[发明专利]内燃机与燃料电池混合动力装置及控制方法

权利要求书

1.一种内燃机与燃料电池混合动力装置的控制方法，其特征在于：

所述内燃机与燃料电池混合动力装置，包括内燃机动力总成（1）、燃料电池动力总成（2）和动力耦合装置（3），所述内燃机动力总成（1）和燃料电池动力总成（2）产生的动力分别经动力耦合装置（3）输出动力，所述燃料电池动力总成（2）包括驱动电机（21）、电机控制器（22）、电池（23）、燃料电池本体（24）、燃料罐（25）和空气压缩机（26），所述燃料罐（25）与燃料电池本体（24）的阳极进气口连通，所述空气压缩机（26）与燃料电池本体（24）的阴极进气口连通；其特征在于：所述内燃机动力总成（1）的内燃机排气口设有涡轮（4），所述燃料电池本体（24）的阴极进气口与空气压缩机（26）管道并联设置有增压组件（5），所述涡轮（4）驱动增压组件（5）给燃料电池本体（24）的阴极注入空气；

所述增压组件（5）包括增压叶轮（51）、增压主管（52）、排气支管（53）、增压支管（54）和电动阀门（55）；所述增压叶轮（51）由涡轮（4）驱动其旋转，空气经增压叶轮（51）增压后形成压缩空气进入增压主管（52），所述增压主管（52）的末端分别与排气支管（53）和增压支管（54）连通，所述排气支管（53）通向大气，所述增压支管（54）通向燃料电池本体（24）的阴极进气口，所述电动阀门（55）安装于排气支管（53）的入口处；

所述增压支管（54）内设有第一单向阀（56），所述空气压缩机（26）与燃料电池本体（24）的阴极进气口之间的管道中设有第二单向阀（27），所述第一单向阀（56）和第二单向阀（27）分别向燃料电池本体（24）的阴极进气口一侧导通；

所述燃料电池动力总成（2）包括燃料电池控制器（28）和第一空气流量测量仪（29），所述第一空气流量测量仪（29）位于燃料电池本体（24）的阴极进气口内，所述增压主管（52）内设有第二空气流量测量仪（57），所述第一空气流量测量仪（29）和第二空气流量测量仪（57）分别与燃料电池控制器（28）连接，所述燃料电池控制器（28）控制电动阀门（55）的开度；

所述动力耦合装置（3）包括太阳轮（31）、行星架（32）、齿圈（33）、太阳轮锁止器（34）和齿圈锁止器（35），所述内燃机动力总成（1）的输出轴与太阳轮（31）连接，所述驱动电机（21）的输出轴与齿圈（33）连接，最终动力输出端与行星架（32）连接，所述太阳轮锁止器（34）可以锁定太阳轮（31），齿圈锁止器（35）可以锁定齿圈（33）；

控制方法包括以下步骤：

步骤一、启动内燃机动力总成（1），由内燃机动力总成（1）通过动力耦合装置（3）提供动力输出；

步骤二、检测电池（23）的电量，当电量小于等于设定值时，燃料电池本体（24）给电池（23）充电，当电量大于设定值时，电机控制器（22）根据动力输出端动力需求启动驱动电机（21），驱动电机（21）与内燃机动力总成（1）协同通过动力耦合装置（3）提供动力输出；

步骤三、第二空气流量测量仪（57）检测增压叶轮（51）产生的压缩空气的流量W₂；

步骤四、判断增压叶轮（51）产生的压缩空气的流量W₂是否满足燃料电池目标进气流量需求值W_FC的需求，增压叶轮（51）产生的压缩空气的流量W₂小于等于燃料电池目标进气流量需求值W_FC时，启动空气压缩机（26）并进入步骤五，增压叶轮（51）产生的压缩空气的流量W₂大于燃料电池目标进气流量需求值W_FC时，关闭空气压缩机（26），并进入步骤六；

步骤五、电动阀门（55）关闭排气支管（53），第一空气流量测量仪（29）检测进入燃料电池本体（24）阴极的压缩空气的流量W₁，进入燃料电池本体（24）阴极的压缩空气的流量W₁大于燃料电池目标进气流量需求值W_FC时空气压缩机（26）降低自身转速直至关闭空气压缩机（26），并使进入燃料电池本体（24）阴极的进气量达到燃料电池目标进气流量需求值W_FC；进入燃料电池本体（24）阴极的压缩空气的流量W₁小于等于燃料电池目标进气流量需求值W_FC时空气压缩机（26）提高自身转速，使进入燃料电池本体（24）阴极的进气量达到燃料电池目标进气流量需求值W_FC；

步骤六、第一空气流量测量仪（29）检测进入燃料电池本体（24）阴极的压缩空气的流量W₁，当进入燃料电池本体（24）阴极的压缩空气的流量W₁小于燃料电池目标进气流量需求值W_FC时，返回步骤四；当进入燃料电池本体（24）阴极的压缩空气的流量W₁大于燃料电池目标进气流量需求值W_FC时，通过调节电动阀门（55）的开度控制流量达到进入燃料电池目标进气流量需求值W_FC；

步骤七、停止动力输出，内燃机动力总成（1）和驱动电机（21）停机。