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熱管理系統作用

當燃料電池在零下溫度啟動過程中產生的熱量不足時，電化學反應生成的水會在電池內部結冰，造成燃料電池無法正常啟動或性能下降。在高溫環境中持續工作也會帶來膜脫水、催化劑團聚、冷機啟動速度緩慢等問題。為了保證燃料電池在適宜的溫度下運行，熱管理系統起到關鍵作用。

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熱管理系統組成

一個典型的燃料電池熱管理系統主要包含水泵、節溫器、加熱器、中冷器、冷卻管路、散熱器和散熱風扇等部件。

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典型燃料電池系統熱管理架構

3.1升溫模式

a.  冷啟動階段，加熱器閥關閉，冷卻液經去離子器回到燃料電池，駕駛室暖風循環水路加熱氫氣循環泵與排水排氣閥。

b.  冷啟動成功后，加熱器閥打開，冷卻液經去離子器和駕駛室暖風循環水混合后到燃料電池。

c.  加熱需求降低，加熱器停止加熱，僅依靠燃料電池加熱，冷卻液經過去離子器和駕駛室暖風循環水路回到燃料電池。

d.  冷卻液溫度大于燃料電池目標溫度，節溫器打開，冷卻液經過去離子器、散熱器和駕駛員暖風循環水路回到燃料電池。

3.2冷卻模式

a.  燃料電池功率輸出較小時，冷卻需求不高，冷卻液經去離子器回到燃料電池。

b.  當燃料電池功率輸出變大，冷卻需求提高，節溫器打開，冷卻液經去離子器和散熱器回到燃料電池。

c.  冷卻需求繼續提高，冷卻風扇開始工作，節溫器打開，冷卻液經去離子器和散熱器回到燃料電池。

d.  燃料電池持續大功率輸出時，冷卻需求繼續提高，加熱器閥打開，冷卻風扇工作，節溫器打開冷卻液經去離子器和散熱器以及駕駛員暖風循環水回到燃料電池。

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總結

在燃料電池系統開發過程中，熱管理研究至關重要。通過對典型燃料電池系統的熱管理研究，對在研產品設計起到指導意義：

1. 應用駕駛員暖風循環水路快速加熱排水排氮閥，解決低溫環境中冷機啟動工況因閥體結冰產生的卡滯問題；

2. 應用駕駛員暖風循環水路快速加熱氫氣循環泵，保證冷機啟動工況陽極側氫氣計量比，優化啟動性能；

3. 低溫環境應用燃料電池產生的余熱，加熱氫氣循環泵、排水排氣閥，并給駕駛室提供暖風；

4. 燃料電池持續大功率輸出，將暖風循環水路與燃料電池冷卻水混合，提升熱管理系統冷卻能力。