氢燃料重型卡车冷却系统一维仿真与试验研究

吴功川

摘 要：利用整车热管理软件KULI，建立某氢燃料重型卡车冷却系统一维仿真模型，使用主要零部件的结构参数和性能参数，进行标定工况的仿真分析并与测试数据进行对比，验证了KULI计算数据的可靠性，可以为冷却系统的设计匹配提供理论依据。

关键词：氢燃料;冷却系统;KULI仿真

0 引言

近年来，汽车界的电动化稳步推进，但对于重型卡车来说因为续航的原因电动化的步伐却要缓慢很多。随着能源危机、环境污染等问题日益严峻，重型卡车的电动化也迫在眉睫，氢燃料电池的出现很好地解决了续航的问题，被各大汽车制造商所采用[1-2]。

氢燃料重型卡车燃电系统、驱动电机、MCU（电机控制器）、DCF（升压DC）、DCL（辅助DC）等都属于发热元件，需要足够的冷却，否则系统将不能正常工作甚至出现安全隐患。

通过整车热管理软件KULI，建立某氢燃料重型卡车冷却系统一维仿真模型，进行标定工况的仿真分析，可较为准确的评估冷却系统性能，为开发初期的零部件选型提供有力的参考，降低了开发成本和周期。

1 冷却系统设计指标

氢燃料重型卡车冷却系统分两个循环，一个循环冷却动力总成及功率附件;另一个循环冷却氢燃料堆栈，保证其都能在适宜的温度下工作。根据整车运行工况，确定系统设计指标，见表1。

2 冷却系统建模

根据整车布置和收集到的各部件结构参数和性能参数建立系统模型。考虑到各发热部件在计算中涉及到的特性主要为散热量和内部流阻，决定使用Electro Heater（fluid）模块建立散热模型[3]。动力总成冷却循环见图1，氢燃料堆栈冷却循环见图2。

将收集到的部件性能参数输入模型，见图3、图4、图5、图6、图7。入口CP取0.9，出口CP取-0.1。

3 仿真计算与实验验证

经过实验结果和仿真结果的对比，发现在标定工况下，仿真结果与试验结果的偏差控制在6%以内，整车许用环境温度满足46℃要求。可以确定的是KULI仿真结果是可靠的。

4 结语

利用整车热管理软件KULI，建立了某氢燃料重型卡车冷却系统一维仿真模型，在标定工况下进行了散热计算并与测试数据进行对比，验证了KULI计算数据的可靠性，可以为冷却系统的设计匹配提供理论依据。

仿真模型中，各部件的数据模型是依赖于试验数据的，计算结果的精确性，很大程度上取决于部件试验数据的准确性。

应用KULI软件对氢燃料重型卡车冷却系统进行计算分析，对于整车是否满足热平衡要求具有重大参考意义，同时又可以有效的缩减开发周期和研发费用。

参考文獻：

[1]张少华.氢燃料电池卡车加速大型车电动化进程[J].汽车技术，2018（01）：25-27.

[2]金涛.重型车向零排放转型的趋势[J].汽车科技，2019（01）：1-19.

[3]丁珺.运用KULI进行某电动车型冷却系统开发[J].汽车与驾驶维修，2017（05）：150-151.

[4]MAGNA POWERTRAIN.KULI Tutorial[Z].2019.