[发明专利]一种重工机械用氢能再循环清洁混合动力系统

说明书

本发明涉及混合动力技术领域，公开了一种重工机械用氢能再循环清洁混合动力系统，包括氢能燃料电池和向氢能燃料电池供氢气的供气系统，氢能燃料电池的尾气循环至供气系统；还包括蓄电系统，氢能燃料电池向蓄电系统充电，蓄电系统向供气系统供电；还包括驱动系统，氢能燃料电池和蓄电系统向驱动系统供电；还包括控制器，控制器获取氢能燃料电池供电信息，基于供电信息，控制器控制蓄电系统向驱动系统供电。本发明结构简单，以对氢气进行循环利用，并降低氢气的利用量，保证混合动力系统的安全工作。

技术领域

本发明涉及混合动力技术领域，具体涉及一种重工机械用氢能再循环清洁混合动力系统。

背景技术

目前汽油机和柴油机依然是车用发动机的主要机种。汽油和柴油都是不可再生资源，为了减缓石油资源的匮乏所带来的一系列负面影响，需要寻找发动机的代用燃料，而氢能源是众多替代能源中的一种可再生资源，热值高，并且燃烧后大部分生成物是水蒸气，是一种理想的绿色燃料，作为代用燃料的氢能源可以解决二大难题：一是石油燃料储量有限，二是使用石油燃料带来的环境污染。

目前已经研发出氢能燃料电池，氢能燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极化学反应直接转化为电能的装置，反应物质(氢气和氧气)在电化学反应过程中不断地被消耗来产生电能，其反应过程不涉及到燃烧，工作安全可靠。

燃料电池在发电过程中容易发生欠气现象，可能导致燃料电池不工作的状态，进而一般会采用过量供应氢气的情况，燃料电池排出的尾气中氢气的含量较多。

发明内容本发明意在提供一种重工机械用氢能再循环清洁混合动力系统，以减小氢气供应量，并减小燃料电池尾气中氢气的含量。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种重工机械用氢能再循环清洁混合动力系统，包括氢能燃料电池和向氢能燃料电池供氢气的供气系统，氢能燃料电池的尾气循环至供气系统；还包括蓄电系统，氢能燃料电池向蓄电系统充电，蓄电系统向供气系统供电；还包括驱动系统，氢能燃料电池和蓄电系统向驱动系统供电；还包括控制器，控制器获取氢能燃料电池供电信息，基于供电信息，控制器控制蓄电系统向驱动系统供电。

本方案的原理及优点是：(1)本方案中，初始供气系统向氢能燃料电池供氢气，以使得氢能电池送电，当氢能燃料电池供电量不足或出现故障时，控制器获取氢能燃料电池供电信息，基于供电信息，控制器控制蓄电系统向驱动系统供电，如此，不必过量向氢能燃料电池过量供氢气，大大的减少了氢气的使用量，进而降低了氢能燃料电池尾气中氢气的含量。

(2)本方案中，氢能燃料电池将部分电能输送至蓄电系统以进行储存，并利用蓄电系统向供气系统供电，达到电能循环的目的。

(3)氢能燃料电池所产生的尾气输送至供气系统，将氢能燃料电池尾气中的氢气再次循环利用，以达到节约氢气的目的。

优选的，作为一种改进，供气系统包括氢能储存罐，氢能储存罐连通有电磁截止阀，电磁截止阀连通有第一流量计，第一流量计连通有第一电磁阀，第一电磁阀连通有加湿器，加湿器连通有第二电磁阀，第二电磁阀连通有第二流量计，第二流量计与氢能燃料电池的进气口连通；控制器获取第一流量计的第一计量信息，控制器基于第一计量信息，以控制电磁截止阀的开度，以控制进入氢能燃料电池的气体量；控制器获取第二流量计的第二计量信息，控制器基于第二计量信息，控制器以控制第一电磁阀和第二电磁阀调节开度，以控制进入氢能燃料电池的气体量。

有益效果：本方案中，控制器根据第一计量信息以控制电磁截止阀的开度，以调节氢能储存罐放出氢气的量，将氢气的流量控制在一定范围内。氢气通过第一电磁阀和加湿器，经过加湿器氢气被湿润，以防止质子交换膜脱水降低电池性能及工作寿命。控制器基于第二计量信息还可以控制第一电磁阀和第二电磁阀的开度，以控制进入氢能燃料电池的氢气量，进一步保证氢气不会过量。同时，若遇到故障需要停机时，氢气可以节流在加湿器内，避免氢气从氢能燃料电池泄漏。