氢燃料电池汽车水、热管理_电动汽车技术PPT
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《新能源汽车电池热管理系统 》PPT教学培训模板
实验设备
重大自主研发的温度采集器
T型康铜传感器
红外摄像仪
3. 单体电池研究基础
研究对象
课程结束
This template is the internal standard courseware template of the enterprise
SWOT分析模板
什么是SWOT分析
➢SWOT分析是市场营销管理中经常使用的功能强大的分析工具，最早是由 美国旧金山大学的管理学教授在80年代初提出来的：S代表strength(优势)， W代表weakness(弱势)，O代表opportunity (机会)，T代表threat(威胁)。
1.电池热管理系统研究的意义及现状
我国春兰、长安、重庆大学、清华大学、上海交通大学在国家 863等专项的支持下，开展了电池热管理系统的研究。
第三腔 第二腔 第一腔
2. 重大前期电池热管理研究工作基础
长安杰勋
热管理系统原始方案整车实验验证 原始模型的CFD仿真分析 A样电池包优化方案 B样电池包优化方案
SWOT分析传统矩阵示意图
内部环境
优势 Strengths
劣势 Weakness
机会 Opportunities
威胁 Threats
外部环境
SWOT行业分析适用范围
业务单元及产 品线分析
企业自身SBU SWOT分析
S
O
企W业的内外部环
境与行业平均水
T平进行比较
竞争对手分析
企业自身SBU 主要竞争对手 SWOT分析 SBU SWOT分析
由于此项目将于年底验收，故分析 结果及优化结构不能给出。
2. 重大前期电池热管理研究工作基础
长安杰勋
原始方案CFD仿真分析 优化方案一 优化方案二 优化方案三
重大自主研发的温度采集器
T型康铜传感器
红外摄像仪
3. 单体电池研究基础
研究对象
课程结束
This template is the internal standard courseware template of the enterprise
SWOT分析模板
什么是SWOT分析
➢SWOT分析是市场营销管理中经常使用的功能强大的分析工具，最早是由 美国旧金山大学的管理学教授在80年代初提出来的：S代表strength(优势)， W代表weakness(弱势)，O代表opportunity (机会)，T代表threat(威胁)。
1.电池热管理系统研究的意义及现状
我国春兰、长安、重庆大学、清华大学、上海交通大学在国家 863等专项的支持下，开展了电池热管理系统的研究。
第三腔 第二腔 第一腔
2. 重大前期电池热管理研究工作基础
长安杰勋
热管理系统原始方案整车实验验证 原始模型的CFD仿真分析 A样电池包优化方案 B样电池包优化方案
SWOT分析传统矩阵示意图
内部环境
优势 Strengths
劣势 Weakness
机会 Opportunities
威胁 Threats
外部环境
SWOT行业分析适用范围
业务单元及产 品线分析
企业自身SBU SWOT分析
S
O
企W业的内外部环
境与行业平均水
T平进行比较
竞争对手分析
企业自身SBU 主要竞争对手 SWOT分析 SBU SWOT分析
由于此项目将于年底验收，故分析 结果及优化结构不能给出。
2. 重大前期电池热管理研究工作基础
长安杰勋
原始方案CFD仿真分析 优化方案一 优化方案二 优化方案三
氢能汽车动力系统运行与维护教学课件：3.2.1氢燃料电池汽车日常使用的安全操作
了解氢能汽车的 安全操作程序
操作环境 冷却剂 汽车上储存使用的燃料
熟悉氢燃料电池系统的工作原理
知道各个部件的功能和相互关系
有助于遇到问题时能够准确判断和及时处理
• 在启动和驾驶车 辆时，要严格按 照操作手册的要 求进行。
确保所有的系统都处于正常状态
检查氢气储存和供应系统是否稳定可靠
启动和驾驶安全操作
氢燃料电池汽车日常使用的安全操作
减速期间
能量转化率高 能 源消耗有着重要意义。
零碳排放 能量转化率高 低温适应力好
车辆的基本结构和性能
车辆的基本结构和性能
用户指南及服务手册
使用氢能燃料电池汽车前需要认真阅读， 了解汽车的特定操作、燃料和安全特性。
• 燃料电池电动汽车驾驶人员应严格按照燃料电池电动汽车整车产品使用说明
1
书操作。 • 驾驶人员应及时关注车辆仪表报警的情况，发生严重故障导致车辆失去动力
2
时，参照制造商的产品说明书中故障处理方式进行处理。 • 对于高压储氢容器位于车辆顶部的燃料电池电动汽车，车辆在行驶过程中应
3
该注意限高杆、路牌、桥梁、树干等。
5. 加氢结束后司机应确认加氢枪和静电接地线已拔下，加氢口压力表读数在正常 范围内，加氢口防尘罩已归位，并将加氢口舱门锁好。 6. 司机上车后，先查看仪表盘气瓶压力和温度数据是否正常，有无故障报警，确 认无故障后启动车辆，驶离加氢站。
停车要求
1. 停车场地需确保通风条件良好，车辆之间的通道畅通，不得堆放其他杂物。
远离加油站、加气站、热源、潮湿、可燃设 施、可燃物质堆放区域、有腐蚀性气体以及
灰尘较大的地方 避免其他车辆或移动的物体对车辆造成撞击
或挤压，防止意外事件的二次影响
氢燃料汽车 热管理
氢燃料汽车热管理
氢燃料汽车的热管理是指在氢燃料电池车中维持恰当的燃料电池工作温度，确保高效率和长寿命。
燃料电池的工作温度通常在65-85°C，但在寒冷环境和高负载条件下，燃料电池很容易过热或过冷，影响其效率和寿命。
为了解决这些问题，氢燃料汽车采用了多种热管理技术。
其中，主要包括：
1. 热回收系统：利用废气和废热回收系统，将燃料电池产生的废热和废气利用起来，提高能源利用效率。
2. 辅助加热系统：在寒冷环境下，辅助加热系统可提高燃料电池的工作温度，确保其正常运行。
3. 冷却系统：通过冷却系统，可以维持燃料电池的工作温度在合适的范围内，并且保持清洁，因为燃料电池容易受到杂质和污染物的影响。
综上，对于氢燃料汽车的热管理非常关键，只有在正确的温度下，才能保证燃料电池的正常工作和高效率。
燃料电池电动汽车原理与技术 第六章 燃料电池电动汽车热管理系统
燃料电池汽车产业链示意图
6.1 燃料电池发动机热管理 温度对燃料电池的影响：
燃料电池汽车产业链示意图
6.1.1 燃料电池热管理系统的结构 燃料电池热管理系统的布置方式对热管理的控制方式和控制效果有着非常重要的影响，传统的燃
料电池系统结构主要由电堆、循环水泵、散热器、补偿水箱、冷却水管、节温器、去离子器等。其中水 泵负责冷却管路内冷却液循环；节温器是用来控制冷却系统的大小循环；散热器是冷却液与外界环境热 交换的装置；去离子器是降低冷却液电导率的装置。
6.4.1 整车热管理系统目标
整车热管理是从整车角度统筹车辆发动机、空调、电池、电机等相关部件及子系统相关匹配、优化 与控制，有效解决整车热相关问题，使得各功能模块处于最佳温度工况区间，提高整车经济性和动力 性，保证车辆安全行驶。
整车热管理系统的目标： 安全：更好的机舱热保护，防止机舱自燃，电池热失控、电机退磁等；优化电池、电机冷却策略， 提高整车安全性能；满足除霜除雾安全法规需要。 节能：降低热管系统能耗、提高纯电续驶里程；减少机舱进气，降低风阻；优化发动机本体热保护， 降低油耗；发动机进气保护，获得更好的油耗经济性。 经济：优化冷却模式，降低冷却模块成本。 耐久：合理的温度管理，防止零部件过高出现性能衰退。 舒适：更好的冷却系统，提高空调降温、采暖性能，提供更好的乘员舱舒适性。
压气态
水泵
包
阀、蒸发器、电池热交换器、储液罐、管路和控制
循环
膨胀阀 膨胀阀
系统组成，制冷剂在循环流动过程中的相变过程实 现热量的转移。
储液干燥剂
中温高压混合态
双蒸发器空调 – 动力电池冷却系统原理图
6.4 整车热管理系统性能测试评价
燃料电池汽车整车热管理测试评价是整车开发及应用过程中的重要一环，由于所涉及到 的部件目前仍处于技术初始阶段，因此其体系目前还在发展和完善过程中，因此燃料电池汽 车的整车热管理系统测试评价重点结合了传统汽车和新能源纯电动汽车的国内外标准及发表 的研究成果来进行对标，完成燃料电池整车热管理的测试评价。
6.1 燃料电池发动机热管理 温度对燃料电池的影响：
燃料电池汽车产业链示意图
6.1.1 燃料电池热管理系统的结构 燃料电池热管理系统的布置方式对热管理的控制方式和控制效果有着非常重要的影响，传统的燃
料电池系统结构主要由电堆、循环水泵、散热器、补偿水箱、冷却水管、节温器、去离子器等。其中水 泵负责冷却管路内冷却液循环；节温器是用来控制冷却系统的大小循环；散热器是冷却液与外界环境热 交换的装置；去离子器是降低冷却液电导率的装置。
6.4.1 整车热管理系统目标
整车热管理是从整车角度统筹车辆发动机、空调、电池、电机等相关部件及子系统相关匹配、优化 与控制，有效解决整车热相关问题，使得各功能模块处于最佳温度工况区间，提高整车经济性和动力 性，保证车辆安全行驶。
整车热管理系统的目标： 安全：更好的机舱热保护，防止机舱自燃，电池热失控、电机退磁等；优化电池、电机冷却策略， 提高整车安全性能；满足除霜除雾安全法规需要。 节能：降低热管系统能耗、提高纯电续驶里程；减少机舱进气，降低风阻；优化发动机本体热保护， 降低油耗；发动机进气保护，获得更好的油耗经济性。 经济：优化冷却模式，降低冷却模块成本。 耐久：合理的温度管理，防止零部件过高出现性能衰退。 舒适：更好的冷却系统，提高空调降温、采暖性能，提供更好的乘员舱舒适性。
压气态
水泵
包
阀、蒸发器、电池热交换器、储液罐、管路和控制
循环
膨胀阀 膨胀阀
系统组成，制冷剂在循环流动过程中的相变过程实 现热量的转移。
储液干燥剂
中温高压混合态
双蒸发器空调 – 动力电池冷却系统原理图
6.4 整车热管理系统性能测试评价
燃料电池汽车整车热管理测试评价是整车开发及应用过程中的重要一环，由于所涉及到 的部件目前仍处于技术初始阶段，因此其体系目前还在发展和完善过程中，因此燃料电池汽 车的整车热管理系统测试评价重点结合了传统汽车和新能源纯电动汽车的国内外标准及发表 的研究成果来进行对标，完成燃料电池整车热管理的测试评价。
氢能汽车动力系统运行与维护教学课件：2.2.2氢燃料电池汽车燃料电池热管理系统组件
乙二醇
去离子水
缓蚀剂
要求
① 冰点 ② 电导率：＜5微西门子每厘米 ③ PH值：5~8
每40000km或24个月更换一次过滤器。
一般通过一个电导率传感器测定冷却液的电导率，并 将实际测量值报告给燃料电池控制ECU。
ห้องสมุดไป่ตู้
在氢燃料电池汽车运 行过程中，一定要严 格操作流程，遵守行 业规范，定期更换过 滤器、对冷却液电导 率进行测量。
湿空气出 Wot air outlot
废气进入 Exhaust gas
inlet
废气出口 Exhaust gas 冷却液进口
outlet Cooling liquid inlet
干空气进 Dry air inlet
干空气旁通 Dry air bypass
冷却液出口 Cooling liquid
outlet
燃料电池热管理系统的控制目标
2 节温器
用于冷却液循环通道开度调节和加热、散 热循环切换控制。 用于调节燃料电池组中冷却液预定温度的 中央控制元件。
可根据控制信号按照确定的分配量将冷却 液回路中流动的冷却液流供应到冷却器支 路和冷却器旁路中。
节温器的工作模式
① 冷却液温度低时，节温器关闭散热器通道（与此 同时加热器同时工作），打开加热器通道。
冷却液风扇
燃料电池热管理系统的控制目标
水泵 节温器 加热器PTC 散热器 过滤器 去离子罐 补偿水箱
燃料电池热管理系统的控制目标
1 冷却液水泵
为冷却系统提供循环 动力。 可将规定的冷却液流 输送到连接冷却液回 路的所有的组件中。
主要任务：冷却和均匀调节燃料电池组的温度
燃料电池热管理系统的控制目标
② 冷却液温度较高需要散热时，节温器关闭加热器 通道，打开散热器通道。
氢能汽车动力系统运行与维护教学课件：1.1.2氢燃料电池汽车特点
氢燃电池 汽车
行驶时
通过进气格栅吸入氧气与储氢罐中的氢气，在燃料电池 组中发生氧化还原反应，为驱动电机提供电。
制动时
通过能力回收装置还可将多余的能量储存至锂电池组中。
整个驱动的过程，氢燃料电池汽车仅会产生清洁的水
氢燃料电池汽车的优点
燃料电池热管理系统的控制目标
1 目前市面上主要车型的总体发展情况和技术
燃料电池热管理系统的控制目标
燃料电池汽车与纯电动汽车锂离子动力电池有什么区别？ 锂离子动力电池能将电能存储在当中，是一种二次电池，当电能消耗完，只需要 通过外部装置以充电的方式补充电能。
燃料电池热管理系统的控制目标
燃料电池汽车与纯电动汽车锂离子动力电池有什么区别？
火力发电厂以煤作为燃料 化学能 氧化反应 热能 汽轮机 机械能 发电机 电能
燃料电池汽车
输入燃料，输出电能，燃料电池的能量转换环节更少，效率高。
燃料电池热管理系统的控制目标
燃料电池汽车与纯电动汽车锂离子动力电池有什么区别？ 锂离子动力电池能将电能存储在当中，是一种二次电池，当电能消耗完，只需要 通过外部装置以充电的方式补充电能。
燃料电池热管理系统的控制目标
燃料电池汽车与纯电动汽车锂离子动力电池 有什么区别？
Hale Waihona Puke 1 目前市面上主要车型的总体发展情况和技术
低温性能方面
在-18°C以下需要配置高性能汽油机润滑油、进气道 低温预热装置和高能辅助点火装置并执行相应冷启 动作业等
反应方式
燃油车
主要是通过燃烧放热推动内燃机活塞做机械运动， 反应效率一般在30%-40%。
燃料电池热管理系统的控制目标
1 目前市面上主要车型的总体发展情况和技术
燃油车
氢能源知识PPT
氢能源的应用
AP P L I CATIONOFHYDROGENENERGY
氢能源的应用
燃料电池是将氢气的化学能直接转化为电能的装置，具 有转换效率高、零排放等特点，是最佳的氢能利用技术 氢燃料电池汽车可实现真正的零排放、零污染，是传统 燃油汽车理想的替代品，也是氢能清洁利用的主要方式 分布式发电一般是指靠近最终用户或者就在最终用户处 的集成或者单机的小型发电装置。 氢燃料电池，以其具有的能源效率高、环境友好、占地 面积小、质量轻、运行稳定可靠、寿命长等特点
人类生存又时刻离不开能源，所 以必须寻找新的能源。随着化石 燃料耗量的日益增加，其储量日 益减少
什么是氢能源
终有一天这些资源、能源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富 的新的含能体能源
氢正是这样一种在常规能源危机的出 现和开发新的二次能源的同时，人们 期待的新的二次能源。氢位于元素周 期表之首，原子序数为1，常温常压 下为气态，超低温高压下为液态
这时有人笑出声来。 因为只有饭是热的，在三菜一汤的旁边放有切细的萝卜两片和菊花，还 有两片用劎鱼做的生鱼片。 这些年轻的侍卫食量大得惊人，而这些菜他们一口就可以解决掉。山科 卿看见那两块生鱼片，却眯起了眼睛。 “哦！这真是很珍贵的鱼，好吃吧?” 清洲陷落
氢能源发展前景
70% 65% 75% 100%
氢能源的应用
煤制清洁能源
煤制天然气、煤制油是煤炭清洁利用的重要途径。 其中，煤制气的加氢气化过程以及煤制油直接液化 过程中需要通入大量的氢气。
氢在化石能源清洁利用中的应用
氢气是化石能源清洁利用的重要原料。油品质量升级和煤制 清洁能源是化石能源清 洁利用的主要途径，而加氢则是这些过程中的重要环节。
谢谢观看
氢能汽车动力系统运行与维护教学课件：2.3.2氢燃料电池汽车混合动力控制系统零部件及其功能集成
辅助蓄电池集成
检测辅助蓄电池 温度
控制DC-DC转 换器输出电压
氢燃料电池汽车混合动力控制系统零部件及其功能集成
动力蓄电池总成
蓄电池模块
蓄电池电压传感器
SMR（主继电器）
维修塞
氢燃料电池汽车混合动力控制系统零部件及其功能集成
动力蓄电池总成
蓄电池模块
蓄电池 电压传感器
• 存储燃料电池堆栈产生的电力以及通过牵引电动机再生制动产生的电力。 • 启动、加速等为牵引电动机供电。
集成控制面板
P挡开关 ECO模式开关 动力模式开关
集成控制面板
功能：向整车控制ECU发送P位置开关操作信号， 将驾驶模式更改为环保模式和动力模式。
氢燃料电池汽车混合动力控制系统零部件及其功能集成
制动踏板开关总成 检测制动踏板开/关状态。
变速器控制模块
根据传感器信号控制换挡
变 速
换挡传感器
检测换挡杆的垂直运动并将其发送至整车控制ECU
氢燃料电池汽车混合动力控制系统零部件及其功能集成
燃料电池堆栈总成
燃料电池堆栈
燃料电池堆监测
燃料电池主继电器
燃料电池维修塞
氢燃料电池汽车混合动力控制系统零部件及其功能集成
燃料电池堆栈总成
燃料电池堆栈
• 通过使高压储氢罐中的氢燃料与带电机总成的燃料电池空气压缩机中的 氧气发生化学反应，产生电能。
燃料电池堆监测 • 检测燃料电池堆栈的输出电压，并将其发送至燃料电池控制ECU。
丰田mirai氢燃料电池汽车主要零部件位置图
氢燃料电池汽车混合动力控制系统零部件及其功能集成
组合仪表总成
能 量 监 视 显 示
R e a d y 指 示
主 警 告 灯
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氢燃料电池汽车水、热管理技术
AUTOMOTIVE ENGINEERING RESEARCHINSTITUTE
开放
变革
创新
1 氢燃料电池汽车水、热管理概述 2 氢燃料电池水、热管理技术 3 氢燃料电池汽车水、热管理主要构型 4 热管理团队简介
氢燃料电池汽车水、热管理概述
水、热管理是燃料电池动力系统研究与开发的核心关键技术之一，对 整车动力系统的性能、安全和寿命具有决定性影响。
Battery
H2
Battery
14/17
燃料电池汽车水、热管理主要构型
现代NEXO
15/17
AERI热管理团队
2011年成立热管理团队，到目前为止拥有专业的开发团队、国际一流的从整 车到零部件的测试设备、软件资源、完善的项目开发及管理流程。
以基础数据库、1D/3D仿真、试验验证为手段，为客户提供冷却、空调系统 匹配开发、热管理系统正向开发及优化提升、热管理控制策略制定及标定、 测试验证等服务，车型覆盖传统车及新能源汽车。
2014 燃料电池 镍氢电池1.6KWh
114
-30℃ 70MPa(2)
3.1
180
650
本田 clarity
2016 燃料电池 锂离子电池1.3KWh
103
-30℃ 70MPa(2)
3.1
170
750
现代 NEXO
2018 燃料电池 锂离子电池1.56KWh
95
-30℃，40s 70MPa(3)
3.11
Development of Compact and High-Performance Fuel Cell Stack.SAE 2015-01-1175
8/17
燃料电池汽车水、热管理主要构型
车型
时间 动力总成方案 燃料电池功率KW
冷启动 储氢 电堆功率密度kW/L 最高车速km/h 续驶里程km
丰田 Mirai
电池 发热 特性
功率电 子发热 特性
热分布及传递仿 真分析及试验研
究
热管理系统集成 仿真平台
热管理系统控制 策略制定
热管理系统零 部件选型匹配
系统集成及性 能试验验证
控制策略试验 标定
样车试验验证
7/17
氢燃料电池汽车水、热管理技术
水管理技术路线
1.外部加湿：通过增加外部加湿器对空气进气进行加湿 2.内部自加湿：通过优化电堆内部结构和气体循环优化来满足自加湿
水量的监控
效冷却
冷却液的导电 率控制
湿度控制
1.监控电堆温 度、膜含水量 2.快速调整电 堆冷却策略及 加湿策略
1.电堆出口水 温的控制，保 证电堆性能 2.电堆内部温 度分布的均匀 性
保证低温快速 启动
去除冷却液中 的阴阳离子， 降低冷却液的 电导率，保证 冷却系统的绝 缘性，保证电 堆的安全性。
• 温度过高会导致质子交换膜脱水，膜 的稳定性下降，质子传导性能下降。 在常压下燃料电池的工作温度不能超 过85℃
高温
• 电池内部过多的液态水，会导致电极 水淹，阻碍电化学反应的正常进行；
• 过多的气态水，会稀释反应气体的浓 度，造成反应界面的反应气体不足
干燥 水淹
• 交换膜含水量过低，其电导率将会下 降，导致电池的欧姆电压损失增大。
参与对标请联系曲辅凡17694843368
13/17
燃料电池汽车水、热管理主要构型
现代NEXO
爬坡和加速工况
GDU Motor
匀速行驶工况
GDU Motor
减速工况
GDU Motor
FC-Stack
Inverter
FC-Stack
Inverter
FC-Stack
Inverter
H2
Battery
H2
1.保证电堆内 部一定的湿 度 2.排水及时， 保证电堆内 部的的水平 衡。
反应气体进 排气压降、 高频阻抗、 电化学阻抗
外部换热器
低温停车吹 扫、冷启动 时减少空气 计量比，增 加废热、外 部加热
增加去离子 器、零部件构 优化
4/17
氢燃料电池汽车水、热管理技术
• 膜失水后催化层界面的活性也会下降
低温
• 温度越低，氢气和空气向催化剂层扩散、 质子从阳极向阴极的运动都将减慢，电 池内阻增加，电池性能下降。
• 在零度以下反复水、冰相变引起体积的 变化会对电池材料与结构产生影响，导 致冷启动失败
3/17
氢燃料电池汽车水、热管理概述
电堆温度、含 温度过高时有 低温冷启动
11/17
燃料电池汽车水、热管理主要构型
丰田Mirai热管理对标测试
12/17
燃料电池汽车水、热管理主要构型
现代NEXO
2019.06-10
整车性能对标测试 及关键技术解析
燃料电池系统性能对标测
2019.10-11 试及关键技术解析
2020.01-04 整车拆解
2020.03-05 电堆性能对标
天津/常州
软件资源
防爆仓可做氢燃 料电池车试验
Simcenter Amesim
16/17
160
754
9/17
燃料电池汽车水、热管理主要构型
本田Clarity
特点： 1.冷却系统管路长度小，结构紧凑 2.去离子器冷却液回路常通
Downsizing Technology for FC Cooling System Installation under Front Hood.Honda R&D Technical Review,April 2019.
10/17
燃料电池汽车水、热管理主要构型
丰田Mirai
Development of Compact and High-Performance Fuel Cell Stack.SAE 2015-01-1175 Development of the Fuel Cell System in the Mirai FCV. SAE 2016-01-1185
燃料电池汽车热管理相关核心部件
5/17
氢燃料电池汽车水、热管理技术
燃料电池热量有一半左右通过冷却介质损失掉，对于这部分热量的回 收及再利用可以大大提升燃料电池效率。
在冬季利用水源热泵技术实现乘员舱采暖
6/17
氢燃料电池汽车水、热管理技术
热管理技术路线
电堆放 电发热 特性
低温冷 启动特
性
电机 发热 特性
AUTOMOTIVE ENGINEERING RESEARCHINSTITUTE
开放
变革
创新
1 氢燃料电池汽车水、热管理概述 2 氢燃料电池水、热管理技术 3 氢燃料电池汽车水、热管理主要构型 4 热管理团队简介
氢燃料电池汽车水、热管理概述
水、热管理是燃料电池动力系统研究与开发的核心关键技术之一，对 整车动力系统的性能、安全和寿命具有决定性影响。
Battery
H2
Battery
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燃料电池汽车水、热管理主要构型
现代NEXO
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AERI热管理团队
2011年成立热管理团队，到目前为止拥有专业的开发团队、国际一流的从整 车到零部件的测试设备、软件资源、完善的项目开发及管理流程。
以基础数据库、1D/3D仿真、试验验证为手段，为客户提供冷却、空调系统 匹配开发、热管理系统正向开发及优化提升、热管理控制策略制定及标定、 测试验证等服务，车型覆盖传统车及新能源汽车。
2014 燃料电池 镍氢电池1.6KWh
114
-30℃ 70MPa(2)
3.1
180
650
本田 clarity
2016 燃料电池 锂离子电池1.3KWh
103
-30℃ 70MPa(2)
3.1
170
750
现代 NEXO
2018 燃料电池 锂离子电池1.56KWh
95
-30℃，40s 70MPa(3)
3.11
Development of Compact and High-Performance Fuel Cell Stack.SAE 2015-01-1175
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燃料电池汽车水、热管理主要构型
车型
时间 动力总成方案 燃料电池功率KW
冷启动 储氢 电堆功率密度kW/L 最高车速km/h 续驶里程km
丰田 Mirai
电池 发热 特性
功率电 子发热 特性
热分布及传递仿 真分析及试验研
究
热管理系统集成 仿真平台
热管理系统控制 策略制定
热管理系统零 部件选型匹配
系统集成及性 能试验验证
控制策略试验 标定
样车试验验证
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氢燃料电池汽车水、热管理技术
水管理技术路线
1.外部加湿：通过增加外部加湿器对空气进气进行加湿 2.内部自加湿：通过优化电堆内部结构和气体循环优化来满足自加湿
水量的监控
效冷却
冷却液的导电 率控制
湿度控制
1.监控电堆温 度、膜含水量 2.快速调整电 堆冷却策略及 加湿策略
1.电堆出口水 温的控制，保 证电堆性能 2.电堆内部温 度分布的均匀 性
保证低温快速 启动
去除冷却液中 的阴阳离子， 降低冷却液的 电导率，保证 冷却系统的绝 缘性，保证电 堆的安全性。
• 温度过高会导致质子交换膜脱水，膜 的稳定性下降，质子传导性能下降。 在常压下燃料电池的工作温度不能超 过85℃
高温
• 电池内部过多的液态水，会导致电极 水淹，阻碍电化学反应的正常进行；
• 过多的气态水，会稀释反应气体的浓 度，造成反应界面的反应气体不足
干燥 水淹
• 交换膜含水量过低，其电导率将会下 降，导致电池的欧姆电压损失增大。
参与对标请联系曲辅凡17694843368
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燃料电池汽车水、热管理主要构型
现代NEXO
爬坡和加速工况
GDU Motor
匀速行驶工况
GDU Motor
减速工况
GDU Motor
FC-Stack
Inverter
FC-Stack
Inverter
FC-Stack
Inverter
H2
Battery
H2
1.保证电堆内 部一定的湿 度 2.排水及时， 保证电堆内 部的的水平 衡。
反应气体进 排气压降、 高频阻抗、 电化学阻抗
外部换热器
低温停车吹 扫、冷启动 时减少空气 计量比，增 加废热、外 部加热
增加去离子 器、零部件构 优化
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氢燃料电池汽车水、热管理技术
• 膜失水后催化层界面的活性也会下降
低温
• 温度越低，氢气和空气向催化剂层扩散、 质子从阳极向阴极的运动都将减慢，电 池内阻增加，电池性能下降。
• 在零度以下反复水、冰相变引起体积的 变化会对电池材料与结构产生影响，导 致冷启动失败
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氢燃料电池汽车水、热管理概述
电堆温度、含 温度过高时有 低温冷启动
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燃料电池汽车水、热管理主要构型
丰田Mirai热管理对标测试
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燃料电池汽车水、热管理主要构型
现代NEXO
2019.06-10
整车性能对标测试 及关键技术解析
燃料电池系统性能对标测
2019.10-11 试及关键技术解析
2020.01-04 整车拆解
2020.03-05 电堆性能对标
天津/常州
软件资源
防爆仓可做氢燃 料电池车试验
Simcenter Amesim
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燃料电池汽车水、热管理主要构型
本田Clarity
特点： 1.冷却系统管路长度小，结构紧凑 2.去离子器冷却液回路常通
Downsizing Technology for FC Cooling System Installation under Front Hood.Honda R&D Technical Review,April 2019.
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燃料电池汽车水、热管理主要构型
丰田Mirai
Development of Compact and High-Performance Fuel Cell Stack.SAE 2015-01-1175 Development of the Fuel Cell System in the Mirai FCV. SAE 2016-01-1185
燃料电池汽车热管理相关核心部件
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氢燃料电池汽车水、热管理技术
燃料电池热量有一半左右通过冷却介质损失掉，对于这部分热量的回 收及再利用可以大大提升燃料电池效率。
在冬季利用水源热泵技术实现乘员舱采暖
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氢燃料电池汽车水、热管理技术
热管理技术路线
电堆放 电发热 特性
低温冷 启动特
性
电机 发热 特性