车用燃料电池发动机热管理系统研究

车用燃料电池发动机热管理系统研究1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65  kW  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发的主要内容[】]。热管理对燃料电池发动机的性能、寿命和运行安全具有决定性影响，是燃料电池发动机研究与开发的核心关键技术之一l2  ]。燃料电池发动机热管理是从系统集成和整体的角度控制并且优化燃料电池发动机的热量传递过程，完善地管理并合理利用热能、冷却散热及节能降耗，改善燃料电池发动机的性能  ]。目前，大部分燃料电池热管理的研究只考虑散热[6_8]，而对系统内各部件相互影响的研究不多。Zhang  Y．J．等人建立了燃料电池发动机的热管理系统模型，分析了系统运行参数及参数间相互作用对系统热性能的影响，但未考虑热管理系统对电堆性能的影响l9]。本研究建立了质子交换膜燃料电池发动机热管理系统模型，考虑了热管理系统内各部件及其与燃料电池堆性能相互作用；运用该模型对某65  kW  燃料电池发动机试验台的热管理系统进行计算分析，仿真计算基于一维流体系统分析软件FLOWMAS—TER2。1  热管理系统模型燃料电池发动机的热管理系统由散热器、风扇、水箱、水泵和管路等组成，与燃料电池堆相连接，以去离子水为冷却工质。图l所示的燃料电池发动机热管理系统模型中，燃料电池堆为唯一的热源，热能通过流体网络传递；该模型忽略了燃料电池堆通过其他途径散出的热量。首先建立各部件模型，然后按照