(57)【要約】【課題】燃料電池スタック、昇圧コンバータ、燃料電池スタックから出力された電力の入り切りを行うリレー等を１つのケースに収容して構成されている燃料電池ユニットにおいて、ケース内の雰囲気温度が過度に上昇するのを抑制するとともに、リレーが過度に発熱して損傷するのも回避できるようにする。【解決手段】燃料電池スタックと昇圧コンバータとリレーとを１つのケースに収容した燃料電池ユニットにおいて、昇圧コンバータを構成する電力変換器ＩＰＭのスイッチング素子に冷却用の冷媒を送り込む第１の冷却パイプ６２および冷却後の冷媒を送り出す第２の冷却パイプ６３をケース２０内に設ける。燃料電池スタックから出力された電力の入り切りを行うリレー５０を、電力変換器ＩＰＭのスイッチング素子からの距離よりも、冷却パイプ６２、６３により近接した位置に配置する。リレー５０は冷却パイプ６２、６３を通過する冷媒によって発熱が抑制されるとともに、スイッチング素子の発熱の影響を大きく受けることはない。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタックと前記燃料電池スタックから出力された電力を昇圧するための少なくともリアクトルとスイッチング素子を含む昇圧コンバータと、
前記スイッチング素子を冷却するための冷媒用水路を備えた冷却部品と、
前記冷却部品の冷媒用水路に流入する冷媒が通る第１の冷却パイプと該冷媒用水路から流出する冷媒が通る第２の冷却パイプとからなる冷却パイプと、
前記燃料電池スタックから出力された電力の入り切りを行うリレーと、を備え、
前記燃料電池スタック、前記昇圧コンバータ、前記冷却パイプ、および前記リレーは、１つのケースに収容されており、前記リレーは、前記スイッチング素子からの距離よりも前記冷却パイプからの距離が短い位置に配置されていることを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池ユニットであって、前記リレーは、前記第１の冷却パイプと前記第２の冷却パイプの間の位置に配置されていることを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池ユニットであって、前記リレーは、前記第１の冷却パイプよりも前記第２の冷却パイプにより近接した位置に配置されていることを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料電池ユニットであって、前記燃料電池ユニットは前記リレーを前記ケース内の他の部品と電気的に接続する１つ以上のバスバーを備えており、少なくとも一部のバスバーは前記冷却パイプに沿わせて配置されていることを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池ユニットであって、前記バスバーは、該バスバーに流れる最大電流に耐えることができる断面積を超える断面積を有することを特徴とする燃料電池ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックと昇圧コンバータとを備えた燃料電池ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の燃料電池セルを積層してなる燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックから出力された電力を昇圧する昇圧コンバータと、前記燃料電池スタックから出力された電力の入り切りを行うリレーなどの部品を備えた燃料電池ユニットは知られており、そのような燃料電池ユニットを備えた燃料電池車両が、例えば、特許文献１等に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載される燃料電池ユニットでは、燃料電池スタックは１つの燃料電池ケースに収容され、また、昇圧コンバータは別の昇圧コンバータケースに収容されている。そして、両者は着脱自在な状態で電気的に接続されている。燃料電池ケース内には、燃料電池スタックから出力された電力の入り切りを行うリレー等も収容されており、燃料電池ケース内にはそれらを冷却するための冷却水も循環している。また、昇圧コンバータケースには、昇圧コンバータを構成する複数のリアクトル（コイル）やスイッチング素子等が収容されている。そして、燃料電池ユニットや昇圧コンバータは、燃料電池車両のフロアパネルの下方に配置されている。
【０００４】
補機類を含む燃料電池ユニットの全体を車両のフロアパネルの下方ではなく、エンジンコンパートメント内に配置するようにした燃料電池車両も提案されており、その一例が特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２４７０８３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６２１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
燃料電池ユニットは、その運転時に燃料電池スタックと昇圧コンバータ等からの発熱を伴う。特許文献１に記載されるように、燃料電池スタックを燃料電池ケースに収容し、昇圧コンバータを昇圧コンバータケースに収容して、それらを車両のフロアパネルの下方に配置する形態の燃料電池ユニットでは、昇圧コンバータからの発熱がリレー等に影響を与える度合いは小さく、発熱に伴う格別の問題は生じない。
【０００７】
特許文献２に記載のように、補機類を含む燃料電池ユニットの全体をエンジンコンパートメント内に配置するようにした形態の燃料電池車両について、本発明者は、その性能向上に係る多くの実験と研究を継続して行ってきているが、その過程で、次のような新規な課題を知見した。
【０００８】
すなわち、（イ）補機類を含む燃料電池ユニットの全体をエンジンコンパートメント内に配置する場合には、スペースとの関係で、燃料電池スタックと昇圧コンバータと燃料電池スタックから出力された電力の入り切りを行うリレー等を、一つのケース内に収容することが望ましいところ、それらを一つのケース内に収容した場合、当該ケース内の雰囲気温度が過度に上昇してしまうことが起こり得ること、（ロ）ケース内に燃料電池スタックから出力された電力の入り切りを行う大電流リレーを配置したときに、リレー自体の発熱に加えてケース内の雰囲気温度の上昇に伴いリレーの温度が大きく上昇し、場合によっては、リレーの温度が耐久限界温度の近くまで上昇することが起こり得ること。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、本発明者が実証実験の過程で知見した上記の新規な課題を解決することのできる燃料電池ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る燃料電池ユニットは、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックから出力された電力を昇圧するための少なくともリアクトルとスイッチング素子を備えた昇圧コンバータと、前記スイッチング素子を冷却するための冷媒用水路を備えた冷却部品と、前記冷却部品の冷媒用水路に流入する冷媒が通る第１の冷却パイプと該冷媒用水路から流出する冷媒が通る第２の冷却パイプとからなる冷却パイプと、前記燃料電池スタックから出力された電力の入り切りを行うリレーと、を備え、前記燃料電池スタック、前記昇圧コンバータ、前記冷却パイプ、および前記リレーは、１つのケースに収容されており、前記リレーは、前記スイッチング素子からの距離よりも前記冷却パイプからの距離が短い位置に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この燃料電池ユニットでは、昇圧コンバータを構成する部品のうちでも発熱量の大きいスイッチング素子を冷却するために用いられる冷媒が流通する冷却パイプを備えている。そして、前記リレーは、前記スイッチング素子からの距離よりも前記冷却パイプからの距離が短い位置に配置されている。冷却パイプに近い位置の雰囲気温度は、冷却パイプ内を冷媒が流通することで、前記スイッチング素子近傍の雰囲気温度よりも低くなっている。それにより、前記リレーの温度が過度に上昇するのが抑制される。それにより、前記リレーの作動の安定化および長寿命化が可能となる。また、特に発熱量の大きいスイッチング素子を冷却するための冷却部品に対して、冷却パイプを通して冷媒を流通させることで、昇圧コンバータ全体の発熱も抑制することができる。それにより、昇圧コンバータの作動の安定性が確保されるとともに、前記ケース内の温度上昇も抑制される。
【００１２】
本発明による燃料電池ユニットの一態様では、前記リレーは、前記第１の冷却パイプと前記第２の冷却パイプの間の位置に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
この態様では、２つの冷却パイプの間に、すなわち第１の冷却パイプと第２の冷却パイプの間にリレーが配置されることで、リレーに対する冷媒の冷却作用はより大きくなり、リレーの温度上昇を確実に抑制することが可能となる。
【００１４】
前記態様の燃料電池ユニットにおいて、前記リレーは、前記第１の冷却パイプよりも前記第２の冷却パイプにより近接した位置に配置されていることは、より好ましい。
【００１５】
その理由は、冷却パイプ内を流通する冷媒が持つ冷熱が前記リレーの冷却により消失する割合は、被冷却体であるリレーが第２の冷却パイプ側により近接しているために、第１の冷却パイプ側よりも第２の冷却パイプ側が大きい。すなわち、第１の冷却パイプを流通する冷媒は、ほぼ冷熱の損失なしに冷却部品まで到達できる。そのために、リレーの冷却によって、本来の機能である昇圧コンバータに対する冷却機能が妨げられるのを、ほぼ確実に回避することができる。
【００１６】
本発明による燃料電池ユニットの一態様では、前記燃料電池ユニットは、前記リレーを前記ケース内の他の部品と電気的に接続する１つ以上のバスバーを備えており、少なくとも一部のバスバーは前記冷却パイプに沿わせて配置されていることを特徴とする。
【００１７】
この態様では、冷却パイプを流通する冷媒の冷熱によってバスバーの温度上昇が抑えられるので、リレーの温度上昇をさらに抑制することができる。
【００１８】
本発明による燃料電池ユニットの一態様では、前記バスバーは、該バスバーに流れる最大電流に耐えることができる断面積を超える断面積を有することを特徴とする。
【００１９】
この態様では、バスバーの断面積を本来必要とされる寸法よりも大きくすることで、バスバー自体の放熱性能をより大きなものとすることができ、結果、リレーの温度上昇を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、燃料電池車等の運転に必要な、燃料電池スタック、燃料電池スタックから出力された電力を昇圧する昇圧コンバータ、および燃料電池スタックから出力された電力の入り切りを行うリレー等を１つのケースに収容して構成されている燃料電池ユニットにおいて、ケース内の雰囲気温度が過度に上昇するのを抑制することができるとともに、前記リレーが過度に発熱して損傷するのも確実に回避することができる。それにより、燃料電池ユニットの運転の安定性と長寿命化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による燃料電池ユニットを搭載した燃料電池車の一例を示す概略図。
【図２】燃料電池ユニットの側面を示す概略図。
【図３】昇圧コンバータ等の作動を説明するための電気回路図。
【図４】燃料電池ユニットを上から見て示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
図１は、燃料電池ユニットＦＣＵを搭載した車両ＶＥの一例を示す概略図である。車両ＶＥは、燃料電池が発電する電力により駆動する駆動用モータＭを備え、駆動用モータＭの回転力が、前輪ＦＷおよびまたは後輪ＲＷに伝えられて走行する。車両ＶＥは車室ＣＡとエンジンコンパートメントＥＣとを有し、両者はダッシュパネルＤＰおよびトーボードＴＢによって仕切られている。燃料電池ユニットＦＣＵは、燃料電池を構成する燃料電池スタックＳＴと昇圧コンバータ１０を含む燃料電池用パワーコントロールユニットＦＣＰＣ（以下、単にＦＣＰＣという）とを有しており、図１に示すように、車両ＶＥに搭載した姿勢で、燃料電池スタックＳＴの上にＦＣＰＣが乗った状態で、両者は一体に組み付けられている。図１には示されないが、車両ＶＥは、燃料電池が発電した電力を蓄える蓄電池も備える。図１において、ＦＰはフロアパネルである。
【００２４】
燃料電池スタックＳＴは、例えば、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）を有する固体高分子型燃料電池（単セル）が多数積層された構成を有し、燃料ガスである純水素と、酸化剤ガスである空気に含まれる酸素とが、各セルにおいて電気化学反応を起こすことによって起電力を得ることができる。
【００２５】
図２は、燃料電池ユニットＦＣＵの外観を示す側面図である。前記燃料電池スタックＳＴは、底１１を有し上方を開放した形状の下部ケース１０内に収容されている。前記ＦＣＰＣは、天板２１を有し下方に後記する各部品等を固定するための支持用基板を備えた上部ケース２０内に収容されている。
【００２６】
下部ケース１０は上縁にフランジ１２を有し、上部ケース２０は下縁にフランジ２２を有している。フランジ同士を対向させて止めネジ１３等で留め付けることにより、両者は一体に組み付けられる。本明細書においては、このようにして一体に組み付けられた状態のケースを１つのケース３０ということとする。
【００２７】
下部ケース１０内に収容されている燃料電池スタックＳＴは、上部ケース２０内に収容されているＦＣＰＣとケース３０内の配線によって、あるいはケース３０の外側を走る配線によって、電気的に接続している。後に説明するように、上部ケース２０には、冷媒を上部ケース２０内に導入するための導入口２３が形成され、また、冷媒を上部ケース２０から排出するための排出口２４が形成されている。
【００２８】
上部ケース２０内に収容されるＦＣＰＣについて、図３を参照して説明する。ＦＣＰＣは、昇圧コンバータを構成する部品であるリアクトル４０と、半導体４１とダイオード４２とコンデンサ４３とで構成される電力変換器ＩＰＭとを有し、さらにリレー回路５０を備える。昇圧コンバータを構成するスイッチング素子は前記電力変換器ＩＰＭ内に存在している。リレー回路５０は、ＦＲＢとＦＲＧの２つのリレーで構成される。この形態のリレー回路は従来公知のものである。
【００２９】
この例では、リレー回路５０は、プリチャージ回路５１をも含むように構成されている。該プリチャージ回路５１は、リレーＦＲＧに並列に接続するリレーＦＲＰと制限抵抗Ｒ１とで構成されている。そして、プリチャージ回路５１はプリチャージ用バスバー５２によって、リレー回路５０と接続している。また、電力変換器ＩＰＭとリレー回路５０は、サービス時に高電圧回路の遮断を担保するための部品であるサービスプラグＳ／Ｐを介して、接続している。
【００３０】
図３において、ＳＴは前記下部ケース１０内に収容されている燃料電池スタックであり、上部ケース２０内に収容されたＦＣＰＣと電気的に接続している。燃料電池スタックＳＴの電圧は、前記した昇圧コンバータを構成するリアクトル４０および電力変換器ＩＰＭのスイッチング素子の作動によって昇圧される。昇圧された直流電圧は、リレー回路５０の出力端子から負荷（例えば、車両ＶＥの駆動用モータ）Ｍに供給される。
【００３１】
リレー回路５０の出力端子は、負荷（駆動用モータ）Ｍと並列に、パワーコントロールユニットＰＣＵに接続し、該パワーコントロールユニットＰＣＵを介して二次電池ＢＡＴに接続している。パワーコントロールユニットＰＣＵは車両ＶＥのモータおよびエアコンプレッサへ供給する電力を制御するのための装置である。また、前記プリチャージ回路５１は、リレーＦＲＧが閉じる前に、リレーＦＲＰを閉じ、電力変換器ＩＰＭ内のコンデンサ４３を充電した後でリレーＦＲＧを閉じることにより、起動時において、リレーＦＲＢおよびＦＲＧに大電流が流れるのを防止するためのものである。
【００３２】
上記の回路構成を備えたＦＣＰＣにおいて、作動時に、昇圧コンバータを構成するリアクトル４０および電力変換器ＩＰＭのスイッチング素子は、多くの熱を発生する。図２に示すように、１つのケース３０内に、燃料電池スタックＳＴとＦＣＰＣとを収容した構成の燃料電池ユニットＦＣＵにおいては、昇圧コンバータの構成部材が燃料電池スタックＳＴの発熱の影響を直接に受ける。また、リアクトル４０およびスイッチング素子は、自己の発熱と燃料電池スタックＳＴからの熱とによって、非常に高温の環境下に置かれるようになる。それにより、特に、スイッチング素子は熱損傷を受けて、作動が不安定になる恐れがある。また、そのような高温環境下に長時間さらされると、燃料電池スタックＳＴから出力された電力の入り切りを行う前記リレー回路５０での各リレーの動きも不安定になる恐れがある。図示の実施の形態での燃料電池ユニットＦＣＵでは、その不安定な状態が発生するのを効果的に阻止することができる。
【００３３】
図４は、図２に側面を示した燃料電池ユニットＦＣＵを上から見た図であり、上部ケース２０内に収容されている、図３に回路構成を示したＦＣＰＣの主要な構成部品の配置状態が上から見て示される。なお、図示をわかり易くするために、上部ケース２０の天板２１は、図示を省略している。また、後記するバスバーを除き、各構成部品間の電気的配線は、図示していない。
【００３４】
本実施の形態において、昇圧コンバータを構成するリアクトル４０および電力変換器ＩＰＭは冷媒用水路を備えた冷却部品を備えている。図４において、４４はリアクトル４０に備えられた冷却部品であり、４５は電力変換器ＩＰＭに備えられた冷却部品である。リアクトル４０はその下部に配置された冷却部品４４と一体構造になっており、該冷却部品４４に形成された冷媒用水路内を冷媒が流れることで、リアクトル４０は冷却されて発熱は抑制される。また、電力変換器ＩＰＭも、同様に、その下部に配置された冷却部品４５と一体構造になっており、冷却部品４５に形成された冷媒用水路内を冷媒が流れることで、電力変換器ＩＰＭは冷却され、電力変換器ＩＰＭを構成するスイッチング素子からの発熱は抑制される。
【００３５】
リアクトル４０の冷却部品４４には、上部ケース２０の周囲壁を貫通する冷媒導入口２３（図２も参照）が接続しており、冷媒導入口２３から導入される冷媒は、冷却部品４４に形成された流入口４６から冷媒用水路内に流入する。流入した冷媒は冷媒用水路内を循環した後、冷却部品４４に形成された流出口４７から冷却部品４４の外に流出する。流出した冷媒は、上部ケース２０の周囲壁の外に位置する配管６１を通り、上部ケース２０の内部に配置された第１の冷却パイプ６２内に流入する。なお、配管６１は、上部ケース２０内に位置していてもよく、その場合は、配管６１は、前記第１の冷却パイプ６２の一部となる。
【００３６】
第１の冷却パイプ６２は、電力変換器ＩＰＭの下部に配置された冷却部品４５に形成された流入口４８に接続しており、冷媒は、第１の冷却パイプ６２から冷却部品４５の冷媒用水路内に流入する。流入した冷媒は冷媒用水路内を循環した後、冷却部品４５に形成された流出口４９から冷却部品４５の外に流出する。電力変換器ＩＰＭの下部に配置された冷却部品４５の冷媒用水路内を冷媒が循環することで、電力変換器ＩＰＭおよび電力変換器ＩＰＭを構成するスイッチング素子は冷却を受け、スイッチング素子からの発熱は抑制される。それにより、スイッチング素子の過度の昇温は阻止される。
【００３７】
電力変換器ＩＰＭの下部に配置された冷却部品４５の冷媒用水路内を循環することでスイッチング素子を冷却した冷媒は、冷却部品４５に形成された流出口４９から第２の冷却パイプ６３内に流出する。第２の冷却パイプ６３の他端側は、上部ケース２０の周囲壁に形成した排出口２４（図２も参照）に接続しており、該排出口２４から装置外に排出される。なお、本明細書において、前記第１の冷却パイプ６２と前記第２の冷却パイプ６３とをまとめて冷却パイプ６０という。
【００３８】
図４に示すように、この例において、前記第１の冷却パイプ６２と前記第２の冷却パイプ６３とは、所定の間隔をおいて、ほぼ平行に配置されている。そして、ＦＣＰＣの構成の一部である前記リレー回路構成部品５０ａは、第１の冷却パイプ６２と第２の冷却パイプ６３間の領域における、比較してより第２の冷却パイプ６３に近接した位置であって、上部ケース２０の周囲壁に形成した前記排出口２４に近接した位置に配置されている。また、前記した電力変換器ＩＰＭは、上部ケース２０における前記排出口２４が位置している側の周囲壁とは反対側の周囲壁により近接した位置に配置されている。言い換えれば、前記リレー回路構成部品５０ａは、上部ケース２０内において、前記電力変換器ＩＰＭ（を構成するスイッチング素子）よりも、前記第２の冷却パイプ６３により近接した場所に位置している。さらに、前記リレー回路構成部品５０ａの構成の一部であるプリチャージ回路構成部品５１ａは、前記第２の冷却パイプ６３を挟んでリレー回路５０と向かい合う位置に置かれている。
【００３９】
前記リレー回路構成部品５０ａと電力変換器ＩＰＭとは電気配線の一部としてのバスバー７０によって接続されており、該バスバー７０は、図示のように、前記第２の冷却パイプ６３に沿うようにして配置されている。また、プリチャージ回路構成部品５１ａとリレー回路構成部品５０ａとを電気的に接続する前記プリチャージ用バスバー５２は、前記第２の冷却パイプ６３を跨ぎ、また一部が第２の冷却パイプ６３に沿うようにして配置されている。
【００４０】
図示の例において、前記バスバー７０およびバスバー５２のいずれかまたはすべては、回路設計上、ＦＣＰＣの作動中に流れる最大電流に耐えることができる断面積を超える大きさの断面積を持つように設計されている。
【００４１】
前記のように、上記の燃料電池ユニットＦＣＵでは、燃料電池スタックＳＴ、昇圧コンバータ構成部品（リアクトル４０、電力変換器ＩＰＭを構成するスイッチング素子等）、およびリレー回路構成部品５０ａ、等は、下部ケース１０と上部ケース２０とで構成される１つのケース３０に収容されている。そのために、ＦＣＰＣを構成する各構成部品は、燃料電池スタックＳＴの熱を受けて、また、自己の発熱により、運転中に過度に昇温した状態となりやすい。それを回避するために、この例においては、前記のように、リアクトル４０および電力変換器ＩＰＭに、それぞれ冷却部品４４、４５を備えさせ、該冷却部品４４、４５に冷却パイプを介して冷媒を流すことで、リアクトル４０および電力変換器ＩＰＭを構成するスイッチング素子の発熱を抑えるようにしている。
【００４２】
一方、燃料電池ユニットＦＣＵを安定して運転するためには、燃料電池スタックＳＴから出力された電力の入り切りを行うリレー（リレー回路５０およびプリチャージ回路５１）が過度に昇温するのを阻止する必要がある。そのために、図４に示す燃料電池ユニットＦＣでは、前記リレー（リレー回路構成部品５０ａおよびプリチャージ回路構成部品５１ａ）を、前記スイッチング素子を備えた電力変換器ＩＰＭからの距離よりも、前記第１の冷却パイプ６２および第２の冷却パイプ６３からの距離の方が、より短くなる位置に配置している。それにより、前記リレーが、発熱源であるスイッチング素子からの熱で過度に加熱されるのを抑制するとともに、冷却パイプ６０（第１の冷却パイプ６２および第２の冷却パイプ６３）を通る冷媒の冷熱がリレーから熱を奪うことで、リレーの昇温を抑えている。
【００４３】
さらに、図４に示した例では、前記リレー回路構成部品５０ａを第１の冷却パイプ６２と第２の冷却パイプ６３間の領域に配置することで、リレー回路構成部品５０ａが、冷却パイプ６２，６３の双方からの冷媒の影響を受けることが可能となっており、リレー回路構成部品５０ａの冷却効率は一層向上する。
【００４４】
また、リレー回路構成部品５０ａは、前記のように、第１の冷却パイプ６２と第２の冷却パイプ６３の間の領域であって、より第２の冷却パイプ６３に近接した位置に置かれている。そのために、冷却パイプ６０内を流通する冷媒が持つ冷熱が前記リレーの冷却により消失する割合は、第２の冷却パイプ６３内を流通する冷媒よりも、第１の冷却パイプ６２内を流通する冷媒のほうが小さい。そのために、第１の冷却パイプ６２内を流通する冷媒は、大きな冷熱の損失なしに電力変換器ＩＰＭの冷却部品４５まで到達できる。そのために、第１の冷却パイプ６２内を流通する冷媒が、リレーに対する冷却作用によって、本来の機能であるスイッチング素子に対する冷却機能を消失してしまうのを、ほぼ確実に回避することができる。
【００４５】
さらに、図４に示した例では、リレー回路構成部品５０ａと他の構成部品とを電気的に接続する前記バスバー７０およびバスバー５２は、その全部または一部が、冷却パイプ（この例では、第２の冷却パイプ６３）に沿うようにして配置されている。そのために、第２の冷却パイプ６３を流通する冷媒によってバスバーの温度上昇が抑えられる。それによっても、リレーの温度上昇はさらに有効に抑制される。
【００４６】
また、図４に示した例では、前記バスバー７０およびバスバー５２のいずれかまたはすべては、回路設計上、ＦＣＰＣの作動中に流れる最大電流に耐えることができる断面積を超える大きさの断面積を持つものとして設計されている。このように、バスバーの断面積を本来必要とされる寸法よりも大きくすることで、バスバー自体の放熱性能をより大きなもとのすることができる。このことによっても、リレーの温度上昇を抑制することができる。
【００４７】
上記のように、上記実施の形態の燃料電池ユニットＦＣＵでは、燃料電池車等の運転に必要な、燃料電池スタック、燃料電池スタックから出力された電力を昇圧する昇圧コンバータ、および燃料電池スタックから出力された電力の入り切りを行うリレー等を１つのケースに収容して構成されている燃料電池ユニットであっても、ケース内の雰囲気温度が過度に上昇するのを抑制することができるとともに、前記リレーが過度に発熱して損傷するのも確実に回避することができるようなる。それにより、燃料電池ユニットの運転の安定性と長寿命化が可能となる。
【００４８】
なお、本発明者が設計した燃料電池ユニットＦＣＵの一例において、運転時に、図４において点Ｘで示す電力変換器ＩＰＭの近くでの温度は９６．７℃であるときに、点Ｙで示すリレー回路構成部品５０ａの近くでは８９．１℃であった。８９．１℃の温度は、燃料電池ユニットＦＣＵで通常用いられるリレーが熱損傷をこうむることなく作動が可能な温度範囲である。
【符号の説明】
【００４９】
ＦＣＵ…燃料電池ユニット、
ＶＥ…車両、
Ｍ…駆動用モータ、
ＥＣ…エンジンコンパートメント、
ＳＴ…燃料電池スタック、
ＦＣＰＣ…燃料電池用パワーコントロールユニット、
電力変換器ＩＰＭ…電力変換器、
ＰＣＵ…パワーコントロールユニット、
ＢＡＴ…二次電池、
１０…下部ケース、
２０…上部ケース、
２３…冷媒を上部ケース内に導入するための導入口、
２４…冷媒を上部ケースから排出するための排出口、
３０…下部ケースと上部ケースが一体にされたケース、
４０…リアクトル、
４１…半導体、
４２…ダイオード、
４３…コンデンサ、
４４…リアクトルに備えられた冷却部品、
４５…電力変換器に備えられた冷却部品、
４６…リアクトルに備えられた冷却部品に形成された流入口、
４７…リアクトルに備えられた冷却部品に形成された流出口、
４８…電力変換器に備えられた冷却部品に形成された流入口、
４９…電力変換器に備えられた冷却部品に形成された流出口、
５０…リレー回路、
５０ａ…リレー回路構成部品、
５１…プリチャージ回路、
５１ａ…プリチャージ回路構成部品、
５２…プリチャージ用バスバー、
６０…冷却パイプ、
６１…上部ケースの周囲壁の外に位置する配管、
６２…第１の冷却パイプ、
６３…第２の冷却パイプ、
７０…リレー回路と電力変換器とを設存するバスバー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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