玄武岩纤维“包裹”热能循环:南昌智能新能源汽车研究院专利破解增程系统热管理难题

氢内燃机增程器能有效解决电动车续航焦虑，但始终面临一个核心难题：排气温度高达600℃，大量余热被白白浪费，冷启动时后处理装置升温慢，排放易超标。

本专利开创性地将玄武岩纤维复合材料引入增程系统，构建起一个封闭的热能循环网络，让废气余热“变废为宝”，为新能源动力系统提供了全新的高能效解决方案。

玄武岩纤维以天然玄武岩为原料，经高温熔融拉丝而成，具备高强度、高模量、耐高低温（-200℃至800℃）、导热系数极低等特性。

在增程系统中，氢内燃机排气温度高达400-600℃，对后处理系统的保温和热管理要求极高。玄武岩纤维复合材料因其优异的长期耐高温性能和热稳定性，成为包裹排气催化还原器的理想材料。

当前氢内燃机增程系统面临四大技术瓶颈：

✅ 冷启动性能受限：后处理装置需要较高温度才能高效工作，冷启动阶段升温缓慢，导致排放瞬时超标

✅ 热能浪费严重：排气温度高达400-600℃，蕴含大量高品质余热，但缺乏有效回收手段

✅ 保温材料性能不足：传统材料在长期高温、强波动工况下，热稳定性差，影响净化效率

✅ 子系统协同性差：氢气制备、内燃机燃烧、热能回收之间缺乏深度协同

✅ 一体化热力学循环系统

将高温反应氢气分离器、增程器、保温换热装置和电动加热器集成为一个封闭的导热油循环网络，改变热量单向流动、分散管理的模式。

✅ 玄武岩复合材料保温层 + 缠绕式导热油管

在排气催化还原器外部，同时包裹高性能玄武岩复合材料保温层和缠绕式导热油管，实现“保温”与“换热”功能的完美融合。

✅ 智能化的热能动态管理

根据冷启动、热机启动等不同工况，智能切换热源（电动加热器或排气余热），实现电能与热能的双向转换和协同管理。

物理架构：导热油在电动加热器、保温换热装置和高温反应氢气分离器之间形成首尾相连的循环网络。

热量来源双通道：

冷启动：电池供电加热导热油，快速升温

正常运行：排气余热通过导热油管被吸收，成为主要热源

热量利用三去向：

为高温反应氢气分离器提供热量，分离高纯氢气

维持排气催化还原器的高效催化温度

为贫氢油再富集装置提供余热，提取残留氢气

智能控制策略：

冷启动模式：并行加热关键部件，快速达到工作温度

热机启动模式：利用存储余热，实现“零能耗”启动

PID精确控温：确保催化器始终工作在最佳效率区间

✅ 增程式电动车：提升续航里程和燃油经济性

✅ 氢内燃机商用车：解决重卡、大巴的冷启动排放和热能管理难题

✅ 混合动力工程机械：提高矿用、建筑机械在恶劣工况下的能量利用率

✅ 特种车辆与船舶：满足军用、救援车辆的长续航、高功率需求

南昌智能新能源汽车研究院成立于2019年，是由南昌市人民政府与同济大学共建的新型研发机构。依托同济大学的技术优势、南昌的产业区位和江铃集团的产业基础，研究院聚焦新能源动力、智能驾驶、智能网联等前沿领域，已荣获机械工业科学技术奖等多项国家级荣誉，并牵头制定了多项团体标准，是推动区域汽车产业技术进步的重要力量。

🔹 一句话总结

研究院已构建起以“氢能与新能源动力系统”为核心，以“智能网联与车辆控制”为支撑，向“标准制定与工程化应用”延伸的立体化技术体系。

🔹 知识产权汇总

🔹 技术演进三阶段

早期（2020-2022年）： 聚焦混合动力总成控制、电池管理、电驱动系统分析，为增程器技术奠定基础

中期（2023-2024年）： 向氢能动力系统和智能驾驶倾斜，氢内燃机技术系统化布局，车载以太网、传感器融合等智能网联技术取得突破

近期（2025年至今）： 呈现系统集成、全链路优化特征，形成完整的增程系统解决方案，并向材料-系统协同延伸

南昌智能新能源汽车研究院通过本专利，将玄武岩纤维复合材料与复杂的热管理系统相结合，精准解决了氢内燃机增程器热能利用率低、冷启动性能差的行业难题。

这一创新不仅为高效、清洁的增程式电动车提供了关键技术支撑，更展示了国内科研机构在新材料应用与系统集成方面的深厚功底，为推动新能源动力技术向更高能效发展做出了重要贡献。

✅ 材料-结构-功能一体化：开发导热系数更低、机械性能更强的“智能保温-换热”一体化部件

✅ 控制策略AI化升级：引入深度强化学习，对热能分配、功率输出进行全局动态优化

✅ 多能互补与全工况覆盖：与电机、电池热管理耦合，构建整车级热管理系统，拓展至极寒、高海拔等极端环境。