节温器在燃料电池汽车热管理系统中的应用分析

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1、节温器在燃料电池汽车热管理系统中的应用分析唐炯马洪涛(上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201804)【摘要】对燃料电池汽车发展的不同阶段使用的节温器进行了分析，提出了电机式节温器最适合燃料电池系统对温度调节的应用，可以解决响应时间慢和滞后性的问题，精确控制温度。【Abstract】Theapplicationofthethermostatisanalyzedatdifferentstagesofthefuelcellvehi-clesandthemotortypethermostatisthemuchmores

2、uitableforthefuelcellsystemtoadjustthetemperature．Itcansolvetheproblemoflaggingandresponsetime，accuratecontroloftemperature．【关键词】节温器热管理系统燃料电池汽车doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2016．01．02人燃料电池T1=，Q：Q1；当温度需要控制0引言在乃～之间上下调节时，调节节温器的开度百分比0～100％，Q=Q1+Q2，使达到设定温度乃<72

3、于PEMFC汽车发动机的性能具有决定性的影响，PEMFC工作温度范围在70～8OclC。为了有效调节燃料电池冷却系统的温度，使燃料几、Q电池工作在适合的环境工况下，节温器是热管理———系统中温度调节的关键部件。节温器1节温器的工作原理图1节温器工作原理节温器是根据冷却液的温度来调节通过散热器的流量，从而控制散热器的散热量，满足燃料电池工作温度。在燃料电池汽车中，节温器的应用2节温器在燃料电池汽车上应用分为两进一出和一进两出，其工作原理相同，具体使用根据系统匹配设计的不同来进行选择。一进2．1机械式节温器两出如图1所示

4、。当燃料电池冷却循环温度1机械式节温器是目前大部分汽车使用的传统低于额定工作温度范围乃～时，冷却液直接进式石蜡节温器，早期燃料电池汽车在温度控制上收稿日期：2015—10—21上海汽车2016．01·7·选择使用石蜡节温器，通过调整石蜡的配料来匹配燃料电池工作温度，结构如图2所示。弹簧图3节温器升降程温度曲线图2机械式节温器内部结构响燃料电池效率的发挥，长期在非额定工作温度下运行，燃料电池会对寿命有影响。传统式石蜡节温器由于石蜡的物理特性，冷2．2电子式节温器却介质的热量通过节温器感温蜡壳体导热到内为了降低油耗，各个

5、零部件都在做自身的发部，石蜡吸热融化体积目Ⅱ膨／胀索，将推杆向外移动将阀展和提高，其中就包括节温器。电子节温器的应门打开产生升程；当温度下降后蜡包放热冷却，石用就是考虑到了在不同模式(经济模式、正常模蜡体积变小，推杆在弹簧作用下回缩阀门关闭。式、高速模式、特殊模式)下汽车运行所能降低的但是，使用过程中节温器存在响应时间慢和升降油耗。使用电子节温器能降低燃油消耗率大约在程滞后性的缺点制约着冷却系统的性能提升。1％～4％。汽车行业对石蜡节温器的响应时间要求：初电子式的节温器工作原理如图4所示。在传开灵敏度，节温器在规定的

6、温度下，主阀门由关闭统节温器的基础上，节温器推杆内增加了一个加达到升程(0．35mm)所需时间，初开灵敏度不大热器，可以进行电加热，在节温器环境温度没有达于20s；全开灵敏度，调温器在规定的温度下，主到节温器感温石蜡膨胀温度时，通过感温石蜡内阀门由关闭达到全开升程最小值时所需时间，全部加热，可以实现强制开启。节温器的工作可以开灵敏度不大于90s。通过采集燃料电池系统中其他部位的温度信号，滞后量要求：在全开升程中，调温器的测定点通过ECU，实现自我调控开启，电子节温器的开启在升温和降温过程所对应的两个温度数值之差不工作

7、不再仅仅受限于循环系统温度。在不通电的大于2．5℃，测定点为全开升程最小值的50％，升情况下，它完全相当于机械式节温器，在通电流的降程曲线如图3所示。情况下，节温器能够快速开启，且随着冷却水温度由于燃料电池电堆的特性，燃料电池的工作的升高，所需的加热时间越短，开启得越快。电流密度一般在0～1600mA，在不同的功率密度在升温过程中，增加电子加热功能后，在供电下对燃料电池工作温度也有要求，如500mA电流情况下，即使外界冷却液温度未达到石蜡的开启密度时需要72℃工作温度，1000mA电流密度时温度，由于内部加热，实际感

8、温石蜡内部已经到达需要78℃。而在车辆使用时，根据路况的不同，膨胀点开始动作，带动阀门开启直到阀门完全打功率输出有高有低，期间的间隔或许只有10s或开。燃料电池汽车在快速加载时，通过电子加热者更短，温度的响应时间无法跟随；滞后性的存叠加冷却介质温度，增加了节温器阀门开度，快速在，使燃料电池在降载降温时出现控制温度低于散去加载后燃料电池产生的热量