CN107458240A - 气冷式燃料电池车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及气冷式燃料电池车辆。当判定车辆停止时,控制单元通过第一阀阻止第一开口与燃料电池之间的连通。当风扇正在被驱动并且第一开口与燃料电池之间的连通被第一阀阻止时,第二阀打开第三开口。
Description
技术领域
本发明涉及气冷式燃料电池车辆。
背景技术
已知燃料电池车辆,其中,供给至牵引马达的电力源自于由燃料电池产生的电力。将空气排出到车辆外部的排气管连接至该燃料电池。为了防止水进入排气管,例如,日本专利申请公报No.2012-205330提出了当燃料电池不产生电力时关闭设置在排气管中的阀的技术。
发明内容
燃料电池包括不仅利用空气产生电力而且还将空气用作冷却剂的气冷式燃料电池,并且这类燃料电池比水冷式需要的空气量大。因此,在配备有气冷式燃料电池的车辆中设置有管道以便将形成在车身上的通气口连接至容置在车身内的燃料电池,并且空气通过风扇循环通过该管道,以将大量的空气供给至气冷式燃料电池。
例如,这种气冷式燃料电池车辆可以在车辆停止时用高压水对其进行清洗。在这种情况下,水可能通过车身的通气口进入管道并到达燃料电池,从而在某种程度上对燃料电池产生影响。此处,如JP2012-205330A的技术中那样,在管道中设置阀并关闭该阀可以降低这种风险。
然而,即使当车辆停止时,燃料电池也可能产生电力,或者甚至当车辆停止并且燃料电池不产生电力时,燃料电池也可以利用空气来冷却,在这种情况下,需要确保向燃料电池供应空气。关闭设置在管道中的阀将会中断对燃料电池的空气供应,从而可能妨碍燃料电池产生电力或被冷却。
本发明提供了一种气冷式燃料电池车辆,其能够在车辆停止时向气冷式燃料电池供给空气的同时防止水通过管道到达气冷式燃料电池。
本发明的方面涉及一种配备有气冷式燃料电池的气冷式燃料电池车辆。该气冷式燃料电池车辆包括:牵引马达,该牵引马达被供给由燃料电池产生的电力;管道,该管道具有第一开口、面对燃料电池的第二开口以及将第一开口连接至第二开口的周壁;风扇,该风扇使空气循环通过管道;第一阀,该第一阀允许或阻止第一开口与燃料电池之间的连通;车身,该车身具有面对第一开口的通气口,并且该车身容置有燃料电池、管道、风扇以及第一阀;停止判断单元,该停止判断单元判断车辆是否停止;以及控制单元,该控制单元对第一阀进行控制。周壁在第一阀与燃料电池之间的位置处设置有第三开口,第三开口比第一开口离通气口远,并且周壁设置有打开及关闭第三开口的第二阀。第三开口、燃料电池以及风扇或者第三开口、风扇和燃料电池沿从第一开口朝向第二开口的方向依次布置。当判定车辆停止时,控制单元通过第一阀来阻止第一开口与燃料电池之间的连通。当风扇正在被驱动并且第一开口与燃料电池之间的连通被第一阀阻止时,第二阀打开第三开口。
在车辆停止时,在第一开口与燃料电池之间的连通被第一阀阻止并且风扇正在被驱动时,第二阀打开第三开口。由于第一开口与燃料电池之间的连通被阻止,所以即使在对车辆进行清洗时,也可以防止水通过通气口进入管道并到达燃料电池。此外,当第三开口打开时,位于管道内和管道外的空气通过风扇循环通过第三开口,使得可以确保向燃料电池供应空气。由于第三开口比第一开口离通气口远,所以可以防止已通过通气口进入车身的水通过第三开口到达燃料电池。
车身可以包括作为通气口的通气出口,空气通过该通气出口从车身排出。管道可以包括将从燃料电池排出的空气引导至通气出口的排气管道。管道可以包括作为第一开口的第一排气出口。管道可以包括作为第二开口的排气入口。第一阀可以包括允许或阻止第一排气出口与燃料电池之间的连通的第一排气阀。排气管道的周壁可以设置有作为第三开口的第二排气出口。第二阀可以包括打开及关闭第二排气出口的第二排气阀。
车身可以包括作为通气口的通气入口,空气通过该通气入口被引入到车身中。通气入口可以位于车辆的前侧。第二排气出口可以设置在排气管道的周壁的靠近车辆后侧的侧部上。
该气冷式燃料电池车辆还可以包括:风扇驱动判断单元,该风扇驱动判断单元判断风扇是否正在被驱动;以及空气流量判断单元,该空气流量判断单元判断与供给至燃料电池的空气的流量相关的参数的值是否指示空气的流量处于阈值以下。通气出口可以设置在车身的上表面中。当判定车辆没有停止、风扇正在被驱动并且所述参数的值指示空气的流量处于阈值以下时,控制单元可以通过第一排气阀阻止第一排气出口与燃料电池之间的连通。
第二排气阀可以布置在排气管道的外表面侧。第二排气阀可以借助于第二排气阀自身的弹性恢复力或者借助于从外部施加至第二排气阀的作用力来关闭第二排气出口。当排气管道内的压力变成比排气管道外的压力高预定值以上的压力时,第二排气阀可以抵抗该弹性恢复力或作用力而打开第二排气出口。
第二排气阀可以具有基端部分和前端部分,其中,基端部分支承在排气管道的外表面侧,前端部分是相对于基端部分位于下侧的自由端。
车身可以包括作为通气口的通气入口,空气通过该通气入口被引入到车身中。管道可以包括将通过通气入口被引入到车身中的空气引导至燃料电池的进气管道。管道可以包括作为第一开口的第一进气入口。管道可以包括作为第二开口的进气出口。第一阀可以包括允许或阻止第一进气入口与燃料电池之间的连通的第一进气阀。进气管道的周壁可以设有作为第三开口的第二进气入口。第二阀可以包括打开及关闭第二进气入口的第二进气阀。
第二进气入口可以位于进气管道的下侧部。
马达或将马达的动力传递至车轮的驱动桥可以布置在第二进气入口的下侧。
第二进气阀可以布置在进气管道的内表面侧。第二进气阀可以借助于第二进气阀自身的弹性恢复力或者借助于从外部施加至第二进气阀的作用力来关闭第二进气入口。当进气管道内的压力变成比进气管道外的压力低预定值的压力时,第二进气阀可以抵抗弹性恢复力或作用力而打开第二进气入口。
第二进气阀可以具有基端部分和前端部分,其中,基端部分支承在进气管道的内表面侧,前端部分是相对于基端部分位于车辆的前侧的自由端。
第三开口的开口面积可以比管道的第一开口的开口面积小。
根据本发明,可以提供一种气冷式燃料电池车辆,该气冷式燃料电池车辆能够在该车辆停止时在向气冷式燃料电池供给空气的同时防止水通过管道到达气冷式燃料电池。
附图说明
下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点和技术及工业意义进行描述,在附图中,相同的附图标记指示相同的元件,并且其中:
图1是车辆的位于前侧的内部结构的示意图;
图2是进气管道以及位于进气管道下侧的横向构件从下侧观察时的视图;
图3A是处于关闭状态的进气簧片阀周围的截面图;
图3B是处于关闭状态的进气簧片阀周围从下侧观察时的视图;
图3C是处于打开状态的进气簧片阀周围的截面图;
图4A是处于关闭状态的排气簧片阀周围的截面图;
图4B是处于打开状态的排气簧片阀周围的截面图;
图5A是空气流量计周围的放大图;
图5B是空气流量计周围的放大图;
图5C是空气流量计周围的放大图;
图6是车辆的***配置图;
图7是示出了由控制器执行的控制的示例的流程图;
图8A是处于打开状态的改型示例的进气瓣阀周围的截面图;
图8B是处于关闭状态的改型示例的进气瓣阀周围从下侧观察时的视图;
图8C是处于打开状态的改型示例的排气瓣阀周围的截面图;
图9A是处于打开状态的改型示例的进气瓣阀周围的截面图;
图9B是处于关闭状态的改型示例的进气瓣阀周围从下侧观察时的视图;
图9C是处于打开状态的改型示例的排气瓣阀周围的截面图;
图10A是处于打开状态的改型示例的进气提升阀周围的截面图;
图10B是处于关闭状态的改型示例的进气提升阀周围从下侧观察时的视图;以及
图10C是处于打开状态的改型示例的排气提升阀周围的截面图。
具体实施方式
将对该实施方式的气冷式燃料电池车辆1(下文中称为车辆)进行描述。图1是从一侧观察时车辆1的位于前侧的内部结构的示意图。在本说明书中,前侧和后侧分别指的是车辆1的在与车辆宽度方向正交的前后方向上的前侧和后侧,而上侧和下侧分别指的是车辆1的竖向上侧和竖向下侧。
在车辆1的车身2内,储存室R相对于限定乘客室3的仪表板P设置在前侧。前罩盖4打开及关闭储存室R的上侧,前罩盖4设置在车身2的前侧。储存室R容置马达MG、驱动桥TA、气冷式燃料电池堆(下文中称为燃料电池)80、保持架90、进气管道40、排气管道50、进气挡板阀60和排气挡板阀70。储存待被供给至燃料电池80的氢的蓄箱、能够向马达MG供给电力的二次电池等被容置在车辆1的除储存室R之外的空间中。
马达MG是车辆1的牵引马达,并且马达MG在由燃料电池80产生的电力被供给至其时被驱动。马达MG是三相交流型的,但不限于该示例。驱动桥TA与马达MG一体地形成,并且驱动桥TA将马达MG的动力传递至沿车辆宽度方向延伸的驱动轴DS,从而驱动联接至驱动轴DS的前轮W。驱动桥TA是包括减速齿轮和差速齿轮的动力传动机构。马达MG和驱动桥TA沿车辆宽度方向并排布置。车辆1是前轮驱动型车辆,但不限于该示例。例如,车辆1可以替代地是后轮驱动型车辆或全轮驱动型车辆,并且马达MG和驱动桥TA可以布置在储存室R内,或者可以布置在车辆1的后侧。
马达MG和驱动桥TA通过安装机构m被支承在前悬架构件(下文中称为悬架构件)12与前横向构件(下文中称为横向构件)14之间。悬架构件12从一对前侧构件(未示出)悬伸通过隔离件(未示出),并且从下侧支承马达MG、驱动桥TA和转向齿轮SG。所述一对前侧构件在储存室R的下部中分别设置在车辆宽度方向上的两侧。
横向构件14通过在车辆宽度方向上延伸而将所述一对前侧构件联接在一起,并且横向构件14相对于马达MG和驱动桥TA定位在上侧,而相对于进气管道40定位在下侧。
燃料电池80是在反应气体氢和氧被供应至其时产生电力的聚合物电解质燃料电池,并且燃料电池80是利用空气而非液体冷却的气冷式燃料电池。燃料电池80具有大致矩形形状并具有预定厚度,并且燃料电池80的周缘边缘被保持架90覆盖。
进气管道40布置在燃料电池80的前侧。进气管道40具有管状形状并且由金属制成,但也可以由树脂制成。进气管道40是管道的示例,进气管道40具有第一进气入口41、面对燃料电池80的进气出口42以及将第一进气入口41连接至进气出口42的周壁43。第一进气入口41是第一开口的示例。进气出口42是面对燃料电池80的第二开口的示例。第一进气入口41位于前侧,并且进气出口42位于后侧。第一进气入口41面对通气入口6a,通气入口6a形成在车身2的、相对于前保险杠加强件18位于上侧的部分中。当将在后面描述的风扇F被驱动时,空气循环通过进气管道40,并且因此空气从第一进气入口41被引导至燃料电池80。因此,可以有效地将从车辆1的外部通过通气入口6a引入的空气引导至燃料电池80,并且可以确保空气以一定的流量被供给至燃料电池80。在图1中,示出了进气管道40的中央轴线C4。
排气管道50布置在燃料电池80的后侧。排气管道50具有管状形状并且由金属制成,但也可以由树脂制成。排气管道50是管道的示例,排气管道50具有第一排气出口51、面对燃料电池80的排气入口52以及将第一排气出口51连接至排气入口52的周壁53。第一排气出口51是第一开口的示例。排气入口52是面对燃料电池80的第二开口的示例。第一排气出口51位于上侧,并且排气入口52位于下侧。第一排气出口51面对通气出口4a,通气出口4a形成在车身2的前罩盖4中。因此,排气管道50从燃料电池80向上延伸。当风扇F被驱动时,已经通过燃料电池80的空气流动通过排气管道50。该空气被朝向相对于燃料电池80位于上侧的第一排气出口51引导并通过通气出口4a排出到车辆1的外部。因此,已经通过燃料电池80的高流量的空气可以被适当地排出到车辆1的外部。在图1中,示出了排气管道50的中央轴线C5。
保持架90利用螺栓等固定在进气管道40的进气出口42的侧部上和排气管道50的排气入口52的侧部上。因此,燃料电池80被保持成使得燃料电池80的厚度方向与空气流动通过进气管道40和排气管道50所沿的方向一致。如上所述,保持架90具有框架形状,其覆盖燃料电池80的周缘边缘,同时使燃料电池80的面对进气管道40的侧部和面对排气管道50的侧部露出,以允许空气通过燃料电池80。保持架90通过安装机构M1、M2固定至车辆框架构件。具体地,通过安装机构M1,保持架90被固定至上裙状构件,上裙状构件位于车辆1的左侧构件和右侧构件的上侧并且从车辆1的前侧朝向后侧延伸,通过安装机构M2,保持架90固定至横向构件14的后侧。
使空气通过燃料电池80的风扇F布置在排气管道50内。风扇F相对于燃料电池80布置在下游侧,并且风扇F吸入来自进气管道40的空气并将空气朝向排气管道50排出。当空气因此通过燃料电池80时,待被用于产生电力的氧被供给至燃料电池80,并且同时,燃料电池80被冷却。在图1中,箭头指示空气在进气管道40内朝向燃料电池80流动的方向以及空气从排气管道50排出的方向。
进气管道40的第一进气入口41和排气管道50的第一排气出口51各自设置有阻止异物从外部进入这些管道的丝网。由于进气管道40的第一进气入口41相对于前保险杠加强件18位于上侧而非下侧,所以例如在车辆1行驶时防止水和沙子从路面进入进气管道40。在前罩盖4的内表面侧设置有密封构件s,密封构件s阻止空气通过通气出口4a的周缘与第一排气出口51的周缘之间的间隙泄漏。密封构件s由例如橡胶或海绵制成。
在进气管道40的第一进气入口41与进气出口42之间布置有允许或阻止第一进气入口41与燃料电池80之间连通的进气挡板阀60。因此,进气挡板阀60是第一进气阀的示例以及是允许或阻止第一进气入口41与燃料电池80之间连通的第一阀的示例。进气管道40的周壁43在下侧部的、面对横向构件14的位置处设置有第二进气入口44,并且周壁43设置有进气簧片阀45,进气簧片阀45是打开及关闭第二进气入口44的第二进气阀的示例。此外,在第二进气入口44和进气簧片阀45附近布置有对供给至燃料电池80的空气的流量进行检测的空气流量计AF。在排气管道50的第一排气出口51的那一侧布置有允许或阻止第一排气出口51与燃料电池80之间连通的排气挡板阀70。因此,排气挡板阀70是第一排气阀的示例以及是允许或阻止第一排气出口51与燃料电池80之间连通的第一阀的示例。排气管道50的周壁53设置有形成在面对仪表板P的位置处的第二排气出口54,并且周壁53设置有排气簧片阀55,排气簧片阀55是打开及关闭第二排气出口54的第二排气阀的示例。将在后面对这些构件进行详细的描述。
储存室R在进气管道40下面容置有空调冷凝器AC。车身2具有通气入口6b,通气入口6b相对于前保险杠加强件18位于下侧、相对于空调冷凝器AC位于前侧。空调冷凝器AC通过在空调制冷剂与通过通气入口6b流入储存室R的空气之间进行热交换来释放空调制冷剂的热。
空调冷凝器AC布置在进气管道40的下侧。空调冷凝器AC在下侧处和上侧处分别由在车辆宽度方向上延伸的下支承构件21和支承构件23支承。进气管道40在下侧处和上侧处分别由支承构件23和上支承构件25支承。支承构件23和上支承构件25由固定至下支承构件21的支柱构件(未示出)支承。
然而,进气管道40与空调冷凝器AC之间的位置关系不限于上述示例。例如,空调冷凝器AC和进气管道40可以沿车辆宽度方向并排布置。替代性地,空调冷凝器AC可以布置在进气管道40的上侧;空调冷凝器AC可面对通气入口6a;以及进气管道40的第一进气入口41可以面对通气入口6b。
将对进气挡板阀60和排气挡板阀70的结构进行简要描述。进气挡板阀60和排气挡板阀70在车辆1行驶时基本保持打开,并且在车辆1停止时关闭。进气挡板阀60具有多个翅片,并且进气挡板阀60在这些翅片通过马达旋转时允许或阻止第一进气入口41与燃料电池80之间的连通。通过相同的构型,排气挡板阀70允许或阻止第一排气出口51与燃料电池80之间的连通。进气挡板阀60和排气挡板阀70中的至少一者可以是蝶形阀。
接下来,将对第二进气入口44、进气簧片阀45、第二排气出口54和排气簧片阀55进行描述。首先,将对第二进气入口44的位置进行描述。第二进气入口44、燃料电池80和风扇F在从进气管道40的第一进气入口41朝向进气出口42的方向上依次布置。这是为了在进气挡板阀60关闭而风扇F正在被驱动时通过第二进气入口44将空气吸入到进气管道40中。第二排气出口54、风扇F和燃料电池80在从排气管道50的第一排气出口51朝向排气入口52的方向上依次布置。这是为了在排气挡板阀70关闭而风扇F正在被驱动时通过第二排气出口54将空气从排气管道50排出至外部。
图2是进气管道40和位于进气管道40的下侧的横向构件14从下侧观察时的视图。横向构件14在中央部分具有开口14a,并且第二进气入口44位于开口14a内。因此,如将在后面详细描述的,当进气簧片阀45打开第二进气入口44时,空气可以在不受横向构件14阻碍的情况下从进气管道40的外部通过第二进气入口44被引入到进气管道40中。
图3A是处于关闭状态的进气簧片阀45周围的截面图。图3B是处于关闭状态的进气簧片阀45周围在从下侧观察时的视图。图3C是处于打开状态的进气簧片阀45周围的截面图。进气簧片阀45是弹性金属薄板构件并且布置在进气管道40的周壁43的内表面侧。进气簧片阀45具有基端451、前端453和弯曲部455。基端451利用固定构件B固定至进气管道40的内表面。例如,固定构件B是螺栓和螺母。与基端451不同,前端453是未被固定至进气管道40的自由端。因此,进气簧片阀45在一侧支承在进气管道40上。
弯曲部455相对于第二进气入口44形成在基端451的那一侧,并且弯曲部455呈半筒形形状,朝向进气管道40的外侧向下突出并且具有在车辆宽度方向上延伸的中央轴线。进气管道40具有向下突出以与弯曲部455对应的凹部46,并且弯曲部455支承在凹部46中。此处,由于弯曲部455是弯曲的,所以与进气簧片阀45的其他部分相比,进气簧片阀45更容易绕弯曲部455的中央轴线弹性变形。前端453借助于弯曲部455的弹性恢复力而压靠进气管道40的内表面,使得第二进气入口44保持关闭。
此处,在进气挡板阀60打开并且空气通过第一进气入口41被引入进气管道40的状态下,第二进气入口44借助于进气簧片阀45自身的弹性恢复力而保持关闭。相反,当进气挡板阀60关闭而风扇F正在被驱动时,风扇F不能通过第一进气入口41将空气吸入到进气管道40中,使得进气管道40内的压力在进气挡板阀60与燃料电池80之间的部段中下降。如上所述,第二进气入口44和进气簧片阀45设置在内部压力下降的该部段中。因此,当内部压力变成比外部压力——即,大气压——低预定值以上的压力时,弯曲部455抵抗进气簧片阀45自身的弹性恢复力而弹性变形,使得前端453与进气管道40的内表面分开。因此,进气簧片阀45朝向进气管道40的内侧打开,并且空气通过第二进气入口44被吸入到进气管道40中。在图3C中,箭头指示通过第二进气入口44吸入到进气管道40中的空气的流动方向。
当已关闭的进气挡板阀60打开时,进气管道40内的压力升高,使得第二进气入口44借助于进气簧片阀45的弹性恢复力而关闭。以此方式,进气簧片阀45用作允许空气通过第二进气入口44从进气管道40的外部流到进气管道40的内部、但是限制空气沿相反方向流动的止回阀。由于进气簧片阀45朝向进气管道40的内侧打开,因此防止了与布置在进气簧片阀45周围的其他构件发生干涉。
接下来,将对第二排气出口54和排气簧片阀55进行描述。图4A是在排气簧片阀55关闭的状态下的排气簧片阀55周围的截面图。图4B是在排气簧片阀55打开的状态下的排气簧片阀55周围的截面图。排气簧片阀55是所谓的簧片阀,该簧片阀是弹性金属薄板构件并且布置在排气管道50的周壁53的外表面侧。排气簧片阀55具有基端551、前端553和弯曲部555。基端551通过固定构件B固定至排气管道50的外表面。与基端551不同,前端553是未被固定至排气管道50的自由端,因此,排气簧片阀55在一侧支承在排气管道50上。
弯曲部555相对于第二排气出口54形成在基端551的那一侧,并且弯曲部555呈半筒形形状,朝向排气管道50的内侧向前突出并且具有在车辆宽度方向延伸的中央轴线。排气管道50具有向前突出以与弯曲部555对应的凹部56,并且弯曲部555支承在凹部56中。此处,由于弯曲部555是弯曲的,所以与排气簧片阀55的其他部分相比,排气簧片阀55更容易绕弯曲部555的中央轴线弹性变形。前端553借助于弯曲部555的弹性恢复力而压靠排气管道50的外表面,使得第二排气出口54保持关闭。
此处,在排气挡板阀70打开且位于排气挡板阀70内的空气通过第一排气出口51排出的状态下,第二排气出口54借助于排气簧片阀55自身的弹性恢复力而保持关闭。相反,当排气挡板阀70关闭而风扇F正在被驱动时,空气不能通过第一排气出口51排出,使得排气管道50内的压力在燃料电池80与相对于风扇F位于下游侧的排气挡板阀70之间的部段中升高。如上所述,第二排气出口54和排气簧片阀55设置在内部压力升高的该部段中。因此,当该内部压力变成比外部压力——即,大气压——大预定值以上的压力时,弯曲部件555抵抗排气簧片阀55自身的弹性恢复力而弹性变形,使得前端553与排气管道50的外表面分开。结果是,排气簧片阀55朝向排气管道50的外侧打开,并且空气通过第二排气出口54排出至排气管道50的外部。在图4B中,箭头指示通过第二排气出口54排出至排气管道50的外部的空气的流动方向。
当已关闭的排气挡板阀70打开时,排气管道50的内部压力下降,使得第二排气出口54借助于排气簧片阀55的弹性恢复力而关闭。以此方式,排气簧片阀55用作允许空气通过第二排气出口54从排气管道50的内部流向外部、但是限制空气沿相反方向流动的止回阀。
在进气挡板阀60和排气挡板阀70打开的状态下,第二进气入口44和第二排气出口54分别借助于进气簧片阀45和排气簧片阀55自身的弹性恢复力而保持关闭。因此,例如,与设置有对进气簧片阀45和排气簧片阀55施力以使得第二进气入口44和第二排气出口54分别保持关闭的施力构件的情况相比,部件的数目减少。
如上所述,当进气挡板阀60和排气挡板阀70关闭而风扇F正在被驱动时,或者当风扇F开始被驱动而进气挡板阀60和排气挡板阀70关闭时,进气簧片阀45和排气簧片阀55打开,使得空气从第二进气入口44流动通过燃料电池80并通过第二排气出口54排出。当进气挡板阀60打开并且仅排气挡板阀70关闭而风扇F正在被驱动时,排气簧片阀55打开而进气簧片阀45保持关闭,使得空气从进气管道40的第一进气入口41流动通过燃料电池80并通过第二排气出口54排出。后面将对供给至燃料电池80的空气的流动路径这样切换的原因进行描述。
接下来,将对供给至燃料电池80的空气的流动路径与空气流量计AF之间的位置关系进行描述。图5A、图5B和图5C是空气流量计AF周围的放大图。在图5A中,箭头指示在风扇F正在被驱动并且进气挡板阀60和排气挡板阀70打开的状态下的空气流动方向。在图5B中,箭头指示在如下状态下的空气流动方向:风扇F正在被驱动,进气挡板阀60和排气挡板阀70关闭,并且进气簧片阀45和排气簧片阀55打开。在图5C中,箭头指示在如下状态下的空气流动方向:风扇F正在被驱动,进气挡板阀60和排气簧片阀55打开,并且进气簧片阀45和排气挡板阀70关闭。空气流量计AF布置在如下位置处,该位置使得空气在以上状态中的任一状态下均流动通过空气流量计AF。具体地,空气流量计AF布置在进气管道40的周壁43的下侧部上、相对于第二进气入口44位于下游侧且相对于第二排气出口54和燃料电池80位于上游侧的位置处。因此,空气流量计AF可以对在上述状态中的任一状态下供给至燃料电池80的空气的流量进行检测。
替代性地,空气流量计AF可以例如设置在排气管道50中相对于燃料电池80位于下游侧而相对于第二排气出口54位于上游侧的位置处。在这种情况下,期望的是,空气流量计AF在排气管道50的周壁53的后侧部上靠近第二排气出口54设置。
接下来,将对车辆1的控制***进行简要描述。图6是车辆1的***配置图。控制器100是包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)的计算机。根据预先存储在ROM中的控制程序,控制器100基于来自传感器的信息、预先存储在ROM中的信息等来执行将在后面描述的控制。该控制在功能上由停止判断单元、控制单元、风扇驱动判断单元和空气流量判断单元来实现,这些单元在功能上由CPU、ROM和RAM来实现。在后面将对细节进行描述。
控制器100通过接收来自加速器位置传感器的输入并通过控制电力变换器PC来对马达MG的驱动进行控制。电力变换器PC包括燃料电池变换器、二次电池变换器和换流器,其中,燃料电池变换器用于提高由燃料电池80供给的电力的电压,二次电池变换器用于提高由二次电池SB供给的电力的电压,换流器用于将处于被这些变换器提高的电压的电力从直流电转换成交流电并将电流供给至马达MG和其他辅助设备。例如,根据存储在二次电池SB中的电力量,控制器100通过用燃料电池80产生的电力或存储在二次电池SB中的电力驱动马达MG来使车辆1行驶。电力变换器PC和二次电池SB例如布置在车辆1的地板的下侧。如将在后面详细地描述的那样,控制器100对进气挡板阀60和排气挡板阀70的打开及关闭进行控制。来自空气流量计AF、车速传感器VS、风扇转速传感器FS等的输出信号被输出至控制器100。车速传感器VS对驱动轴DS的转速进行检测并将指示车辆1的行驶速度的输出信号输出至控制器100。风扇转速传感器FS对风扇F的转速进行检测并将指示风扇的转速的输出信号输出至控制器100。
接下来,将对空气流动路径以如上所述的那样通过进气挡板阀60和排气挡板阀70的打开与关闭之间的切换而切换的原因进行描述。即使车辆1停止,也可能需要燃料电池80产生待被供给至辅助设备等的电力,或者即使当燃料电池80不产生电力时,也可能需要冷却燃料电池80或者可能需要将燃料电池80内的水排出。在这种情况下,即使车辆停止,也需要向燃料电池80供给空气。
可能的是,在车辆1停止时对其进行清洗。当对车辆1进行清洗时,高压水可能通过车身2的通气入口6a进入进气管道40,或者高压水可能通过通气出口4a进入排气管道50,并到达燃料电池80,从而在某种程度上对燃料电池80产生影响。此外,该高压水也可能对布置在排气管道50内的风扇F产生影响。
在这种情况下,如上所述,控制器100关闭进气挡板阀60和排气挡板阀70。因此,可以防止水通过进气管道40和排气管道50到达燃料电池80或风扇F。此外,当进气挡板阀60和排气挡板阀70关闭时,如图5B所示,进气簧片阀45和排气簧片阀55打开,使得也可以确保向燃料电池80供给空气。因此,燃料电池80不但可以产生电力而且可以被冷却。
如图1中所示,第二进气入口44是设置在位于进气挡板阀60与燃料电池80之间的位置处并且比第一进气入口41离通气入口6a、6b远的第三开口的示例。类似地,第二排气出口54是设置在位于排气挡板阀70与燃料电池80之间的位置处并且比第一排气出口51离通气出口4a远的第三开口的示例。因此,即使在进气簧片阀45和排气簧片阀55打开时,也可以防止水通过通气入口6a、6b或通气出口4a到达第二进气入口44或第二排气出口54。
储存室R通过通气入口6a、6b或车辆1的底部与车辆1的外部连通。因此,即使在进气挡板阀60和排气挡板阀70关闭时,空气也可以通过第二进气入口44吸入并通过第二排气出口54排出至储存室R的外部。
即使在车辆1行驶时,供给至燃料电池80的空气的流量也可能相对较低。例如,这涉及下述情况:例如当车辆以低速行驶时需要燃料电池80仅产生少量电力;车辆1利用存储在二次电池SB中的电力行驶并且燃料电池80不产生电力而是利用空气进行冷却;或者将水从燃料电池80内排出。当排气挡板阀70打开时,在供给至燃料电池80的空气的流量因此较低时,通过通气出口4a从排气管道50的第一排气出口51排出至外部的空气的流量也较低。此处,如图1中所示,通气出口4a形成在车身2的前罩盖4的上表面中。因此,例如,在车辆在雨中行驶时,如果通过通气出口4a排出的空气的流量较低,则试图通过重力进入通气出口4a的水不能被吹走并且水会进入排气管道50。在这种情况下,即使在车辆1行驶时,如图5C中的那样仅关闭排气挡板阀70也可以确保向燃料电池80供给空气,同时防止水通过排气管道50到达燃料电池80。
接下来,将对由控制器100执行的控制进行描述。图7是示出了由控制器100执行的控制的示例的流程图。该控制以预定的周期被重复执行。
控制器100基于来自车速传感器VS的输出信号来判断车辆1是否停止,即,车速是否为零(步骤S1)。如果在步骤S1中判定为是,则控制器100关闭进气挡板阀60和排气挡板阀70(步骤S2)。步骤S2是由下述控制单元执行的处理的示例:在判定车辆1停止时,该控制单元通过进气挡板阀60阻止第一进气入口41与燃料电池80之间的连通,以及通过排气挡板阀70阻止第一排气出口51与燃料电池80之间的连通。在需要燃料电池80产生电力或者燃料电池80需要冷却并且在该状态下风扇F正在被驱动的情况下,进气簧片阀45和排气簧片阀55打开,如图5B所示。因此,即使在车辆1停止对其进行清洗时,也可以确保在向燃料电池80供给空气的同时防止水通过进气管道40和排气管道50到达燃料电池80。在进气挡板阀60和排气挡板阀70关闭且风扇F停止的情况下,进气簧片阀45和排气簧片阀55也保持关闭。因此,即使在这种状态下清洗车辆1,也可以防止水通过进气管道40和排气管道50到达燃料电池80。
如果在步骤S1中判定为否,即,车辆1正在行驶,则控制器100判断风扇F是否正在被驱动(步骤S3)。具体地,控制器100基于风扇转速传感器FS来进行该判断。步骤S3中的处理是由判断风扇F是否正在被驱动的风扇驱动判断单元执行的处理的示例。如果该判定为否,则控制器100如上所述的那样关闭进气挡板阀60和排气挡板阀70(步骤S2)。此处,在步骤S3中作出否定判定的情况包括不需要燃料电池80产生电力并且车辆1基于二次电池SB行驶的情况。在这种情况下,由于进气挡板阀60和排气挡板阀70关闭,所以即使车辆在雨中行驶,也可以防止水通过进气管道40和排气管道50到达燃料电池80。
如果在步骤S3中该判定为是,即,风扇F正在被驱动,则控制器100打开进气挡板阀60(步骤S4),并且基于空气流量计AF的输出信号判断供给至燃料电池80的空气的流量是否处于阈值以下(步骤S5)。步骤S5中的处理是由空气流量判断单元执行的处理的示例:该空气流量判断单元判断与供给至燃料电池80的空气的流量相关的参数的值是否指示空气的流量处于阈值以下。如后面将详细描述的,该阈值是空气流量的范围的上限,超出该阈值,在通过排气管道50的第一排气出口51排出空气时,水可能通过通气出口4a进入排气管道50。该阈值通过实验获得并且被预先存储在控制器100的ROM中。
如果在步骤S5中判定为是,即,供给至燃料电池80的空气的流量处于阈值以下,则控制器100关闭排气挡板阀70(步骤S6)。因此,如图5C中所示,即使当车辆1行驶时,也可以确保在向燃料电池80供给空气的同时防止水通过排气管道50到达燃料电池80。
如果在步骤S5中判定为否,即,供给至燃料电池80的空气的流量大于阈值,则控制器100打开排气挡板阀70(步骤S7)。在这种情况下,由于从通气出口4a排出的空气的流量也较大,因此能够防止水进入通气出口4a。在这种情况下,进气簧片阀45和排气簧片阀55保持关闭,如图5A所示。
即使当进气挡板阀60由于故障、冷冻等而未打开或者通气入口6a、6b被堆积在车身2上的雪阻塞并且因此空气不能被引入进气管道40中时,进气簧片阀45在风扇F被驱动时打开。类似地,即使在排气挡板阀70未打开或通气出口4a被雪阻塞并且因此空气不能通过排气管道50排出时,排气簧片阀55在风扇F被驱动时打开。因此,可以确保向燃料电池80供给空气。
如上所述,图7中示出的控制以预定的周期被重复地执行。因此,例如,如果风扇F的转速增大并且在步骤S6中排气挡板阀70关闭后空气流量超过阈值,则在再次执行的步骤S5中得到否定判定,使得排气挡板阀70在步骤S7中打开。相反地,如果风扇F的速度降低并且在排气挡板阀70打开之后空气流量降低至阈值以下,则在再次执行的步骤S5中得到肯定判定,使得排气挡板阀70在步骤S6中关闭。因此,由于空气流量计AF设置在下述位置处:在该位置处,不管排气挡板阀70如图5A和图5C中示出的那样打开还是关闭,空气都穿过空气流量计AF,所以不管排气挡板阀70是打开还是关闭,都可以进行步骤S5中的判断。
替代性地,在步骤S2中,可以完全关闭进气挡板阀60和排气挡板阀70中的仅一者。即使在这种情况下,只要风扇F正在被驱动,进气簧片阀45和排气簧片阀55中的一者就会打开,这使得可以在确保向燃料电池80供应空气的同时防止水通过进气管道40和排气管道50中的一者到达燃料电池80。例如,如果在清洗车辆时水更可能进入排气管道40而不是进气管道50,则可以仅关闭排气挡板阀70。
在以上实施方式中,车辆是否停止是基于车速传感器VS来判断的,但是本发明不限于这样的示例。例如,车辆是否停止可以基于下述传感器中的至少一者来判断:检测车轮W的转速的传感器、检测驱动轴DS或车轮W的旋转加速度的传感器、检测驻车制动器的状态的传感器等。在以上实施方式中,风扇F是否正在被驱动是基于风扇转速传感器FS来判断的,但是本发明不限于这样的示例。例如,风扇F是否正在被驱动可以基于检测是否向风扇F供给电力的传感器来判断。
在以上实施方式中,供给至燃料电池80的空气的流量是否处于阈值以下是基于空气流量计AF的输出信号来判定的,该输出信号是与供给至燃料电池80的空气的流量相关的参数的示例,但是本发明不限于这样的示例。例如,该参数可以替代地是加速器踏板角度。通常,加速器踏板角度越小,马达MG所需的电力量就越小,并且需要燃料电池80产生的电力量就越小。因此,风扇F被控制成以较低的速度旋转,从而使空气流量减小。加速器踏板角度由检测加速器踏板上的操作量的传感器来进行检测,并且由控制器100获取。
替代性地,以上参数可以是需要燃料电池80产生的电力量或燃料电池80的输出电流值。当需要燃料电池80产生的电力量或燃料电池80的输出电流值较小时,风扇F被控制成以较低的速度旋转,以使供给至燃料电池80的空气的流量减小。燃料电池80需要产生的电力量由控制器100基于加速器踏板角度或辅助设备的驱动状态来计算和获取。燃料电池80的输出电流值由电流传感器检测并由控制器100获取。
替代性地,以上参数可以是燃料电池80的温度。燃料电池80的温度越低,冷却燃料电池80所需的空气流量就越低,因此风扇F被控制成以较低的速度旋转。例如,燃料电池80的温度可以由对设置在燃料电池80的发电区域附近的金属隔板的温度进行检测的温度传感器来检测。例如,这样的温度传感器在燃料电池80中靠近氢入口歧管、靠近氢出口歧管以及靠近氢入口歧管与氢出口歧管之间的中点设置,并且控制器100计算并获取由这些温度传感器检测到的温度的平均值,作为燃料电池80的温度。
替代性地,以上参数可以是风扇F的转速。风扇F的转速越低,供给至燃料电池80的空气的流量就越低。例如,风扇F的转速由控制器100根据需要燃料电池80产生的电力量来计算并获取,或者由控制器100基于对风扇F的转速进行检测的传感器来获取。
空气流量计AF的输出值、加速器踏板角度、燃料电池80需要产生的电力量、燃料电池80的输出电流值、燃料电池80的温度以及风扇F的转速中的多者可以用作以上参数。
接下来,将对在清洗车辆时防止水通过第二进气入口44和第二排气出口54进入进气管道40和排气管道50的结构进行描述。首先,将对第二进气入口44进行描述。如图1中以及图3A至图3C中所示,第二进气入口44形成在进气管道40的周壁43的下侧部。因此,在清洗车辆时,如果水通过通气入口6a或位于通气出口4a与第一排气出口51之间的间隙进入储存室R,则该水可能附着在周壁43的外表面的上侧部,而不太可能附着在外表面的下侧部。因此,在周壁43的下侧部形成第二进气入口44可以防止水通过第二进气入口44进入进气管道40。期望的是,第二进气入口44形成在周壁43中比进气管道40的中央轴线C4低的位置处。
如图3A和图3C中所示,进气簧片阀45的前端453相对于基端451位于前侧,并且进气簧片阀45布置在进气管道40的内侧。因此,如图3C中所示,通过第二进气入口44引入进气管道40的空气主要沿着进气簧片阀45从基端451朝向前端453流动,即,沿从车辆1的后侧朝向前侧的方向流动。因此,即使在车辆停止时通过通气入口6a或6b已进入的水附着至周壁43的相对于第二进气入口44位于前侧的外表面的下侧部的情况下,由于从第二进气入口44进入到进气管道40中的空气流动而阻止该水朝向第二进气入口44行进。因此,水被阻止通过第二进气入口44进入进气管道40。
如图1中所示,马达MG和驱动桥TA布置在第二进气入口44的下侧,以面对第二进气入口44。因此,即使在车辆停止且被清洗时高压水从路面飞溅,马达MG和驱动桥TA阻止水通过第二进气入口44进入进气管道40。
接下来,将对第二排气出口54进行描述。如图1、图4A和图4B中所示,第二排气出口54远离位于车辆1的前侧端的通气入口6a、6b而形成在排气管道50的周壁53的后侧部上。因此,即使在对车辆进行清洗时高压水通过通气入口6a、6b进入储存室R,也能够阻止水到达第二排气出口54。期望的是,第二排气出口54形成在周壁53中相对于排气管道50的中央轴线C5位于后侧的位置处。
如图4A和图4B中所示,排气簧片阀55布置在排气管道50的周壁53的外表面侧,并且排气簧片阀55的前端553相对于基端551位于下侧并且朝向排气管道50的外侧打开。因此,例如,即使在排气簧片阀55打开时通过通气出口4a进入并附着至排气管道50的周壁53的外表面的上侧部的水流动至排气簧片阀55,该水沿着排气簧片阀55的外表面流动。因此,水被阻止通过第二排气出口54进入排气管道50。
第二进气入口44和第二排气出口54的开口面积分别比第一进气入口41和第一排气出口51的开口面积小。因此,水被阻止分别通过第二进气入口44和第二排气出口54进入进气管道40和排气管道50。
接下来,将对第二进气阀和第二排气阀的其他示例进行描述。在这些其他示例中,将使用相似的附图标记来省略重复的描述。首先,将对进气瓣阀45a进行描述。图8A是处于打开状态的改型示例的进气瓣阀45a周围的截面图。图8B是处于关闭状态的改型示例的进气瓣阀45a周围从下侧观察时的视图。在进气管道40a的周壁43的内表面上布置有沿车辆宽度方向延伸的轴47,并且轴47的两端固定有作为固定支架的鞍形带48。周壁43具有向下突出以与轴47对应的凹部46。进气瓣阀45a的基端451a弯曲成绕轴47卷绕。因此,进气瓣阀45a被支承为能够绕轴47摆动。
如图8B中所示,在基端451a的中央部分形成有切口457a,并且绕轴47的通过切口457a露出的部分卷绕有弹簧Sa。弹簧Sa是螺旋形扭转弹簧。弹簧Sa的一端与周壁43的内表面接触,而弹簧Sa的另一端与进气瓣阀45a接触,并且从外部由弹簧Sa将作用力施加至进气瓣阀45a,使得进气瓣阀45a保持关闭。因此,当进气挡板阀60关闭并且风扇F正在被驱动时,进气管道40a内的压力下降,使得进气瓣阀45a抵抗弹簧Sa的作用力而打开。因此,在该示例中,也可以确保向燃料电池80供给空气,同时通过关闭进气挡板阀60来防止水通过进气管道40a到达燃料电池80。
图8C是处于打开状态的改型示例的排气瓣阀55a周围的截面图。与进气瓣阀45a一样,排气瓣阀55a的基端551a弯曲成绕固定至排气管道50a的周壁53的外表面的轴57卷绕,并且排气瓣阀55a被支承为能够绕轴57摆动。从外部由弹簧Sa将作用力施加至排气瓣阀55a,使得排气瓣阀55a保持关闭。因此,当排气挡板阀70关闭且风扇F正在被驱动时,排气管道50a内的压力升高,使得排气瓣阀55a抵抗弹簧Sa的作用力而打开。因此,在该实施方式中,也可以确保向燃料电池80供给空气,同时通过关闭排气挡板阀70来防止水通过排气管道50a到达燃料电池80。
图9A是处于打开状态的改型示例的进气瓣阀45b周围的截面图。图9B是处于关闭状态的改型示例的进气瓣阀45b周围从下侧观察时的视图。进气瓣阀45b的基端451b被支承成能够绕轴47摆动。绕进气管道40b的第二进气入口44形成有壳体49,壳体49从进气管道40b的周壁43b朝向外侧突出并从外侧覆盖第二进气入口44。壳体49具有侧壁493和下底部491,侧壁493从周壁43b的下侧突出以围绕第二进气入口44,下底部491从侧壁493的前端连续形成以阻挡位于该前端处的开口。如图9B中所示,侧壁493从下侧观察时呈大致矩形形状。
在壳体49与进气瓣阀45b之间布置有弹簧Sb。弹簧Sb是螺旋形拉伸弹簧。弹簧Sb的一端固定至下底部491的内侧,而弹簧Sb的另一端在前端453那一侧上固定至进气瓣阀45b,并且从外部由弹簧Sb将作用力施加至进气瓣阀45b,使得进气瓣阀45b保持关闭。在侧壁493中形成有多个通气孔495。同样,在该示例中,当进气挡板阀60关闭且风扇F正在被驱动时,进气管道40b内的压力下降,使得弹簧Sb抵抗弹簧Sb的作用力而延伸并打开进气瓣阀45b。因此,位于进气管道40b外部的空气从通气孔495流动通过第二进气入口44并被引入进气管道40b。由于第二进气入口44被壳体49从外侧覆盖,所以阻止水通过第二进气入口44进入进气管道40b。
图9C是处于打开状态的改型示例的排气瓣阀55b周围的截面图。排气瓣阀55b的基端551b被支承成能够绕轴57摆动。绕排气管道50b的第二排气出口54形成有壳体59,壳体59从排气管道50b的周壁53b朝向内侧突出并且从内侧覆盖第二排气出口54。壳体59具有侧壁593和下底部591,侧壁593从周壁53b的内表面突出以围绕第二排气出口54,下底部591从侧壁593的前端连续形成以阻挡位于该前端处的开口。
弹簧Sb的一端固定至下底部591的内侧,而弹簧Sb的另一端固定至排气瓣阀55b的前端553,从外部由弹簧Sb将作用力施加至排气瓣阀55b,使得排气瓣阀55b保持关闭。在侧壁593中形成有多个通气孔595。当排气挡板阀70关闭且风扇F正在被驱动时,排气管道50b内的压力升高,使得弹簧Sb抵抗弹簧Sb的作用力而延伸并打开排气瓣阀55b。因此,位于排气管道50b内的空气从通气孔595流动通过第二排气出口54并被排出至排气管道50b的外部。
图10A是处于打开状态的改型示例的进气提升阀45c周围的截面图。图10B是处于关闭状态的改型示例的进气提升阀45c周围从下侧观察时的视图。进气提升阀45c未被固定至进气管道40c而是被容置在壳体49c内。壳体49c形成为从进气管道40c的周壁43c朝向内侧突出并覆盖第二进气入口44c。壳体49c具有大致筒形的侧壁493c以及上底部491c,大致筒形的侧壁493c从周壁43c的内侧突出以围绕第二进气入口44c,上底部491c从侧壁493c的上端连续形成以阻挡位于该上端处的开口。第二进气入口44c具有与大致筒形的侧壁493c对应的大致圆形形状,并且进气提升阀45c具有大致盘状形状,以便沿着侧壁493c的内表面滑动。
在壳体49c与进气提升阀45c之间布置有弹簧Sc,弹簧Sc是螺旋形压缩弹簧。弹簧Sc的一端固定至上底部491c的内侧,而弹簧Sc的另一端固定至进气提升阀45c,并且从外部由弹簧Sc将作用力施加至进气提升阀45c,使得进气提升阀45c保持关闭。在侧壁493c中形成有多个通气孔495c。同样,在该示例中,当进气挡板阀60关闭且风扇F正在被驱动时,进气管道40c内的压力下降,使得抵抗弹簧Sc的作用力,弹簧Sc收缩并打开进气提升阀45c。因此,进气管道40c外的空气从第二进气入口44c流动通过通气孔495c并被引入到进气管道40c中。
图10C是处于打开状态的改型示例的排气提升阀55c周围的截面图。排气提升阀55c未被固定至排气管道50c而是被容置在壳体59c内。壳体59c形成为从排气管道50c的周壁53c朝向外侧突出并且从外侧覆盖第二排气出口54c。壳体59c具有绕第二排气出口54c的大致筒形的侧壁593c以及从侧壁593c的前端连续形成的上底部591c。
弹簧Sc的一端固定至上底部591c,而弹簧Sc的另一端固定至排气提升阀55c,并且从外部由弹簧Sc将作用力施加至排气提升阀55c,使得排气提升阀55c保持关闭。在侧壁593c中形成有多个通气孔595c。同样,在该改型示例中,当排气挡板阀70关闭且风扇F正在被驱动时,排气管道50c内的压力升高,使得抵抗弹簧Sc的作用力,弹簧Sc收缩并打开排气提升阀55c。因此,排气管道50c内的空气流动通过第二排气出口54c并通过通气孔595c排出至排气管道50c的外部。由于第二排气出口54c被壳体59c从外侧覆盖,所以阻止水通过第二排气出口54c进入排气管道50c。
尽管上面已经详细描述了本发明的实施方式,但是本发明不限于该具体实施方式,并且在权利要求中描述的本发明的要旨的范围内可以进行各种改型和变型。
在以上实施方式中,设置有进气管道40和排气管道50两者以及进气挡板阀60和排气挡板阀70两者,但是本发明不限于这样的示例。例如,在未设置有排气管道50的情况下,至少应设置有进气管道40、第二进气入口44、进气簧片阀45和进气挡板阀60。在未设置有进气管道40的情况下,至少应设置有排气管道50、第二排气出口54、排气簧片阀55和排气挡板阀70。在设置有进气管道40和排气管道50但未设置有进气挡板阀60的情况下,至少应设置有第二排气出口54、排气簧片阀55和排气挡板阀70。在设置有进气管道40和排气管道50但未设置有排气挡板阀70的情况下,至少应设置有第二进气入口44、进气簧片阀45和进气挡板阀60。
代替进气簧片阀45等,可以设置有由控制器100控制其打开及关闭的电磁阀。在这种情况下,控制器100可以在风扇F正在被驱动并且进气挡板阀60阻挡第一进气入口41与燃料电池80之间的连通时打开电磁阀。类似地,可以设置电磁阀来代替排气簧片阀55等。
在以上实施方式中,当车辆未停止并且风扇F正在被驱动时,如图7的步骤S1、S3、S5、S6、S7中示出的,排气挡板阀70的打开及关闭根据供给至燃料电池80的空气的流量来进行切换,但是,本发明不限于这样的示例。具体地,当车辆停止并且风扇F正在被驱动时,进气挡板阀60和排气挡板阀70都可以打开。
风扇F的位置不限于以上实施方式中的位置。例如,风扇F可以布置在第二进气入口44与燃料电池80之间。在这种情况下,第二进气入口44、风扇F和燃料电池80沿从进气管道40的第一进气入口41朝向进气出口42的方向依次布置,并且第二排气出口54、燃料电池80和风扇F在从排气管道50的第一排气出口51朝向排气入口52的方向依次布置。同样,在这种情况下,当进气挡板阀60和排气挡板阀70关闭并且风扇F正在被驱动时,空气可以通过第二进气入口44和第二排气出口54被供给至燃料电池80。
在以上实施方式中,风扇从前侧吸入空气并将空气排出至后侧,但是本发明不限于这样的示例。例如,风扇可以从后侧吸入空气并将空气排出至前侧。
Claims (12)
1.一种配备有气冷式燃料电池的气冷式燃料电池车辆,所述车辆的特征在于包括:
牵引马达,所述牵引马达被供给由所述燃料电池产生的电力;
管道,所述管道具有第一开口、面对所述燃料电池的第二开口以及将所述第一开口连接至所述第二开口的周壁;
风扇,所述风扇使空气循环通过所述管道;
第一阀,所述第一阀允许或阻止所述第一开口与所述燃料电池之间的连通;
车身,所述车身具有面对所述第一开口的通气口,并且所述车身容置所述燃料电池、所述管道、所述风扇以及所述第一阀;
停止判断单元,所述停止判断单元判断所述车辆是否停止;以及
控制单元,所述控制单元对所述第一阀进行控制,其中,
所述周壁在所述第一阀与所述燃料电池之间的位置处设置有第三开口,所述第三开口比所述第一开口离所述通气口远,并且所述周壁设置有打开及关闭所述第三开口的第二阀,
所述第三开口、所述燃料电池和所述风扇或者所述第三开口、所述风扇和所述燃料电池沿从所述第一开口朝向所述第二开口的方向依次布置,
当判定所述车辆停止时,所述控制单元通过所述第一阀来阻止所述第一开口与所述燃料电池之间的连通,以及
当所述风扇正在被驱动并且所述第一开口与所述燃料电池之间的连通被所述第一阀阻止时,所述第二阀打开所述第三开口。
2.根据权利要求1所述的气冷式燃料电池车辆,其特征在于,
所述车身包括作为所述通气口的通气出口,空气通过所述通气出口从所述车身排出,
所述管道包括排气管道,所述排气管道将从所述燃料电池排出的空气引导至所述通气出口,
所述管道包括作为所述第一开口的第一排气出口,
所述管道包括作为所述第二开口的排气入口,
所述第一阀包括允许或阻止所述第一排气出口与所述燃料电池之间的连通的第一排气阀,
所述排气管道的所述周壁设置有作为所述第三开口的第二排气出口,以及
所述第二阀包括打开及关闭所述第二排气出口的第二排气阀。
3.根据权利要求2所述的气冷式燃料电池车辆,其特征在于,
所述管道包括作为所述通气口的通气入口,空气通过所述通气入口被引入到所述车身中,
所述通气入口位于所述车辆的前侧,以及
所述第二排气出口设置所述排气管道的所述周壁的靠近所述车辆的后侧的侧部上。
4.根据权利要求2或3所述的气冷式燃料电池车辆,其特征在于,还包括:
风扇驱动判断单元,所述风扇驱动判断单元判断所述风扇是否正在被驱动;以及
空气流量判断单元,所述空气流量判断单元判断与供给至所述燃料电池的空气的流量相关的参数的值是否指示空气的流量的值处于阈值以下,其中,
所述通气出口设置在所述车身的上表面中,以及
当判定所述车辆没有停止、所述风扇正在被驱动并且所述参数的值指示空气的流量处于所述阈值以下时,所述控制单元通过所述第一排气阀阻止所述第一排气出口与所述燃料电池之间的连通。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的气冷式燃料电池车辆,其特征在于,
所述第二排气阀布置在所述排气管道的外表面侧,
所述第二排气阀借助于所述第二排气阀自身的弹性恢复力或者借助于从外部施加至所述第二排气阀的作用力来关闭所述第二排气出口,以及
当所述排气管道内的压力变成比所述排气管道外的压力大预定值以上的压力时,所述第二排气阀抵抗所述弹性恢复力或所述作用力而打开所述第二排气出口。
6.根据权利要求2至5中的任一项所述的气冷式燃料电池车辆,其特征在于,所述第二排气阀具有基端部分和前端部分,其中,所述基端部分支承在所述排气管道的外表面侧,所述前端部分是相对于所述基端部分位于下侧的自由端。
7.根据权利要求1所述的气冷式燃料电池车辆,其特征在于,
所述车身包括作为所述通气口的通气入口,空气通过所述通气入口被引入到所述车身中,
所述管道包括进气管道,所述进气管道将通过所述通气入口引入到所述车身中的空气引导至所述燃料电池,
所述管道包括作为所述第一开口的第一进气入口,
所述管道包括作为所述第二开口的进气出口,
所述第一阀包括允许或阻止所述第一进气入口与所述燃料电池之间的连通的第一进气阀,
所述进气管道的所述周壁设置有作为所述第三开口的第二进气入口,
所述第二阀包括打开及关闭所述第二进气入口的第二进气阀。
8.根据权利要求7所述的气冷式燃料电池车辆,其特征在于,所述第二进气入口位于所述进气管道的下侧部。
9.根据权利要求8所述的气冷式燃料电池车辆,其特征在于,所述马达或将所述马达的动力传递至车轮的驱动桥布置在所述第二进气入口的下侧。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的气冷式燃料电池车辆,其特征在于,
所述第二进气阀布置在所述进气管道的内表面侧,
所述第二进气阀借助于所述第二进气阀自身的弹性恢复力或者借助于从外部施加至所述第二进气阀的作用力来关闭所述第二进气入口,以及
当所述进气管道内的压力变成比所述进气管道外的压力低预定值以上的压力时,所述第二进气阀抵抗所述弹性恢复力或所述作用力而打开所述第二进气入口。
11.根据权利要求7至10中的任一项所述的气冷式燃料电池车辆,其特征在于,所述第二进气阀具有基端部分和前端部分,其中,所述基端部分支承在所述进气管道的内表面侧,所述前端部分是相对于所述基端部分位于所述车辆的前侧的自由端。
12.根据权利要求1所述的气冷式燃料电池车辆,其特征在于,所述第三开口的开口面积比所述管道的所述第一开口的开口面积小。
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