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解决方案:氢燃料电池汽车冷却系统研究

   日期:2022-10-27     来源:网络整理    作者:汽车网  联系电话:浏览:544    
核心提示:氢燃料电池汽车的散热却是一大难点,主要原因如下:(1)由于电池的不可逆性而产生的化学反应热。为了满足不同散热部件的散热要求,燃料电池汽车通常有不止一个的冷却系统,每个冷却系统相互独立。结语氢燃料电池汽车以其众多优点代表了未来汽车的发展方向,但仍然面临着诸多困难,其工作特性决定了燃料电池发动机的散热要比传统内燃机汽车更为困难。

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摘要:随着我国经济的发展,环境问题日益突出,而传统汽车是重要的污染源,如何控制汽车尾气排放已成为一个广泛而重要的课题;与此同时,全球石油资源的枯竭也迫使人们寻找一种替代燃料来缓解能源危机,氢燃料电池汽车应运而生。由于自身的特点,氢燃料电池汽车相比传统内燃机汽车在散热方面面临更加严峻的问题。布局位置实现。氢燃料电池的工作方式不同于电池等常规化学电源。其燃料和氧化剂储存在电池外部。当电池工作时,燃料和氧化剂不断地送入电池发电。因此,燃料电池是一种发电装置,而不是一种电能储存装置。此外,它还具有燃料多样化、排气清洁、噪音低、环境污染小、可靠性高、可维护性好等优点。1 冷却系统原理 仅燃料电池堆不能发电,不能用于汽车。它必须与燃料供应和循环系统、氧化剂供应系统、水/热管理系统和能够协调上述系统工作的控制系统相结合。只有电池发电系统才能对外输出电力。目前最成熟的技术还是以纯氢为燃料,系统结构比较简单,仅由氢源、压力调节阀和循环回路组成。氢燃料电池汽车的散热是一大难点。主要原因如下: (1)电池的不可逆性所产生的化学反应热。

(2) 欧姆极化引起的焦耳热。(3)加湿气体带来的热量。(4) 吸收环境辐射热。其中,由于电池的不可逆性而产生的废热占转换化学能的50%以上。来自电池的废气、来自电池堆的辐射和循环水可以从电池堆中带走热量。由于废气温度只能在70℃左右,通过废气的散热远不能达到传统内燃机在几百度的废气温度下所能达到的效果。实际计算表明,燃料电池的排气散热仅占总散热量的3%~5%左右。对于辐射散热,无论是燃料电池发动机还是内燃机,它只占很小的一部分,而对于燃料电池发动机,辐射散热约占1%。因此,大约95%的热量需要通过冷却水带走,而这个数值对于发动机来说只有50%左右,可见燃料电池发动机的散热性比较高。此外,燃料电池发动机的冷却水工作在环境温度和电池工作温度之间。这个温差明显小于内燃机冷却水的温差,相差30℃左右。可见,燃料电池散热器的散热难度更大。为了满足不同散热组件的散热要求,燃料电池汽车通常有多个冷却系统汽车散热器设计计算,每个冷却系统相互独立。氢燃料电池冷却系统(主要用于氢燃料电池和中冷器)、PCU冷却系统(主要用于PCU、驱动电机和空压机冷却)、动力电池冷却系统(主要用于动力电池冷却)、冷却系统原理如图1.

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图 1 冷却系统原理图 2 氢燃料电池汽车的散热解决方案 燃料电池汽车的散热解决方案 在恒温差的情况下,要增加散热,需要通过以下方法来实现。(1)提高进气速度。在其他外部条件不变的情况下,如果要提高风速,就需要加大风机的功率。同时,为了布局方便,功率提升后风扇的体积不宜过大。根据设计计算和实验研究,选择了800W的风扇,可以更好的解决散热问题,但由此带来的问题是辅助设施的功耗增加。(2)增加散热面积。为了增加散热面积,需要更大的散热片,这也带来了散热片布置的问题。汽车的前舱空间比较紧凑,在汽车前舱的布局中增加散热器面积会非常困难。某型燃料电池汽车采用独立布置的散热器,如图2所示。采用两个散热器依次布置在进气格栅后面;同时考虑到如果冷凝器设置在散热器后面,会遇到空间不足的问题,空气经过散热器后温升较大。此时不适合冷凝器的进气,所以冷凝器设置在侧面。块状排列方式可以有效解决单个大散热器不易排列的问题,但也面临着这些散热器的排列空间不足和进气处理的问题,需要体形有关的。改为合身。

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图2 某型散热器总成布置示意图 (3)改变散热器位置。如果将冷凝器放在散热器之前,空气经过冷凝器后会有一定的温升,进一步缩小进入散热器的空气温度与冷却水温度的差距,使热交换更多。难的。. 除上述方案外,还可以采用图3所示的布置方式,将冷凝器置于散热器后面,优先考虑电池堆的散热,采用两个冷凝器进行散热,即将有效降低散热器空气侧的温度,有利于电池组的散热,

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图3 另一种散热器总成布置示意图 汽车难度较大。为了解决这个问题,我们可以考虑以下三种方案:大功率风扇;增加散热面积;改变散热器的位置。据信,除了燃料电池的窄工作温度范围外,还有其他缺点。使用超级电容作为辅助电源,可以缓解加速、爬坡时对动力电池的大电流冲击,并能及时回收制动时的能量。电池供电系统的一种选择。作者:童祥旭、王长城汽车有限公司哈弗技术中心在看,《汽车热管理之家》支持↓如果你是汽车燃料电池行业的专业人士,

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