一種柴油機(jī)輔助動力源的控制系統(tǒng)及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種柴油機(jī)輔助動力源的控制系統(tǒng)及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油重整后產(chǎn)生氫氣，可作為燃料電池的燃料，燃料電池作為一種新能源，由于其零污染現(xiàn)成為研究的熱點，但其產(chǎn)生的電能不能滿足實際的要求，可作為輔助能源，需要不斷變化其電壓與電流以滿足負(fù)載。
[0003]專利(CN201310112315)提供了一種燃料電池測控平臺，集合了電源轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集、報警顯示、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)通信等模塊于一體，具有實時采集電堆參數(shù)并控制電堆溫濕度功能的測控系統(tǒng)，其中電源轉(zhuǎn)換模塊包括5V、12V、6V轉(zhuǎn)換路，數(shù)據(jù)采集模塊包括電堆電壓、電流、溫度、室溫等采集，報警顯示模塊包括蜂鳴器、LED報警，執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與電磁閥開閉時間，數(shù)據(jù)通信模塊通過串口實現(xiàn)。該系統(tǒng)主要應(yīng)用于質(zhì)子交換膜燃料電池的技術(shù)研究與教學(xué)，實際應(yīng)用性還需進(jìn)一步研究。
[0004]對于某些特殊用途柴油車(如冷凍車，豪華大巴等)，柴油機(jī)停止工作后車載用電器仍需要大量電能。有些研究結(jié)構(gòu)和科研院所對大型柴油車采用燃料電池做為輔助能源向車載用電器或車外負(fù)載供電進(jìn)行了技術(shù)性的研究，但是無法解決燃料電池隨負(fù)載變化而產(chǎn)生的電量不足等系列問題。
[0005]本發(fā)明將對燃料電池作為柴油機(jī)的輔助能源進(jìn)行系統(tǒng)研究，提出更具有可行性的新型柴油車用燃料電池控制整體方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明從解決燃料電池的氫氣自供應(yīng)問題的方面著手，實現(xiàn)了柴油機(jī)怠速或停止工作時燃料電池仍能滿足負(fù)載的用電需求。同時使柴油機(jī)系統(tǒng)有害氣體排放物幾乎為零，符合中國目前汽車減排的現(xiàn)狀。
[0007]本發(fā)明提供了一種柴油機(jī)輔助動力源的控制系統(tǒng)，主要包括柴油箱，水箱，柴油重整器，燃料電池，功率轉(zhuǎn)換器，干電池，功率平衡器，負(fù)載。其中，柴油箱和水箱分別與柴油重整器管道連接，柴油重整器與燃料電池管道連接，燃料電池與第一功率轉(zhuǎn)換器電連接，第一功率轉(zhuǎn)換器接入功率平衡器，干電池通過第二功率轉(zhuǎn)換器接入功率平衡器，負(fù)載與功率平衡器電連接。
[0008]進(jìn)一步地，柴油重整器具有外殼，該外殼一側(cè)設(shè)置有柴油入口、水入口，分別經(jīng)管道連接柴油箱和水箱。柴油重整器殼體的頂部設(shè)置空氣入口，用于連接空氣供應(yīng)管道。柴油重整器殼體的另一側(cè)設(shè)置有重整好的混合氣體出口。混合氣體出口經(jīng)管道與燃料電池的燃燒室連接，燃料電池還連接有空氣供應(yīng)管道。
[0009]進(jìn)一步地，功率轉(zhuǎn)換器包括第一功率轉(zhuǎn)換器和第二功率轉(zhuǎn)換器，均為直流/直流或直流/交流的電力電子變換器模塊，作為優(yōu)選，第一功率轉(zhuǎn)換器和/或第二功率轉(zhuǎn)換器的數(shù)量不限于一個。
[0010]進(jìn)一步地，功率平衡器包括微芯片或PLC、與微芯片或PLC的控制管腳相連的檢測電路、空氣栗、電力電子開關(guān)器件。空氣栗連接前述的柴油重整器和燃料電池的空氣供應(yīng)管道。檢測電路包括負(fù)載功率檢測電路、燃料電池輸出功率檢測電路。
[0011]本發(fā)明還提供了所述一種柴油機(jī)輔助動力源的控制系統(tǒng)的工作方法，具體如下:
[0012]柴油箱中的柴油與水箱中的水進(jìn)入柴油重整器，在柴油重整器中，柴油、水和經(jīng)空氣供應(yīng)管道進(jìn)入柴油重整器的空氣發(fā)生裂解反應(yīng)生成以出為主的混合氣體，混合氣體經(jīng)管道進(jìn)入燃料電池。上述的混合氣體中的出作為燃料，與經(jīng)空氣供應(yīng)管道進(jìn)入燃料電池的空氣中的O2在燃料電池的燃燒室內(nèi)發(fā)生燃燒反應(yīng)以產(chǎn)生電能。
[0013]在柴油機(jī)啟動時，燃料電池的輸出功率為零，功率平衡器關(guān)斷燃料電池輸出電路上的電力電子開關(guān)器件，控制干電池向車輛用電器供電。
[0014]在負(fù)載變化時，功率平衡器根據(jù)檢測電路反饋的負(fù)載功率和燃料電池輸出功率，調(diào)整空氣栗的轉(zhuǎn)速以增加或減少柴油重整器和燃料電池的空氣供給量，從而調(diào)整柴油重整器產(chǎn)生的出量和燃料電池產(chǎn)生的電量。若燃料電池的最大電量不足負(fù)載使用，則功率平衡器控制打開干電池支路上的電力電子開關(guān)器件以補充電量。
[0015]本發(fā)明是使柴油和水通過柴油重整器產(chǎn)生充分裂解反應(yīng)，生成燃料電池所需的Hs，燃料電池生成的電能通過功率轉(zhuǎn)化器產(chǎn)生適應(yīng)負(fù)載的電流和電壓，用功率平衡器控制柴油重整器和燃料電池的空氣供應(yīng)量，產(chǎn)生隨著負(fù)載變化而變化的電能，實現(xiàn)柴油機(jī)不工作(怠速或停止)時也能保證負(fù)載的正常用電。
[0016]采用本發(fā)明可以在柴油機(jī)不工作也能保證車載用電器的正常運轉(zhuǎn)。由于燃料電池反應(yīng)后只生成水，因此也同時消除了柴油機(jī)燃燒發(fā)電而生成的NOx和顆粒物，實現(xiàn)了柴油機(jī)的超低排放。并且燃料電池的電量能夠隨著負(fù)載的變化而變化，徹底解決了柴油機(jī)在停機(jī)時車載用電器的供電問題。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的總體方案流程圖。
[0018]圖中:1-柴油箱，2-水箱，3-柴油重整器，4-燃料電池，5-功率轉(zhuǎn)換器，6_功率平衡器，7-干電池，8-負(fù)載。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0020]如圖1所示，本發(fā)明的一種柴油機(jī)輔助動力源的控制系統(tǒng)，主要包括柴油箱I，水箱2，柴油重整器3，燃料電池4，功率轉(zhuǎn)換器5，干電池7，功率平衡器6，負(fù)載8。其中，柴油箱I和水箱2分別與柴油重整器3管道連接，柴油重整器3與燃料電池4管道連接，燃料電池4與第一功率轉(zhuǎn)換器5電連接，第一功率轉(zhuǎn)換器5接入功率平衡器6，干電池7通過第二功率轉(zhuǎn)換器5接入功率平衡器6，負(fù)載8與功率平衡器6電連接。
[0021]柴油箱I可以為車輛中柴油機(jī)的油箱。燃料電池4可以采用燃料電池堆。
[0022]柴油重整器3具有外殼，該外殼一側(cè)設(shè)置有柴油入口、水入口，分別經(jīng)管道連接柴油箱I和水箱2。柴油重整器3殼體的頂部設(shè)置空氣入口，用于連接空氣供應(yīng)管道。柴油重整器3殼體的另一側(cè)設(shè)置有重整好的混合氣體出口。混合氣體出口經(jīng)管道與燃料電池4的燃燒室連接，燃料電池4還連接有空氣供應(yīng)管道。
[0023]功率轉(zhuǎn)換器5包括第一功率轉(zhuǎn)換器和第二功率轉(zhuǎn)換器，均為直流/直流或直流/交流的電力電子變換器模塊，并且第一功率轉(zhuǎn)換器和/或第二功率轉(zhuǎn)換器的數(shù)量不限于一個，以將燃料電池4、干電池7產(chǎn)生的電能提供給不同電流形式和/或功率需求的用