DE112014004618B4 - Fortbewegungsmittel mit Brennstoffzelle - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Technik zur Verbesserung einer Einlassstruktur bereitgestellt, die Außenluft in ein Brennstoffzellenfahrzeug einsaugt. Ein Brennstoffzellenfahrzeug 10 umfasst einen ersten und einen zweiten Kühlergrill 11 und 12, die so ausgestaltet sind, dass sie nach vom offen sind und Außenluft ansaugen. Ein Lufteinlass 100 ist in einem Fahrzeuginnenraum 10r des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 positioniert. Der Lufteinlass 100 ist an einem Ort hinter und über dem ersten Kühlergrill 11 angeordnet und so ausgestaltet, dass er die Luft als reaktives Gas ansaugt, das an eine Brennstoffzelle 21 zu liefern ist. Ein Strömungspfad-Element 120 ist an einem Ort vor und unter dem Lufteinlass 100 und hinter dem ersten Kühlergrill 11 angeordnet. Das Strömungspfad-Element 120 weist einen geneigten Wandabschnitt 121 auf, der so angeordnet ist, dass er dem ersten Kühlergrill 11 gegenüberliegt, und von vom nach hinten schräg nach oben geneigt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffzelle.
  • Ein Brennstoffzellenfahrzeug, das mit einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle, nachfolgend kurz als „Brennstoffzelle“ bezeichnet, versehen ist, weist in einem Vorderbereich des Fahrzeugs einen Lufteinlass auf, der auch Kühlergrill bezeichnet wird. Ein Teil der durch den Kühlergrill einströmenden Luft kann der Brennstoffzelle als Kathodengas zugeführt werden und kann auch zur Abkühlung der Brennstoffzelle verwendet werden.
  • Die JP 2013- 49 350 A offenbart beispielsweise die Ausgestaltung eines in einem Motorraum vorgesehenen Luftkanals zum Ansaugen der an eine Brennstoffzelle zu führenden Außenluft. Die JP 2007- 69 629 A offenbart ein Brennstoffzellenfahrzeug, das so ausgelegt ist, dass das über einen Frontkühlergrill gezogene Luftvolumen durch eine Klappe mit verstellbarer Öffnung gesteuert wird.
  • Darüber hinaus offenbart die DE 10 2004 034 313 A1 eine Kühlmittelleitungsanordnung für ein zu kühlendes Bauteil in einem Motorraum eines Fahrzeugs. Die Kühlung des Bauteils lässt sich verbessern, wenn ein erster Kühlmittelführungskanal zur Kühlung des Bauteils vorgesehen ist, der zur Kühlung des Bauteils mit einem zweiten Kühlmittelführungskanal zusammenschaltbar ist.
  • Zudem beschreibt die US 2010 / 0 326 756 A1 Lufteinlasssysteme und Verfahren zu deren Herstellung. Systeme umfassen einen Lufteinlass, der eine Neigung definiert, die gleich einem vertikalen Abstand zwischen einer Oberfläche einer Frontabschirmung und einer Oberfläche des Motoreinlasskanals ist, geteilt durch einen Längsabstand zwischen der Abschirmung und dem Motoreinlasskanal.
  • Im Brennstoffzellenfahrzeug wird allgemein das Kathodengas, das verdichtet ist und eine erhöhte Temperatur aufweist, der Brennstoffzelle zugeführt. Im Brennstoffzellenfahrzeug besteht die Wahrscheinlichkeit, dass Abwärme aus der Brennstoffzelle, anderen Hilfsmaschinen und ähnlichen Elementen über das Kathodengas an die Brennstoffzelle übertragen wird und dadurch die Betriebstemperatur der Brennstoffzelle erheblich erhöht. Beim Brennstoffzellenfahrzeug besteht dementsprechend ein Bedarf, durch den Kühlergrill ein großes Außenluftvolumen aktiv anzusaugen, um die Auswirkung von Abwärme im Fahrzeug auf das Kathodengas zu vermindern und die Temperatur des Kathodengases zu senken.
  • Ein Problem bei der Erhöhung des Volumens der durch den Kühlergrill angesaugten Außenluft besteht jedoch darin, dass dadurch auch Fremdstoffe wie Regentropfen und Schnee in das Fahrzeug gezogen werden und in Leitungen gelangen, die mit der Brennstoffzelle verbunden sind. Insbesondere bei Ansammlung einer großen Schneemenge in der Nähe des Luftkanaleinlasses besteht die Wahrscheinlichkeit, dass Schnee in den Luftkanal gesaugt wird und einen der Brennstoffzelle vorgeschalteten Luftfilter oder dergleichen zusetzt.
  • In der JP 2013- 49 350 A wird die Ausgestaltung des Luftkanals dahingehend verbessert, dass in den Luftkanal gelangendes Wasser daran gehindert wird, den Luftfilter zu erreichen. Die JP 2013- 49 350 A berücksichtigt dabei jedoch nicht die Ausgestaltung, dass Außenluft aktiv durch den Kühlergrill hindurch angesaugt wird, oder die Ausgestaltung, dass durch den Kühlergrill eintretender Regen oder Schnee am Eindringen in den Luftkanal gehindert wird.
  • In der JP 2007- 69 629 A wird, wie in Absatz [0027] beschrieben, die Kühlergrillklappe vollständig geschlossen, um zu verhindern, dass Regentropfen durch den Kühlergrill gelangen, und die Außenluft wird nur durch eine Öffnung angesaugt, die zur Unterseite des Fahrzeugs hin offen ist. Durch die Ausgestaltung, die Außenluft nur durch die zur Fahrzeugunterseite hin gerichtete Öffnung anzusaugen, kann die bereitgestellte Ansaugmenge der Außenluft unzureichend sein. Hier besteht die Wahrscheinlichkeit, dass der Luftkanal von der kälteren Außenluft nicht ausreichend abgekühlt wird, sowie, dass der Luftkanal-Hauptkörper mit Abwärme, die sich innerhalb des Brennstoffzellenfahrzeugs aufbaut, erwärmt wird. Das kann zu einer Temperaturerhöhung des zur Brennstoffzelle zu führenden Kathodengases führen.
  • Wie dies oben beschrieben ist, gibt es nach wie vor Raum für Verbesserungen in Bezug auf eine Einlassstruktur, die für das Ansaugen der Außenluft im Brennstoffzellenfahrzeug ausgelegt ist. Bei den Außenluft-Einlassstrukturen im Brennstoffzellenfahrzeug gibt es weiteren Verbesserungsbedarf wie eine kompaktere Bauweise, Gewichtsreduzierung, Verbesserung der Montierbarkeit am Fahrzeug, Verbesserung der Einlassleistung, Produktionserleichterungen, Kostenreduzierung und Schonung von Ressourcen. Die Verbesserung der oben beschriebenen Außenluft-Einlassstruktur ist nicht auf das Brennstoffzellenfahrzeug beschränkt, sondern das Problem findet sich in verschiedenen mit Brennstoffzelle versehenen Fortbewegungsmitteln.
  • Die vorstehenden Probleme und die sich daraus ergebende Aufgabe werden durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst.
    • (1) Gemäß einem ersten erläuternden Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Fortbewegungsmittel bereitgestellt, das mit einer Brennstoffzelle versehen ist. Das Fortbewegungsmittel kann einen Lufteinlass, ein Einlasskanal-Element und ein Strömungspfad-Element umfassen. Der Lufteinlass kann so ausgestaltet sein, dass er zur Vorwärtsrichtung des Fortbewegungsmittels hin geöffnet ist und die Außenluft des Fortbewegungsmittels ansaugt. Das Einlasskanal-Element kann an einem Einbauort hinter und über dem Lufteinlass angeordnet sein und kann so ausgelegt sein, dass es die Luft als an die Brennstoffzelle zu lieferndes reaktives Gas ansaugt. Das Strömungspfad-Element kann zur Führung der Luft dienen. Das Strömungspfad-Element kann an einem Einbauort hinter dem Lufteinlass und vor und unter dem Einlasskanal-Element angeordnet sein. Das Strömungspfad-Element kann einen geneigten Wandabschnitt umfassen, der so angeordnet ist, dass er dem Lufteinlass gegenüberliegt, und von vom nach hinten schräg nach oben geneigt ist. Im Fortbewegungsmittel nach diesem Aspekt wird die durch den Lufteinlass in das Fortbewegungsmittel hineingesaugte Luft durch das Strömungspfad-Element zum Einlasskanal-Element geleitet, das oberhalb des Strömungspfad-Elements angeordnet ist. Mit der Außenluft eintretender Regen und Schnee wird durch die Massenkraft, die in einer Richtung entlang der Wandfläche des geneigten Wandabschnitts des Strömungspfad-Elements anliegt, zur Oberseite des Einlasskanal-Elements hin abgeschieden. Diese Ausgestaltung gewährleistet dementsprechend das in das Fortbewegungsmittel eingesaugte Luftvolumen und verhindert gleichzeitig ein Eindringen von Regentropfen und Schnee in das Lufteinlass-Element.
    • (2) Im Fortbewegungsmittel gemäß dem oben genannten Aspekt kann das Strömungspfad-Element einen ersten und einen zweiten Seitenwandabschnitt aufweisen, die beidseits des geneigten Wandabschnitts in Breitenrichtung des Fortbewegungsmittels vorgesehen sind und sich ausgehend vom geneigten Wandabschnitt in Richtung des Lufteinlasses erstrecken. Ein in Breitenrichtung des Fortbewegungsmittels bestehender Abstand zwischen Endseiten des ersten und des zweiten Seitenwandabschnitts gegenüber dem Lufteinlass kann kleiner sein als eine Öffnungsweite des Lufteinlasses in Breitenrichtung des Fortbewegungsmittels. Im Fortbewegungsmittel gemäß diesem Aspekt verhindern der erste und der zweite Seitenwandabschnitt des Strömungspfad-Elements, dass Regentropfen und Schnee, die über die jeweiligen Enden des Lufteinlasses in Breitenrichtung des Fortbewegungsmittels eindringen, in Richtung des Einlasskanal-Elements geführt werden. Ebenso wird durch den ersten und den zweiten Seitenwandabschnitt des Strömungspfad-Elements verhindert, dass die mit Abwärme erhitzte und sich im Fahrzeug ansammelnde heiße Luft in Richtung des Einlasskanal-Elements geführt wird.
    • (3) Im Fortbewegungsmittel nach obigem Aspekt kann zwischen dem Lufteinlass und dem geneigten Wandabschnitt des Strömungspfad-Elements ein Hohlraum ausgebildet werden, der zur Unterseite des Fortbewegungsmittels hin geöffnet ist. Im Fortbewegungsmittel nach diesem Aspekt kann der dem Strömungspfad-Element vorgelagerte Hohlraum als Ausnehmung dienen, um durch den Lufteinlass eindringende Regentropfen und Schneemengen zur Unterseite des Fortbewegungsmittels hin abzuführen oder, wenn das Fortbewegungsmittel im oder unter Wasser steht, um durch den Lufteinlass eindringendes Wasser zur Unterseite des Fortbewegungsmittels hin abzuführen. Der Hohlraum kann auch als Knautschzone dienen und Schäden des Fortbewegungsmittels, beispielsweise im Falle einer kleineren Kollision des Fortbewegungsmittels, reduzieren.
    • (4) Das Fortbewegungsmittel nach obigem Aspekt kann ferner Folgendes umfassen: zusätzlich zum obigen Lufteinlass, der als ein erster Lufteinlass vorgegeben ist, einen zweiten Lufteinlass, der an einer Stelle unterhalb des ersten Lufteinlasses angeordnet ist und so ausgebildet ist, dass er an einer Stelle unterhalb des Strömungspfad-Elements geöffnet ist und Luft aus der Umgebung des Fortbewegungsmittels ansaugt. Das Fortbewegungsmittel kann auch einen Wärmetauscher umfassen, der hinter dem zweiten Lufteinlass angeordnet ist und so ausgelegt ist, dass er Wärme mit der Luft austauscht. Im Fortbewegungsmittel gemäß diesem Aspekt verhindert das Strömungspfad-Element, dass durch den zweiten Lufteinlass eindringender Regen und Schnee sich in Richtung des Einlasskanal-Elements bewegt.
    • (5) Das Fortbewegungsmittel nach obigem Aspekt kann ferner ein Öffnungswand-Element umfassen. Das Öffnungswand-Element kann eine Wandfläche, die gegenüberliegend zu einer geneigten Fläche des geneigten Wandabschnitts an einer Position oberhalb des geneigten Wandabschnitts des Strömungspfad-Elements und vor dem Einlasskanal-Element angeordnet ist und sich in Breitenrichtung des Fortbewegungsmittels erstreckt, und wenigstens ein in der Wandfläche ausgebildetes Durchgangsloch, das zur geneigten Fläche des geneigten Wandabschnitts hin offen ist, aufweisen. Im Fortbewegungsmittel gemäß diesem Aspekt behindert das Öffnungswand-Element das Eindringen von Regentropfen und Schnee in das Einlasskanal-Element. Selbst wenn ein großes Wasservolumen das Durchgangsloch des Öffnungswand-Elements durchströmt, beispielsweise für den Fall, dass das Fortbewegungsmittel im Wasser oder unter Wasser steht, bewirkt diese Auslegung eine Verteilung des Wassers an der Oberfläche des Öffnungswand-Elements rund um die Durchgangsöffnung. Dies reduziert entsprechend das in das Einlasskanal-Element vordringende Wasservolumen.
    • (6) Im Fortbewegungsmittel nach obigem Aspekt kann das Einlasskanal-Element einen Öffnungsendabschnitt aufweisen, der sich zur Vorderseite des Fortbewegungsmittels erstreckt und so ausgelegt ist, dass er zur Vorderseite des Fortbewegungsmittels hin geöffnet ist. Das Fortbewegungsmittel nach diesem Aspekt erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass die durch das Strömungspfad-Element geführte Luft in das Einlasskanal-Element einströmt, während gleichzeitig die mit Abwärme erhitzte und sich hinter dem Einlasskanal-Element oder ähnlichem Element ansammelnde Luft daran gehindert wird, sich in Richtung der Öffnung des Einlasskanal-Elements zu bewegen.
    • (7) Das Fortbewegungsmittel nach obigem Aspekt kann ferner ein oberes Abdeckelement und ein Dichtungselement umfassen. Das obere Abdeckelement kann so angeordnet sein, dass es wenigstens einen Bereich vom Lufteinlass bis zu einem hinteren Ende des Einlasskanal-Elements abdeckt, und kann eine obere Fläche des Fortbewegungsmittels bilden. Das Dichtungselement kann sich in einer Richtung erstrecken, die eine Verlaufsrichtung des Öffnungsendabschnitts oberhalb des Öffnungsendabschnitts des Einlasskanal-Elements schneidet, und kann gegen das obere Abdeckelement gepresst sein, um eine Dichtlinie zu bilden, die einen Bereich hinter dem Öffnungsendabschnitt abdichtet. Das Dichtungselement kann so angeordnet sein, dass es örtlich an einer Stelle zur Rückseite des Fortbewegungsmittels hin oberhalb des Öffnungsendabschnitts positioniert ist. Im Fortbewegungsmittel nach diesem Aspekt verhindert das Dichtungselement, dass die mit Abwärme erhitzte und im Fortbewegungsmittel angesammelte Luft aus dem Bereich hinter dem Öffnungsendabschnitt des Einlasskanal-Elements sich in Richtung des Öffnungsendabschnitts des Einlasskanal-Elements bewegt. Das Dichtungselement ist nach hinten versetzt an der Stelle oberhalb des Öffnungsendabschnitts des Einlasskanal-Abschnitts positioniert. Diese Ausgestaltung stellt einen Schneefangbereich oberhalb des Öffnungsendabschnitts bereit. Dieser verhindert, dass in der Nähe des Öffnungsendabschnitts angesammelter Schnee in den Öffnungsendabschnitt eindringt. Das Dichtungselement muss nicht direkt auf dem Öffhungsendabschnitt des Einlasskanal-Elements platziert sein, sondern kann auf einem Abdeckelement positioniert werden, das sich oberhalb des Öffnungsendabschnitts des Einlasskanal-Elements befindet.
  • Die Erfindung kann durch verschiedene andere Aspekte statt durch ein mit Brennstoffzelle versehenes Fortbewegungsmittel realisiert werden. Beispielsweise kann die Erfindung durch Aspekte einer Einlassstruktur und eines Einlassverfahrens, die im mit Brennstoffzelle versehenen Fortbewegungsmittel genutzt werden, sowie durch Aspekte von Komponenten, die zur Ausgestaltung der Einlassstruktur und des Einlassverfahrens verwendet werden, realisiert werden. Die erfindungsgemäße Einlassstruktur kann außer bei dem mit Brennstoffzelle versehenen Fortbewegungsmittel auf jedes andere zur Ansaugung der Außenluft ausgelegte Fortbewegungsmittel angewendet werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Darstellung der Ausgestaltung eines Brennstoffzellenfahrzeugs;
    • 2 ist eine schematische Schnittansicht zur Darstellung der inneren Ausgestaltung eines in einem Vorderbereich des Brennstoffzellenfahrzeugs vorgesehenen Fahrzeuginnenraums entlang einer Breitenrichtung des Fahrzeugs;
    • 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht und stellt die Ausgestaltung eines ersten Kühlergrills, eines Lufteinlasses, eines Strömungspfad-Elements, eines inneren Abdeckelements und eines Dichtungselements sowie deren Positionsverhältnis dar;
    • 4 ist eine schematische Darstellung der Funktionen des ersten und des zweiten Seitenwandabschnitts des Strömungspfad-Elements;
    • 5 ist eine schematische Ansicht und stellt die Wirkung der Unterdrückung eines Temperaturanstiegs von Kathodengas im Brennstoffzellenfahrzeug dar;
    • 6 ist eine schematische Darstellung des Verhaltens von Wasser, das eine obere Fläche des inneren Abdeckelements anströmt;
    • 7 veranschaulicht die Schneefangfunktion des Dichtungselements;
    • 8 ist eine schematische Darstellung der Luftströmungen in einem Fahrzeuginnenraum in einer Ausgestaltung ohne Strömungspfad-Element als ein erstes Referenzbeispiel;
    • 9 ist eine schematische Darstellung der Luftströmungen in einer Ausgestaltung mit einem Kanal zur Verhinderung des Eindringens von Regentropfen in einen Fahrzeuginnenraum als ein zweites Referenzbeispiel;
    • 10 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Ausgestaltung in der Nähe einer Öffnung eines Lufteinlasses in einem Brennstoffzellenfahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform;
    • 11 ist eine schematische Schnittansicht zur Darstellung der Ausgestaltung eines Fahrzeuginnenraums in einem Brennstoffzellenfahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform; und
    • 12 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung der Einlassstruktur in einem Brennstoffzellenfahrzeug gemäß einer vierten Ausführungsform.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • A. Erste Ausführungsform
  • A1. Ausgestaltung des Brennstoffzellenfahrzeugs
  • 1 ist eine schematische Ansicht der Ausgestaltung eines Brennstoffzellenfahrzeugs 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. 1 skizziert die Umrisse der Ausgestaltung eines Vorderabschnitts des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 und veranschaulicht auch die Ausgestaltung eines am Brennstoffzellenfahrzeug 10 montierten Brennstoffzellensystems 20. Dieses Brennstoffzellenfahrzeug 10 ist ein Fortbewegungsmittel, das mit einer Brennstoffzelle 21 versehen ist und so ausgestaltet ist, dass es als Antriebskraftquelle einen in den Figuren nicht dargestellten Elektromotor verwendet, der elektrische Leistung aus der Brennstoffzelle 21 verwendet.
  • Die Brennstoffzelle 21 ist eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle, die Zufuhrmengen an Wasserstoff und Sauerstoff als Reaktionsgase aufnimmt und elektrische Energie erzeugt. Die Brennstoffzelle 21 ist im nachstehend beschriebenen Brennstoffzellensystem 20 eingebaut. Das Brennstoffzellensystem 20 umfasst ein Kathodengas-Zuführsystem 22 und ein Kühlmediumzirkulations-/Zuführsystem 23. Das Brennstoffzellensystem 20 umfasst auch ein Anodengas-Zuführsystem, das darauf ausgelegt ist, Wasserstoff als Anodengas zuzuführen, und ein Abgasleitungssystem, das darauf ausgelegt ist, aus der Brennstoffzelle 21 abgeführtes Abgas und Abwasser zu kontrollieren und zu behandeln. Die Ausgestaltungen dieser Komponenten sind jedoch bekannt und werden in der Darstellung und Beschreibung weggelassen.
  • Das Kathodengas-Zuführsystem 22 saugt die Außenluft an und stellt die angesaugte Luft als Kathodengas an die Brennstoffzelle 21 bereit. Das Kathodengas-Zuführsystem 22 umfasst ein Zuführrohr 221, das mit einem Einlass an der Kathodenseite der Brennstoffzelle 21 verbunden ist. Das Zuführrohr 221 ist mit einem Lufteinlass 100, einem Luftfilter 223, einem Luftkompressor 224 und einem Ein/Aus-Ventil 225 versehen, die von der Oberstromseite aus nacheinander angeordnet sind. Der Lufteinlass 100 dient als Einlasskanal-Element, um Luft in das Zuführrohr 221 einzutragen. Die Einzelheiten des Lufteinlasses 100 werden später noch beschrieben.
  • Der Luftfilter 223 beseitigt Fremdstoffe wie Schmutz und Staub aus dem vom Lufteinlass 100 angesaugten Luftstrom. Der Luftkompressor 224 saugt die Außenluft an, verdichtet die angesaugte Luft auf einen vorherbestimmten Druck und führt die verdichtete Luft zur Unterstromseite. Das Ein/Aus-Ventil 225 steuert den Kathodengasstrom in die und aus der Kathode der Brennstoffzelle 21. Das Ein/Aus-Ventil 225 ist stromlos geschlossen und wird geöffnet, wenn das Kathodengas mit dem vorherbestimmten Druck von der Oberstromseite her einströmt.
  • Das Kühlmediumzirkulations-/zuführsystem 23 lässt ein temperiertes Kühlmedium durch die Brennstoffzelle 21 zirkulieren, um die Betriebstemperatur der Brennstoffzelle 21 zu regeln. Das Kühlmediumzirkulations-/zuführsystem 23 umfasst eine Radiator-Einheit 110, ein Kühlmediumzuführrohr 231, ein Kühlmediumabführrohr 232 und eine Umwälzpumpe 233. Die Radiator-Einheit 110 ist ein Wärmetauscher, der darauf ausgelegt ist, Wärme zwischen dem Kühlmedium und der aus der Umgebung der des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 angesaugten Luft auszutauschen.
  • Das Kühlmediumzuführrohr 231 ist so angeordnet, dass es den Auslass der Radiator-Einheit 110 mit dem Einlass eines in der Brennstoffzelle 21 vorgesehenen Kühlmediumströmungspfads verbindet. Das Kühlmediumabführrohr 232 ist so angeordnet, dass es den Auslass des in der Brennstoffzelle 21 vorgesehenen Kühlmediumströmungspfads mit dem Einlass der Radiator-Einheit 110 verbindet. Die Umwälzpumpe 233 ist in der Mitte des Kühlmediumzuführrohrs 231 positioniert, um eine Triebkraft zur Zirkulation des Kühlmediums zwischen der Radiator-Einheit 110 und der Brennstoffzelle 21 zu erzeugen. Das Brennstoffzellensystem 20 steuert die Drehzahl der Umwälzpumpe 233, um die Durchflussmenge des in die Brennstoffzelle 21 einströmenden Kühlmediums zu regeln und dadurch die Betriebstemperatur der Brennstoffzelle 21 zu regeln.
  • Wie dies oben beschrieben ist, verwendet das Brennstoffzellenfahrzeug 10 die angesaugte Außenluft als Kathodengas der Brennstoffzelle 21 und auch als Wärmeübertragungsmedium zum Rückkühlen des Kühlmediums der Brennstoffzelle 21. Das Brennstoffzellenfahrzeug 10 ist im vorderen Bereich des Fahrzeugs dementsprechend mit einem ersten Kühlergrill 11 und einem zweiten Kühlergrill 12 versehen, die als Lufteinlässe dienen, um Außenluft in das Fahrzeug einzusaugen. In einem Fahrzeuginnenraum ist im vorderen Bereich des Fahrzeugs eine Einlassstruktur ausgebildet, die über den ersten und den zweiten Kühlergrill 11 bzw. 12 mit der Außenumgebung des Fahrzeugs in Verbindung steht und so ausgestaltet ist, dass sie die aus der Umgebung des Fahrzeugs angesaugte Luft in den Lufteinlass 100 und die Radiator-Einheit 110 leitet, wie dies nachfolgend beschrieben ist.
  • A2. Ausgestaltung des Fahrzeuginnenraums
  • 2 ist eine schematische Schnittansicht zur Darstellung der inneren Ausgestaltung eines im vorderen Bereich des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 vorgesehenen Fahrzeuginnenraums 10r entlang einer Breitenrichtung des Fahrzeugs. Wie dies später noch im Detail beschrieben ist, sind in der Darstellung von 2 Pfeile enthalten, welche die in den Fahrzeuginnenraum 10r eintretenden Luft- und Wasserströme anzeigen. 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht und stellt die Ausgestaltung des ersten Kühlergrills 11, des Lufteinlasses 100, eines Strömungspfad-Elements 120, eines inneren Abdeckelements 130 und eines Dichtungselements 140 in einem oberen Bereich des Fahrzeuginnenraums 10r sowie deren Positionsverhältnis dar. In 3 wird der erste Kühlergrill 11 zur Veranschaulichung durch die Strichpunktlinie dargestellt; das innere Abdeckelement 130 wird durch die gestrichelte Linie dargestellt; und das Dichtungselement 140 wird durch die Strichzweipunktlinie dargestellt.
  • In den 2 und 3 sind jeweils drei Pfeile X, Y und Z senkrecht zueinander dargestellt. Der Pfeil X zeigt die Breitenrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 an, die nachstehend als „Fahrzeugquerrichtung“ bezeichnet wird, und weist, von der Vorderseite des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 aus gesehen, von links nach rechts. Der Pfeil Y zeigt die Längsrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 an, die nachstehend als „Fahrzeuglängsrichtung“ bezeichnet wird, und weist von der Vorderseite zur Hinterseite des Brennstoffzellenfahrzeugs 10. Der Pfeil Z zeigt die vertikale Richtung des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 an, die nachstehend als „Fahrzeughöhenrichtung“ bezeichnet wird, und weist von der Unterseite zur Oberseite des Brennstoffzellenfahrzeugs 10. Die Pfeile X und Y sind parallel zur horizontalen Ebene und der Pfeil Z ist parallel zur Richtung der Schwerkraft. In den jeweiligen Zeichnungen, auf die in der Beschreibung hier verwiesen wird, sind bei Bedarf Pfeile X, Y und Z entsprechend den oben beschriebenen Pfeilen dargestellt.
  • Der obere Bereich des Fahrzeuginnenraums 10r ist mit einem oberen Abdeckelement 13 abgedeckt, wie dies in 2 dargestellt ist. Das obere Abdeckelement 13 entspricht einem als Haube bezeichneten Element und ist so montiert, dass es durch Scharniere oder dergleichen (nicht dargestellt) öffnungs- und schließbar montiert ist. Das obere Abdeckelement 13 hat die Doppelstruktur eines äußeren Wandbereichs 13a und eines inneren Wandbereichs 13b. Der innere Wandbereich 13b des oberen Abdeckelements 13 weist eine Ausnehmung 13c auf, die dazu vorgesehen ist, einen oberen Strömungspfadabschnitt 102 des Lufteinlasses 100 aufzunehmen. Der innere Wandbereich 13b ist so ausgestaltet, dass das Dichtungselement 140 anpresst wird und eine Dichtlinie ausbildet, wie dies später beschrieben ist. Dem oberen Abdeckelement 13 ist ein vorderes Abdeckelement 14 vorgelagert.
  • Das vordere Abdeckelement 14 umfasst einen geneigten Wandabschnitt 14f und einen horizontalen Wandabschnitt 14h. Der geneigte Wandabschnitt 14f ist ein von der Vorderseite zur Rückseite hin schräg nach oben geneigter Teil an der Außenfläche des Brennstoffzellenfahrzeugs 10. Der horizontale Wandabschnitt 14h ist ein ungefähr waagerecht in den Fahrzeuginnenraum 10r hineinragender Teil. Der geneigte Wandabschnitt 14f und der äußere Wandabschnitt 13a des oberen Abdeckelements 13 sind so ausgestaltet, dass ihre Oberflächen eine sanfte und kontinuierlich gekrümmte Fläche bilden. Der horizontale Wandabschnitt 14h ist so ausgelegt, dass der horizontale Wandabschnitt 14h und ein später noch beschriebener zweiter horizontaler Wandabschnitt 132 des inneren Abdeckelements 130 eine kontinuierliche flache Platte bilden.
  • Der erste Kühlergrill 11 und der zweite Kühlergrill 12, die oben beschrieben sind, sind unterhalb des vorderen Abdeckelements 14 vorgesehen. Der erste Kühlergrill 11 und der zweite Kühlergrill 12 sind in Fahrzeughöhenrichtung so ausgerichtet, dass der erste Kühlergrill 11 auf der oberen Seite angeordnet ist und der zweite Kühlergrill 12 auf der unteren Seite angeordnet ist. Der erste Kühlergrill 11 und der zweite Kühlergrill 12 weisen jeweils mehrere Öffnungen 11s bzw. 12s auf, die so ausgestaltet sind, dass sie eine Verbindung zwischen dem Außenraum des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 und dem Fahrzeuginnenraum 10r herstellen und Luft in den Fahrzeuginnenraum 10r einströmen lassen. Die entsprechenden Öffnungen 11s bzw. 12s sind mit mehreren parallelen durchgehenden Rillen versehen, die sich in Fahrzeugquerrichtung erstrecken. Zwischen dem ersten Kühlergrill 11 und dem zweiten Kühlergrill 12 ist eine Stoßfängerstruktur 15 vorgesehen.
  • Die Stoßfängerstruktur 15 ist ein Pralldämpfer zum Abfangen eines Aufpralls im Falle einer Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs 10. Die Stoßfängerstruktur 15 umfasst einen äußeren Abdeckabschnitt 15c, der so angeordnet ist, dass er außen freiliegt, und einen Versteifungsholm-Abschnitt 15rf, der horizontal über die gesamte Fahrzeugquerrichtung im Fahrzeuginnenraum 10r angeordnet ist. Unterhalb des zweiten Kühlergrills 12 ist ein unteres Abdeckelement 16 positioniert. Das untere Abdeckelement 16 erstreckt sich ausgehend von einem unteren Ende des zweiten Kühlergrills 12 nach hinten und verkleidet den gesamten Boden des Fahrzeuginnenraums 10r.
  • Der in 2 und 3 dargestellte Lufteinlass 100 ist an einem Ort hinter und über dem ersten Kühlergrill 11 sowie oberhalb der Radiator-Einheit 110 angeordnet. Der Lufteinlass 100 umfasst einen unteren Strömungspfad-Abschnitt 101 und einen oberen Strömungspfad-Abschnitt 102. Der untere Strömungspfad-Abschnitt 101 erstreckt sich in Fahrzeuglängsrichtung und weist eine Öffnung 103 auf, die nach vom geöffnet ist. Der obere Strömungspfad-Abschnitt 102 ist mit einem unterstromseitigen Ende des unteren Strömungspfad-Abschnitts 101 verbunden und erstreckt sich in Fahrzeugquerrichtung oberhalb des unteren Strömungspfad-Abschnitts 101. Der obere Strömungspfad-Abschnitt 102 ist mit dem Zuführrohr 221 des in 1 dargestellten Kathodengaszuführsystems 22 verbunden.
  • Die in 2 dargestellte Radiator-Einheit 110 ist unterhalb des unteren Strömungspfad-Abschnitts 101 des Lufteinlasses 100 positioniert. Die Radiator-Einheit 110 umfasst einen Radiator-Hauptkörper 111 und einen Lüfterteil 112. Der Radiator-Hauptkörper 111 umfasst ein Rohr und eine Rippe für den Wärmeaustausch und ist in einer annähernd flächigen, plattenartigen Form ausgebildet. Der Radiator-Hauptkörper 111 ist entlang der Fahrzeughöhenrichtung positioniert und liegt sowohl dem ersten Gitter 11 als auch dem zweiten Gitter 12 gegenüber.
  • Der Radiator-Hauptkörper 111 weist ein oberes Ende und ein unteres Ende auf, die jeweils durch ein Halteglied 113 bzw. 114 gehaltert werden. Die Halteglieder 113 und 114 sind holmartige Elemente, die sich in Fahrzeugquerrichtung erstrecken und jeweils Nuten aufweisen, in denen das obere Ende und das untere Ende des Radiator-Hauptkörpers 111 sitzen. Der Lüfterteil 112 ist hinter dem Radiator-Hauptkörper 111 so positioniert, dass er an die hintere Fläche des Radiator-Hauptkörpers 111 angrenzt, und ist so ausgelegt, dass er die Luft, die den Radiator-Hauptkörper 111 vorderseitig anströmt, nach hinten leitet. Das Strömungspfad-Element 120 ist zwischen dem Radiator-Hauptkörper 111 und dem ersten Kühlergrill 11 platziert.
  • Das Strömungspfad-Element 120 ist der Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 vorgelagert, wie dies in 2 und 3 dargestellt ist. Das Strömungspfad-Element 120 dient dazu, die durch den ersten Kühlergrill 11 angesaugte Luft in den Lufteinlass 100 zu leiten und auch Regentropfen und Schnee, die in den Fahrzeuginnenraum 10r gelangen, daran zu hindern, weiter in den Lufteinlass 100 vorzudringen, wie dies im Detail später noch weiter beschrieben ist. Das Strömungspfad-Element 120 umfasst einen geneigten Wandabschnitt 121, einen ersten und zweiten horizontalen Wandabschnitt 122 bzw. 123, einen ersten und zweiten Seitenwandabschnitt 124 bzw. 125 und einen ersten und zweiten Befestigungswandabschnitt 126 bzw. 127.
  • Der geneigte Wandabschnitt 121 ist ein flächiger Plattenteil, der so angeordnet ist, dass er eine Wandfläche ausbildet, die den Öffnungen 11s des ersten Kühlergrills 11 gegenüberliegt und von der Vorderseite zur Rückseite hin schräg nach oben geneigt ist. Der erste und der zweite horizontale Wandabschnitt 122 bzw. 123 sind flächige Plattenteile, die jeweils waagerecht aus einem vorderen Ende und einem hinteren Ende des geneigten Wandabschnitts 121 hervortreten. Der erste horizontale Wandabschnitt 122 ist weiter unten positioniert als der zweite horizontale Wandabschnitt 123. Der zweite horizontale Wandabschnitt 123 ist an einem Randbereich 113e angeordnet, der an einem vorderen Ende des Haltegliedes 113 ausgebildet ist, um das obere Ende des Radiator-Hauptkörpers 111 zu haltern.
  • Der erste und der zweite Seitenwandabschnitt 124 und 125 sind flächige Plattenteile, welche die Seitenwände des Strömungspfad-Elements 120 ausbilden. Der erste und der zweite Seitenwandabschnitt 124 und 125 sind so ausgebildet, dass sie ausgehend von den entsprechenden Endseiten in der Fahrzeugquerrichtung des geneigten Wandabschnitts 121 und des ersten und zweiten horizontalen Wandabschnitts 112 und 123 umgekantet sind und sich in Richtung des ersten Kühlergrills 11 erstrecken.
  • Das Strömungspfad-Element 120 ist so ausgelegt, dass ein Abstand Wa in Fahrzeugquerrichtung zwischen vorderen Enden 124e und 125e des ersten und des zweiten Seitenwandabschnitts 124 bzw. 125 gegenüber dem ersten Kühlergrill 11 kleiner ist als eine Öffnungsweite Wb in Fahrzeugquerrichtung der Öffnungen 11s des ersten Kühlergrills 11. Der Grund für diese Ausgestaltung wird später beschrieben. Der erste und der zweite Seitenwandabschnitt 124 und 125 müssen nicht notwendigerweise parallel zueinander ausgebildet sein, sondern können in Richtung des ersten Kühlergrills 11 einen zunehmenden Abstand zueinander aufweisen.
  • Der erste und der zweite Befestigungswandabschnitt 126 und 127 sind flächige Plattenteile, die ausgehend von den oberen Endseiten des ersten und des zweiten Wandabschnitts 124 und 125 umgekantet sind und sich in Fahrzeugquerrichtung erstrecken, und sind so ausgelegt, dass sie das Strömungspfad-Element 120 am oberhalb des Strömungspfad-Elements 120 angeordneten inneren Abdeckelement 130 befestigen. Der erste und der zweite Befestigungswandabschnitt 126 und 127 sind so ausgebildet, dass ihre oberen Flächen im Wesentlichen auf gleichen Höhenpositionen angeordnet sind und an der unteren Fläche des oberhalb des Strömungspfad-Elements 130 angeordneten inneren Abdeckelements 130 angefügt sind.
  • Das Strömungspfad-Element 120 ist so angeordnet, dass die in Fahrzeugquerrichtung mittige Position des geneigten Wandabschnitts 121 auf die in Fahrzeugquerrichtung mittige Position der Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 ausgerichtet ist, wie dies in 3 dargestellt ist. Das Strömungspfad-Element 120 ist auch so angeordnet, dass Hohlräume vor und unter dem Strömungspfad-Element 120 ausgebildet werden, wie dies in 2 dargestellt ist. Speziell ist das Strömungspfad-Element 120 so ausgestaltet, dass ein Hohlraum zwischen einem vorderen Ende des ersten horizontalen Wandabschnitts 122 und dem ersten Kühlergrill 11 ausgebildet wird und ein Hohlraum zwischen dem vorderen Ende des ersten horizontalen Wandabschnitts 122 und dem Versteifungsholm-Abschnitt 15rf der Stoßfängerstruktur 15 ausgebildet wird. Der Grund für diese Ausgestaltung wird später beschrieben. Oberhalb des Strömungspfad-Elements 120 ist ein inneres Abdeckelement 130 positioniert.
  • Das in 2 und 3 dargestellte innere Abdeckelement 130 ist ein Plattenelement, das im Fahrzeuginnenraum 1 0r über die Fahrzeugquerrichtung verlegt ist und als Radiator-Halterungsblech dient. Das innere Abdeckelement 130 umfasst einen ersten und zweiten horizontalen Wandabschnitt 131 und 132 sowie einen geneigten Wandabschnitt 133. Der erste horizontale Wandabschnitt 131 ist ein oberhalb des unteren Strömungspfad-Abschnitts 101 des Lufteinlasses 100 waagerecht verlaufender Teil. Der zweite horizontale Wandabschnitt 132 ist ein unterhalb des ersten horizontalen Wandabschnitts 131 und oberhalb des Strömungspfad-Elements 120 waagerecht verlaufender Teil.
  • In einem Bereich des zweiten horizontalen Wandabschnitts 132 sind oberhalb des Strömungspfad-Elements 120 Durchgangslöcher 132h vorgesehen, die als mehrere parallele durchgehende Langlöcher so ausgebildet sind, dass sie sich in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken, um die aus dem Strömungspfad-Element 120 gelenkte Luft durchströmen zu lassen. Der zweite horizontale Wandabschnitt 132 ist so angeordnet, dass der zweite horizontale Wandabschnitt 132 und der horizontale Wandabschnitt 14h des vorderen Abdeckelements 14 eine kontinuierliche flache Platte in Fahrzeuglängsrichtung bilden, wie dies oben beschrieben ist.
  • Der geneigte Wandabschnitt 133 ist ein von vom nach hinten schräg nach oben geneigter Teil zwischen dem ersten und dem zweiten horizontalen Wandabschnitt 131 und 132 und dem unteren Strömungspfad-Abschnitt 101 des Lufteinlasses 100 vorgelagert. In einem Bereich des geneigten Wandabschnitts 133 ist ein vor der Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 angeordnetes Durchgangsloch 133h ausgebildet, um die Luft in die Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 einströmen zu lassen. Das Dichtungselement 140 in Linienform ist oberhalb des ersten horizontalen Wandabschnitts 131 des inneren Abdeckelements 130 positioniert.
  • Das Dichtungselement 140 erstreckt sich über die Fahrzeugquerrichtung und überspannt den unteren Strömungspfad-Abschnitt 101 des Lufteinlasses 100, wie dies in 3 dargestellt ist. Das Dichtungselement 140 wird vom inneren Wandabschnitt 13b des oberen Abdeckelements 13 und vom horizontalen Wandabschnitt 131 des inneren Abdeckelements 130 so gepresst, dass es eine Dichtlinie bildet und einen Bereich hinter dem Radiator 110 im Fahrzeuginnenraum 10r luftdicht abschließt. Das Dichtungselement 140 ist so ausgelegt, dass die Dichtlinie in einem Bereich oberhalb des unteren Strömungspfad-Abschnitts 101 des Lufteinlasses 100 örtlich nach hinten versetzt positioniert ist. Der Grund für diese Ausgestaltung wird später beschrieben.
  • Die Darstellung von 2 umfasst Pfeile, welche die in den Fahrzeuginnenraum 10r eintretenden Ströme von Luft und dergleichen anzeigen. Es folgt eine Beschreibung der Ströme der über den ersten und den zweiten Kühlergrill 11 und 12 in den Fahrzeuginnenraum 10r eingesaugten Luft und der Ströme des Wassers, das in Form von Regentropfen oder Schnee durch den ersten und den zweiten Kühlergrill 11 und 12 in den Fahrzeuginnenraum gelangt oder im Falle von Überflutung oder anstehendem Wasser in den Fahrzeuginnenraum 10r eindringt.
  • A3. Ströme von Luft und dergleichen im Fahrzeuginnenraum
  • Wie dies durch einen Volllinienpfeil A1 dargestellt ist, strömt die Luft, die durch die Öffnungen 11s des ersten Kühlergrills 11 in den Fahrzeuginnenraum 10r gelangt und das Strömungspfad-Element 120 erreicht, an der Wandfläche des geneigten Wandabschnitts 121 des Strömungspfad-Elements 120 entlang. Dieser Luftstrom passiert danach die im zweiten horizontalen Wandabschnitt 132 ausgebildeten Durchgangslöcher 132h und das im geneigten Wandabschnitt 133 des inneren Abdeckelements 130 ausgebildete Durchgangsloch 133h und erreicht die Öffnung 103 des unteren Strömungspfad-Abschnitts 101 des Lufteinlasses 100. Die Ausgestaltung des Strömungspfad-Elements 120 gewährleistet das Volumen der Luft, die aus der Umgebung angesaugt wird und in den Lufteinlass 100 einströmt.
  • Der oberhalb des Strömungspfad-Elements 120 angeordnete zweite horizontale Wandabschnitt 132 des inneren Abdeckelements 130 ist so ausgestaltet, dass er in den Aufwärtsstrom der teilweise mit der Luft durch den ersten Kühlergrill 11 in den Fahrzeuginnenraum 10r gelangenden Regentropfen und Schneemengen eingreift. Auch der horizontale Wandabschnitt 14h des an das innere Abdeckelement 130 angrenzenden vorderen Abdeckelements 14 ist so ausgestaltet, dass er in den Aufwärtsstrom solcher Regentropfen und Schneemengen eingreift.
  • Wie dies vom Strichellinienpfeil rs1 angezeigt ist, werden Regentropfen und Schnee, die durch die Durchgangslöcher 132h des inneren Abdeckelements 130 gelangen, über die Massenkraft, die in einer Richtung entlang einer oberen Wandfläche des geneigten Wandabschnitts 121 des Strömungspfad-Elements 120 anliegt, nach oben in einen Bereich über der Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 weggeführt. Im Brennstoffzellenfahrzeug 10 sind das Strömungspfad-Element 120 und das innere Abdeckelement 130 so ausgelegt, dass Regentropfen und Schnee am Eindringen in die Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 gehindert werden.
  • Wie dies durch einen Volllinienpfeil A2 dargestellt ist, wird zum anderen die Luft, die durch die Öffnungen 12s des zweiten Kühlergrills 12 in den Fahrzeuginnenraum 10r gelangt, vom Lüfterteil 112 der Radiator-Einheit 110 angesaugt und zum Radiator-Hauptkörper 111 geleitet. Auch für den Fall, dass Regentropfen und Schnee durch die Öffnungen 12s des zweiten Kühlergrills 12 in den Fahrzeuginnenraum 10r gelangen, wie dies durch einen Strichellinienpfeil rs2 angezeigt ist, dient das oberhalb des zweiten Kühlergrills 12 angeordnete Strömungspfad-Element 120 dazu, ein Hinleiten von Regentropfen und Schnee zum Lufteinlass 100 zu verhindern.
  • A4. Funktionen von Seitenwandabschnitten des Strömungspfad-Elements
  • 4 ist eine schematische Darstellung der Funktionen des ersten und des zweiten Seitenwandabschnitts 124 und 125 des Strömungspfad-Elements 120. 4 veranschaulicht Weise den Lufteinlass 100, das Strömungspfad-Element 120, das innere Abdeckelement 130 und das Dichtungselement 140, in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet.
  • Die Veranschaulichung in 4 umfasst auch Volllinienpfeile, welche die Ströme der in den Lufteinlass 100 gesaugten Luft anzeigen, und Strichellinienpfeile, die anzeigen, wie Regentropfen und Schnee daran gehindert werden, zur Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 zu strömen.
  • Der erste und der zweite Seitenwandabschnitt 124 und 125 dienen als Leitwände, um den durch den ersten Kühlergrill 11 einströmenden Fahrtwind (Kaltluft) zwischen den ersten und den zweiten Seitenwandabschnitt 124 und 125 hindurch wirksam zur Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 zu leiten. Der erste und der zweite Seitenwandabschnitt 124 und 125 dienen auch als Barrieren, um Regentropfen und Schnee am Einströmen in den Lufteinlass zu hindern. Wie dies oben beschrieben ist, sind der erste und der zweite Seitenwandabschnitt 124 und 125 des Strömungspfad-Elements 120 so angeordnet, dass sie einen Strömungspfad definieren, der in der Breite kleiner ist als in Fahrzeugquerrichtung die Öffnungsweite der Öffnungen 11s des ersten Kühlergrills 11, wie dies in 3 dargestellt ist. Wie dies von den Strichelllinienpfeilen in 4 verdeutlicht ist, dienen also der erste und der zweite Seitenwandabschnitt 124 und 125 zur Verhinderung, dass Regentropfen und Schnee, die durch den ersten Kühlergrill 11 gelangen und insbesondere aus dem Außenbereich des Strömungspfad-Elements 120 eindringen, in Richtung der Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 gelenkt werden.
  • A5. Wirkung der Verhinderung eines Temperaturanstiegs des Kathodengases
  • 5 ist eine schematische Ansicht und stellt die Wirkung der Unterdrückung eines Temperaturanstiegs des Kathodengases im Brennstoffzellenfahrzeug 10 dar. 5 veranschaulicht den Lufteinlass 100 und das innere Abdeckelement 130, in Fahrzeughöhenrichtung betrachtet. Die Veranschaulichung in 5 umfasst auch Volllinienpfeile CA, welche die in die Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 einströmende Kaltluft anzeigen, und Strichellinienpfeile HA1 und HA2, die anzeigen, wie ein Einströmen der heißen Luft in die Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 verhindert wird.
  • Wie dies in 2 durch einen Volllinienpfeil A3 dargestellt ist, strömt die durch Wärmeaustausch im Radiator-Hauptkörper 111 erhitzte heiße Luft in einen Bereich hinter den Radiator-Hauptkörper 111. Die durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmedium in der Radiatoreinheit 110 erhitzte Luft liegt dementsprechend unterhalb des Lufteinlasses 100 vor. Wie dies durch einen Konturpfeil in 2 dargestellt ist, dürfte so die heiße Luft durch Betätigen des Lüfterteils 112 der Radiator-Einheit 110 mit Druck beaufschlagt und nach oben zum Lufteinlass 100 bewegt werden. Im Brennstoffzellenfahrzeug 10 kann die mit Abwärme weiterer Hilfsausrüstungen erhitzte heiße Luft im Nahbereich des Lufteinlasses 100 vorliegen.
  • Im Brennstoffzellenfahrzeug 10 dieser Ausführungsform verhindert das oberhalb des Lufteinlasses 100 positionierte Dichtungsglied 140, wie dies durch die Strichellinienpfeile HA1 in 5 dargestellt ist, dass die heiße Luft in den vor der Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 befindlichen Bereich gelangt. Wie dies durch die Strichellinienpfeile HA2 dargestellt ist, bewegt sich die heiße Luft auch mit Wahrscheinlichkeit aus dem Bereich hinter dem Lufteinlass 100 unterhalb des inneren Abdeckelements 130 in Richtung der Öffnung 103. Wie dies durch die Volllinienpfeile CA dargestellt ist, verhindert der leistungsstarke Fahrtwind, der über das Strömungspfad-Element 120 aktiv in die Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 geleitet wird, dass heiße Luft in die Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 einströmt.
  • Im Brennstoffzellenfahrzeug 10 der Ausführungsform, wie dies durch die Volllinienpfeile CA dargestellt ist, kühlt die über das Strömungspfad-Element 120 aktiv in den Lufteinlass 100 gelenkte Kaltluft außerdem den Hauptkörper des Lufteinlasses 100. Dadurch wird verhindert, dass der Hauptkörper des Lufteinlasses 100 durch die oben beschriebene heiße Luft oder durch die Abwärme im Brennstoffzellenfahrzeug 10 erhitzt wird. Wie dies oben beschrieben ist, verhindert die Ausgestaltung des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 der Ausführungsform, dass die Hochtemperaturluft als Kathodengas zur in 1 dargestellten Brennstoffzelle 21 geführt wird, und verhindert dadurch eine wesentliche Erhöhung der Betriebstemperatur der Brennstoffzelle 21.
  • A6. Bei Wasserexposition oder Überschwemmung eindringendes Wasser
  • Falls das Brennstofffahrzeug 10 unter Wasser steht oder Wasser ausgesetzt ist, wie dies durch Strichpunktlinienpfeile W1 bis W3 in 2 dargestellt ist, kann Wasser durch den ersten und den zweiten Kühlergrill 11 und 12 in den Fahrzeuginnenraum 10r einfließen. Insbesondere ist der Luftkompressor 224 dem Lufteinlass 100 vorgeschaltet, wie dies in 1 dargestellt ist, so dass infolge der Saugkraftwirkung vermutlich ein großes Wasservolumen durch den ersten Kühlergrill 11 strömen dürfte.
  • In diesem Fall fließt das durch den zweiten Kühlergrill 12 einströmende Wasser in den Fahrzeuginnenraum 10r hinunter und dürfte mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht bis zum Lufteinlass 100 gelangen, wie dies durch Pfeil W1 verdeutlicht ist. Ein Großteil des durch den ersten Kühlergrill 11 einströmenden Wassers fließt andererseits unterhalb des Strömungspfad-Elements 120 über die Seiten des Strömungspfad-Elements 120 oder durch die vor und unter dem Strömungspfad-Element 120 ausgebildeten Hohlräume nach unten, wie dies durch Pfeil W2 veranschaulicht ist.
  • Die vor und unter dem Strömungspfad-Element 120 ausgebildeten Hohlräume dienen als Ausnehmungen, um das durch den ersten Kühlergrill 11 in den Fahrzeuginnenraum 10r gelangende Wasser in den unteren Bereich abzuführen. Diese Hohlräume dienen auch als Knautschzone zum Abfangen eines Aufpralls im Falle einer Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs 10. Diese Ausgestaltung verhindert eine Beschädigung des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 im Falle einer geringfügigen Kollision oder dergleichen.
  • Das durch den ersten Kühlergrill 11 einströmende Wasser kann über das Strömungspfad-Element 120 nach oben fließen. Der zweite horizontale Wandabschnitt 132 des inneren Abdeckelements 130 verhindert für einen Großteil des Wassers das Einströmen in den Lufteinlass 100. Das restliche Wasser erreicht über die Durchgangslöcher 132h des zweiten horizontalen Wandabschnitts 132 eine obere Fläche des inneren Abdeckelements 130. Es ist dabei jedoch unwahrscheinlich, dass dieses Wasser die Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 erreicht, wie dies nachfolgend beschrieben ist.
  • 6 veranschaulicht das Verhalten von Wasser beim Anströmen der oberen Fläche des inneren Abdeckelements 130. 6 veranschaulicht die Durchgangslöcher 132h des inneren Abdeckelements 130, entlang der Höhenrichtung nach unten betrachtet, und veranschaulicht auch den Zustand, bei dem das durch die Durchgangslöcher 132h einströmende Wasser verspritzt wird.
  • Das Wasser, das durch die Durchgangslöcher 132h des inneren Abdeckelements 130 in den Bereich oberhalb des zweiten horizontalen Wandabschnitts 132 einströmt, fließt durch den engen Durchlass des kleinen Öffnungsdurchmessers und dann in den großräumigen Bereich hinaus. Das Wasser wird dementsprechend beim Austritt aus den Durchgangslöchern 132h um die Durchgangslöcher 132h herum verspritzt. Der zweite horizontale Wandabschnitt 132 des inneren Abdeckelements 130 erstreckt sich in Fahrzeugquerrichtung, so dass ein Großteil der um die Durchgangslöcher 132h verspritzten Wassertröpfchen WT mit Wahrscheinlichkeit in Fahrzeugquerrichtung am zweiten horizontalen Wandabschnitt 132 entlang fließen dürfte, wie dies von Konturpfeilen dargestellt ist. Die Durchgangslöcher 132h des inneren Abdeckelements 130 dienen dementsprechend zur weiteren Reduzierung des an die Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 gelangenden Wasservolumens.
  • Auch für den Fall, dass ein großes Wasservolumen durch den ersten und den zweiten Kühlergrill 11 und 12 in das Brennstoffzellenfahrzeug 10 einströmt, verhindert die Ausgestaltung des Strömungspfad-Elements 120 und des inneren Abdeckelements 130, wie dies oben beschrieben ist, dass das Wasser die Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 erreicht.
  • A7. Funktionen des Dichtungselements
  • 7 veranschaulicht die Schneefangfunktion des Dichtungselements 140. 7 ähnelt im Wesentlichen 6, außer dass an Stelle der Wassertröpfchen WT angesammelter Schnee SN dargestellt wird. Wie dies oben beschrieben ist, fließt der vom Strömungspfad-Element 120 geführte Schnee oberhalb der Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 nach oben fort (wie dies vom Strichellinienpfeil rs1 in 2 dargestellt ist). Dementsprechend sammelt sich Schnee SN auf der oberen Fläche des oberhalb der Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 positionierten ersten horizontalen Wandabschnitts 131 des inneren Abdeckelements 130 an.
  • Das Dichtungselement 140 ist im Bereich oberhalb der Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 im Verhältnis zu den übrigen Bereichen nach hinten versetzt angeordnet. Dadurch kann Schnee SN zur tieferen Position oberhalb der Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 gelangen. Ein Großteil des Schnees SN wird dementsprechend an einer Stelle oberhalb der Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 entfernt von der Öffnung 103 gefangen. Die Ausgestaltung verhindert somit für einen Teil des angehäuften Schnees SN, dass dieser in die Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 hineingesaugt wird.
  • A8. Erstes Referenzbeispiel
  • 8 ist eine schematische Darstellung der Luftströmungen in einem Fahrzeuginnenraum 10r in einer Ausgestaltung ohne Strömungspfad-Element 120 als ein erstes Referenzbeispiel. 8 zeigt die schematische Schnittansicht eines Fahrzeuginnenraums 10r in einem Brennstoffzellenfahrzeug 10a des ersten Referenzbeispiels analog zu 2. Das Brennstoffzellenfahrzeug 10a des ersten Referenzbeispiels weist eine Ausgestaltung ähnlich der Ausgestaltung des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 der obigen Ausführungsform auf, außer, dass das Strömungspfad-Element 120 nicht vorhanden ist.
  • Die Luft wird vom unterstromseitig vorgesehenen Luftkompressor 224 in den Lufteinlass 100 gesaugt, wie dies in 1 gezeigt ist. Der Druckverlust in der Radiator-Einheit 110 ist größer als der Druckverlust im Lufteinlass 100. Das Brennstoffzellenfahrzeug 10a dieses Referenzbeispiels weist kein Strömungspfad-Element 120 auf, so dass ein Großteil der durch den zweiten Kühlergrill 12 einströmenden Luft nach oben geleitet wird. Im Brennstoffzellenfahrzeug 10a dieses Referenzbeispiels besteht somit die Wahrscheinlichkeit, dass die durch den ersten und den zweiten Kühlergrill 11 und 12 einströmende Luft gemeinsam mit Regentropfen und Schnee ohne weiteres den Lufteinlass 100 erreichen dürfte.
  • A9. Zweites Referenzbeispiel
  • 9 ist eine schematische Darstellung der Luftströmungen in einer Ausgestaltung, die an Stelle des Strömungspfad-Elements 120 mit einem Kanal 150 versehen ist, um das Eindringen von Regentropfen in einen Fahrzeuginnenraum 10r zu verhindern, als zweites Referenzbeispiel. 9 ist eine Schnittansicht zur Veranschaulichung eines Fahrzeuginnenraums 10r in einem Brennstofffahrzeug 10c des zweiten Referenzbeispiels analog zu 8. Das Brennstoffzellenfahrzeug 10c des zweiten Referenzbeispiels weist eine Ausgestaltung ähnlich der Ausgestaltung des Brennstoffzellenfahrzeugs 10a des oben beschriebenen ersten Referenzbeispiels auf, außer, dass das Brennstoffzellenfahrzeug 10c mit dem Kanal 150 versehen ist.
  • Der Kanal 150 umfasst einen ersten Öffnungsendabschnitt 151, der auf der Seite des ersten Kühlergrills 11 angeordnet und nach unten geöffnet ist, und einen zweiten Öffnungsendabschnitt 152, der zur Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 hin offen ist. Im Brennstoffzellenfahrzeug 10c des zweiten Referenzbeispiels kollidieren Regentropfen, die durch den ersten Kühlergrill 11 gesaugt werden, mit einem Seitenwandabschnitt des ersten Öffnungsendabschnitts 151 des Kanals 150. Dadurch wird verhindert, dass Regentropfen zum Lufteinlass 100 geführt werden.
  • Anders als bei Regentropfen dürfte bei Schnee die Wahrscheinlichkeit größer sein, dass er vom Luftstrom mitgerissen wird. Im Brennstoffzellenfahrzeug 10c des zweiten Referenzbeispiels ist es wahrscheinlich, dass beim Ansaugen der Luft durch den Lufteinlass 100 der Schnee in den Kanal 150 mitgeführt wird. Anders als das Strömungspfad-Element 120 der Ausführungsform dürfte der Kanal 150 dieses Referenzbeispiels sämtlichen durch den ersten Kühlergrill 11 in den Fahrzeuginnenraum 10r eindringenden Schnee vollständig in den Kanal 150 hineinführen.
  • Für den Fall, dass das Brennstoffzellenfahrzeug 10 in einen Wasserlauf oder eine Straße mit hohem Wasserstand einfährt, dürfte außerdem der Kanal 150 dieses Referenzbeispiels mit einiger Wahrscheinlichkeit das Wasser, das durch den ersten Kühlergrill 11 oder durch den zweiten Kühlergrill 12 einströmt, in den Bereich unterhalb des Kanals einsaugen. Der Kanal 150 des Referenzbeispiels reduziert auch die Leistung des durch den ersten Kühlergrill 11 einströmenden Fahrtwindes. Das erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass sich die mit Abwärme erhitzte Heißluft mit der in die Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 hineingeführten Luft vermischt und dass dadurch das an die Brennstoffzelle 21 geführte Kathodengas einen Temperaturanstieg erfährt.
  • Anders als bei den Ausgestaltungen dieser Referenzbeispiele führt im Brennstoffzellenfahrzeug 10 der Ausführungsform gemäß obiger Beschreibung das Strömungspfad-Element 120 die durch den ersten Kühlergrill 11 einströmende Luft zum Lufteinlass 100 und scheidet dabei in der Luft enthaltene Regentropfen und Schnee ab. Diese Ausgestaltung gewährleistet das in den Lufteinlass 100 einströmende Außenluftvolumen und verhindert gleichzeitig ein Eindringen von Regentropfen und Schnee in den Lufteinlass 100. Im Brennstoffzellenfahrzeug 10 der Ausführungsform verhindert das Strömungspfad-Element 120 auch einen Temperaturanstieg des Kathodengases durch mit Abwärme oder dergleichen im Fahrzeuginnenraum 10r erhitzte Luft und verhindert dadurch einen erheblichen Anstieg der Betriebstemperatur der Brennstoffzelle 21. Im Brennstoffzellenfahrzeug 10 der Ausführungsform verhindern außerdem das Strömungspfad-Element 120 und das innere Abdeckelement 130 im Falle einer Überschwemmung oder Wasserexposition des Brennstoffzellenfahrzeugs 10, dass das durch den ersten Kühlergrill 11 einströmende Wasser in den Lufteinlass 100 fließt.
  • B. Zweite Ausführungsform
  • 10 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Ausgestaltung in der Nähe einer Öffnung 103 eines Lufteinlasses 100 in einem Brennstoffzellenfahrzeug 10A gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die Ausgestaltung des Brennstoffzellenfahrzeug 10A ähnelt im Wesentlichen der Ausgestaltung des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 der ersten Ausführungsform, außer dass vor der Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 ein überstehendes Teil 160 vorgesehen ist. Das überstehende Teil 160 ist ein etwa säulenförmiges Teil, das so ausgebildet ist, dass es auf der oberen Fläche des zweiten horizontalen Wandabschnitts 132 des inneren Abdeckelements 130 nach oben übersteht. Das überstehende Teil 160 ist an einer ungefähren Mitte in Fahrzeugquerrichtung der Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 positioniert. Wenn das in 2 dargestellte obere Abdeckelement 13 geschlossen ist, kommt ein Ende des überstehenden Teils 160 in Kontakt mit dem inneren Wandabschnitt 13b des oberen Abdeckelements 13 und dient in Bezug auf das obere Abdeckelement 13 als Stopper.
  • Ein Teil des Schnees, der durch die Durchgangslöcher 132h des inneren Abdeckelements 130 gelangt, kollidiert mit dem überstehenden Teil 160 und lagert sich an diesem an. Der in die Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 einströmende Luftstrom wird durch das überstehende Teil 160 in zwei seitlich gerichtete Ströme aufgespalten. Dementsprechend wird ein Teil des durch die Durchgangslöcher 132h des inneren Abdeckelements 130 gelangenden Schnees durch die in Luftleitrichtung am überstehenden Teil 160 anliegende Massenkraft zur Außenseite des Lufteinlasses 100 und zur inneren Wandfläche auf der Seite des unteren Strömungspfad-Elements 101 gelenkt und haftet an der Wandfläche des inneren Abdeckelements 130 und an der inneren Wandfläche des Lufteinlasses 100. Diese Ausgestaltung verhindert, dass der in der Luft enthaltene Schnee tief nach innen in den Lufteinlass 100 vordringt und dadurch den in 1 dargestellten nachgeschalteten Luftfilter 223 erreicht. Das überstehende Teil 160 kann in einem stromlinienförmigen Profil ausgebildet sein, um einen sanfteren Luftstrom zu bilden. Es können mehrere überstehende Teile 160 vorgesehen sein. Das überstehende Teil 160 kann in Fahrzeugquerrichtung vor der Öffnung 103 positioniert sein, so dass es den Luftstrom in zwei senkrecht gerichtete Ströme aufteilt.
  • C. Dritte Ausführungsform
  • 11 ist eine schematische Schnittansicht zur Darstellung der inneren Ausgestaltung eines Fahrzeuginnenraums 10r in einem Brennstoffzellenfahrzeug 10B gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. 11 ist eine veranschaulichende Darstellung des Brennstoffzellenfahrzeugs 10B analog zu 2. Die Ausgestaltung des Brennstoffzellenfahrzeugs 10B der dritten Ausführungsform ähnelt im Wesentlichen der Ausgestaltung des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 der ersten Ausführungsform, außer dass das Brennstoffzellenfahrzeug 10B nicht mit dem Strömungspfad-Element 120 versehen ist und ein anders gestaltetes inneres Abdeckelement 130B aufweist.
  • Im Brennstoffzellenfahrzeug 10B der dritten Ausführungsform sind unterhalb der Durchgangslöcher 132h des inneren Abdeckelements 130B erste bis dritte Wandabschnitte 134 bis 136 als Luftleitelemente vorgesehen. Der erste Leitwandabschnitt 134 ist ein geneigter Wandabschnitt, der von den hinterseitigen Kanten der entsprechenden Durchgangslöcher 132h in Richtung der Vorderseite nach unten geneigt ist. Der zweite Leitwandabschnitt 135 ist ein Wandabschnitt, der ausgehend von einem unteren Ende des ersten Leitwandabschnitts 134 waagerecht nach vom verläuft. Die dritten Leitwandabschnitte 136 sind Seitenwandabschnitte, die in denjenigen Durchgangslöchern 132h der mehreren Durchgangslöcher 132h vorgesehen sind, die an den jeweiligen Enden der Fahrzeugquerrichtung befinden. Die dritten Leitwandabschnitte 136 sind zwischen den in Fahrzeugquerrichtung äußeren Kanten der Durchgangslöcher 132h und den in Fahrzeugquerrichtung äußeren Kanten des ersten und des zweiten Leitwandabschnitts 134 und 135 ausgebildet.
  • Im Brennstoffzellenfahrzeug 10B der dritten Ausführungsform übernehmen die jeweiligen Leitwandabschnitte 134 bis 136 des inneren Abdeckelements 130B eine ähnliche Funktion wie das in der ersten Ausführungsform beschriebene Strömungspfad-Element 120. Der erste und der zweite Leitwandabschnitt 134 und 135 leiten beispielsweise die durch den ersten Kühlergrill 11 einströmende Luft zur Öffnung 103 des Lufteinlasses 100, während sie gleichzeitig den mit der Luft einströmenden Regen und Schnee nach oben in den Bereich oberhalb der Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 lenken. Die dritten Leitwandabschnitte 136 leiten den durch den ersten Kühlergrill 11 einströmenden Fahrtwind wirksam zur Öffnung 103 des Lufteinlasses 100. Die jeweiligen Leitwandabschnitte 134 bis 136 sollen außerdem verhindern, dass Schnee aufwärts oder seitwärts in die Durchgangslöcher 132h einströmt.
  • D. Vierte Ausführungsform
  • 12 ist ein schematische Darstellung einer Einlassstruktur in einem Brennstoffzellenfahrzeug 10C gemäß einer vierten Ausführungsform. 12 veranschaulicht den Lufteinlass 100, das Strömungspfad-Element 120, das innere Abdeckelement 130 und das Dichtungselement 140, in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet. Im Brennstoffzellenfahrzeug 10C der vierten Ausführungsform ist die Öffnung 103 des Lufteinlasses 100 abweichend gestaltet und in Fahrzeugquerrichtung nicht auf die Montageposition des Strömungspfad-Elements 120 ausgerichtet. Diese Ausgestaltung verhindert außerdem das Eindringen von Regentropfen und Schnee in den Lufteinlass 100.
  • E. Abwandlungen
  • E1. Abwandlung 1
  • In den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen ist das Brennstoffzellenfahrzeug 10 bzw. 10A mit der Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle als Brennstoffzelle 21 versehen. Gemäß einer Abwandlung kann das Brennstoffzellenfahrzeug 10 oder 10A statt mit Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle mit einer Brennstoffzelle eines anderen Typs versehen sein. Die im Brennstoffzellenfahrzeug 10 oder 10A montierte Brennstoffzelle 21 kann beispielsweise eine Festoxidbrennstoffzelle sein. Die im Brennstoffzellenfahrzeug 10 oder 10A montierte Brennstoffzelle kann ein beliebiger Typ von Brennstoffzelle sein, der für die Erzeugung elektrischer Energie mit Hilfe der angesaugten Außenluft ausgelegt ist.
  • E2. Abwandlung 2
  • In den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen ist der Fahrzeuginnenraum 10r, in den die Luft durch den ersten und den zweiten Kühlergrill 11 und 12 hineingesaugt wird, im vorderen Bereich des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 bzw. 10A vorgesehen. Gemäß einer Abwandlung kann der Fahrzeuginnenraum 10r, in den die Luft durch den ersten und den zweiten Kühlergrill 11 und 12 hineingesaugt wird, in einem anderen Bereich statt im vorderen Bereich des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 oder 10A vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Fahrzeuginnenraum 10r in einem mittleren oberen Bereich des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 oder 10A vorgesehen werden. Der Fahrzeuginnenraum 10r, in den die Luft durch den ersten und den zweiten Kühlergrill 11 und 12 hineingesaugt wird, kann an einem beliebigen Ort vorgesehen sein, der Luft von der Vorderseite her ansaugt.
  • E3. Abwandlung 3
  • In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, zweiten Ausführungsform und vierten Ausführungsform ist das Strömungspfad-Element 120 so ausgestaltet, dass es den ersten und den zweiten horizontalen Wandabschnitt 122 und 123, den ersten und den zweiten Seitenwandabschnitt 124 und 125 sowie den ersten und den zweiten Befestigungswandabschnitt 126 und 127 zusätzlich zum geneigten Wandabschnitt 121 aufweist. In der oben beschriebenen dritten Ausführungsform ist das innere Abdeckelement 130B so ausgestaltet, dass es die ersten bis dritten Leitwandabschnitte 134 bis 136 aufweist. Gemäß einer Abwandlung kann das Strömungspfad-Element 120 so ausgestaltet sein, dass es nur den geneigten Wandabschnitt 121 aufweist, oder das innere Abdeckelement 130B kann so ausgestaltet sein, dass es als geneigten Wandabschnitt nur den ersten Seitenwandabschnitt 134 aufweist. Der geeignete Wandabschnitt 121 oder der erste Seitenwandabschnitt 134 muss nicht aus einem flächigen Plattenelement ausgebildet sein, sondern kann beispielsweise aus einem gekrümmten Plattenelement ausgebildet werden. Der geeignete Wandabschnitt 121 oder der erste Seitenwandabschnitt 134 muss nicht aus einem Plattenelement ausgebildet sein, sondern kann aus einem Element ausgebildet werden, dessen Oberfläche eine geneigte Oberfläche bildet, wie einem Dreieckprisma-Element.
  • E4. Abwandlung 4
  • In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, zweiten Ausführungsform und vierten Ausführungsform kann das innere Abdeckelement 130 im Brennstoffzellenfahrzeug 10, 10A bzw. 10C weggelassen werden. Im Brennstoffzellenfahrzeug 10, 10A bzw. 10C kann an Stelle des inneren Abdeckelements 130 oberhalb des Strömungspfad-Elements 120 ein flächiges Plattenelement vorgesehen sein, das Durchgangslöcher aufweist. In den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen müssen die Durchgangslöcher 132h des inneren Abdeckelements 130 bzw. 130B nicht als mehrere parallele durchgehende Rillen ausgestaltet sein, sondern können als einzelnes Durchgangsloch ausgestaltet sein.
  • E5. Abwandlung 5
  • In den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen ist das Brennstoffzellenfahrzeug 10 mit der Radiator-Einheit 110 versehen, welche die angesaugte Außenluft als Wärmeübertragungsmedium nutzt und gemeinsam mit dem Lufteinlass 100 im gleichen Fahrzeuginnenraum 10r positioniert ist. Gemäß einer Abwandlung kann die Radiator-Einheit in einem anderen Fahrzeuginnenraum platziert werden, der vom Fahrzeuginnenraum 10r, in dem der Lufteinlass 100 angeordnet ist, getrennt ist. Im Fahrzeuginnenraum 10r kann hinter dem zweiten Kühlergrill 12 eine andere Hilfsmaschine an Stelle der Radiator-Einheit 110 positioniert werden. Der zweite Kühlergrill 12 kann im Fahrzeuginnenraum 10r weggelassen werden.
  • E6. Abwandlung 6
  • In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, zweiten Ausführungsform und vierten Ausführungsform ist das Strömungspfad-Element 120 so angeordnet, dass zwischen dem Strömungspfad-Element 120 und dem ersten Kühlergrill 11 ein gewisser Freiraum ausgebildet ist. Gemäß einer Abwandlung kann das Strömungspfad-Element 120 dicht am ersten Kühlergrill 11 vorgesehen werden.
  • E7. Abwandlung 7
  • In den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen ist der Lufteinlass 100 so angeordnet, dass er nach vom offen ist. Gemäß einer Ausführungsform kann der Lufteinlass 100 so angeordnet sein, dass er nicht zur Vorwärtsrichtung hin, sondern in eine andere Richtung offen ist. Beispielsweise kann der Lufteinlass 100 so angeordnet sein, dass er in eine Richtung offen ist, welche die Fahrzeuglängsrichtung schneidet.
  • E8. Abwandlung 8
  • In den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen ist das Dichtungselement 140 so angeordnet, dass es örtlich nach hinten versetzt in einen Bereich oberhalb des unteren Strömungspfad-Abschnitts 101 des Lufteinlasses 100 positioniert wird. Gemäß einer Ausführungsform kann das Dichtungselement 140 so angeordnet sein, dass es oberhalb des unteren Strömungspfad-Abschnitts 101 des Lufteinlasses 100 in der in Fahrzeuglängsrichtung gleichen Position wie der übrige Bereich platziert ist.
  • E9. Abwandlung 9
  • In den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen ist die Einlassstruktur, die den ersten und den zweiten Kühlergrill 11 und 12, den Lufteinlass 100 und das Strömungspfad-Element 120 umfasst, im Fahrzeuginnenraum 10r der entsprechenden Brennstoffzellenfahrzeuge 10 und 10A bis 10C vorgesehen. Gemäß einer Abwandlung kann eine Einlassstruktur, die den Einlassstrukturen der Ausführungsformen und Abwandlungen jeweils ähnelt, in einem Innenraum eines mit einer Brennstoffzelle versehenen Fortbewegungsmittels, das kein Brennstoffzellenfahrzeug ist, vorgesehen werden. Beispielsweise kann eine Einlassstruktur, die den Einlassstrukturen der Ausführungsformen und Abwandlungen ähnelt, in einem Innenraum eines mit einer Brennstoffzelle versehenen Flugzeugs oder Schiffes vorgesehen werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10, 10A-10C
    Brennstoffzellenfahrzeug
    10r
    Fahrzeuginnenraum
    11, 12
    erster und zweiter Kühlergrill
    11s, 12s
    Öffnungen
    13
    oberes Abdeckelement
    13a
    unterer Wandabschnitt
    13b
    innerer Wandabschnitt
    14
    vorderes Abdeckelement
    14f
    geneigter Wandabschnitt
    14h
    horizontaler Wandabschnitt
    15
    Stoßfängerstruktur
    15c
    äußerer Abdeckabschnitt
    15rf
    Versteifungsholm-Abschnitt
    16
    unteres Abdeckelement
    100
    Lufteinlass
    101
    unterer Strömungspfad-Abschnitt
    102
    oberer Strömungspfad-Abschnitt
    103
    Öffnung
    110
    Radiator-Einheit
    111
    Radiator-Hauptkörper
    112
    Lüfterteil
    113, 114
    Halteglied
    113e
    Randbereich
    120
    Strömungspfad-Element
    121
    geneigter Wandabschnitt
    122, 123
    erster und zweiter horizontaler Wandabschnitt
    124, 125
    erster und zweiter Seitenwandabschnitt
    126, 127
    erster und zweiter Befestigungswandabschnitt
    130, 130B
    inneres Abdeckelement
    131, 132
    erster und zweiter horizontaler Wandabschnitt
    132h
    Durchgangslöcher
    133
    geneigter Wandabschnitt
    133h
    Durchgangsloch
    134-136
    Führungswandabschnitte
    140
    Dichtungselement
    150
    Kanal
    160
    Überstehendes Teil
    20
    Brennstoffzellensystem
    21
    Brennstoffzelle
    22
    Kathodengaszufiihrsystem
    221
    Zuführrohr
    223
    Luftfilter
    224
    Luftkompressor
    225
    Ein-Aus-Ventil
    23
    Kühlmediumzirkulations-/zuführsystem
    231
    Kühlmediumzuführrohr
    232
    Kühlmediumabführrohr
    233
    Umwälzpumpe

Claims (8)

  1. Mit Brennstoffzelle (21) versehenes Fortbewegungsmittel (10), wobei das Fortbewegungsmittel (10) Folgendes umfasst: einen ersten Kühlergrill (11), welcher mit einem ersten Lufteinlass versehen ist, der so ausgestaltet ist, dass er zur Vorderseite des Fortbewegungsmittels (10) hin offen ist und die Außenluft des Fortbewegungsmittels (10) aufnimmt; ein Einlasskanal-Element (100), das an einem Ort hinter und über dem ersten Lufteinlass angeordnet ist und so ausgestaltet ist, dass es die Luft von dem ersten Lufteinlass aufnimmt; einen Luftkompressor (224), welcher auf einer stromabwärtigen Seite des Einlasskanal-Elements (100) angeordnet und derart konfiguriert ist, dass dieser die Luft als ein reaktives Gas von dem Einlasskanal-Element (100) zu der Brennstoffzelle (21) führt; ein Strömungspfad-Element (120), das zum Leiten der Luft ausgelegt ist, wobei das Strömungspfad-Element (120) an einem Ort hinter dem ersten Lufteinlass und vor und unter dem Einlasskanal-Element (100) positioniert ist, wobei das Strömungspfad-Element (120) einen geneigten Wandabschnitt (121) aufweist, der an einer Stelle entfernt von dem ersten Kühlergrill (11) gegenüber dem ersten Lufteinlass angeordnet ist und von vom nach hinten schräg nach oben geneigt ist; einen zweiten Kühlergrill (12) mit einem zweiten Lufteinlass, der an einer Stelle unterhalb des ersten Lufteinlasses angeordnet ist und so ausgestaltet ist, dass er an einer Stelle unterhalb des Strömungspfad-Elements (120) offen ist und Luft aus der Umgebung des Fortbewegungsmittels (10) aufnimmt; und einen Wärmetauscher (110), der hinter dem zweiten Lufteinlass angeordnet ist und so ausgestaltet ist, dass er Wärme mit der Luft austauscht.
  2. Fortbewegungsmittel (10) nach Anspruch 1, wobei das Strömungspfad-Element (120) erste und zweite Seitenwandabschnitte (124, 125) aufweist, die beidseits des geneigten Wandabschnitts (121) in einer Breitenrichtung des Fortbewegungsmittels (10) bereitgestellt sind und sich ausgehend vom geneigten Wandabschnitt (121) in Richtung des ersten Lufteinlasses erstrecken, und ein Abstand in Breitenrichtung des Fortbewegungsmittels (10) zwischen Endseiten des ersten und des zweiten Seitenwandabschnitts (124, 125) gegenüber dem ersten Lufteinlass kleiner als eine Öffnungsweite des ersten Lufteinlasses in Breitenrichtung des Fortbewegungsmittels (10) ist.
  3. Fortbewegungsmittel (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei zwischen dem ersten Lufteinlass und dem geneigten Wandabschnitt (121) des Strömungspfad-Elements (120) ein Hohlraum ausgebildet ist, der zur Unterseite des Fortbewegungsmittels (10) hin offen ist.
  4. Fortbewegungsmittel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: ein Öffnungswand-Element (132) aufweisend eine Wandfläche, die gegenüberliegend zu einer geneigten Fläche des geneigten Wandabschnitts (121) an einer Position oberhalb des geneigten Wandabschnitts (121) des Strömungspfad-Elements (120) und vor dem Einlasskanal-Element (100) angeordnet ist und sich in Breitenrichtung des Fortbewegungsmittels (10) erstreckt, und wenigstens ein in der Wandfläche ausgebildetes Durchgangsloch (132h), das zur geneigten Fläche des geneigten Wandabschnitts (121) hin offen ist.
  5. Fortbewegungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Einlasskanal-Element (100) einen Öffnungsendabschnitt aufweist, der sich zur Vorderseite des Fortbewegungsmittels (10) hin erstreckt und so ausgelegt ist, dass er zur Vorderseite des Fortbewegungsmittels (10) offen ist.
  6. Fortbewegungsmittel nach Anspruch 5, ferner umfassend: ein oberes Abdeckelement (13a, 13b), das so angeordnet ist, dass es wenigstens einen Bereich vom ersten Lufteinlass bis zu einem hinteren Ende des Einlasskanal-Elements (100) abdeckt und eine obere Fläche des Fortbewegungsmittels (10) bildet; und ein Dichtungselement (140), das sich in einer Richtung erstreckt, die eine Verlaufsrichtung des Öffnungsendabschnitts oberhalb des Öffnungsendabschnitts des Einlasskanal-Elements (100) schneidet, und gegen das obere Abdeckelement (13b) gepresst ist, um eine Dichtlinie zu bilden, die einen Bereich hinter dem Öffnungsendabschnitt abdichtet, wobei das Dichtungselement (140) so angeordnet ist, dass es an einer Stelle oberhalb des Öffnungsendabschnitts örtlich nach hinten versetzt positioniert ist.
  7. Fortbewegungsmittel nach Anspruch 3 abhängig von Anspruch 2, wobei der erste Seitenwandabschnitt (124) und der zweite Seitenwandabschnitt (125) jeweils unterhalb einer der beiden Seiten einer Einlassöffnung (103) des Einlasskanal-Elements (100) angeordnet sind, in Längsrichtung des Fortbewegungsmittels (10) betrachtet.
  8. Fortbewegungsmittel nach Anspruch 4 abhängig von Anspruch 2, wobei der erste Seitenwandabschnitt (124) und der zweite Seitenwandabschnitt (125) an einer Wandfläche des Öffnungswand-Elements (132) befestigt sind.
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