车用燃料电池热管理系统设计开发与性能验证

发布时间：2022-07-20 12:10

　　在全球能源紧缺和气候变暖的大背景下,质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrance Fuel Cell,PEMFC）因为工作温度低、能量密度高、可靠性高、加装燃料快速便捷、产物为水无污染等特点,逐步成为车用传统能源的代替动力源。而在整个燃料电池汽车运行的过程中,燃料电池的温度特性对电堆性能表现影响极大,一个性能良好的电堆热管理系统能满足电堆散热和加热需求,保证其在工况运行中维持温度稳定在合理范围之内,从而提高电堆输出功率,延长使用寿命。因此,研究燃料电池热管理系统有着十分重要的意义。本文以PEMFC的温度特性、热管理系统模型、控制方法等为切入点介绍国内外研究现状,引出选题意义和主要研究内容。论文依托校企联合项目“天博燃料电池电堆热管理系统匹配”,首先从电堆单电池机理出发,通过燃料电池的活化极化、欧姆极化、浓差极化过电压理论在MATLAB/Simulink平台搭建了电堆的输出电压模型,并通过试实验证明模型准确性,并以此为基础分析电堆的温度特性。其次,分析电堆产热,明确车用燃料电池热管理系统的设计性能目标、温控需求,确定前舱内部电堆散热器模块布置情况,计算冷板对流换... 

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 选题背景与意义
        1.1.1 新能源汽车发展状况
        1.1.2 燃料电池汽车的发展和前景
    1.2 国内外热管理系统研究现状
        1.2.1 质子交换膜燃料电池简介
        1.2.2 PEMFC热管理系统研究现状
        1.2.3 选题意义
    1.3 论文主要研究内容
第2章 质子交换膜燃料电池原理及模型建立
    引言
    2.1 质子交换膜燃料电池结构与原理
        2.1.1 PEMFC的结构与材料
        2.1.2 PEMFC工作原理
        2.1.3 PEMFC的极化现象
    2.2 PEMFC模型建立
    2.3 模型验证
        2.3.1 实验目的
        2.3.2 实验平台
        2.3.3 对比结果
    2.4 本章小结
第3章 质子交换膜燃料电池热管理系统
    引言
    3.1 燃料电池系统产热分析
        3.1.1 电堆生成化学能
        3.1.2 电堆输出功率
        3.1.3 尾气散热
        3.1.4 冷却水散热
    3.2 热管理系统设计性能目标
    3.3 燃料电池热管理系统设计
        3.3.1 前舱散热模块分布
        3.3.2 冷却流道内部对流换热
        3.3.3 电堆的热管理系统结构
    3.4 热管理系统控制策略
    3.5 本章小结
第4章 燃料电池热管理系统各部件参数匹配
    4.1 热管理系统各部件参数匹配
        4.1.1 散热器
        4.1.2 风扇选取
        4.1.3 循环水泵
    4.2 本章小结
第5章 热管理系统在车用工况下的仿真研究
    5.1 整车能量管理策略建模
    5.2 极端高温爬坡工况下仿真研究
    5.3 极端低温工况下的仿真研究
    5.4 常温NEDC仿真研究
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文工作总结
    6.2 展望
参考文献
致谢



本文编号：3663976