【技术实现步骤摘要】
内燃机与燃料电池混合动力装置及控制方法
本专利技术涉及一种混合动力装置及控制方法,特别涉及一种内燃机与燃料电池混合动力装置及控制方法,属于混合动力
技术介绍
对于传统动力机械,其动力一般是由内燃机通过燃烧柴油、汽油等化石燃料来提供,虽然其动力性、稳定性以及安全性等方面技术经过多年的发展已经日渐成熟,但是内燃机本身存在着效率有限、污染物排放高等问题,已经不符合经济环境发展的大方向。混合动力系统常被用以解决纯内燃机动力系统的各种问题,其一般指的发动机与动力电池混动,即“油电”混动,随着新能源技术的快速发展,燃料电池系统也逐渐应用到动力系统中,燃料电池与动力电池混动,即电电混动也慢慢进入到人们的视野。但是无论是“内燃机与电池”混动还是“电电”混动,都存在着诸多弊端,例如“内燃机与电池”混动因为仍然保留了发动机,不能真正意义上做到零排放,仍然有着系统能量利用效率不高等问题;“电电”混动虽然不使用发动机,减小了工作噪音问题,但是由于电电混动方式不能适应工作负载大,负载变化频繁的复杂工况,这种燃料电池与动力电池混合动力系统一般只能应用于小负荷、短距离等场景。因此,为了适应频繁变载且功率需求大的工作场景,急需研发一种新的混合动力系统。传统燃料电池发动机在工作时需要一定流量的空气作为氧化剂,常规燃料电池发动机均采用空压机进行空气增压,空压机工作时需要消耗大量能量,研究表明,空压机消耗的电能约占燃料电池输出电能的10%~20%。而内燃机在工作时排放的尾气具有较高的惯性势能,现实中往往没有对尾气中的气体惯性势能
【技术保护点】
1.一种内燃机与燃料电池混合动力装置,包括内燃机动力总成(1)、燃料电池动力总成(2)和动力耦合装置(3),所述内燃机动力总成(1)和燃料电池动力总成(2)产生的动力分别经动力耦合装置(3)输出动力,所述燃料电池动力总成(2)包括驱动电机(21)、电机控制器(22)、电池(23)、燃料电池本体(24)、燃料罐(25)和空气压缩机(26),所述燃料罐(25)与燃料电池本体(24)的阳极进气口连通,所述空气压缩机(26)与燃料电池本体(24)的阴极进气口连通;其特征在于:所述内燃机动力总成(1)的内燃机排气口设有涡轮(4),所述燃料电池本体(24)的阴极进气口与空气压缩机(26)管道并联设置有增压组件(5),所述涡轮(4)驱动增压组件(5)给燃料电池本体(24)的阴极注入空气。/n
【技术特征摘要】
1.一种内燃机与燃料电池混合动力装置,包括内燃机动力总成(1)、燃料电池动力总成(2)和动力耦合装置(3),所述内燃机动力总成(1)和燃料电池动力总成(2)产生的动力分别经动力耦合装置(3)输出动力,所述燃料电池动力总成(2)包括驱动电机(21)、电机控制器(22)、电池(23)、燃料电池本体(24)、燃料罐(25)和空气压缩机(26),所述燃料罐(25)与燃料电池本体(24)的阳极进气口连通,所述空气压缩机(26)与燃料电池本体(24)的阴极进气口连通;其特征在于:所述内燃机动力总成(1)的内燃机排气口设有涡轮(4),所述燃料电池本体(24)的阴极进气口与空气压缩机(26)管道并联设置有增压组件(5),所述涡轮(4)驱动增压组件(5)给燃料电池本体(24)的阴极注入空气。
2.根据权利要求1所述的内燃机与燃料电池混合动力装置,其特征在于:所述增压组件(5)包括增压叶轮(51)、增压主管(52)、排气支管(53)、增压支管(54)和电动阀门(55);所述增压叶轮(51)由涡轮(4)驱动其旋转,空气经增压叶轮(51)增压后形成压缩空气进入增压主管(52),所述增压主管(52)的末端分别与排气支管(53)和增压支管(54)连通,所述排气支管(53)通向大气,所述增压支管(54)通向燃料电池本体(24)的阴极进气口,所述电动阀门(55)安装于排气支管(53)的入口处。
3.根据权利要求2所述的内燃机与燃料电池混合动力装置,其特征在于:所述增压支管(54)内设有第一单向阀(56),所述空气压缩机(26)与燃料电池本体(24)的阴极进气口之间的管道中设有第二单向阀(27),所述第一单向阀(56)和第二单向阀(27)分别向燃料电池本体(24)的阴极进气口一侧导通。
4.根据权利要求3所述的内燃机与燃料电池混合动力装置,其特征在于:所述燃料电池动力总成(2)包括燃料电池控制器(28)和第一空气流量测量仪(29),所述第一空气流量测量仪(29)位于燃料电池本体(24)的阴极进气口内,所述增压主管(52)内设有第二空气流量测量仪(57),所述第一空气流量测量仪(29)和第二空气流量测量仪(57)分别与燃料电池控制器(28)连接,所述燃料电池控制器(28)控制电动阀门(55)的开度。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的内燃机与燃料电池混合动力装置,其特征在于:所述动力耦合装置(3)包括太阳轮(31)、行星架(32)、齿圈(33)、太阳轮锁止器(34)和齿圈锁止器(35),所述内燃机动力总成(1)的输出轴与太阳轮(31)连接,所述驱动电机(21)的输出轴与齿圈(33)连接,最终动力输出端与行星架(32)连接,所述太阳轮锁止器(34)可以锁定太阳轮(31),齿圈锁止器(35)可以锁定齿圈(33)。
6.根据权利要求5所述的内燃机与燃料电池混合动力装置的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、启动内燃机动力总成(1),由内燃机动力总成(1)通过动力耦合装置(3)提供动力输出;
步骤二、检测电池(23)的电量,当电量小于等于设定值时,燃料电池本体(24)给电池(23)充电,当电量大于设定值时,电机控制器(22)根据动力输出...
【专利技术属性】
技术研发人员:唐捷旭,尹必峰,贾和坤,陈志凌,解玄,孙闫,许晟,方谊茂,
申请(专利权)人:江苏大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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