KR20200133887A - 연료 전지 차량 - Google Patents

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Abstract

실시 예의 연료 전지 차량은 연료 전지와, 연료 전지 위에 배치된 정션 박스 및 연료 전지와 차실 사이에 배치되어 연료 전지의 출력 전압을 승압하는 전력 제어부를 포함한다.

Description

연료 전지 차량{Fuel cell vehicle}
실시 예는 연료 전지 차량에 관한 것이다.
일반적으로 연료 전지를 포함하는 차량(이하, ‘연료 전지 차량’이라 한다)은 연료 전지로부터 다양한 레벨의 전력을 요구할 수 있다. 만일, 연료 전지로부터 높은 레벨을 전력을 요구할 경우, 차량에 탑재되는 연료 전지의 부피가 증가할 수 있다. 이로 인해, 연료 전지 차량 내에서 연료 전지가 차지하는 공간이 증가하여 여러 가지 문제점을 야기할 수 있다.
실시 예는 우수한 성능을 갖는 연료 전지 차량을 제공한다.
실시 예에 의한 연료 전지 차량은, 연료 전지; 상기 연료 전지 위에 배치된 정션 박스; 및 상기 연료 전지와 차실 사이에 배치되어 상기 연료 전지의 출력 전압을 승압하는 전력 제어부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 연료 전지, 상기 정션 박스 및 상기 전력 제어부가 수용되는 수용 공간은 상기 차실의 앞 또는 뒤 중 적어도 한 곳에 위치할 수 있다.
예를 들어, 상기 연료 전지 차량은, 상기 차량의 폭 방향으로 상기 연료 전지의 양측에 배치된 사이드 부재; 및 상기 사이드 부재에 적어도 일부가 장착되며, 상기 연료 전지의 적어도 일부 및 상기 전력 제어부를 지지하는 시스템 프레임을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 연료 전지 차량은, 상기 차량을 구동하는 구동부를 더 포함하고, 상기 시스템 프레임은 높이 방향으로 구동부 위에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 연료 전지는 상기 폭 방향으로 제1 폭을 갖고, 상기 정션 박스는 상기 폭 방향으로 제2 폭을 갖고, 상기 전력 제어부는 상기 폭 방향으로 제3 폭을 갖고, 상기 제1 폭은 상기 제2 폭보다 크고, 상기 제2 폭은 상기 제3 폭보다 클 수 있다.
예를 들어, 상기 연료 전지 차량은, 상기 연료 전지와 상기 차실 사이의 공간에 배치된 브레이크 부스터를 더 포함하고, 상기 차량의 길이 방향으로 상기 연료 전지는 상기 브레이크 부스터와 제1 거리만큼 이격될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 거리는 상기 차량의 충돌 시에 상기 사이드 부재가 상기 길이 방향으로 변형되는 제1 길이보다 클 수 있다.
예를 들어, 상기 연료 전지는 상기 길이 방향으로 충격 흡수 공간을 사이에 두고 상기 브레이크 부스터로부터 이격되어 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 전력 제어부의 양측면은 상기 충격 흡수 공간으로부터 상기 폭 방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 정션 박스는 퓨즈와 릴레이류를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스의 상부에 탈착 가능하게 배치되며, 상기 차량의 높이 방향으로 상기 차량의 후드로부터 이격된 커버를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전력 제어부는 상기 정션 박스보다 상기 차실에 더 가깝게 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 전력 제어부와 상기 정션 박스는 별개이고, 상기 연료 전지와 상기 정션 박스는 상기 전력 제어부와 독립적으로 결합할 수 있다.
예를 들어, 상기 전력 제어부는 상기 연료 전지와 상기 시스템 프레임으로부터 탈착 가능하게 결합될 수 있다.
예를 들어, 상기 전력 제어부는 상기 연료 전지를 향한 전면; 상기 차실을 향하며, 상기 전면의 반대측 배면; 상기 전면과 상기 배면 사이에 위치하며 상기 시스템 프레임과 대향하는 바닥면; 및 상기 바닥면의 반대측 탑면을 포함하고, 상기 정션 박스는 상기 차실을 향하는 배면; 상기 배면의 반대측 전면을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전력 제어부의 상기 전면은 상기 연료 전지와 결합하고, 상기 전력 제어부의 상기 바닥면은 상기 시스템 프레임과 결합할 수 있다.
예를 들어, 상기 전력 제어부의 상기 전면은 상기 정션 박스의 상기 배면보다 상기 차실에 더 가깝게 위치할 수 있다.
예를 들어, 상기 차량의 폭 방향으로 상기 전력 제어부의 양측면은 상기 브레이크 부스터로부터 이격되어 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 전력 제어부의 상기 탑면은 상기 정션 박스의 탑면보다 아래에 위치할 수 있다.
예를 들어, 상기 연료 전지 차량은, 카울 판넬을 더 포함하고, 상기 전력 제어부의 탑면은 카울 판넬의 아래에 위치할 수 있다.
예를 들어, 상기 전력 제어부의 상기 배면은 상기 차량의 대쉬 판넬로부터 상기 길이 방향으로 제2 거리만큼 이격될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 거리는 상기 차량의 충돌 시에 상기 사이드 부재가 상기 길이 방향으로 변형되는 제1 길이보다 클 수 있다.
예를 들어, 상기 연료 전지는 상기 차량의 폭 방향으로의 상기 연료 전지의 양단부에 각각 위치한 집전 단자; 및 상기 차량의 높이 방향으로 돌출되어 상기 집전 단자와 상기 정션 박스를 전기적으로 연결하는 터미널 블럭을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 터미널 블록은 절연성을 갖는 몸체; 적어도 일부가 상기 몸체에 매립되고, 상기 몸체의 일측으로부터 돌출된 제1 단부; 및 상기 몸체의 타측으로부터 돌출된 제2 단부를 갖는 제1 버스바; 상기 집전 단자와 상기 제1 단부를 전기적으로 연결하는 제1 연결부; 및 상기 정션 박스와 상기 제2 단부를 전기적으로 연결하는 제2 연결부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 정션 박스는 상기 배면으로부터 상기 길이 방향으로 돌출된 제3 연결부를 포함하고, 상기 전력 제어부는 상기 탑면으로부터 상기 차량의 높이 방향으로 돌출되어 상기 제3 연결부와 연결된 제4 연결부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제4 연결부는 상기 전력 제어부의 상기 배면보다 상기 전력 제어부의 상기 전면에 더 가깝게 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제4 연결부는 상기 카울 판넬과 상기 길이 방향으로 제3 거리만큼 이격되고, 상기 제3 거리는 상기 차량의 충돌 시에 상기 사이드 부재가 상기 길이 방향으로 변형되는 제1 길이보다 클 수 있다.
예를 들어, 상기 제3 연결부와 상기 제4 연결부는 제2 버스바를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 및 제2 버스바는 전기적 전도성을 가질 수 있다.
실시 예에 따른 연료 전지 차량은 높은 공간 활용도를 갖고, 원하는 세기의 전압(또는, 전력)을 제공할 수 있고, 제조 비용을 절감시키고, 차량의 충돌 성능을 확보하고, 차량의 정비성을 개선하고, 차량의 부재(예를 들어, 카울 판넬)의 변형을 방지할 수 있고, 연료 전지 시스템이 다양한 차종에 적용될 수 있도록 하고, 운전자나 보행자를 보호할 수 있다.
도 1은 일반적인 차량의 외관을 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 다양한 실시 예에 의한 연료 전지 차량의 국부적인 결합 사시도를 나타낸다.
도 3은 도 2a에 도시된 연료 전지 차량의 분해 사시도를 나타낸다.
도 4는 도 2a에 도시된 연료 전지 차량의 평면도를 나타낸다.
도 5는 도 2a에 도시된 연료 전지 차량의 우측 단면도를 나타낸다.
도 6은 도 3에 도시된 ‘I’ 부분을 확대 도시한 사시도를 나타낸다.
도 7은 도 6에 도시된 A-A’선을 따라 절취한 단면도를 나타낸다.
도 8a 및 도 8b는 실시 예에 의한 연료 전지 차량의 단면도를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들 간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”으로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 실시 예에 의한 연료 전지 차량(100A, 100B, 100C, 100D)을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 편의상, 데카르트 좌표계(x축, y축, z축)를 이용하여 연료 전지 차량(100 A, 100B, 100C, 100D)을 설명하지만, 다른 좌표계에 의해서도 이를 설명할 수 있음은 물론이다. 또한, 데카르트 좌표계에 의하면, x축, y축 및 z축은 서로 직교하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, x축, y축 및 z축은 서로 교차할 수도 있다.
도 1은 일반적인 차량의 외관을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량은 승객이 탑승하는 차실(110), 차실(110)의 앞에 위치한 제1 공간(120) 및 차실(110)의 뒤에 위치한 제2 공간(130)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 차량이 x축 방향으로 진행할 경우 제1 공간(120)은 차량의 엔진이 수용되는 엔진 룸에 해당하고 제2 공간(130)은 트렁크에 해당할 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 다양한 실시 예에 의한 연료 전지 차량(100A, 100B, 100C, 100D)의 국부적인 결합 사시도를 나타내고, 도 3은 도 2a에 도시된 연료 전지 차량(100)의 분해 사시도를 나타내고, 도 4는 도 2a에 도시된 연료 전지 차량(100)의 평면도를 나타내고, 도 5는 도 2a에 도시된 연료 전지 차량(100)의 우측 단면도를 나타낸다.
이해를 돕고 혼동을 피하기 위해, 도 4에서 시스템 프레임(240)의 도시는 생략된다. 이하, 도 2a에 도시된 연료 전지 차량(100A)에 대해 다음과 같이 설명한다. 그러나, 특별히 다르다고 기재되어 있지 않는 한, 도 2b 내지 도 2d에 도시된 연료 전지 차량(100B, 100C, 100D)에 대해서도 하기의 설명은 적용될 수 있다.
도 2a 내지 도 5를 참조하면, 실시 예에 의한 연료 전지 차량(100A, 100B, 100C, 100D)은 연료 전지(210), 정션 박스(또는, 고전압 정션 박스)(220) 및 전력 제어부(230)를 포함할 수 있다. 이하, 연료 전지(210), 정션 박스(220) 및 전력 제어부(230)를 통합하여 ‘연료 전지 시스템’이라 칭한다.
실시 예에 의한 연료 전지 차량(100A, 100B, 100C, 100D)에 포함되는 연료 전지(210)는 수직 방향(예를 들어, z축 방향)과 수평 방향(예를 들어, x축 방향과 y축 방향)으로 적층되지 않은 단위 연료 전지를 포함할 수도 있다.
또는, 다른 실시 예에 의한 연료 전지 차량(100A, 100B, 100C, 100D)에 포함되는 연료 전지(210)는 수직 방향 또는 수평 방향 중 적어도 하나의 방향으로 적층된 복수 개의 단위 연료 전지를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 연료 전지(210)는 x축 방향, y축 방향 또는 z축 방향 중 적어도 하나의 방향으로 적층된 복수 개의 단위 연료 전지를 포함할 수도 있다.
이하, 도 2a 내지 도 7에 도시된 실시 예에 의한 연료 전지 차량(100A, 100B, 100C, 100D)은 하나의 단위 연료 전지를 포함하는 것으로 설명하지만, 하기의 설명은 실시 예에 의한 연료 전지 차량(100A, 100B, 100C, 100D)이 복수의 단위 연료 전지를 포함하는 경우에도 적용될 수 있다.
단위 연료 전지는 차량 구동을 위한 전력 공급원으로 가장 많이 연구되고 있는 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC:Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, Proton Exchange Membrane Fuel Cell)일 수 있으나, 실시 예는 단위 연료 전지의 특정한 구성이나 외관 등 형태에 국한되지 않는다.
연료 전지(210)에 포함된 단위 연료 전지는 엔드 플레이트(end plate)(또는, 가압 플레이트 또는 압축판)(미도시), 집전판(미도시) 및 셀 스택(cell stack)(미도시)을 포함할 수 있다.
셀 스택은 폭 방향(이하, ‘제1 방향’이라 한다)(예를 들어, y축 방향)으로 적층된 복수의 단위 셀을 포함할 수 있다. 수십 내지 수백 개 예를 들어, 100 내지 400개의 단위 셀이 적층되어 셀 스택을 구현할 수 있다.
각 단위 셀은 0.6 볼트 내지 1.0 볼트, 평균적으로 0.7볼트의 전기를 생성할 수 있다. 따라서, 연료 전지(210)로부터 부하로 공급하고자 하는 전력의 세기에 따라, 연료 전지(210)에 포함되는 단위 연료 전지의 개수 및 단위 연료 전지의 셀 스택에 포함되는 복수의 단위 셀의 개수가 결정될 수 있다. 여기서, 부하란, 연료 전지 차량(100A, 100B, 100C, 100D)에서 전력을 요구하는 부분을 의미할 수 있다.
엔드 플레이트는 셀 스택의 양측 단부 각각에 배치되어, 복수의 단위 셀을 지지하며 고정시킬 수 있다. 즉, 제1 엔드 플레이트(EP1)는 셀 스택의 양측 단부 중 일 단부에 배치되고, 제2 엔드 플레이트(EP2)는 셀 스택의 양측 단부 중 타 단부에 배치될 수 있다.
또한, 연료 전지(210)는 체결 부재를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 단위 연료 전지에서 체결 부재는 엔드 플레이트와 함께 복수의 단위 셀을 제1 방향(예를 들어, y축 방향)으로 체결하는 역할을 한다.
한편, 정션 박스(220)는 연료 전지(210) 위에 배치될 수 있다. 정션 박스(220)는 연료 전지(210)의 셀 스택에서 발전된 전력을 분배하는 역할을 한다. 예를 들어, 정션 박스(220)는 연료 전지(210)의 운전을 돕는 주변 보조 기기(BOP:Balance Of Plant) 부품들을 제어하기 위한 퓨즈(미도시)와 릴레이류(미도시)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 정션 박스(220)는 케이스(CA) 및 커버(CO)를 포함할 수 있다. 케이스(CA)는 퓨즈와 릴레이류를 수용하는 역할을 한다. 이를 위해, 케이스(CA)는 몸통(CP)과 하부 플레이트(LP)를 포함할 수 있다. 하부 플레이트(LP)는 케이스(CA)의 바닥면에 해당하고, 몸통(CP)은 하부 플레이트(LP)와 함께 퓨즈와 릴레이류가 수용되는 공간을 형성한다. 실시 예에 의하면, 몸통(CP)과 하부 플레이트(LP)는 일체일 수 있다.
커버(CO)는 케이스(CA)의 상부에 탈착 가능하게 배치될 수 있다.
전력 제어부(230)는 연료 전지(210)와 차실(110) 사이에 배치되어 연료 전지(210)의 출력 전압을 승압하는 역할을 한다. 예를 들어, 전력 제어부(230)는 고전압 승압형 직류-직류 변환 장치(FDC:Fuel cell DC-DC Converter)를 포함할 수 있다.
실시 예에 의하면, 연료 전지(210), 정션 박스(220) 및 전력 제어부(230)가 수용되는 수용 공간은 도 1에 도시된 제1 공간(120) 또는 제2 공간(130) 중 적어도 한 곳일 수도 있다.
이하, 수용 공간은 차실(110)의 앞에 위치한 제1 공간(120) 즉, 엔진 룸인 것으로 설명하지만, 실시 예는 수용 공간이 제2 공간(130)이거나 제1 및 제2 공간(120, 130)에 분산된 경우에도 적용될 수 있음은 물론이다.
실시 예에 의한 연료 전지 차량(100A, 100B, 100C, 100D)은 사이드 부재(142, 144), 브레이크 부스터(brake booster)(162, 164), 카울 판넬(cowl panel)(170), 후드(hood)(180) 및 구동부(190)를 더 포함할 수 있다.
사이드 부재(142, 144)는 제1 방향으로 연료 전지(210)의 양측에 배치될 수 있다. 여기서, 사이드 부재(142, 144)는 차량의 차체에 해당할 수 있다. 즉, 사이드 부재(142, 144)는 차량의 엔진 룸의 측부를 형성하는 차체에 해당할 수 있다.
브레이크 부스터(162, 164)는 차실(110) 내의 운전석 하부에 위치한 브레이크 페달과 연결되어 브레이크 페달의 가압시 조작력을 배가시키는 배력 기구이다. 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d 및 도 4에서 2개의 브레이크 부스터(162, 164)가 도시되어 있지만, 이는 이해를 돕기 위함이다. 즉, 연료 전지 차량(100A, 100B, 100C, 100D)은 운전석이 차량 오른쪽에 있는 경우 우측 브레이크 부스터(164)만을 포함하고, 운전석이 차량의 왼쪽에 있는 좌측 브레이크 부스터(162)만을 포함할 수 있다.
실시 예에 의하면, 브레이크 부스터(162, 164)는 연료 전지 차량(100A, 100B, 100C, 100D)에서 연료 전지(210)와 정션 박스(220)와 전력 제어부(230)가 배치되는 수용 공간과 차실(110) 사이에 배치될 수 있으며, 전동식으로 구동될 수 있다. 즉, 브레이크 부스터(162, 164)는 연료 전지(210)와 차실(110) 사이의 공간에 배치될 수 있다.
카울 판넬(170)은 보행자가 차량(100)의 전면에 충돌시, 보행자의 상해치를 저감시키는 역할을 한다. 예를 들어, 차량(100)의 앞 유리창을 지지하는 카울 판넬(170)의 상단부가 후드(180)의 하단부와 연결될 수 있으며, 실시 예는 카울 판넬(170)의 특정한 위치에 국한되지 않는다.
구동부(190)는 연료 전지 차량(100A, 100B, 100C, 100D)을 구동하는 역할을 하며, 이를 위해 구동 모터(192) 또는 감속기(미도시) 등을 포함할 수 있다.
한편, 연료 전지 차량(100A, 100B, 100C, 100D)은 시스템 프레임(240)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 전술한 연료 전지 시스템은 시스템 프레임(240)을 더 포함할 수 있다.
시스템 프레임(240)은 양측 사이드 부재(142, 144) 중 적어도 한 곳에 장착(또는, 지지 또는 연결)되며, 연료 전지(210) 및 전력 제어부(230) 각각의 적어도 일부를 지지하는 역할을 한다. 연료 전지(210)는 시스템 프레임(240)에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 시스템 프레임(240)은 사이드 부재(142, 144)에 배치될 수 있다. 이 경우, 도 2a에 도시된 바와 같이 시스템 프레임(240)은 사이드 부재(142, 144)에 직접 장착될 수도 있다. 또는, 도 2b에 도시된 바와 같이 시스템 프레임(240)은 연결 부재를 통해 사이드 부재(142, 144)에 간접적으로 장착될 수 있다. 예를 들어, 연결 부재는 마운트 서포트 브라켓(mount support braket)일 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 연료 전지 차량(100B)은 제1 내지 제4 연결 부재(310, 320, 330, 340)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 연결 부재(310)는 연결 몸체(312), 부시(314) 및 볼트(316)을 포함할 수 있다. 부시(314)는 연결 몸체(312)와 제1 사이드 부재(142)를 연결하고, 볼트(316)는 연결 몸체(312)와 시스템 프레임(240)을 연결할 수 있다. 제2 내지 제4 연결 부재(320, 330, 340) 각각은 제1 연결 부재(310)와 마찬가지로, 연결 몸체, 부시 및 볼트를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 의하면, 도 2c 또는 도 2d에 도시된 바와 같이 시스템 프레임(240)은 양측 사이드 부재(142, 144) 중 일 측에만 직접 또는 간접적으로 장착되고, 연료 전지(210)의 양측 단부 중 한 곳은 사이드 부재(142, 144) 중 타측에 직접 또는 간접적으로 장착될 수 있다.
예를 들어, 도 2c에 도시된 바와 같이, 시스템 프레임(240)은 양측 사이드 부재(142, 144) 중 일 측(142)에 간접적으로 장착되고, 연료 전지(210)의 양측 단부 중 일측은 사이드 부재(142, 144) 중 타측(144)에 간접적으로 장착될 수 있다. 즉, 시스템 프레임(240)은 제1 및 제2 연결 부재(310, 320)에 의해 사이드 부재(142)에 간접적으로 장착되고, 연료 전지(210)는 제5 연결 부재(350)에 의해 제2 사이드 부재(144)에 장착될 수 있다. 제5 연결 부재(350)는 도 2b에 도시된 제1 연결 부재(310)와 마찬가지로, 연결 몸체(352), 부시(354) 및 볼트(356)를 포함할 수 있다. 여기서, 연결 몸체(352), 부시(354) 및 볼트(356)는 도 2b에 도시된 연결 몸체(312), 부시(314) 및 볼트(316)와 각각 동일한 역할을 수행하므로, 중복되는 설명을 생략한다.
또는, 도 2d에 도시된 바와 같이, 시스템 프레임(240)은 양측 사이드 부재(142, 144) 중 타측(144)에 간접적으로 장착되고, 연료 전지(210)의 양측 단부 중 타측은 사이드 부재(142, 144) 중 일측(142)에 간접적으로 장착될 수 있다. 즉, 시스템 프레임(240)은 제3 및 제4 연결 부재(330, 340)에 의해 사이드 부재(144)에 장착되고, 연료 전지(210)는 제6 연결 부재(360)에 의해 제1 사이드 부재(142)에 장착될 수 있다. 제6 연결 부재(360)는 도 2b에 도시된 제1 연결 부재(310)와 마찬가지로, 연결 몸체(362), 부시(364) 및 볼트(366)를 포함할 수 있다. 여기서, 연결 몸체(362), 부시(364) 및 볼트(366)는 도 2b에 도시된 연결 몸체(312), 부시(314) 및 볼트(316)와 각각 동일한 역할을 수행하므로, 중복되는 설명을 생략한다.
전술한 바와 같이, 시스템 프레임(240)과 연료 전지(210)가 사이드 부재(142, 144)에 장착되는 형태가 다름을 제외하면, 도 2b 내지 도 2d에 도시된 연료 전지 차량(100B, 100C, 100D)은 도 2a에 도시된 연료 전지 차량(100A)과 동일할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 시스템 프레임(240)은 중공(미도시)을 포함하지 않는 평판 형상을 가질 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시 예에 의하면, 도 3에 도시된 바와 달리, 시스템 프레임(240)은 다수의 중공을 포함할 수도 있다.
전술한 정션 박스(220)는 연료 전지(210)에 안착되어 지지될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 정션 박스(220)는 연료 전지(210)의 상면(US1)의 네 귀퉁이(P1 내지 P4)에 나사 결합될 수 있다.
또한, 도 2a 내지 도 2d, 도 3 및 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 연료 전지(210) 및 전력 제어부(230)는 시스템 프레임(240)에 장착되어 지지될 수 있다. 예를 들어, 연료 전지(210)는 시스템 프레임(240)의 상부에서 4개의 지점(P5 내지 P8)에 나사 결합될 수 있다.
시스템 프레임(240)은 높이 방향(이하, ‘제2 방향’이라 한다)(예를 들어, z축 방향)으로 구동부(190) 위에 배치될 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
도 4를 참조하면, 연료 전지(210)는 제1 방향(예를 들어, y축 방향)으로 제1 폭(W1)을 갖고, 정션 박스(220)는 제1 방향으로 제2 폭(W2)을 갖고, 전력 제어부(230)는 제1 방향으로 제3 폭(W3)을 가질 수 있다.
실시 예에 의하면, 제1 폭(W1)은 제2 폭(W2)보다 크고, 제2 폭(W2)은 제3 폭(W3)보다 클 수 있다.
또한, 연료 전지(210)는 차량의 길이 방향(이하, ‘제3 방향’이라 한다)(예를 들어, x축 방향)으로 브레이크 부스터(162, 164)와 제1 거리(D1)만큼 이격될 수 있다.
일반적으로, 차량의 충돌 사고 발생시 차량으로 가해지는 충격력이 브레이크 부스터로 전달되고, 이후 브레이크 부스터로 전달된 충격력이 대쉬 판넬(150)을 밀고서 차실(110) 내로 유입되면서 운전자의 하체 부위가 페달 아암이나 브레이크 페달에 부딪혀 상해를 입을 수 있다. 이를 고려하여, 실시 예에 의하면, 제1 거리(D1)는 연료 전지 차량(100A)의 충돌 시에 사이드 부재(142, 144)가 제3 방향(예를 들어, x축 방향)으로 변형되는 제1 길이(L1)보다 클 수 있다. 이와 같이 제1 거리(D1)가 제1 길이(L1)보다 클 경우, 차량(100A)의 충돌 시에 브레이크 부스터(162, 164)를 충돌 접촉으로부터 피할 수 있어, 충돌 성능이 확보될 수 있다. 또한, 차량(100A)에서 운전석이 차량 오른쪽에 있거나 차량의 왼쪽에 있거나 상관없이 충돌 성능이 확보될 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 연료 전지(210)는 제3 방향(예를 들어, x축 방향)으로 충격 흡수 공간(SP1, SP2)을 사이에 두고 브레이크 부스터(162, 164)로부터 이격되어 배치될 수 있다. 이를 위해, 전력 제어부(230)의 양측면(S1, S2)은 브레이크 부스터(162, 164)로부터 제1 방향(예를 들어, y축 방향)으로 소정 거리(SD3, SD4)만큼 이격되어 배치될 수 있다. 이로 인해, 전력 제어부(230)의 양측부(S1, S2)는 충격 흡수 공간(SP1, SP2)으로부터 제1 방향(예를 들어, y축 방향)으로 이격되어 배치될 수 있다.
실시 예에 의한 연료 전지 차량(100A)에서 충격 흡수 공간(SP1, SP2)이 마련될 수 있는 이유는, 제3 폭(W3)이 제1 폭(W1)보다 작기 때문이다. 충격 흡수 공간(SP1, SP2)이 존재하기 때문에, 차량(100)의 충돌 시에 브레이크 부스터(162, 164)를 충돌 접촉으로부터 피할 수 있어, 충돌 성능이 확보될 수 있다.
이하, 연료 전지(210), 정션 박스(220) 및 전력 제어부(230) 간의 배치 관계를 설명하기 위해, 정션 박스(220) 및 전력 제어부(230)의 각 면을 다음과 같이 정의한다.
정션 박스(220)는 제1 배면(BS1), 제1 전면(FS1) 및 제1 탑면(TS1)을 포함할 수 있다. 제1 배면(BS1)은 차실(110)을 향하는 정션 박스(220)의 뒷면에 해당하고, 제1 전면(FS1)은 제1 배면(BS1)의 반대측 면으로서 정션 박스(220)의 앞면에 해당한다.
전력 제어부(230)는 제2 전면(FS2), 제2 배면(BS2), 바닥면(LS) 및 제2 탑면(TS2)을 포함할 수 있다. 제2 전면(FS2)은 연료 전지(210)를 향하는 전력 제어부(230)의 앞면에 해당하고, 제2 배면(BS2)은 차실(110)을 향하는 전력 제어부(230)의 뒷면에 해당한다. 제2 배면(BS2)은 제2 전면(FS2)의 반대측 면에 해당한다. 바닥면(LS)은 제2 전면(FS2)과 제2 배면(BS2) 사이에 위치하며 시스템 프레임(240)을 향하는 면일 수 있다. 제2 탑면(TS2)은 바닥면(LS)의 반대측 면에 해당한다.
실시 예에 의하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 정션 박스(220)의 커버(CO)는 제2 방향으로 차량의 후드(180)로부터 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 후드(180)와 커버(CO)가 제2 방향으로 이격된 최소 거리(MD)가 작을수록 차량(100)과 추돌하는 보행자에게 가해지는 충격이 커질 수 있다. 최소 거리(MD)가 확보될 경우, 차량(100)이 보행자와 충돌 시, 보행자를 충돌로부터 최대한 안전하게 보호할 수 있다.
또한, 정션박스(220) 내부의 퓨즈와 릴레이류에 대한 정비를 위해 차량(100A)의 후드(180)를 오픈시킬 경우, 정션 박스(220)가 수용 공간의 맨 상단에 위치하기 때문에, 차량 정비 시 커버(CO)만 탈거한 뒤 정션박스(220)내의 퓨즈와 릴레이류를 손쉽게 교체할 수 있어 정비성이 확보될 수 있다.
또한, 전력 제어부(230)는 정션 박스(220)보다 차실(110)에 더 가깝게 배치될 수 있다. 예를 들어, 전력 제어부(230)의 제2 전면(FS2)은 정션 박스(220)의 제1 배면(BS1)보다 차실(110)에 더 가깝게 위치할 수 있다. 즉, 도 5를 참조하면, 전력 제어부(230)의 제2 전면(FS2)으로부터 대쉬 판넬(150)까지의 제1 간격(DD1)은 정션 박스(220)의 제1 배면(BS1)으로부터 대쉬 판넬(150)까지의 제2 간격(DD2)보다 작을 수 있다.
또한, 전력 제어부(230)는 연료 전지(210) 또는 시스템 프레임(240) 중 적어도 한 곳과 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 전력 제어부(230)의 제2 전면(FS2)은 연료 전지(210)와 결합하고, 전력 제어부(230)의 바닥면(LS)은 시스템 프레임(240)과 결합할 수 있다. 예를 들어, 전력 제어부(230)의 제2 전면(FS2)은 연료 전지(210)의 배면 상의 두 개의 지점(P9, P10)과 나사 결합하고, 전력 제어부(230)의 바닥면(LS)은 시스템 프레임(240)의 귀퉁이의 두 개의 지점(P11, P12)과 나사 결합할 수 있다.
이와 같이, 전력 제어부(230)가 연료 전지(210)뿐만 아니라 시스템 프레임(240)에 모두 결합될 경우, 전력 제어부(230)가 안정되게 지지될 수 있다.
또한, 전력 제어부(230)는 연료 전지(210)와 시스템 프레임(240)으로부터 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 연료 전지 차량(100A)의 전압 사양에 따라 전력 제어부(230)를 분리하여 제거할 수도 있고, 도시된 바와 같이 전력 제어부(230)를 연료 전지(210) 또는 시스템 프레임(240) 중 적어도 한 곳에 부착할 수도 있다. 따라서, 실시 예에 의한 연료 전지 시스템은 다양한 차종에 적용될 수 있는 잇점을 갖는다.
또한, 전력 제어부(230)와 정션 박스(220)는 일체가 아니라 별개이며, 연료 전지(210)와 정션 박스(220)는 전력 제어부(230)와 독립적으로 서로 결합할 수 있다. 따라서, 전력 제어부(230)가 연료 전지(210)와 시스템 프레임(240)으로부터 분리된다고 하더라도, 정션 박스(220)는 연료 전지(210)에 고정될 수 있다. 즉, 정션 박스(220)는 전력 제어부(230)의 탈착에 무관하게 연료 전지(210)에 안정되게 고정될 수 있다.
또한, 전력 제어부(230)의 제2 탑면(TS2)은 정션 박스(220)의 제1 탑면(TS1)보다 아래에 위치할 수 있다. 이와 같이, 제2 탑면(TS2)이 제1 탑면(TS1)보다 아래에 위치할 경우, 차량(100)이 보행자와 충돌 시, 보행자를 충돌로부터 최대한 안전하게 보호할 수 있다.
또한, 전력 제어부(230)의 제2 탑면(TS2)은 카울 판넬(170)의 아래에 위치할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 전력 제어부(230)의 제2 탑면(TS2)은 카울 판넬(170)의 저면보다 소정 거리(SD5)만큼 아래에 위치할 수 있다. 이와 같이, 제2 탑면(TS2)이 카울 판넬(170)의 저면보다 소정 거리(SD5)만큼 아래에 위치할 경우, 차량의 충돌시 카울 판넬(170)의 변형을 방지할 수 있다.
또한, 전력 제어부(230)의 제2 배면(BS2)은 차량(100)의 대쉬 판넬(150)로부터 제3 방향(예를 들어, x축 방향)으로 제2 거리(D2)만큼 이격될 수 있다. 여기서, 제2 거리(D2)는 도 4에 도시된 제1 길이(L1)보다 클 수 있다. 이와 같이, 제2 거리(D2)가 제1 길이(L1)보다 크기 때문에, 차량(100A)의 충돌 시, 대쉬 판넬(150)의 변형으로 인해 운전자의 상해가 최소화될 수 있고 고전압 안정성을 기할 수 있다.
도 6은 도 3에 도시된 ‘I’ 부분을 확대 도시한 사시도를 나타내고, 도 7은 도 6에 도시된 A-A’선을 따라 절취한 단면도를 나타낸다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 연료 전지(210)는 집전 단자(212) 및 터미널 블럭(TB)을 포함할 수 있다.
집전 단자(212)는 제1 방향(예를 들어, y축 방향)으로의 연료 전지(210)의 양단부에 각각 위치한다. 연료 전지(210)에서 집전판은 셀 스택과 대면하는 연료 전지(210)의 제1 및 제2 엔드 플레이트(EP1, EP2)의 내측면과 셀 스택 사이에 배치될 수 있다. 집전판은 셀 스택에서 전자의 흐름으로 생성된 전기 에너지를 모아서 연료 전지(210)가 사용되는 차량(100)의 부하로 공급하는 역할을 한다. 집전 단자(212)는 집전판과 전기적으로 연결되는 부분이다.
터미널 블럭(TB)은 연료 전지(210)의 상면(US1)으로부터 제2 방향으로 돌출되어 집전 단자(212)와 정션 박스(220)를 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 이를 위해, 터미널 블럭(TB)은 몸체(BD), 제1 버스바(BB1), 제1 연결부(CP1) 및 제2 연결부(CP2)를 포함할 수 있다.
몸체(BD)는 절연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 제1 버스바(BB1)는 적어도 일부가 몸체(BD)에 매립되고, 제1 및 제2 단부(E1, E2)를 포함할 수 있다. 제1 단부(E1)는 몸체(BD)의 일측으로부터 제1 연결부(CP1)를 향해 돌출되고, 제2 단부(E2)는 몸체(BD)의 타측으로부터 제2 연결부(CP2)를 향해 돌출될 수 있다.
제1 연결부(CP1)는 집전 단자(212)와 제1 버스바(BB1)의 제1 단부(E1)를 전기적으로 연결한다. 이를 위해, 제1 연결부(CP1)는 제1 볼트(B1) 및 제1 너트(N1)를 포함할 수 있다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 볼트(B1)가 제1 너트(N1)에 체결됨으로써, 제1 버스바(BB1)의 제1 단부(E1)는 집전 단자(212)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 제1 볼트(B1)는 통전성을 갖는 재질로 구현될 수 있다.
제2 연결부(CP2)는 정션 박스(220)와 제1 버스바(BB1)의 제2 단부(E2)를 전기적으로 연결한다. 이를 위해, 제2 연결부(CP2)는 제2 볼트(B2) 및 제2 너트(N2)를 포함할 수 있다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 볼트(B2)가 제2 너트(N2)에 체결됨으로써, 제1 버스바(BB1)의 제2 단부(E2)는 정션 박스(220)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 제2 볼트(B2)는 통전성을 갖는 재질로 구현될 수 있다. 구체적으로, 도 3에 도시된 정션 박스(220)의 케이스(CA)에서 하부 플레이트(LP)를 도 7에 도시된 바와 같이 제1 버스바(BB1)의 제2 단부(E2)에 제2 연결부(CP2)로 연결한 이후, 정션 박스(220)의 구성 요소 예를 들어, 퓨즈와 릴레이류를 케이스(CA)에 배치시킨 후, 커버(CO)를 덮을 수 있다. 이를 위해, 하부 플레이트(LP)는 제2 볼트(B2)가 관통할 수 있는 관통홀을 포함할 수 있다.
만일, 연료 전지(210)와 정션 박스(220)를 케이블(미도시)을 이용하여 전기적으로 연결하거나, 정션 박스(220)와 전력 제어부(230)를 케이블(미도시)을 이용하여 전기적으로 연결할 경우, 케이블의 직경과 가닥수가 과다하게 증가하여 고 전류 와이어를 포함하는 케이블을 제작하기 어려울 수도 있고, 케이블의 조립성(또는, 굽힘성)이 현저히 악화될 수 있다.
그러나, 실시 예에 의한 연료 전지 차량(100A, 100B, 100C, 100D)의 경우, 연료 전지(210)와 정션 박스(220)를 케이블 대신에 터미널 박스(TB)를 이용하여 전기적으로 연결하고, 정션 박스(220)와 전력 제어부(230)를 케이블 대신에 버스바 등을 이용하여 전기적으로 연결한다. 따라서, 전압 강하가 최소화될 수 있고, 고전류 와이어링의 제작 및 조립성의 문제를 해결할 수 있으며, 연료 전지 차량(100)의 설계가 단순화될 수 있다.
또한, 정션 박스(220)는 제1 배면(BS1)으로부터 제3 방향으로 돌출된 제3 연결부(CP3)를 더 포함할 수 있다. 이때, 전력 제어부(230)는 제2 탑면(TS2)으로부터 제2 방향으로 돌출되어 제3 연결부(CP3)와 연결된 제4 연결부(CP4)를 포함할 수 있다. 제4 연결부(CP4)는 전력 제어부(230)의 제2 배면(BS2)보다 전력 제어부(230)의 제2 전면(FS2)에 더 가깝게 배치될 수 있다.
또한, 제4 연결부(CP4)는 카울 판넬(170)과 제3 방향으로 제3 거리(D3)만큼 이격될 수 있다. 여기서, 제3 거리(D3)는 제4 연결부(CP4)와 카울 판넬(170) 간의 최소 이격 거리일 수 있다. 여기서, 제3 거리(D3)는 제1 길이(L1)보다 클 수 있다. 이와 같이, 제3 거리(D3)가 제1 길이(L1)보다 클 경우, 차량(100A, 100B, 100C, 100D)이 충돌 시에 대쉬 판넬(150)의 변형으로 인해 운전자의 상해가 최소화될 수 있고 고전압 안정성을 기할 수 있다.
또한, 비록 도시되지는 않았지만, 제3 연결부(CP3)와 제4 연결부(CP4)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같은 형상으로 제2 버스바(미도시)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
전술한 제1 버스바(BB1) 및 제2 버스바 각각은 전기적 전도성을 갖는 물질 예를 들어, 구리 또는 알루미늄의 재질로 구현될 수 있으나, 실시 예는 제1 버스바(BB1) 및 제2 버스바의 특정한 재질에 국한되지 않는다.
도 8a 및 도 8b는 실시 예에 의한 연료 전지 차량의 단면도를 나타낸다.
전술한 실시 예에 의한 연료 전지(210)는 도 8a에 도시된 바와 같이 제1 방향(예를 들어, y축 방향)으로 적층된 2개의 단위 연료 전지(210-1, 210-2)를 포함할 수도 있고, 제2 방향(예를 들어, z축 방향)으로 적층된 3개의 단위 연료 전지(210-1, 210-2, 210-3)를 포함할 수 있다.
사이드 부재(142, 144)는 전술한 실시 예에 의한 차량의 사이드 부재(142, 144)와 동일한 역할을 수행하므로 중복되는 설명을 생략한다.
편의상, 도 8a 및 도 8b는 연료 전지(210)와 사이드 부재(142, 144)만을 도시한다.
만일, 연료 전지 차량이 전력 제어부(예를 들어, FDC)를 포함하지 않을 경우, 연료 전지에 포함된 셀 스택이 개수에 의해, 연료 전지로부터 제공되는 전압(또는, 전력)의 세기가 결정될 수 있다. 예를 들어, 요구되는 세기의 전압을 생성하기 위해, 400개의 적층된 셀이 필요할 수도 있다.
도 8a에 도시된 단위 연료 전지(210-1, 210-2) 각각에 포함된 셀의 개수는 제1 방향(예를 들어, y축 방향)으로만 증가 또는 감소할 수 있다. 따라서, 각각이 200개의 셀이 적층된 2개의 단위 연료 전지(210-1, 210-2)가 폭 방향인 제1 방향(예를 들어, y축 방향)으로 연결되어 배치될 경우, 단위 연료 전지(210-1, 210-2)가 제1 방향(예를 들어, y축 방향)으로 차지하는 폭이 증가하여, 차량의 사이드 부재(142, 144)와 단위 연료 전지(210-1, 210-2) 사이의 공간이 좁아져서, 단위 연료 전지(210-1, 210-2)와 사이드 부재(142, 144) 사이의 공간에 인터페이스 부품(미도시)을 배치하기 어려울 수 있다.
이를 해소하기 위해, 실시 예에 의한 연료 전지 차량(100A, 100B, 100C, 100D)이 전력 제어부(230) 예를 들어, FDC를 이용할 경우 각각 400개의 셀이 적층된 2개의 단위 연료 전지(210-1 및 210-2) 중 하나만을 포함하거나, 각각 400개보다 적은 개수의 셀이 적층된 2개의 단위 연료 전지(210-1 및 210-2)를 포함할 수 있다. 그러므로, 사이드 부재(142)와 연료 전지(210) 사이에 제1 방향(예를 들어, y축 방향)으로의 여유 공간이 생길 수 있다. 예를 들어, 이러한 여유 공간에 도 4에 도시된 바와 같이 수소 공급 시스템(216) 및 열/물 관리 시스템(218)을 배치할 수 있어, 도 8a에 도시된 바와 같이 2개의 단위 연료 전지(210-1, 210-2) 각각이 400개의 적층된 셀을 포함하는 경우보다 공간 활용도가 개선될 수 있다.
또한, 사이드 부재(142, 144) 사이의 제1 방향으로의 도 8a에 도시된 제4 폭(W4)이 원하는 개수의 셀을 적층하기에 너무 좁을 경우, 원하는 세기의 전압을 제공하기 어려울 수 있다. 이를 고려하여, 실시 예에 의한 연료 전지 차량(100A, 100B, 100C, 100D)의 경우 전력 제어부(230) 예를 들어, FDC를 이용하여 연료 전지(210)로부터 출력되는 전압을 승압시킬 수 있기 때문에, 제4 폭(W4)이 좁더라도 차량(100A, 100B, 100C, 100D)에서 원하는 전력이 제공될 수 있다.
도 8a에 도시된 차량의 공간 활용도를 개선하기 위해, 도 8b에 도시된 연료 전지 차량의 경우, 3개의 단위 연료 전지(210-1 내지 210-3)를 제2 방향(예를 들어, z축 방향)으로 적층하여 배치시킬 수 있다. 이 경우, 차량의 사이드 부재(142, 144)와 단위 연료 전지(210-1 내지 210-3) 사이에 공간이 도 8a에 도시된 차량보다 더 많이 형성될 수 있다. 즉, 사이드 부재(142)와 단위 연료 전지(210-1) 사이에 제5 폭(W5)만큼의 공간이 형성되고, 사이드 부재(144)와 단위 연료 전지(210-1) 사이에 제6 폭(W6)만큼의 공간이 형성되어, 도 8a에 도시된 연료 전지 차량보다 공간 활용도가 개선될 수 있다.
도 8b에 도시된 차량의 경우, 동일한 구성을 갖는 단위 연료 전지(210-1 내지 210-3)가 제2 방향(예를 들어, z축 방향)으로 적층됨에 따라, 제조 단가가 증가할 수 있다. 왜냐하면, 단위 연료 전지(210-1 내지 210-3) 각각이 엔드 플레이트, 체결 부재, 절연판 및 엔드 셀 히터와 같은 부품을 가지므로, 동일한 부품이 중복되어 요구되기 때문이다. 이 경우, 실시 예에 의한 연료 전지 차량(100A, 100B, 100C, 100D)은 전술한 바와 같이 FDC를 이용하여, 단지 하나의 적층되지 않은 단위 연료 전지(210-1, 210-2 또는 210-3)만으로도 원하는 레벨의 전력을 차량의 부하에 제공할 수 있다. 따라서, 도 8b에 도시된 바와 같이 단위 연료 전지(210-1, 210-2, 210-3)가 적층된 차량보다 연료 전지의 부재 예를 들어 엔드 플레이트, 체결 부재, 절연판, 엔드 셀 히터등이 중복되어 요구되지 않으므로, 제조 비용이 절감될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 실시 예에 의한 연료 전지 차량(100A, 100B, 100C, 100D)에서 연료 전지 시스템에 포함되는 연료 전지(210), 정션 박스(220), 전력 제어부(230) 및 시스템 프레임(240) 간의 배치를 통해, 차량의 충돌 성능을 확보하고, 차량의 정비성을 개선하고, 차량의 부재(예를 들어, 카울 판넬)의 변형을 방지할 수 있고, 연료 전지 시스템이 다양한 차종에 적용될 수 있도록 하고, 운전자나 보행자를 보호할 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (28)

  1. 연료 전지;
    상기 연료 전지 위에 배치된 정션 박스; 및
    상기 연료 전지와 차실 사이에 배치되어 상기 연료 전지의 출력 전압을 승압하는 전력 제어부를 포함하는 연료 전지 차량.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 연료 전지, 상기 정션 박스 및 상기 전력 제어부가 수용되는 수용 공간은 상기 차실의 앞 또는 뒤 중 적어도 한 곳에 위치한 연료 전지 차량.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 차량의 폭 방향으로 상기 연료 전지의 양측에 배치된 사이드 부재; 및
    상기 사이드 부재에 적어도 일부가 장착되며, 상기 연료 전지의 적어도 일부 및 상기 전력 제어부를 지지하는 시스템 프레임을 더 포함하는 연료 전지 차량.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 차량을 구동하는 구동부를 더 포함하고,
    상기 시스템 프레임은 높이 방향으로 구동부 위에 배치된 연료 전지 차량.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 연료 전지는 상기 폭 방향으로 제1 폭을 갖고,
    상기 정션 박스는 상기 폭 방향으로 제2 폭을 갖고,
    상기 전력 제어부는 상기 폭 방향으로 제3 폭을 갖고,
    상기 제1 폭은 상기 제2 폭보다 크고, 상기 제2 폭은 상기 제3 폭보다 큰 연료 전지 차량.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 연료 전지와 상기 차실 사이의 공간에 배치된 브레이크 부스터를 더 포함하고,
    상기 차량의 길이 방향으로 상기 연료 전지는 상기 브레이크 부스터와 제1 거리만큼 이격된 연료 전지 차량.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 제1 거리는 상기 차량의 충돌 시에 상기 사이드 부재가 상기 길이 방향으로 변형되는 제1 길이보다 큰 연료 전지 차량.
  8. 제6 항에 있어서, 상기 연료 전지는 상기 길이 방향으로 충격 흡수 공간을 사이에 두고 상기 브레이크 부스터로부터 이격되어 배치된 연료 전지 차량.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 전력 제어부의 양측면은 상기 충격 흡수 공간으로부터 상기 폭 방향으로 이격되어 배치된 연료 전지 차량.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 정션 박스는
    퓨즈와 릴레이류를 수용하는 케이스; 및
    상기 케이스의 상부에 탈착 가능하게 배치되며, 상기 차량의 높이 방향으로 상기 차량의 후드로부터 이격된 커버를 포함하는 연료 전지 차량.
  11. 제1 항에 있어서, 상기 전력 제어부는 상기 정션 박스보다 상기 차실에 더 가깝게 배치된 연료 전지 차량.
  12. 제1 항에 있어서, 상기 전력 제어부와 상기 정션 박스는 별개이고, 상기 연료 전지와 상기 정션 박스는 상기 전력 제어부와 독립적으로 결합하는 연료 전지 차량.
  13. 제3 항에 있어서, 상기 전력 제어부는 상기 연료 전지와 상기 시스템 프레임으로부터 탈착 가능하게 결합되는 연료 전지 차량.
  14. 제6 항에 있어서,
    상기 전력 제어부는
    상기 연료 전지를 향한 전면;
    상기 차실을 향하며, 상기 전면의 반대측 배면;
    상기 전면과 상기 배면 사이에 위치하며 상기 시스템 프레임과 대향하는 바닥면; 및
    상기 바닥면의 반대측 탑면을 포함하고,
    상기 정션 박스는
    상기 차실을 향하는 배면;
    상기 배면의 반대측 전면을 포함하는 연료 전지 차량.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 전력 제어부의 상기 전면은 상기 연료 전지와 결합하고, 상기 전력 제어부의 상기 바닥면은 상기 시스템 프레임과 결합하는 연료 전지 차량.
  16. 제15 항에 있어서, 상기 전력 제어부의 상기 전면은 상기 정션 박스의 상기 배면보다 상기 차실에 더 가깝게 위치한 연료 전지 차량.
  17. 제14 항에 있어서, 상기 차량의 폭 방향으로 상기 전력 제어부의 양측면은 상기 브레이크 부스터로부터 이격되어 배치된 연료 전지 차량.
  18. 제14 항에 있어서, 상기 전력 제어부의 상기 탑면은 상기 정션 박스의 탑면보다 아래에 위치한 연료 전지 차량.
  19. 제14 항에 있어서,
    카울 판넬을 더 포함하고,
    상기 전력 제어부의 탑면은 카울 판넬의 아래에 위치한 연료 전지 차량.
  20. 제14 항에 있어서, 상기 전력 제어부의 상기 배면은 상기 차량의 대쉬 판넬로부터 상기 길이 방향으로 제2 거리만큼 이격된 연료 전지 차량.
  21. 제20 항에 있어서, 상기 제2 거리는 상기 차량의 충돌 시에 상기 사이드 부재가 상기 길이 방향으로 변형되는 제1 길이보다 큰 연료 전지 차량.
  22. 제1 항에 있어서, 상기 연료 전지는
    상기 차량의 폭 방향으로의 상기 연료 전지의 양단부에 각각 위치한 집전 단자; 및
    상기 차량의 높이 방향으로 돌출되어 상기 집전 단자와 상기 정션 박스를 전기적으로 연결하는 터미널 블럭을 포함하는 연료 전지 차량.
  23. 제22 항에 있어서, 상기 터미널 블럭은
    절연성을 갖는 몸체;
    적어도 일부가 상기 몸체에 매립되고, 상기 몸체의 일측으로부터 돌출된 제1 단부; 및 상기 몸체의 타측으로부터 돌출된 제2 단부를 갖는 제1 버스바;
    상기 집전 단자와 상기 제1 단부를 전기적으로 연결하는 제1 연결부; 및
    상기 정션 박스와 상기 제2 단부를 전기적으로 연결하는 제2 연결부를 포함하는 연료 전지 차량.
  24. 제19 항에 있어서,
    상기 정션 박스는 상기 배면으로부터 상기 길이 방향으로 돌출된 제3 연결부를 포함하고, 상기 전력 제어부는 상기 탑면으로부터 상기 차량의 높이 방향으로 돌출되어 상기 제3 연결부와 연결된 제4 연결부를 포함하는 연료 전지 차량.
  25. 제24 항에 있어서, 상기 제4 연결부는 상기 전력 제어부의 상기 배면보다 상기 전력 제어부의 상기 전면에 더 가깝게 배치된 연료 전지 차량.
  26. 제24 항에 있어서, 상기 제4 연결부는 상기 카울 판넬과 상기 길이 방향으로 제3 거리만큼 이격되고,
    상기 제3 거리는 상기 차량의 충돌 시에 상기 사이드 부재가 상기 길이 방향으로 변형되는 제1 길이보다 큰 연료 전지 차량.
  27. 제24 항에 있어서, 상기 제3 연결부와 상기 제4 연결부는 제2 버스바를 통해 서로 전기적으로 연결된 연료 전지 차량.
  28. 제23 항 또는 제27 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 버스바는 전기적 전도성을 갖는 연료 전지 차량.
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