CN103029559B - 基于燃料电池的内燃机余热利用混合动力系统 - Google Patents

Abstract

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。

Description

基于燃料电池的内燃机余热利用混合动力系统

技术领域

本发明提供一种车辆混合动力系统，具体涉及机动车动力及传动系统的能量利用、转换和存储，属于车辆混合动力技术领域。

背景技术

随着经济的不断进步，汽车保有量迅速猛增，机动车带来的石油消耗逐年增加，同时机动车排放的尾气造成了严重的大气污染。化石燃料的紧缺以及环境污染的恶化，促使人们开发更为清洁高效的可持续发展能源利用及转化技术。为了减少机动车的能耗和排放，传统的方法包括，提高内燃机的效率，提高传动系的效率，降低车辆总重，采用低风阻的车身等，然而受内燃机燃烧做功循环特性、材料、结构等限制，传统方法在车辆节能减排上的提升空间非常有限。蓄电池驱动的电动车辆具有较高的能量利用效率和零排放特性，是目前车辆研发的重点，但是在蓄电池的成本、重量、能量密度、功率密度、续驶里程、寿命、充电时间等技术指标尚未取得明显进步的情况下，蓄电池驱动的电动车辆很难全面实现产业化，且只能在特定区域运行。氢燃料电池车辆具同样有较高的能量利用效率和零排放特性，且具有良好的发展前景，但是在氢能的低成本制取、安全运输和高能量密度存贮等技术尚未取得根本性突破的情况下，氢燃料电池车辆无法在近期实现商业化。混合动力车辆传动系统能将多个动力源进行有机结合，并使其工作在各自的高效区域，同时实现废弃能量的回收再利用，可以大幅度提升车辆的动力性能和经济性能，是当前切实可行的车辆动力系统节能减排技术。

研究表明，以内燃机为动力的车辆，只有15-25%的燃油能量用在驱动车辆上，其余燃油能量则被内燃机尾气、冷却水等所消耗，而用于车辆行驶的燃油能量又被行驶过程中的滚动阻力、风阻、加速、制动过程等所消耗。以蓄电池-电动机/发电机为辅助动力的油电混合动力系统，其辅助动力系统能调节内燃机的工作区间，降低内燃机工作在低速低负荷工况下运行的机会，甚至取消怠速工况，而在高速低负荷时将部分燃油能量转化蓄电池能量，从而在一定程度上提高内燃机的平均工作效率；同时辅助动力系统还能有效回收再利用车辆制动减速过程中的制动能量，提高燃油的利用率。然而，油电混合动力技术依旧有接近30%的燃油能量被内燃机的排气所带走而未得到有效利用。若利用排气余热，采用燃料催化重整技术，将燃料转化成富氢气体，进而利用燃料电池将富氢气体转化成驱动车辆行驶的电能，实现内燃机排气余热的回收再利用，可进一步提升燃油能量的利用率。燃料电池能够将富氢气体转化为电能，其能量转化效率高，且没有污染物排放。利用内燃机排气余热重整制取富氢气体，产生的富氢气体供给燃料电池作为燃料转化为电能，获得的电能储存在蓄电池中，与电动辅助驱动系统相统一，构成一个多动力源混合动力系统，能最大程度提高燃料能量的利用率，提升内燃机全周期的平均工作效率。

发明内容

本发明的目的是优化机动车动力传动系统，回收再利用车辆行驶的制动能量和内燃机的排气余热能量，提升燃料能量的利用率，提高内燃机的平均工作效率。

本发明的核心思想是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，生成的富氢重整气为燃料电池提供燃料，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，并在特定工况提供辅助动力。具体技术方案如下：

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；重整气储存器12还装有外接注氢接口11；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。

内燃机自动起停的控制方法，具体如下：

当内燃机处于冷机起动时，混合动力控制单元19向电动机/发电机控制器24发出控制指令，使电动机/发电机25工作为电动机模式，拖动内燃机1转动，同时，混合动力控制单元19向内燃机控制单元2发出指令，使内燃机1不进行点火喷油，在内燃机1转速达到怠速转速以上后，混合动力控制单元19向内燃机控制单元2发出指令，使内燃机开始点火喷油，实现内燃机1缸内的正常燃烧过程，此时，混合动力控制单元19再向电动机/发电机控制器24发出指令，将电动机/发电机25置于空转状态，实现冷车启动下内燃机1的快速起动；

当车辆处于停车，而内燃机1将进入怠速工作时，混合动力控制单元19向内燃机控制单元2发出指令，切断内燃机1的点火喷油，使内燃机1停止工作，此时，燃料重整器6、燃料电池15以及电动机/发电机25均停止工作，车辆所需的能量全部由蓄电池23提供，实现内燃机1的自动停止；

当内燃机处于热机启动时，混合动力控制单元19检测到离合器踏板位置传感器20发出的离合器26分离信号，以及制动踏板位置传感器发出的制动踏板分离信号后，混合动力控制单元19向电动机/发电机控制器24发出指令，使电动机/发电机25工作为电动机模式，拖动内燃机1转动，同时，混合动力控制单元19向内燃机控制单元2发出指令，使内燃机1不进行点火喷油，在内燃机1转速达到怠速转速以上后，混合动力控制单元19向内燃机控制单元发出指令，使内燃机开始点火喷油，实现内燃机1缸内的正常燃烧过程，此时，混合动力控制单元19再向电动机/发电机控制器24发出指令，将电动机/发电机25置于空转状态，从而实现热车启动下内燃机1的快速起动。

功率互补方法如下：

当车辆行驶在速度小于20km/h，同时内燃机1节气门开度大于50%的低速大负荷工况时，此时，混合动力控制单元19向电动机/发电机控制器24发出指令，使电动机/发电机24工作为电动机模式，对车辆提供辅助驱动功率；当车辆行驶在速度大于80km/h，同时内燃机节气门开度小于20%的高速小负荷工况时，此时，混合动力控制单元19向电动机/发电机控制器24发出指令，使电动机/发电机25工作为发电机模式，将内燃机1额外输出的能量转化为电能储存在蓄电池23中。

制动能量回收方法如下：

当车辆处于制动减速，并且车速不低于10km/h时，混合动力控制单元19向电动机/发电机控制器24发出指令，使电动机/发电机25工作为发电机模式，电动机/发电机25由车辆行驶惯性驱动运转发电，并将电能储存在蓄电池23中。

排气余热回收方法如下：

当内燃机排气温度传感器3检测到燃料重整器6入口温度达到燃料催化重整起燃温度时，混合动力控制单元19通过控制重整燃料控制阀7，调整进入燃料重整器6中的重整燃料流量；重整燃料进入燃料重整器6之后，在高温余热作用下发生催化反应，将进入燃料重整器6中的重整燃料转化成富氢气体，所生成的富氢气体经重整气净化装置8净化后，由气泵10泵入重整气储存器12中储存；当重整气压力传感器13检测的重整气压力大于3bar、并且蓄电池控制器22检测的蓄电池能量小于最大值、并且重整燃料控制阀7开启时，混合动力控制控制单元19发出重整气控制阀14的控制信号g，调整进入燃料电池15中的重整富氢气流量，从而使燃料电池15利用重整富氢气产生电能，并将电能储存在蓄电池23中。

有益效果

该混合动力系统能很好的利用内燃机排气余热进行燃料重整，并将所得的富氢气体在线转化为电能储存在蓄电池中，高效清洁地回收了内燃机的排气余热，降低了内燃机的热污染；该系统还能回收部分车辆行驶时的制动能量，降低了制动系的机械磨损；实现内燃机的自动起停，消除了内燃机的怠速工况，降低了内燃机的燃油消耗和有害物排放；在车辆大负荷工况下，电动机能提供部分辅助驱动转矩，可以使小排量的内燃机达到较大排量内燃机的驱动能力；内燃机附件采用电动驱动方式，齿形皮带和齿轮组可以全部省掉，传统的发电机和起动机均可省掉，内燃机附件的布置可以更加灵活。系统各部件的恰当匹配与优化控制，能提升整个系统的工作效率，特别是提升内燃机的平均工作效率，可进一步实现车辆动力系统的节能减排。

附图说明

图1：基于燃料电池的内燃机余热利用混合动力系统原理图

图中：1.内燃机；2.内燃机控制单元；3.内燃机排气温度传感器；4.内燃机排气管；5.内燃机进气管；6.燃料重整器；7.重整燃料控制阀；8.重整气净化分离装置；9.重整燃料储存器；10.气泵；11.外接注氢接口；12.重整气储存器；13.重整气压力传感器；14.重整气控制阀；15.燃料电池；16.加速踏板位置传感器；17.制动踏板位置传感器；18.车速传感器；19.混合动力控制单元；20.离合器踏板位置传感器；21燃料电池控制器；22.蓄电池控制器；23.蓄电池；24.电动机/发电机控制器；25.电动机/发电机；26.离合器；27.变速器；28.动力输出轴；a.内燃机节气门开度信号；b.内燃机转速信号；c.内燃机排气温度信号；d.重整燃料控制阀7的控制信号；e.气泵10控制信号；f.重整气压力信号；g.重整气控制阀14控制信号；h.加速踏板位置信号；i.制动踏板位置信号；j.车速信号；k.燃料电池反馈信号；l.离合器踏板位置信号；m蓄电池能量状态信号；n.电动机/发电机反馈信号；o.内燃机反馈信号。

具体实施方式

参照图1，基于燃料电池的内燃机余热利用混合动力系统，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；重整气储存器12还装有外接注氢接口11，以便于利用外界氢源向燃料电池15提供燃料；燃料电池15的运转及常规管理由燃料电池控制器21控制，蓄电池23的运转及常规管理由蓄电池控制器22控制，燃料电池控制器21和蓄电池控制器22则由混合动力控制单元19控制；当重整富氢气经重整气控制阀14进入燃料电池15时，混合动力控制单元19通过燃料电池控制器21控制燃料电池15工作，使重整富氢气在燃料电池15中发生氧化还原反应并产生电能，混合动力控制单元19通过蓄电池控制器22对所产生的电能进行整流稳压后，将电能储存在蓄电池23中；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的运行由电动机/发电机控制器24进行管理和控制，电动机/发电机控制器24的工作状态则由混合动力控制单元19决定；车辆行驶过程中的制动能量由电动机/发电机25进行回收，此时混合动力控制单元19向电动机/发电机控制器24发送控制指令，控制电动机/发电机25工作在发电机模式，车辆制动能量经电动机/发电机25转化为电能，混合动力控制单元19通过蓄电池控制器22对所产生的电能进行整流稳压后，将电能储存在蓄电池23中。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。

内燃机的自动起停消除了内燃机的怠速工况，降低了内燃机的燃油消耗和有害物排放；内燃机1的自动起停功能通过增设手动控制开关进行开启或关闭。

自动起停功能开启的情况下，实现冷车启动下内燃机1的快速起动的过程如下：

当内燃机处于冷机起动时，打开自动起停控制开关，混合动力控制单元19向电动机/发电机控制器24发出控制指令，使电动机/发电机25工作为电动机模式，拖动内燃机1转动，同时，混合动力控制单元19向内燃机控制单元2发出指令，使内燃机1不进行点火喷油，在内燃机1转速达到怠速转速以上后，混合动力控制单元19向内燃机控制单元2发出指令，使内燃机开始点火喷油，实现内燃机1缸内的正常燃烧过程，此时，混合动力控制单元19再向电动机/发电机控制器24发出指令，将电动机/发电机25置于空转状态，实现内燃机1的快速起动；

自动起停功能开启的情况下，实现内燃机1的自动停止的过程如下：

在行驶过程中，当驾驶员踩下制动踏板后，再踩下离合器踏板，使车辆停车而内燃机将进入怠速工况时，混合动力控制单元19向内燃机控制单元2发出指令，使内燃机控制单元2控制内燃机1停止喷油点火，此时，燃料重整器6、燃料电池15以及电动机/发电机25均停止工作，车辆所需的能量全部由蓄电池23提供，达到自动熄火的目的，实现内燃机1的即停功能；

自动起停功能开启的情况下，实现热车启动下内燃机1的快速起动的过程如下：

热车启动，比如等待红灯再次启动时，驾驶员不松开离合器踏板使离合器保持分离状态，并抬起制动踏板后，混合动力控制单元19立即发出指令，使电动机/发电机25工作为电动机模式，并将内燃机1转速拖动至怠速800rpm后，混合动力控制单元19发出指令，通过内燃机控制单元2控制内燃机1开始喷油点火，使内燃机1缸内正常燃烧，并令电动机/发电机25置于空转状态，从而实现热车启动下内燃机的快速起动过程。

电动机/发电机25对内燃机1的输出扭矩起到填谷削峰的作用。在车辆行驶过程中节气门开度达到50%以上需要大扭矩驱动，而车速又低于20km/h的行驶工况下，此时一般为急加速、爬坡、起步工况，电动机/发电机25提供辅助扭矩，从而削减内燃机1的扭矩输出峰值，改善内燃机1的燃油经济性和排放性；在车辆行驶过程中节气门开度小于20%，而车速达到80km/h以上的行驶工况下，此时一般为匀速巡航工况，电动机/发电机25工作为发电机模式，提高内燃机1的工作负荷，使内燃机1工作在其高效区，并将内燃机1的额外输出能量转化为电能，经电动机/发电机控制器24和蓄电池控制器22整流稳压后储存在蓄电池23中，从而降低内燃机1工作在高速低负荷工况的机会。这样，既提高了内燃机1在全生命周期下的平均功率，也使得在相同车型下，可以选择排量尺寸稍小内燃机作为车辆的动力源，进而降低内燃机的耗材，在一定程度上实现节能减排。

当驾驶员松开加速踏板，并踩下制动踏板且使制动踏板位置越过空行程后，混合动力控制单元19判断此时车辆处于制动减速过程，若车速不低于10km/h，则由混合动力控制单元19向电动机/发电机控制器24发出指令，使电动机/发电机25工作为发电机模式，电动机/发电机25由车辆行驶惯性驱动运转发电，所得到的电能经发电机/电动机控制器24和蓄电池控制器22整流稳压后储存在蓄电池23中。若车辆虽处于制动减速过程，但车速低于10km/h后，电动机/发电机25的工作效率低，且可能带来一定的振动和噪音，故而可使电动机/发电机25空转，不再回收车辆制动能量。

燃料重整器6安装在内燃机1尾气后处理装置之后，以保证尾气后处理装置的正常工作，其空腔内装有催化剂、催化剂载体，内燃机1排气不与催化剂、催化剂载体直接接触，而是利用排气温度对燃料重整器6加热；当内燃机排气温度传感器3检测到燃料重整器6入口温度达到燃料催化重整起燃温度时，混合动力控制单元19通过控制重整燃料控制阀7，调整进入燃料重整器6中的重整燃料流量；重整燃料从重整燃料储存器9经重整燃料控制阀7进入燃料重整器6空腔内，并直接与催化剂接触，在内燃机1的排气余热作用下，发生催化反应，产生富氢气体；净化后的重整富氢气体由气泵10泵入重整气储存器12，储存在重整器储存器12中的重整富氢气体作为燃料电池15的燃料，当重整气压力传感器13检测的重整气储存器12中压力大于3bar、并且蓄电池控制器22检测的蓄电池能量小于最大值、并且重整燃料控制阀7开启时，混合动力控制控制单元19发出重整气控制阀14的控制信号g，调整进入燃料电池15中的重整富氢气流量，燃料电池15将其转化为电能并储存在蓄电池23中。其中燃料电池15的运行由燃料电池控制器21进行控制和管理，蓄电池23则由蓄电池控制器22进行控制和管理，燃料电池控制器21和蓄电池控制器22的工作状态则由混合动力控制单元19决定：当重整气控制阀14打开后，混合动力控制单元19向燃料电池控制21发出产电指令，之后燃料电池控制器21根据自身的控制规则使燃料电池15产生电能，同时混合动力控制单元19向蓄电池控制器22发出蓄能指令，之后蓄电池控制器22根据自身的控制规则将电能存储到蓄电池23中。

内燃机1的燃料可以是汽油或柴油的传统燃料，也可以是甲醇、乙醇、甲烷等其他燃料，燃料重整器6的燃料一般采用甲醇、乙醇、甲烷等其他燃料，但也可采用汽油或柴油，故而内燃机1与燃料重整器6可以公用统一燃料供给系统，也可以单独设计燃料供给系统；而燃料电池15主要利用燃料重整器6获得的富氢重整气产生电能，也可以通过燃料电池15的外接注接口11向重整气储存器12补充氢气或其他燃料电池15所能利用的气态燃料。然而，恰当的燃料能更好的满足内燃机1、燃料重整器6和燃料电池15工作需要，以提高三者的能量转化效率和燃油经济性。若燃料电池15采用水冷式燃料电池，则燃料电池15与内燃机1可公用一套水冷系统；另外，利用内燃机1的排气余热或冷却水温促进燃料电池15的冷起动，也能进一步提升燃料电池15的工况适应性，提高其使用寿命。

Claims (6)

1.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。

2.根据权利要求1所述的基于燃料电池的内燃机余热利用混合动力系统，其特征在于内燃机自动起停的控制方法，具体如下：

当内燃机处于冷机起动时，混合动力控制单元(19)向电动机/发电机控制器(24)发出控制指令，使电动机/发电机(25)工作为电动机模式，拖动内燃机(1)转动，同时，混合动力控制单元(19)向内燃机控制单元(2)发出指令，使内燃机(1)不进行点火喷油，在内燃机(1)转速达到怠速转速以上后，混合动力控制单元(19)向内燃机控制单元(2)发出指令，使内燃机开始点火喷油，实现内燃机(1)缸内的正常燃烧过程，此时，混合动力控制单元(19)再向电动机/发电机控制器(24)发出指令，将电动机/发电机(25)置于空转状态，实现冷车启动下内燃机(1)的快速起动；

当车辆处于停车，而内燃机(1)将进入怠速工作时，混合动力控制单元(19)向内燃机控制单元(2)发出指令，切断内燃机(1)的点火喷油，使内燃机(1)停止工作，此时，燃料重整器(6)、燃料电池(15)以及电动机/发电机(25)均停止工作，车辆所需的能量全部由蓄电池(23)提供，实现内燃机(1)的自动停止；

当内燃机处于热机启动时，混合动力控制单元(19)检测到离合器踏板位置传感器(20)发出的离合器(26)分离信号，以及制动踏板位置传感器发出的制动踏板分离信号后，混合动力控制单元(19)向电动机/发电机控制器(24)发出指令，使电动机/发电机(25)工作为电动机模式，拖动内燃机(1)转动，同时，混合动力控制单元(19)向内燃机控制单元(2)发出指令，使内燃机(1)不进行点火喷油，在内燃机(1)转速达到怠速转速以上后，混合动力控制单元(19)向内燃机控制单元发出指令，使内燃机开始点火喷油，实现内燃机(1)缸内的正常燃烧过程，此时，混合动力控制单元(19)再向电动机/发电机控制器(24)发出指令，将电动机/发电机(25)置于空转状态，从而实现热车启动下内燃机(1)的快速起动。

3.根据权利要求1所述的基于燃料电池的内燃机余热利用混合动力系统，其特征在于功率互补方法如下：

当车辆行驶在速度小于20km/h，同时内燃机(1)节气门开度大于50％的低速大负荷工况时，此时，混合动力控制单元(19)向电动机/发电机控制器(24)发出指令，使电动机/发电机(24)工作为电动机模式，对车辆提供辅助驱动功率；当车辆行驶在速度大于80km/h，同时内燃机节气门开度小于20％的高速小负荷工况时，此时，混合动力控制单元(19)向电动机/发电机控制器(24)发出指令，使电动机/发电机(25)工作为发电机模式，将内燃机(1)额外输出的能量转化为电能储存在蓄电池(23)中。

4.根据权利要求1所述的基于燃料电池的内燃机余热利用混合动力系统，其特征在于制动能量回收方法如下：

当车辆处于制动减速，并且车速不低于10km/h时，混合动力控制单元(19)向电动机/发电机控制器(24)发出指令，使电动机/发电机(25)工作为发电机模式，电动机/发电机(25)由车辆行驶惯性驱动运转发电，并将电能储存在蓄电池(23)中。

5.根据权利要求1所述的基于燃料电池的内燃机余热利用混合动力系统，其特征在于排气余热回收方法如下：

当内燃机排气温度传感器(3)检测到燃料重整器(6)入口温度达到燃料催化重整起燃温度时，混合动力控制单元(19)通过控制重整燃料控制阀(7)，调整进入燃料重整器(6)中的重整燃料流量；重整燃料进入燃料重整器(6)之后，在高温余热作用下发生催化反应，将进入燃料重整器(6)中的重整燃料转化成富氢气体，所生成的富氢气体经重整气净化装置(8)净化后，由气泵(10)泵入重整气储存器(12)中储存；当重整气压力传感器(13)检测的重整气压力大于3bar、并且蓄电池控制器(22)检测的蓄电池能量小于最大值、并且重整燃料控制阀(7)开启时，混合动力控制控制单元(19)发出重整气控制阀(14)的控制信号g，调整进入燃料电池(15)中的重整富氢气流量，从而使燃料电池(15)利用重整富氢气产生电能，并将电能储存在蓄电池(23)中。

6.根据权利要求1所述的基于燃料电池的内燃机余热利用混合动力系统，其特征在于：重整气储存器(12)还装有外接注氢接口(11)。