燃料电池汽车热环境中换热部件及热管理系统性能研究

燃料电池汽车(Fuel cell vehicle,FCV)的发热规律与其它动力源汽车的差异较大,这给热管理系统带来了诸多挑战和难题。首先,燃料电池工作温度较低,所有废热(总能量的41%-62%)都由热管理系统排出。其热管理系统的可利用换热温差小,而热负荷是内燃机冷却系统热负荷的2.5-3倍。其次,燃料电池汽车中电气部件多且温控要求高。热管理系统需对多部件进行精确的冷却控温。此外,为节省前舱空间,多个换热器在气流方向上串并联成模块。由于换热器空气侧的热耦合关系,各换热器所在的热管理子系统的运行性能可能恶化。因此,有必要基于燃料电池汽车的热环境,全面深入研究相关部件、模块及系统中的多种介质(空气、冷却液、制冷剂)的传热流动规律,为热管理系统的匹配设计和性能优化提供依据,使其能满足FCV严苛的散热及温控要求。本文通过建模仿真结合实验方法,进行换热部件、散热模块及热管理系统的性能研究。主要内容及成果如下:一、关键换热部件的传热流动性能研究。首先,针对动力控制单元冷板,利用三维仿真方法,研究了不同形状、直径、高度、间距的肋柱阵列对其流动传热性能的影响,获得了兼顾传热、流动及壁温的冷板结构,使其能以较小功耗,对动力控制单元进行冷却控温。其次,针对单元平行流换热器,通过实验发现:在液侧雷诺数[700,4000]内,冷却液在管内小通道(1mm

燃料电池汽车热环境中换热部件及热管理系统性能研究 论文下载：