氢能再循环汽车清洁混合动力系统技术方案

一种汽车混合动力系统，包括发电部分和动力部分，发电部分包括压缩氢气发电部分、氢燃料电池发电部分、超级电容电池发电部分和开关磁阻发电机；动力部分包括开关磁阻电动机。压缩氢气发电部分，包括高压储氢气罐、手动截止阀、电磁减压阀、电磁截止阀‑I、气动马达、传动轮和开关磁阻发电机等部分；高压储氢气罐上设置有气罐外充气口、安全阀和气压表，高压储氢气罐通过管道‑I连接气动马达；管道‑I上依次安装有手动截止阀、电磁减压阀和电磁截止阀‑I；气动马达通过传动轮连接开关磁阻发电机转轴；开关磁阻发电机与开关磁阻电动机相连；开关磁阻电动机连接汽车传动轴。氢气的压缩气体能量和其所含氢能能两次利用，极大地增加了能量利用效率，有效地提高了汽车的行驶距离，同时实现了零污染排放。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种汽车混合动力系统，属于汽车动力和机械工程领域，具体涉及一种利用压缩气体能量及氢燃料电池供能的清洁汽车混合动力系统。
技术介绍
汽车作为人类的重要交通工具，为人类的进步做出了巨大的贡献。然而传统内燃机汽车需要消耗大量的石油、天然气等不可再生能源，内燃机燃烧燃料后产生的大量有害气体随汽车尾气排放到大气中，严重危害人们的身体健康，并且燃烧后排放的大量二氧化碳气体已成为地球温室效应的主要原因之一。传统内燃机汽车的大量使用，所带来的能源压力和生态问题日益凸显。人们开始寻求新型动力汽车，目前，新型动力汽车大多分为混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(EV)、空气动力发动机汽车、太阳能动力汽车等几类。混合动力汽车(HEV)具有电池电动车和内燃机汽车的优点，但仍存在排放和能源问题，并需要两种不同类型动力装置，其驱动和控制系统更复杂、成本更高。纯电动汽车(EV)行驶中无污染排放、噪声低、能量转换效率高，但电池驱动的电动汽车受制于车载电池。在比功率、循环寿命、充放电性能、造价和安全性等方面难以实用。汽车一次充电的续驶里程无法达到当前内燃机汽车水平。另外，电池组价格昂贵，循环寿命有限，充电时间太长。空气动力发动机汽车利用压缩空气直接驱动汽车发动机，存在耗气量大、一次充气有效行使距离短、车速低等问题。太阳能电动车仍需减小电池体积和提高光电转换效率。燃料电池的出现及现在工业制氢成本的不断降低为解决这一新型动力问题提供了可能性。燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极化学反应直接转化为电能的装置。反应物质(氢气和氧气)在电化学反应过程中不断地被消耗来产生电能，其基本结构主要由阳极、阴极、电解质和外围电路组成。燃料电池具有能量转化率高、燃料多样化、环境污染小、噪音低、维修性好等特点，其反应过程不涉及到燃烧，工作安全可靠。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，针对现有传统内燃机汽车存在的浪费资源、污染环境等问题，混合动力汽车仍然依赖石油等燃料，及纯电动汽车、空气动力发动机汽车行驶距离短、车速慢等问题，提供一种新型的清洁汽车动力系统。为了解决上述问题，本专利技术的技术方案是这样的：该汽车动力系统包括发电部分和动力部分，所述发电部分包括压缩氢气发电部分、氢燃料电池发电部分、超级电容电池发电部分和开关磁阻发电机；所述动力部分包括开关磁阻电动机。所述压缩氢气发电部分包括高压储氢气罐、手动截止阀、电磁减压阀、电磁截止阀-I、气动马达、传动轮和开关磁阻发电机。所述高压储氢气罐上设置有气罐外充气口、安全阀和气压表，高压储氢气罐通过管道-I连接气动马达，所述管道-I上依次安装有手动截止阀、电磁减压阀和电磁截止阀-I，所述气动马达通过传动轮连接开关磁阻发电机转轴，所述开关磁阻发电机与开关磁阻电动机相连，所述开关磁阻电动机连接汽车传动轴。所述氢燃料电池发电部分包括氢燃料电池、氢气压力调节仪表、热交换器、氢气循环泵、电磁截止阀-II、加湿器。所述氢燃料电池与气动马达通过管道-II相连，所述管道-II上依次安装有氢气压力调节仪表和热交换器，所述氢燃料电池与氢气压力调节仪表通过管道-III相连，所述管道-III上安装有氢气循环泵，所述氢燃料电池、管道-II和管道-III之间可形成一个氢气循环，所述氢燃料电池连接管道-IV为空气进气管道，所述管道-IV上依次安装有电磁截止阀-II、加湿器。所述超级电容电池与开关磁阻电动机之间设置有电磁开关；所述超级电容电池可为开关磁阻电动机供电。所述管道-I、管道-II、管道-III及这些管道上所安装的各类阀、热交换器、循环泵和气动马达等与氢气直接接触的内部都经过达克罗涂覆层处理，防止氢脆。有益效果，以氢气的压缩气体能量和其所含氢能作为发动机能源，实现了无任何污染排放；氢气的压缩气体能量和其所含氢能的两次利用，能量利用效率极大地增加，有效地提高了汽车的行驶距离。汽车有效行驶里程的计算重点在于动力系统能供给多少能量，本动力系统动力源由压缩氢气发电和燃料电池发电两部分组成。压缩氢气发电部分：在车载一定容量的压缩氢气的条件下，不考虑机械损耗，压缩氢气所释放的能量，等于压缩氢气由高压气罐内初始压强完全膨胀到气动马达排入氢燃料电池内的氢气压强时所做的机械功。由热力学理论可知，压缩氢气在膨胀过程中因为工况的不同将经历不同的热力过程，不同的热力过程对外所作的机械功有较大差别，将使汽车的理论续航能力有很大的差异。压缩氢气在膨胀过程中，对外所作的机械功由下式所决定： w = ∫ V 1 V 2 p d v - - - ( 1 ) ]]>式中：W——压缩氢气对外所作总机械功；p——瞬时压力变化；V——瞬时气体体积。系统膨胀时不吸热，经历绝热膨胀过程，对外做功最少，其中气体状态参数间有如下关系：气动马达的排气压强为P2，由式(1)和式(2)可得： w ′ = p 1 V 1 k - 1 [ 1 - ( p 2 p 1 ) k - 1 k ] - - - ( 3 ) ]]>式中：k——绝热系数，一般为1.41；w′——绝热过程压缩氢气膨胀输出总机械功。系统膨胀时完全充分吸热，经历等温过程，对外做功最多，其中气体状态参数可表述如下：将式(4)代入式(1)积分可得： w ′ ′ = p 1 V 1 ln ( p 1 p 2 ) - - - ( 5 ) ]]>式中：w″——等温过程压缩氢气膨胀输出总机械功。在实际的汽车行驶过程中，压缩氢气的膨胀过程热交换情况介于绝热膨胀本文档来自技高网...

【技术保护点】
氢能再循环汽车清洁混合动力系统，其特征指的是包括发电部分和动力部分，压缩氢气发电后用于氢燃料电池发电，所述发电部分包括压缩氢气发电部分、氢燃料电池发电部分、超级电容电池发电部分和开关磁阻发电机；所述动力部分包括开关磁阻电动机。

【技术特征摘要】
1.氢能再循环汽车清洁混合动力系统，其特征指的是包括发电部分和动力部分，压缩氢气发电后用于氢燃料电池发电，所述发电部分包括压缩氢气发电部分、氢燃料电池发电部分、超级电容电池发电部分和开关磁阻发电机；所述动力部分包括开关磁阻电动机。2.根据权利要求1所述的压缩氢气发电部分，其特征是包括高压储氢气罐、手动截止阀、电磁减压阀、电磁截止阀-I、气动马达、传动轮和开关磁阻发电机等部分；高压储氢气罐上设置有气罐外充气口、安全阀和气压表，高压储氢气罐通过管道-I连接气动马达；管道-I上依次安装有手动截止阀、电磁减压阀和电磁截止阀-I；气动马达通过传动轮连接开关磁阻发电机转轴；开关磁阻发电机与开关磁阻电动机相连；开关磁阻电动机连接汽...

【专利技术属性】
技术研发人员：史长根，刘青山，杨旋，
申请(专利权)人：中国人民解放军理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32