氢燃料电池热管理系统详解

氢燃料电池热管理系统详解每到夏日，人类不能离开——西瓜、WiFi和空调。空调被誉为20世纪最伟大发明之一，给人类提供舒适的环境，撑起了人类在炎热面前的尊严，而氢燃料电池的热管理系统与空调有相似的作用。人们要在适宜的温度下生活，离不开空调；同样的，氢燃料电池要在合适的温度范围内运行，也离不开热管理系统。什么是氢燃料电池热管理系统？氢燃料电池的热管理系统是将电堆反应生成的热量排出系统外，使电堆维持在最适宜的温度工作。一个典型的氢燃料电池热管理系统循环主要包含：①水泵、②节温器、③去离子器、④中冷器、⑤水暖PTC、⑥冷却模块及⑦冷却管路等。氢燃料电池热管理系统循环图

氢燃料电池热管理系统示意图部件盘点水泵水泵是氢燃料电池热管理系统的“心脏”，它给系统冷却液做功，使冷却液循环。一旦电堆热到“难以自拔”，冷却水泵就加大冷却液的流速来给电堆降温。为了保证电堆产生的热量能够快速、有效的散发，水泵自身也要具备很高的〃素质”，大流量、高扬程、绝缘及更高的EMC能力是必不可少的。此外，水泵还需要实时反馈当前的运行状态或故障状态。水泵中冷器中冷器的作用是冷却来自空压机的压缩空气，它通过冷却液和空气的热交换来降低压缩空气温度，使进入电堆的空气温度在合理的范围内，主要结构由芯体、主板、水室和气室组成。中;令器的特点是热交换量大，清洁度要求高及离子释放率低。中令器去高子器氢燃料电池运行过程中，冷却液的离子含量会增高，使其电导率增大，系统绝缘性降低，去离子器就是用来改善这种现象。通过吸收热管理系统中零部件释放的阴阳离子，去离子器降低了冷却液的电导率，使系统处于较高的绝缘水平。去离子器由壳体、滤网、树脂及进出口管组成。它的要求是离子交换量大、吸收离子速率快，同时成本低。

去离子器水暖PTC在环境温度较低的情况下，燃料电池面临低温挑战。水暖PTC是给电堆在彳氐温冷启动时给冷却液辅助加热的，使冷却液尽快达到需求的温度，缩短燃料电池系统冷启动时间，就好比天气较冷的时候，运动员正式比赛前，先要做好充分的“热身运动”。水暖PTC由加热芯体、控制板及壳体组成，其要求是响应快、功率稳定。水暖PTC(PositiveTemperatureCoefficient)节温器节温器用来控制冷却系统的大小循环。当冷却液温度较低时，为尽快达到系统所需的温度，节温器控制冷却液的流向，使得冷却液不经过外部散热器及风扇，形成冷却液的小循环流向。当冷却液温度不断升高，超出系统所需求的合适温度时，节温器会慢慢打开，使部分冷却液流过外部散热器进行散热，从而降低冷却液温度。当散热需求很大时，节温器将全部打开，所有冷却液都通过外部散热器，此时冷却液的流向称为大循环，其作用好比人身上穿的衣服，当觉得冷的时候需要多穿一些衣服保持温度，当热的时候需要脱掉一些衣服增加散热。节温器由电机执行机构，阀体，进出口及壳体组成。燃料电池系统对节温器的要求是响应速度快、内部泄露量低、带位置反馈信息(电机节温器)。

节温器散热器散热器顾名思义就是用来散热的，它将冷却液的热量传递给环境，降低冷却液的温度。如果类比于人体，其作用好似人身上的皮肤，通过和环境的温差来进行散热。散热器本体需求的散热量大、清洁度要求高、离子释放率低，散热器的风扇要求风量大、噪音低、无级调速并需要反馈相应的运行状态。散热器冷却管路冷却管路作为氢燃料电池的“血管”，连接着各零部件，使冷却液形成完整的循环。与所有零部件要求一样，冷却管路要求绝缘性及较高的清洁度。冷却管路挑战，挑战算什么？正如曾经的每一次变革都会受到技术上的阻碍，在汽车从传统能源转换到氢能源的路上也有着不小的挑战。氢燃料电池物管理系统相比传统燃油发动机而言，主要面临两个较大的挑战：一是零部件离子释放的控制，在热管理系统的零部件中，中冷和散热器较容易释放离子，导致冷却液电导率升高，进一步影响到系统的绝缘。目前主要缓解该问题的方式是零部件增加清洗工艺，但按照当前的状态，清洗往往需要很长时间，影响生产节拍，同时清洗的效果也有限，无法避免离子的长期释放。未来探索新的生产工艺、更合理的系统设计都将有助于改善相关的问题。二是散热效率需要提高。一般而言，在相同的车辆运行条件下，氢燃料电池的散热量比传统燃油发动机大10%-20%左右，但燃料电池系统的运行温度较低，与环境的温差较小，这导致了燃料电池对散热要求相比传统车高了很多。除了增加散热面积外，更优的散热器设计，更合理的进气格栅设计，更高的电堆效率都将有助于解决散热困难的问题。更