基于燃料电池的内燃机余热利用混合动力系统

摘要

本发明涉及一种基于燃料电池的内燃机余热利用混合动力系统，属于车辆混合动力技术领域。该混合动力系统在内燃机的排气管处安装燃料重整器，利用排气余热实现燃料的重整，并将生成的重整富氢气作为燃料电池的燃料，燃料电池所产生的电能储存在蓄电池中，从而实现内燃机排气余热的回收；同时在内燃机的输出轴端安装电动机/发电机，该电动机/发电机用于回收车辆行驶过程中的制动能量，并将这部分能量也储存在蓄电池中，此外，电动机/发电机能实现内燃机的自动起停，且在特定工况提供辅助动力。该系统能有效利用内燃机的排气余热和制动能量，同时能消除内燃机怠速工况，可降低内燃机燃油消耗和有害物排放。

主权项

基于燃料电池的内燃机余热利用混合动力系统，主要包括：内燃机1，内燃机控制单元2，内燃机排气温度传感器3，内燃机排气管4，内燃机进气管5，燃料重整器6，重整燃料控制阀7，重整气净化分离装置8，重整燃料储存器9，气泵10，外接注氢接口11，重整气储存器12，重整气压力传感器13，重整气控制阀14，燃料电池15，加速踏板位置传感器16，制动踏板位置传感器17，车速传感器18，混合动力控制单元19，离合器踏板位置传感器20，燃料电池控制器21，蓄电池控制器22，蓄电池23，电动机/发电机控制器24，电动机/发电机25，离合器26，变速器27，动力输出轴28；内燃机1的排气管4与燃料重整器6相连，该燃料重整器6安装在内燃机1的尾气后处理装置之后；在尾气后处理装置与燃料重整器6之间的排气管4上安装内燃机排气温度传感器3，以检测排气温度；重整燃料储存器9与燃料重整器6之间设置重整燃料控制阀7，以控制进入燃料重整器6中的燃料流量；在燃料重整器6的重整富氢气出口处安装重整气净化分离装置8，净化后的重整富氢气经气泵10泵入重整气储存器12中进行储存，分离后的其他可燃气体杂质则引回内燃机1的进气管5，从而使可燃气体杂质进入内燃机1内燃烧；重整气储存器12的富氢气体出口与燃料电池15的燃料入口相连，在燃料电池15与重整气储存器12之间安装重整气控制阀14，以控制进入燃料电池15的重整富氢气流量；燃料电池15受燃料电池控制器21的控制，蓄电池23受蓄电池控制器22的控制，燃料电池控制器21和蓄电池控制器22受混合动力控制单元19控制；重整富氢气经重整气控制阀14进入燃料电池15转化为电能，并储存于蓄电池23；在内燃机1输出轴装有电动机/发电机25，且二者同轴相连，电动机/发电机25受电动机/发电机控制器24控制，电动机/发电机控制器24受混合动力控制单元19控制；内燃机1的输出功率经离合器26、变速器27至动力输出轴28，传递给驱动车轮，进而驱动车辆行驶；混合动力控制单元19接收来自内燃机控制单元2、燃料电池控制器21、蓄电池控制器22、电动机/发电机控制器24的反馈信号以及各传感器的信号，同时向内燃机控制单元2、燃料电池控制器21、蓄电池控制器22、电动机/发电机控制器24、重整燃料控制阀7，气泵10以及重整气控制阀14发送控制指令。