氫燃料重型卡車冷卻系統一維仿真與試驗研究

吳功川

摘 要：利用整車熱管理軟件KULI，建立某氫燃料重型卡車冷卻系統一維仿真模型，使用主要零部件的結構參數和性能參數，進行標定工況的仿真分析并與測試數據進行對比，驗證了KULI計算數據的可靠性，可以為冷卻系統的設計匹配提供理論依據。

關鍵詞：氫燃料;冷卻系統;KULI仿真

0 引言

近年來，汽車界的電動化穩步推進，但對于重型卡車來說因為續航的原因電動化的步伐卻要緩慢很多。隨著能源危機、環境污染等問題日益嚴峻，重型卡車的電動化也迫在眉睫，氫燃料電池的出現很好地解決了續航的問題，被各大汽車制造商所采用[1-2]。

氫燃料重型卡車燃電系統、驅動電機、MCU（電機控制器）、DCF（升壓DC）、DCL（輔助DC）等都屬于發熱元件，需要足夠的冷卻，否則系統將不能正常工作甚至出現安全隱患。

通過整車熱管理軟件KULI，建立某氫燃料重型卡車冷卻系統一維仿真模型，進行標定工況的仿真分析，可較為準確的評估冷卻系統性能，為開發初期的零部件選型提供有力的參考，降低了開發成本和周期。

1 冷卻系統設計指標

氫燃料重型卡車冷卻系統分兩個循環，一個循環冷卻動力總成及功率附件;另一個循環冷卻氫燃料堆棧，保證其都能在適宜的溫度下工作。根據整車運行工況，確定系統設計指標，見表1。

2 冷卻系統建模

根據整車布置和收集到的各部件結構參數和性能參數建立系統模型。考慮到各發熱部件在計算中涉及到的特性主要為散熱量和內部流阻，決定使用Electro Heater（fluid）模塊建立散熱模型[3]。動力總成冷卻循環見圖1，氫燃料堆棧冷卻循環見圖2。

將收集到的部件性能參數輸入模型，見圖3、圖4、圖5、圖6、圖7。入口CP取0.9，出口CP取-0.1。

3 仿真計算與實驗驗證

經過實驗結果和仿真結果的對比，發現在標定工況下，仿真結果與試驗結果的偏差控制在6%以內，整車許用環境溫度滿足46℃要求。可以確定的是KULI仿真結果是可靠的。

4 結語

利用整車熱管理軟件KULI，建立了某氫燃料重型卡車冷卻系統一維仿真模型，在標定工況下進行了散熱計算并與測試數據進行對比，驗證了KULI計算數據的可靠性，可以為冷卻系統的設計匹配提供理論依據。

仿真模型中，各部件的數據模型是依賴于試驗數據的，計算結果的精確性，很大程度上取決于部件試驗數據的準確性。

應用KULI軟件對氫燃料重型卡車冷卻系統進行計算分析，對于整車是否滿足熱平衡要求具有重大參考意義，同時又可以有效的縮減開發周期和研發費用。

參考文獻：

[1]張少華.氫燃料電池卡車加速大型車電動化進程[J].汽車技術，2018（01）：25-27.

[2]金濤.重型車向零排放轉型的趨勢[J].汽車科技，2019（01）：1-19.

[3]丁珺.運用KULI進行某電動車型冷卻系統開發[J].汽車與駕駛維修，2017（05）：150-151.

[4]MAGNA POWERTRAIN.KULI Tutorial[Z].2019.