具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1、图2所示，本发明的实施例1提供了电动汽车增程器，以下简称本增程器，包括燃气管路、燃料管路、发动机3以及燃料电池堆4；所述燃气管路包括进气涡轮11、进气分配阀12、尾气分流阀13、排气管路14以及换热器15；

所述进气涡轮11与所述进气分配阀12的入口连通，所述进气分配阀12的一路出口与所述燃料电池堆4的阴极流道43入口连通，所述燃料电池堆4的阴极流道43出口与所述排气管路14连通，所述进气分配阀12的另一路出口与所述发动机3的进气歧管连通，所述发动机3的排气歧管与所述尾气分流阀13的入口连通，所述尾气分流阀13的一路出口与所述排气管路14连通，所述尾气分流阀13的另一路出口通过所述换热器15与所述排气管路14连通；所述换热器15设置于所述燃料电池堆4处，并用于对所述燃料电池堆4进行加热；所述燃料电池堆4与车载电池10电连接，所述发动机3通过所述发电机5与所述车载电池10电连接，所述车载电池10与驱动电机20电连接。

本增程器采用燃料电池堆4和发动机3联合为车载电池10进行供电，具体的，进气涡轮11连接进气管路，进气分配阀12将气流分为两路，一路连接发动机3进气歧管进入气缸，排气歧管连接尾气分流阀13，尾气分流阀13分别连接发动机3排气管路14和燃料电池堆4中的尾气换热器15入口，换热器15气体出口与发动机3排气管路14连接；另一路连接燃料电池堆4的阴极流道43入口，阴极流道43出口连接至发动排气管路14。发动机3连接至发电机5，发电机5连接至车载电池10，燃料电池堆4连接至车载电池10，车载电池10为驱动电机20供电，驱动电机20提供车辆运动的直接驱动力。

本实施例将燃料电池堆4与发动机3的进排气系统、燃料供给系统、冷却系统相结合，作为一套动力增程器对车载电池10进行供电，利用发动机3的快速启动能力弥补了燃料电池启停性能较差的劣势，综合了发动机3启停性能好，固体氧化物燃料电池热效率高的优点，提高整车的续航里程和热效率；同时简化系统结构，便于同时调控，使二者同时处于高效、稳定的工作状态下对车载电池10进行供电，有效地提高了电动汽车的续航能力和整车热效率。设置了换热器15，通过换热器15回收发动机3的排气余热将燃料电池堆4升温至工作温度；

优选的，如图3所示，还包括温度传感器7以及控制器8；所述温度传感器7安装于所述燃料电池堆4处，并用于获取所述燃料电池堆4的温度数据；

所述控制器8与所述燃料电池堆4电连接，并用于获取所述燃料电池堆4的电量数据，并根据所述电量数据判断是否满足预设的充电条件；

所述控制器8分别与所述进气分配阀12、进气涡轮11以及发动机3电连接，并用于在满足所述充电条件时，控制所述进气涡轮11启动，控制所述进气分配阀12与所述发动机3连接的出口接通，控制所述燃料管路的发动机3支路接通，控制所述发动机3点火启动并设置发动机3为高负荷状态，实现发动机3对车载电池10的充电；

所述控制器8与所述温度传感器7电连接，并用于获取所述温度数据，判断所述温度数据是否大于所述电池燃料堆的工作温度；

所述控制器8与所述尾气分流阀13电连接，并用于在所述温度数据不大于所述工作温度时，控制所述尾气分流阀13与所述换热器15连通的出口接通，实现对所述燃料电池堆4的加热；

所述控制器8还用于在所述温度数据大于所述工作温度时，控制所述进气分配阀12与所述燃料电池堆4连通的出口接通，控制所述燃料管路的燃料电池堆4支路接通，实现燃料电池堆4对车载电池10的充电；同时，控制所述电动机为低负荷状态。

车辆启动后，当车载电池10匮电到达充电门限，即满足充电条件时，增程器进入启动模式。控制器8控制进气涡轮11开始工作，控制进气分配阀12仅开启发动机3支路阀门口，并控制燃料管路的发动机3支路接通，对发动机3进行点火启动，并控制发动机3以较高负荷状态运行，带动发电机5给车载电池10供电，同时输出高温高压尾气至尾气换热器15，对燃料电池堆4和重整器2412进行加热升温；控制尾气分流阀13仅开启燃料电池支路阀门口，即尾气全部流经换热器15，换热过后的尾气重新回流至车辆排气管路14后进入大气。

当温度传感器7捕捉到重整器24和燃料电池堆4到达工作温度后，将此信号传输给控制器8，控制器8控制汽化器23开始升温，当温度传感器7捕捉到汽化器23的温度到达工作温度时，控制器8控制进气分配阀12燃料电池支路阀门口开启，控制燃料管路的燃料电池支路开启，水泵26开始工作，富含重整所需水的燃料蒸汽进入重整器24进行重整反应，产生富氢的混合气体，之后输送至燃料电池堆4发生化学反应向车载电池10供电。

温度传感器7捕捉到汽化器23、重整器24和燃料电池堆4升温至正常工作温度后，将信号传递给控制器8，控制器8降低发动机3负荷，并将发动机3固定于最优工作状态(低负荷状态)下。应该理解的，本发明中所指的高负荷状态和低负荷状态为相对概念。

当车载电池10电量充满后，由驾驶员根据接下来车辆的行驶里程选择进入保温模式或停机模式：

当车辆需要进行长途行驶(行驶里程大于设定里程)则进入保温模式，该模式下对重整器24和燃料电池堆4进行保温，控制器8关闭进气分配阀12的燃料电池支路阀门口、关闭燃料分配阀22的燃料电池支路阀门口，控制水泵26、汽化器23、节温阀63均关闭，待燃料电池堆4阳极流道44气体排空后，控制发动机3进入低负荷工作状态。温度传感器7对重整器24和燃料电池堆4进行温度监测，控制器8通过控制尾气分流阀13燃料电池支路阀门口开度对燃料电池堆4进行保温。

当车辆将进行短途行驶(行驶里程不大于设定里程)则进入停机模式，该模式下增程器会迅速停机，控制器8首先控制关闭进气分配阀12的燃料电池支路阀门口、关闭燃料分配阀22的燃料电池支路阀门口，控制水泵26、汽化器23均关闭，控制节温阀63、尾气分流阀13的排气管路14支路阀门口完全开启，迅速对重整器24和燃料电池堆4降温，为完全消耗燃料电池堆4的阳极尾气，发动机3的停机时刻应略晚于燃料电池系统进行降温停机操作的时刻，最后控制发动机3停机。

本增程器通过温度的实时调控保证了发动机3和燃料电池堆4两套发电系统均始终处于高效、稳定的工作状态对车载电池10进行充电，并对发动机3尾气余热以及燃料电池阳极尾气均进行了充分利用，摆脱了对传统化石燃料的依赖，能够较好地适配可再生清洁能源，有效地提高了电动汽车的续航能力和整车的燃料热效率。

优选的，如图1、图4所示，所述燃料管路包括燃料储存箱21、燃料分配阀22、汽化器23、重整器24、水箱25以及水泵26；

所述燃料储存箱21与所述燃料分配阀22的入口连通，所述燃料分配阀22的一路出口与所述发动机3的供油管路连通，所述燃料分配阀22的另一路出口通过所述汽化器23与所述重整器24连通，所述重整器24与所述燃料电池堆4的阳极流道44入口连通，所述燃料电池堆4的阳极流道44出口与所述发动机3的废气回流气道入口连通，所述水箱25通过所述水泵26与所述汽化器23连通。

燃料储存箱21连接燃料分配阀22，燃料分配阀22出口分为两路，一路连接至发动机3供油系统，另一路连接至汽化器23，同时燃料电池水箱25通过水泵26连接汽化器23，汽化器23出口连接重整器24入口，重整器24出口连接至燃料电池堆4阳极流道44入口，燃料电池堆4阳极流道44出口连接至发动机3废气回流气道入口。燃料电池堆4工作并为车载电池10供电时，燃料电池堆4的阴极尾气排放至车辆排气管路14，阳极尾气进入发动机3废气再循环管路进入气缸进行再次燃烧。

优选的，如图1、图4所示，所述燃料管路还包括尾气冷凝器27；

所述燃料电池堆4的阳极流道44出口通过所述尾气冷凝器27与所述发动机3的废气回流气道入口连通。

燃料电池堆4的阳极尾气经过尾气冷凝器27，冷凝去除尾气中经过电极反应后生成的大部分水蒸气组分并降低尾气温度，经处理后的阳极尾气与发动机3气缸内原有气体组分的比例相近，且回流尾气中可燃气体组分的占比提升，从而使尾气回流后发动机3的工作状态仍保持正常平稳。本实施例将处理后的高质量阳极尾气通过废气回流的方式重新导入发动机3气缸内燃烧，对各种点火类型的醇类燃料发动机3或氢发动机3均有较好的适配能力。

优选的，如图3所示，所述控制器8还与所述燃料分配阀22电连接，并用于在满足所述充电条件时，控制所述燃料分配阀22与发动机3连通的出口接通，实现燃料管路的发动机3支路接通；还用于在所述温度数据大于所述工作温度时，控制所述燃料分配阀22与燃料电池堆4连通的出口接通，实现燃料管路的燃料电池堆4支路接通。

优选的，如图1、图5所示，还包括冷却管路，所述冷却管路包括循环冷却管道61、散热器62以及节温阀63；

所述循环冷却管道61设置于所述燃料电池堆4四周，所述循环冷却管道61的一端与所述发动机3的冷却口连通，所述循环冷却管道61的另一端通过所述节温阀63与所述散热器62连通。

具体的，由于重整器24和燃料电池堆4均需要进行温度控制，因此本实施例中循环冷却管道61设置于重整器24和燃料电池堆4的四周，将二者环绕包围。循环冷却管道61与发动机3冷却管路连通，并通过节温阀63与整车散热器62连通，通过接入发动机3冷却水循环系统对燃料电池堆4进行降温控制。

优选的，如图3所示，所述控制器8还与所述节温阀63电连接，并用于在满足所述充电条件时，判断所述温度数据的波动值是否超过拨动阈值，如果是，则控制所述尾气分流阀13与燃料电池堆4连通的出口的开度减小，控制所述节温阀63的开度增大，否则控制所述尾气分流阀13与燃料电池堆4连通的出口开度增大，控制所述节温阀63的开度减小。

当燃料电池堆4的温度低于工作温度时，控制器8控制节温阀63关闭，当燃料电池堆4的温度高于工作温度时，控制器8控制节温阀63开启，节温阀63的开度大小由控制器8根据温度和温度变化率的大小进行控制调节。

具体的，当车载电池10未充满，即满足充电条件，且车辆处于稳定长时工作状态时，增程器进入稳态模式。优选在汽化器23、重整器24和燃料电池堆4处均安装温度传感器7，温度传感器7对汽化器23、重整器24、燃料电池堆4的温度进行实时监测。由于受到种种因素的影响，温度会发生一定范围内的波动，当重整器24和燃料电池堆4的温度波动值超过所设定的波动阈值后，控制器8控制尾气分流阀13减小燃料电池支路阀门口开度，控制节温阀63开度增大，冷却管路中的冷却液大量流经散热器62，提升散热能力，从而降低重整器24和燃料电池堆4温度。当重整器24和燃料电池堆4的温度波动值低于所设定的波动阈值后，控制器8控制尾气分流阀13增大燃料电池支路阀门口开度，控制节温阀63开度减小，减少冷却管路中流经散热器62的冷却液流量，从而升高重整器24和燃料电池堆4温度。由于温度控制适宜。发动机3、重整器24、燃料电池堆4均处于高效稳定的工作状态下向车载电池10供电。

具体的，本实施例中进气分配阀12、尾气分流阀13、燃料分配阀22、节温阀63均为电子信号控制阀，能够根据控制器8的信号控制阀门开度，从而实现对三通管路中流体流量的精确分配。通过控制器8分别对进气分配阀12、燃料分配阀22的阀门开度进行控制，完成对发动机3和燃料电池堆4进气量、燃料量的分配；通过控制尾气分流阀13的各支路阀门开度以及冷却管路中的节温阀63阀门开度，将燃料电池堆4和重整器24的温度保持在最佳工作温度附近，保证了发动机3、燃料电池堆4和重整器24能够始终高效、稳定工作，有效地提高了电动汽车的续航能力，同时提升了整车燃油利用率。

优选的，如图6、图7所示，所述换热器15呈管状，所述换热器15内设置有尾气通道151，所述尾气通道151具有锯齿状的凸起，所述燃料电池堆4包括多个燃料电池41，一部分所述燃料电池41设置于所述换热器15的一侧，另一部分所述燃料电池41设置于所述换热器15的另一侧，各所述燃料电池41通过支撑体42封装于所述换热器15上，所述支撑体42与所述换热器15的外壁之间形成阳极流道44以及阴极流道43。

本实施例中，尾气换热器15采用扁平长方体管状结构，设置锯齿状内壁面，使尾气余热能得到充分交换，提高换热效率；燃料电池堆4采用平板式长方体结构，燃料电池41位于尾气换热器15的两侧，燃料电池堆4的电解质和支撑体42分隔出阴极流道43和阳极流道44，燃料电池41的工作电极与阴极流道43、阳极流道44内的气体直接接触；换热器15与燃料电池堆4整体呈长方体，循环冷却管道61环绕于燃料电池堆4外壳四周，便于对燃料电池的冷却，简化整体结构。

优选的，所述燃料电池堆4包括多个燃料电池41，多个所述燃料电池41通过串联以及并联的方式组成所述燃料电池堆4。

燃料电池41单体(工作电压为0.6～0.9V等间距排列，与支撑体42共同分隔出阴极、阳极气体流道，并且通过串联、并联的方式组成整体电堆，能够适配不同功率需求的车辆。

优选的，所述发动机3为乙醇燃料发动机3，所述燃料电池堆4为固体氧化物燃料电池堆4。

发动机3使用的燃料为可再生、储存方便安全的乙醇，减少了污染物的排放，摆脱了对化石燃料的依赖，降低了污染物排放。增程器使用乙醇发动机3，以固体氧化物燃料电池作为主要供电源，其中固体氧化物燃料电池的燃料优选使用与发动机3相同的碳氢燃料(甲醇、乙醇等)。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。