CN103481767B - 车辆用的燃料电池装置 - Google Patents

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Abstract

燃料电池堆（3）配置为在发动机舱（104）中在车辆宽度方向上与散热器（107）并排，所述发动机舱（104）在车辆前后方向上位于前构件（108）的后方，用于将空气引入到燃料电池堆（3）的空气引入孔区（31）的吸气管（2）在车辆前后方向上从空气引入孔区（31）延伸到前构件（108），吸气管（2）具有上空气引入端口（212A）和下空气引入端口（212B），上空气引入端口（212A）和下空气引入端口（212B）在车辆前后方向上位于散热器（107）的前方并且分别朝向一组上栅格开口（110）和一组下栅格开口（111）开口。

Description

车辆用的燃料电池装置
技术领域
[1]本发明涉及车辆用的燃料电池装置，并且尤其涉及使用空气作为反应气体和冷却剂的车辆用的燃料电池装置。
背景技术
[2]当燃料电池堆处于适当的温度范围内时，能够保持稳定的工作性能。例如，在装配有空冷式燃料电池堆的燃料电池车辆中，燃料电池堆在外部空气温度高的环境中容易具有较高的温度。此外，燃料电池堆可能具有超过规定温度的过高温度，这会引起燃料电池堆的工作性能下降的担心。在这种情况下，燃料电池堆需要用尽可能多的吸入到吸气管中以提供给燃料电池堆的自然通风空气流（有时简称为空气流）来冷却。注意，术语“自然通风空气流”是指车辆周围的外部空气的流动或气流，与车辆是否行驶无关。
[3]在这种燃料电池车辆中，燃料电池堆在外部空气温度低的环境中容易具有较低的温度。此外，燃料电池堆可能具有低于规定温度的过低温度，这会引起燃料电池堆的工作性能下降的担心。在这种情况下，燃料电池堆在必要时需要被加热以升高该温度。
发明内容
[4]燃料电池堆被构造为一组一个或多个单元堆和构成该组单元堆的外盖的堆壳体的组合。每个单元堆包括多层燃料电池和整体地围住该燃料电池的燃料电池外壳。为了必要的空气传导，该燃料电池外壳具有用于将空气引入到内部空气供应通道的空气引入孔和用于将空气从与该空气供应通道连通的空气排放通道导出的空气导出孔。在每个燃料电池堆，根据需要，该堆壳体具有与所述一个或多个单元堆的燃料电池外壳中形成的孔连通的“连通孔区”（在本文中有时简称为“孔区”）。
[5]空冷式燃料电池堆具有例如使用开关式挡板以阻挡自然通风空气流的设施，这是提供用于防止由自然通风空气流引起的过冷的措施所需的。
甚至在装配有现有的使用汽油的内燃机的车辆当中，也已知一种包括安装在散热器前方的活动栅格百叶窗装置以切断流入到发动机舱的空气流的车辆(参见日本特开2007-1503A号公报)。此外，还已知使用自然通风空气流的空冷式燃料电池的冷却结构，该冷却结构包括空气流动分布结构和安装在发动机舱中的燃料电池堆(参见日本特开2005-216777A号公报)。
可能有与日本特开2007-1503A号公报中公开的活动栅格百叶窗装置相结合的空冷式燃料电池装置。然而，这种结合使自然通风空气流穿过散热器，从而被加热，不能有效冷却燃料电池堆。
另一方面，日本特开2005-216777号公报中公开的空冷式燃料电池的冷却结构的配置以及系统复杂，这是一个问题。此外，该冷却结构还牵扯到担心在发动机舱中被加热的空气被吸入到燃料电池堆，从而降低冷却效果。
本发明是鉴于这些问题而设计的。因此，本发明的目的是提供一种可以提高燃料电池堆的工作性能的车辆用的燃料电池装置。
为了实现所期望的目的，根据本发明的一方面，提供一种车辆用的燃料电池装置，所述车辆包括：设置在车辆前端的在车辆宽度方向上延伸的前保险杠，所述前保险杠中形成有栅格开口组，以将空气从外部引向发动机舱；在车辆前后方向上与所述栅格开口组不重叠的位置，在车辆前后方向上设置在所述前保险杠的后方并且靠近所述前保险杠的在车辆宽度方向上延伸的前构件；以及散热器，其设置在所述发动机舱中，在车辆前后方向上位于所述前构件的后方，以使穿过所述散热器并且被所述散热器加热的空气包含于所述发动机舱中的空气中。所述车辆用的燃料电池装置包括燃料电池堆和吸气管。所述燃料电池堆用于将通过所述栅格开口组从外部引入的空气与包含被所述散热器加热的空气的所述发动机舱中的空气的组合物作为反应气体和冷却剂。所述燃料电池堆配置在所述发动机舱中，在车辆前后方向上位于所述前构件的后方，并且在车辆宽度方向上与所述散热器并排。所述燃料电池堆包括其堆壳体，所述堆壳体具有用于将空气引入到所述堆壳体内部的空气引入孔区和用于将空气排出到所述堆壳体外部的空气排出孔区。所述吸气管用于将通过所述栅格开口组从外部引入的空气和包含被所述散热器加热的空气的所述发动机舱中的空气引入到所述空气引入孔区。所述吸气管在车辆前后方向上在所述空气引入孔区和所述前构件之间延伸，所述吸气管包括上游管部和下游管部，所述吸气管的所述上游管部包括：第一空气引入端口组，其在车辆前后方向上位于所 述散热器的前方并且朝向所述栅格开口组开口，以将通过所述栅格开口组从外部引入的空气引入到所述上游管部的内部，第一组活动挡板，用于打开和关闭所述第一空气引入端口组，以及第一组挡板驱动器，用于驱动所述第一组活动挡板所述吸气管的所述下游管部包括：第二空气引入端口组，其朝向所述发动机舱开口，以将包含被所述散热器加热的空气的所述发动机舱中的空气引入到所述下游管部的内部，第二组活动挡板，用于打开和关闭所述第二空气引入端口组，以及第二组挡板驱动器，用于驱动所述第二组活动挡板，从而所述第一组挡板驱动器和所述第二组挡板驱动器可进行打开所述第一空气引入端口组，关闭所述第二空气引入端口组的二者之间的第一合作，并且所述第一组挡板驱动器和所述第二组挡板驱动器可进行关闭所述第一空气引入端口组，打开所述第二空气引入端口组的二者之间的第二合作。
附图说明
图1是根据本发明第一实施方式的包括燃料电池装置的车辆的前部的侧视图。
图2是该车辆前部的平面图。
图3是该燃料电池装置的四分之三侧视图。
图4是该燃料电池装置的分解四分之三侧视图。
图5是该燃料电池装置的平面图。
图6是沿着图5的线VI-VI取得的截面图。
图7是该燃料电池装置中的流体管线系统的框图。
图8是根据本发明第二实施方式的车辆用的燃料电池装置的侧视图。
具体实施方式
下面参照附图详细描述根据本发明各实施方式的车辆用的燃料电池装置(在本文中有时简称为燃料电池装置)。
注意，附图是示例性的，包括与实际的差异，如尺寸或形状的大小或比例的差异。附图还可能包括例如尺寸或形状的比率或关系之间的差异。还要注意，为了便于描述，附图具有由作为图例的箭头定义的坐标系统，以识别车辆的纵向、横向和竖向。
(第一实施方式)
图1和图2分别以侧视图和平面图示出根据本发明第一实施方式的包括燃料电池装置1的车辆100的前部100F。车辆前部100F包括由包括底盘面板的一组车辆面板限定的发动机舱104，燃料电池装置1设置在发动机舱104中。
(车辆配置)
如图1和图2中所示，限定发动机舱104的该组车辆面板包括发动机罩101、侧面板102和前围板103。除了燃料电池装置1以外，包括发动机舱104的车辆100的前部100F还设置有牵引用的驱动电动机105、逆变器106、散热器107和在车辆宽度方向上延伸的前构件108。
[16]车辆100具有设置在车辆前端的在车辆宽度方向上延伸的前保险杠109。前保险杠109具有在其中形成的一组栅格开口以将空气引向发动机舱104。该栅格开口组包括在车辆上下方向上设置在前构件108上方的一组上栅格开口110和在车辆上下方向上设置在前构件108下方的一组下栅格开口111，前保险杠109的非栅格化或帘式中央杠区112夹在上栅格开口组110和下栅格开口组111之间。上栅格开口组110和下栅格开口组111的轮廓分别为在车辆宽度方向上伸长的矩形。
[17]注意，散热器107设置在发动机舱104中，在车辆前后方向上位于发动机舱104中的前构件108的后方。前构件108在车辆前后方向上设置在前保险杠109的中央杠区112的后方而靠近前保险杠109，前构件108的位置在车辆前后方向上与栅格开口组不重叠。
[18]（燃料电池装置）
如图1和图2中所示，燃料电池装置1被设置为在车辆宽度方向上与散热器107并排，在车辆前后方向上位于发动机舱中的前构件108的后方。燃料电池装置1包括吸气管2、一对燃料电池堆3、两对排气管4以及排气扇5，其中为每个燃料电池堆3设置一对排气管4，并且分别为每一个排气管4设置一个排气扇5。
[19]（吸气管）
如图1中所示，吸气管2包括上游管部210和内部与上游管部210连通的下游管部240。下游管部240从燃料电池堆3的空气引入孔区31（参见图6）向前构件108延伸。下游管部240包括下游第一管部220和下游第二管部230。
[20]如图3中所示，上游管部210由在侧视图中大致为C形外形的矩形管状壳体构成，并且轴向（即，车辆前后方向）长度相对较短。 上游管部210从下游管部240的前端，即，下游第一管部220的前端，在车辆上下方向上分为两支。上游管部210在其车辆前后方向上的前侧具有上空气引入部215和下空气引入部216的组合，此二者被分别设置为在车辆前后方向上向前突出的上部和下部。
[21]如图1中所示，上游管部210在其车辆前后方向上的前侧具有在上空气引入部215和下空气引入部216之间延伸并且包括此二者一部分的前侧面板211。前侧面板211包括中间部211A、上缘部211B和下缘部211C。中间部211A在车辆上下方向上延伸，构成前侧面板211的中间区域。上缘部211B在车辆前后方向上从中间部211A的上缘的圆角向前延伸。下缘部211C在车辆前后方向上从中间部211A的下缘的圆角向前延伸。因此，前面板211的上缘部211B构成上空气引入部215的下侧，并且前面板211的下缘部211C构成下空气引入部216的上侧。
[22]如图1、图3和图4中所示，上空气引入部215在其前端形成有上空气引入端口212A，并且下空气引入部216在其前端形成有下空气引入端口212B。上空气引入端口212A在前构件108的车辆上下方向上的上侧面对上栅格开口组110开口。下空气引入部212B在前构件108的车辆上下方向上的下侧面对下栅格开口组111开口。如图3和图4中所示，在上空气引入端口212A和下空气引入端口212B处或内分别设置有活动挡板213。通过挡板驱动器213A的驱动，活动挡板213可以转动，从而基于外部空气或每个燃料电池堆3的温度，在必要时，通过活动挡板213的操作打开或关闭上空气引入端口212A和下空气引入端口212B。
[23]如图6中所示，上游管部210具有面对前侧面板211的后侧面板214。后侧面板214形成有在车辆上下方向上延伸超过前侧面板211的上缘部211B的高度水平和前侧面板211的下缘部211C的高度水平的矩形开口214A。如图4和图6中所示，下游第一管部220被构造为矩形的短管状构件，其上游端沿着矩形开口214A的周边紧密附着并固定到后侧面板214，从而为内部空气提供通过后侧面板214的开口214A与上游管部210的连通。如图4中所示，下游第一管部220具有 填充到其内部的矩形扁平过滤器221。
[24]如图4中所示，下游第二管部230被构造为横截面大致为梯形的中空棱柱形状的箱状构件。如图6中所示，下游第二管部230具有在车辆前后方向上设置在其前侧并且与上游管部210的后侧面板214相对的前侧面板231。前侧面板231形成有与后侧面板214的矩形开口214A的尺寸相同的矩形上游开口231A。下游第一管部220在其下游端沿着上游开口231A的周边紧密附着并固定到前侧面板231，从而使内部空气在下游管部240的第一管部220和第二管部230之间通过开口231A连通。如图6中所示，前侧面板231在其上拐角处设置有从其上拐角处斜向上延伸并且覆盖第二管部230的上侧区域的上面板件233，并且在其下拐角处设置有从其下拐角斜向下延伸并且覆盖第二管部230的下侧区域的下面板件234。
[25]如图6中所示，在该侧视图中，下游管部240的第二管部230在其车辆前后方向上的后端拐角处具有彼此交叉的一对孔区235A，该对孔区构成上下倾斜侧。更具体来说，下游第二管部230包括相对于车辆前后方向参考平面基本平面对称地设置的一对矩形下游开口235，从而该成对的开口235的孔区235A具有彼此以直角相交的延伸平面。在该侧视图中所示的下游第二管部230，一个下游开口235的构成其中心轴的法线的方向相对于车辆前后方向参考平面斜向后上方。在该侧视图中所示的下游第二管部230，另一个下游开口235的构成其中心轴的法线的方向相对于车辆前后方向参考平面斜向后下方。
[26]如图4、图5和图6中所示，下游第二管部230在其车辆宽度方向上相对的两侧设置有一对在车辆上下方向上延伸的横向侧面板232。每个横向侧面板232形成有在车辆上下方向上伸长的横向空气引入端口232A。如图3和图5中所示，横向空气引入端口232A被向后开口的罩构件232B从外侧覆盖，以从车辆前后方向上的后侧引入空气。也就是说，通过提供在车辆前后方向上基本向后开口的罩构件232B来实施横向空气引入端口232A。此外，罩构件232B具有容纳在其中的活动挡板232C，用于打开和关闭横向空气引入端口 232A。
[27]活动挡板232C由图6中所示的挡板驱动器232D来驱动以进行开关操作。挡板驱动器232D安装在相关的横向侧面板232的内壁上。当外部空气温度低于规定温度，即，低于燃料电池堆3可以根据需要工作的温度范围的下限温度时，活动挡板232C打开。注意，本实施方式采用安装在一对横向侧面板232上的一对可单独控制的挡板驱动器232D，来驱动设置在一对横向空气引入端口232A处的一对活动挡板232C。也可以改为采用安装在其中一个横向侧面板232上的共用挡板驱动器232D来驱动该对活动挡板232C。
[28]（燃料电池堆）
燃料电池堆3具有包括堆叠的（即，多层）燃料电池的配置。每个燃料电池包括电解质膜、燃料（氢）电极、空气（氧）电极和分离器。更具体来说，每个燃料电池堆3被构造为一组一个或多个单元堆和构成该单元堆组的外盖的堆壳体3C（参见图3、图4、图5和图6）的组合。每个单元堆包括多层燃料电池和整体地围住该燃料电池的燃料电池外壳。在每个单元堆，该燃料电池外壳具有用于将空气引入到内部空气供应通道的空气引入孔、用于将未使用的空气从与该空气供应通道连通的空气排出通道导出的空气导出孔、用于将作为氢气的燃料气体引入到内部燃料气体通道的燃料气体通道连接部以及用于将包含氢气的清扫气体从与燃料气体通道连通的清扫气体通道导出的清扫气体通道连接部。
[29]如图3和图4中所示，在每个燃料电池堆3，堆壳体3C具有轮廓为在车辆宽度方向上伸长的长方体形状。如图6中所示，在每个燃料电池堆3，堆壳体3C具有构成该长方体形状的车辆前后方向上的相对平行两侧中的前侧的空气引入孔区31和构成这两侧中的后侧的空气排出孔区32。每个燃料电池堆3通过堆壳体3C的空气引入孔区31引入空气，以用作每个单元堆中的反应气体和冷却剂。
[30]如图4和图6中所示，在每个燃料电池堆3，堆壳体3C具有在空气引入孔区31的前方排列成一对的短的矩形管状过滤器保持器33。如图4中所示，每个过滤器保持器33具有容纳在其中的矩形扁平过 滤器34。如图6中所示，在每个燃料电池堆3，堆壳体3C在空气引入孔区31的端部连接到下游第二管部230的相关下游开口235，使得它们的内部空间彼此连通。
[31]（空气排出管）
如图2至图5中所示，每个燃料电池堆3在其后侧具有安装在其上的在车辆宽度方向上彼此毗邻的一对空气排出管4。如图3和图4中所示，每个空气排出管4被构造为矩形截锥状的管状构件，该管状构件包括构成管4的上游端的开口的底侧和构成管4的下游端的尺寸减小的顶侧。如图6中所示，在每个燃料电池堆3，堆壳体3C在下游端，即，在空气排出孔区32的端部，连接到相关的空气排出管4的上游端，从而允许内部空气在它们之间连通流动。在每个空气排出管4，通过提供圆管状风扇罩41，下游端被定向延伸，使得如图5中最佳示出的，风扇罩41的下游端用来构成空气排出管4的实质空气排出端口。在风扇罩41内安装有排气扇5。
[32]因此，根据本实施方式的燃料电池装置1具有包括至少一个燃料电池堆3和吸气管2的配置，其中燃料电池堆3被构造为将作为反应气体和冷却剂的空气通过空气引入孔区31引入到其内部，并且将空气通过空气排出孔区32排出到其外部，并且燃料电池堆3设置在前构件108的车辆前后方向上的后方的发动机舱104中，在车辆宽度方向上与散热器107并排；吸气管2被构造为将空气引入到燃料电池堆3的空气引入孔区31，吸气管2在车辆前后方向上在空气引入孔区31和前构件108之间延伸，吸气管2具有一组一个或多个空气引入端口212A和212B，吸气管2的该组空气引入端口212A和212B在散热器107的车辆前后方向上的前方并且向一组一个或多个栅格开口110和111开口。
[33]如图7中所示，在根据本实施方式的燃料电池装置1中，在每个燃料电池堆3，空气穿过空气引入孔区31进入堆壳体3C，在此进入的空气被引入到每个单元堆中。在每个单元堆，从燃料电池外壳的空气引入孔引入的空气沿着内部空气供应通道传导，同时用于冷却单元堆中的相关区域，从而被加热，并且被分布到单元堆中的燃料 电池的空气电极，在此它被用于反应以产生电力。未使用的空气沿着与该空气供应通道连通的空气排出通道流动，并且通过燃料电池外壳的空气导出孔导出到单元堆的外部，以作为温度升高的空气通过堆壳体3C的空气排出孔区32排出到燃料电池堆3的外部。
[34]如图7中所示，在根据本实施方式的燃料电池装置1中，在每个燃料电池堆3，堆壳体3C具有连接到燃料气体管线51的下游端的燃料气体管线连接部35。被引入到每个单元堆的燃料气体被提供给燃料气体管线连接部35。在每个单元堆，燃料气体通过燃料电池外壳的燃料气体通道连接部被引入，沿着内部燃料气体通道传导，并且被分布到单元堆中的燃料电池的燃料电极，燃料气体在此被消耗用于反应以产生电力。由于这些反应产生副产品水分，所以必要时要清扫燃料气体通道。然后，燃料气体（氢气）、水分等的混合物作为清扫气体沿着与燃料气体通道连通的清扫气体通道被冲刷，并且通过燃料电池外壳的清扫气体通道连接部引出到单元堆的外部，通过堆壳体3C的清扫气体管线连接部36排放到燃料电池堆3的外部，进入到相关的清扫气体管线52。
[35]（流体管线系统）
如图7中所示，在燃料电池装置1中，在每个燃料电池堆3，进入的外部空气通过吸气管2被引入到堆壳体3C的空气引入孔区31，并且出去的空气从堆壳体3C的空气排出孔区32排放到相关的空气排出管4。吸气管2具有净化外部空气的过滤器221和过滤器34。每个空气排出管4具有排气扇5，排气扇5用于产生相对于吸气管2的负压，该负压在此作为吸气压力。此外，在燃料电池堆3，燃料气体从高压氢罐6经由相关的燃料气体管线51提供给堆壳体3C的燃料气体管线连接部35。压缩氢气存储在氢罐6中。燃料气体管线51具有对燃料气体进行减压的减压阀7。当通过使相关的清扫气体管线52处的清扫阀8打开来清扫燃料电池堆3时，清扫气体从堆壳体3C的清扫气体管线连接部36排放到清扫气体管线52。该清扫气体管线52中的清扫气体被收集在稀释器处，该清扫气体在稀释器中与从专用的空气排出管4引入的空气混合，从而被稀释到充分低于可燃氢浓 度范围的下限，以排放到车辆外部。
[36]（燃料电池装置的工作和效果）
现在描述根据本实施方式的燃料电池装置1的工作和效果。如图1和图2中所示，在燃料电池装置1中，成对的燃料电池堆3被设置为使温度升高的空气通过它们的空气排出管4排放到发动机舱104内，使得排出的空气气流在发动机舱104中在车辆前后方向上斜向后上方和斜向后下方流动，以有效加热发动机舱104。
[37]在外部空气温度处于燃料电池堆3工作所需的适当温度范围内的情况下，即，当外部空气温度高于该温度范围的下限温度时，挡板驱动器232D用于驱动活动挡板232C关闭横向空气引入端口232A。如果横向空气引入端口232A被关闭，则来自空气排出端口42的热空气不会侵入吸气管2。在此情况下，上空气引入端口212A和下空气引入端口212B二者都保持打开。注意，横向空气引入端口232A的罩构件232B在车辆前后方向上向后开口，从而当车辆行驶时，内在降低了吸气管2周围的空气流进入端口的趋势。
[38]图6示出处于横向空气引入端口232A关闭并且上空气引入端口212A和下空气引入端口212B打开的情况下的带有吸气管2的燃料电池装置1。在此情况下，燃料电池装置1受到由排气扇5的操作引起的吸气压以及车辆行驶时的风压的影响，从而外部空气沿着箭头A1表示的流线流动，穿过上空气引入端口212A和下空气引入端口212B，进入上游管部210，并且沿着上游管部210中的箭头A2表示的流线行进，汇合后沿着由箭头A3表示的流线穿过下游第一管部220中的过滤器221，进入下游第二管部230。在下游第二管部230，进入的空气流分叉并且沿着由箭头A4表示的流线导入到成对的下游开口235，从这里引入到燃料电池堆3。在每个燃料电池堆3，引入的空气被分布，使用和收集，同时冷却堆的内部，从而被加热。因此，加热后的空气被导出到相关的空气排出管4，并且例如沿着由箭头A5表示的流线在空气排出端口42排出。
[39]根据本实施方式，燃料电池装置1包括吸气管2，吸气管2基本上沿着车辆前后方向从空气引入孔区31延伸到前构件108，即，在 车辆前后方向上在空气引入孔区31和前构件108之间延伸，吸气管2具有包括上空气引入端口212A和下空气引入端口212B的上游空气引入端口组，并且吸气管2的上空气引入端口212A和下空气引入端口212B处于散热器107的车辆前后方向上的前方，并且向包括一组上栅格开口110和一组下栅格开口111的栅格开口组开口。因此，降低了穿过散热器107并因此被加热的空气流（热空气）到达吸气管2的上空气引入端口212A和下空气引入端口212B的趋势。在此情况下，燃料电池装置1可以避免穿过散热器107的热空气侵入吸气管2。此外，燃料电池装置1能够以有效的方式将足够比例的自然通风空气流提供给吸气管2。因此，燃料电池装置1可以有效地冷却每个燃料电池堆3，从而提高燃料电池堆3的性能。
[40]根据本实施方式，燃料电池装置1具有包括作为栅格开口组的子组的位于前构件108的车辆上下方向上的上方的上栅格开口组110和位于前构件108的车辆上下方向上的下方的下栅格开口组111的结构。因此，自然通风空气流不会在侵入到上栅格开口110和下栅格开口111之后紧接着就冲撞前构件108。因此燃料电池装置1允许足够比例的自然通风空气流流入发动机舱104。
[41]根据本实施方式，燃料电池装置1包括被构造为从燃料电池堆3的空气引入孔区31向前构件108延伸的下游管部240和在车辆上下方向上从下游管部210的前端分为两支的上游管部210的组合，从而避免前构件108和上游管部210的分支部分之间的干扰。
[42]在该结构中，吸气管2具有在前构件108的车辆上下方向上的上侧朝向上栅格开口组110开口的上空气引入端口212A和在前构件108的车辆上下方向上的下侧朝向下栅格开口组111开口的下空气引入端口212B。
[43]然后，沿着上栅格开口组110的轮廓形成吸气管2的上空气引入端口212A的形状，并且沿着下栅格开口组111的轮廓形成吸气管2的下空气引入端口212B的形状。
[44]结果是，燃料电池装置1可以不需要上空气引入端口212A和下空气引入端口212B过大来引入前构件108后面的空气。因此，燃料 电池装置1能够以紧凑的尺寸和配置实施吸气管2。此外，燃料电池装置1还能够减少发动机舱104中吸气管2占据的体积，从而允许增强发动机舱104的设计灵活性。
[45]根据本实施方式，燃料电池装置1具有在栅格开口组的主要子组，即，上栅格开口组110和下栅格开口组111的附近开口的吸气管2的上空气引入端口212A和下空气引入端口212B。因此，燃料电池装置1适于使通过栅格开口组进入发动机舱104的自然通风空气流当中足够比例的空气流流入吸气管2。另外，燃料电池装置1适于增加提供给燃料电池堆3的空气流量，抑制吸气管2占据的体积。根据本实施方式，燃料电池装置1因此适于有效地冷却燃料电池堆3，从而确保提高燃料电池堆3的工作性能。
[46]根据本实施方式，燃料电池装置1具有包括设置在不同位置处的一组活动挡板213和一组活动挡板232C的结构，在需要加热的情况下，该结构可以利用该组活动挡板213控制空气流流入燃料电池堆3，以防止流入的空气流过大。因此，燃料电池装置1适于防止燃料电池堆3被空气流过度冷却，从而可以促进燃料电池堆3的加热。根据本实施方式，燃料电池装置1因此允许提高燃料电池堆3的工作性能。注意，需要加热的情况包括燃料电池堆3的温度在规定温度（例如，0℃或附近）以下的范围内的情况。如果燃料电池堆3的温度在该范围内，则活动挡板组213关闭，活动挡板组232C打开，以加热燃料电池堆3。如果燃料电池堆3的温度超过该规定温度，则活动挡板组213打开，以使燃料电池装置1进入正常运转。注意，在需要加热的情况下，设置在横向两侧的活动挡板232C打开，以将发动机舱104中的热空气引入下游第二管部230。
[47]（第二实施方式）
图8以侧视图示出安装在车辆100的前部的根据本发明第二实施方式的燃料电池装置1。相对于第一实施方式，第二实施方式的相同构成元件在图8中用相同的附图标记表示，省略冗余的描述。如图8中所示，在本实施方式中，上管部210具有上空气引入部215A和下空气引入部216A，上空气引入部215A和下空气引入部216A分 别靠近作为一组栅格开口的子组的上栅格开口组110和下栅格开口组111，使得设置在上空气引入部215A处的上空气引入端口212A和设置在下空气引入部216A处的下空气引入端口212B中的至少一个（例如，图8中的下空气引入端口212B）比面向前保险杠109的非栅格化的或者盲中心杠区112的前构件108的前端更向车辆前后方向前侧，即，向该栅格开口组一侧突出。
[48]根据本实施方式，燃料电池装置1可以使自然通风空气流穿过上栅格开口组110和下栅格开口组111向发动机舱104流动，使得在它们的扩散初始阶段流入上空气引入端口212A和下空气引入端口212B。因此，燃料电池装置1能够有效地抑制通过例如上栅格开口组110和上空气引入端口212A之间以及下栅格开口组111和下空气引入端口212B之间的缝隙而在吸气管2之前向周围泄漏亦即扩散到发动机舱104中吸气管2外部的空间区域的空气流量。因此，燃料电池装置1可以将足够比例的空气流通过吸气管2提供给燃料电池堆3。
[49]（其它实施方式）
已经描述了包括讨论和构成本公开的一部分的附图的本发明的实施方式，所述实施方式应被理解为示例性的，而不是对本发明的限制。通过本公开，可以有对技术人员来说显而易见的各种替换实施方式、例子和应用技术。
例如，所描述的实施方式具有包括安装在燃料电池堆3的下游的风扇5的配置，该配置可以由包括安装在燃料电池堆3的上游的风扇5的配置来替换。此外，根据所描述的实施方式，空气引入管2的下游管部240具有两个下游开口235，但是根据需要，可以改变这种下游开口的数目。此外，根据所描述的实施方式，空气引入管2和空气排出管4具有它们的结构，这也不是对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种车辆用的燃料电池装置，所述车辆包括：设置在车辆前端的在车辆宽度方向上延伸的前保险杠(109)，所述前保险杠(109)中形成有栅格开口组(110、111)，以将空气从外部引向发动机舱(104)；在车辆前后方向上与所述栅格开口组(110、111)不重叠的位置，在车辆前后方向上设置在所述前保险杠(109)的后方并且靠近所述前保险杠(109)的、在车辆宽度方向上延伸的前构件(108)；以及散热器(107)，其设置在所述发动机舱(104)中，在车辆前后方向上位于所述前构件(108)的后方，以使穿过所述散热器(107)并且被所述散热器(107)加热的空气包含于所述发动机舱(104)中的空气中，其特征在于，
所述车辆(100)用的燃料电池装置(1)包括：
燃料电池堆(3)，其用于将通过所述栅格开口组(110、111)从外部引入的空气与包含被所述散热器(107)加热的空气的所述发动机舱(104)中的空气的组合物作为反应气体和冷却剂，
所述燃料电池堆(3)配置在所述发动机舱(104)中，在车辆前后方向上位于所述前构件(108)的后方，并且在车辆宽度方向上与所述散热器(107)并排，
所述燃料电池堆(3)包括其堆壳体(3C)，所述堆壳体(3C)具有用于将空气引入到所述堆壳体(3C)内部的空气引入孔区(31)和用于将空气排出到所述堆壳体(3C)外部的空气排出孔区(32)；以及
吸气管(2)，其用于将通过所述栅格开口组(110、111)从外部引入的空气和包含被所述散热器加热的空气的所述发动机舱(104)中的空气引入到所述空气引入孔区(31)，
所述吸气管(2)在车辆前后方向上在所述空气引入孔区(31)和所述前构件(108)之间延伸，
所述吸气管(2)包括上游管部(210)和下游管部(240)，
所述吸气管(2)的所述上游管部(210)包括：
第一空气引入端口组(212A、212B)，其在车辆前后方向上位于所述散热器(107)的前方并且朝向所述栅格开口组(110、111)开口，以将通过所述栅格开口组(110、111)从外部引入的空气引入到所述上游管部(210)的内部，
第一组活动挡板(213)，用于打开和关闭所述第一空气引入端口组(212A、212B)，以及
第一组挡板驱动器(213A)，用于驱动所述第一组活动挡板(213)，
所述吸气管(2)的所述下游管部(240)包括：
第二空气引入端口组(232A)，其朝向所述发动机舱(104)开口，以将包含被所述散热器(107)加热的空气的所述发动机舱(104)中的空气引入到所述下游管部(240)的内部，
第二组活动挡板(232C)，用于打开和关闭所述第二空气引入端口组(232A)，以及
第二组挡板驱动器(232D)，用于驱动所述第二组活动挡板(232C)，从而
所述第一组挡板驱动器(213A)和所述第二组挡板驱动器(232D)可进行打开所述第一空气引入端口组(212A、212B)，关闭所述第二空气引入端口组(232A)的二者之间的第一合作，并且
所述第一组挡板驱动器(213A)和所述第二组挡板驱动器(232D)可进行关闭所述第一空气引入端口组(212A、212B)，打开所述第二空气引入端口组(232A)的二者之间的第二合作。
2.根据权利要求1所述的车辆用的燃料电池装置，其特征在于，
所述栅格开口组(110、111)包括在车辆上下方向上位于所述前构件(108)的上方的上栅格开口组(110)和在车辆上下方向上位于所述前构件(108)的下方的下栅格开口组(111)，
所述吸气管(2)的所述下游管部(240)从所述堆壳体(3C)的所述空气引入孔区(31)向所述前构件(108)延伸，
所述吸气管(2)的所述上游管部(210)从所述下游管部(240)的前端在车辆上下方向上分为两支，并且
所述第一空气引入端口组(212A、212B)包括在所述前构件(108)的车辆上下方向上的上侧面向所述上栅格开口组(110)开口的上空气引入端口(212A)和在所述前构件(108)的车辆上下方向上的下侧面向所述下栅格开口组(111)开口的下空气引入端口(212B)。
3.根据权利要求2所述的车辆用的燃料电池装置，其特征在于，
沿着所述上栅格开口组(110)的轮廓形成所述上空气引入端口(212A)的形状，
沿着所述下栅格开口组(111)的轮廓形成所述下空气引入端口(212B)的形状，并且
所述上空气引入端口(212A)或所述下空气引入端口(212B)比所述前构件(108)的前端更向所述栅格开口组(110、111)突出。
4.根据权利要求1所述的车辆用的燃料电池装置，其特征在于，
所述吸气管(2)的所述下游管部(240)在其下游端在车辆上下方向上分为两支，以与另一个燃料电池堆(3)的堆壳体(3C)相连接。
5.根据权利要求1所述的车辆用的燃料电池装置，其特征在于，
所述第二空气引入端口组(232A)包括空气引入端口，所述空气引入端口被在车辆前后方向上向后开口的罩构件(232B)从外侧覆盖。
6.根据权利要求1所述的车辆用的燃料电池装置，其特征在于，
所述吸气管(2)的所述下游管部(240)包括第一横向侧面板(231)，所述第一横向侧面板(231)在所述下游管部(240)的车辆宽度方向上的对立两侧中的一侧在车辆上下方向上延伸，
所述第二空气引入端口组(232A)包括在所述第一横向侧面板(231)中形成的第一横向空气引入端口(231A)，
所述第二组活动挡板(232C)包括第一活动挡板(213)，所述第一活动挡板(213)用于打开和关闭所述第一横向空气引入端口(231A)，并且
所述第二组挡板驱动器(232D)包括第一挡板驱动器(232D)，以驱动所述第一活动挡板(213)。
7.根据权利要求6所述的车辆用的燃料电池装置，其特征在于，
所述吸气管(2)的所述下游管部(240)包括第二横向侧面板(232)，所述第二横向侧面板(232)在所述下游管部(240)的所述两侧中的另一侧在车辆上下方向上延伸，
所述第二空气引入端口组(232A)包括在所述第二横向侧面板(232)中形成的第二横向空气引入端口，
所述第二组活动挡板(232C)包括第二活动挡板(232C)，所述第二活动挡板(232C)用于打开和关闭所述第二横向空气引入端口，并且
所述第二组挡板驱动器(232D)包括第二挡板驱动器(232D)，以驱动所述第二活动挡板(232C)。
8.根据权利要求1所述的车辆用的燃料电池装置，其特征在于，
所述第一组挡板驱动器(213A)和所述第二组挡板驱动器(232D)用于在外部空气温度高于所述燃料电池堆(3)的适当温度范围的下限时进行所述二者之间的第一合作，并且当所述燃料电池堆(3)的温度在规定温度以下的范围内时进行所述二者之间的第二合作。
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