[发明专利]高效氢动力机动车辆

说明书

一种机动车辆包括用于将水分解成氢气和氧气的电解装置、蓄电池、为机动车辆提供动力的氢动力能量源以及控制器，该控制器被配置成将过量的车辆产生的电能相比于蓄电池优先路由到电解装置。还公开了一种有效地操作氢动力机动车辆的相关方法。

技术领域

本公开大体上涉及机动车辆领域，并且更具体地涉及以高效地操作和增大行驶里程为特征的氢动力机动车辆。

背景技术

氢动力机动车辆利用氢气作为提供动力的车载燃料。用于氢动力机动车辆动力装置将氢气的化学能转化为机械能或电能，并且大体上分为两类。第一类包括在燃烧室中燃烧氢气以产生机械能来推进车辆的氢气内燃发动机(H2ICE)。第二类包括使氢气与氧气反应以产生用于驱动电动牵引马达以推进机动车辆的电力的燃料电池。

如今的氢动力机动车辆受到一些限制，限制了他们对典型的机动车辆操作者的吸引力。为了给氢动力机动车辆提供可接受的行驶里程，所需的氢气的量需要非常大的油箱，占用了大量的空间，从而减小了机动车辆的行李箱和/或乘客舱的尺寸。此外，即使在设置相当大的油箱的情况下，车辆的行驶距离仅是现在的客户最低限度所能接受的。

虽然氢气可以使用车载电解装置由水制成，但是机动车辆的操作者通常不希望由于需要经常向储罐加水而造成不方便。过去，已经通过包括高压电池为改善燃料电池动力车辆的行驶里程、效率和瞬态响应做了一些努力。当(a)燃料电池产生过量的电能时，(b)H2ICE产生过量的机械能通过电动马达转换成电能时，以及(c)制动系统使用电动马达来抵抗车轮运动以导致发送到电池的再生制动功率时，电池被充电。不利的是，这种高压电池代表显著的投资成本，在机动车辆上消耗大量的空间，并且增加了相当大的重量，降低了机动车辆的性能。

本公开涉及一种新的和改进的氢动力机动车辆，其结合了用于将水分解成氢气和氧气的电解装置、水再利用/回收系统两者，以及涉及一种电解装置、燃料电池/H2ICE和水再利用/回收系统的协同操作以改善车辆的行驶里程的控制方法，并且因此使通常用于存储能量和改善瞬态响应的蓄电池缩减尺寸成为可能。新的和改进的氢动力机动车辆还包括控制器，该控制器被配置成将过量的车辆产生的电能相比于蓄电池优先路由到电解装置。为了本公开的目的，“过量的车辆产生的电能”包括由机动车辆的任何系统产生的超过机动车辆系统或子系统在任何给定时间运行所需的任何电能。此外，控制器可以基于提高动力源效率的目的或者为了提高氢气的供应或者为了降低期望的动力传动系统功率的变化率而有意地命令“过量的车辆产生的电能”。

发明内容

根据本文描述的目的和益处，提供了一种新的和改进的机动车辆。该机动车辆包括将水分解成氢气和氧气的电解装置、蓄电池、为机动车辆提供动力的氢动力能量源和控制器，该控制器被配置为将过量的车辆产生的电能相比于蓄电池优先路由到电解装置。

机动车辆还可以包括具有至少一个车辆水源和至少一个储水器的水收集系统。该车辆水源可以是机动车辆的空调系统部件。这种空调系统部件包括但不限于冷凝器和/或蒸发器。水源也可以来自燃料电池操作的副产品或H2ICE的排气。水源可以是机动车辆上的雨水收集器。

机动车辆还可以包括再生制动系统。在机动车辆包括再生制动系统的情况下，控制器可以被配置为将来自再生制动系统的过量的车辆产生的电能相比于蓄电池优先路由到电解装置。其目的可以包括避免电池过充，并且避免充电以及将来的电池能量放电的电池效率损失。

为机动车辆提供动力的氢动力能量源可以是氢气内燃发动机。在结合氢气内燃发动机的机动车辆中，水源可以是来自氢动力内燃发动机排出的排气中的水蒸气。

机动车辆的氢动力能量源可以是燃料电池。在结合燃料电池的机动车辆中，水源可以是氢气与氧气反应产生电能和水的燃料电池。在种机动车辆中，控制器可以被配置成将在任何给定的特定时间超过驾驶员功率需求的来自燃料电池的过量的车辆产生的电能相比于蓄电池优先路由到电解装置。