具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，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；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中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

商用货车常常由于超标排放污染大气，随着环境治理工作的推进，商用车动力系统转型已成为大势所趋。现有技术中，会将不同的动力装置集成在一起，很好地发挥不同动力装置的优势，同时规避各自的劣势。但现有的组合订立系统结构复杂，而且在具有燃料电池的组合动力系统中，燃料电池在冷启动工况中长期使用，会导致燃料电池寿命变短。

为了能够降低组合动力系统的结构复杂度，便于动力系统协调控制，降低控制的难度，而且可以避免燃料电池在温度较低的工况下启动，提升燃料电池的使用寿命，如图1-图4所示，本发明提供一种组合动力系统。本组合动力系统包括：柴油机系统1、燃料电池系统2、进气系统3、排气系统4和换热系统6。

其中，柴油机系统1和燃料电池系统2用于对整车提供动力；进气系统3包括进气组件和第一控制阀31，进气组件分别与大气和第一控制阀31的第一口连通，第一控制阀31的第二口与柴油机系统1连通，第一控制阀31的第三口与燃料电池系统2连通；第一控制阀31能够控制第一口与第二口和/或第三口连通；排气系统4包括排气组件和第二控制阀41，排气组件分别与第二控制阀41的第一排气口和大气连通，第二控制阀41的第二排气口分别与柴油机系统1和燃料电池系统2连通；换热系统6设置在柴油机系统1和燃料电池系统2之间，用于将柴油机系统1工作产生的热量转换到燃料电池系统2处。

柴油机系统1和燃料电池系统2通过第一控制阀31和第二控制阀41共用进气系统3和排气系统4，通过上述设置，可以提高柴油机系统1和燃料电池系统2的耦合性，将原来相互独立的进气系统3和排气系统4设计为共用的形式，简化了动力系统的结构，降低了组合动力系统的结构复杂度；通过控制第一控制阀31即可实现对柴油机系统1和/或燃料电池系统2供气，从而实现柴油机系统1单独工作、燃料电池系统2单独工作和柴油机系统1和燃料电池系统2一起工作三种模式，便于动力系统协调控制，降低控制的难度。，在燃料电池系统2进气的管路上设置有进气流量计34，用于检测进入到燃料电池系统2中的空气的量。

通过在柴油机系统1和燃料电池系统2之间设置换热系统6，能够将柴油机系统1工作产生的热量转换到燃料电池系统2处，由于柴油机在低温下启动是非常成熟的技术，利用柴油机系统1工作产生的热量对燃料电池系统2进行加热，一方面，降低了柴油机系统1的温度，另一方面，燃料电池避免在温度较低的工况下启动，防止燃料电池在低温下结冰，加快燃料电池系统2的冷启动速度，降低冷启动的电流，提升燃料电池的使用寿命。

可选地，柴油机系统1包括柴油机本体11和第一冷却水箱12，柴油机本体11与第二口和第二排气口均连通，第一冷却水箱12设置在柴油机本体11和换热系统6之间。通过第一冷却水箱12在柴油机工作时对柴油机进行降温，同时通过换热系统6将热量传递到换热系统6中，通过第一冷却水箱12与换热系统6之间的热交换，在提升换热系统6温度的同时，降低自身的温度，从而延长对柴油机进行制冷的时长。为了进一步提升柴油机的散热效率，可选地，在第一冷却水箱12的旁边设置有风扇，通过风扇加快第一冷却水箱12的散热效率。

可选地，燃料电池系统2包括燃料电池本体24、氢气供给组件和冷却组件，燃料电池本体24与第三口和第二排气口均连通，氢气供给组件与燃料电池连通，冷却组件设置在燃料电池本体24与换热系统6之间。通过氢气供给组件往燃料电池本体24中供给反应所需的氢气，氢气与大气中的氧气在催化剂的作用下进行化学反应产生电能，冷却组件用于对燃料电池本体24反应过程中产生的热量进行散热。在低温环境中，还可以吸收来自换热系统6的热量，对燃料电池本体24进行加热，加快燃料电池的冷启动速度。

具体地，氢气供给组件包括气罐21、进气管路、气泵26和回气管路，进气管路分别与气罐21和燃料电池本体24连通，回气管路分别与气罐21和燃料电池本体24连通，气泵26设置在回气管路上。在本实施例中，进气管路上设置有开关控制阀27、压力调节阀22和气体流量计23，通过控制开关控制阀27的通断，控制氢气供给，通过压力调节阀22，能够调节氢气的供给压力，通过气体流量计23可以监控氢气供给的流量。氢气在燃料电池本体24中反应的后，会有部分氢气携带着反应的水气逸出，通过回气管路上设置气泵26，可以加快逸散的氢气的回流速度，避免氢气的浪费，而且在回气管路上设置有水气分离器25，可以将逸散出的水蒸气与氢气分离，保证进入到气罐21中的氢气的纯净。

可选地，氢气供给组件还包括供气管路，供气管路分别与回气管路和柴油机系统1连通，供气管路上设置有开关阀。具体地，燃料电池本体24工作所残余的氢气经水气分离器25，一部分通过气泵26返回氢气罐21，一部分经开关阀进入柴油机系统1的进气道，由于氢气比热比大，掺氢的空气柴油混合气进气柴油机气缸内，能有效提升柴油机热效率、降低碳烟排放。附图3为掺氢后柴油机热效率提升的试验结果，附图4为掺氢后柴油机的碳烟排放试验结果。当燃料电池不工作时，打开开关控制阀27，关闭压力调节阀22，通过气泵26从氢气罐21中取氢气进入柴油机的气缸，也可实现同样的目的。总结是，燃料电池工作与否，均可将部分氢气排入到柴油机中，提升柴油机热效率、降低碳烟排放。

可选地，氢气供给组件还包括泄压管路，泄压管路分别与进气管路和回气管路连通，泄压管路上设置有泄压阀221。通过设置泄压阀221，在压力调节阀22失效或者氢气压力过大时，氢气通过泄压阀221由进气管路进入到回气管路上，在回气管路上，通过气泵26的作用再次将高压的氢气排入到气罐21中，保证进气管路气压不至于过高，从而保证供气安全性的同时，即使部分氢气由于压力过高，也会再次回收利用，避免氢气的浪费。

可选地，冷却组件包括第二冷却水箱28和循环水泵29，第二冷却水箱28、换热系统6、循环水泵29、燃料电池本体24的冷却管路依次连通形成闭环。具体地，第二冷却水箱28中存放去离子水，能够保证对燃料电池本体24进行有效冷却，同时防止对燃料电池本体24造成腐蚀，通过循环水泵29加速水体流动，通过与换热系统6连通，可以将柴油机工作产生的热量转移到燃料电池本体24的冷却管路中，对燃料电池进行加热。

可选地，进气组件包括依次连通的压气机32和中冷器33，中冷器33与第一口连通，压气机32与大气连通。柴油机系统1和燃料电池系统2采用同一套进气系统3，可以提升组合动力系统的集成度，减少零部件的使用。

进一步地，通过系统设计实现燃料电池和柴油机共用一套进气系统3及排气系统4，包含压气机32、电机43和涡轮机42，能实现空气增压及柴油机的废气能量回收。燃料电池产生的废气通入柴油机的高压EGR系统，省去一套排气系统4。燃料电池本体24产生的其余废气可通过柴油机的排气系统4排出。

可选地，本组合动力系统还包括补气组件，补气组件包括EGR冷却器5，EGR冷却器5分别与第二控制阀41的第三排气口和柴油机系统1连通，第二控制阀41能够控制第二排气口与第三排气口连通。通过上述设置，可以将燃料电池本体24反应产生的清洁的、低氧含量、高湿度的废气经第二控制阀41和EGR冷却器5，与新鲜空气混合，进入柴油机本体11的气缸，由于水的汽化潜热大，高湿度的废气进入柴油机气缸能有效降低气缸中的燃烧温度，营造出一种低温缺氧的状态。NOx的产生机理是高温富氧，采用这种方式可有效降低柴油机的NOx排放。附图2为该方式的试验结果，其中，CC表示为燃料电池产生的清洁(clean)、低温(cold)的废气，DH表示为柴油机高压EGR方案中的脏(dirty)、高温(hot)的排气，DC表示为柴油机低压EGR方案中的脏(dirty)、低温(cold)的排气，以上方案为本领域技术人员可清楚明白的。从试验结果表明，CC方案相较DH方案NOx有明显降低，与DC方案效果基本一致，但CC方案由于废气的清洁性可有效提升EGR系统的使用寿命，而DC方案由于柴油机本体11的废气中HC及其他腐蚀性物质对增压器压气机32的叶轮使用寿命有影响。

本实施例还提供了一种商用车，包括如权上的组合动力系统，能够降低组合动力系统的结构复杂度，便于动力系统协调控制，降低控制的难度，而且可以避免燃料电池在温度较低的工况下启动，提升燃料电池的使用寿命。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。