大功率燃料电池散热“法宝”

近年来，国内燃料电池正加快向大功率方向发展，功率跃升带来的散热问题也越发突出。在相同的车辆运行条件下，燃料电池汽车对散热要求比传统车和纯电动汽车更高，燃料电池系统的散热量相比传统发动机高出30%左右。风扇作为重要的散热部件之一，传统的低压风扇已经很难满足大功率燃料电池的散热需求。

面对日益凸显的散热问题，风量更大、功率更高的高压电子风扇成为了最有力的解决方案。目前重塑科技、捷氢科技、鲲华科技、氢蓝时代、巴拉德、飞驰汽车、潍柴动力、一汽等燃料电池企业和整车厂都在进行高压电子风扇的应用验证，在它们的带动下，高压电子风扇的市场机会开始显现。

高压电子风扇的应用与优势

燃料电池的热管理系统将电堆反应生成的热量排出系统外，使电堆能够维持在最适宜的温度工作。要保证燃料电池电堆能高效工作，做好热管理至关重要。

风扇是热管理系统的辅助部件之一，它通过电机驱动，在散热器前后吸入或排出空气，作用是增强散热器的散热能力及加快冷却液的冷却速度。如果需要调整电堆的温度，也会通过调节风扇转速来实现。

目前燃料电池热管理系统使用的电子风扇以低压风扇为主流，其大多来源于商用车的同类产品，工作电压在12V~24V，额定功率约为500W~800W，现在一般采用24V风扇，具有技术成熟、成本低等优点。

但随着燃料电池系统朝着大功率发展，其大散热量、大流量的需求日益凸显，传统的低压风扇已经无法满足大功率燃料电池的散热需求。具体体现在：

首先，增加了电压转换的成本。燃料电池系统是一个高电压平台，为了将电压调整到低压风扇的工作范围，燃料电池系统中不得不增加额外的高压转低压的配电装置，从而增加近万元的成本，并增加了额外的能量损耗。

其次，增加了电缆的成本。目前燃料电池系统对电子风扇的功率需求已达到9kW，如果使用24V的低压风扇，工作电流会达到375安培。反之使用高压风扇，工作电流仅为10多安培。更大的电流意味着系统需要更粗的电缆，而电缆越粗布线也越复杂，会占据更多的散热空间。

再者，随着燃料电池系统功率的增大，低压风扇的风机功率和最大风量也越发满足不了电堆的散热需求。“质”不足，就要“量”来补，为了保持电堆正常工作温度，功率越大的电堆需要的低压风扇数量越多，如240kW的燃料电池系统就需要14个低压风扇进行散热，导致风扇系统体积会越发“臃肿”。但即使如此，低压风扇也越来越难解决大功率燃料电池系统的散热问题。

相比低压风扇，高压风扇工作电压一般在400V以上，额定功率超过1kW。性能更好的高压风扇能有效避免上述不利影响，从多个维度节约成本，减少系统的布置尺寸。在散热上高压电子风扇具有许多优点：

首先是高压风扇的功率和风量较低压高很多，能够满足大功率燃料电池系统的风量需求;其次应用高压风扇能够进行一定的让电，给系统中其他的低压电器使用;最后高功率的高压风扇能代替多个低压风扇的输出，不仅节省了散热空间，在线束和损耗方面都能有进一步优化。

据业内人士分析，由于大流量的散热需求，大功率燃料电池系统应用高压电子风扇是大势所趋，很多燃料电池企业和整车厂都已将开始在110kW以上的大功率燃料电池系统中对高压风扇进行应用验证。

高压电子风扇市场蓄势待发

现阶段国内高压电子风扇主要在燃料电池上应用，随着市场机会开始显现，高压电子风扇也被越来越多的企业关注，并进行研发布局和产品推广。目前在该领域布局的国内外企业有博格华纳、博世、马勒、华涧新能源、比洛德、沃尔森等。

其中博格华纳的高压电子风扇系统可支持从600V到850V的宽广工作电压范围，电机和功率电子设备采用液冷方式冷却，结构紧凑并运行稳定。目前博格华纳的高压电子风扇已开始交付国内燃料电池企业应用验证。

华涧新能源的高压电子风扇则遵循1=6的开发策略，风扇整机效率达到了50%，一只高压风扇就能够替换传统的6只低压风扇，不仅节省了散热空间，也无需通过DCDC再转换成低压，节约成本的同时也提升了系统的整体效率。

“高压电子风扇的市场前景很好，目前我们已经向客户交付了100多套产品，预计从今年年底开始，市场将释放更大批量的订单。”华涧新能源销售总监刘建华告诉高工氢电，不止是在“大功率”上应用，高压风扇在替代低压风扇上也有很大的市场空间。

采用高压电子风扇能有效提升系统散热效率、节省散热空间，业内普遍认为，高压风扇是未来的发展方向并颇具市场前景，但高压风扇在燃料电池系统上的全面应用还需要时间，面临的挑战有两点：

技术方面，高压风扇的性能规格没有一致的标准。高压风扇开始应用验证的时间不久，系统厂家对高压风扇在性能和尺寸上的平衡没有确切标准，导致许多风扇厂家无法拿出标准化产品，而定制化的方案也因为有限的订单无法摊销研发成本。

成本方面，高压风扇的价格居高不下。目前单台低压风扇价格在400~800元之间，高压风扇的价格较之贵上数倍，偏高的价格让用户很难接受。同时国内的燃料电池汽车尚未商业化，大功率的燃料电池系统销量也不多，无法通过规模化效应实现高压风扇的经济性。

但也有系统企业对成本持乐观的态度。“虽然从单台价格看，一台高压风扇比一台低压风扇贵很多，但考虑到一台高压风扇可以替代六台低压风扇，并且节约了电压转换装置与大电流电缆的成本，综合下来使用高压风扇还是非常划算的。”某系统企业热管理负责人表示。

整体看来，虽然现阶段高压电子风扇还处于应用验证的阶段，但随着大功率燃料电池系统示范应用需求逐步增多，高压电子风扇的市场机会也将进一步凸显，成为解决大功率系统散热问题的最佳选择。