CN107839522A - 一种汽车动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车动力系统，包括依次连接的车载反应系统、燃料电池系统、驱动电机，所述车载反应系统用于将含氢载体反应生成氢气，并供给燃料电池系统使用，所述燃料电池系统产生电能并供给驱动电机。本发明通过设置车载反应系统，可直接储存含氢载体，而无需进行高压气态储氢，因此，可在常温常压下实现工作；而且，车载反应系统将含氢载体反应生成氢气，并同时供给燃料电池系统使用，因此，无需对生产的氢气进行高压储存，随用随产，燃料电池系统产生电能并供给驱动电机，从而驱动电机工作；本发明只需在常温常压下储存含氢载体，风险系数较低，且随用随产，对基础设施的配套要求较低。

Description

一种汽车动力系统
技术领域
本发明涉及汽车动力系统领域，特别是一种汽车动力系统。
背景技术
氢燃料电池是一种将燃料(氢气)和氧化剂(空气)中的化学能通过电化学反应直接转化为电能、热能和反应产物(水)的发电装置。与动力电池不同，燃料电池所需的燃料和氧化剂不是储存在电池内，而是储存在电池外的储存装置中。工作时只要连续不断地向电池内送入燃料和氧化剂，就可对外输出电能。
目前燃料氢气先通过专门的装置制作，然后存放在加气站等地方，氢燃料电池汽车通过车载燃料储存系统储存来自加气站等地方的氢气燃料，主要储存技术为高压气态储氢，将压缩氢气储存在35MPa(国内)或70MPa(国外)的车载高压容器中，从而向燃料电池系统提供燃料(氢气)。存在缺点：1)车载氢气储存为高压工况，对容器要求高、安全风险大；2)车辆使用时，需要通过加氢设备或加氢站进行高压加注，对基础设施的配套要求高。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车动力系统，以解决现有技术中的不足，实现车载反应系统直接将含氢载体反应并生成氢气，供给燃料电池系统使用。
本发明提供了一种汽车动力系统，包括依次连接的车载反应系统、燃料电池系统、驱动电机，所述车载反应系统用于将含氢载体反应生成氢气，并供给燃料电池系统使用，所述燃料电池系统产生电能并供给驱动电机。
作为优选，所述车载反应系统包括依次连接的储液箱、油泵、反应器、分离器、缓冲罐，所述储液箱用于储存液态的含氢载体，所述缓冲罐还与燃料电池系统连接，所述缓冲罐用于储存经分离器产生的氢气。
作为优选，所述车载反应系统还包括回液箱，所述回液箱与分离器连接。
作为优选，所述车载反应系统还包括用于对反应器进行加热的电加热装置，所述电加热装置与反应器连接。
作为优选，所述车载反应系统还包括设置在缓冲罐与燃料电池系统之间的压力阀。
作为优选，所述汽车动力系统还包括具有储电功能的动力电池，所述动力电池与驱动电机并联；
当燃料电池系统提供的电能不能驱动电机需求时，动力电池向驱动电机提供电能；
当燃料电池系统提供的电能多余驱动电机需求时，多余的电能输入动力电池。
作为优选，所述动力电池还与电加热装置连接，所述动力电池用于为电加热装置提供电能。
作为优选，所述汽车动力系统还包括控制器，所述控制器分别与油泵、电加热装置、燃料电池系统连接。
作为优选，所述燃料电池系统内设置有第一功率输出模块与第二功率输出模块，第二功率输出模块输出的功率高于第一功率输出模块输出的功率；
当所述动力电池内的电量存满，且第一功率输出模块输出的功率能够满足驱动电机需求时，第一功率输出模块导通；反之，则第二功率输出模块导通。
本发明通过设置车载反应系统，可直接储存含氢载体，而无需进行高压气态储氢，因此，可在常温常压下实现工作；而且，车载反应系统将含氢载体反应生成氢气，并同时供给燃料电池系统使用，因此，无需对生产的氢气进行高压储存，随用随产，燃料电池系统产生电能并供给驱动电机，从而驱动电机工作；本发明只需在常温常压下储存含氢载体，风险系数较低，且随用随产，对基础设施的配套要求较低。
附图说明
图1是本发明的实施例提供的汽车动力系统的结构示意图。
附图标记说明：
11-储液箱，12-油泵，13-反应器，14-分离器，15-缓冲罐，16-压力阀，
17-电加热装置，18-回液箱，2-燃料电池系统，3-驱动电机，4-动力电池，
5-控制器。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图1所示，本发明实施例提供了一种汽车动力系统，包括依次连接的车载反应系统、燃料电池系统2、驱动电机3，所述车载反应系统用于将含氢载体反应生成氢气，并供给燃料电池系统2使用，所述燃料电池系统2产生电能并供给驱动电机3。
其中，燃料电池系统2一般为氢气燃料电池堆，本发明通过设置车载反应系统，可直接储存含氢载体，而无需进行高压气态储氢，因此，可在常温常压下实现工作；而且，车载反应系统将含氢载体反应生成氢气，并同时供给燃料电池系统2使用，因此，无需对生产的氢气进行高压储存，随用随产，燃料电池系统2产生电能并供给驱动电机3，从而驱动电机3工作；本发明只需在常温常压下储存含氢载体，风险系数较低，且随用随产，对基础设施的配套要求较低。
作为优选，所述车载反应系统包括依次连接的储液箱11、油泵12、反应器13、分离器14、缓冲罐15，所述储液箱11用于储存液态的含氢载体，所述缓冲罐15还与燃料电池系统2连接，所述缓冲罐15用于储存经分离器14产生的氢气。作为优选，所述车载反应系统还包括回液箱18，所述回液箱18与分离器14连接。作为优选，所述车载反应系统还包括用于对反应器13进行加热的电加热装置17，所述电加热装置17与反应器13连接。作为优选，所述车载反应系统还包括设置在缓冲罐15与燃料电池系统2之间的压力阀16。
其中，电加热装置17一般为电加热器；氢燃料电池是一种将燃料(氢气)和氧化剂(空气)中的化学能通过电化学反应直接转化为电能、热能和反应产物(水)的发电装置。与动力电池4不同，燃料电池所需的燃料和氧化剂不是储存在电池内，而是储存在电池外的储存装置中。工作时只要连续不断地向电池内送入燃料和氧化剂，就可对外输出电能。清洁排放(排放物为水)、续航里程长(500公里以上)。
本发明实施例工作原理为：首先在加油气站，将液态的含氢载体加注到储液箱11中，储液箱11中的液态含氢载体经油泵12传输到反应器13中，反应器13中装有催化剂，反应器13经过电加热器加热后，在加热催化作用下，含氢载体发生脱氢反应，分解为氢气和液态脱氢有机物的混合物，气液混合物经过气液分离器14实现分离，氢气进入缓冲罐15，液态脱氢有机物循环到回液箱18中；氢气从缓冲罐15进入燃料电池堆进行发电，而回液箱18中液态脱氢有机物将在下一次加注液态含氢载体时被抽走，返回含氢载体加工工厂进行循环利用。
作为优选，所述汽车动力系统还包括具有储电功能的动力电池4，所述动力电池4与驱动电机3并联；当燃料电池系统2提供的电能不能驱动电机3需求时，动力电池4向驱动电机3提供电能；当燃料电池系统2提供的电能多余驱动电机3需求时，多余的电能输入动力电池4。动力电池4一般采用锂电池。
作为优选，所述动力电池4还与电加热装置17连接，所述动力电池4用于为电加热装置17提供电能。
作为优选，所述汽车动力系统还包括控制器5，所述控制器5分别与油泵12、电加热装置17、燃料电池系统2连接。
作为优选，所述燃料电池系统2内设置有第一功率输出模块与第二功率输出模块，第二功率输出模块输出的功率高于第一功率输出模块输出的功率；当所述动力电池4内的电量存满，且第一功率输出模块输出的功率能够满足驱动电机3需求时，第一功率输出模块导通；反之，则第二功率输出模块导通。
本发明实施例中，车辆启动上电后，整车的控制器5控制反应器13的电加热装置17开启，此时由锂电池向反应器13的电加热装置17提供电能进行加热，当反应器13达到工作温度后，整车的控制器5控制油泵12开启，将储液箱11内的含氢载体输送进反应器13进行脱氢反应，随着氢气不断脱出，缓冲罐15内的压力逐渐上升，当缓冲罐15内的氢气压力达到燃料电池系统2设定工作压力阀16值时，压力阀16开启，氢气进入燃料电池系统2进行电化学反应，燃料电池系统2启动工作，并对外输出电能。
而在燃料电池系统2启动之前，车辆驱动所需电能由锂电池独立提供，燃料电池启动后，车辆驱动电机3所需电能由燃料电池系统2单独提供或者由燃料电池系统2与锂电池一起共同提供，而当燃料电池系统2提供的电能逐渐增大，且多余驱动电机3需求时，动力电池4停止向驱动电机3供电，燃料电池系统2提供的多余的电能输入动力电池4；需要强调的是，锂电池用于提供车辆启动过程的驱动电机3能量需求和燃料电池系统2启动工作之前反应器13的加热能量需求。
燃料电池系统2采用稳定功率输出策略，确保对氢气流量需求稳定，实现有机储氢系统在稳态工况下工作
本发明的脱氢能耗分为启动过程加热能耗Pmax和工作过程加热能耗Pmin，而在燃料电池系统2内设置有第一功率输出模块与第二功率输出模块，对应的，即燃料电池系统2设置一个高位功率输出点和一个低位功率输出点，在驱动电机3需求功率较小，同时锂电池不具备储存多余电能(如电能储存满)的条件下，控制燃料电池系统2在低位功率输出点工作，实现保持工作过程不发生关机再启动情况，从而实现本发明的能耗最小。
本发明解决了常温常压液态有机储氢技术在车辆上进行搭载应用存在的如能量需求、能量消耗、工作稳定性等技术问题；常温常压液态有机储氢技术相比高压气态储氢技术，车载应用的安全性更好，且与汽车行业现有的基础设施架构匹配性较好，有助于大幅降低基础设施投入成本，在氢燃料电池汽车推广、降低使用成本方面前景可期。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种汽车动力系统，其特征在于：包括依次连接的车载反应系统、燃料电池系统、驱动电机，所述车载反应系统用于将含氢载体反应生成氢气，并供给燃料电池系统使用，所述燃料电池系统产生电能并供给驱动电机。
2.根据权利要求1所述的汽车动力系统，其特征在于：所述车载反应系统包括依次连接的储液箱、油泵、反应器、分离器、缓冲罐，所述储液箱用于储存液态的含氢载体，所述缓冲罐还与燃料电池系统连接，所述缓冲罐用于储存经分离器产生的氢气。
3.根据权利要求2所述的汽车动力系统，其特征在于：所述车载反应系统还包括回液箱，所述回液箱与分离器连接。
4.根据权利要求2所述的汽车动力系统，其特征在于：所述车载反应系统还包括用于对反应器进行加热的电加热装置，所述电加热装置与反应器连接。
5.根据权利要求2所述的汽车动力系统，其特征在于：所述车载反应系统还包括设置在缓冲罐与燃料电池系统之间的压力阀。
6.根据权利要求4所述的汽车动力系统，其特征在于：所述汽车动力系统还包括具有储电功能的动力电池，所述动力电池与驱动电机并联；
当燃料电池系统提供的电能不能驱动电机需求时，动力电池向驱动电机提供电能；
当燃料电池系统提供的电能多余驱动电机需求时，多余的电能输入动力电池。
7.根据权利要求6所述的汽车动力系统，其特征在于：所述动力电池还与电加热装置连接，所述动力电池用于为电加热装置提供电能。
8.根据权利要求7所述的汽车动力系统，其特征在于：所述汽车动力系统还包括控制器，所述控制器分别与油泵、电加热装置、燃料电池系统连接。
9.根据权利要求8所述的汽车动力系统，其特征在于：所述燃料电池系统内设置有第一功率输出模块与第二功率输出模块，第二功率输出模块输出的功率高于第一功率输出模块输出的功率；
当所述动力电池内的电量存满，且第一功率输出模块输出的功率能够满足驱动电机需求时，第一功率输出模块导通；反之，则第二功率输出模块导通。
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