CN115013207B - 一种基于高低温重整制氢的混合动力系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于高低温重整制氢的混合动力系统及控制方法，属于动力与能源工程领域。解决了目前氢燃料电池燃料储存和运输困难及现有动力系统响应慢、运行不稳定、机动性差的问题。它包括燃料储存罐、等离子体重整器、催化重整器、内燃机、燃料电池、蓄电池组、电动机、齿轮箱、动力输出轴、逆变器和预混合器，燃料储存罐的出料口分别与预混合器的燃料进口、等离子体重整器的燃料进口及催化重整器的燃料进口连通，预混合器的混合气出口与进气道喷射器和缸内直喷喷射器连通，燃料电池的电力出口与蓄电池组和电动机电连接，电动机与齿轮箱连接，齿轮箱与内燃机连接，齿轮箱的输出端连接动力输出轴。本发明主要用于内燃机动力系统。

Description

一种基于高低温重整制氢的混合动力系统及控制方法
技术领域
本发明创造属于动力与能源工程领域，尤其是涉及一种基于高低温重整制氢的混合动力系统及控制方法。
背景技术
燃料电池能直接把燃料中的化学能转化为电能，具有高效、清洁和环保等优点，逐渐在汽车、航运等方面有一定规模的应用。但是燃料电池多采用氢作为燃料来源，氢的储存、运输过程中容易发生泄露，且氢会腐蚀储气罐，造成安全隐患；同时，工业上氢一般由氨等富氢的化合物生产得来，生产成本高，给燃料电池在动力行业的推广应用带来了局限性。
内燃机作为工业上应用最广泛的动力来源，具有功率密度高，热效率高等优点。随着国际社会对气候变化关注度的逐渐上升，各个国家和地区正在逐渐加大对于发动机碳排放的监督和管理力度，应用内燃机作为动力来源时，除了效率之外，将首要考虑运行产生的碳排放水平，这也正在不断推动着内燃机制造技术和应用方式的逐渐更新换代。其中应对方式包含机械结构的改变和应用绿色燃料两大方面，机械结构的转变的对于内燃机排放水平的提升是有限的，往往需要添加后处理装置，应用氨等绿色燃料可以从源头上解决排放问题的限制，但是氨等绿色燃料的应用存在燃料性质上的燃点高、火焰传播速度慢、辛烷值高等特性，影响内燃机性能，限制了此类内燃机的功率范围和应用场景。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种基于高低温重整制氢的混合动力系统及控制方法，以解决目前氢燃料电池燃料储存和运输困难及现有动力系统响应慢、运行不稳定、机动性差的问题。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种基于高低温重整制氢的混合动力系统，包括燃料储存罐、等离子体重整器、催化重整器、内燃机、燃料电池、蓄电池组、电动机、齿轮箱、动力输出轴和预混合器，在内燃机的进气道内设有进气道喷射器，在内燃机内设有缸内直喷喷射器；
燃料储存罐的出料口分别与预混合器的燃料进口、等离子体重整器的燃料进口及催化重整器的燃料进口连通，预混合器的混合气出口与进气道喷射器和缸内直喷喷射器连通，等离子体重整器的重整气出口与燃料电池的进气口连通，催化重整器的重整气出口与燃料电池的进气口和预混合器的重整气入口连通，催化重整器的余热废气入口与内燃机尾气出口和燃料电池废气出口连通，燃料电池的电力出口与蓄电池组和电动机电连接，电动机与齿轮箱连接，齿轮箱与内燃机连接，齿轮箱的输出端连接动力输出轴；
所述预混合器和燃料电池都设有空气入口，所述蓄电池组与电动机和ECU控制器电连接，所述ECU控制器与催化重整器和等离子体重整器电连接。
更进一步的，所述混合动力系统还包括涡轮增压器，涡轮增压器设有空气入口、压缩空气出口、尾气入口和尾气出口，涡轮增压器的压缩空气出口分别与预混合器的空气入口及燃料电池的空气入口连通，涡轮增压器的尾气入口与内燃机的尾气出口连通，涡轮增压器的尾气出口与催化重整器的余热废气入口连通。
更进一步的，燃料电池的电力出口与逆变器电连接，逆变器与蓄电池组电连接，燃料电池的冷却水通路和预混合器的预热水通路相连，燃料电池的冷却水通过冷却水管道进入预混合器的预热水通路，冷却后再次作为冷却水通入燃料电池中的冷却通路形成循环水。
更进一步的，燃料储存罐的出料口与等离子体重整器的燃料进口及催化重整器的燃料进口之间通过第一工质运输总管道、第一分管道和第二分管道连通，第一工质运输总管道、第一分管道和第二分管道之间通过第一三向阀连通，第一分管道与等离子体重整器的燃料进口连通，第二分管道与催化重整器的燃料进口连通；等离子体重整器的重整气出口及催化重整器的重整气出口之间通过重整气总管道、第一重整气运输管和第二重整气运输管分别与燃料电池的进气口和预混合器的重整气入口连通，重整气总管道、第一重整气运输管和第二重整气运输管之间通过第二三向阀连通，第一重整气运输管与燃料电池的进气口连通，第二重整气运输管与预混合器的重整气入口连通，燃料储存罐的出料口与预混合器的燃料进口之间通过第二工质运输总管道连通。
更进一步的，在第一工质运输总管道上设有重整器供给泵，在第二工质运输总管道上设有燃料供给泵。
更进一步的，在内燃机外部设有中冷器，所述中冷器与第二重整气运输管耦合传热，冷却内燃机的缸壁的同时预热待热催化重整器重整的燃料。
更进一步的，在第二工质运输总管到上设有进口阀。
更进一步的，在进气道喷射器和燃料缸内直喷喷射器处分别布置一个压力传感器，通过ECU控制器采集压力信号对喷射压力和混合比例做出反馈控制；在燃料电池的空气入口处也设有一个压力传感器。
更进一步的，在催化重整器的余热废气入口处布置有温度传感器，通过ECU控制器采集温度信号对催化重整器做出反馈控制。
本发明创造的另一目的在于提出一种基于高低温重整制氢的混合动力系统的控制方法，具体包括以下步骤：
动力系统启动阶段，蓄电池组为电动机供电，使其与齿轮箱啮合，内燃机此时脱离啮合状态，电动机单独驱动输出轴，输出动力；
启动的同时，蓄电池组为等离子体重整器供电，为启动阶段的小规模制氢提供条件，打开等离子体重整器和燃料储存罐之间的重整器供给泵和与等离子体重整器的燃料进口连通的第一分管道上的阀门，通过等离子体重整器制得富氢重整气，打开与燃料电池的进气口连通的第一重整气运输管上的阀门，燃料电池运行产生电能，与蓄电池组耦合为电动机供能，持续输出动力，以上构成动力系统的冷启动方案，此时内燃机不运行；
到内燃机工作效率高的工况速域时，动力系统由启动状态切换为稳定工况运行，燃料电池驱动电动机经齿轮箱供应动力输出，同时内燃机的输出轴齿轮啮合到齿轮箱，电动机拖动内燃机启动，此时打开内燃机的燃料供应泵和与第二重整气运输管连接的阀门，将燃料与富氢重整气充分混合后，经由进气道喷射器和缸内直喷喷射器一同喷入到内燃机的缸内压缩燃烧，引燃后，通过缸内直喷喷射器提供主要燃料，进气道喷射器继续喷射少量富氢重整气，提供燃料压燃的活化氛围，稳定运行带动动力输出轴直接将动力输出到齿轮箱，通过转速信号输出到ECU控制器将燃料电池驱动发动机作为辅助动力，剩余电力输出到蓄电池组，为蓄电池组充电；
燃料电池的冷却水通过冷却水管道进入预混合器的预热水通路，预热燃料，冷却后再次作为冷却水通入燃料电池中的冷却通路，形成冷却水余热燃料的循环；
稳定运行后，利用完动能的内燃机的尾气导入催化重整器的余热废气入口端，为燃料的重整提供热量，温度传感器结合ECU控制器控制蓄电池组输出电能为催化重整器控制温度，打开第一三向阀和重整器供给泵，导入预热后的燃料，打开第二三向阀，同时供应燃料电池和内燃机所需富氢重整气，此时等离子体重整器停止工作；
极限工况时，燃料电池和蓄电池组同时驱动发动机，与内燃机协同输出动力达到最大功率输出；
减速停止阶段，内燃机减速，同时催化重整器逐渐缩小重整进气量，直到停止重整，此时蓄电池组为等离子体重整器重新供电，提供少量富氢重整气为燃料电池提供燃料，直到停止运行。
与现有技术相比，本发明创造所述的基于高低温重整制氢的混合动力系统及控制方法的有益效果是：
(1)在能效方面，本综合利用混合动力系统中的所有形式的能量，实现热量的梯级利用，是化学能、电能、热能、动能高效利用的技术路线。通过燃料重整后的多种形式利用，以及燃料电池和内燃机的动力输出耦合，解决目前氢燃料电池燃料储存和运输困难的问题，规避内燃机效率低的工况，将重整气与燃料混合进气道喷射，提升燃料在内燃机里的燃烧性能，提升混合动力系统的燃料经济性，提升动力系统的整体效率；
(2)本申请通过对混合动力系统的冷启动方案设计，在小型蓄电池和等离子体重整器为燃料电池供应燃料的情况下，实现动力系统的迅速启动和高功率动力输出，解决现有动力系统的响应慢、覆盖速域窄、运行不稳定、续航差方面的问题，将动力直接输出，不经过其他形式的转变，避免能量发生其他形式的转化，规避内燃机低效率工况，实现更高的效率和更快的响应速度；
(3)通过冷热重整器的耦合利用，实现富氢重整气的多工况供应，解决启动阶段动力系统启动慢，机动性差的问题；
(4)本申请通过蓄电池组为等离子体重整器供电，通过等离子体重整器提供启动所需的富氢重整气燃料，平稳运行产生大量尾气后，转为热催化器重整器提供所需的富氢重整气的形式。
(5)本申请将内燃机的废气作为热催化重整器的热量来源、燃料电池冷却水余热作为预混燃料的热量来源、内燃机的废气驱动涡轮增压器增加燃料电池和内燃机的进气压力，从而来提高燃料电池和内燃机的效率。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例所述的一种基于燃料高低温重整制氢的混合动力系统的结构示意图；其中细实线为工质输运，粗实线为动力传输，虚线为电能传输。
附图标记说明：
1、燃料储存罐；2、重整器供给泵；3、燃料供给泵；4、等离子体重整器；5、催化重整器；6、燃料电池；7、电动机；8、逆变器；9、中冷器；10、涡轮增压器；11、内燃机；12、齿轮箱；13、第一三向阀；14、蓄电池组；15、动力输出轴；16、ECU控制器；17、温度传感器；18、压力传感器；19、进口阀；20、预混合器；21、进气道喷射器；22、缸内直喷喷射器；23、第二三向阀。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明创造的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明创造一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明创造中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明创造保护的范围。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明创造的描述中，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，或一体地连接；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创造中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明创造不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1所示，一种基于高低温重整制氢的混合动力系统，包括燃料储存罐1、等离子体重整器4、催化重整器5、内燃机11、燃料电池6、蓄电池组14、电动机7、齿轮箱12、动力输出轴15和预混合器20，在内燃机11的进气道内设有进气道喷射器21，在内燃机11内设有缸内直喷喷射器22；
燃料储存罐1的出料口分别与预混合器20的燃料进口、等离子体重整器4的燃料进口及催化重整器5的燃料进口连通，预混合器20的混合气出口与进气道喷射器21和缸内直喷喷射器22连通，等离子体重整器4的重整气出口与燃料电池6的进气口连通，催化重整器5的重整气出口与燃料电池6的进气口和预混合器20的重整气入口连通，催化重整器5的余热废气入口与内燃机11尾气出口和燃料电池6废气出口连通，燃料电池6的电力出口与蓄电池组14和电动机7电连接，电动机7与齿轮箱12连接，齿轮箱12与内燃机11连接，齿轮箱12的输出端连接动力输出轴15；电动机7、内燃机11可以与齿轮箱12同时连接或者单独连接，通过轴系传递动力，齿轮啮合；
所述预混合器20和燃料电池6都设有空气入口，所述蓄电池组14与电动机7和ECU控制器16电连接，所述ECU控制器16与催化重整器5和等离子体重整器4电连接。
所述混合动力系统还包括涡轮增压器10，涡轮增压器10设有空气入口、压缩空气出口、尾气入口和尾气出口，涡轮增压器10的压缩空气出口分别与预混合器20的空气入口及燃料电池6的空气入口连通，涡轮增压器10的尾气入口与内燃机11的尾气出口连通，涡轮增压器10的尾气出口与催化重整器5的余热废气入口连通。内燃机运行后，高温尾气排入涡轮压缩机，对内燃机和燃料电池进气进行涡轮增压，获得高压空气，并将其通入内燃机进气道和燃料电池的空气入口，提升内燃机和燃料电池进气量。
燃料电池6的电力出口与逆变器8电连接，逆变器8与蓄电池组14电连接，燃料电池6的冷却水通路和预混合器20的预热水通路相连通，燃料电池6的冷却水通过冷却水管道进入预混合器20的预热水通路，冷却后再次作为冷却水通入燃料电池6中的冷却通路形成循环水。
燃料储存罐1的出料口与等离子体重整器4的燃料进口及催化重整器5的燃料进口之间通过第一工质运输总管道、第一分管道和第二分管道连通，第一工质运输总管道、第一分管道和第二分管道之间通过第一三向阀13连通，第一分管道与等离子体重整器4的燃料进口连通，第二分管道与催化重整器5的燃料进口连通；等离子体重整器4的重整气出口及催化重整器5的重整气出口之间通过重整气总管道、第一重整气运输管和第二重整气运输管分别与燃料电池6的进气口和预混合器20的重整气入口连通，重整气总管道、第一重整气运输管和第二重整气运输管之间通过第二三向阀23连通，第一重整气运输管与燃料电池6的进气口连通，第二重整气运输管与预混合器20的重整气入口连通，燃料储存罐1的出料口与预混合器20的燃料进口之间通过第二工质运输总管道连通。
在第一工质运输总管道上设有重整器供给泵2，在第二工质运输总管道上设有燃料供给泵3。
在内燃机11外部设有中冷器9，所述中冷器9与第二重整气运输管耦合传热，冷却内燃机11的缸壁的同时预热待热催化重整器5重整的燃料。
在第二工质运输总管到上设有进口阀19，通过进口阀19的开关控制预混合器20内是否供给燃料。
在进气道喷射器21和燃料缸内直喷喷射器22处分别布置一个压力传感器18，通过ECU控制器16采集压力信号对喷射压力和混合比例做出反馈控制；在燃料电池6的空气入口处也设有一个压力传感器18，通过ECU控制器16采集压力信号对燃料电池进气压力做出反馈控制；在催化重整器5的余热废气入口处布置有温度传感器17，通过ECU控制器16采集温度信号对催化重整器5做出反馈控制。
一种基于高低温重整制氢的混合动力系统的控制方法，具体包括以下步骤：
动力系统启动阶段，蓄电池组14为电动机7供电，使其与齿轮箱12啮合，内燃机11此时脱离啮合状态，电动机7单独驱动输出轴，输出动力；
启动的同时，蓄电池组14为等离子体重整器4供电，为启动阶段的小规模制氢提供条件，打开等离子体重整器4和燃料储存罐1之间的重整器供给泵2和与等离子体重整器4的燃料进口连通的第一分管道上的阀门，通过等离子体重整器4制得富氢重整气，打开与燃料电池6的进气口连通的第一重整气运输管上的阀门，燃料电池6运行产生电能，与蓄电池组14耦合为电动机7供能，持续输出动力，以上构成动力系统的冷启动方案，此时内燃机11不运行；
到内燃机11工作效率高的工况速域时，动力系统由启动状态切换为稳定工况运行，燃料电池6驱动电动机7经齿轮箱12供应动力输出，同时内燃机11的输出轴齿轮啮合到齿轮箱12，电动机7拖动内燃机11启动，此时打开内燃机11的燃料供应泵和与第二重整气运输管连接的阀门，将燃料与富氢重整气充分混合后，经由进气道喷射器21和缸内直喷喷射器22一同喷入到内燃机11的缸内压缩燃烧，引燃后，通过缸内直喷喷射器22提供主要燃料，进气道喷射器21继续喷射少量富氢重整气，提供燃料压燃的活化氛围，稳定运行带动动力输出轴15直接将动力输出到齿轮箱12，通过转速信号输出到ECU控制器16将燃料电池6驱动发动机作为辅助动力，剩余电力输出到蓄电池组14，为蓄电池组14充电；
燃料电池6的冷却水通过冷却水管道进入预混合器20的预热水通路，预热燃料，冷却后再次作为冷却水通入燃料电池6中的冷却通路，形成冷却水余热燃料的循环；
稳定运行后，利用完动能的内燃机11的尾气导入催化重整器5的余热废气入口端，为燃料的重整提供热量，温度传感器17结合ECU控制器16控制蓄电池组14输出电能为催化重整器5控制温度，打开第一三向阀13和重整器供给泵2，导入预热后的燃料，打开第二三向阀23，同时供应燃料电池6和内燃机11所需富氢重整气，此时等离子体重整器4停止工作；
极限工况时，燃料电池6和蓄电池组14同时驱动发动机，与内燃机11协同输出动力达到最大功率输出；
减速停止阶段，内燃机11减速，同时催化重整器5逐渐缩小重整进气量，直到停止重整，此时蓄电池组14为等离子体重整器4重新供电，提供少量富氢重整气为燃料电池6提供燃料，直到停止运行。
以上公开的本发明创造实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明创造仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明创造的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明创造。

Claims (10)

1.一种基于高低温重整制氢的混合动力系统，其特征在于：包括燃料储存罐(1)、等离子体重整器(4)、催化重整器(5)、内燃机(11)、燃料电池(6)、蓄电池组(14)、电动机(7)、齿轮箱(12)、动力输出轴(15)和预混合器(20)，在内燃机(11)的进气道内设有进气道喷射器(21)，在内燃机(11)内设有缸内直喷喷射器(22)；
燃料储存罐(1)的出料口分别与预混合器(20)的燃料进口、等离子体重整器(4)的燃料进口及催化重整器(5)的燃料进口连通，预混合器(20)的混合气出口与进气道喷射器(21)和缸内直喷喷射器(22)连通，等离子体重整器(4)的重整气出口与燃料电池(6)的进气口连通，催化重整器(5)的重整气出口与燃料电池(6)的进气口和预混合器(20)的重整气入口连通，催化重整器(5)的余热废气入口与内燃机(11)尾气出口和燃料电池(6)废气出口连通，燃料电池(6)的电力出口与蓄电池组(14)和电动机(7)电连接，电动机(7)与齿轮箱(12)连接，齿轮箱(12)与内燃机(11)连接，齿轮箱(12)的输出端连接动力输出轴(15)；
所述预混合器(20)和燃料电池(6)都设有空气入口，所述蓄电池组(14)与电动机(7)和ECU控制器(16)电连接，所述ECU控制器(16)与催化重整器(5)和等离子体重整器(4)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于高低温重整制氢的混合动力系统，其特征在于：所述混合动力系统还包括涡轮增压器(10)，涡轮增压器(10)设有空气入口、压缩空气出口、尾气入口和尾气出口，涡轮增压器(10)的压缩空气出口分别与预混合器(20)的空气入口及燃料电池(6)的空气入口连通，涡轮增压器(10)的尾气入口与内燃机(11)的尾气出口连通，涡轮增压器(10)的尾气出口与催化重整器(5)的余热废气入口连通。
3.根据权利要求1所述的一种基于高低温重整制氢的混合动力系统，其特征在于：燃料电池(6)的电力出口与逆变器(8)电连接，逆变器(8)与蓄电池组(14)电连接，燃料电池(6)冷却水通路和预混合器(20)预热水通路相连，燃料电池的冷却水通过冷却水管道进入预混合器的预热水通路，冷却后再次作为冷却水通入燃料电池中的冷却通路形成循环水。
4.根据权利要求1所述的一种基于高低温重整制氢的混合动力系统，其特征在于：燃料储存罐(1)的出料口与等离子体重整器(4)的燃料进口及催化重整器(5)的燃料进口之间通过第一工质运输总管道、第一分管道和第二分管道连通，第一工质运输总管道、第一分管道和第二分管道之间通过第一三向阀(13)连通，第一分管道与等离子体重整器(4)的燃料进口连通，第二分管道与催化重整器(5)的燃料进口连通；等离子体重整器(4)的重整气出口及催化重整器(5)的重整气出口之间通过重整气总管道、第一重整气运输管和第二重整气运输管分别与燃料电池(6)的进气口和预混合器(20)的重整气入口连通，重整气总管道、第一重整气运输管和第二重整气运输管之间通过第二三向阀(23)连通，第一重整气运输管与燃料电池(6)的进气口连通，第二重整气运输管与预混合器(20)的重整气入口连通，燃料储存罐(1)的出料口与预混合器(20)的燃料进口之间通过第二工质运输总管道连通。
5.根据权利要求4所述的一种基于高低温重整制氢的混合动力系统，其特征在于：在第一工质运输总管道上设有重整器供给泵(2)，在第二工质运输总管道上设有燃料供给泵(3)。
6.根据权利要求4所述的一种基于高低温重整制氢的混合动力系统，其特征在于：在内燃机(11)外部设有中冷器(9)，所述中冷器(9)与第二重整气运输管耦合传热，冷却内燃机(11)的缸壁的同时预热待热催化重整器(5)重整的燃料。
7.根据权利要求4所述的一种基于高低温重整制氢的混合动力系统，其特征在于：在第二工质运输总管到上设有进口阀(19)。
8.根据权利要求1所述的一种基于高低温重整制氢的混合动力系统，其特征在于：在进气道喷射器(21)和燃料缸内直喷喷射器(22)处分别布置一个压力传感器(18)，通过ECU控制器(16)采集压力信号对喷射压力和混合比例做出反馈控制；在燃料电池(6)的空气入口处也设有一个压力传感器(18)。
9.根据权利要求1所述的一种基于高低温重整制氢的混合动力系统，其特征在于：在催化重整器(5)的余热废气入口处布置有温度传感器(17)，通过ECU控制器(16)采集温度信号对催化重整器(5)做出反馈控制。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种基于高低温重整制氢的混合动力系统的控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
动力系统启动阶段，蓄电池组(14)为电动机(7)供电，使其与齿轮箱(12)啮合，内燃机(11)此时脱离啮合状态，电动机(7)单独驱动输出轴，输出动力；
启动的同时，蓄电池组(14)为等离子体重整器(4)供电，为启动阶段的小规模制氢提供条件，打开等离子体重整器(4)和燃料储存罐(1)之间的重整器供给泵(2)和与等离子体重整器(4)的燃料进口连通的第一分管道上的阀门，通过等离子体重整器(4)制得富氢重整气，打开与燃料电池(6)的进气口连通的第一重整气运输管上的阀门，燃料电池(6)运行产生电能，与蓄电池组(14)耦合为电动机(7)供能，持续输出动力，以上构成动力系统的冷启动方案，此时内燃机(11)不运行；
到内燃机(11)工作效率高的工况速域时，动力系统由启动状态切换为稳定工况运行，燃料电池(6)驱动电动机(7)经齿轮箱(12)供应动力输出，同时内燃机(11)的输出轴齿轮啮合到齿轮箱(12)，电动机(7)拖动内燃机(11)启动，此时打开内燃机(11)的燃料供应泵和与第二重整气运输管连接的阀门，将燃料与富氢重整气充分混合后，经由进气道喷射器(21)和缸内直喷喷射器(22)一同喷入到内燃机(11)的缸内压缩燃烧，引燃后，通过缸内直喷喷射器(22)提供主要燃料，进气道喷射器(21)继续喷射少量富氢重整气，提供燃料压燃的活化氛围，稳定运行带动动力输出轴(15)直接将动力输出到齿轮箱(12)，通过转速信号输出到ECU控制器(16)将燃料电池(6)驱动发动机作为辅助动力，剩余电力输出到蓄电池组(14)，为蓄电池组(14)充电；
燃料电池(6)的冷却水通过冷却水管道进入预混合器(20)的预热水通路，预热燃料，冷却后再次作为冷却水通入燃料电池(6)中的冷却通路，形成冷却水余热燃料的循环；
稳定运行后，利用完动能的内燃机(11)的尾气导入催化重整器(5)的余热废气入口端，为燃料的重整提供热量，温度传感器(17)结合ECU控制器(16)控制蓄电池组(14)输出电能为催化重整器(5)控制温度，打开第一三向阀(13)和重整器供给泵(2)，导入预热后的燃料，打开第二三向阀(23)，同时供应燃料电池(6)和内燃机(11)所需富氢重整气，此时等离子体重整器(4)停止工作；
极限工况时，燃料电池(6)和蓄电池组(14)同时驱动发动机，与内燃机(11)协同输出动力达到最大功率输出；
减速停止阶段，内燃机(11)减速，同时催化重整器(5)逐渐缩小重整进气量，直到停止重整，此时蓄电池组(14)为等离子体重整器(4)重新供电，提供少量富氢重整气为燃料电池(6)提供燃料，直到停止运行。
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