[发明专利]燃料电池组件和使用燃料电池组件的车辆

说明书

一种燃料电池组件，其包括燃料电池堆叠。车辆包括推进系统和燃料电池组件，该燃料电池组件构造成以至少一种模式向推进系统供电。燃料电池组件还包括空气压缩机和与空气压缩机隔开的空气泵。该空气压缩机包括启动位置和关闭位置，在启动位置中，空气压缩机构造成向燃料电池堆叠供应空气，而在关闭位置中，空气压缩机不向燃料电池堆叠供应空气。空气压缩机还包括构造成经由空气悬浮的轴承。空气泵构造成当空气压缩机处于关闭位置中时向燃料电池堆叠供应空气，并构造成在空气压缩机处于启动位置中时向轴承供应空气。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，特别涉及燃料电池组件和使用燃料电池组件的车辆。

背景技术

引言

燃料电池堆叠是这样一种电化学装置，该电化学装置使用铂或另一种合适的催化剂而通过成对的氧化/还原反应产生电力。燃料电池堆叠可以用作用于机动车辆推进、发电和其他有益应用的直流电电源。特别是在机动车辆应用中，在行程开始时启动点火器和在行程完成时再次关闭点火器之间的时间段称为车辆驾驶循环。在使用燃料电池堆叠的车辆中，大部分驾驶循环可能在燃料电池堆叠以低功率输出电平操作时空转，且燃料电池堆叠在极低的电流消耗的情形下保持在固定电压电平下。这种低功率/空转周期称为“保持时间”。

发明内容

本发明提供一种包括燃料电池堆叠的燃料电池组件。燃料电池组件还包括空气压缩机和与空气压缩机隔开的空气泵。空气压缩机包括启动位置和关闭位置，在启动位置中，该空气压缩机构造成向燃料电池堆叠供应空气，在关闭位置中，该空气压缩机不向燃料电池堆叠供应空气。空气压缩机还包括构造成经由空气悬浮的轴承。空气泵构造成当空气压缩机处于关闭位置中时向燃料电池堆叠供应空气，并构造成在空气压缩机处于启动位置中时向轴承供应空气。

燃料电池组件可选地包括以下的一个或多个：

A)空气压缩机以第一电压操作，且空气压缩机与燃料电池堆叠电连通；

B)空气泵以不同于第一电压的第二电压操作；

C)与空气泵电连通的电池，且该电池构造成向空气泵提供第二电压；

D)空气压缩机能经由燃料电池堆叠以高电压操作，并且空气泵能经由电池以低电压操作，并且其中，第一电压限定为高电压而第二电压限定为低电压，其中高电压大于低电压；

E)第二电压是约12伏至约59伏，且第一电压等于或大于60伏；

F)设置在空气泵和燃料电池堆叠之间的阀，该阀设置在空气泵和空气压缩机的轴承之间；

G)构造成引导空气的多个通路，并且其中，阀包括多个位置，以打开和关闭通向燃料电池堆叠和轴承的至少一个的通路；

H)阀处于第一位置中，该第一位置允许当空气压缩机处于关闭位置中时，空气泵向燃料电池堆叠供应空气；

I)阀的第一位置打开空气泵和燃料电池堆叠之间的其中一个通路，并关闭空气泵和轴承之间的另一个通路；

J)阀处于第二位置中，该第二位置允许当空气压缩机处于启动位置中时，空气泵向空气压缩机的轴承供应空气；

K)阀的第二位置打开空气泵和轴承之间的通路，并关闭空气泵和燃料电池堆叠之间的通路；

L)阀处于第三位置中，该第三位置允许当空气压缩机在关闭位置和启动位置之间切换时，空气泵向燃料电池堆叠和空气压缩机的轴承两者供应空气；

M)阀的第三位置打开空气泵和轴承之间的通路，并打开空气泵和燃料电池堆叠之间的通路；

N)空气压缩机包括电机和能在电机操作期间旋转的轴；

O)轴承支承轴；

P)过滤器，该过滤器构造成过滤朝向空气泵和空气压缩机引导的空气；