CN113669155A - 一种组合动力***和商用车 - Google Patents

一种组合动力***和商用车 Download PDF

Info

Publication number
CN113669155A
CN113669155A CN202110979431.7A CN202110979431A CN113669155A CN 113669155 A CN113669155 A CN 113669155A CN 202110979431 A CN202110979431 A CN 202110979431A CN 113669155 A CN113669155 A CN 113669155A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
diesel engine
control valve
port
assembly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110979431.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113669155B (zh
Inventor
江杰
赵舟
易正根
郑冰
靳玉刚
赵子超
钱星
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FAW Jiefang Automotive Co Ltd
Original Assignee
FAW Jiefang Automotive Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FAW Jiefang Automotive Co Ltd filed Critical FAW Jiefang Automotive Co Ltd
Priority to CN202110979431.7A priority Critical patent/CN113669155B/zh
Publication of CN113669155A publication Critical patent/CN113669155A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113669155B publication Critical patent/CN113669155B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B61/00—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/32—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the fuel cells
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/10—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04268—Heating of fuel cells during the start-up of the fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/40—Combination of fuel cells with other energy production systems
    • H01M2250/407—Combination of fuel cells with mechanical energy generators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种组合动力***和商用车，组合动力***包括柴油机***、燃料电池***、进气***、排气***和换热***；进气***包括进气组件和第一控制阀，所述进气组件分别与大气和所述第一控制阀的第一口连通，所述第一控制阀的第二口与所述柴油机***连通，所述第一控制阀的第三口与所述燃料电池***连通；排气***包括排气组件和第二控制阀，所述排气组件分别与所述第二控制阀的第一排气口和大气连通。本发明能够降低组合动力***的结构复杂度，便于动力***协调控制，降低控制的难度，而且可以避免燃料电池在温度较低的工况下启动，提升燃料电池的使用寿命。

Description

一种组合动力***和商用车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种组合动力***和商用车。
背景技术
商用货车常常由于超标排放污染大气，随着环境治理工作的推进，商用车动力***转型已成为大势所趋。目前商用车动力***主要包含有：柴油机、电机、燃料电池等。柴油机技术成熟，***安全可靠，但存在油耗及排放法规的限制问题；电机纯电模式加速快，零排放，但存在续航里程及充电的问题；燃料电池有高效率、零排放、长里程的优势，但加氢设施较少，技术相对不成熟。
单一的商用车动力***由于自身的技术瓶颈已越来越不能满足多场景车载应用，多动力***组合逐步成为了一种趋势，但现有技术中多动力***组合通通常是各种单动力***的简单组合，由于采用多动力***，造成***结构复杂，而且动力***之间协调控制较难，在燃料电池与柴油机组合的***的中，燃料电池有时需要在温度较低的工况下启动，会缩短燃料电池的使用寿命。
因此，需要一种组合动力***和商用车来解决上述技术问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种组合动力***，能够降低组合动力***的结构复杂度，便于动力***协调控制，降低控制的难度，而且可以避免燃料电池在温度较低的工况下启动，提升燃料电池的使用寿命。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种组合动力***，包括：
柴油机***，用于对整车提供动力；
燃料电池***，用于对整车提供动力；
进气***，包括进气组件和第一控制阀，所述进气组件分别与大气和所述第一控制阀的第一口连通，所述第一控制阀的第二口与所述柴油机***连通，所述第一控制阀的第三口与所述燃料电池***连通；
所述第一控制阀能够控制所述第一口与所述第二口和/或第三口连通；
排气***，包括排气组件和第二控制阀，所述排气组件分别与所述第二控制阀的第一排气口和大气连通，所述第二控制阀的第二排气口分别与所述柴油机***和所述燃料电池***连通；
换热***，设置在所述柴油机***和所述燃料电池***之间，用于将所述柴油机***工作产生的热量转换到所述燃料电池***处。
可选地，所述柴油机***包括柴油机本体和第一冷却水箱，所述柴油机本体与所述第二口和所述第二排气口均连通，所述第一冷却水箱设置在所述柴油机本体和所述换热***之间。
可选地，所述燃料电池***包括燃料电池本体、氢气供给组件和冷却组件，所述燃料电池本体与所述第三口和所述第二排气口均连通，所述氢气供给组件与所述燃料电池连通，所述冷却组件设置在所述燃料电池本体与所述换热***之间。
可选地，所述氢气供给组件包括气罐、进气管路、气泵和回气管路，所述进气管路分别与所述气罐和所述燃料电池本体连通，所述回气管路分别与所述气罐和所述燃料电池本体连通，所述气泵设置在所述回气管路上。
可选地，所述氢气供给组件还包括供气管路，所述供气管路分别与所述回气管路和所述柴油机***连通，所述供气管路上设置有开关阀。
可选地，所述氢气供给组件还包括泄压管路，所述泄压管路分别与所述进气管路和所述回气管路连通，所述泄压管路上设置有泄压阀。
可选地，所述冷却组件包括第二冷却水箱和循环水泵，所述第二冷却水箱、所述换热***、所述循环水泵、所述燃料电池本体的冷却管路依次连通形成闭环。
可选地，所述进气组件包括依次连通的压气机和中冷器，所述中冷器与所述第一口连通，所述压气机与大气连通。
可选地，还包括补气组件，所述补气组件包括EGR冷却器，所述EGR冷却器分别与所述第二控制阀的第三排气口和所述柴油机***连通，所述第二控制阀能够控制所述第二排气口与所述第三排气口连通。
本发明的另一个目的在于提供一种商用车，为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种商用车，包括如权上所述的组合动力***。
本发明的有益效果：
本发明所提供的一种组合动力***，包括柴油机***和燃料电池***，柴油机***和燃料电池***通过第一控制阀和第二控制阀共用进气***和排气***，通过上述设置，可以提高柴油机***和燃料电池***的耦合性，将原来相互独立的进气***和排气***设计为共用的形式，简化了动力***的结构，降低了组合动力***的结构复杂度；通过控制第一控制阀即可实现对柴油机***和/或燃料电池***供气，从而实现柴油机***单独工作、燃料电池***单独工作和柴油机***和燃料电池***一起工作三种模式，便于动力***协调控制，降低控制的难度；通过在柴油机***和燃料电池***之间设置换热***，能够将柴油机***工作产生的热量转换到燃料电池***处，由于柴油机在低温下启动是非常成熟的技术，利用柴油机***工作产生的热量对燃料电池***进行加热，从而使得燃料电池避免在温度较低的工况下启动，防止燃料电池在低温下结冰，加快燃料电池***的冷启动速度，降低冷启动的电流，提升燃料电池的使用寿命。
本发明所提供的商用车，包括如上所述的组合动力***，能够降低组合动力***的结构复杂度，便于动力***协调控制，降低控制的难度，而且可以避免燃料电池在温度较低的工况下启动，提升燃料电池的使用寿命。
附图说明
图1是本发明一种组合动力***的原理图；
图2是本发明一种组合动力***NOx排放试验结果对比图；
图3是本发明一种组合动力***中柴油机***热效率的试验结果图；
图4是本发明一种组合动力***中柴油机***碳烟排放试验结果图。
图中：
1、柴油机***；11、柴油机本体；12、第一冷却水箱；2、燃料电池***；21、气罐；22、压力调节阀；221、泄压阀；23、气体流量计；24、燃料电池本体；25、水气分离器；26、气泵；27、开关控制阀；28、第二冷却水箱；29、循环水泵；3、进气***；31、第一控制阀；32、压气机；33、中冷器；34、进气流量计；4、排气***；41、第二控制阀；42、涡轮机；43、电机；5、EGR冷却器；6、换热***。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
商用货车常常由于超标排放污染大气，随着环境治理工作的推进，商用车动力***转型已成为大势所趋。现有技术中，会将不同的动力装置集成在一起，很好地发挥不同动力装置的优势，同时规避各自的劣势。但现有的组合订立***结构复杂，而且在具有燃料电池的组合动力***中，燃料电池在冷启动工况中长期使用，会导致燃料电池寿命变短。
为了能够降低组合动力***的结构复杂度，便于动力***协调控制，降低控制的难度，而且可以避免燃料电池在温度较低的工况下启动，提升燃料电池的使用寿命，如图1-图4所示，本发明提供一种组合动力***。本组合动力***包括：柴油机***1、燃料电池***2、进气***3、排气***4和换热***6。
其中，柴油机***1和燃料电池***2用于对整车提供动力；进气***3包括进气组件和第一控制阀31，进气组件分别与大气和第一控制阀31的第一口连通，第一控制阀31的第二口与柴油机***1连通，第一控制阀31的第三口与燃料电池***2连通；第一控制阀31能够控制第一口与第二口和/或第三口连通；排气***4包括排气组件和第二控制阀41，排气组件分别与第二控制阀41的第一排气口和大气连通，第二控制阀41的第二排气口分别与柴油机***1和燃料电池***2连通；换热***6设置在柴油机***1和燃料电池***2之间，用于将柴油机***1工作产生的热量转换到燃料电池***2处。
柴油机***1和燃料电池***2通过第一控制阀31和第二控制阀41共用进气***3和排气***4，通过上述设置，可以提高柴油机***1和燃料电池***2的耦合性，将原来相互独立的进气***3和排气***4设计为共用的形式，简化了动力***的结构，降低了组合动力***的结构复杂度；通过控制第一控制阀31即可实现对柴油机***1和/或燃料电池***2供气，从而实现柴油机***1单独工作、燃料电池***2单独工作和柴油机***1和燃料电池***2一起工作三种模式，便于动力***协调控制，降低控制的难度。，在燃料电池***2进气的管路上设置有进气流量计34，用于检测进入到燃料电池***2中的空气的量。
通过在柴油机***1和燃料电池***2之间设置换热***6，能够将柴油机***1工作产生的热量转换到燃料电池***2处，由于柴油机在低温下启动是非常成熟的技术，利用柴油机***1工作产生的热量对燃料电池***2进行加热，一方面，降低了柴油机***1的温度，另一方面，燃料电池避免在温度较低的工况下启动，防止燃料电池在低温下结冰，加快燃料电池***2的冷启动速度，降低冷启动的电流，提升燃料电池的使用寿命。
可选地，柴油机***1包括柴油机本体11和第一冷却水箱12，柴油机本体11与第二口和第二排气口均连通，第一冷却水箱12设置在柴油机本体11和换热***6之间。通过第一冷却水箱12在柴油机工作时对柴油机进行降温，同时通过换热***6将热量传递到换热***6中，通过第一冷却水箱12与换热***6之间的热交换，在提升换热***6温度的同时，降低自身的温度，从而延长对柴油机进行制冷的时长。为了进一步提升柴油机的散热效率，可选地，在第一冷却水箱12的旁边设置有风扇，通过风扇加快第一冷却水箱12的散热效率。
可选地，燃料电池***2包括燃料电池本体24、氢气供给组件和冷却组件，燃料电池本体24与第三口和第二排气口均连通，氢气供给组件与燃料电池连通，冷却组件设置在燃料电池本体24与换热***6之间。通过氢气供给组件往燃料电池本体24中供给反应所需的氢气，氢气与大气中的氧气在催化剂的作用下进行化学反应产生电能，冷却组件用于对燃料电池本体24反应过程中产生的热量进行散热。在低温环境中，还可以吸收来自换热***6的热量，对燃料电池本体24进行加热，加快燃料电池的冷启动速度。
具体地，氢气供给组件包括气罐21、进气管路、气泵26和回气管路，进气管路分别与气罐21和燃料电池本体24连通，回气管路分别与气罐21和燃料电池本体24连通，气泵26设置在回气管路上。在本实施例中，进气管路上设置有开关控制阀27、压力调节阀22和气体流量计23，通过控制开关控制阀27的通断，控制氢气供给，通过压力调节阀22，能够调节氢气的供给压力，通过气体流量计23可以监控氢气供给的流量。氢气在燃料电池本体24中反应的后，会有部分氢气携带着反应的水气逸出，通过回气管路上设置气泵26，可以加快逸散的氢气的回流速度，避免氢气的浪费，而且在回气管路上设置有水气分离器25，可以将逸散出的水蒸气与氢气分离，保证进入到气罐21中的氢气的纯净。
可选地，氢气供给组件还包括供气管路，供气管路分别与回气管路和柴油机***1连通，供气管路上设置有开关阀。具体地，燃料电池本体24工作所残余的氢气经水气分离器25，一部分通过气泵26返回氢气罐21，一部分经开关阀进入柴油机***1的进气道，由于氢气比热比大，掺氢的空气柴油混合气进气柴油机气缸内，能有效提升柴油机热效率、降低碳烟排放。附图3为掺氢后柴油机热效率提升的试验结果，附图4为掺氢后柴油机的碳烟排放试验结果。当燃料电池不工作时，打开开关控制阀27，关闭压力调节阀22，通过气泵26从氢气罐21中取氢气进入柴油机的气缸，也可实现同样的目的。总结是，燃料电池工作与否，均可将部分氢气排入到柴油机中，提升柴油机热效率、降低碳烟排放。
可选地，氢气供给组件还包括泄压管路，泄压管路分别与进气管路和回气管路连通，泄压管路上设置有泄压阀221。通过设置泄压阀221，在压力调节阀22失效或者氢气压力过大时，氢气通过泄压阀221由进气管路进入到回气管路上，在回气管路上，通过气泵26的作用再次将高压的氢气排入到气罐21中，保证进气管路气压不至于过高，从而保证供气安全性的同时，即使部分氢气由于压力过高，也会再次回收利用，避免氢气的浪费。
可选地，冷却组件包括第二冷却水箱28和循环水泵29，第二冷却水箱28、换热***6、循环水泵29、燃料电池本体24的冷却管路依次连通形成闭环。具体地，第二冷却水箱28中存放去离子水，能够保证对燃料电池本体24进行有效冷却，同时防止对燃料电池本体24造成腐蚀，通过循环水泵29加速水体流动，通过与换热***6连通，可以将柴油机工作产生的热量转移到燃料电池本体24的冷却管路中，对燃料电池进行加热。
可选地，进气组件包括依次连通的压气机32和中冷器33，中冷器33与第一口连通，压气机32与大气连通。柴油机***1和燃料电池***2采用同一套进气***3，可以提升组合动力***的集成度，减少零部件的使用。
进一步地，通过***设计实现燃料电池和柴油机共用一套进气***3及排气***4，包含压气机32、电机43和涡轮机42，能实现空气增压及柴油机的废气能量回收。燃料电池产生的废气通入柴油机的高压EGR***，省去一套排气***4。燃料电池本体24产生的其余废气可通过柴油机的排气***4排出。
可选地，本组合动力***还包括补气组件，补气组件包括EGR冷却器5，EGR冷却器5分别与第二控制阀41的第三排气口和柴油机***1连通，第二控制阀41能够控制第二排气口与第三排气口连通。通过上述设置，可以将燃料电池本体24反应产生的清洁的、低氧含量、高湿度的废气经第二控制阀41和EGR冷却器5，与新鲜空气混合，进入柴油机本体11的气缸，由于水的汽化潜热大，高湿度的废气进入柴油机气缸能有效降低气缸中的燃烧温度，营造出一种低温缺氧的状态。NOx的产生机理是高温富氧，采用这种方式可有效降低柴油机的NOx排放。附图2为该方式的试验结果，其中，CC表示为燃料电池产生的清洁(clean)、低温(cold)的废气，DH表示为柴油机高压EGR方案中的脏(dirty)、高温(hot)的排气，DC表示为柴油机低压EGR方案中的脏(dirty)、低温(cold)的排气，以上方案为本领域技术人员可清楚明白的。从试验结果表明，CC方案相较DH方案NOx有明显降低，与DC方案效果基本一致，但CC方案由于废气的清洁性可有效提升EGR***的使用寿命，而DC方案由于柴油机本体11的废气中HC及其他腐蚀性物质对增压器压气机32的叶轮使用寿命有影响。
本实施例还提供了一种商用车，包括如权上的组合动力***，能够降低组合动力***的结构复杂度，便于动力***协调控制，降低控制的难度，而且可以避免燃料电池在温度较低的工况下启动，提升燃料电池的使用寿命。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种组合动力***，其特征在于，包括：
柴油机***(1)，用于对整车提供动力；
燃料电池***(2)，用于对整车提供动力；
进气***(3)，包括进气组件和第一控制阀(31)，所述进气组件分别与大气和所述第一控制阀(31)的第一口连通，所述第一控制阀(31)的第二口与所述柴油机***(1)连通，所述第一控制阀(31)的第三口与所述燃料电池***(2)连通；
所述第一控制阀(31)能够控制所述第一口与所述第二口和/或第三口连通；
排气***(4)，包括排气组件和第二控制阀(41)，所述排气组件分别与所述第二控制阀(41)的第一排气口和大气连通，所述第二控制阀(41)的第二排气口分别与所述柴油机***(1)和所述燃料电池***(2)连通；
换热***(6)，设置在所述柴油机***(1)和所述燃料电池***(2)之间，用于将所述柴油机***(1)工作产生的热量转换到所述燃料电池***(2)处。
2.根据权利要求1所述的一种组合动力***，其特征在于，所述柴油机***(1)包括柴油机本体(11)和第一冷却水箱(12)，所述柴油机本体(11)与所述第二口和所述第二排气口均连通，所述第一冷却水箱(12)设置在所述柴油机本体(11)和所述换热***(6)之间。
3.根据权利要求1所述的一种组合动力***，其特征在于，所述燃料电池***(2)包括燃料电池本体(24)、氢气供给组件和冷却组件，所述燃料电池本体(24)与所述第三口和所述第二排气口均连通，所述氢气供给组件与所述燃料电池连通，所述冷却组件设置在所述燃料电池本体(24)与所述换热***(6)之间。
4.根据权利要求3所述的一种组合动力***，其特征在于，所述氢气供给组件包括气罐(21)、进气管路、气泵(26)和回气管路，所述进气管路分别与所述气罐(21)和所述燃料电池本体(24)连通，所述回气管路分别与所述气罐(21)和所述燃料电池本体(24)连通，所述气泵(26)设置在所述回气管路上。
5.根据权利要求4所述的一种组合动力***，其特征在于，所述氢气供给组件还包括供气管路，所述供气管路分别与所述回气管路和所述柴油机***(1)连通，所述供气管路上设置有开关阀。
6.根据权利要求4所述的一种组合动力***，其特征在于，所述氢气供给组件还包括泄压管路，所述泄压管路分别与所述进气管路和所述回气管路连通，所述泄压管路上设置有泄压阀(221)。
7.根据权利要求3所述的一种组合动力***，其特征在于，所述冷却组件包括第二冷却水箱(28)和循环水泵(29)，所述第二冷却水箱(28)、所述循环水泵(29)、所述换热***(6)、所述燃料电池本体(24)的冷却管路依次连通形成闭环。
8.根据权利要求1所述的一种组合动力***，其特征在于，所述进气组件包括依次连通的压气机(32)和中冷器(33)，所述中冷器(33)与所述第一口连通，所述压气机(32)与大气连通。
9.根据权利要求1所述的一种组合动力***，其特征在于，还包括补气组件，所述补气组件包括EGR冷却器(5)，所述EGR冷却器(5)分别与所述第二控制阀(41)的第三排气口和所述柴油机***(1)连通，所述第二控制阀(41)能够控制所述第二排气口与所述第三排气口连通。
10.一种商用车，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的组合动力***。
CN202110979431.7A 2021-08-25 2021-08-25 一种组合动力***和商用车 Active CN113669155B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110979431.7A CN113669155B (zh) 2021-08-25 2021-08-25 一种组合动力***和商用车

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110979431.7A CN113669155B (zh) 2021-08-25 2021-08-25 一种组合动力***和商用车

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113669155A true CN113669155A (zh) 2021-11-19
CN113669155B CN113669155B (zh) 2022-11-15

Family

ID=78545935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110979431.7A Active CN113669155B (zh) 2021-08-25 2021-08-25 一种组合动力***和商用车

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113669155B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160141651A1 (en) * 2014-11-15 2016-05-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and fuel cell system control method
EP3316371A1 (de) * 2016-10-25 2018-05-02 Robert Bosch GmbH Brennstoffzellenvorrichtung mit durch kathodenabgas temperiertem reformer
CN108346842A (zh) * 2018-02-02 2018-07-31 上海理工大学 一种利用相变蓄热器的汽车动力电池低温辅助加热装置
CN109291830A (zh) * 2018-11-20 2019-02-01 吉林大学 一种燃料电池汽车热管理***及其控制方法
CN109860664A (zh) * 2019-03-01 2019-06-07 一汽解放汽车有限公司 质子交换膜燃料电池阴极侧气体湿度调节***及其方法
CN111933977A (zh) * 2020-05-11 2020-11-13 哈尔滨工业大学 一种燃料电池-涡轮增压内燃机混合发电***

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160141651A1 (en) * 2014-11-15 2016-05-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and fuel cell system control method
EP3316371A1 (de) * 2016-10-25 2018-05-02 Robert Bosch GmbH Brennstoffzellenvorrichtung mit durch kathodenabgas temperiertem reformer
CN108346842A (zh) * 2018-02-02 2018-07-31 上海理工大学 一种利用相变蓄热器的汽车动力电池低温辅助加热装置
CN109291830A (zh) * 2018-11-20 2019-02-01 吉林大学 一种燃料电池汽车热管理***及其控制方法
CN109860664A (zh) * 2019-03-01 2019-06-07 一汽解放汽车有限公司 质子交换膜燃料电池阴极侧气体湿度调节***及其方法
CN111933977A (zh) * 2020-05-11 2020-11-13 哈尔滨工业大学 一种燃料电池-涡轮增压内燃机混合发电***

Also Published As

Publication number Publication date
CN113669155B (zh) 2022-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2023042549A (ja) アンモニア－水素駆動に基づく複合型船舶混合動力システム
CN102650230B (zh) 汽车发动机冷却水循环***
CN114183275A (zh) 基于氢气起燃的氨氢混合气动力***及运行控制方法
CN102410054A (zh) 基于有机朗肯循环的发动机排气余热回收控制***及方法
CN111486026A (zh) 发动机***
CN112431666B (zh) 一种基于氢内燃机的氢能摩托车动力***
CN101245730B (zh) 用于混合动力汽车的均质压燃汽油机进气***
CN103362606B (zh) 排气后处理和排气再循环***
CN114274843A (zh) 一种基于液氢汽化冷能利用的车载电池与电控冷却***
CN105257384A (zh) 一种发动机冷却***
CN112550003B (zh) 一种电动汽车增程器
US9731604B2 (en) Distributed auxiliary power unit
CN113669155B (zh) 一种组合动力***和商用车
KR102193900B1 (ko) 과잉산소 재순환을 이용한 준무배기 엔진 및 그 제어 방법
Kech et al. Exhaust Gas Recirculation: Internal engine technology for reducing nitrogen oxide emissions
CN109878680B (zh) 一种带lng冷却的气电并联式船舶混合动力***
CN103210193B (zh) 燃料重整器
US11635039B1 (en) Work vehicle alcohol-based power system with on-board ether
CN202266346U (zh) 基于有机朗肯循环的发动机排气余热回收控制***
CN109751103A (zh) 用于加热还原剂的***及方法
CN212250268U (zh) 一种燃料供应装置及车辆动力***
CN210106029U (zh) 发动机和车辆
CN210769007U (zh) 一种适用于小排量增压直喷发动机的整车热管理***
CN111852692A (zh) 一种燃料供应装置及车辆动力***
CN105156195A (zh) 一种采用电控辅助水泵的发动机冷却***

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant