CN103282228B - 燃料电池车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是当燃料电池堆安装在地板下方时向燃料电池车辆中的燃料电池堆提供足够量的空气，该燃料电池堆构造为通过进气导管吸入空气并且通过排气导管将空气排放到外部。空气引入表面（26）在车辆上下方向上面向上方或者下方，进气导管（28）的进气通路部（30）沿着空气引入表面（26）和燃料电池堆（11）的左右端部的竖直壁（31、32）延伸，同时一对空气引入口（33、34）在进气通路部（30）的左右端部开口，并且排气导管（29）的排气通路部（39）沿着空气排出表面（27）和燃料电池堆（11）的前后端部的竖直壁（40、41）延伸，同时一对空气排出口（42、43）在排气通路部（39）的前后端部开口。

Description

燃料电池车辆
技术领域
本发明涉及燃料电池车辆。本发明尤其涉及装备有包括进气导管和排气导管的燃料电池堆的燃料电池车辆。
背景技术
在燃料电池车辆之中，存在装备有燃料电池系统的燃料电池车辆，燃料电池系统包括：压力式空气提供装置，其用压缩机来压缩空气并且将该空气提供给燃料电池堆；以及水冷式冷却装置，其用冷却水来冷却燃料电池堆。
这种燃料电池系统具有大量附件，因此，该燃料电池系统需要大的空间以将该燃料电池系统安装于车辆中。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-042828号公报
专利文献1的装备有燃料电池的车辆对应于在后座椅后方的空间中装备有包括压力式空气提供装置和水冷式冷却装置的燃料电池系统的车辆。
发明内容
发明要解决的问题
上述专利文献1具有的问题是，由于其结构，后座椅后方的空间被许多附件和燃料电池堆占据，结果，行李舱的尺寸减小。
在燃料电池系统之中，存在空冷式燃料电池系统，其使用空气作为反应气体和冷却介质。在这种燃料电池系统中，通过使用进气导管将吹风风扇吸进的空气引入到燃料电池堆中，并且该空气被用于冷却燃料电池堆和生成电力。此后，通过使用排气导管将空气从燃料电池堆排出到外部。
这种空冷式燃料电池系统具有少量附件，并且空冷式燃料电池系统能够安装在车辆地板下方。然而，空冷式燃料电池系统具有以下缺陷。在进气导管和排气导管不具有优化形状的情况下，空气流动阻力增加，并且不能向燃料电池堆提供足够量的空气。
鉴于上述，本发明的目的是提供一种燃料电池车辆，其能够在燃料电池堆安装在地板下方时向燃料电池堆提供足够量的空气，该燃料电池堆用于通过进气导管吸入空气并且用于通过排气导管将空气排出到外部。
用于解决问题的方案
本发明涉及一种燃料电池车辆，包括：燃料电池堆，其包括在彼此相对的位置处的空气引入表面和空气排出表面，所述燃料电池堆布置于地板下方；进气导管，其用于吸入空气，所述进气导管布置于所述空气引入表面侧；以及排气导管，其用于排出空气，所述排气导管布置于所述空气排出表面侧；其中，所述空气引入表面布置成在车辆上下方向上面向上方或者下方；其中，所述进气导管的进气通路部布置成沿着所述空气引入表面和所述燃料电池堆的左右端部的竖直壁，并且一对空气引入口在所述进气通路部的左右端部开口；并且其中，所述排气导管的排气通路部布置成沿着所述空气排出表面和所述燃料电池堆的前后端部的竖直壁，并且一对空气排出口在所述排气通路部的前后端部开口。
发明效果
本发明的燃料电池车辆能够在燃料电池堆安装在地板下方时向燃料电池堆提供足够量的空气。
附图说明
图1是车辆后部的侧视图。(实施方式)
图2是燃料电池系统的框图。(实施方式)
图3是进气导管和排气导管的分解透视图。(实施方式)
图4是装配有进气导管和排气导管的燃料电池堆的透视图。(实施方式)
图5是燃料电池堆的平面图。(实施方式)
图6是沿着图5的VI-VI线取得的燃料电池堆的截面图。(实施方式)
图7是燃料电池堆的透视图。(实施方式)
具体实施方式
本发明优化了装备有包括进气导管和排气导管的燃料电池堆的燃料电池车辆中该进气导管和排气导管的形状，从而解决了上述问题。
实施方式
图1至图7示出本发明的实施方式。
在图1中，附图标记"1"指代四轮车辆的燃料电池车辆(在下文中称为"车辆")，附图标记"2"指代后轮，附图标记"3"指代后轴，附图标记"4"指代地板，附图标记"5"指代前地板，附图标记"6"指代后地板，附图标记"7"指代后座椅，附图标记"8"指代掀背式车门，附图标记"9"指代后保险杠，附图标记"10"指代行李舱。
包括燃料电池堆11的燃料电池系统12安装在车辆1上。
如图2中所示，燃料电池系统12在燃料电池堆11的提供侧包括：空气提供装置13，其用于提供空气；以及氢提供装置14，其用于提供氢。
空气提供装置13通过使用空气过滤器15来清洁空气，并且空气提供装置13通过使用吹风风扇16将从下文描述的进气导管28吸入的空气提供给燃料电池堆11，以进行燃料电池堆11的发电和冷却。
氢提供装置14通过使用减压阀18减压存储于氢罐17中的高压压缩氢气，并且氢提供装置14将该氢气引入到燃料电池堆11的阳极进气部19。
在这之后，在燃料电池系统12中，已经用来发电和冷却的空气通过使用下文描述的排气导管29排放到外部。在该情况下，从燃料电池堆11的阳极排气部20排出的多余氢气经由清除阀21输送到排气导管29，该多余氢气被空气稀释至不高于易燃性下限的浓度，然后，该多余氢气被释放到外部。
如图1中所示，在车辆1的后部，地板4具有台阶形状，其中前地板5和后地板6经由地板竖直壁部22彼此连接。此外，后地板6布置于前地板5上方，并且空间部23形成在后地板6下方。
关于后地板6下方的区域，燃料电池堆11布置于空间部23中行李舱10的下方。此外，氢罐17布置于后座椅7下方的燃料电池堆11前方。
如图3和图7中所示，燃料电池堆11包括两个燃料电池，如左燃料电池单元24和右燃料电池单元25，并且燃料电池堆11还分别包括面向相反方向的空气引入表面26和空气排出表面27。空气引入表面26布置成在车辆上下方向上面向上方或者下方。
此外，如图3至图6中所示，在燃料电池堆11中，用于吸入空气的进气导管28布置于空气引入表面26侧，并且用于排出空气的排气导管29布置于空气排出表面27侧。
如图3中所示，进气导管28形成为箱状，其从下方覆盖左燃料电池单元24和右燃料电池单元25。
进气导管28的进气侧通路部30布置成沿着空气引入表面26以及左竖直壁31和右竖直壁32，左竖直壁31和右竖直壁32对应于燃料电池堆11的左右端部的竖直壁。如图4和图5中所示，左空气引入口33和右空气引入口34用作一对空气引入口，并且左空气引入口33和右空气引入口34在进气侧通路部30的左右端部开口。
如图3中所示，排气导管29由前排气导管35、后排气导管36、上侧前排气导管37和上侧后排气导管38组成。
如图6中所示，排气导管29的排气侧通路部39布置成沿着空气排出表面27以及燃料电池堆11的前后端部的前竖直壁40和后竖直壁41延伸。如图4中所示，前空气排出口42和后空气排出口43用作一对空气排出口，并且前空气排出口42和后空气排出口43在排气侧通路部39的前后端部开口。
如图3至图5中所示，左空气引入口33邻近上侧左前凹部44和上侧左后凹部45，并且上侧左前凹部44和上侧左后凹部45形成在上侧前排气导管37和上侧后排气导管38的左端。右空气引入口34邻近上侧右前凹部46和上侧右后凹部47，并且上侧右前凹部46和上侧右后凹部47形成在上侧前排气导管37和上侧后排气导管38的右端。
此外，如图5中所示，前空气排出口42在进气导管28前方且低于进气导管28的底部表面的位置处开口。后空气排出口43在进气导管28后方且高于进气导管28的底部表面的位置处开口。
在这种结构中，因为空气进气表面26在车辆上下方向上面向上方或者下方，所以能够增加空气引入表面26和空气排出表面27在车辆前后方向上和车辆左右方向上的尺寸，结果，大量空气被引入到燃料电池堆11中。
此外，因为进气导管28的空气引入口33、34在燃料电池堆11的左右部分中开口，所以能够增加空气引入口33、34的开口面积，结果，足够量空气被提供给燃料电池堆11。另外，即使当空气引入表面26具有在车辆左右方向上细长的形状时，空气也能够均匀提供到燃料电池堆11的整个空气引入表面26。
另外，因为排气导管29的空气排出口42、43在燃料电池堆11的前侧和后侧开口，所以能够增加空气排出口42、43的开口面积。能够降低排气导管29的通路长度，结果，空气流动阻力降低。
因此，即使当燃料电池堆11布置于地板4下方时，也能够降低进气导管28和排气导管29的空气流动阻力，并且能够向燃料电池堆11提供足够量的空气。
此外，燃料电池系统12具有进气导管28的进气通路部30沿着燃料电池堆11的左竖直壁31和右竖直壁32延伸并且排气导管29的排气通路部39沿着燃料电池堆11的前竖直壁40和后竖直壁41延伸的结构，因此，进气导管28和排气导管29能够与燃料电池堆11一体地安装在车辆1的后地板6下方。
如图7中所示，空气引入表面26布置成在车辆上下方向上面向下方。
由于该结构，进气导管28的左空气引入口33和右空气引入口34在靠近后地板6的位置处开口并且离开地面。因此，能够防止水和灰尘侵入到进气导管28中。
如图3中所示，燃料电池堆11具有如下结构：两个燃料电池单元，如左燃料电池单元24和右燃料电池单元25，并且左燃料电池单元24和右燃料电池单元25用作多个燃料电池单元，并且左燃料电池单元24和右燃料电池单元25布置成在车辆左右方向上其间有预定间隔。多个前空气吸入风扇48和多个后空气吸入风扇49以预定方式布置在左燃料电池单元24和右燃料电池单元25的空气排出表面27上。上侧前排气导管37从上方覆盖前空气吸入风扇48。上侧后排气导管38从上方覆盖后空气吸入风扇49。
此外，进气导管28包括中心空气引入口50，并且中心空气引入口50用作左燃料电池单元24和右燃料电池单元25之间的另一空气引入口。如图3中所示，中心空气引入口50由上侧中心前凹部51和上侧中心后凹部52构成，上侧中心前凹部51和上侧中心后凹部52分别形成于上侧前排气导管37的和上侧后排气导管38的中心部分。
由于该结构，能够增加空气引入口的数量，同时增加燃料电池单元的数量。因此，能够向燃料电池堆11提供足够量的空气。
如图1中所示，燃料电池堆11布置于后保险杠9的前方。此外，排气导管29的空气排气口中的布置于后保险杠9前方的后空气排出口43在后保险杠9的车辆上下方向上的下端下方开口。
该结构能够防止从排气导管29的后空气排出口43排出到车外的多余氢气积聚在后保险杠9中。
如图3和图4中所示，燃料电池堆11的整个外表面被进气导管28和排气导管29覆盖。
在该结构中，进气导管28和排气导管29能够保护燃料电池堆11不被泥淖和飞石损伤。
如图3和图6中所示，燃料电池堆11安装在边框状框架53上，边框状框架53环绕燃料电池堆11的前后侧和左右侧。框架53包括前框架部54、后框架部55、左框架部56和右框架部57，从而形成方形形状。
此外，进气导管28和排气导管29装配到框架53的外侧部。
这种结构使得能够将进气导管28和排气导管29与燃料电池堆11一体地安装在车辆上，而与燃料电池堆11的形状无关。因此，能够改善这些部件在车辆1上的安装性。
在本发明中，可以根据需要适当地改变进气导管、排气导管、空气引入口和空气排出口的形状。
工业应用性
本发明的进气导管和排气导管的结构能够应用于各种类型的车辆。
附图标记列表
1车辆
4地板
6后地板
11燃料电池堆
12燃料电池系统
13空气提供装置
14氢提供装置
24左燃料电池单元
25右燃料电池单元
26空气引入表面
27空气排出表面
28进气导管
29排气导管
30进气侧通路部
31左竖直壁
32右竖直壁
33左空气引入口
34右空气引入口
39排气侧通路部
40前竖直壁
41后竖直壁
42前空气排出口
43后空气排出口
50中心空气引入口
53框架

Claims (6)

1.一种燃料电池车辆，包括：
燃料电池堆，其包括在彼此相对的位置处的空气引入表面和空气排出表面，所述燃料电池堆布置于地板下方；
进气导管，其用于吸入空气，所述进气导管布置于所述空气引入表面侧；以及
排气导管，其用于排出空气，所述排气导管布置于所述空气排出表面侧；所述燃料电池车辆特征在于：
所述空气引入表面布置成在车辆上下方向上面向上方；
所述进气导管的进气通路部布置成沿着所述空气引入表面和所述燃料电池堆的左右端部的竖直壁，并且一对空气引入口在所述进气通路部的左右端部开口；并且
所述排气导管的排气通路部布置成沿着所述空气排出表面和所述燃料电池堆的前后端部的竖直壁，并且一对空气排出口在所述排气通路部的前后端部开口。
2.一种燃料电池车辆，包括：
燃料电池堆，其包括在彼此相对的位置处的空气引入表面和空气排出表面，所述燃料电池堆布置于地板下方；
进气导管，其用于吸入空气，所述进气导管布置于所述空气引入表面侧；以及
排气导管，其用于排出空气，所述排气导管布置于所述空气排出表面侧；所述燃料电池车辆特征在于：
所述空气引入表面布置成在车辆上下方向上面向下方；
所述进气导管的进气通路部布置成沿着所述空气引入表面和所述燃料电池堆的左右端部的竖直壁，并且一对空气引入口在所述进气通路部的左右端部开口；并且
所述排气导管的排气通路部布置成沿着所述空气排出表面和所述燃料电池堆的前后端部的竖直壁，并且一对空气排出口在所述排气通路部的前后端部开口。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池车辆，其特征在于：
所述燃料电池堆具有多个燃料电池单元并布置在车辆左右方向上，并且形成为彼此以预定间隔分开的结构，并且
所述进气导管包括在所述燃料电池单元之间的另一空气引入口。
4.根据权利要求1或2所述的燃料电池车辆，其特征在于：
所述燃料电池堆布置于所述车辆的后保险杠的前方，并且
所述排气导管的空气排出口之一布置于所述后保险杠的前方，并且所述空气排出口的所述之一在所述后保险杠的车辆上下方向上的下端下方开口。
5.根据权利要求1或2所述的燃料电池车辆，其特征在于：
所述燃料电池堆的整个外表面被所述进气导管和所述排气导管覆盖。
6.根据权利要求1或2所述的燃料电池车辆，其特征在于：
所述燃料电池堆安装在边框状框架上，所述边框状框架环绕所述燃料电池堆的前后侧部和左右侧部，并且
所述进气导管和所述排气导管装配到所述框架的外侧部。
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