燃料電池客車超低溫環(huán)境綜合智能熱管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

孔維峰， 劉繼紅， 王 超， 劉寶來(lái), 趙東烈， 王 慧

(1.北京公共交通控股(集團(tuán))有限公司， 北京 100161； 2.北京理工大學(xué)， 北京 100081;3.北京福田歐輝新能源汽車有限公司， 北京 102206)

受燃料電池當(dāng)前技術(shù)水平的限制，燃料電池汽車仍存在動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢、無(wú)法回收制動(dòng)能量等問(wèn)題，因而目前的燃料電池汽車存在多個(gè)能量源。根據(jù)車輛的功率需求對(duì)能量源進(jìn)行合理分配是提升整車效率、降低燃料電池成本的關(guān)鍵。當(dāng)前，燃料電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化效率可達(dá)到60%左右，仍然有40%左右的能量都轉(zhuǎn)化為廢熱白白浪費(fèi)掉。因此，針對(duì)2022年冬奧會(huì)期間燃料電池汽車低溫運(yùn)行環(huán)境，本文提出一種實(shí)現(xiàn)燃料電池余熱利用的能量管理策略，并通過(guò)三種工況仿真分析，研究其對(duì)燃料電池汽車經(jīng)濟(jì)性的貢獻(xiàn)，以驗(yàn)證系統(tǒng)和控制策略的可行性。

1 整車綜合智能熱管理控制方案

整車綜合智能熱管理系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)方案保留了燃料電池(150 kW)和動(dòng)力電池(62.26 kW·h)原有的熱管理系統(tǒng)(包括散熱和加熱)，整車加熱系統(tǒng)采用水暖方式。利用液-液換熱器對(duì)燃料電池冷卻水和加熱系統(tǒng)、動(dòng)力電池保溫系統(tǒng)的介質(zhì)進(jìn)行熱交換，以實(shí)現(xiàn)低溫條件下的余熱利用，降低供暖能耗。

為進(jìn)一步體現(xiàn)氫燃料電池客車的極寒低溫適應(yīng)性，本文開(kāi)發(fā)全氣候動(dòng)力電池作為氫燃料電池客車的輔助能源，與具有-30 ℃氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行匹配，實(shí)現(xiàn)整車具備-30 ℃極寒低溫冷啟動(dòng)性能。針對(duì)極寒環(huán)境下不消耗額外的電能改善乘客艙供暖問(wèn)題，對(duì)整車熱管理系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)計(jì)優(yōu)化，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)的自適應(yīng)綜合智能熱管理系統(tǒng)如圖1所示，實(shí)現(xiàn)了燃料電池系統(tǒng)余熱取暖、余熱利用；……