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广州能源所在氢燃料电池汽车整车热管理技术领域取得进展

文章来源:先进能源系统研究室  |  发布时间:2023-06-20  |  【打印】 【关闭

  

  近日,中国科学院广州能源研究所在氢燃料电池汽车整车热管理技术领域取得重要进展,创造性地提出了时变”(time-dependent)热管理方法,并开发出了一种具有热峰调节器的新型热管理系统。相关研究以A novel thermal management system with a heat-peak regulator for fuel cell vehicles为题发表于能源类学术期刊Journal of Cleaner ProductionJCR一区)。 

  热管理问题一直是氢燃料电池汽车面临的重大技术挑战,该技术难题主要来源于以下几个因素:(1)氢燃料电池电堆产生的废热量较大,这类废热在行车过程中既无法被有效利用,也无法像传统内燃机那样随尾气排放,只能通过热管理系统的冷却回路排出;(2)受限于氢燃料电池较低的运行温度(70-80°C),其冷却回路可利用的换热温差较小,导致散热器的散热能力严重不足;(3)除了氢燃料电池电堆,电机、电控、空压机、车舱等也有各自不同的热管理需求,增加了热管理的难度和系统复杂性;(4)热管理系统可利用空间有限,电堆散热器、PCU散热器、空调冷凝器都需要堆集在车头迎风处,无法通过增加换热面积来提升散热能力。 

  为了解决氢燃料电池汽车的整车热管理技术难题,国内外学者主要从开发耐高温质子交换膜和高效散热器两个方面展开,但尚未取得实质性进展。目前,热管理问题已成为制约氢燃料电池汽车功率提升和发展应用的一大障碍。先进能源系统研究室蒋方明研究员团队根据汽车交通行驶过程中功率及产热波动性特征,提出从时间维度考虑解决热管理难题,其核心技术思路是:在热管理系统中增设一种自主开发的具有蓄热功能的热峰调节器(如图1所示);当电堆产热过大且散热器能力不足时,将过余热量储存在热峰调节器中;在非高峰产热阶段,热峰调节器将热量逐渐导入空调回路,通过空调冷凝器完成排放(如图2所示)。研究表明,该技术思路和新型热管理系统可以取得良好效果,有望解决氢燃料电池汽车的热管理难题。 

  论文链接:https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.137712 

 

  

1 具有热峰调节器(Heat-peak regulator)的氢燃料电池汽车整车热管理系统 

  

 

2 “时变“(time-dependent)热管理思路原理图 

 

 

   

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