車用燃料電池發動機熱管理系統研究1
陳 瀟，汪茂海，張揚軍，張 釗
(清華大學汽車5-程系汽車安全與節能國家重點實驗室，北京 100084)
摘要：建立了車用燃料電池發動機熱管理系統模型，該模型能考慮系統內各部件間廈部件與電池堆間的相互
影響}應用誼模型計算分析了某65 kW 車用燃料電池熱管理系統對燃料電池堆性能的影響、熱管理系統運行參數
的控制依據和散熱器布置形式的影響等。結果表明，應主要通過調節冷卻風扇轉速來調整電池堆溫度，通過調節
冷卻水泵來保持電池堆進出口水溫溫差；散熱器并聯要優于散熱器串聯。
關鍵詞：燃料電池發動機；熱管理系統；相互作用；風扇；水泵
一 中圈分類號：TK91 文獻標志碼：B 文章編號：1001-2222(2006)06—0012—04
燃料電池發動機是燃料電池汽車設計研究與開
發的主要內容[】]。熱管理對燃料電池發動機的性
能、壽命和運行安全具有決定性影響，是燃料電池發
動機研究與開發的核心關鍵技術之一l2 ]。
燃料電池發動機熱管理是從系統集成和整體的
角度控制并且優化燃料電池發動機的熱量傳遞過
程，完善地管理并合理利用熱能、冷卻散熱及節能降
耗，改善燃料電池發動機的性能 ]。
目前，大部分燃料電池熱管理的研究只考慮散
熱[6_8]，而對系統內各部件相互影響的研究不多。
Zhang Y．J．等人建立了燃料電池發動機的熱管理
系統模型，分析了系統運行參數及參數間相互作用
對系統熱性能的影響，但未考慮熱管理系統對電堆
性能的影響l9]。
本研究建立了質子交換膜燃料電池發動機熱管
理系統模型，考慮了熱管理系統內各部件及其與燃
料電池堆性能相互作用；運用該模型對某65 kW 燃
料電池發動機試驗臺的熱管理系統進行計算分析，
仿真計算基于一維流體系統分析軟件FLOWMAS—
TER2。
1 熱管理系統模型
燃料電池發動機的熱管理系統由散熱器、風扇、
水箱、水泵和管路等組成，與燃料電池堆相連接，以
去離子水為冷卻工質。圖l所示的燃料電池發動機
熱管理系統模型中，燃料電池堆為唯一的熱源，熱能
通過流體網絡傳遞；該
模型忽略了燃料電池
堆通過其他途徑散出
的熱量。首先建立各
部件模型，然后按照