电子控制车用燃料电池发动机热管理系统研究.pdfVIP

维普资讯 第 6期(总第 166期) 车 用 发 动 机 No．6(SerialNo．166) 2006年 12月 VEHICIE ENGINE Dec．2006 · 电子控制 · 车用燃料电池发动机热管理系统研究 陈 潇，汪茂海，张扬军，张 钊 (清华大学汽车5-程系汽车安全与节能国家重点实验室，北京 100084) 摘要：建立了车用燃料 电池发动机热管理 系统模型，该模型能考虑系统 内各部件间厦部件与电池堆间的相互 影响}应用谊模型计算分析了某65kW 车用燃料电池热管理系统对燃料电池堆性能的影响、热管理系统运行参数 的控制依据和散热器布置形式的影响等。结果表明，应主要通过调节冷却风扇转速来调整电池堆温度，通过调节 冷却水泵来保持电池堆进出口水温温差；散热器并联要优于散热器串联。 关键词：燃料 电池发动机；热管理系统 ；相互作用；风扇；水泵 一 中圈分类号：TK91 文献标志码：B 文章编号：1001--2222(2006)06—0012—04 燃料电池发动机是燃料 电池汽车设计研究与开 通过流体网络传递；该 发的主要 内容[】]。热管理对燃料 电池发动机 的性 模型忽略了燃料 电池 能、寿命和运行安全具有决定性影响，是燃料电池发 堆通过其他途径散 出 散 热 动机研究与开发的核心关键技术之一l2]。 的热量。首先建立各 器 燃料电池发动机热管理是从系统集成和整体的 部件模型，然后按照图 角度控制并且优化燃料 电池发动机的热量传递过 1的连接关系建立系统 程，完善地管理并合理利用热能、冷却散热及节能降 模型 。 耗，改善燃料 电池发动机的性能 ]。 1．1 燃料电池堆模型 图1 燃料电池发动机热 目前，大部分燃料电池热管理的研究只考虑散 燃料 电池堆运行 管理系统 热[6_8]，而对系统 内各部件相互影响的研究不多。 时的发热功率为 ZhangY．J．等人建立 了燃料 电池发动机的热管理 NIA (一 一 Vf)， (1) 系统模型，分析了系统运行参数及参数间相互作用 厶 ■ 对系统热性能的影响，但未考虑热管理系统对电堆 式 中，N为 电池堆 中的电池 片数 ，本计算 中为 性能的影响l9]。 650片；为电流密度，单位为 A／cm。；A为 电池活 本研究建立了质子交换膜燃料电池发动机热管 化面积，单位为cm。；Ah为单位反应产物(水蒸气) 理系统模型，考虑了热管理系统内各部件及其与燃 的生成焓 ，～241830J／mol；F为 法拉第 常数 ， 料电池堆性能相互作用 ；运用该模型对某 65kW 燃 96487C／mol；Vf为单片电池电压 ，单位为 V。 料 电池发动机试验台的热管理系统进行计算分析， 冷却水流经燃料电池堆带走的热量为 仿真计算基于一维流体系统分析软件FLOWMAS— q = (hA) At =