在过去的20年中，燃料电池的发展虽然呈现出多样化的趋势，但其在商用车驱动装置领域中，至今仍未出现实质性的突破。早在20世纪，部分城市客车也曾小批量地使用过燃料电池，但是其技术发展的重点仍集中在轿车领域。近年来，研究人员将燃料电池的应用领域逐步过渡到商用车方向。这主要是由于降低CO2 排放的欧盟商用车法规已于近期正式通过。该法规规定在2030年之前，车辆 CO 2排放必须比目前基准阶段降低30%。这个目标促使电驱动力总成系统逐步取代车用柴油机，从而推动了商用车燃料电池的应用。与蓄电池相比，燃料电池的优点表现在行驶里程较长和燃料加注时间较短等方面，同时还可显著优化整车布置方式，并实现轻量化，从而有效改善整车经济性(表1)。此外，如果以不增加 CO 2排放为前提，以此能进一步凸显燃料电池的技术优势，因为其能量密度高 于蓄电池，同样也改善了制造过程中对环境造成的负面影响。
表1 商用车动力装置的比较
在德国，燃料电池技术已较为成熟，并能投入大批量生产，但目前面临的1项重要挑战是加氢站的规模及数量依然较为有限。除此之外，研究人员仍需要进一步降低燃料电池系统的制造成本。在控制成本方面，科技界和工业界都已取得了重要进展。目前，除了燃料电池堆自身以外，对成本影响最大的因素是燃料供给装置和辅助设备。为此，现阶段的燃料电池系统具有多种尺寸形式可供选择，并且其技术性能可满足不同的功率需求。另外，目前市场上现有的燃料电池系统和功率等级需要实现统一化和标准化。当今在汽车领域广受关注的质子交换膜燃料电池(PEMFC)，除了开放式系统中的氧供给系统之外，共有2种封闭式循环回路可供选择。其中1种用于燃料电池堆的热调节，另外1种则用于供应氢燃料。燃料电池系统的整个外围设备通常被称为辅助控制系统(BoP)，采用了机电一体化组件，其成本约为整个系统的25%(图1)。
图1 PEMFC系统结构示意图
2 构件的继承和标准化是关键
Pierburg公司多年来大批量制造了可用于PEMFC系统的各类零部件，以及其他与燃料电池密切相关的辅助产品。目前，该公司将研发重点集中在阴极阀、冷却液泵及氢再循环增压器等方面(图2和图3)。冷却液泵和氢增压器有着较高的标准化要求，同时还需要配备一定比例的通用件，才能使产品的成本和品质与技术转换、使用寿命及运行安全性等因素实现协调一致，并使新开发的高电压冷却液泵和经改进的氢增压器得以充分利用。为了进一步提高通用件比例并降低开发费用，研究人员将冷却液泵、氢增压器、大容量电机、功率电子器件(换流器)等高电压部件和软件进行分开设计，并且将全部的机械和电子组件集成在圆柱形整体式壳体中，其中包括转子结构组件、电机及其他电子器件(图4)。