La gestión térmica integral de los autobuses con pila de combustible incluye principalmente: la gestión térmica de la pila de combustible, la gestión térmica de la batería, la calefacción en invierno y la refrigeración en verano, y el diseño integral de la gestión térmica del autobús basado en el aprovechamiento del calor residual de la pila de combustible.
Los componentes principales del sistema de gestión térmica de la pila de combustible incluyen: 1) Bomba de agua: impulsa la circulación del refrigerante. 2) Disipador de calor (núcleo + ventilador): reduce la temperatura del refrigerante y disipa el calor residual de la pila de combustible. 3) Termostato: controla el volumen de circulación del refrigerante. 4) Calefacción eléctrica PTC: calienta el refrigerante a baja temperatura para precalentar la pila de combustible. 5) Unidad de desionización: absorbe los iones del refrigerante para reducir la conductividad eléctrica. 6) Anticongelante para la pila de combustible: el medio de refrigeración.
En función de las características de la pila de combustible, la bomba de agua para el sistema de gestión térmica presenta las siguientes características: alta presión (a mayor número de celdas, mayor presión), alto caudal de refrigerante (disipación de calor de 30 kW ≥ 75 L/min) y potencia ajustable. La velocidad y la potencia de la bomba se calibran en función del caudal de refrigerante.
La tendencia de desarrollo futuro de las bombas de agua electrónicas es la siguiente: siempre que se cumplan varios indicadores, el consumo de energía se reducirá continuamente y la fiabilidad aumentará de forma continua.
El disipador de calor consta de un núcleo disipador de calor y un ventilador de refrigeración, y el núcleo del disipador de calor es la superficie disipadora de calor de la unidad.
Tendencia de desarrollo de los radiadores: el desarrollo de un radiador especial para pilas de combustible, en términos de mejora de los materiales, es necesario para aumentar la limpieza interna y reducir el grado de precipitación de iones.
Los indicadores principales del ventilador de refrigeración son la potencia del ventilador y el volumen máximo de aire. El ventilador modelo 504 tiene un volumen máximo de aire de 4300 m²/h y una potencia nominal de 800 W; el ventilador modelo 506 tiene un volumen máximo de aire de 3700 m³/h y una potencia nominal de 500 W. El ventilador es principalmente...
Tendencia en el desarrollo de ventiladores de refrigeración: el ventilador de refrigeración puede modificarse posteriormente en la plataforma de voltaje, adaptándose directamente al voltaje de la pila de combustible o de la pila de potencia, sin necesidad de un convertidor CC/CC, para mejorar la eficiencia.
La calefacción eléctrica PTC se utiliza principalmente en el proceso de arranque a baja temperatura de la pila de combustible en invierno. La calefacción eléctrica PTC tiene dos posiciones en el sistema de gestión térmica de la pila de combustible: en el ciclo pequeño y en la línea de agua de reposición; la del ciclo pequeño es la más común.
En invierno, cuando la temperatura es baja, la energía de la pila de combustible se utiliza para calentar el refrigerante en el ciclo pequeño y la tubería de agua de reposición. El refrigerante caliente calienta el reactor hasta que su temperatura alcanza el valor objetivo, momento en el que se puede poner en marcha la pila de combustible y se detiene la calefacción eléctrica.
La calefacción eléctrica PTC se divide en baja y alta tensión según su plataforma de voltaje. La baja tensión suele ser de 24 V, que requiere una conversión a 24 V mediante un convertidor CC/CC. La potencia de la calefacción eléctrica de baja tensión está limitada principalmente por el convertidor CC/CC de 24 V; actualmente, la potencia máxima de un convertidor CC/CC de alta tensión a baja tensión de 24 V es de solo 6 kW. La alta tensión suele ser de 450-700 V, que coincide con el voltaje de la celda de potencia, y la potencia de calefacción puede ser relativamente alta, dependiendo principalmente del volumen del calentador.
Actualmente, el sistema doméstico de pilas de combustible se inicia principalmente mediante calentamiento externo, es decir, mediante calentamiento por colector solar parabólico (PTC); empresas extranjeras como Toyota pueden iniciarlo directamente sin calentamiento externo.
La tendencia de desarrollo de la calefacción eléctrica PTC para sistemas de gestión térmica de pilas de combustible es la miniaturización, la alta fiabilidad y la seguridad de la calefacción eléctrica PTC de alto voltaje.
Fecha de publicación: 28 de marzo de 2023
