연료전지 버스의 종합적인 열 관리에는 주로 연료전지 열 관리, 전력 전지 열 관리, 겨울철 난방 및 여름철 냉방, 그리고 연료전지 폐열 활용에 기반한 버스의 종합적인 열 관리 설계가 포함됩니다.
연료전지 열 관리 시스템의 핵심 구성 요소는 주로 다음과 같습니다. 1) 워터 펌프: 냉각수 순환을 구동합니다. 2) 방열판(코어 + 팬): 냉각수 온도를 낮추고 연료전지에서 발생하는 폐열을 방출합니다. 3) 서모스탯: 냉각수 순환량을 제어합니다. 4) PTC 전기 가열기: 저온에서 냉각수를 가열하여 연료전지를 예열합니다. 5) 탈이온 장치: 냉각수 내의 이온을 흡착하여 전기 전도도를 낮춥니다. 6) 연료전지용 부동액: 냉각 매체입니다.
연료전지의 특성을 고려하여 열 관리 시스템용 워터 펌프는 다음과 같은 특징을 갖습니다. 높은 양정(셀 수가 많을수록 요구 양정이 높아짐), 높은 냉각수 유량(30kW 열 방출 시 ≥ 75L/min), 그리고 조절 가능한 출력. 펌프 속도와 출력은 냉각수 유량에 따라 조정됩니다.
전자식 워터펌프의 미래 발전 추세는 몇 가지 지표를 만족시키는 전제 하에 에너지 소비를 지속적으로 줄이고 신뢰성을 지속적으로 높이는 방향으로 나아갈 것입니다.
방열판은 방열판 코어와 냉각 팬으로 구성되며, 방열판 코어는 유닛 방열판 영역입니다.
방열판 개발 동향: 연료 전지용 특수 방열판 개발은 소재 개선 측면에서 내부 청결도를 향상시키고 이온 침전 정도를 줄이는 것이 요구됩니다.
냉각 팬의 핵심 지표는 팬 출력과 최대 풍량입니다. 504 모델 팬은 최대 풍량이 4300m²/h이고 정격 출력은 800W이며, 506 모델 팬은 최대 풍량이 3700m³/h이고 정격 출력은 500W입니다. 팬은 주로 냉각 용도로 사용됩니다.
냉각 팬 개발 동향: 냉각 팬은 향후 전압 플랫폼을 변경하여 DC/DC 컨버터 없이 연료 전지 또는 전력 전지의 전압에 직접 적응함으로써 효율을 향상시킬 수 있습니다.
PTC 전기 가열은 주로 겨울철 연료 전지의 저온 시동 과정에 사용되며, 연료 전지 열 관리 시스템에서 소형 사이클과 보충수 라인 두 곳에 설치되는데, 소형 사이클에 설치되는 경우가 더 일반적입니다.
겨울철 저온에서는 전지에서 전력을 끌어와 소형 사이클의 냉각수와 보충수 배관을 가열하고, 이 가열된 냉각수가 원자로를 가열하여 원자로 온도가 목표값에 도달하면 연료 전지를 가동하고 전기 가열을 중지합니다.
PTC 전기 가열은 전압 플랫폼에 따라 저전압과 고전압으로 나뉘는데, 저전압은 주로 24V이며 DC/DC 컨버터를 통해 24V로 변환해야 합니다. 저전압 전기 가열의 출력은 주로 24V DC/DC 컨버터에 의해 제한되는데, 현재 고전압을 24V 저전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터의 최대 용량은 6kW에 불과합니다. 고전압은 주로 450~700V로, 배터리 전압에 맞춰 사용되며 가열 출력은 히터의 크기에 따라 비교적 크게 달라질 수 있습니다.
현재 국내 연료전지 시스템은 주로 외부 가열, 즉 PTC 가열을 통한 예열로 시동되지만, 도요타와 같은 해외 기업의 시스템은 외부 가열 없이 직접 시동이 가능합니다.
연료전지 열 관리 시스템용 PTC 전기 가열의 개발 방향은 소형화, 고신뢰성 및 안전한 고전압 PTC 전기 가열입니다.
게시 시간: 2023년 3월 28일
