2019年氢燃料电池汽车水、热管理技术.pdf

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1、氢燃料电池汽车水、热管理技术变革开放创新AUTOMOTIVE ENGINEERING RESEARCH INSTITUTEAUTOMOTIVE ENGINEERING RESEARCH INSTITUTE热管理团队简介氢燃料电池汽车水、热管理概述氢燃料电池汽车水、热管理主要构型氢燃料电池水、热管理技术12343/17氢燃料电池汽车水、热管理概述水、热管理是燃料电池动力系统研究与开发的核心关键技术之一，对整车动力系统的性能、安全和寿命具有决定性影响。干燥 温度过高会导致质子交换膜脱水，膜的稳定性下降，质子传导性能下降。在常压下燃料电池的工作温度不能超过85高温 温度越低，氢气和空气向催化剂层扩散

2、、质子从阳极向阴极的运动都将减慢，电池内阻增加，电池性能下降。在零度以下反复水、冰相变引起体积的变化会对电池材料与结构产生影响，导致冷启动失败低温 电池内部过多的液态水，会导致电极水淹，阻碍电化学反应的正常进行；过多的气态水，会稀释反应气体的浓度，造成反应界面的反应气体不足 交换膜含水量过低，其电导率将会下降，导致电池的欧姆电压损失增大。膜失水后催化层界面的活性也会下降水淹4/171.监控电堆温度、膜含水量2.快速调整电堆冷却策略及加湿策略电堆温度、含水量的监控低温冷启动冷却液的导电率控制1.电堆出口水温的控制，保证电堆性能2.电堆内部温度分布的均匀性保证低温快速启动去除冷却液中的阴阳离子，降

3、低冷却液的电导率，保证冷却系统的绝缘性，保证电堆的安全性。温度过高时有效冷却氢燃料电池汽车水、热管理概述湿度控制1.保证电堆内部一定的湿度2.排水及时，保证电堆内部的的水平衡。反应气体进排气压降、高频阻抗、电化学阻抗外部换热器低温停车吹扫、冷启动时减少空气计量比，增加废热、外部加热增加去离子器、零部件管路材料选择外部加湿、自加湿、电堆内部结构优化5/17氢燃料电池汽车水、热管理技术燃料电池汽车热管理相关核心部件6/17燃料电池热量有一半左右通过冷却介质损失掉，对于这部分热量的回收及再利用可以大大提升燃料电池效率。氢燃料电池汽车水、热管理技术在冬季利用水源热泵技术实现乘员舱采暖7/17氢燃料电池

4、汽车水、热管理技术热管理技术路线电堆放电发热特性热分布及传递仿真分析及试验研究低温冷启动特性热管理系统零部件选型匹配系统集成及性能试验验证控制策略试验标定热管理系统控制策略制定电机发热特性功率电子发热特性热管理系统集成仿真平台电池发热特性样车试验验证8/17氢燃料电池汽车水、热管理技术水管理技术路线1.外部加湿：通过增加外部加湿器对空气进气进行加湿2.内部自加湿：通过优化电堆内部结构和气体循环优化来满足自加湿Development of Compact and High-Performance Fuel Cell Stack.SAE 2015-01-11759/17燃料电池汽车水、热管理主要构

5、型车型丰田Mirai本田clarity现代NEXO时间201420162018动力总成方案燃料电池镍氢电池1.6KWh燃料电池锂离子电池1.3KWh燃料电池锂离子电池1.56KWh燃料电池功率KW11410395冷启动-30-30-30，40s储氢70MPa(2)70MPa(2)70MPa(3)电堆功率密度kW/L3.13.13.11最高车速km/h180170160续驶里程km65075075410/17本田Clarity燃料电池汽车水、热管理主要构型特点：1.冷却系统管路长度小，结构紧凑2.去离子器冷却液回路常通Downsizing Technology for FC Cooling Sy

6、stem Installation under Front Hood.Honda R&D Technical Review,April 2019.11/17丰田Mirai燃料电池汽车水、热管理主要构型Development of Compact and High-Performance Fuel Cell Stack.SAE 2015-01-1175Development of the Fuel Cell System in the Mirai FCV.SAE 2016-01