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和特嗨一起拆解丨燃料电池热管理系统

2024-06-03 16:32:18·  来源：特嗨氢能检测  
　

01  热管理系统作用


当燃料电池在零下温度启动过程中产生的热量不足时，电化学反应生成的水会在电池内部结冰，造成燃料电池无法正常启动或性能下降。在高温环境中持续工作也会带来膜脱水、催化剂团聚、冷机启动速度缓慢等问题。为了保证燃料电池在适宜的温度下运行，热管理系统起到关键作用。


02 热管理系统组成


一个典型的燃料电池热管理系统主要包含水泵、节温器、加热器、中冷器、冷却管路、散热器和散热风扇等部件。


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03  典型燃料电池系统热管理架构


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3.1升温模式


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a.  冷启动阶段，加热器阀关闭，冷却液经去离子器回到燃料电池，驾驶室暖风循环水路加热氢气循环泵与排水排气阀。


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b.  冷启动成功后，加热器阀打开，冷却液经去离子器和驾驶室暖风循环水混合后到燃料电池。


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c.  加热需求降低，加热器停止加热，仅依靠燃料电池加热，冷却液经过去离子器和驾驶室暖风循环水路回到燃料电池。


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d.  冷却液温度大于燃料电池目标温度，节温器打开，冷却液经过去离子器、散热器和驾驶员暖风循环水路回到燃料电池。


3.2冷却模式


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a.  燃料电池功率输出较小时，冷却需求不高，冷却液经去离子器回到燃料电池。


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b.  当燃料电池功率输出变大，冷却需求提高，节温器打开，冷却液经去离子器和散热器回到燃料电池。


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c.  冷却需求继续提高，冷却风扇开始工作，节温器打开，冷却液经去离子器和散热器回到燃料电池。


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d.  燃料电池持续大功率输出时，冷却需求继续提高，加热器阀打开，冷却风扇工作，节温器打开冷却液经去离子器和散热器以及驾驶员暖风循环水回到燃料电池。


04  总结


在燃料电池系统开发过程中，热管理研究至关重要。通过对典型燃料电池系统的热管理研究，对在研产品设计起到指导意义：


1. 应用驾驶员暖风循环水路快速加热排水排氮阀，解决低温环境中冷机启动工况因阀体结冰产生的卡滞问题；


2. 应用驾驶员暖风循环水路快速加热氢气循环泵，保证冷机启动工况阳极侧氢气计量比，优化启动性能；


3. 低温环境应用燃料电池产生的余热，加热氢气循环泵、排水排气阀，并给驾驶室提供暖风；


4. 燃料电池持续大功率输出，将暖风循环水路与燃料电池冷却水混合，提升热管理系统冷却能力。

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