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JP2011018553A - Fuel cell vehicle - Google Patents

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JP2011018553A
JP2011018553A JP2009162175A JP2009162175A JP2011018553A JP 2011018553 A JP2011018553 A JP 2011018553A JP 2009162175 A JP2009162175 A JP 2009162175A JP 2009162175 A JP2009162175 A JP 2009162175A JP 2011018553 A JP2011018553 A JP 2011018553A
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JP
Japan
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fuel cell
converter
cell stack
vehicle
cell vehicle
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Pending
Application number
JP2009162175A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Ohashi
康彦 大橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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 Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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    • 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

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain damage of a fuel cell stack or a converter at collision of a vehicle.SOLUTION: A fuel cell system 2 loaded on a fuel cell vehicle 1 is provided with fuel cell stacks 10, a DC-DC converter 14 changing output voltages of the fuel cell stacks 10, and related device groups A1, A2 needed for operating the fuel cell stacks 10. In the fuel cell vehicle 1, the fuel cell stacks 10 are arranged divided in two at right and left of the vehicle 1. The DC-DC converter 14 is arranged between the divided fuel cell stacks 10. The related device groups A1, A2 are arranged at front and rear of the DC-DC converter 14.

Description

本発明は、燃料電池システムが搭載された燃料電池車両に関する。   The present invention relates to a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell system.

例えば燃料電池システムが搭載された燃料電池自動車には、車両のフロア下部に、燃料電池システムの構成装置である、燃料電池スタック、コンバータ、及びその他の気液分離器、ポンプなどの関連装置や、水素タンク等が搭載されている。   For example, in a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell system, a fuel cell system, a fuel cell stack, a converter, and other related devices such as a gas-liquid separator, a pump, A hydrogen tank is installed.

通常、燃料電池自動車には、前方から燃料電池スタックと水素タンクがこの順に配置され、その他の関連装置、コンバータが適宜配置されている。また、コンバータは、燃料電池スタックの近辺に配置することが提案されている(特許文献1参照)。   Usually, in a fuel cell vehicle, a fuel cell stack and a hydrogen tank are arranged in this order from the front, and other related devices and a converter are appropriately arranged. Further, it has been proposed that the converter is disposed in the vicinity of the fuel cell stack (see Patent Document 1).

特開2007−207582号公報JP 2007-207582 A

しかしながら、上述の燃料電池自動車では、車両衝突時に車両の前方から大きな外力が加わると、車両が潰され、燃料電池スタックに外力が作用して燃料電池スタックやコンバータが破損することがある。特に、比較的重量があり強度の高い水素タンクが後方にある場合には、燃料電池タンクが慣性により車両の前方側に移動し、燃料電池スタックに衝突して燃料電池スタックやコンバータを破損する場合がある。燃料電池スタックは、多数の単セルが積層された構造を有しており、衝突により大きなダメージを受けやすい。燃料電池スタックは、発電により高電圧となっている場合があり、また反応ガスとして水素ガス等が使用されているために、破損すると不都合が生じる恐れがある。また、使用時には通常コンバータにも電荷が蓄積されており、破損すると不都合が生じる恐れがある。   However, in the above-described fuel cell automobile, if a large external force is applied from the front of the vehicle at the time of a vehicle collision, the vehicle may be crushed, and the external force may act on the fuel cell stack to damage the fuel cell stack or the converter. In particular, when a relatively heavy and strong hydrogen tank is located behind, the fuel cell tank moves to the front side of the vehicle due to inertia and collides with the fuel cell stack, damaging the fuel cell stack or the converter. There is. The fuel cell stack has a structure in which a large number of single cells are stacked, and is easily damaged by a collision. The fuel cell stack may have a high voltage due to power generation, and since hydrogen gas or the like is used as a reaction gas, there is a risk of inconvenience if it is damaged. In addition, the electric charge is usually accumulated in the converter at the time of use, and there is a possibility that inconvenience may occur if it is damaged.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、車両衝突時の燃料電池スタックやコンバータの破損を抑制できる燃料電池車両を提供することをその目的とする。   The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a fuel cell vehicle capable of suppressing damage to the fuel cell stack and the converter at the time of a vehicle collision.

上記目的を達成するための本発明は、燃料電池システムが搭載された燃料電池車両であって、前記燃料電池システムは、燃料電池スタックと、当該燃料電池スタックの出力電圧を変圧するコンバータと、当該燃料電池スタックを稼働させるために必要な関連装置群と、を有し、前記燃料電池スタックは、車両の左右方向に2分割されて配置され、前記コンバータは、分割された前記燃料電池スタックの間に配置され、前記関連装置群は、前記コンバータの前後に配置されていることを特徴とする。   The present invention for achieving the above object is a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell system, the fuel cell system comprising: a fuel cell stack; a converter for transforming an output voltage of the fuel cell stack; A group of related devices necessary for operating the fuel cell stack, and the fuel cell stack is divided into two in the left-right direction of the vehicle, and the converter is disposed between the divided fuel cell stacks. The related device group is arranged before and after the converter.

本発明によれば、燃料電池スタックが車両の左右方向に2分割されており、その間にコンバータが配置され、その前後に関連装置群が配置されているため、車両衝突時には、初めに関連装置群に外力が加わることになり、それによって燃料電池スタックやコンバータが保護される。特に燃料電池スタックは、左右方向に2分割されており、外力により関連装置群が移動しても関連装置群が直接衝突しないので、車両衝突時の破損を十分に抑制できる。   According to the present invention, the fuel cell stack is divided into two in the left-right direction of the vehicle, the converter is arranged between them, and the related device group is arranged before and after the converter. External force is applied to the fuel cell stack, which protects the fuel cell stack and the converter. In particular, the fuel cell stack is divided into two in the left-right direction, and even if the related device group moves due to an external force, the related device group does not directly collide, so that damage at the time of a vehicle collision can be sufficiently suppressed.

分割された前記燃料電池スタックは、車両の中央側が低くなるように斜めに傾斜されて設置されていてもよい。かかる場合、燃料電池スタックで生成された液体の排水を好適に行うことができる。   The divided fuel cell stack may be installed obliquely so that the center side of the vehicle is lowered. In such a case, drainage of the liquid generated in the fuel cell stack can be suitably performed.

前記燃料電池スタック、前記コンバータ及び前記関連装置群は、保護フレームにより囲まれていてもよい。かかる場合、燃料電池スタックやコンバータが十分に保護される。   The fuel cell stack, the converter, and the related device group may be surrounded by a protective frame. In such a case, the fuel cell stack and the converter are sufficiently protected.

前記燃料電池スタックの側面側の前記保護フレームには、筋交いが形成されていてもよい。かかる場合、車両の側面からの外力に対しても燃料電池スタックやコンバータをより強固に保護できる。   A brace may be formed in the protective frame on the side surface side of the fuel cell stack. In such a case, the fuel cell stack and the converter can be more securely protected against external force from the side surface of the vehicle.

前記保護フレームの下面には、衝撃緩衝用カバーが設けられていてもよい。かかる場合、保護フレーム内の燃料電池スタックやコンバータが、路面や路面上の障害物との衝突から保護される。   An impact buffer cover may be provided on the lower surface of the protective frame. In such a case, the fuel cell stack and the converter in the protection frame are protected from collision with the road surface and obstacles on the road surface.

前記燃料電池スタック及び前記コンバータを囲む前記保護フレームの前記衝撃緩衝用カバーは、車両の前後方向の途中が下に凸に湾曲した板状に形成され、湾曲の最下部が前後方向の中央より前方側に位置し、前記最下部から後方側が前方側よりも緩やかな傾斜に形成されていてもよい。かかる場合、路面衝突時における燃料電池スタックやコンバータへの衝撃を効果的に緩和できる。   The shock-absorbing cover of the protective frame surrounding the fuel cell stack and the converter is formed in a plate-like shape that curves downward in the front-rear direction of the vehicle, and the lowest part of the curve is forward of the center in the front-rear direction The rear side from the lowermost part may be formed with a gentler slope than the front side. In such a case, the impact on the fuel cell stack and the converter at the time of road surface collision can be effectively mitigated.

前記コンバータより前方の前記関連装置群を囲む前記保護フレームの前記衝撃緩衝用カバーは、車両の前後方向の途中が下に凸に湾曲した板状に形成され、湾曲の最下部が前後方向の中央より後方側に位置し、前記最下部から前方側が後方側よりも緩やかな傾斜に形成されていてもよい。かかる場合、路面衝突時におけるコンバータへの衝撃を効果的に緩和できる。   The shock-absorbing cover of the protective frame that surrounds the related device group in front of the converter is formed in a plate shape that curves downward in the front-rear direction of the vehicle, and the lowest part of the curve is the center in the front-rear direction It may be located further rearward, and the front side from the lowermost part may be formed with a gentler slope than the rear side. In such a case, the impact on the converter at the time of a road surface collision can be effectively mitigated.

前記コンバータは、コンデンサと、前記コンデンサの前に配置され、前方側からの外力によりコンデンサに短絡を生じさせてコンデンサの電荷を減少させることが可能な部材と、を有していてもよい。かかる場合、車両衝突時にコンデンサの電荷を減少させて、衝突時の安全性を向上できる。   The converter may include a capacitor and a member that is disposed in front of the capacitor and can reduce a charge of the capacitor by causing a short circuit to the capacitor by an external force from the front side. In such a case, the electric charge of the capacitor can be reduced at the time of a vehicle collision, and the safety at the time of the collision can be improved.

本発明によれば、車両衝突時の燃料電池スタックやコンバータの破損を抑制できる。   According to the present invention, damage to the fuel cell stack and the converter at the time of a vehicle collision can be suppressed.

燃料電池車両の構成の概略を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline of a structure of a fuel cell vehicle. 燃料電池システムの構成の概略を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline of a structure of a fuel cell system. 保護フレームの構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a protection frame. 衝撃緩衝用カバーが取り付けられた保護フレームを有する車両の側面を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the side surface of the vehicle which has a protection frame with which the shock absorbing cover was attached. 衝撃緩衝用カバーの斜視図である。It is a perspective view of an impact buffer cover. 燃料電池スタックの保護フレームの衝撃緩衝用カバーに衝突物が衝突した様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that the collision object collided with the cover for shock buffering of the protection frame of a fuel cell stack. 関連装置群の保護フレームの衝撃緩衝用カバーに衝突物が衝突した様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that the collision object collided with the cover for shock buffering of the protection frame of a related apparatus group. DC−DCコンバータの内部構造の概略を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline of the internal structure of a DC-DC converter. 燃料電池スタックが斜めに配置された状態の保護フレームを車両の前後方向から見た図である。It is the figure which looked at the protection frame of the state by which the fuel cell stack was arrange | positioned diagonally from the front-back direction of the vehicle.

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態に係る燃料電池車両1の構成の概略を示す説明図である。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of a fuel cell vehicle 1 according to the present embodiment.

燃料電池車両1は、燃料電池システム2を有している。燃料電池システム2は、図2に示すように、例えば反応ガス(酸化ガス及び燃料ガス)の供給を受けて電力を発生する燃料電池スタック10、燃料電池スタック10に酸化ガス(例えば空気)を供給する酸化ガス配管系11、燃料電池スタック10に燃料ガスとしての水素ガスを供給する水素ガス配管系12、燃料電池スタック10に冷却液を供給する冷却液配管系13等を備えている。   The fuel cell vehicle 1 has a fuel cell system 2. As shown in FIG. 2, the fuel cell system 2 receives, for example, a reaction gas (oxidation gas and fuel gas) and generates electric power, and supplies an oxidation gas (for example, air) to the fuel cell stack 10. An oxidizing gas piping system 11, a hydrogen gas piping system 12 for supplying hydrogen gas as a fuel gas to the fuel cell stack 10, a cooling fluid piping system 13 for supplying a coolant to the fuel cell stack 10, and the like.

燃料電池スタック10は、反応ガスの供給を受けて発電する単電池(単セル)を所要数積層して構成したスタック構造を有している。 燃料電池スタック10には、燃料電池スタック10の出力電圧を変圧するDC−DCコンバータ14や、インバータ15、発電された電力を制御するパワーコントロールユニット16等が接続されている。   The fuel cell stack 10 has a stack structure in which a required number of single cells (single cells) that generate power upon receiving reaction gas are stacked. Connected to the fuel cell stack 10 are a DC-DC converter 14 that transforms the output voltage of the fuel cell stack 10, an inverter 15, a power control unit 16 that controls the generated power, and the like.

酸化ガス配管系11は、例えば加湿器20と、加湿器20により加湿された酸化ガスを燃料電池スタック10に供給するガス供給流路21と、燃料電池スタック10から排出された酸化オフガスを加湿器20に送るガス排出流路22と、加湿器20の酸化オフガスを外部に排出するガス排気流路23を備えている。ガス供給流路21には、大気中の酸化ガスを取り込んで加湿器20に圧送するコンプレッサ24等が設けられている。   The oxidizing gas piping system 11 includes, for example, a humidifier 20, a gas supply channel 21 that supplies the oxidizing gas humidified by the humidifier 20 to the fuel cell stack 10, and an oxidizing off-gas discharged from the fuel cell stack 10. 20 is provided with a gas discharge flow path 22 that is sent to 20, and a gas exhaust flow path 23 that discharges the oxidizing off gas of the humidifier 20 to the outside. The gas supply passage 21 is provided with a compressor 24 and the like that take in the oxidizing gas in the atmosphere and pump it to the humidifier 20.

水素ガス配管系12は、例えば高圧(例えば70MPa)の水素ガスを貯留した燃料供給源としての水素タンク30と、水素タンク30の水素ガスを燃料電池スタック10に供給するためのガス供給流路31と、燃料電池スタック10から排出された水素オフガスをガス供給流路31に戻すための循環流路32を備えている。   The hydrogen gas piping system 12 includes, for example, a hydrogen tank 30 as a fuel supply source that stores high-pressure (for example, 70 MPa) hydrogen gas, and a gas supply passage 31 for supplying the hydrogen gas in the hydrogen tank 30 to the fuel cell stack 10. And a circulation flow path 32 for returning the hydrogen off-gas discharged from the fuel cell stack 10 to the gas supply flow path 31.

ガス供給流路31には、例えば水素タンク30の元弁として機能し、水素タンク30から燃料電池スタック10側への水素ガスの供給を遮断又は許容する遮断弁33と、水素ガスの圧力を予め設定した二次圧に減圧するレギュレータ34と、燃料電池スタック10側に供給する水素ガスの流量やガス圧を高精度に調整するインジェクタなどの調圧装置35が設けられている。   For example, the gas supply flow path 31 functions as a main valve of the hydrogen tank 30 and shuts off or allows the supply of hydrogen gas from the hydrogen tank 30 to the fuel cell stack 10 side. A regulator 34 for reducing the set secondary pressure and a pressure adjusting device 35 such as an injector for adjusting the flow rate and gas pressure of the hydrogen gas supplied to the fuel cell stack 10 side with high accuracy are provided.

循環流路32には、例えば水素オフガスから水や不純物を除去する気液分離器36と、循環流路32内の水素オフガスを加圧してガス供給流路31側へ圧送する水素ポンプ37が設けられている。気液分離器36には、気液分離器36により分離された水や一部の水素オフガスを外部に排出する排出流路38が接続されている。当該排出流路38には、気液分離器36からの水や一部の水素オフガスの排出を制御する排出制御弁39が設けられている。   The circulation channel 32 is provided with, for example, a gas-liquid separator 36 that removes water and impurities from the hydrogen off-gas, and a hydrogen pump 37 that pressurizes the hydrogen off-gas in the circulation channel 32 and pumps it to the gas supply channel 31 side. It has been. The gas-liquid separator 36 is connected to a discharge flow path 38 that discharges water separated by the gas-liquid separator 36 and a part of the hydrogen off-gas to the outside. The discharge flow path 38 is provided with a discharge control valve 39 that controls the discharge of water and part of the hydrogen off-gas from the gas-liquid separator 36.

冷却液配管系13は、例えば冷却液を燃料電池スタック10との間で循環させる冷却液流路40、ラジエータ41、バルブ42、冷却液を圧送するポンプ43等を備えている。   The coolant piping system 13 includes, for example, a coolant flow path 40 that circulates coolant with the fuel cell stack 10, a radiator 41, a valve 42, a pump 43 that pumps the coolant, and the like.

図1に示すように燃料電池車両1には、上述した燃料電池システム2を構成する燃料電池スタック10、DC−DCコンバータ14、気液分離器36やポンプ43などのその他の関連装置群A1、A2、水素タンク30等が配置されている。燃料電池スタック10は、車両の左右方向に2分割され、燃料電池車両1の中央より側面側に間隔をおいて配置されている。2分割された燃料電池スタック10の間には、DC−DCコンバータ14が配置されている。DC−DCコンバータ14の前後には、関連装置群A1、A2が配置されている。車両前方側の関連装置群A1には、例えば気液分離器36、ポンプ43、インバータ15などが含まれている。車両後方側の関連装置群A2には、例えば水素ガス配管系12の遮断弁33、レギュレータ34、調圧装置35などの非発電系の装置が含まれている。水素タンク30は、関連装置群A2の後方に配置されている。なお、燃料電池スタック10の単セルの積層方向は、車両1の前後方向、左右方向のどちらでもよい。   As shown in FIG. 1, the fuel cell vehicle 1 includes a fuel cell stack 10, a DC-DC converter 14, a gas-liquid separator 36, a pump 43, and other related devices A1 that constitute the fuel cell system 2 described above. A2, hydrogen tank 30, etc. are arranged. The fuel cell stack 10 is divided into two in the left-right direction of the vehicle, and is arranged at a distance from the center of the fuel cell vehicle 1 to the side surface side. A DC-DC converter 14 is disposed between the fuel cell stacks 10 divided into two. Related device groups A1 and A2 are arranged before and after the DC-DC converter 14. The related device group A1 on the vehicle front side includes, for example, a gas-liquid separator 36, a pump 43, an inverter 15, and the like. The related device group A2 on the rear side of the vehicle includes non-power generation devices such as a shut-off valve 33, a regulator 34, and a pressure regulating device 35 of the hydrogen gas piping system 12, for example. The hydrogen tank 30 is disposed behind the related device group A2. Note that the stacking direction of the single cells of the fuel cell stack 10 may be either the front-rear direction or the left-right direction of the vehicle 1.

図3に示すように燃料電池スタック10、DC−DCコンバータ14及び関連装置群A1、A2は、それらを外力から保護する保護フレーム50により囲まれている。燃料電池スタック10及びDC−DCコンバータ14を収容する保護フレーム50aは、例えば直方体の枠形状に形成されている。保護フレーム50aの燃料電池スタック10の側面側には、筋交い51が形成されている。また、関連装置群A1、A2を収容する保護フレーム50b、50cは、例えば下面が方形の枠形状で、側面が直角三角形の枠形状に形成されている。   As shown in FIG. 3, the fuel cell stack 10, the DC-DC converter 14, and the related device groups A1 and A2 are surrounded by a protective frame 50 that protects them from external force. The protective frame 50a that houses the fuel cell stack 10 and the DC-DC converter 14 is formed in a rectangular parallelepiped frame shape, for example. A brace 51 is formed on the side surface of the fuel cell stack 10 of the protective frame 50a. Further, the protective frames 50b and 50c for housing the related device groups A1 and A2 are formed in a frame shape having a rectangular bottom surface and a right triangle shape on the side surface, for example.

図4に示すように各保護フレーム50a、50b、50cの下面には、路面衝突による衝撃緩衝用カバー60、61、62が設けられている。図5に示すように衝撃緩衝用カバー60、61、62は、各保護フレーム50a、50b、50cの下面を覆うように車両1の左右方向に長い略長方形の板形状に形成されている。衝撃緩衝用カバー60、61、62の表面には、複数のビードSが形成されており、衝撃緩衝用カバー60、61、62は、可撓性を有している。   As shown in FIG. 4, impact buffer covers 60, 61, 62 due to road collision are provided on the lower surfaces of the protective frames 50a, 50b, 50c. As shown in FIG. 5, the impact buffer covers 60, 61, 62 are formed in a substantially rectangular plate shape that is long in the left-right direction of the vehicle 1 so as to cover the lower surfaces of the respective protective frames 50a, 50b, 50c. A plurality of beads S are formed on the surfaces of the shock buffer covers 60, 61, 62, and the shock buffer covers 60, 61, 62 have flexibility.

図4に示すように衝撃緩衝用カバー60は、保護フレーム50aの下面に取り付けられ、例えば前後方向の途中が下に凸に湾曲した板状に形成され、湾曲の最下部60aが前後方向の中央より前方側に位置し、最下部60aから後方側が前方側よりも緩やかな傾斜に形成されている。衝撃緩衝用カバー60は、保護フレーム50aの下面の両端部に亘って形成されている。かかる場合、走行中に燃料電池車両1の底が路面や障害物などに衝突した際に、例えば図6に示すように衝突物Pが最初に最下部60aにあたり、衝撃緩衝用カバー60が当該衝撃を緩衝しつつ、そのときの力で保護フレーム50aが上方に移動し衝突物Pから退避する。この結果、燃料電池スタック10やDC−DCコンバータ14に大きな力が直接的になおかつ継続的に作用せず、燃料電池スタック10やDC−DCコンバータ14が、路面衝突による衝撃から守られる。   As shown in FIG. 4, the shock absorbing cover 60 is attached to the lower surface of the protective frame 50a, and is formed in a plate shape that is curved downward and convex in the middle in the front-rear direction, for example. It is located further forward, and the rear side from the lowermost part 60a is formed with a gentler slope than the front side. The shock buffering cover 60 is formed across both ends of the lower surface of the protective frame 50a. In such a case, when the bottom of the fuel cell vehicle 1 collides with a road surface or an obstacle while traveling, for example, as shown in FIG. 6, the collision object P first hits the lowermost portion 60a, and the impact buffering cover 60 , The protective frame 50a moves upward by the force at that time and retracts from the collision object P. As a result, a large force does not directly and continuously act on the fuel cell stack 10 and the DC-DC converter 14, and the fuel cell stack 10 and the DC-DC converter 14 are protected from an impact caused by a road surface collision.

図7に示すように衝撃緩衝用カバー61は、保護フレーム50bの下面に取り付けられ、例えば前後方向の途中が下に凸に湾曲した板状に形成され、湾曲の最下部61aが前後方向の中央より後方側に位置し、最下部61aから前方側が後方側よりも緩やかな傾斜に形成されている。この衝撃緩衝用カバー61は、他の衝撃緩衝用カバー60、62に比べて最下部が低く形成されている。走行中に燃料電池車両1の底に路面の障害物などが衝突した際に、例えば衝突物Pが先ず緩やかな傾斜面に当たり、その後最下部61aに当たる。これにより、保護フレーム50bが、当該衝突物Pにより徐々に押し上げられ、衝突物Pに対し斜め上方にジャンプする。この結果、保護フレーム50bの後方の保護フレーム50aが衝突物Pを飛び越え、保護フレーム50aに直接衝突物Pが衝突しなくなる。これにより、保護フレーム50aの燃料電池スタック10やDC−DCコンバータ14が、路面衝突による衝撃から守られる。   As shown in FIG. 7, the shock buffer cover 61 is attached to the lower surface of the protective frame 50b, and is formed in a plate shape that is curved downward and convex in the middle in the front-rear direction, for example, and the lowermost 61a of the curve is the center in the front-rear direction It is located on the rear side, and the front side from the lowermost part 61a is formed with a gentler slope than the rear side. The shock buffer cover 61 is formed such that the lowermost portion is lower than the other shock buffer covers 60 and 62. When an obstacle on the road surface collides with the bottom of the fuel cell vehicle 1 during traveling, for example, the collision object P first hits a gently inclined surface and then hits the lowermost portion 61a. Thereby, the protective frame 50b is gradually pushed up by the collision object P, and jumps obliquely upward with respect to the collision object P. As a result, the protection frame 50a behind the protection frame 50b jumps over the collision object P, and the collision object P does not directly collide with the protection frame 50a. Thereby, the fuel cell stack 10 and the DC-DC converter 14 of the protective frame 50a are protected from an impact caused by a road surface collision.

図4に示すように衝撃緩衝用カバー62は、保護フレーム50cの下面に取り付けられ、衝撃緩衝用カバー60と同様に、例えば前後方向の途中が下に凸に湾曲した板状に形成され、湾曲の最下部62aが前後方向の中央より前方側に位置し、最下部62aから後方側が前方側よりも緩やかな傾斜に形成されている。これにより、走行中に燃料電池車両1の底に衝突物Pが衝突した際に、保護フレーム50cの関連装置A2に大きな力が直接的になおかつ継続的に作用せず、路面衝突による衝撃から関連装置A2が守られる。   As shown in FIG. 4, the shock buffer cover 62 is attached to the lower surface of the protective frame 50c, and is formed in a plate shape, for example, curved in a downward convex manner in the front-rear direction in the same manner as the shock buffer cover 60. The lowermost part 62a is located on the front side from the center in the front-rear direction, and the rear side from the lowermost part 62a is formed with a gentler slope than the front side. As a result, when a collision object P collides with the bottom of the fuel cell vehicle 1 during traveling, a large force does not directly and continuously act on the related device A2 of the protective frame 50c, and is related from an impact caused by a road surface collision. Device A2 is protected.

DC−DCコンバータ14は、図8に示すように燃料電池スタック10の出力電圧を保持し平準化するコンデンサ70、電流を一時的に保持し元電流に上乗せして昇圧させるリアクタンス71、スイッチングを行うIPM72、及びリレー及びサービスプラグ73等を有している。例えばコンデンサ70は、前方に配置され、その後ろにリアクタンス71が配置されている。IPM72は、コンデンサ70の下方に配置されている。リレー及びサービスプラグ73は、コンデンサ70の両電極の端子の前の最前部に配置されている。これにより、DC−DCコンバータ14に前方から外力が加わった場合に、最初にリレー及びサービスプラグ73に外力が加わり、リレー及びサービスプラグ73が後方に移動してコンデンサ70に衝突し、それによってコンデンサ70に短絡を生じさせてコンデンサ70の電荷を強制的に減少或いは消滅させることができる。   As shown in FIG. 8, the DC-DC converter 14 performs switching by a capacitor 70 that holds and equalizes the output voltage of the fuel cell stack 10, a reactance 71 that temporarily holds current and adds it to the original current to boost the voltage. An IPM 72, a relay and service plug 73, and the like are included. For example, the capacitor 70 is disposed in the front, and the reactance 71 is disposed behind the capacitor 70. The IPM 72 is disposed below the capacitor 70. The relay and service plug 73 is disposed in the forefront in front of the terminals of both electrodes of the capacitor 70. As a result, when an external force is applied to the DC-DC converter 14 from the front, the external force is first applied to the relay and service plug 73, and the relay and service plug 73 moves rearward and collides with the capacitor 70. It is possible to cause a short circuit in 70 to forcibly reduce or eliminate the charge of the capacitor 70.

以上の実施の形態によれば、燃料電池スタック10が車両1の左右方向に2分割されており、その間にDC−DCコンバータ14が配置され、その前後に関連装置群A1、A2が配置されているため、車両衝突時に車両1が押しつぶされたときに、初めに関連装置群A1、A2に外力が加わるので、燃料電池スタック10やDC−DCコンバータ14が守られる。特に燃料電池スタック10は、左右方向に2分割されており、外力により関連装置群A1、A2が移動しても関連装置群A1、A2が直接衝突しないので、車両衝突時の破損を十分に抑制できる。   According to the above embodiment, the fuel cell stack 10 is divided into two in the left-right direction of the vehicle 1, the DC-DC converter 14 is disposed therebetween, and the related device groups A1, A2 are disposed before and after that. Therefore, when the vehicle 1 is crushed at the time of a vehicle collision, an external force is first applied to the related device groups A1 and A2, so that the fuel cell stack 10 and the DC-DC converter 14 are protected. In particular, the fuel cell stack 10 is divided into two in the left-right direction, and even if the related device groups A1 and A2 move due to external force, the related device groups A1 and A2 do not collide directly. it can.

燃料電池スタック10、DC−DCコンバータ14及び関連装置群A1、A2は、保護フレーム50により囲まれているので、車両衝突時の外力から燃料電池スタック10やDC−DCコンバータ14が十分に保護される。   Since the fuel cell stack 10, the DC-DC converter 14 and the related device groups A1 and A2 are surrounded by the protective frame 50, the fuel cell stack 10 and the DC-DC converter 14 are sufficiently protected from an external force at the time of a vehicle collision. The

保護フレーム50aの燃料電池スタック10の側面側には、筋交い51が形成されているので、車両1の側面からの外力に対しても燃料電池スタック10を保護できる。   Since the brace 51 is formed on the side surface side of the fuel cell stack 10 of the protective frame 50 a, the fuel cell stack 10 can be protected against external force from the side surface of the vehicle 1.

保護フレーム50a、50b、50cの下面には、衝撃緩衝用カバー60、61、62が設けられているので、保護フレーム50a内の燃料電池スタック10やDC−DCコンバータ14が、路面や路面上の障害物との衝突による衝撃から守られる。また、衝撃緩衝用カバー60、61、62を保護フレーム50に取り付けることにより、保護フレーム50の強度を上げることができる。また、路面衝突があった場合の保護フレーム50の破損も抑制でき、仮に強い衝撃があっても衝撃緩衝用カバー60、61、62の破損のみで留めることができるので、当該破損に対し衝撃緩衝用カバー60、61、62の取り換えで対応できる。   Since the shock absorbing covers 60, 61, 62 are provided on the lower surfaces of the protective frames 50a, 50b, 50c, the fuel cell stack 10 and the DC-DC converter 14 in the protective frame 50a can be connected to the road surface or the road surface. Protected against impacts from collisions with obstacles. Moreover, the strength of the protective frame 50 can be increased by attaching the shock buffer covers 60, 61, 62 to the protective frame 50. In addition, damage to the protective frame 50 in the event of a road surface collision can be suppressed, and even if there is a strong impact, the impact buffer covers 60, 61, 62 can be fastened only, so that the shock buffering against the damage. This can be dealt with by replacing the cover 60, 61, 62 for use.

保護フレーム50aの衝撃緩衝用カバー60は、前後方向の途中が下に凸に湾曲した板状に形成され、湾曲の最下部60aが前後方向の中央より前方側に位置し、最下部60aから後方側が前方側よりも緩やかな傾斜に形成されているので、路面衝突時に保護フレーム50aが上方に退避し、路面衝突による燃料電池スタック10やDC−DCコンバータ14への衝撃を効果的に緩和できる。   The shock-absorbing cover 60 of the protective frame 50a is formed in a plate shape that is curved downward and convex in the middle in the front-rear direction. Since the side is formed with a gentler slope than the front side, the protective frame 50a is retracted upward during a road surface collision, and the impact on the fuel cell stack 10 and the DC-DC converter 14 due to the road surface collision can be effectively mitigated.

保護フレーム50bの衝撃緩衝用カバー61は、前後方向の途中が下に凸に湾曲した板状に形成され、湾曲の最下部61aが前後方向の中央より後方側に位置し、最下部61bから前方側が後方側よりも緩やかな傾斜に形成されているので、路面衝突時に保護フレーム50bと保護フレーム50aがジャンプし、路面衝突によるDC−DCコンバータ14への衝撃を効果的に緩和できる。   The shock-absorbing cover 61 of the protective frame 50b is formed in a plate shape that is curved downward and convex in the front-rear direction, the lowermost part 61a of the curve is located on the rear side from the center in the front-rear direction, Since the side is formed with a gentler slope than the rear side, the protection frame 50b and the protection frame 50a jump at the time of road collision, and the impact on the DC-DC converter 14 due to the road collision can be effectively mitigated.

DC−DCコンバータ14は、コンデンサ70と、コンデンサ70の前に配置され、前方側からの外力によりコンデンサ70に短絡を生じさせてコンデンサ70の電荷を減少させることが可能な部材であるリレー及びサービスプラグ73を有している。このため、車両衝突時にコンデンサ70の電荷を減少させて、衝突時の安全性を向上できる。   The DC-DC converter 14 is disposed in front of the capacitor 70 and a relay and service that are members that can reduce the charge of the capacitor 70 by causing a short circuit to the capacitor 70 by an external force from the front side. A plug 73 is provided. For this reason, the electric charge of the capacitor | condenser 70 can be reduced at the time of a vehicle collision, and the safety | security at the time of a collision can be improved.

以上の実施の形態において、図9に示すように分割された燃料電池スタック10は、車両1の中央側が低くなるように斜めに傾斜されて設置されていてもよい。かかる場合、保護フレーム50aの燃料電池スタック10を囲む部分も斜めに形成される。かかる場合、燃料電池スタック10で生成された水が車両1の中央側に集められるので、燃料電池スタック10の排水を容易になおかつ確実に行うことができる。   In the above embodiment, the fuel cell stack 10 divided as shown in FIG. 9 may be installed obliquely so that the center side of the vehicle 1 is lowered. In such a case, the portion of the protective frame 50a surrounding the fuel cell stack 10 is also formed obliquely. In such a case, the water generated in the fuel cell stack 10 is collected on the center side of the vehicle 1, so that the drainage of the fuel cell stack 10 can be easily and reliably performed.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. It is understood.

例えば以上の実施の形態における関連装置群A1、A2に含まれる装置は、燃料電池システムを構成するいずれの装置を選択してもよい。   For example, as the devices included in the related device groups A1 and A2 in the above embodiments, any device that constitutes the fuel cell system may be selected.

本発明は、車両衝突時の燃料電池スタックやコンバータの破損を抑制する際に有用である。   The present invention is useful when suppressing damage to the fuel cell stack and the converter at the time of a vehicle collision.

1 燃料電池車両
2 燃料電池システム
10 燃料電池スタック
14 DC−DCコンバータ
50 保護フレーム
60、61、62 衝撃緩衝用カバー
A1、A2 関連装置群
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell vehicle 2 Fuel cell system 10 Fuel cell stack 14 DC-DC converter 50 Protection frame 60, 61, 62 Impact buffer cover A1, A2 Related apparatus group

Claims (10)

電子素子が設けられた構成部が積層されており、
前記構成部同士の貼り合せ面には、冷却水を流す冷却水路が形成され、少なくとも当該貼り合せ面を挟んだ両側の構成部を貫通する貫通孔が開口し、
前記貼り合せ面の前記冷却水路と前記貫通孔との間には、冷却水路から漏れた冷却水が入り込む溝が形成されていることを特徴とする、電力変換装置。
The components provided with electronic elements are stacked,
A cooling water channel for flowing cooling water is formed on the bonding surface between the component parts, and at least through holes penetrating the component parts on both sides sandwiching the bonding surface are opened.
Between the cooling water channel of the bonding surface and the through hole, a groove into which cooling water leaking from the cooling water channel enters is formed.
前記溝は、前記貫通孔と連通しない前記貼り合せ面内の排水部に連通していることを特徴とする、請求項1に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 1, wherein the groove communicates with a drainage portion in the bonding surface that does not communicate with the through hole. 前記溝は、
燃料電池システムが搭載された燃料電池車両であって、
前記燃料電池システムは、燃料電池スタックと、当該燃料電池スタックの出力電圧を変圧するコンバータと、当該燃料電池スタックを稼働させるために必要な関連装置群と、を有し、
前記燃料電池スタックは、車両の左右方向に2分割されて配置され、
前記コンバータは、分割された前記燃料電池スタックの間に配置され、
前記関連装置群は、前記コンバータの前後に配置されていることを特徴とする、燃料電池車両。
The groove is
A fuel cell vehicle equipped with a fuel cell system,
The fuel cell system includes a fuel cell stack, a converter that transforms the output voltage of the fuel cell stack, and a related device group necessary to operate the fuel cell stack,
The fuel cell stack is divided into two in the left-right direction of the vehicle,
The converter is disposed between the divided fuel cell stacks,
The related device group is arranged before and after the converter, and is a fuel cell vehicle.
分割された前記燃料電池スタックは、車両の中央側が低くなるように斜めに傾斜されて設置されていることを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池車両。   2. The fuel cell vehicle according to claim 1, wherein the divided fuel cell stack is inclined and installed so that a center side of the vehicle is lowered. 3. 前記燃料電池スタック、前記コンバータ及び前記関連装置群は、保護フレームにより囲まれていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の燃料電池車両。   The fuel cell vehicle according to claim 1, wherein the fuel cell stack, the converter, and the related device group are surrounded by a protective frame. 前記燃料電池スタックの側面側の前記保護フレームには、筋交いが形成されていることを特徴とする、請求項3に記載の燃料電池車両。   The fuel cell vehicle according to claim 3, wherein a brace is formed in the protective frame on a side surface side of the fuel cell stack. 前記保護フレームの下面には、衝撃緩衝用カバーが設けられていることを特徴とする、請求項3又は4に記載の燃料電池車両。   The fuel cell vehicle according to claim 3, wherein an impact buffering cover is provided on a lower surface of the protective frame. 前記燃料電池スタック及び前記コンバータを囲む前記保護フレームの前記衝撃緩衝用カバーは、車両の前後方向の途中が下に凸に湾曲した板状に形成され、湾曲の最下部が前後方向の中央より前方側に位置し、前記最下部から後方側が前方側よりも緩やかな傾斜に形成されていることを特徴とする、請求項5に記載の燃料電池車両。   The shock-absorbing cover of the protective frame surrounding the fuel cell stack and the converter is formed in a plate-like shape that curves downward in the front-rear direction of the vehicle, and the lowest part of the curve is forward of the center in the front-rear direction 6. The fuel cell vehicle according to claim 5, wherein the fuel cell vehicle is located at a lower side and is formed so that a rear side from the lowermost part has a gentler slope than a front side. 前記コンバータより前方の前記関連装置群を囲む前記保護フレームの前記衝撃緩衝用カバーは、車両の前後方向の途中が下に凸に湾曲した板状に形成され、湾曲の最下部が前後方向の中央より後方側に位置し、前記最下部から前方側が後方側よりも緩やかな傾斜に形成されていることを特徴とする、請求項5又は6に記載の燃料電池車両。   The shock-absorbing cover of the protective frame that surrounds the related device group in front of the converter is formed in a plate shape that curves downward in the front-rear direction of the vehicle, and the lowest part of the curve is the center in the front-rear direction 7. The fuel cell vehicle according to claim 5, wherein the fuel cell vehicle is located further rearward, and is formed with a gentler slope from the lowermost part toward the front side than from the rear side. 前記コンバータは、コンデンサと、前記コンデンサの前に配置され、前方側からの外力によりコンデンサに短絡を生じさせてコンデンサの電荷を減少させることが可能な部材と、を有することを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の燃料電池車両。   The converter includes a capacitor and a member that is disposed in front of the capacitor and that can reduce a charge of the capacitor by causing a short circuit to the capacitor by an external force from the front side. Item 8. The fuel cell vehicle according to any one of Items 1 to 7.
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