 하기 위해서 상기 에너지를 즉시 전달할 수 있다. 슈퍼 커패시터는 배터리보다 기대 수명이 100 배 높지만 매우 무겁다.
연료 전지와 모터 사이에 연결되는 DC/DC 컨버터는 배터리로부터 공급되는 직류 전압을 증가시켜 이를 (모터에 연결되는) 트랙션 인버터 또는 차량의 모터에 출력한다. DC/DC 컨버터는 연료 전지 (또는 슈퍼 커패시터 또는 모터와 같은 다른 전력 생성 유닛) 에 의해 생성된 직류 전력의 전압을 감소시키고 결과의 전력을 배터리에 저장한다.
"차량의 저부" 라는 표현은 승객의 좌석 아래, 바람직하게는 차량의 바닥 또는 바닥 아래의 위치를 지칭한다.
발명은 이제 발명의 여러 실시형태들의 상세한 설명에 의해 설명될 것이다. 본 발명의 다른 사상은 본 발명의 진정한 사상 또는 기술적 교시를 벗어나지 않고 당업자의 지식에 따라 구성될 수 있으며, 본 발명은 첨부된 청구항들의 용어에 의해서만 제한된다는 것이 명백하다.
도 1 은 발명에 따른 연료 전지 시스템에서의 컴포넌트들의 기능적 다이어그램이다. 차량의 후방부에 위치된 고압 (예를 들어, 35 MPa 와 70 Mpa 사이) 으로 수소 가스를 저장하는 후방 용기 (V1) 는 차량의 전방부에 위치된 고압으로 수소 가스를 저장하는 전방 용기 (V2) 에 연결된다. 용기들 중 적어도 하나에는 수소 가스의 제공을 위해, 나타내지 않은 개구가 제공된다. 수소 제어 유닛 (116) 은 후방 용기 (V1) 및 용기 (V2) 에 연결된다. 수소 제어 유닛 (116) 은 또한 연료 전지 (120) 에 연결된 수소 도우징 유닛 (162) 에 연결된다. 에어 공급부 (121) 가 연료 전지 (120) 에 연결된다. 연료 전지 시스템은 또한 배터리 (144) 및 DC/DC 컨버터 (141) 를 포함한다. 도 1 에 나타낸 시스템은 슈퍼 커패시터 (146) 를 포함한다. 그러나, 2 개의 용기들 (V1 및 V2) 을 갖는 연료 전지 시스템은, 배터리가 충분히 큰 경우, 슈퍼 커패시터 없이 기능할 수도 있다. 큰 배터리의 불편함은 더 많은 공간을 취하고 무겁다는 것이다. 연료 전지 (120) 는 배터리 (144) 및 슈퍼 커패시터 (146) 에 연결된다. DC/DC 컨버터 (141) 는 배터리 (144) 및 슈퍼 커패시터 (146) 에 연결된다. DC/DC 컨버터는 모터 (143) 에 연결된다. DC/DC 컨버터와 모터 사이에 트랙터 인버터 (도 1 에는 나타내지 않음) 가 연결될 수도 있다. 연료 전지 (120) 는 DC/DC 컨버터 (141) 에 연결될 수도 있다.
사용 시, 수소 제어 유닛 (116) 은 시스템 및 그 별도의 용기들에서의 압력을 제어하기 위해, 2 개의 수소 용기들 (V1, V2) 사이의 수소 가스의 흐름을 제어한다. 수소 제어 유닛은 또한, 용기들 (V1, V2) 로부터의 수소를 연료 전지에 제공하고 수소를 저장 압력으로부터 10 bar 미만의 연료 전지 공급 압력으로 전환시킨다.
연료 전지는 더 높은 압력을 필요로 하지 않기 때문에 10 bar 보다 크지 않게 수소를 취급하도록 설계된다. 예를 들어, 700 bar 에서 보다 10 bar 에서 수소를 취급하기가 더 용이하다. 10 bar 보다 높은 압력에서의 적용을 위해, 연료 전지 및 모든 그의 서브컴포넌트들은 재설계되어야 할 것이다.
수소 도우징 유닛 (162) 은 연료 전지에 모터 (143) 의 작동을 위한 최적 양의 수소가 제공되는지를 검사한다. 에어 공급부 (121) 는 연료 전지 (120) 에 연소 공정에 사용될 에어를 제공한다.
연료 전지 시스템의 중요한 피처는, 차량의 전방에 있는 하나의 용기 및 차량의 후방에 있는 다른 하나의 용기의 2 개의 용기들을 포함하고, 각각의 용기가 2 개의 용기들에 저장된 수소를 균등화하는 동일한 수소 제어 유닛에 연결된다는 사실이다.
용기들은 이들이 저장하고 있는 수소보다 훨씬 더 무겁다. 따라서, 전방 및 후방 용기의 중량의 균형을 유지하는 것이 중요하다. 바람직하게, 용기들은 동일한 중량을 갖는다. 선택적으로, 후방 용기와 전방 용기 사이에 중량 차이가 있을 때, 그 중량 차이의 균형을 유지하기 위해 다른 컴포넌트들이 사용될 수 있다.
사용 시, 연료 전지 (120) 는 배터리 (144) 및/또는 슈퍼 커패시터 (146) 에 전기 에너지를 제공하며, 이는 그 후, 배터리 및/또는 슈퍼 커패시터에 저장된다. 배터리는 높은 용량의 에너지 저장을 갖는 반면, 슈퍼 커패시터는 높은 전력을 갖는다. 이들 2 개의 컴포넌트들을 상호연결함으로써, 10kWh 초과 사이즈의 배터리를 설치해야 하지 않으면서, (배터리로부터) 높은 저장 용량, 및 때때로 필요 시에, 높은 전력을 획득하는 것이 가능하다.
사용 시, 배터리 (144) 및 슈퍼 커패시터 (146) 는 서로 에너지를 전달할 수도 있다. 예를 들어, 슈퍼 커패시터는 모터가 커브 (curb) 할 때 에너지를 수집하고, 나중에 시간엄수 가속 (punctual acceleration) 을 제공한다.
사용 시, DC/DC 컨버터는 연료 전지, 배터리 및/또는 슈퍼 커패시터로부터 직류 전력의 전압을 감소시키고, 미리정의된 전압 레벨로 전기 에너지를 모터 (143) 에 제공한다.
또한, DC/DC 컨버터 (141) 는 예를 들어, 모터가 제동할 때, 임시 저장을 위해 DC/DC 컨버터가 배터리 및/또는 슈퍼 커패시터로 전달하는 에너지를, 모터 (143) 로부터 수신할 수도 있다.
바람직한 실시형태에 따라, DC/DC 컨버터는 차량의 저부에 위치되고, 이로써 낮은 무게 중심에 기여한다. 이 무게 중심은 동적 주행 조건들에서 차량 안정성에 기여한다.
연료 전지 시스템이 슈퍼 커패시터를 포함할 때, 배터리 (144) 및 슈퍼 커패시터 (146) 가 차량의 저부에 위치되는 것이 연료 전지 시스템의 중요한 피처이다. 배터리 및 수퍼 커패시터는 연료 전지 시스템의 가장 무거운 컴포넌트들이기 때문에, 차량의 저부 부분에서의 위치는 중량 균형이 유지된 차량의 제공을 용이하게 한다.
바람직한 실시형태에 따라, 슈퍼 커패시터는 차량의 저부 프레임에 통합될 수 있도록 구성된다. 따라서, 공간을 최적화하는 것이 가능하다.
배터리 및 수퍼 커패시터를 차량의 바닥 아래에 위치시킴으로써, 트렁크 공간이 자유롭게 된다.
대략 동일한 사이즈의 2 개의 수소 용기들이 사용되는데, 하나는 차량의 후방부에 위치되고, 다른 하나는 차량의 전방부에 위치된다는 사실은, 차량의 중량 균형을 보다 양호하게 최적화하는 것을 가능하게 한다.
도 2 는 발명에 따른 연료 전지 시스템을 포함하는 자동차의 도식 입면도이다. 슈퍼 커패시터 (146), 배터리 (144) 및 연료 전지 (120) 는 차량의 저부에 위치된다. DC/DC 컨버터 (141) 는 차량의 전방에서 저부에 위치된다. 이는 이러한 무거운 컴포넌트가 차량 안정성에 큰 영향을 미치기 때문에 유리하다. DC/DC 컨버터는 또한 차량의 후방 저부에 위치될 수 있다.
도 2 에서, 수소 도우징 유닛 (162) 및 수소 제어 유닛 (161) 은 차량의 바닥 아래, 승객 좌석 아래에 위치된다. 이는 용기들과 연료 전지 사이의 라인들의 최단 경로를 허용하기 때문에 유리하다.
그러나, 수소 도우징 유닛 (162) 및 수소 제어 유닛 (161) 은 또한, 차량 충돌 (vehicle crash) 변형 구역을 제외하고 차량의 전방 또는 후방에 위치될 수 있다.
도 2 의 연료 전지 시스템은 2 개의 수소 용기들, 차량의 후방에 위치된 후방 용기 (V1) 및 차량의 전방에 위치된 전방 용기 (V2) 를 포함한다. 후방 용기 (V1) 및 전방 용기 (V2) 가 후방 차축 빔 (180A) 과 전방 차축 빔 (180B) 사이에 위치되는 것이 바람직한데, 이는 전방 및 후방 차축 빔들은 자동차 충돌의 경우 용기들을 보호하기 때문이다. 후방 용기 (V1) 는 바람직하게는 승객 좌석들 뒤에 위치되는데, 이는 이러한 위치가 최상의 중량 균형을 제공하지만 또한 더 뒤쪽에 위치되기 때문이다. 그러나, 후방 용기가 더 뒤쪽에 위치되는 경우, 가용 트렁크 공간이 감소될 수 있다. 더욱 더 후방에 배치되는 경우, 충돌 변형 구역에 진입하게 되는데, 이는 안정상의 이유로 회피되어야 한다. 전방 용기 (V2) 는 바람직하게, 계기판 (도 2 에는 나타내지 않음) 아래의 공동에서, 앞좌석의 승객 및 운전자의 발 위에 위치되는데, 이는 이러한 위치가 자동차 충돌의 경우 최상의 중량 균형, 최적의 트렁크 공간 및 보안을 제공하기 때문이다. 일반적으로 계기판 아래에 위치되는 에어 컨덕트들은 바닥을 따라, 차량의 측면에 위치될 수도 있다. 그러나, 전방 용기가 차량의 전방 근처에 위치되는 경우, 가용 트렁크 공간 및 전방 충돌 보안이 감소된다.
전기 모터는 후방 (143A) 또는 전방 (143B) 에 제공된다.
슈퍼 커패시터는 통상의 차량보다 우수하거나 동일한 기대 수명을 갖는다. 따라서, 이것을 차량의 저부 프레임에 통합하는 것이 가능하다. 슈퍼 커패시터를 차량의 저부 프레임과 통합하기 위해서는, 그것이 자동차 저부와 동일한 두께를 갖도록 형상화될 수 있다. 슈퍼 커패시터의 기대 수명은 배터리의 기대 수명을 초과한다. 슈퍼 커패시터는 유리하게는 차량의 수명 동안 대체될 필요가 없도록 설계될 수 있다. 따라서, 슈퍼 커패시터는 영구적인 차량 구조에 통합될 수 있다.
슈퍼 커패시터가 차량의 프레임에 통합된다는 사실은 연료 전지 시스템을 더욱 컴팩트하게 한다.
슈퍼 커패시터는 스택 구조를 가지며, 따라서 5cm 정도로 얇게 이루어지고 차량의 구조에 통합될 수 있다.

Claims (10)

  1. 연료 전지 시스템을 갖는 차량으로서,
    - 승객 좌석들 뒤에 상기 차량의 후방부에 위치된 수소 가스용 후방 용기 (V1),
    - 수소 도우징 유닛 (162),
    - 에어 공급부 (121);
    - 상기 수소 도우징 유닛 (162) 및 상기 에어 공급부 (121) 에 연결된 연료 전지 (120) 로서, 상기 에어 공급부 (121) 에는 상기 연료 전지 (120) 에 에어를 제공하는 수단이 제공되고, 상기 수소 도우징 유닛 (162) 은 상기 연료 전지 (120) 에 수소를 제공하는, 상기 연료 전지 (120),
    - 배터리 (144),
    - DC/DC-컨버터 (141)
    를 포함하고,
    상기 차량은,
    - 계기판 아래의 공동에서, 앞좌석의 승객 및 운전자의 발 위에 상기 차량의 전방부에 위치된 수소 가스용 전방 용기 (V2),
    - 상기 수소 도우징 유닛 (162), 상기 후방 용기 (V1) 및 상기 전방 용기 (V2) 에 연결된 수소 제어 유닛 (161) 으로서, 상기 수소 제어 유닛 (161) 에는 상기 후방 용기 (V1) 와 상기 전방 용기 (V2) 사이의 압력을 균등화하는 제 1 수단이 제공되고, 상기 수소 제어 유닛 (161) 에는 2 개의 상기 용기들 (V1, V2) 로부터 상기 수소 도우징 유닛 (162) 에 미리결정된 압력 레벨로 수소를 이송하는 제 2 수단이 제공되는, 상기 수소 제어 유닛 (161) 을 더 포함하고,
    - 상기 연료 전지 (120) 는 상기 배터리에 에너지를 제공하도록 상기 배터리 (144) 에 연결되고, 상기 배터리 및 상기 DC/DC-컨버터는 에너지를 교환하도록 상호연결되며, 상기 연료 전지 (120) 및 상기 배터리 (144) 는 상기 차량의 저부에 위치되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템을 갖는 차량.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 전지 (120) 는 상기 DC/DC 컨버터에 에너지를 제공하도록 상기 DC/DC-컨버터 (141) 에 연결되는, 연료 전지 시스템을 갖는 차량.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 DC/DC-컨버터 (141) 는 상기 차량의 저부에 위치되는, 연료 전지 시스템을 갖는 차량.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    슈퍼 커패시터 (146) 를 포함하고,
    상기 연료 전지 (120) 는 상기 슈퍼 커패시터 (146) 에 에너지를 제공하도록 상기 슈퍼 커패시터 (146) 에 연결되고, 상기 슈퍼 커패시터 (146) 는 에너지를 교환하도록 상기 배터리 (144) 에 상호연결되며, 상기 슈퍼 커패시터 (146) 는 에너지를 교환하도록 상기 DC/DC 컨버터 (141) 에 상호연결되는, 연료 전지 시스템을 갖는 차량.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 슈퍼 커패시터 (146) 는 상기 차량의 저부에 위치되는, 연료 전지 시스템을 갖는 차량.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 슈퍼 커패시터 (146) 는 상기 차량의 저부 프레임에 통합되도록 적응되는, 연료 전지 시스템을 갖는 차량.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 2 개의 용기들 (V1, V2) 사이의 중량 차이는 30 % 미만, 또는 15 % 미만, 또는 1 % 미만인, 연료 전지 시스템을 갖는 차량.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    에어 컨덕트들이 상기 차량의 측면에 위치되는, 연료 전지 시스템을 갖는 차량.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    에어 컨덕트들이 상기 차량의 바닥 아래에 또는 바닥을 따라 위치되는, 연료 전지 시스템을 갖는 차량.
  10. 삭제
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