氢燃料电池汽车水、热管理电动汽车技术课件.pptx

1、氢燃料电池汽车水、热管理技氢燃料电池汽车水、热管理技术术变革变革开放开放创新创新AUTOMOTIVE ENGINEERING RESEARCH INSTITUTE热管理团队简介热管理团队简介氢燃料电池汽氢燃料电池汽车车水水、热管热管理理概概述述氢氢燃燃料料电电池池汽汽车车水水、热管热管理理主主要要构型构型氢燃料电池水氢燃料电池水、热热管管理技术理技术12343/17氢燃料电池汽车氢燃料电池汽车水水、热热管管理理概述概述 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高温高温低温低温 温度越低，氢气和空气向催化剂层扩散、质子从阳极向阴极

2、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 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。干燥干燥 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、含电堆温度、含水量的监控水量的监

3、控低温冷启动低温冷启动冷却液的导电冷却液的导电 率控制率控制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。温度过高时有温度过高时有 效冷却效冷却氢燃料电池汽车氢燃料电池汽车水水、热热管管理理概概述述湿度控制湿度控制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。反应气体进外部换热器低温停车吹增加去离子外部加湿、排气压降、扫、冷启动器、零部件自加湿、电高频阻抗、时减少空气管路材料选堆内部结构电化学阻抗计量比，增择优化加废热、外部加热5

4、/17氢燃料电池汽车氢燃料电池汽车水水、热热管管理理技术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。氢燃料电池汽车氢燃料电池汽车水水、热热管管理理技术技术在冬季利用水源热泵技术实现乘员舱采暖7/17氢燃料电池汽车水、热管理技氢燃料电池汽车水、热管理技术术热管理技术路线热管理技术路线热分布及传递仿 真分析及试验研 究热管理系统零 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 策略制定热管理系统集成仿真平台电 堆 放 电 发 热 特性低温冷 启动特 性电 机 发 热 特性电池 发

5、热 特性功 率 电 子 发 热 特性样车试验验证8/17氢燃料电池汽车水、热管理技氢燃料电池汽车水、热管理技术术水管理技术路线水管理技术路线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燃料电池汽车水燃料电池汽车水、热热管管理理主主要要构构型型车型车型丰田丰田Mirai本田本田clarity现代现代NEXO时间201420162018动力总成方案燃料电池镍氢电池1.6KW

6、h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燃料电池汽车水燃料电池汽车水、热热管管理理主主要要构构型型特点：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 System Installation under Front Hood.Honda R&D

7、 Technical Review,April 2019.11/17丰田Mirai燃料电池汽车水燃料电池汽车水、热热管管理理主主要要构构型型Development of Compact and High-Performance Fuel Cell Stack.SAE 2015-01-1175 Development of the Fuel Cell System in the Mirai FCV.SAE 2016-01-118512/17丰田Mirai热管理对标测试燃料电池汽车水燃料电池汽车水、热热管管理理主主要要构构型型13/172020.03-052020.01-042019.06-102

8、019.10-11整车性能对标测试 及关键技术解析整车拆解电堆性能对标燃料电池系统性能对标测试及关键技术解析燃料电池汽燃料电池汽车车水水、热热管管理理主主要要构构型型现代NEXO参与对标请联系曲辅凡1769484336814/17燃料电池汽燃料电池汽车车水水、热热管管理理主主要要构构型型现代NEXOGDUMotorInverterFC-StackBatteryH2GDUMotorInverterFC-StackBatteryH2GDUMotorInverterFC-StackBatteryH2爬坡和加速工况匀速行驶工况减速工况15/17现代NEXO燃料电池汽燃料电池汽车车水水、热热管管理理主主要要构构型型16/17AERI热管理团队热管理团队2011年成立热管理团队，到目前为止拥有专业的开发团队、国际一流的从整车到零部件的测试设备、软件资源、完善的项目开发及管理流程。以基础数据库、1D/3D仿真、试验验证为手段，为客户提供冷却、空调系统 匹配开发、热管理系统正向开发及优化提升、热管理控制策略制定及标定、测试验证等服务，车型覆盖传统车及新能源汽车。软件资源Simcenter Amesim防爆仓可做氢燃 料电池车试验天津/常州