一种燃油和燃料电池混合动力系统及使用该系统的汽车技术方案

本实用新型专利技术涉及一种燃油和燃料电池混合动力系统及使用该系统的汽车，燃油和燃料电池混合动力系统包括以下依次连接的各组件：燃油动力组件、制氢组件、燃料电池组件、动力电池组件、电能动力组件；所述的电能动力组件还同时直接连接燃料电池组件。本实用新型专利技术的混合动力系统，能合理利用能源的燃油和燃料电池，将燃油发动机的高温尾气和甲醇水燃料汽化过程耦合于一体，解决了长时间停机状态下甲醇水重整制氢

【技术实现步骤摘要】
一种燃油和燃料电池混合动力系统及使用该系统的汽车


[0001]本技术涉及汽车的动力系统领域，尤其涉及一种燃油和燃料电池混合动力系统及使用该系统的汽车。

技术介绍

[0002]新能源只有具备能量密度上碾压性优势，才能颠覆传统能源历经数个世纪建立起来的庞大基础设施和产业体系。氢气是常见燃料中热值最高的能量载体，其热值为142kJ/g，是汽油的3倍，煤炭的5倍。这意味着，在同样质量的氢气、煤炭和石油所产生的能量，氢气的能量密度是最大的，这一特性是实现汽车绿色、可持续发展的重要因素之一。
[0003]氢燃料电池汽车被称为“终极环保车”，其排放物为水，能有效解决汽车使用过程中产生的空气污染问题，作为可再生资源，氢储量丰富，也能解决能源贫乏的问题，目前，不仅氢燃料电池乘用车的研发取得突破，大型氢燃料电池商用车也正在研发，氢燃料电池汽车有希望引导汽车、能源工业的变革。
[0004]常规的燃料电池汽车使用的是70MPa储氢罐提供氢源，高压储氢安全性一直是氢燃料电池车难以推广开的原因之一。甲醇水重整制氢相较于煤制氢和天然气制氢有着反应温度较低，燃料易存储等优点，在汽车上实时制氢发电有着广泛的应用前景。甲醇水重整制氢属于强吸热反应，反应温度在220-400℃之间，车辆运行需要氢气输入燃料电池发电，但制氢过程反应器需要维持在反应温度区间，当车辆处于长时间停止状态，如：车辆停放过夜，上下班之间间隔10小时以上，放假期间不使用车辆等情况，车辆内部的反应器将降至常温，从而无法供给氢气至燃料电池发电。常规的加热方式可以是电加热和燃烧甲醇或甲醇水，电加热时间较长，持续消耗电池的电量，若电池没电，车辆将无法运转，燃烧燃料加热需等待一定时间，无法做到即开即走，且在封闭场合如地下停车场燃烧大量燃料加热易导致缺氧。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是解决现有技术的不足，提供一种可做到即开即走，合理利用能源的燃油和燃料电池混合动力系统，及使用该系统的汽车。
[0006]本技术所采用的技术方案是：一种燃油和燃料电池混合动力系统，其特征在于，包括以下依次连接的各组件：
[0007]燃油动力组件，利用汽油在燃油发动机内燃烧做功产生动力供汽车行驶；
[0008]制氢组件，用于将甲醇水重整催化转化为氢气；
[0009]燃料电池组件，用于利用氢进行电化学反应产生电能；
[0010]动力电池组件，用于存储所述燃料电池组件产生的全部或部分电能，以及利用存储的电能为车辆的行车用电设备供电；
[0011]电能动力组件，利用电能产生动力供汽车行驶；所述的电能动力组件还同时直接连接燃料电池组件。
[0012]优选的，所述的制氢组件包括甲醇水燃料箱、泵、第一汽化器、第二汽化器、重整室、提纯器、换热器、第一燃烧室和第二燃烧室；所述燃油动力组件连接第一汽化器，甲醇水燃料箱连接泵，泵的第一出口依次连接第一汽化器和第一燃烧室，泵的第二出口依次连接换热器的冷媒入口、第二汽化器、重整室和提纯器，提纯器的纯氢气出口依次连接换热器的热媒入口和燃料电池组件；提纯器的驰放气出口连接第二燃烧室。
[0013]优选的，所述的重整室与第一燃烧室和第二燃烧室之间为热传递连接。
[0014]优选的，所述的泵的第一出口与第一汽化器之间设置有第一电磁阀。
[0015]优选的，所述的泵的第二出口与换热器的冷媒入口之间设置有第二电磁阀。
[0016]优选的，所述的换热器上设置有纯氢气出口，所述的纯氢气出口与燃料电池组件连接。
[0017]一种基于上述混合动力系统的使用方法，包括以下步骤：
[0018]步骤一、当汽车启动时，燃油输入燃油动力组件为汽车提供动力，同时产生的高温尾气通过第一汽化器；此时第二电磁阀关闭，第一电磁阀打开，泵运行将甲醇水燃料箱的甲醇水燃料输入第一汽化器，气化的甲醇水输入第一燃烧室，在第一燃烧室燃烧产生热量为处于常温状态的重整室加热；
[0019]步骤一、当重整室升至反应温度时，关闭第一电磁阀，打开第二电磁阀，甲醇水进入第二汽化器，利用重整室的热量汽化为气态，进入重整室转化为混合气，混合气进入提纯器，一部分的氢气被分离经纯氢气出口进入换热器降至室温，进入燃料电池产生电能，另一部分未经分离的混合气进入第二燃烧室燃烧，为甲醇水重整反应提供热量；
[0020]步骤三、燃料电池组件产生的电能存储入动力电池组件，当动力电池组件的电量到达一定值后，关闭燃油动力组件，开启电能动力组件。
[0021]步骤四、车辆运行时，根据不同的运行速度选择燃油动力组件、燃油动力组件和动力电池组件同时为车辆供能。
[0022]优选的，所述的步骤四的具体操作为：
[0023](1)低速运行时，燃料电池产生的电能一部分供给车辆运行，一部分存储入动力电池组件，当动力电池组件满电状态后，关闭制氢组件和燃料电池组件，完全由动力电池组件供能，当动力电池组件的电量低于一定值后，再开启制氢组件和燃料电池组件，为动力电池组件充电和为车辆供能；
[0024](2)中速运行时，燃料电池组件产生的电能完全为车辆供能；
[0025](3)高速运行时，燃料电池组件和动力电池组件同时为车辆供能。
[0026]一种汽车，包括驱动轮及与所述驱动轮相连的驱动桥，还包括上述所述的混合动力系统，所述的混合动力系统的动力输出到所述的驱动桥，由所述的驱动桥驱动所述驱动轮。
[0027]本技术与现有技术相比具有以下优点：
[0028](1)将燃油发动机的高温尾气和甲醇水燃料汽化过程耦合于一体，解决了长时间停机状态下甲醇水重整制氢-氢燃料电池新能源汽车的重整室加热和保温问题，能够达到车辆即开即用，无需耗费长时间加热重整室以达到反应温度，车辆运行完毕后也无需持续提供电能为重整室保温。
[0029](2)甲醇来源广泛，价格低廉，本身为含氧化合物燃烧充分，燃烧后无碳颗粒、含硫
废物、Nox等污染物，本技术充分利用两种动力系统的优点，仅在车辆开始运行的初期使用燃油为燃料，后期的燃料使用甲醇水，节约成本，保护环境。
[0030](3)在无甲醇水加注站的情况下，车辆可单独使用燃油运行，解决目前甲醇水加注难的问题。
附图说明
[0031]图1是本技术实施例的流程示意图。
[0032]图2是本技术的一种汽车的驱动原理示意图。
[0033]图中标号所示为：
[0034]燃油动力组件1、制氢组件2、甲醇水燃料箱201、泵202、第一电磁阀203、第二电磁阀204、第一汽化器205、第二汽化器206、换热器207、重整室208、提纯器209、第一燃烧室210、第二燃烧室211、燃料电池组件3、动力电池组件4、电能动力组件5、驱动轮6、驱动桥7。
具体实施方式：
[0035]为加深本技术的理解，下面将结合实施案例和附图对本技术作进一步详述。本技术可通过如下方式实施：
[0036]参照图1，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃油和燃料电池混合动力系统，其特征在于，包括以下依次连接的各组件：燃油动力组件(1)，利用汽油在燃油发动机内燃烧做功产生动力供汽车行驶；制氢组件(2)，用于将甲醇水重整催化转化为氢气；燃料电池组件(3)，用于利用氢进行电化学反应产生电能；动力电池组件(4)，用于存储所述燃料电池组件(3)产生的全部或部分电能，以及利用存储的电能为车辆的行车用电设备供电；电能动力组件(5)，利用电能产生动力供汽车行驶；所述的电能动力组件(5)还同时直接连接燃料电池组件(3)。2.根据权利要求1所述的一种燃油和燃料电池混合动力系统，其特征在于，所述的制氢组件(2)包括甲醇水燃料箱(201)、泵(202)、第一汽化器(205)、第二汽化器(206)、重整室(208)、提纯器(209)、换热器(207)、第一燃烧室(210)和第二燃烧室(211)；所述燃油动力组件(1)连接第一汽化器(205)，甲醇水燃料箱(201)连接泵(202)，泵(202)的第一出口依次连接第一汽化器(205)和第一燃烧室(210)，泵(202)的第二出口依次连接换热器(207)的冷媒入口、第二汽化器(206)、重整室(208)和提纯...

【专利技术属性】
技术研发人员：高继明，邓伟林，蒋彪，王小鹏，沈志杰，
申请(专利权)人：广东能创科技有限公司，
类型：新型
国别省市：