摘要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境問題日益突出，而傳統(tǒng)汽車是重要的污染源，如何控制汽車尾氣排放已成為一個廣泛而重要的課題；與此同時，全球石油資源的枯竭也迫使人們尋找一種替代燃料來緩解能源危機，氫燃料電池汽車應(yīng)運而生。由于自身的特點，氫燃料電池汽車相比傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車在散熱方面面臨更加嚴峻的問題。布局位置實現(xiàn)。氫燃料電池的工作方式不同于電池等常規(guī)化學(xué)電源。其燃料和氧化劑儲存在電池外部。當(dāng)電池工作時，燃料和氧化劑不斷地送入電池發(fā)電。因此，燃料電池是一種發(fā)電裝置，而不是一種電能儲存裝置。此外，它還具有燃料多樣化、排氣清潔、噪音低、環(huán)境污染小、可靠性高、可維護性好等優(yōu)點。1 冷卻系統(tǒng)原理 僅燃料電池堆不能發(fā)電，不能用于汽車。它必須與燃料供應(yīng)和循環(huán)系統(tǒng)、氧化劑供應(yīng)系統(tǒng)、水/熱管理系統(tǒng)和能夠協(xié)調(diào)上述系統(tǒng)工作的控制系統(tǒng)相結(jié)合。只有電池發(fā)電系統(tǒng)才能對外輸出電力。目前最成熟的技術(shù)還是以純氫為燃料，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單，僅由氫源、壓力調(diào)節(jié)閥和循環(huán)回路組成。氫燃料電池汽車的散熱是一大難點。主要原因如下： (1)電池的不可逆性所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)熱。
(2) 歐姆極化引起的焦耳熱。(3)加濕氣體帶來的熱量。(4) 吸收環(huán)境輻射熱。其中，由于電池的不可逆性而產(chǎn)生的廢熱占轉(zhuǎn)換化學(xué)能的50%以上。來自電池的廢氣、來自電池堆的輻射和循環(huán)水可以從電池堆中帶走熱量。由于廢氣溫度只能在70℃左右，通過廢氣的散熱遠不能達到傳統(tǒng)內(nèi)燃機在幾百度的廢氣溫度下所能達到的效果。實際計算表明，燃料電池的排氣散熱僅占總散熱量的3%~5%左右。對于輻射散熱，無論是燃料電池發(fā)動機還是內(nèi)燃機，它只占很小的一部分，而對于燃料電池發(fā)動機，輻射散熱約占1%。因此，大約95%的熱量需要通過冷卻水帶走，而這個數(shù)值對于發(fā)動機來說只有50%左右，可見燃料電池發(fā)動機的散熱性比較高。此外，燃料電池發(fā)動機的冷卻水工作在環(huán)境溫度和電池工作溫度之間。這個溫差明顯小于內(nèi)燃機冷卻水的溫差，相差30℃左右?？梢?，燃料電池散熱器的散熱難度更大。為了滿足不同散熱組件的散熱要求，燃料電池汽車通常有多個冷卻系統(tǒng)汽車散熱器設(shè)計計算，每個冷卻系統(tǒng)相互獨立。氫燃料電池冷卻系統(tǒng)（主要用于氫燃料電池和中冷器）、PCU冷卻系統(tǒng)（主要用于PCU、驅(qū)動電機和空壓機冷卻）、動力電池冷卻系統(tǒng)（主要用于動力電池冷卻）、冷卻系統(tǒng)原理如圖1.
圖 1 冷卻系統(tǒng)原理圖 2 氫燃料電池汽車的散熱解決方案 燃料電池汽車的散熱解決方案 在恒溫差的情況下，要增加散熱，需要通過以下方法來實現(xiàn)。(1)提高進氣速度。在其他外部條件不變的情況下，如果要提高風(fēng)速，就需要加大風(fēng)機的功率。同時，為了布局方便，功率提升后風(fēng)扇的體積不宜過大。根據(jù)設(shè)計計算和實驗研究，選擇了800W的風(fēng)扇，可以更好的解決散熱問題，但由此帶來的問題是輔助設(shè)施的功耗增加。(2)增加散熱面積。為了增加散熱面積，需要更大的散熱片，這也帶來了散熱片布置的問題。汽車的前艙空間比較緊湊，在汽車前艙的布局中增加散熱器面積會非常困難。某型燃料電池汽車采用獨立布置的散熱器，如圖2所示。采用兩個散熱器依次布置在進氣格柵后面；同時考慮到如果冷凝器設(shè)置在散熱器后面，會遇到空間不足的問題，空氣經(jīng)過散熱器后溫升較大。此時不適合冷凝器的進氣，所以冷凝器設(shè)置在側(cè)面。塊狀排列方式可以有效解決單個大散熱器不易排列的問題，但也面臨著這些散熱器的排列空間不足和進氣處理的問題，需要體形有關(guān)的。改為合身。
圖2 某型散熱器總成布置示意圖 （3）改變散熱器位置。如果將冷凝器放在散熱器之前，空氣經(jīng)過冷凝器后會有一定的溫升，進一步縮小進入散熱器的空氣溫度與冷卻水溫度的差距，使熱交換更多。難的。. 除上述方案外，還可以采用圖3所示的布置方式，將冷凝器置于散熱器后面，優(yōu)先考慮電池堆的散熱，采用兩個冷凝器進行散熱，即將有效降低散熱器空氣側(cè)的溫度，有利于電池組的散熱，
圖3 另一種散熱器總成布置示意圖 汽車難度較大。為了解決這個問題，我們可以考慮以下三種方案：大功率風(fēng)扇；增加散熱面積；改變散熱器的位置。據(jù)信，除了燃料電池的窄工作溫度范圍外，還有其他缺點。使用超級電容作為輔助電源，可以緩解加速、爬坡時對動力電池的大電流沖擊，并能及時回收制動時的能量。電池供電系統(tǒng)的一種選擇。作者：童祥旭、王長城汽車有限公司哈弗技術(shù)中心在看，《汽車熱管理之家》支持↓如果你是汽車燃料電池行業(yè)的專業(yè)人士，
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