固态储氢重型货车结合热管理的动力系统研究

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.011

摘要/Abstract

摘要：

为论证固态储氢在重型货车上应用的可行性，本文基于固态储氢方式，结合热泵系统提出了一套重型货车用动力系统与热管理系统耦合的新系统。针对该系统采用Amesim软件建模，对系统可行性及各个部件关键参数进行匹配特性研究。结果表明：本文所提的动力耦合系统可行、有效，可保障重型货车长距离稳定运行。以搭载的固态储罐可以容纳110 kg氢的工况为例，载货量约为36.8 t，重型货车可稳定行驶超过1 100 km。对比分析了热泵性能对系统效率的影响，发现热泵性能对重型货车续航和能效有较大影响。同时，比较高压储氢、液态储氢和固态储氢，发现固态储氢重型货车的参数均在合理的范围内。研究结果表明固态储氢在氢能重型货车上的应用具有一定的可行性。

关键词: 重型货车, 固态储氢, 动力系统, 热管理系统, 仿真建模

Abstract:

To demonstrate the feasibility of applying solid-state hydrogen storage in heavy trucks， in this paper a new system is proposed that couples a power system with a thermal management system for heavy trucks based on solid-state hydrogen storage and combined with a heat pump system. The Amesim software is used to model the system， and a study is conducted on the system's feasibility and the matching characteristics of key parameters of each component. The results show that the proposed power coupling system is feasible and effective， and can ensure the stable long-distance operation of heavy trucks. Taking the working condition where the solid-state storage tank can hold 110 kg of hydrogen as an example， the cargo capacity is approximately 36.8 t， and the heavy truck can travel stably for more than 1 100 km. A comparative analysis of the impact of heat pump performance on system efficiency reveals that heat pump performance has a significant effect on the driving range and energy efficiency of heavy trucks. Meanwhile， a comparison of high-pressure hydrogen storage， liquid hydrogen storage， and solid-state hydrogen storage shows that the parameters of solid-state hydrogen storage heavy truck are found to be within a reasonable range. The research results indicate that the application of solid-state hydrogen storage in hydrogen-powered heavy trucks is feasible to a certain extent.

Key words: heavy trucks, solid-state hydrogen storage, dynamical system, thermal management systems, simulation modeling

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参考文献 29

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位置	名称	长度/mm	单位长度质量/（kg·m^-1）
过热段	基管内径	20	1.7
过热段	壁厚	3.0	1.7
两相段	基管内径	20	1.1
两相段	壁厚	2.0	1.1
过热段（保温）	基管内径	20	2.3
	壁厚	3.0
	绝热层壁厚	40

储氢方式	耗氢质量/kg	系统质量/kg	储氢罐体积/L	整备质量/kg
高压储氢	74.73	1 872	3 744	11 688
液态储氢	74.73	934.1	1 050	10 750
固态储氢	98.64	3431	2 792	13 247