具有燃料电池组件的环境控制系统技术方案

提供了一种用于飞行器的环境控制系统组件。该组件包括：环境控制系统；舱室气流输送系统，其与环境控制系统气流连通，用于接收来自环境控制系统的舱室入口气流；舱室排气输送系统，其被构造成当环境控制系统组件被安装在飞行器中时，与飞行器的舱室气流连通，用于接收舱室排气气流；和燃料电池组件，其与舱室排气输送系统气流连通，用于接收舱室排气气流。用于接收舱室排气气流。用于接收舱室排气气流。

【技术实现步骤摘要】
具有燃料电池组件的环境控制系统


[0001]本公开涉及飞行器的环境控制系统组件，其包括环境控制系统和燃料电池组件。

技术介绍

[0002]商用飞行器通常包括环境控制系统或ECS，以将飞行器的舱室内的温度和压力维持在期望范围内。例如，将理解的是，现代商用飞行器被构造成在相对较高的高度巡航，其中环境温度远低于对舱室内的乘客合理的温度，并且进一步地，其中环境压力远低于对舱室内的乘客合理的压力。ECS可以向舱室提供气流，以将舱室温度和舱室压力维持在期望范围内。
[0003]向ECS供电可能是麻烦的，特别是对于某些ECS位置。因此，本领域将乐于接受一种用于改进向ECS供电的系统和方法。
附图说明
[0004]在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：
[0005]图1是根据本公开的示例性实施例的飞行器的俯视图。
[0006]图2是根据本公开的示例性实施例的环境控制系统组件的示意图。
[0007]图3是图2的示例性环境控制系统组件的燃料电池组件的燃料电池堆的立体图。
[0008]图4是图3的示例性燃料电池堆的燃料电池的示意图。
[0009]图5是根据本公开的示例性实施例的控制器的示意图。
[0010]图6是根据本公开的另一示例性实施例的环境控制系统组件的示意图。
[0011]图7是根据本公开的又一示例性实施例的环境控制系统组件的示意图。
[0012]图8是根据本公开的示例性方面的操作环境控制系统组件的方法的流程图。
[0013]图9是根据本公开的另一示例性实施例的环境控制系统组件的示意图。
[0014]图10是根据本公开的另一示例性实施例的环境控制系统组件的控制方案的示意图。
[0015]图11是根据本公开的示例性实施例的环境控制系统组件的示意图。
[0016]图12是根据本公开的另一示例性方面的操作环境控制系统组件的方法的流程图。
具体实施方式
[0017]现在将详细参考本公开的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标号来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似的标号已用于指代本公开的相似或类似部分。
[0018]本文使用词语“示例性”来表示“用作示例、实例或例释”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为优于或好于其他实施方式。此外，除非另有明确说明，否则本文描述的所有实施例都应视为示例性的。
[0019]除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用。
[0020]术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。
[0021]本公开大体上涉及用于飞行器的环境控制系统组件(“ECS组件”)。ECS组件包括环境控制系统(“ECS”)、舱室气流输送系统、舱室排气输送系统和燃料电池组件。ECS大体上被构造成生成舱室入口气流，并且舱室气流输送系统与ECS气流连通，以接收舱室入口气流并向飞行器的舱室提供这种舱室入口气流，从而在舱室内维持期望的温度和压力。舱室排气输送系统与飞行器的舱室气流连通，用于接收来自舱室的舱室排气气流。
[0022]在第一示例性实施例中，舱室排气输送系统进一步与燃料电池组件气流连通，用于向燃料电池组件提供舱室排气气流的至少一部分。燃料电池组件可以被构造成使用舱室排气气流生成电力。
[0023]在该第一实施例的至少某些示例性方面中，燃料电池组件可以是包括PEM燃料电池的聚合物交换膜(PEM)燃料电池组件。PEM燃料电池大体上需要在例如60摄氏度和90摄氏度之间的气流。在飞行器处于例如巡航操作的操作期间，将需要显著能量来将环境气流调节到该温度范围内。对提供给PEM燃料电池的气流的压力也存在类似的限制。然而，本公开的专利技术人发现，通过采用舱室排气气流，几乎不需要气流的预调节，以使用舱室排气气流来发电，从而提供显著的效率益处。
[0024]在第二示例性实施例中，ECS组件进一步包括可操作地连接到燃料电池组件的控制器。控制器可以是可操作的，以基于来自控制器的ECS负载预测模块的负载预测数据，调控由燃料电池组件生成并提供给ECS的电力量。ECS负载预测模块可以基于飞行器的乘客数、天气预报数据、历史数据或其组合来确定负载预测数据。特别地，ECS负载预测模块可以基于飞行器的乘客数来确定负载预测数据。本公开的专利技术人发现了ECS所需的电力量与乘客数之间的强相关性。通过使用这种相关性，可以确定负载预测数据，允许燃料电池组件的控制器提供期望的电力量来操作ECS，例如，不需要外部电力。
[0025]现在参考附图，其中同一数字在整个图中指示相同元件，图1提供了可以并入本公开的各种实施例的示例性飞行器10的俯视图。如图1所示，飞行器10限定延伸通过其中的纵向方向L、横向方向T、前端14和后端16。
[0026]此外，飞行器10包括从飞行器10的前端14朝向飞行器10的后端16纵向延伸的机身20以及一对机翼22，或者更确切地，第一机翼22A和第二机翼22B。第一机翼22A从机身20的左舷24大体上相对于纵向方向L沿横向方向T从机身20向外延伸。此外，第二机翼22B类似地从机身20的右舷26大体上相对于纵向方向L沿横向方向T从机身20向外延伸。此外，飞行器10进一步包括竖直稳定器32和一对水平稳定器36。机身20附加地包括外表面40并且限定在机身20的外表面40内侧的舱室42(图1中以虚线描绘)。舱室42大体上是指在飞行器10的飞行操作期间，由一名或多名乘客、机组人员或两者占用的区域。机身20、机翼22和稳定器32、36可以一起被称为飞行器10的本体。
[0027]然而，应当理解，在本公开的其他示例性实施例中，飞行器10可以附加地或替代地包括例如可以或可以不直接沿竖直方向或水平/横向方向T延伸的稳定器、机翼22等的任何其他合适的构造。
[0028]图1的示例性飞行器10还包括推进系统。所描绘的示例性推进系统包括多个飞行
器发动机，多个飞行器发动机中的至少一个飞行器发动机被安装到一对机翼22A、22B中的每一个机翼。具体地，多个飞行器发动机包括安装到第一机翼22A的第一飞行器发动机44和安装到第二机翼22B的第二飞行器发动机46。在至少某些示例性实施例中，飞行器发动机44、46可以被构造为以翼下构造悬挂在机翼22A、22B下方的涡轮风扇喷气发动机。
[0029]然而，替代地，在其他示例性实施例中，可以提供任何其他合适的飞行器发动机。例如，在其他示例性实施例中，第一飞行器发动机44和/或第二飞行器发动机46可以替代地被构造为涡轮喷气发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机等。进一步地，在其他示例性实施例中，推进系统可以附加地或替代地包括一个或多个电动或混合电动飞行器发动机(例如，电风扇)。
[0030]飞行器10可以进一步包括一个或多个燃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于飞行器的环境控制系统组件，其特征在于，所述组件包括：环境控制系统；舱室气流输送系统，所述舱室气流输送系统与所述环境控制系统气流连通，用于接收来自所述环境控制系统的舱室入口气流；舱室排气输送系统，所述舱室排气输送系统被构造成当所述环境控制系统组件安装在所述飞行器中时，与所述飞行器的舱室气流连通，用于接收舱室排气气流；和燃料电池组件，所述燃料电池组件与所述舱室排气输送系统气流连通，用于接收所述舱室排气气流。2.根据权利要求1所述的环境控制系统组件，其特征在于，其中所述低温燃料电池组件是聚合物交换膜燃料电池组件。3.根据权利要求1所述的环境控制系统组件，其特征在于，其中所述燃料电池组件包括具有阳极和阴极的燃料电池，并且其中所述燃料电池的所述阴极与所述舱室排气输送系统气流连通，用于接收所述舱室排气气流。4.根据权利要求1所述的环境控制系统组件，其特征在于，其中所述环境控制系统包括气流调节器和空气循环机，并且其中所述环境控制系统组件进一步包括混合器。5.根据权利要求1所述的环境控制系统组件，其特征在于，其中所述气流调节器被构造成接收环境气流、来自发动机的引气气流或两者。6.根据权利要求4所述的环境控制系统组件，其特征在于，其中所述环境控制系统进一步包括电动机，所述电动机驱动地联接到所述压缩机和所述空气循环机，其中所述电动机限定最大功率消耗，其中所述燃料电池组件限定最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏刚，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：