[发明专利]燃料电池系统

说明书

本发明涉及燃料电池系统。燃料电池系统包括：燃料电池；压缩机；涡轮机；电动马达；第一变速器，该第一变速器被构造成改变压缩机和电动马达之间的传动比，该第一变速器被连接至压缩机旋转轴和马达旋转轴；以及第二变速器，该第二变速器被构造成改变涡轮机和电动马达之间的传动比，该第二变速器被连接至涡轮机旋转轴和马达旋转轴。第一变速器的传动比和第二变速器的传动比被设定成使得电动马达的转速低于压缩机的转速和涡轮机的转速，并且使得压缩机的转速高于涡轮机的转速。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池系统。

背景技术

日本未审专利申请公报第2008-210539号(JP 2008-210539A)公开了一种燃料电池系统，其包括由涡轮机驱动的压缩机。压缩机被设置在燃料电池的氢循环路径中，并且涡轮机被设置在燃料电池的空气路径的阴极排气路径中。压缩机和涡轮机通过涡轮机轴彼此连接。涡轮机由从燃料电池排出的排气驱动，通过涡轮机轴驱动压缩机，并且使氢循环。

发明内容

通常，涡轮机和压缩机的效率分别取决于其转速。另外，存在相对多的涡轮机的效率高的转速与压缩机的效率高的转速不同的情形。然而，在现有技术中，涡轮机和压缩机通过涡轮机轴彼此直接连接。因此，存在的问题在于涡轮机和压缩机的效率不能被充分地提高。

本发明的第一方面涉及一种燃料电池系统，其包括：燃料电池；压缩机，所述压缩机被构造成向燃料电池供给阴极气体，所述压缩机包括压缩机旋转轴；涡轮机，所述涡轮机被构造成由从燃料电池排出的阴极排气驱动，所述涡轮机包括涡轮机旋转轴；电动马达，所述电动马达包括马达旋转轴，并且所述电动马达被设置在压缩机和涡轮机之间；第一变速器，所述第一变速器被构造成改变压缩机和电动马达之间的传动比，所述第一变速器被连接至压缩机旋转轴和马达旋转轴；以及第二变速器，所述第二变速器被构造成改变涡轮机和电动马达之间的传动比，所述第二变速器被连接至涡轮机旋转轴和马达旋转轴。第一变速器的传动比和第二变速器的传动比被设定成使得电动马达的转速低于压缩机的转速和涡轮机的转速，并且使得压缩机的转速高于涡轮机的转速。根据本发明的第一方面，使用第一变速器和第二变速器，电动马达的转速被设定成低于压缩机的转速和涡轮机的转速，并且压缩机的转速被设定成高于涡轮机的转速。因此，能够充分地提高压缩机和涡轮机的效率。

本发明的第二方面涉及一种燃料电池系统，其包括：燃料电池；压缩机，所述压缩机被构造成向燃料电池供给阴极气体，所述压缩机包括压缩机旋转轴；涡轮机，所述涡轮机被构造成由从燃料电池排出的阴极排气驱动，所述涡轮机包括涡轮机旋转轴；电动马达，所述电动马达包括马达旋转轴，并且所述电动马达被设置在压缩机的与涡轮机相反的一侧上的位置处；第一变速器，所述第一变速器被构造成改变压缩机和电动马达之间的传动比，所述第一变速器被连接至压缩机旋转轴和马达旋转轴；以及第二变速器，所述第二变速器被构造成改变涡轮机和压缩机之间的传动比，所述第二变速器被连接至涡轮机旋转轴和压缩机旋转轴。第一变速器的传动比和第二变速器的传动比被设定成使得电动马达的转速低于压缩机的转速和涡轮机的转速，并且使得压缩机的转速高于涡轮机的转速。根据本发明的第二方面，使用第一变速器和第二变速器，电动马达的转速被设定成低于压缩机的转速和涡轮机的转速，并且压缩机的转速被设定成高于涡轮机的转速。因此，能够充分地提高压缩机和涡轮机的效率。