特許 7543938 燃料電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-26

(45)【発行日】2024-09-03

(54)【発明の名称】燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20240827BHJP

   B60L 50/70 20190101ALI20240827BHJP

   B60L 58/30 20190101ALI20240827BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20240827BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 Z

B60L50/70

B60L58/30

H01M8/10 101

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021017677

(22)【出願日】2021-02-05

(65)【公開番号】P2022120644

(43)【公開日】2022-08-18

【審査請求日】2023-08-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 拓

(72)【発明者】

【氏名】赤松 一志

【審査官】安池 一貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０４５０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０６０４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５０６７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／００－８／２４９５

Ｂ６０Ｌ ５０／００－５０／９０

Ｂ６０Ｌ ５８／００－５８／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１又は２以上の燃料電池ユニットと、
前記１又は２以上の燃料電池ユニットを制御するための制御ユニットと、
前記１又は２以上の燃料電池ユニットに対してそれぞれ準備される１又は２以上のリレーボックスと、
ワイヤーハーネス群と、
を備え、
前記ワイヤーハーネス群は、１又は２以上の第１ワイヤーハーネスと、１又は２以上の第２ワイヤーハーネスと、前記１又は２以上のリレーボックスにそれぞれ接続される１又は２以上の第３ワイヤーハーネスと、第４ワイヤーハーネスと、を備え、
前記１又は２以上の第１ワイヤーハーネスは、それぞれ、前記１又は２以上の燃料電池ユニットと前記制御ユニットとの間の制御信号線の一部を含んで前記１又は２以上の燃料電池ユニットと前記第４ワイヤーハーネスとを接続するワイヤーハーネスであり、
前記１又は２以上の第２ワイヤーハーネスは、それぞれ、前記１又は２以上の燃料電池ユニットと前記制御ユニットとの間の給電線の一部を含んで前記１又は２以上の燃料電池ユニットと前記１又は２以上の第３ワイヤーハーネスとを接続するワイヤーハーネスであり、
前記１又は２以上の第３ワイヤーハーネスは、それぞれ、前記給電線の他の一部を含んで前記１又は２以上の第２ワイヤーハーネスと前記第４ワイヤーハーネスとを接続するワイヤーハーネスであり、
前記第４ワイヤーハーネスは、前記制御信号線の他の一部と前記給電線のさらに他の一部とを含み、前記制御ユニットと、前記１又は２以上の第１ワイヤーハーネスと、前記１又は２以上の第３ワイヤーハーネスと、を接続するワイヤーハーネスである、
燃料電池システム。

【請求項2】

前記１又は２以上の第１ワイヤーハーネスは、さらに、前記１又は２以上の燃料電池ユニットをそれぞれ識別するための制御信号線を含む、請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項3】

前記燃料電池システムは、２以上の前記燃料電池ユニットを備える、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。

【請求項4】

前記燃料電池システムは、さらに、前記制御ユニットの制御下に、前記１又は２以上の燃料電池ユニットを制御するための下位制御ユニットを備え、
前記第４ワイヤーハーネスは、さらに、前記制御ユニットと前記下位制御ユニットとの間の制御信号線を、備え、
前記制御ユニットと、前記１又は２以上の第１ワイヤーハーネスと、前記１又は２以上の第３ワイヤーハーネスと、さらに、前記下位制御ユニットと、を接続するワイヤーハーネスである、請求項１～３のいずれかに記載の燃料電池システム。

【請求項5】

前記制御信号線は、コントローラエリアネットワーク（Controller Area Network、ＣＡＮ）に基づく制御信号線であり、
前記１又は２以上のリレーボックスの少なくとも１つは、前記制御信号線の一つの終端抵抗を備えており、前記第４ワイヤーハーネスの前記制御信号線から分岐し前記第３ワイヤーハーネスを介して、前記少なくとも１つのリレーボックスの前記一つの終端抵抗に接続される、請求項１～４のいずれかに記載の燃料電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示する技術は、燃料電池システムの提供に関する。

【0002】

近年、電源としての燃料電池への要請が高まってきている。このため、例えば、乗用車用などとして用いられてきた燃料電池システムを、他の用途に展開することも期待されている。他の用途として、バス、トラックなどの商用車、電車、船舶などの種々の移動体のほか、定置用発電システムなどがある。

【0003】

燃料電池システムは、通常、必要とされる出力に併せて、複数の燃料電池の単セルを積層した燃料電池スタックを１個又は複数個備えている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－０７７４６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

種々の用途に燃料電池システムを適用するためには、出力のほかにも、その使用形態に合わせた要請に応じる必要がある。例えば、起動電源電圧の相違、制御信号の通信経路の構成の相違、燃料電池スタックを個別に制御する制御装置の有無など、種々の要請がある。

【0006】

上記要請に応じるための使用形態に応じた個別の配線構造を構成すると、そのためのハーネスやコネクタが必要となるほか、全体として部品数が多くなり、高コストになってしまう。

【0007】

以上を鑑み、本明細書は、種々の要請に容易に対応可能なワイヤーハーネス構造を備える燃料電池システムを構築できる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本明細書が開示する技術は、燃料電池システムに具現化される。このシステムは、１又は２以上の燃料電池ユニットと、１又は２以上の燃料電池ユニットを制御するための制御ユニットと、１又は２以上の燃料電池ユニットに対してそれぞれ準備される１又は２以上のリレーボックスと、ワイヤーハーネス群と、を備えている。

【0009】

ワイヤーハーネス群は、１又は２以上の第１ワイヤーハーネスと、１又は２以上の第２ワイヤーハーネスと、前記１又は２以上のリレーボックスにそれぞれ接続される１又は２以上の第３ワイヤーハーネスと、第４ワイヤーハーネスと、を備えている。

【0010】

１又は２以上の第１ワイヤーハーネスは、それぞれ、１又は２以上の燃料電池ユニットと制御ユニットとの間の制御信号線の一部を含んで前記１又は２以上の燃料電池ユニットと前記第４ワイヤーハーネスとを接続するワイヤーハーネスであり、１又は２以上の第２ワイヤーハーネスは、それぞれ、１又は２以上の燃料電池ユニットと制御ユニットとの間の給電線の一部を含んで１又は２以上の燃料電池ユニットと１又は２以上の第３ワイヤーハーネスとを接続するワイヤーハーネスであり、１又は２以上の第３ワイヤーハーネスは、それぞれ、給電線の他の一部を含んで１又は２以上の第２ワイヤーハーネスと第４ワイヤーハーネスとを接続するワイヤーハーネスであり、第４ワイヤーハーネスは、制御信号線の他の一部と給電線のさらに他の一部とを含み、制御ユニットと、１又は２以上の第１ワイヤーハーネスと、前記１又は２以上の第３ワイヤーハーネスと、を接続するワイヤーハーネスとなっている。

【0011】

上記構成によれば、燃料電池ユニットの制御及びリレーボックスを介した給電に関わるワイヤーハーネス網が、第１、第２、第３及び第４ワイヤーハーネスに区分されたワイヤーハーネス群によって構成される。第１、第２及び第３ワイヤーハーネスは、燃料電池ユニットの個数に応じて備えられている。このため、これらのワイヤーハーネスは、燃料電池システムに備えられる燃料電池ユニットの個数や設置部位等に応じて長さやその形状等を種々に設定することができるとともに、燃料電池ユニットの個数に応じた簡易なワイヤーハーネス構造を採ることができる。

【0012】

また、上記構成によれば、第４ワイヤーハーネスは、燃料電池ユニットの個数などに応じて備えられる第１及び第３ワイヤーハーネスと制御ユニットとの間を接続するようになっている。すなわち、第４ワイヤーハーネスは、燃料電池ユニットの個数等に応じてワイヤーハーネス群に要請される分岐構造を集約して備えることができる。このため、第４ワイヤーハーネスは、燃料電池ユニットの個数等や制御方法に応じることができるとともに、全体として簡易なワイヤーハーネス構造を採ることができる。

【0013】

また、上記構成によれば、燃料電池ユニットへの給電を制御するリレーを含んで、１又は２以上の燃料電池ユニットに対してそれぞれ準備される１又は２以上のリレーボックスに接続される第３ワイヤーハーネスを備えている。このため、燃料電池ユニットの起動電圧の相違にも応じたワイヤーハーネス構造を採ることができる。

【0014】

以上のことから、上記構成によれば、部品数を増加及びコストアップを抑制しつつ燃料電池ユニットの個数などの燃料電池システムの種々の要請に対応した燃料電池システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】１個の燃料電池ユニットを備える燃料電池システムにおけるワイヤーハーネス群の一例の概略を示す図である。

【図2】図１に示す燃料電池システムのワイヤーハーネス群の詳細を示す図である。

【図3】２個の燃料電池ユニットと追加の下位制御ユニットを備える燃料電池システムにおけるワイヤーハーネス群の一例の概略を示す図である。

【図4】図３に示す燃料電池システムのワイヤーハーネス群の詳細を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本技術の一実施形態において、燃料電池システムは、２以上の燃料電池ユニットを備えることができる。２以上の燃料電池ユニットを備える場合において、種々の要請に応えてワイヤーハーネス構造を提供できる。

【0017】

本技術の一実施形態において、１又は２以上の第１ワイヤーハーネスは、さらに、１又は２以上の燃料電池ユニットは、自身を識別する識別信号を取得するための識別信号線を含むことができる。こうすることで、電池ユニット１０自身が、自身に割り当てられた識別子に対応する固有の識別信号を識別できる。

【0018】

本技術の一実施形態において、燃料電池システムは、さらに、制御ユニットの制御下に、１又は２以上の燃料電池ユニットを制御するための下位制御ユニットを備え、第４ワイヤーハーネスは、さらに、制御ユニットと下位制御ユニットとの間の制御信号線を、備え、前記制御ユニットと、前記１又は２以上の第１ワイヤーハーネスと、前記１又は２以上の第３ワイヤーハーネスと、さらに、前記下位制御ユニットと、を接続するワイヤーハーネスとすることもできる。こうすることで、下位制御ユニットを備えていても、全体のワイヤーハーネス構造を複雑化することなく対応することができる。

【0019】

本技術の一実施形態において、制御信号線は、コントローラエリアネットワーク（Controller Area Network、ＣＡＮ）に基づく制御信号線であり、１又は２以上のリレーボックスの少なくとも１つは、制御信号回線の一つの終端抵抗を備えており、第４ワイヤーハーネスの制御信号線から分岐して第３ワイヤーハーネスを介して、少なくとも１つのリレーボックスの一つの終端抵抗に接続するようにしてもよい。こうすることで、こうすることで、リレーボックス内にＣＡＮの終端抵抗を備えることで、ＣＡＮの終端抵抗の設置要請がある場合においても容易に対応することができる。

【0020】

以下、適宜図面を参照し、種々の要請に対応が容易なワイヤーハーネス構造を備える燃料電池システム（以下、単に、システムともいう。）について説明する。本明細書におけるシステムには、例えば、乗用車、バス、トラックなどの商用車、電車、船舶などの種々の移動体のほか定置用などの燃料電池システムが含まれる。また、本明細書における燃料電池は、固体高分子電解質形燃料電池（ＰＥＦＣ）など公知の種々のタイプの燃料電池を含んでいる。

【0021】

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態を図１及び図２に示す。この実施形態は、燃料電池ユニット（以下、単に、電池ユニットともいう。）を１個備えるシステム１００に関している。図１は、例示されるシステム１００に関連する構成要素を概念的に示している。システム１００は、電池ユニット１０と、電池ユニット１０を起動停止するほか種々の制御を行う上位の電子制御ユニット（以下、単に、上位制御ユニットともいう。）２０と、を備えている。システム１００は、さらに、電池ユニット１０と上位制御ユニット２０との間の給電のオン／オフを行うリレーボックス３０と、ワイヤーハーネス群４０とを備えている。なお、図１においては、電源、バッテリなど、本実施形態の説明上関連性が低い要素を省略している。

【0022】

＜電池ユニット＞
図１に示すように、電池ユニット１０は、空気極、電解質及び燃料極からなる単セルを、セパレータを介して複数層積層した燃料電池スタック（以下、単に、スタックという。）１２と、電池ユニット１０の内部に備えられる固有の電子制御ユニット（以下、単に、内部制御ユニットという。）１４を備えており、これらを適当な筐体に収容して構成されている。電池ユニット１０は、また、内部制御ユニット１４に接続されるベースワイヤーハーネス１６を併せて備えている。電池ユニット１０は、外部からの配線群をベースワイヤーハーネス１６に接続するための制御信号用の接続端子群と給電信号用の接続端子群（図示せず。）とを備えている。なお、電池ユニット１０は、スタック１２に対する燃料ガス及び空気の供給系、排ガス系、冷却系などスタック１２の運転に必要な構成要素（図示せず）を備えている。

【0023】

＜上位制御ユニット＞
図１に示すように、上位制御ユニット２０は、電池ユニット１０の起動や停止の制御を行うほか、種々の制御を行うために、プロセッサ、メモリなどを備えるコンピュータとして構成されている。上位制御ユニット２０は、電池ユニット１０との間の制御信号線を接続するための制御信号用の接続端子群及び電池ユニット１０との間の給電線を接続するための給電信号用の接続端子群（図示せず。）を備えている。

【0024】

＜リレーボックス＞
図１に示すように、リレーボックス３０は、電池ユニット１０及び／又は上位制御ユニット２０のための種々の起動電圧に対応できるように、１又は２以上のリレーと電源とを備えることができる。また、図２に示すように、リレーボックス３０にあっては、電池ユニット１０又は内部制御ユニット１４を所定起動電圧で起動するための、リレー３２と電源３３とを備えている。また、上位制御ユニット２０を所定の起動電圧で起動するためのリレー３４と電源３５とを備えている。なお、これらの電源３３、３５は、適宜リレーボックス３０の外部に備えられていてもよい。

【0025】

図２に示すように、リレーボックス３０には、ＣＡＮの終端部としての終端抵抗３６を備えることができる。ＣＡＮを用いる場合には、二つの終端抵抗を備えることが好適である。システム１００によっては、別途これら２つの終端抵抗のうち１個又は２個を備えることが要請される場合がある。あらかじめリレーボックス３０に１個又は２個の終端抵抗３６を備えておくことで、こうした要請に容易に答えることができる。ＣＡＮの制御信号線から終端抵抗３６への導入については後段で説明する。

【0026】

＜ワイヤーハーネス群＞
図１に示すように、ワイヤーハーネス群４０は、第１ワイヤーハーネス４２と、第２ワイヤーハーネス４４と、第３ワイヤーハーネス４６と、第４ワイヤーハーネス４８と、を備えている。以下、併せて、図２を参照して、ワイヤーハーネス群４０における各ワイヤーハーネス４２、４４、４６、４８における配線構成について説明する。

【0027】

（第１ワイヤーハーネス）
図１に示すように、第１ワイヤーハーネス４２は、電池ユニット１０と第４ワイヤーハーネス４８とに接続するように構成されている。第１ワイヤーハーネス４２は、第４ワイヤーハーネス４８に着脱可能に接続するためのコネクタ４２ａと、電池ユニット１０の制御信号用の接続端子群に着脱可能に接続するためのコネクタ４２ｂとを備えている。

【0028】

図２に示すように、第１ワイヤーハーネス４２は、上位制御ユニット２０と電池ユニット１０との間の制御信号のやりとりを行う制御信号線ＳＡの一部としての制御信号線ＳＡ１を含んでいる。制御信号線ＳＡ１は、いわゆるＣＡＮとして構成されており、上位制御ユニット２０及び電池ユニット１０の内部制御ユニット１４との間等において種々の制御信号のやりとりを行うことができる。

【0029】

また、第１ワイヤーハーネス４２は、さらに、追加の制御信号線ＳＢ１を含むことができる。制御信号線ＳＢ１は、必要に応じて適宜使用される。例えば、図１及び図２に示すように、制御信号線ＳＢ１は、電池ユニット１０の内部制御ユニット１４に識別信号を与えるための識別信号線として使用することができる。この場合、制御信号線ＳＢ１を複数の信号線で構成し、そのうちの第１の信号線を用いて、電池ユニット１０からコネクタ４２ａに向けて所定の基本信号を出力させる。この基本信号は、例えば一定の電圧信号であってよい。コネクタ４２ａが接続されるコネクタ４８ｃでは、電池ユニット１０に割り当てる識別子に応じて、第１の信号線を複数の信号線のうちの一部へ選択的に接続しておく。例えば、電池ユニット１０に識別子「１」を与えたい場合は、コネクタ４２ａにおいて、第１の信号線を複数の信号線のうちの第２の信号線に接続しておく。電池ユニット１０に識別子「２」を与えたい場合は、コネクタ４２ａにおいて、第１の信号線を複数の信号線のうちの第３の信号線に接続しておく。そして、電池ユニット１０に識別子「３」を与えたい場合は、コネクタ４２ａにおいて、第１の信号線を第２の信号線と第３の信号線との両者に接続しておく。これにより、電池ユニット１０の内部制御ユニット１４は、第２の信号線のみを通じて基本信号を受信した場合、自己に割り当てられた識別子が「１」であることを認識することができる。内部制御ユニット１４は、第３の信号線のみを通じて基本信号を受信した場合、自己に割り当てられた識別子が「２」であることを認識することができる。そして、内部制御ユニット１４は、第２の信号線と第３の信号線との両者を通じて基本信号を受信した場合、自己に割り当てられた識別子が「３」であることを認識することができる。このように、電池ユニット１０から出力された基本信号が、コネクタ４８ｃにおける接続を介して特定の信号線から再び電池ユニット１０に入るようにすることで、電池ユニット１０に識別信号を与えることができる。

【0030】

このような制御信号線ＳＢ１の利用により、電池ユニット１０に個別の識別子を付与することができる。こうすることで、上位制御ユニット２０が、電池ユニット１０毎に個別の識別信号を付与しなくても、また、電池ユニット１０の内部制御ユニット１４が、上位制御ユニット２０からの個別の識別信号の同一性を照合しなくても、電池ユニット１０自身が、自身に割り当てられた識別子に対応する固有の識別信号を識別できるようになっている。このような電池ユニット１０自身における識別信号の取得及び識別は、複数個の電池ユニット１０を備える場合において、また、特に、後述する下位制御ユニットを備えない場合において、電池ユニット１０等の出力制御等に有利である。

【0031】

なお、図２に示すように、本実施例の電池ユニット１０では、その内部において、制御信号線ＳＢ１の先に、給電線ＦＡ１の先が接続されている。これにより、給電線ＦＡ１における安定した電圧信号を、上述した識別信号を生成するための基本信号として用いることができる。

【0032】

また、第１ワイヤーハーネス４２は、さらに、追加の制御信号線ＳＣ１を含むことができる。制御信号線ＳＣ１は、必要に応じて適宜使用される。例えば、制御信号線ＳＣ１は、後述する下位制御ユニットを備える場合に、下位制御ユニットが電池ユニット１０のバッテリなどを制御したり、システム１００が電池ユニット１０を複数個備える場合において、複数の電池ユニット１０間のバッテリなど起動等に関する制御信号線として利用できる。

【0033】

図１及び図２に示すように、第１ワイヤーハーネス４２は、制御信号線ＳＡ１などの制御信号線など、リレーボックス等への分岐なく構成されるため、必要に応じた長さや形状等を容易に備えることができる。例えば、図１に示すように、システム１００に関する種々の要請、例えば、電池ユニット１０と上位制御ユニット２０との配置位置や離間距離等に応じて、電池ユニット１０と離れて設置される上位制御ユニット２０との間を接続できる充分な長さや形状等に容易に調節可能となっている。

【0034】

また、電池ユニット１０を複数個備える場合であっても、電池ユニット１０等毎に第１ワイヤーハーネス４２を備え、個々の第１ワイヤーハーネス４２が、個々の電池ユニット１０等の配置位置等の要請に応じた長さや形状を備えることで、容易にシステム１００の個別要請に応じることができる。

【0035】

また、第１ワイヤーハーネス４２が追加的に制御信号線ＳＢ１、ＳＣ１を備えることで、必要に応じて、これらを他の電池ユニット１０等や上位制御ユニット２０の下位に追加された下位制御ユニットを備える場合の制御信号のやりとりに適宜用いることができる。これにより、システム１００の種々の要請に容易に応じることができる。なお、下位制御ユニットとは、例えば、用途や各種事業者の種々の要請に応じて１個又は２個以上の電池ユニットを制御する制御ユニットが挙げられる。なお、追加的に備えられた制御信号線ＳＢ１、ＳＣ１は、特段使用されない場合でも、そのまま第１ワイヤーハーネス４２に備えられていてもよい。

【0036】

（第２ワイヤーハーネス及び第３ワイヤーハーネス）
図１に示すように、第２ワイヤーハーネス４４は、電池ユニット１０と第３ワイヤーハーネス４６とを接続するように構成されている。第２ワイヤーハーネス４４は、第３ワイヤーハーネス４６に着脱可能に接続するためのコネクタ４４ａと電池ユニット１０の給電用の接続端子群に着脱可能に接続するためのコネクタ４４ｂとを備えている。

【0037】

図２に示すように、第２ワイヤーハーネス４４は、上位制御ユニット２０が電池ユニット１０ないし内部制御ユニット１４を所定の起動電圧で起動するための給電線ＦＡの一部である給電線ＦＡ１を含んでいる。また、第２ワイヤーハーネス４４は、内部制御ユニット１４が上位制御ユニット２０を所定の起動電圧で起動するための給電線ＦＢの一部である給電線ＦＢ１を含んでいる。

【0038】

図１に示すように、第３ワイヤーハーネス４６は、リレーボックス３０に接続されており、第２ワイヤーハーネス４４と第４ワイヤーハーネス４８とに接続するように構成されている。第３ワイヤーハーネス４６は、第４ワイヤーハーネス４８と着脱可能に接続するためのコネクタ４６ａと第２ワイヤーハーネス４４と着脱可能に接続するためのコネクタ４６ｂとを備えている。

【0039】

図２に示すように、第３ワイヤーハーネス４６は、給電線ＦＡの他の一部である給電線ＦＡ２を含んでいる。給電線ＦＡ２は、リレーボックス３０に収容されるリレー３２を備えている。また、第３ワイヤーハーネス４６は、給電線ＦＢの他の一部である給電線ＦＢ２を含んでいる。給電線ＦＢ２は、リレーボックス３０に収容されるリレー３４を備えている。なお、第３ワイヤーハーネス４６は、リレーボックス３０の終端抵抗３６に至る制御信号線ＳＡ４を含む。第３ワイヤーハーネス４６が制御信号線ＳＡ４を含むことで、システム１００の要請に応じて終端抵抗が必要な場合に、制御信号線ＳＡ４に、第４ワイヤーハーネス４８からの制御信号線ＳＡ３を接続することで、終端抵抗３６を利用することができる。

【0040】

第２及び第３ワイヤーハーネス４４，４６を通じる給電線ＦＡ１、ＦＡ２は、コネクタ４４ａ、４６ｂを介して接続されている。また、同様に、給電線ＦＢ１、ＦＢ２も、コネクタ４４ａ、４６ｂを介して接続されている。

【0041】

図１及び図２に示すように、第３ワイヤーハーネス４６は、第２ワイヤーハーネス４４によって、電池ユニット１０側に延長して接続された状態となっている。第２ワイヤーハーネス４４は、第３ワイヤーハーネス４６を電池ユニット１０側に延長して接続するのに充分な長さを備えている。

【0042】

リレーボックス３０を備える第３ワイヤーハーネス４６を、システム１００に関する種々の要請にかかわらず、所定のリレーボックス３０と所定長さの給電線ＦＡ２、ＦＢ２を備えることができる。こうすることで、第３ワイヤーハーネス４６は、種々のシステム１００に対して汎用性の高いワイヤーハーネスとなっており、部品点数の増大を抑制し、またコストアップを回避して種々のシステム１００に使用できるものとなっている。また、第２ワイヤーハーネス４４が、システム１００に関する種々の要請、例えば、電池ユニット１０と上位制御ユニット２０の配置位置や離間距離等に応じてその長さや形状等を備えることで、部品点数の増大を抑制し、またコストアップを回避して、システム１００の個別の種々の要請に応じることができる。

【0043】

また、システム１００が電池ユニット１０を複数個備える場合であっても、電池ユニット１０等毎に第２及び第３ワイヤーハーネス４４、４６を備えるようにするとともに、第２ワイヤーハーネス４４が、個々の電池ユニット１０等の配置等の要請に応じた長さや形状を備えるようにすることで、部品点数の増大を抑制しつつ、容易にシステム１００の個別要請に応じることができる。

【0044】

（第４ワイヤーハーネス）
図１に示すように、第４ワイヤーハーネス４８は、上位制御ユニット２０と第１ワイヤーハーネス４２と第３ワイヤーハーネス４６とに接続されるように構成されている。第４ワイヤーハーネス４８は、上位制御ユニット２０の制御信号用の接続端子群及び給電用の接続端子群にそれぞれ着脱可能に接続するためのコネクタ４８ａ、４８ｂと、第１ワイヤーハーネス４２と着脱可能に接続するためのコネクタ４８ｃと、第３ワイヤーハーネス４６と着脱可能に接続するためのコネクタ４８ｄと、を備えている。なお、上位制御ユニット２０の上記接続端子群は、上位制御ユニット２０に別途備えられたワイヤーハーネスのコネクタであってもよい。

【0045】

図２に示すように、第４ワイヤーハーネス４８は、上位制御ユニット２０と電池ユニット１０との間の制御信号のやりとりを行う制御信号線ＳＡの一部としての制御信号線ＳＡ２を含んでいる。制御信号線ＳＡ２は、第４ワイヤーハーネス４８と第１ワイヤーハーネス４２を介して、上位制御ユニット２０及び電池ユニット１０との間を接続する。なお、図１に示す形態においては、制御信号線ＳＢ１、ＳＣ１は、上位制御ユニット２０等との制御信号線としては用いられていないため、これらの制御信号線ＳＢ１、ＳＣ１に対応する制御信号線は第４ワイヤーハーネス４８に含まれていない。

【0046】

第４ワイヤーハーネス４８は、制御信号線ＳＡ２から分岐した制御信号線ＳＡ３を備えており、該信号線ＳＡ３は、コネクタ４８ｄ、４６ａ及び第３ワイヤーハーネス４６内の制御信号線ＳＡ４を介してリレーボックス３０に収容されているＣＡＮの終端抵抗３６に接続されている。これにより、リレーボックス３０内の終端抵抗３６により容易にＣＡＮに終端抵抗を付与できる。

【0047】

第４ワイヤーハーネス４８は、また、給電線ＦＡの他の一部である給電線ＦＡ３を含んでいる。また、第４ワイヤーハーネス４８は、給電線ＦＢの他の一部である給電線ＦＢ３を含んでいる。これらの給電線ＦＡ３、ＦＢ３は、上位制御ユニット２０の給電用の接続端子に接続されている。これにより、上位制御ユニット２０による電池ユニット１０の起動や電池ユニット２０による上位制御ユニット２０の起動が可能となっている。

【0048】

このように、第４ワイヤーハーネス４８が、制御や給電の要請に応じて複数に分岐した構造を採ることで、簡素化された第１～第３ワイヤーハーネス４２～４６が備える種々の制御信号線や給電線を、システム１００の要請に応じて上位制御ユニット２０に接続することができる。

【0049】

また、システム１００が複数個の電池ユニット１０を備える場合であっても、電池ユニット１０等毎に備えられる第１ワイヤーハーネス４２等と、第２及び第３ワイヤーハーネス４４、４６等と、に応じて、接続先を増大させることで容易に対応できる。

【0050】

また、システム１００が、上位制御ユニット２０の下位に追加的に下位制御ユニットを備える場合であっても、第１～第３ワイヤーハーネス４２～４６が備える種々の制御信号線や給電線を、システム１００の種々の要請に応じて上位制御ユニット２０と下位制御ユニットに接続するとともに、上位制御ユニット２０と下位制御ユニットとの間に接続することができる。

【0051】

以上説明した種々の要素を用いることにより、システム１００が、第１～第４ワイヤーハーネス４２～４８からなるワイヤーハーネス群４０を備えることにより、システム１００の個々の要請、すなわち、［１］電池ユニット１０の個数及び配置位置、［２］電池ユニット１０等と上位制御ユニット２０との距離、［３］上位制御ユニット２０に加えた下位制御ユニットの有無、［４］起動電源電圧の相違及び［５］ＣＡＮの終端抵抗を上位制御ユニット２０及び電池ユニット１０の内部制御ユニット１４等に備えていない場合の追加設置の要請、のうちの１つの要請及びこれらを２つ以上組み合わせた種々の要請に、容易に、部品点数の増大及びコストアップを抑制して応じることができる。

【0052】

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態を図３及び図４に示す。この実施形態は、２個の電池ユニット１０、１１０を備えるシステム２００に関する。システム２００は、第１の電池ユニット１０、第２の電池ユニット１１０と、上位制御ユニット２０、下位制御ユニット１２０，第１のリレーボックス３０、第２のリレーボックス１３０と、ワイヤーハーネス群１４０を備えている。本実施形態においては、第１の実施形態と共通する部分については説明を省略するか概要的に説明し、主として本実施形態に固有の形態について説明する。

【0053】

＜下位制御ユニット＞
下位制御ユニット１２０は、電池ユニット１０、１１０の起動や停止の制御を行うほか、用途や使用者の要請に応じた種々の制御を行うために、プロセッサ、メモリなどを備えるコンピュータとして構成されている。下位制御ユニット１２０は、電池ユニット１０、１１０との間の制御信号線を接続するための制御信号用の接続端子群（図示せず。）を備えている。

【0054】

＜ワイヤーハーネス群＞
図３及び図４に示すように、システム２００のワイヤーハーネス群１４０は、電池ユニット１０に関する第１ワイヤーハーネス４２，第２ワイヤーハーネス４４及び第３ワイヤーハーネス４６と、第１’ワイヤーハーネス１４２，第２’ワイヤーハーネス１４４及び第３’ワイヤーハーネス１４６とを備えるとともに、共用の第４ワイヤーハーネス４８を備えている。

【0055】

第４ワイヤーハーネス４８は、第１ワイヤーハーネス４２，第３ワイヤーハーネス４６及び上位制御ユニット２０、下位制御ユニット１２０、第１’ワイヤーハーネス１４２，第３’ワイヤーハーネス１４６に接続するようになっている。

【0056】

次に、図４を参照して、ワイヤーハーネス群１４０における配線構成について説明する。なお、第１及び第１’ワイヤーハーネス４２，１４２は、互いに同じ配線構成を備え、第２及び第２’ワイヤーハーネス４４，１４４も互いに同じ配線構成を備え、互いに第３及び第３’ワイヤーハーネス４６，１４６も互いに同じ配線構成を備えている。

【0057】

第１ワイヤーハーネス４２は、制御信号線ＳＡの一部としての制御信号線ＳＡ１と、制御信号線ＳＢの一部としての制御信号線ＳＢ１と、制御信号線ＳＣの一部としての制御信号線ＳＣ１と、を含んでいる。本実施形態では、制御信号線ＳＡ１、ＳＣ１が、コネクタ４２ａ、４８ｃを介して第４ワイヤーハーネス４８に接続されている。さらに、第４ワイヤーハーネス４８を介して、下位制御ユニット１２０に接続されている。なお、制御信号線ＳＢ１は、第１の実施形態と同様、電池ユニット１０に固有の識別信号を取得させるための識別信号線として利用されている。

【0058】

第２ワイヤーハーネス４４及び第３ワイヤーハーネス４６は、第１実施形態と同様の給電線ＦＡ１、ＦＡ２、ＦＢ１、ＦＢ２を含んで、コネクタ４６ａ、４８ｄを介して、第４ワイヤーハーネス４８に接続され、第４ワイヤーハーネス４８を介して、上位制御ユニット２０の給電用の端子群に接続されている。

【0059】

第１’ワイヤーハーネス１４２も、第１ワイヤーハーネス４２と同様、制御信号線ＳＡの一部としての制御信号線ＳＡ１と、制御信号線ＳＢの一部としての制御信号線ＳＢ１と、制御信号線ＳＣの一部としての制御信号線ＳＣ１と、を含んでいる。制御信号線ＳＡ１、ＳＣ１は、コネクタ１４２ａ、４８ｅを介して第４ワイヤーハーネス４８に接続され、さらに、第４ワイヤーハーネス４８を介して、下位制御ユニット１２０に接続されている。制御信号線ＳＢ１は、第１実施形態と同様に、コネクタ１４６ａ、４８ｅを介することで、電池ユニット１１０が固有の識別信号を取得できるように構成されている。

【0060】

第２’ワイヤーハーネス１４４及び第３’ワイヤーハーネス１４６は、第２ワイヤーハーネス４４及び第３ワイヤーハーネス４６と同様に、給電線ＦＡ１、ＦＡ２、ＦＢ１、ＦＢ２を含んでいるが、給電線ＦＡ１、ＦＡ２が、コネクタ１４６ａ、４８ｆを介して、第４ワイヤーハーネス４８に接続され、第４ワイヤーハーネス４８を介して、上位制御ユニット２０に接続されている。なお、第３’ワイヤーハーネスの給電線ＦＢ１、ＦＢ２は、給電端子群に接続されていないことから、電池ユニット１１０から、上位制御ユニット２０を起動させる構成とはなっておらず、電池ユニット１０のみから起動が可能となっている。

【0061】

図３及び図４に示すように、第４ワイヤーハーネス４８は、上位制御ユニット２０の２個の接続端子群、第１ワイヤーハーネス４２，第３ワイヤーハーネス４６、第１’ワイヤーハーネス１４２，第３’ワイヤーハーネス１４６、下位制御ユニット１２０の接続端子群に接続する合計７個のコネクタ４８ａ～ｇを備えている。

【0062】

図４に示すように、第４ワイヤーハーネス４８は、システム２００が新たに下位制御ユニット１２０及び電池ユニット１１０を備えることで、これらとの接続のための態様を採ることができる。第４ワイヤーハーネス４８は、コネクタ４８ａ及びコネクタ４８ｇの間に、第１及び第１’ワイヤーハーネス４２、１４２の制御信号線ＳＡ１に関する制御信号線ＳＡ２に替えて、新たに、制御信号線ＳＡ５、ＳＡ６を備えている。制御信号線ＳＡ５は、上位制御ユニット２０と下位制御ユニット１２０とを接続するＣＡＮに関する制御信号線であり、制御信号線ＳＡ６は、下位制御ユニット１２０と第１ワイヤーハーネス４２及び第１’ワイヤーハーネス１４２との間を分岐して接続する制御信号線である。これらは、上位制御ユニット２０からの制御信号を、第１及び第１’ワイヤーハーネス４２、１４２の２つの制御信号線ＳＡ１を介して電池ユニット１０、１１０に送信するためのものである。

【0063】

なお、制御信号線ＳＡ６は、リレーボックス３０、１３０の各終端抵抗３６、１３６に向けてそれぞれ分岐する制御信号線ＳＡ７を備えており、制御信号線ＳＡ７は、第３及び第３’ワイヤーハーネス４６、１４６の制御信号線ＳＡ８を介して、リレーボックス３０、１３０の終端抵抗３６、１３６に接続されている。これにより、システム２００に、ＣＡＮの終端抵抗を提供している。

【0064】

また、第４ワイヤーハーネス４８は、下位制御ユニット１２０が、電池ユニット１０、１１０を制御できるように、新たに、コネクタ４８ｇ及びコネクタ４８ｃ、４８ｅの間に制御信号線ＳＣ２を備えている。

【0065】

以上説明したように、システム２００のワイヤーハーネス群１４０は、互いに共通した構成を有する第１及び第１’ワイヤーハーネス４２，１４２、第２及び第２’ワイヤーハーネス４４，１４４，第３及び第３’ワイヤーハーネス４６，１４６を、電池ユニット１０、１１０の設置位置や上位制御ユニット２０との距離及び追加的な下位制御ユニット１２０などのバリエーションに対応可能なワイヤーハーネスとして、電池ユニット１０、１１０の個数に応じて備えている。また、ワイヤーハーネス群１４０は、第４ワイヤーハーネス４８を、電池ユニット１０、１１０の個数や追加的な下位制御ユニット１２０に対応可能に分岐するワイヤーハーネスとして、ワイヤーハーネス群において共用するように備えている。こうすることで、システム２００が、システム２００の種々の要請、例えば既述の［１］～［５］の要請に、容易に、部品点数の増大及びコストアップを抑制して応じることができる。

【0066】

なお、システム２００では、ＣＡＮの終端抵抗として、リレーボックス３０、１３０の終端抵抗３６、１３６を用いるものとしたが、上位制御ユニット２０、下位制御ユニット１２０、電池ユニット１０、１１０など、このＣＡＮに接続される制御ユニットに終端がある場合には、適宜、終端抵抗３６、１３６への接続を解消すればよい。例えば、制御信号線ＳＡ６から第３及び／又は第３’ワイヤーハーネス４６、１４６のコネクタ４６ａ、１４６ａへの分岐する制御信号線ＳＡ７の削除、第３及び／又は第３’ワイヤーハーネス４６、１４６内のこの制御信号線ＳＡ８の削除、リレーボックス３０、１３０内における終端抵抗３６、１３６の削除が挙げられる。

【0067】

また、以上の実施形態では、第２及び第３ワイヤーハーネス４４、４６による給電線ＦＢ１，ＦＢ２により、電池ユニット１０から上位制御ユニット２０を起動させる構成としたが、必ずしもかかる構成を備える必要はない。システムの要請に応じて適宜設定される。

【0068】

また、以上の実施形態では、リレーボックス３０、１３０内に終端抵抗３６、１３６を備えるものとしたが、これに限定するものではなく、終端抵抗を備えないリレーボックスを備える第３ワイヤーハーネスを採用することもできる。

【0069】

また、以上の実施形態では、第１及び第１’ワイヤーハーネス４２，１４２内に、制御信号線ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１を備えるものとしたが、制御信号線ＳＢ１、ＳＣ１のいずれか又は双方を備えない態様があってもよい。また、第１及び第１’ワイヤーハーネス４２、１４２においては、制御信号線ＳＢ１を識別信号のための制御信号線として用いたが、識別信号用に別途の制御信号線を備えていてもよい。

【0070】

なお、以上の実施形態では、第１及び第１’ワイヤーハーネス４２、１４２は、制御信号線ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣを備えるものとしたが、これに限定するものではない。これらの制御信号線の一部に替えて、あるいは追加して、ワイヤーハーネスにおいて、分岐しない給電線を備えていてもよい。

【0071】

また、以上の実施形態では、第２及び第２’ワイヤーハーネス４４、１４４並びに第３及び第３’ワイヤーハーネス４６、１４６は、上位制御ユニット２０の起動のための給電線ＦＢ１、ＦＢ２を備えるものしたが、これに限定するものではなく、かかる起動形態を採用しない場合に、これらの給電線を備えない態様があってもよい。

【0072】

以上、本技術の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0073】

１０、１１０：燃料電池ユニット
１２：燃料電池スタック
１４：燃料電池内の電子制御ユニット（内部制御ユニット）
１６：ベースワイヤーハーネス
２０：上位制御ユニット
３０、１３０：リレーボックス
３２、３４：リレー
３３、３５：電源
３６、１３６：終端抵抗
４０、１４０：ワイヤーハーネス群
４２：第１ワイヤーハーネス
４２ａ、４２ｂ：コネクタ
１４２：第１’ワイヤーハーネス
１４２ａ、１４２ｂ：コネクタ
４４：第２ワイヤーハーネス
４４ａ、４４ｂ：コネクタ
１２０：下位制御ユニット
１４４：第２’ワイヤーハーネス
１４４ａ、１４４ｂ：コネクタ
４６：第３ワイヤーハーネス
４６ａ、４６ｂ：コネクタ
１４６：第３’ワイヤーハーネス
１４６ａ、１４６ｂ：コネクタ
４８：第４ワイヤーハーネス
４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ、４８ｅ、４８ｆ、４８ｇ：コネクタ
１００、２００：燃料電池システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】