燃料電池電動(dòng)汽車(chē)熱管理系統(tǒng)的冷卻性能分析

對(duì)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)中的燃料電池散熱系統(tǒng)在不同實(shí)際行駛工況下的散熱能力進(jìn)行了評(píng)估。首先通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得出在不同車(chē)速和前進(jìn)氣格柵開(kāi)度條件下散熱系統(tǒng)空氣平均流速、氣體壓強(qiáng)以及氣體溫度，并建立相應(yīng)空氣流速數(shù)學(xué)模型，空氣流速試驗(yàn)結(jié)果表明具有較好的一致性。之后建立了燃料電池電動(dòng)汽車(chē)散熱系統(tǒng)一維數(shù)學(xué)模型，在散熱系統(tǒng)模型中將車(chē)輛前進(jìn)氣格柵空氣阻力和散熱器空氣阻力作為冷卻氣流中的障礙物，根據(jù)車(chē)輛的布置形式，將散熱器的布置方向和空氣流速方向保持一致。利用商業(yè)熱管理軟件KULI對(duì)燃料電池散熱器在高速工況、爬坡工況的散熱性能進(jìn)行了仿真分析，并對(duì)比分析了車(chē)載空調(diào)系統(tǒng)燃料電池散熱性能的影響。

在實(shí)際仿真過(guò)程中，選取燃料電池最大功率為80kW，散熱器風(fēng)扇最大功率120W，空氣溫度35℃。仿真結(jié)果表明，在高速工況和爬坡工況下，散熱器溫度都低于散熱系統(tǒng)的最大允許溫度80℃，但在上坡工況下由于車(chē)輛需求功率較大而汽車(chē)前進(jìn)氣格柵進(jìn)氣速度較小，因此散熱器整體溫度高于高速工況時(shí)很多。而當(dāng)車(chē)輛在工作過(guò)程中空調(diào)系統(tǒng)工作時(shí)，散熱器平均溫度比沒(méi)開(kāi)空調(diào)系統(tǒng)時(shí)高出3.1℃左右。仿真結(jié)果指出，如果環(huán)境溫度繼續(xù)增高，則散熱器溫度可能會(huì)超過(guò)限定溫度，因此對(duì)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)布置方式進(jìn)行了改進(jìn)，并適度增大散熱器的體積，以提高散熱系統(tǒng)進(jìn)氣量，改進(jìn)后的散熱系統(tǒng)可以使散熱器冷卻劑溫度下降22.7%，滿足任意行駛條件下燃料電池電動(dòng)汽車(chē)燃料電池的散熱需求。

刊名：Energies（英）

刊期：2016年第10期

作者：HS Lee

編譯：孫志祥