1.本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种包括氢内燃机、氢燃料电池以及储能单元的氢能源复合动力系统及其控制方法。
背景技术：2.随着全球能源危机日益加剧，各个国家开始加快对于新型能源的研究，寻求能够替代传统燃料的可再生能源载体。而氢气作为一种清洁的能源载体，燃烧过程中由于不含碳元素，不会产生co2排放，有害排放仅有氮氧化物(nox)。氢气燃烧时具有燃烧速度快，点火能量小，燃烧产生污染物少等特性，这使得氢内燃机的发展受到了广泛关注。
3.目前，氢能的利用形式主要包括：氢燃料电池和氢内燃机。氢燃料电池具有氢能高效率利用、零排放的优点，但在其应用于功率波动频繁的场景时，无法迅速响应频繁波动的功率，且其单位功率的成本较高。氢内燃机基于传统的内燃机技术和生产、维修体系，与传统内燃机类似，其具有良好的生产、使用基础，可广泛带动传统发电机行业进行全面转型升级，充分利用现有资源、适应性更强，对氢气纯度要求低，单位功率的成本较低，但是其最高效率相比燃料电池仍有差距。
4.因此，需要一种能够迅速响应外部频繁波动的功率、具有较高效率且成本较低的氢燃料动力系统。
技术实现要素：5.有鉴于此，本技术实施例提供了一种氢能源复合动力系统及其控制方法，其能够迅速响应外部频繁波动的功率、具有较高的效率且成本较低。
6.本技术实施例的第一方面，提供了一种氢能源复合动力系统，所述系统包括：
7.氢燃料电池、氢内燃机、储能单元、氢气源、空气压缩机、发电机、以及用于控制前述部件的控制器，其中，所述氢气源的出口分别与所述氢燃料电池的氢气入口和所述氢内燃机的气缸连接；所述空气压缩机分别与所述氢燃料电池的空气入口和所述氢内燃机的所述气缸连接；所述氢燃料电池的氢气回收出口与所述氢内燃机的所述气缸连接；所述氢内燃机与所述发电机连接；所述氢燃料电池、所述发电机均与所述储能单元的一端连接，所述储能单元的另一端设置有用于与电源连接的电源端口。
8.通过上述设置，可以将氢燃料电池单独作为能量源提供电能；也可以将氢内燃机单独作为能量源，由氢内燃机驱动发电机产生电能；也可以将氢内燃机和氢燃料电池作为复合能量源，共同输出由氢内燃机驱动发电机产生电能和氢燃料电池产生的电能来提供电能，提升氢燃料的利用效率并且满足不同应用场景下对输出功率的需求；储能单元能够用于补充功率，满足峰值功率需求；将氢内燃机的近零排放、低成本以及功率密度高的优点、氢燃料电池的燃料利用效率高以及零排放的优点以及储能单元削峰填谷的优点进行结合，实现一种低成本、高燃料利用效率以及快功率响应的系统。
9.通过将氢气回收出口与所述氢内燃机的气缸连接，能够回收氢燃料电池不能使用
的废氢，提高氢燃料利用率，避免了废氢的排放引起的空气污染。
10.通过将氢内燃机的输出端与发电机直接机械连接，能够提高机械效率，使系统结构的布局更为紧凑。
11.在一种可能的实现方式中，所述气缸包括第一入口，所述空气压缩机与所述第一入口连接；所述氢气源的出口与所述第一入口连接，所述第一入口设置有歧管，所述歧管设置有第一氢气喷嘴。
12.通过上述设置，采用歧管和第一氢气喷嘴进行氢燃料的喷射，能够降低系统成本。
13.在一种可能的实现方式中，所述气缸包括第二入口和第三入口，所述空气压缩机与所述第二入口连接，所述氢气源的出口与所述第三入口连接，所述第三入口设置有氢轨，所述氢轨设置有第二氢气喷嘴。
14.通过上述设置，在保证氢内燃机的功率不明显降低的前提下降低成本。
15.在一种可能的实现方式中，还包括传动机构，所述氢内燃机通过所述传动机构与所述发电机连接。
16.通过上述设置，能够将适配不同类型的发电机和氢内燃机。
17.在一种可能的实现方式中，所述空气压缩机包括第一空气压缩机和第二空气压缩机，其中，所述第一空气压缩机与所述氢燃料电池的所述空气入口连接，所述第二空气压缩机与所述氢内燃机的所述气缸连接。
18.通过上述设置，能够便于操作调试，对空气压缩机的工作特性要求较低，进而降低空气压缩机的成本。
19.在一种可能的实现方式中，所述空气压缩机包括第三空气压缩机和三通阀，其中，所述三通阀的第一端与所述第三空气压缩机、第二端与所述氢燃料电池的所述空气入口连接以及第三端与所述氢内燃机的所述气缸连接。
20.通过上述设置，能够通过一个空气压缩机实现对氢内燃机和氢燃料电池的空气供应，使系统结构紧凑。
21.在一种可能的实现方式中，所述储能单元可以包括储能电池以及超级电容中的一个或多个。
22.通过超级电容的布置，能够提高系统的瞬态功率，保证在瞬态功率较高的场景下，使系统迅速响应瞬态的高功率；通过储能电池的布置，能够提升系统的电能的容量。
23.在一种可能的实现方式中，所述系统还包括电源，所述储能单元的另一端与所述电源连接，在能量回收场景下，所述电源向所述储能电源输入电能，所述储能单元最大输入功率大于或等于所述系统的最大能量回收功率。
24.通过上述设置，在系统应用于船舶、车辆等移动终端时，采用储氢罐作为氢气源；在固定终端时，采用外部输氢管道作为氢气源，从而适用更多场景。
25.在一种可能的实现方式中，所述氢燃料电池的最大输出功率与所述氢内燃机最大功率带动的所述发电机输出功率之和大于或等于系统的持续输出功率；和/或所述储能单元的峰值输出功率与所述氢燃料电池的峰值输出功率与所述氢内燃机最大功率带动的所述发电机输出功率之和大于或等于系统的峰值输出功率；和/或所述发电机的额定输出功率大于或等于所述氢内燃机的最大输出功率。
26.通过上述设置，能够避免系统产生功率浪费，保证系统的输出功率达到所需的目
标功率。
27.本技术实施例的第二方面，提供了一种氢能源复合动力系统的控制方法，所述方法包括：
28.根据氢燃料电池的效率特性、氢内燃机驱动发电机的效率特性以及所需功率构造以下函数：
[0029][0030]
其中，令所述氢燃料电池的效率函数为η1，功率为p1；令所述氢内燃机驱动所述发电机的效率函数为η2，功率为p2；另所述所需功率为p
load
，另总系统效率为η；
[0031]
构造拉格朗日函数，确定所述总系统效率η的最优解；
[0032]
根据所述总系统效率η的所述最优解确定功率p1和功率p2。
[0033]
通过上述设置，系统实时根据所需功率的变化情况，确定氢燃料电池和氢内燃机的功率，实现耗氢量、排放和噪声的降低。
附图说明
[0034]
图1为本技术实施例一提供的氢能源复合动力系统的结构示意图；
[0035]
图2为本技术实施例二提供的氢能源复合动力系统的结构示意图；
[0036]
图3为本技术实施例三提供的氢能源复合动力系统的结构示意图；
[0037]
图4为本技术实施例四提供的氢能源复合动力系统的结构示意图；
[0038]
图5为本技术实施例五提供的氢能源复合动力系统的结构示意图；
[0039]
图6为本技术实施例提供的计算设备的结构示意图。
[0040]
应理解，上述结构示意图中，各框图的尺寸和形态仅供参考，不应构成对本技术实施例的排他性的解读。结构示意图所呈现的各框图间的相对位置和包含关系，仅为示意性地表示各框图间的结构关联，而非限制本技术实施例的物理连接方式。
具体实施方式
[0041]
应理解，本技术实施例提供的氢能源复合动力系统及其控制方法、计算设备及计算机可读存储介质等。由于这些技术方案解决问题的原理相同或相似，在如下具体实施例的介绍中，某些重复之处可能不再赘述，但应视为这些具体实施例之间已有相互引用，可以相互结合。
[0042]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。如有不一致，以本说明书中所说明的含义或者根据本说明书中记载的内容得出的含义为准。另外，本文中所使用的术语只是为了描述本技术实施例的目的，不是旨在限制本技术。为了准确地对本技术中的技术内容进行叙述，以及为了准确地理解本发明，在对具体实施方式进行说明之前先对本说明书中所使用的术语给出如下的解释说明或定义：
[0043]
1)氢内燃机：是指以氢气为燃料的内燃机，通过将氢气、空气混合后燃烧驱动活塞
往复运动，活塞推动连杆、连杆带动曲轴转动，从而输出旋转动力的设备。区别于氢燃料电池，氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。
[0044]
2)氢燃料电池：氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧(空气)分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。
[0045]
实施例一
[0046]
图1是本技术实施例一提供的氢能源复合动力系统的结构示意图，如图1所示，氢能源复合动力系统包括：氢燃料电池9、氢内燃机24、储能单元2、氢气源12、空气压缩机5、发电机18以及用于控制前述部件的控制器(图中未绘制出)。所述系统还可以包括：电源端口1、整流变压模块3、空气滤清器4、中冷器6、三通分配阀7、空气增湿器8、氢燃料电池氢气引射器10、氢燃料电池进氢阀11、氢内燃机进氢阀13、氢内燃机氢气引射器14、进气道氢气喷嘴15、进气歧管16、传动机构17、尾气后处理装置19、涡轮20、气水分离器21、增压器电机22、排气歧管23、氢轨25、缸内直喷氢气喷嘴26、存储罐27、排氢阀28、气水分离器29。
[0047]
如图1所示，其中，电源端口1通过高压电线与储能单元2的直流母线连接，从而当系统应用于船舶、车辆等移动终端时，能够在能量回收场景下，通过电源端口向所述储能电源输入电能；整流变压模块3也通过高压电线和储能单元2的直流母线连接。整流变压模块3通过高压电线分别与氢燃料电池9和发电机18连接。其中，储能单元2可以由储能电池组成，保证存储足够的电能；或者储能单元2可以由储能电池与超级电容组成，保证存储足够的电能的同时提升系统的瞬态功率。
[0048]
氢气源12通过管路与氢燃料电池进氢阀11和氢内燃机进氢阀13连接；氢燃料电池进氢阀11通过管路与氢燃料电池9的氢气引射器10的一次流入口连接；氢气引射器10的出口通过管路与氢燃料电池9的氢气入口连接；氢燃料电池9的氢气回收出口通过管路分别与排氢阀28和氢燃料电池9的氢气引射器10的二次流入口连接，从而能够回收氢燃料电池9不能使用的废氢，提高氢燃料利用率，避免了废氢的排放引起的空气污染；排氢阀28通过管路与气水分离器29连接；气水分离器29通过管路与存储罐27和氢内燃机24的氢气引射器14的二次流入口并联。
[0049]
氢内燃机24的氢气引射器14的入口与氢内燃机进氢阀13通过管路连接；氢内燃机24的氢气引射器14的出口通过管路分别与氢轨25和进气道氢气喷嘴15连接。氢轨25通过管路与缸内直喷氢气喷嘴26连接，氢轨25机械固定在氢内燃机24的气缸上；进气道氢气喷嘴15机械固定在进气歧管16上；进气歧管16机械固定在氢内燃机24上。采用氢轨25和缸内直喷氢气喷嘴26以及进气歧管16和氢气喷嘴15混合喷射氢燃料的方式，能够提升氢内燃机24的功率，满足功率需求。
[0050]
空气滤清器4通过管道与空气压缩机5连接；空气压缩机5通过管道与冷器6连接；中冷器6通过管道与三通分配阀7的入口连接；三通分配阀7的第一出口通过管道与空气增湿器8的入口连接；三通分配阀7的第二出口通过管道与进气歧管16连接；空气增湿器8的出口通过管道与氢燃料电池9的空气入口连接；氢燃料电池9的空气出口通过管道与气水分离器21的入口连接；涡轮20的入口分别通过管道与气水分离器21和排气歧管23的出口连接；涡轮20出口通过管道与尾气后处理装置19连接；增压器电机22与涡轮20、涡轮20和空气压缩机5通过机械同轴连接，从而通过一个空气压缩机5、一个中冷器6和一个涡轮20实现对氢
内燃机24和氢燃料电池9的空气供应，使系统结构紧凑。
[0051]
传动机构17的一端与氢内燃机24的输出端机械连接，传动机构17的另一端与发电机18机械连接，从而适配不同类型的发电机18和氢内燃机24。传动机构17可以平行轴齿轮机构或行星齿轮机构。
[0052]
在一些实施例中，氢燃料电池氢气引射器10可以是单引射器或多引射器；氢燃料电池氢气引射器10也可以与氢气循环泵串联。通过上述设置，能够扩大系统的功率范围，从而使系统能够适应功率频繁地波动且功率波动较大的车辆、船舶的应用场景，其适应性更强。
[0053]
在一些实施例中，储能单元2可以包括储能电池以及超级电容中的一个或多个。通过超级电容的布置，能够提高系统的瞬态功率，保证在功率消耗较高且波动较大较为迅速的场景下，能够使系统迅速响应瞬态的高功率；通过储能电池的布置，能够提升系统的电能的容量。
[0054]
在一些实施例中，氢气源12可以为储氢罐或外部输氢管道。在系统应用于船舶、车辆等移动终端时，采用储氢罐作为氢气源；在固定终端时，采用外部输氢管道作为氢气源，从而使系统适用更多场景。
[0055]
在一些实施例中，氢燃料电池9的最大输出功率与氢内燃机24最大功率带动的发电机18输出功率之和大于或等于系统的持续输出功率；和/或
[0056]
发电机18的额定输出功率大于或等于氢内燃机24的最大输出功率；和/或
[0057]
储能单元2的峰值输出功率与氢燃料电池9的峰值输出功率与氢内燃机24最大功率带动的发电机18输出功率之和大于或等于系统的峰值输出功率；和/或
[0058]
在一些实施例中，所述的储能单元2最大输入功率大于或等于系统的最大能量回收功率。通过上述设置，能够尽可能地避免系统产生功率浪费，保证系统的输出功率。
[0059]
在系统工作时，氢燃料电池9经过化学反应后，输出的电能通过整流变压模块3转换电压；氢内燃机24带动发电机18输出的电能通过整流变压模块3整流变压；二者一同与储能单元2的直流母线并联，电源端口1也直接并联在储能单元2的直流母线上。当系统应用于车辆、船舶等具备电能回收条件的场景时，在车辆或船舶进行能量回收时，将回收的电能通过电源端口1存入储能单元2之中。
[0060]
氢燃料电池9可以单独作为能量源提供电能；也可将氢内燃机24作为单独的能量源，由氢内燃机24驱动发电机18产生电能；也可将氢内燃机24和氢燃料电池9作为复合能量源，共同输出由氢内燃机24驱动发电机18产生电能和氢燃料电池9产生的电能。
[0061]
氢燃料电池9和氢内燃机24驱动发电机18分别单独作为能量源时，储能单元2输出功率用于动态补偿不足输出功率以满足输出峰值功率需求；氢燃料电池9和氢内燃机24驱动发电机18作为复合能量源时，储能单元2输出功率用于动态补偿不足输出功率，以满足输出峰值功率需求；外部电能回收时，储能单元2用于存储外部输入电能。
[0062]
实施例二
[0063]
图2是本技术实施例二提供的氢能源复合动力系统的结构示意图。与实施例一的不同在于，氢内燃机24的供氢方式可以是进气道喷射，即取消了氢轨25和缸内直喷氢气喷嘴26。为了简洁起见，以下仅描述与实施例一不同的部分。
[0064]
如图2所示，在实施例二中，氢内燃机24的氢气引射器14的入口与氢内燃机进氢阀
13通过管路连接；氢内燃机24的氢气引射器14的出口通过管路与进气道氢气喷嘴15连接。空气滤清器4通过管道与空气压缩机5连接；空气压缩机5通过管道与中冷器6连接；中冷器6通过管道与三通分配阀7的入口连接；三通分配阀7的第一出口通过管道与空气增湿器8的入口连接；三通分配阀7的第二出口通过管道与进气歧管16连接。
[0065]
通过上述设置，能够降低系统的成本。
[0066]
实施例三
[0067]
图3是本技术实施例三提供的氢能源复合动力系统的结构示意图。与实施例一的不同在于，氢内燃机24的供氢方式是缸内直喷射，即取消了进气道氢气喷嘴15。为了简洁起见，以下仅描述与实施例一不同的部分。
[0068]
如图3所示，氢内燃机24的氢气引射器14的入口与氢内燃机进氢阀13通过管路连接；氢内燃机24的氢气引射器14的出口通过管路分别与氢轨25和进气道氢气喷嘴15连接。氢轨25通过管路与缸内直喷氢气喷嘴26连接，氢轨25机械固定在氢内燃机24的气缸上；气滤清器4通过管道与空气压缩机5连接；空气压缩机5通过管道与中冷器6连接；中冷器6通过管道与三通分配阀7的入口连接；三通分配阀7的第一出口通过管道与空气增湿器8的入口连接；三通分配阀7的第二出口通过管道与进气歧管16连接，进气歧管16机械固定在氢内燃机24上。
[0069]
通过上述布置，能够在不明显降低氢内燃机24的功率的同时降低成本。
[0070]
实施例四
[0071]
图4是本技术实施例四提供的氢能源复合动力系统的结构示意图。与实施例一的不同在于，取消了三通分配阀7，分别采用两个空气压缩机51、52、两个中冷器61、62和两个涡轮201、202进行工作。
[0072]
如图4所示，空气滤清器4通过管道分别与第一空气压缩机51和第二空气压缩机52进行连接；第一空气压缩机51通过管道与第一中冷器61连接；第一中冷器61通过管道与空气增湿器8的入口连接；空气增湿器8的出口通过管道与氢燃料电池9的空气入口连接；氢燃料电池9的空气出口通过管道与气水分离器21的入口连接；第一涡轮201的入口分别通过管道与气水分离器21连接；第一涡轮201与增压器电机22和第一空气压缩机51通过机械同轴连接；第二空气压缩机52通过管道与第二中冷器62连接；第二中冷器62通过管道与氢内燃机24的进气歧管16连接；第二涡轮202与第二空气压缩机52同轴连接；第二涡轮202的入口通过管道与氢内燃机24的排气歧管23的出口连接；第二涡轮202的出口通过管道与尾气后处理装置19连接。
[0073]
通过上述设置，将向氢内燃机24和氢燃料电池9的通入空气的管路相对独立的分开布置，能够便于对通入空气的管路上的部件的调试，对空气压缩机51、52的工作特性要求低，进一步降低系统的成本。
[0074]
实施例五
[0075]
图5是本技术实施例五提供的氢能源复合动力系统的结构示意图。与实施例一的不同在于，取消了传动机构17，如图5所示，氢内燃机24的输出端与发电机18直接进行机械连接。
[0076]
通过上述设置，能够使系统的布局更为紧凑，提升机械效率。
[0077]
实施例六：
[0078]
氢能源复合动力系统的控制方法
[0079]
本技术实施例的第二方面，提供了一种氢能源复合动力系统的控制方法，根据外部的所需功率，控制本技术上述实施例提供的氢能源复合动力系统，所述方法包括：
[0080]
根据氢燃料电池9的效率特性、氢内燃机24驱动发电机18的效率特性以及所需功率构造以下函数：
[0081][0082]
其中，令所述氢燃料电池9的效率函数为η1，功率为p1；令所述氢内燃机24驱动所述发电机18的效率函数为η2，功率为p2；另所述所需功率为p
load
，总系统效率为η。其中，氢燃料电池9的效率特性、氢内燃机24驱动发电机18的效率特性可以根据氢燃料电池9的效率特性map图、氢内燃机24驱动发电机18的效率特性map图来确定。
[0083]
构造拉格朗日函数，确定所述总系统效率η的最优解。
[0084]
根据所述总系统效率η的所述最优解确定功率p1和功率p2。
[0085]
根据所确定的功率p1和所确定的功率p2控制氢燃料电池9和氢内燃机24输出相应的效率。
[0086]
通过本技术实施例提供的上述方法，使得氢能源复合动力系统能够根据负载功率(即所需功率)的实时变化确定氢燃料电池9和/或氢内燃机24的实时功率p1和功率p2，并根据功率p1和功率p2控制氢燃料电池9和/或氢内燃机24，实现功率分配的优化，提升功率和氢燃料的利用效率，降低氢排放和噪声。
[0087]
图6是本技术实施例提供的一种计算设备900的结构性示意性图。如图6所示，该计算设备900包括：处理器910、存储器920、通信接口930。
[0088]
应理解，图6所示的计算设备900中的通信接口930可以用于与其他设备之间进行通信，具体可以包括一个或多个收发电路或接口电路。
[0089]
其中，该处理器910可以与存储器920连接。该存储器920可以用于存储该程序代码和数据。因此，该存储器920可以是处理器910内部的存储单元，也可以是与处理器910独立的外部存储单元，还可以是包括处理器910内部的存储单元和与处理器910独立的外部存储单元的部件。
[0090]
可选的，计算设备900还可以包括总线。其中，存储器920、通信接口930可以通过总线与处理器910连接。总线可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，pci)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，eisa)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中采用了一条无箭头的线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0091]
应理解，在本技术实施例中，该处理器910可以采用中央处理单元(central processing unit，cpu)。该处理器还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处
理器也可以是任何常规的处理器等。或者该处理器910采用一个或多个集成电路，用于执行相关程序，以实现本技术实施例所提供的技术方案。
[0092]
该存储器920可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器910提供指令和数据。处理器910的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，处理器910还可以存储设备类型的信息。
[0093]
在计算设备900运行时，所述处理器910执行所述存储器920中的计算机执行指令执行上述方法的任一操作步骤以及其中任一可选的实施例。
[0094]
应理解，根据本技术实施例的计算设备900可以对应于执行根据本技术各实施例的方法中的相应主体，并且计算设备900中的各个模块的上述和其它操作和/或功能分别为了实现本实施例各方法的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。
[0095]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0096]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0097]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0098]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0099]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0100]
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0101]
本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时用于上述方法，该方法包括上述各个实施例所描述的方案中的至少之一。
[0102]
本技术实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0103]
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0104]
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括、但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
[0105]
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本技术操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0106]
另外，说明书和权利要求书中的词语“第一、第二、第三等”或模块a、模块b、模块c等类似用语，仅用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本技术实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
[0107]
在上述的描述中，所涉及的表示步骤的标号，如s110、s120
……
等，并不表示一定会按此步骤执行，在允许的情况下可以互换前后步骤的顺序，或同时执行。
[0108]
说明书和权利要求书中使用的术语“包括”不应解释为限制于其后列出的内容；它不排除其它的元件或步骤。因此，其应当诠释为指定所提到的所述特征、整体、步骤或部件的存在，但并不排除存在或添加一个或更多其它特征、整体、步骤或部件及其组群。因此，表述“包括装置a和b的设备”不应局限为仅由部件a和b组成的设备。
[0109]
本说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意味着与该实施例结合描述的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在本说明书各处出现的用语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都指同一实施例，但可以指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，能够以任何适当的方式组合各特定特征、结构或特性，如从本公开对本领域的普通技术人员显而易见的那样。
[0110]
注意，上述仅为本技术的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本技术不限于这里特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本技术的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本技术进行了较为详细的说明，但是本技术不仅仅限于以上实施例，在不脱离本技术构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本技术保护范畴。
技术特征：1.一种氢能源复合动力系统，其特征在于，包括：氢燃料电池(9)、氢内燃机(24)、储能单元(2)、氢气源(12)、空气压缩机(5)、发电机(18)、以及用于控制前述部件的控制器，其中，所述氢气源(12)的出口分别与所述氢燃料电池(9)的氢气入口和所述氢内燃机(24)的气缸连接；所述空气压缩机(5、51、52)分别与所述氢燃料电池(9)的空气入口和所述氢内燃机(24)的所述气缸连接；所述氢燃料电池(9)的氢气回收出口与所述氢内燃机(24)的所述气缸连接；所述氢内燃机(24)与所述发电机(18)连接；所述氢燃料电池(9)、所述发电机(18)与所述储能单元(2)的一端连接，所述储能单元(2)的另一端设置有用于与电源连接的电源端口。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气缸包括第一入口，所述空气压缩机(5)与所述第一入口连接；所述氢气源(12)的出口与所述第一入口连接，所述第一入口设置有歧管(16)，所述歧管(16)设置有第一氢气喷嘴(15)。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气缸包括第二入口和第三入口，所述空气压缩机(5)与所述第二入口连接，所述氢气源(12)的出口与所述第三入口连接，所述第三入口设置有氢轨(25)，所述氢轨(25)设置有第二氢气喷嘴(26)。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括传动机构(17)，所述氢内燃机(24)通过所述传动机构(17)与所述发电机(18)连接。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空气压缩机(5、51、52)包括第一空气压缩机(51)和第二空气压缩机(52)，其中，所述第一空气压缩机(51)与所述氢燃料电池(9)的所述空气入口连接，所述第二空气压缩机(52)与所述氢内燃机(24)的所述气缸连接。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空气压缩机(5、51、52)包括第三空气压缩机(5)和三通阀(7)，其中，所述三通阀(7)的第一端与所述第三空气压缩机(5)、第二端与所述氢燃料电池(9)的所述空气入口连接以及第三端与所述氢内燃机(24)的所述气缸连接。7.根据权利要求1-6任一项所述的系统，其特征在于，所述储能单元(2)可以包括储能电池以及超级电容中的一个或多个。8.根据权利要求1-6任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括电源，所述储能单元(2)的另一端与所述电源连接，在能量回收场景下，所述电源向所述储能单元(2)输入电能，所述储能单元(2)最大输入功率大于或等于所述系统的最大能量回收功率。9.根据权利要求1-6任一项所述的系统，其特征在于，所述氢燃料电池(9)的最大输出功率与所述氢内燃机(24)最大功率带动的所述发电机(18)输出功率之和大于或等于系统的持续输出功率；和/或所述储能单元(2)的峰值输出功率与所述氢燃料电池(9)的峰值输出功率与所述氢内燃机(24)最大功率带动的所述发电机(18)输出功率之和大于或等于系统的峰值输出功率；和/或所述发电机(18)的额定输出功率大于或等于所述氢内燃机(24)的最大输出功率。10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的氢能源复合动力系统的控制方法，其特征在
于，所述方法包括：根据氢燃料电池(9)的效率特性、氢内燃机(24)驱动发电机(18)的效率特性以及所需功率构造以下函数：其中，令所述氢燃料电池(9)的效率函数为η1，功率为p1；令所述氢内燃机(24)驱动所述发电机(18)的效率函数为η2，功率为p2；另所述所需功率为p
load
，总系统效率为η；构造拉格朗日函数，确定所述总系统效率η的最优解；根据所述总系统效率η的所述最优解确定功率p1和功率p2。
技术总结本申请提供了一种氢能源复合动力系统及其控制方法，所述方法包括：氢燃料电池、氢内燃机、储能单元、氢气源、空气压缩机、发电机、以及用于控制前述部件的控制器，其中，所述氢气源的出口分别与所述氢燃料电池的氢气入口和所述氢内燃机的气缸连接；所述空气压缩机分别与所述氢燃料电池的空气入口和所述氢内燃机的所述气缸连接；所述氢燃料电池的氢气回收出口与所述氢内燃机的所述气缸连接；所述氢内燃机与所述发电机连接；所述氢燃料电池、所述发电机与所述储能单元的一端连接，所述储能单元的另一端用于与电源连接。满足不同应用场景下对输出功率的需求、提升氢燃料的利用效率并降低系统成本。系统成本。系统成本。
技术研发人员：孙柏刚 罗庆贺 马宁
受保护的技术使用者：北京氢燃科技有限公司
技术研发日：2022.07.14
技术公布日：2022/11/1
