与古代燃油车比拟,燃料电池车体例的运转温度较低,而且散热器与境况温差较小,燃料电池车体例通过排摊开释的热量远低于燃油车,体例胜过90%的散热量须要通过热统制体例,这导致了燃料电池车对待热统制请求更高,也对热均衡测试提出更高请求｡

本文以燃料电池车NEXO为咨议对象,正在深切咨议车型的热统制体例的根基上,修建热均衡测试计划,同意试验纲要,提出一套热均衡测试举措,对待指示燃料电池车热均衡测试有首要意思｡

NEXO燃料电池体例与动力体例办事温度差异,两个人例采用差异的热统制回途｡如图1和图2所示,动力电池热统制回途包蕴电机､MCU(电机担任器)､FCU(电堆担任器)､BHDC(电池高压DCDC)､气氛压缩机､中冷器､水泵､散热器等部件｡电堆体例热统制回途包蕴电堆､去离子器､COD加热器(阴极氧花消加热器)､暖风芯体､水泵､散热器等部件｡而车辆动力电池采用的风冷电池,没有液冷回途｡

1)正在低温境况下,若乘员舱不起动暖气,冷却液也无离子过高征象,则有三种办事形式:其一是外部辅助加热,如图中血色虚线箭头所示；其二是电堆本身热均衡,如图中绿色虚线箭头所示；其三是电堆散热历程,如图中蓝色虚线箭头所示｡若须要利用电堆余热采暖或冷却液离子过高,则上述三种办事形式均可增进如图中橙色虚线)正在常温､高温境况下,不须要外部件加热,COD加热器回途不办事｡若冷却液无离子增高征象,有两种办事形式:其一是电堆本身热均衡,如图中绿色虚线箭头所示；其二是电堆散热历程,如图中蓝色虚线箭头所示｡若需冷却液离子过高,则上述两种办事形式均可增进如图中橙色虚线)温度信号｡包蕴电堆热统制回途温度信号､动力体例热统制回途温度信号､乘员舱温度信号等场所,如电堆进出水口温度､电机进出水口温度等信号｡2)流量信号｡包蕴电堆热统制回途各管途流量信号､动力体例热统制回途各管途流量信号,如电堆出水口流量､动力体例散热器出水口流量等信号｡3)压力信号｡包蕴电堆热统制回途各管途压力信号､动力体例热统制回途各管途压力信号,如电堆进出水口压力､电机进出水口压力等信号｡4)电信号｡包蕴各个供电部件､高压用电部件电流电压信号,如电堆输出电压电流､动力电池电压电流等信号｡5)整车形态信号｡包蕴车辆行驶形态､动力体例办事形态､供氢形态等信号,如车速､加快踏板开度､电机转矩､氢罐温度压力等信号｡信号获取方法,日常采用传感器和CAN信号解析的举措｡基于信号筛选计划,获取温度信号时尽量采用传感器直接获取的方法,某些空间窄小难以陈设的传感器,可采取将温度传感器陈设正在金属管壁皮相,并做好保温隔热｡流量信号获取应遵循热统制回途阐述,统一岔途陈设一个流量传感器即可,以此获取某些担任阀的开合门限值,并用于热量估计打算｡压力信号获取,应当以热统制回途阐述为根基,正在类型场所陈设传感器,以获取合头部件的压力信号｡电信号获取日常采用传感器的方法获取,某些未便于陈设传感器的部件,可能采用CAN信号｡整车形态信号可能同步搜聚底盘测功机转速､转矩信号,同时可能通过CAN总线获取加快踏板开度､电机转矩､SOC等信号｡为确保测试的一切性,一切反应测试车辆的热均衡机能和战略,采用众要素组合的方法,修建测试矩阵,类型测试矩阵睹表2｡遵循以上测试计划,搜聚NEXO的前机舱内､乘员舱内､底盘等场所的100余个测试信号,并举行崎岖温境况测试,如图3~图5所示｡

正在CLTC-P工况下,颠末40℃境况仓内足够浸车后,测试重心阐述燃料电池体例热均衡战略｡该工况下境况温度较高,电堆温度上升急忙,电堆冷却回途根基是图1电堆体例热统制回途中蓝色虚线)｡

质子相易膜燃料单体电池正在圭臬形态下的表面电动势为1229V,氢气反响开释的能量约为输出电能和发烧量之和,电堆表面发烧功率可能采用式(1)估计打算,电堆放电功率和表面发烧功率如图7所示｡

正在通盘CLTC轮回工况中,电堆共输出470kWh,累计表面发烧量249kWh｡正在880s时,电堆正在CLTC￣P工况下的输出功率到达瞬时最大值75kW,此时表面发烧功率到达55kW,因为电堆正在此功率下的运转年光低于03s,正在此刹那,电堆出水口温度稳定｡正在CLTC工况下,电堆出水口初始温度为54℃,终止温度为62℃,均匀温度618℃；入水口初始温度为52℃,终止温度为62℃,均匀温度600℃｡电堆出水口温度与电堆表面发烧功率伴随性情清楚,正在1722s､电堆输出功率41kW､电堆表面发烧功率27kW时,电堆出水口温度到达最高值71℃｡因为温度上升是一个较为舒徐伸长的历程,正在电堆出水口温度到达71℃之前的40s内(1682~1722s),电堆共输出电量041kWh,表面放热量到达027kWh,电堆出水口温度由63℃伸长到71℃(图8)｡

电堆冷却水泵均匀转速为1621r/min,最高转速可达2800r/min,水泵转速与电堆出水口温度和电堆功率有清楚相合｡正在电堆较低输出功率大约8~12kW､电堆出水口温度约为60~65℃时,冷却水泵转速约为1400~1800r/min｡正在此温度区间,温度越高,转速越大；当电堆出水口温度胜过65℃时,电堆表面放热功率胜过22kW,电堆水泵转速急忙伸长到2800r/min(图9和图10)｡

正在电堆散热器上均布9个传感器,如图11所示,个中1､4､9温度点靠拢散热器入水口,2､5､8温度点处于电热器中心,3､6､9温度点靠拢出水口｡

正在CLTC-P工况,图中4温度点均匀温度最高,温度根基亲热出水口温度,8温度点均匀温度最低,温度传感器均匀温度和电堆出水口温度为71℃时,散热器温度点睹表3,由此拟合所测区域等温度线所示,图中血色数字为所测温度点,所测区域中,左上部温度高,右下方温度低,由此可睹电堆散热器的散热温度转折历程｡

自界说加快工况,从0加快到100km/h正在减速到0,连气儿反复10次,如图13所示｡电堆输出功率随工况转折,如图14所示｡

正在两种工况下,NEXO电堆输出均匀功率差异,自界说加快工况下的电堆均匀输出功率是CLTC-P的18倍,电堆出水口均匀温度分歧4℃,电堆出水口终止温度和最高温度仅仅相差2℃,电堆水泵均匀转速相差450r/min,自界说加快工况的水泵最高转速可达3700r/min｡比拟图14与图7,正在自界说加快工况下,电堆均匀输出功率和表面发烧功率相对较大,为满意电堆的散热需求,电堆水泵转速与电堆出水口温度之间具有清楚的伴随相合,电堆出水口温度到达68℃以上,电堆水泵转速胜过2800r/min,电扇转速到达2000r/min,如图15~图17所示｡正在电堆水泵､冷却电扇的配合用意下,上述两工况的散热器各温度衡量点的均匀温度转折趋向根基划一,如图12和图18所示｡由此可睹NEXO热统制体例通过杰出的般配标定,精准担任电堆水泵､冷却电扇等相干部件,具备杰出的工况实用性,使燃料电池车体例温度均衡正在合理局限之内｡

本文提出的燃料电池车热均衡测试举措,基于车辆参数阐述和热统制回途办事方法表面阐述,筛选合头测试信号并确认信号获取方法,并基于影响要素同意众维度试验矩阵等,经实车测试，该举措也许杰出地测试阐述车辆热均衡机能｡该燃料电池车热均衡机能策画杰出,正在各类差异功率需求时,也许通过担任热统制相干部件疾捷散热,使得电堆热均衡温度支撑正在一个合理的温度区间,有助于阐明燃料电池体例的最优机能｡本文提出的测试举措为燃料电池车热均衡研发验证供应了杰出的鉴戒,有利于缩短车辆研发周期｡