質(zhì)子交換膜燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)熱管理綜述

周蘇 陳春光 樊磊

（同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院，上海 201804）

主題詞：質(zhì)子交換膜燃料電池 熱管理 多熱源系統(tǒng)

1 前言

隨著能源與環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，清潔能源技術(shù)受到了世界各國(guó)的關(guān)注與重視。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，汽車行業(yè)正在逐步轉(zhuǎn)型，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車向電動(dòng)汽車發(fā)展已經(jīng)成為主流趨勢(shì)。質(zhì)子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC）具有能源轉(zhuǎn)換效率高、排放無污染、燃料來源廣、操作溫度低、啟停迅速的優(yōu)點(diǎn)，因而被公認(rèn)為理想的車用能源轉(zhuǎn)換裝置。

但是，PEMFC的熱管理問題一直是限制其商用化的巨大挑戰(zhàn)。溫度異常會(huì)使PEMFC的正常工作性能大大降低甚至損壞相關(guān)組件[1-2]。PEMFC內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)、氣液兩相流、電荷傳輸和質(zhì)量傳輸過程都與熱量傳輸緊密耦合，溫度變化對(duì)各項(xiàng)反應(yīng)活動(dòng)都有影響[3]。

PEMFC的效率通常在40%～60%之間，所以會(huì)有40%～60%的能量以熱量的形式產(chǎn)生。與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)不同，PEMFC由反應(yīng)氣體帶出的熱量占其產(chǎn)熱量的比重很低，因此大量（約98%）的熱量都需要通過熱管理系統(tǒng)散出[4-6]。為了維持PEMFC內(nèi)部溫度的均勻性，穩(wěn)定有效的熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的控制策略必不可少。

燃料電池電堆的正常工作依賴于空氣供應(yīng)子系統(tǒng)、氫氣供應(yīng)子系統(tǒng)、水熱管理子系統(tǒng)和DC/DC的協(xié)調(diào)配合，因此其功率輸出響應(yīng)比較滯后。但某些車用工況（如啟停、急加速、爬坡）對(duì)功率輸出的實(shí)時(shí)性要求很高，所以單一的PEMFC系統(tǒng)很難作為車用動(dòng)力源。動(dòng)力電池能夠在功率需求高、變化幅度大的工況下彌補(bǔ)PEMFC無法滿足的部分功率，同時(shí)還可以在功率需求急劇下降和制動(dòng)時(shí)進(jìn)行能量回收，大大彌補(bǔ)了單一PEMFC系統(tǒng)的不足。

本文綜述了近年來關(guān)于車用PEMFC動(dòng)力系統(tǒng)熱管理子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)熱與散熱、控制策略和研究方法的相關(guān)創(chuàng)新成果，并且針對(duì)不同的研究工作指出了創(chuàng)新研究重點(diǎn)以及未來可能的創(chuàng)新研究方向。

2 熱管理子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

車用PEMFC動(dòng)力系統(tǒng)的產(chǎn)熱源數(shù)量較多，主要包括電堆、動(dòng)力電池、中冷器和電子產(chǎn)熱元件。在熱管理子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該兼顧不同產(chǎn)熱源的散熱需求，保證系統(tǒng)的合理性與有效性。

2.1 單堆PEMFC系統(tǒng)

PEMFC系統(tǒng)包括空氣供應(yīng)、氫氣供應(yīng)和熱管理3個(gè)主要的子系統(tǒng)和電堆[7]。典型的車用PEMFC系統(tǒng)功率等級(jí)都比較高，因此通常采用液體冷卻的方式。對(duì)于單堆PEMFC系統(tǒng)的熱管理問題，大多數(shù)研究都聚焦于電堆的冷卻液回路[8]。Cheng等[9]對(duì)面向城市客車的PEMFC熱管理子系統(tǒng)進(jìn)行了研究，該系統(tǒng)只考慮了單電堆的冷卻回路，利用水泵作為冷卻液動(dòng)力源，冷卻液在電堆與散熱器之間循環(huán)使用（圖1）。趙洪波等[10]則是在類似于圖1結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上在散熱器旁增設(shè)了節(jié)溫器，考慮了熱管理系統(tǒng)中的大小循環(huán)。

圖1 PEMFC熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[9]

在PEMFC空氣供應(yīng)子系統(tǒng)中，經(jīng)過空氣壓縮機(jī)壓縮后的空氣溫度能夠達(dá)到150℃以上[11]，因此壓縮空氣需要經(jīng)過中冷器組進(jìn)行降溫后才能進(jìn)入電堆內(nèi)部參與反應(yīng)[12]。有研究人員針對(duì)中冷器的散熱需求單獨(dú)設(shè)立了冷卻液回路[5]，但是這樣做會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。周蘇等[11]選擇將電堆冷卻液回路和中冷器冷卻液回路集成到一起，在熱管理系統(tǒng)中引入旁通閥來分配流入電堆和中冷器的冷卻液流量，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，針對(duì)此結(jié)構(gòu)也開展了部分研究工作[11,13]。俞林炯等[14]針對(duì)45 kW的PEMFC系統(tǒng)設(shè)計(jì)了熱管理子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并且建立了相關(guān)模型，通過仿真分析了不同操作條件對(duì)電堆溫度、冷卻液溫度和中冷器出口溫度的影響；周蘇等[15]將電堆冷卻液旁通閥開度作為控制器的執(zhí)行器之一開發(fā)了系統(tǒng)的控制算法，在電堆的溫度控制問題上獲得了較好的控制效果。Zhou等[16]針對(duì)溫度控制過程中系統(tǒng)寄生功率的問題進(jìn)行了研究，在考慮系統(tǒng)功耗的前提下提出了1種基于最優(yōu)功耗的溫度控制算法，能夠降低系統(tǒng)的寄生功率。Xing等[4]在燃料電池混合電動(dòng)汽車相關(guān)系統(tǒng)的建模與仿真工作中，建立PEMFC熱管理系統(tǒng)模型時(shí)也采用了相同的結(jié)構(gòu)。

圖2 PEMFC熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[14]

在不同的單堆PEMFC熱管理子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，不考慮節(jié)溫器和中冷器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于系統(tǒng)建模和控制器的開發(fā)，但是其無法完全滿足PEMFC在冷啟動(dòng)過程中的需求，限制了其在系統(tǒng)中的應(yīng)用。增設(shè)節(jié)溫器但未考慮中冷器冷卻需求的系統(tǒng)能夠滿足相關(guān)的工況需求，但是其需要為中冷器額外增設(shè)水泵，使得系統(tǒng)較為復(fù)雜，不利于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的集成化；將節(jié)溫器、中冷器都集中到1個(gè)熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中不需要額外增設(shè)水泵，有利于系統(tǒng)的集成化，但是由于系統(tǒng)集成度較高，對(duì)控制器的算法開發(fā)提出了更高的要求。

2.2 燃料電池混合系統(tǒng)

PEMFC的運(yùn)作依賴于空氣壓縮機(jī)、加濕器、循環(huán)泵輔助部件的正常運(yùn)作，這導(dǎo)致搭載PEMFC系統(tǒng)的車輛在極限惡劣工況時(shí)輸出功率無法滿足車輛的實(shí)時(shí)需求[17]。因此，車用PEMFC系統(tǒng)常與動(dòng)力電池配合，在合理的能量管理策略下，動(dòng)力電池能夠在車用工況過程中起到“削峰填谷”的作用，在彌補(bǔ)PEMFC功率不足的同時(shí)還可以進(jìn)行多余的能量回收和為電子電器供電等功能。但是動(dòng)力電池的引入也增加了系統(tǒng)的熱源數(shù)目，在進(jìn)行熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)也需要保證動(dòng)力電池的正常散熱需求。戴海峰等[18]對(duì)燃料電池插電式混合動(dòng)力微型車所搭載的動(dòng)力電池設(shè)計(jì)了熱管理系統(tǒng)，通過對(duì)動(dòng)力電池的散熱需求計(jì)算指出微型車動(dòng)力電池的產(chǎn)熱量較低，因此采用“風(fēng)冷”方式對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行散熱；李忠等[19]對(duì)燃料電池混合軌道交通車輛所搭載的大功率動(dòng)力電池進(jìn)行了熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用液體冷卻回路對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行散熱，以“水+乙二醇”作為系統(tǒng)冷卻液，根據(jù)動(dòng)力電池和PEMFC系統(tǒng)的復(fù)合運(yùn)行工況驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性。

在進(jìn)行熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)也需要考慮動(dòng)力系統(tǒng)中包括控制器、電動(dòng)機(jī)和DC/DC等在內(nèi)的部件散熱需求。盧熾華等[20]對(duì)整個(gè)PEMFC動(dòng)力系統(tǒng)的熱管理系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與建模，采用了各自獨(dú)立的回路結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)中多個(gè)熱源進(jìn)行散熱，包括PEMFC電堆冷卻回路、動(dòng)力電池冷卻回路、電驅(qū)動(dòng)冷卻回路和空壓機(jī)冷卻回路，不同回路的結(jié)構(gòu)如圖3所示，對(duì)不同的散熱回路進(jìn)行了建模與仿真分析，驗(yàn)證了各個(gè)冷卻回路的散熱能力。Rehlaender等[21]提出了1個(gè)集成的燃電混合動(dòng)力系統(tǒng)的熱管理系統(tǒng)，將電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、PEMFC電堆、座艙和動(dòng)力電池的冷卻回路按照不同的溫度需求集成為一體，較高溫度的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻回路和較低溫度的動(dòng)力電池冷卻回路分別通過熱交換器與PEMFC電堆冷卻回路和座艙冷卻回路耦合，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，通過建模仿真的方法驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的熱管理子系統(tǒng)能夠滿足散熱需求。針對(duì)提出的熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，Rehlaender等[22]設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的控制策略，能夠?qū)ο到y(tǒng)中不同熱源的溫度進(jìn)行合理控制，合理利用不同回路之間的耦合關(guān)系。Zhao等[23]也提出了燃電混合動(dòng)力系統(tǒng)的熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，單獨(dú)設(shè)計(jì)了動(dòng)力電池冷卻回路、PEMFC電堆冷卻回路和電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻回路，但是將3個(gè)冷卻回路分別與空調(diào)系統(tǒng)耦合，在一定的熱管理策略下能夠做到余熱利用。

圖3 動(dòng)力系統(tǒng)熱管理結(jié)構(gòu)[20]

圖4 集成熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[21]

2.3 多堆PEMFC系統(tǒng)

單堆PEMFC系統(tǒng)的功率可以滿足中小型乘用車的需求，但是不能滿足大型乘用車和商用車的需求[24]。多堆PEMFC系統(tǒng)具有更高的功率，并且能夠提高系統(tǒng)的容錯(cuò)率，成為了PEMFC動(dòng)力系統(tǒng)未來的發(fā)展方向。但是多堆PEMFC系統(tǒng)的熱源數(shù)量再次增多，因此其熱管理會(huì)變得更加困難。

多堆PEMFC系統(tǒng)的研究正處于起步階段，對(duì)其熱管理系統(tǒng)的研究工作也相對(duì)較少。多堆PEMFC系統(tǒng)的熱管理子系統(tǒng)需要兼顧不同電堆的散熱需求，Depature等[25]提出了多堆PEMFC系統(tǒng)的串聯(lián)和并聯(lián)2種熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，串聯(lián)式熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)冷卻液依次流經(jīng)3個(gè)電堆，使得冷卻液溫度會(huì)在3個(gè)電堆中不斷升高，需要協(xié)調(diào)整個(gè)回路上冷卻液的溫度，這給熱管理帶來了很大的困難，并聯(lián)式熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)利用不同支路分配流經(jīng)不同電堆的冷卻液，這樣只需要關(guān)注電堆進(jìn)出口冷卻液溫度即可，便于系統(tǒng)熱管理方案的實(shí)施，2種結(jié)構(gòu)如圖5所示，2種熱管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)都包含了大小循環(huán)。Wu等[26]提出了1個(gè)65 kW的雙電堆系統(tǒng)，其熱管理子系統(tǒng)應(yīng)用了并聯(lián)式結(jié)構(gòu)，利用水泵為2條支路提供冷卻液冷卻2個(gè)電堆，但是系統(tǒng)中只有1個(gè)回路，沒有考慮冷卻液的小循環(huán)。Zhou等[27]在對(duì)多堆PEMFC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的綜述中提出了面向多堆PEMFC系統(tǒng)的并聯(lián)熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且引入旁通閥將中冷器冷卻回路集成到系統(tǒng)中，同時(shí)考慮了電堆的大小循環(huán)，以滿足不同電堆和中冷器的散熱需求，結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖5 多堆燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)結(jié)構(gòu)[25]

圖6 多堆PEMFC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[27]

多堆PEMFC串聯(lián)式熱管理系統(tǒng)的主冷卻回路只有1個(gè)支路，因此結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，系統(tǒng)也更加集成化，但是在單個(gè)支路上有多個(gè)電堆使得系統(tǒng)的溫度控制較為困難，尤其是當(dāng)多個(gè)電堆的功率不同時(shí)，對(duì)于不同電堆的溫度控制甚至無法完成，所以其應(yīng)用前景較為有限。多堆PEMFC并聯(lián)式熱管理系統(tǒng)的主冷卻回路存在多個(gè)支路，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但是其能夠在多電堆相互耦合的情況下達(dá)到對(duì)不同電堆溫度單獨(dú)控制的目的，有助于系統(tǒng)控制器的開發(fā)，具有良好的應(yīng)用前景。

多堆PEMFC的熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以單堆PEMFC熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。串聯(lián)式多堆PEMFC熱管理系統(tǒng)直接在單堆PEMFC熱管理系統(tǒng)的主冷卻回路上設(shè)置多個(gè)電堆。并聯(lián)式PEMFC熱管理系統(tǒng)在單堆PEMFC熱管理系統(tǒng)的主冷卻回路上增設(shè)支路來滿足多堆PEMFC熱管理系統(tǒng)的冷卻液要求。2種結(jié)構(gòu)都使得原有系統(tǒng)更加復(fù)雜，在集成化和控制器的開發(fā)方面變得更加困難。因此多堆PEMFC熱管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)集成和控制器的開發(fā)也是未來重要的研究方向。

3 PEMFC系統(tǒng)的產(chǎn)熱

整個(gè)燃料電池系統(tǒng)主要的產(chǎn)熱源為燃料電池電堆和中冷器組。Xing等[28]研究了車用PEMFC系統(tǒng)的散熱需求，指出在整個(gè)PEMFC工作過程中，電堆的產(chǎn)熱量對(duì)熱管理系統(tǒng)提出的散熱需求占整個(gè)系統(tǒng)的99%以上，而中冷器組的散熱需求占比低于1%。所以針對(duì)于PEMFC系統(tǒng)的產(chǎn)熱分析主要聚焦于電堆產(chǎn)熱。

圖7描述了PEMFC的組成部分以及內(nèi)部反應(yīng)機(jī)理。質(zhì)子交換膜（Proton Exchange Membrane，PEM）和兩側(cè)的催化層、氣體擴(kuò)散層以及雙極板共同組成了1個(gè)PEMFC單體。氫氣在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)分離成為電子和質(zhì)子，氧氣在陰極上發(fā)生還原反應(yīng)并與質(zhì)子和電子結(jié)合生成水，在化學(xué)反應(yīng)的過程中伴隨著能量和熱量的釋放：

圖7 PEMFC組成結(jié)構(gòu)

PEMFC電堆內(nèi)部的熱量來源主要有電化學(xué)反應(yīng)的熵?zé)?、不可逆反?yīng)熱和電流產(chǎn)生的歐姆熱，它們大致占總放熱量的55%、35%和10%[29-31]。

PEMFC中的不可逆熱是由于化學(xué)反應(yīng)中帶電粒子克服過電位所產(chǎn)生的，陰極氧氣的還原反應(yīng)過電位較高使得不可逆熱主要在陰極產(chǎn)生[32]。2個(gè)電極上化學(xué)反應(yīng)熵變的不平衡使得陰極的產(chǎn)熱量更大，不利于維持PEMFC內(nèi)部溫度的均勻性[31]。不可逆熱是PEMFC中最大熱量來源，其對(duì)于電堆的溫度分布和整個(gè)系統(tǒng)的熱管理需求影響最大。

PEMFC在大功率運(yùn)行工況下高電流密度所產(chǎn)生的歐姆熱占比較大。歐姆熱的產(chǎn)生與PEMFC內(nèi)部各層的電阻和接觸電阻有關(guān)[33]，PEMFC的電阻由PEM的電阻所主導(dǎo)。隨著PEM制造工藝的提升，大大降低了PEM的電阻，因此其它部分的電阻和接觸電阻逐漸得到了關(guān)注[34]。圖8表示了PEMFC內(nèi)部不同組分的面比電阻，圖8（a）展示了通過試驗(yàn)測(cè)得的電堆內(nèi)部不同部位的面電阻，包括石墨碳端板（Gr）、氣體擴(kuò)散層（GDL）、雙極板（BPP）、微孔層（MPL）、質(zhì)子交換膜（CCM）以及各部分之間的面比電阻；圖8（b）將圖8（a）中的面比電阻值按照不同類型進(jìn)行了占比劃分；圖8（c）按照?qǐng)D8（a）中各部分的電阻值外推出了一個(gè)單電池的面比電阻值；圖8（d）將圖8（c）中的面比電阻值按照不同類型進(jìn)行了占比劃分。PEMFC各部分的電阻大小與很多因素相關(guān)，表1總結(jié)了PEMFC內(nèi)部電阻的研究進(jìn)展。對(duì)于PEMFC內(nèi)部電阻的研究主要集中于雙極板和氣體擴(kuò)散層。針對(duì)雙極板的電阻研究大多集中在材料特性和加工處理方面，針對(duì)氣體擴(kuò)散層電阻的研究主要集中于操作條件對(duì)氣體擴(kuò)散層電阻的影響。

表1 PEMFC內(nèi)部電阻研究

圖8 PEMFC內(nèi)部各組分面電阻[38]

4 PEMFC系統(tǒng)的傳熱

電堆內(nèi)部熱量的傳遞影響其溫度分布的均勻性。電堆與冷卻液之間的熱量傳遞決定了冷卻液是否能夠及時(shí)地將電堆內(nèi)部多余的熱量帶出系統(tǒng)。采取不同的方式改善系統(tǒng)的傳熱情況有助于保障系統(tǒng)各部件的正常和高效率運(yùn)行。

4.1 電堆傳熱

熱量在PEMFC內(nèi)部產(chǎn)生后，會(huì)在PEMFC內(nèi)部各組件和外界環(huán)境之間傳遞。熱管理子系統(tǒng)也是利用傳熱來維持PEMFC的正常工作溫度以及內(nèi)部溫度的均勻性，避免溫度過高使得PEMFC效率降低甚至造成局部“熱點(diǎn)”損壞PEM，也避免溫度過低影響正常的電化學(xué)反應(yīng)[7,43]。電堆傳熱也可以分為電堆內(nèi)部的熱量傳遞和電堆與外界的熱量傳遞2部分，內(nèi)部的熱量傳遞指包含雙極板、氣體擴(kuò)散層和膜電極在內(nèi)的各組件之間的熱傳遞，而外部的熱量傳遞包含電堆與環(huán)境之間的對(duì)流傳熱、輻射傳熱以及雙極板和冷卻液之間的換熱。圖9顯示了PEMFC內(nèi)部不同組分所包含的熱量傳輸。

圖9 PEMFC內(nèi)部的熱量傳輸[44]

電堆內(nèi)部的傳熱主要取決于各組件的熱阻以及不同組件之間的接觸熱阻，由于氣體擴(kuò)散層是連接主要產(chǎn)熱組件（膜電極）和主要散熱組件（雙極板）的“橋梁”，其熱阻以及與其它組件之間接觸熱阻的大小對(duì)PEMFC內(nèi)部的傳熱性能影響很大[44-45]。氣體擴(kuò)散層中聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene，PTFE）的含量對(duì)其傳熱性能具有很大的影響，Burheim等[46]通過試驗(yàn)驗(yàn)證了在一定的壓力下PTFE的加入會(huì)降低干燥的氣體擴(kuò)散層的導(dǎo)熱系數(shù)，PTFE的含量會(huì)隨著氣體擴(kuò)散層的老化降低，使得導(dǎo)熱系數(shù)增大。除此之外，外部操作條件也會(huì)對(duì)氣體擴(kuò)散層的導(dǎo)熱系數(shù)產(chǎn)生影響，Xu等[47]發(fā)現(xiàn)氣體擴(kuò)散層隨著壓力的增大會(huì)具有更高的導(dǎo)熱系數(shù)，這是因?yàn)閴毫档土藲怏w擴(kuò)散層的孔隙率，改善了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的接觸。PTFE含量和壓力的大小都會(huì)對(duì)氣體擴(kuò)散層導(dǎo)熱系數(shù)產(chǎn)生影響，但是Burheim和Xu等都沒有研究它們之間的具體作用關(guān)系，而Chen等[48]通過試驗(yàn)研究了不同壓力和不同PTFE含量下氣體擴(kuò)散層導(dǎo)熱系數(shù)的變化，指出PTFE含量較高的氣體擴(kuò)散層增大壓力會(huì)降低導(dǎo)熱系數(shù)，PTFE含量較低的氣體擴(kuò)散層增大壓力會(huì)使得導(dǎo)熱系數(shù)升高。

不同組件之間的接觸熱阻會(huì)對(duì)電堆內(nèi)部傳熱產(chǎn)生很大的影響[49]。Sadeghifar等[50]研究了包括氣體擴(kuò)散層PTFE含量、壓力和雙極板表面不平度在內(nèi)的不同因素對(duì)雙極板和氣體擴(kuò)散層接觸熱阻的影響，PTFE含量和雙極板表面不平度的增加都會(huì)增大接觸熱阻，而壓力的增加則會(huì)降低接觸熱阻；Burheim等[51]研究了氣體擴(kuò)散層與微孔層之間的接觸電阻，發(fā)現(xiàn)微孔層的導(dǎo)熱系數(shù)最低，氣體擴(kuò)散層次之，2者的過渡區(qū)間具有最好的導(dǎo)熱性能。Sadeghifar等[52]建立了氣體擴(kuò)散層和雙極板之間接觸熱阻的力學(xué)模型，利用建立的模型分析了不同的參數(shù)對(duì)接觸熱阻的影響，模型指出接觸熱阻隨著氣體擴(kuò)散層孔隙率的增加而變大，在孔隙率超過89%時(shí)變化尤為顯著，氣體擴(kuò)散層內(nèi)部的纖維直徑與接觸熱阻大致呈線性關(guān)系，纖維直徑越大，接觸熱阻越大。

實(shí)際PEMFC內(nèi)部的各組件熱阻分析是十分復(fù)雜的，因?yàn)闊嶙璺治鲋挥性赑EMFC正常工作的前提下才有意義。而當(dāng)PEMFC正常工作時(shí)，其內(nèi)部伴隨著非常復(fù)雜的化學(xué)和物理變化，類似于氫氣、氧氣、水蒸氣乃至于液態(tài)水在PEMFC內(nèi)部的傳輸都會(huì)伴隨著熱量的流動(dòng)。對(duì)于內(nèi)部熱阻而言，氣體傳輸[53]、液態(tài)水含量[54-55]、溫度變化[48,55-56]和相關(guān)物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)[57]諸多因素都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。

4.2 冷卻液傳熱

燃料電池的冷卻方式有空氣冷卻、液體冷卻和相變冷卻[58]。車用PEMFC功率較大，并且其安裝在空間比較狹小密閉的環(huán)境中，電堆與環(huán)境之間的對(duì)流換熱和輻射傳熱的占比很小，因此為了獲得良好的熱管理效能，一般采用液體冷卻的方式。液體冷卻電堆的熱平衡可由下式表示：

影響冷卻液傳熱的因素包括PEMFC電堆端、冷卻液本身以及散熱器端。冷卻液在PEMFC電堆端與雙極板直接接觸，因此冷卻液流道結(jié)構(gòu)對(duì)其換熱具有很大的影響，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的流道便于加工，但是內(nèi)部流體換熱能力差，復(fù)雜流道則相反[59]。Yu等[60]研究了不同的冷卻流道形狀（圖10）對(duì)冷卻效果的影響，通過仿真指出傳統(tǒng)的蛇形流道A的冷卻效果以及對(duì)溫度均勻性的控制最差，但是其流體進(jìn)出口壓降較小，螺旋流道C的溫度均勻性最好，但是由于流道的復(fù)雜性使得其進(jìn)出口壓降較大。Rahgoshay等[61]比較了蛇形流道和平行流道的冷卻性能，指出相對(duì)于更簡(jiǎn)單的平行流道而言，蛇形流道具有更好的冷卻效果，并且采用蛇形流道也相應(yīng)的提高了PEMFC的工作性能。為了改善PEMFC內(nèi)部的溫度均勻性，有研究人員提出使用“之”字形新型流道，Afshari等[62]也比較了其與直流道之間的優(yōu)劣性，指出“之”字形流道有助于增加散熱，但是同樣的也會(huì)增加進(jìn)出口壓降。因此，在進(jìn)行雙極板流道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該兼顧流道形狀對(duì)溫度分布的均勻性以及進(jìn)出口壓降的大小。

圖10 PEMFC不同冷卻流道形狀[60]

冷卻液本身的性質(zhì)也會(huì)影響相關(guān)的換熱過程。常用的PEMFC冷卻液為去離子水或乙二醇和水的混合物[63]，后者屬于防凍冷卻劑，適用于低溫運(yùn)行環(huán)境?？紤]到汽車上可用空間不足，選用熱容更大的冷卻液能夠降低散熱器的尺寸、改善PEMFC的熱管理性能，所以對(duì)新型高效冷卻劑的需求也日益明顯。

納米流體被人們認(rèn)為是大功率PEMFC冷卻劑的良好選擇，懸浮的納米顆粒可以提高流體的比熱容從而提高了流體的傳熱能力。Zakaria等[64]為1個(gè)石墨冷卻板提供100 W的恒定加熱功率，將不同數(shù)量的AI2O3顆?；旌系剿鸵叶既芤褐型ㄟ^冷卻板中的狹小流道，以此模仿納米流體在PEMFC內(nèi)部的流動(dòng)，通過試驗(yàn)指出w（AI2O3）=5%的納米流體在雷諾數(shù)為170的條件下散熱效能超出水和乙二醇溶液7.3%，但是AI2O3顆粒的引入使得流體的密度和黏度增大，使得輸送液體的泵耗能更高；Bargal等[65]通過試驗(yàn)探究了納米流體對(duì)散熱器性能的影響，他們利用加熱器來控制流體進(jìn)入散熱器的溫度，比較了不同濃度ZnO和AIN納米流體在不同流量下的換熱能力，指出納米粒子的添加能夠增強(qiáng)冷卻液的換熱能力，并且在同等條件下，ZnO作為納米粒子比AIN具有更好的換熱效果；Islam等[66]將導(dǎo)電性最低的ZnO納米流體應(yīng)用到了2.4 kW的PEMFC上，研究發(fā)現(xiàn)ZnO納米流體的應(yīng)用不會(huì)降低PEMFC的工作性能，并且能夠顯著降低PEMFC系統(tǒng)散熱器的尺寸，但是納米流體的壓降會(huì)隨著流量的增加而顯著增高，導(dǎo)致水泵功耗的增大。納米流體雖然是PEMFC冷卻劑的良好選擇，但是納米粒子的引入同樣會(huì)增加流體的導(dǎo)電性和黏度等物理特性，因此其在車用PEMFC上的大范圍應(yīng)用還有待進(jìn)一步探索。

5 熱管理控制

熱管理子系統(tǒng)的首要目標(biāo)是保證PEMFC的工作溫度處于適宜的區(qū)間，滿足其正常的工作需求。因此熱管理子系統(tǒng)正常功能的發(fā)揮需要控制器的作用[67]，車用PEMFC多變的工況和較大的功率需求對(duì)控制器提出了更高的需求?？刂破鞯脑O(shè)計(jì)需要滿足以下要求：良好的控制精度，保證維持PEMFC的溫度水平。較短的響應(yīng)時(shí)間，能夠滿足汽車多變復(fù)雜的工況。一定的抗干擾能力，保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

控制精度、響應(yīng)時(shí)間和抗干擾能力控制指標(biāo)需要控制算法來保障，經(jīng)典PID控制因其算法簡(jiǎn)單和計(jì)算量低的特點(diǎn)得以廣泛應(yīng)用。Riascos等[68]基于PEMFC內(nèi)部溫度與濕度耦合原理，研究了在控制過程中溫度的最優(yōu)控制問題并且給出了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，基于PI控制成功將PEMFC的溫度維持在最優(yōu)溫度，保證了PEMFC的工作性能。經(jīng)典PID控制器應(yīng)用于非線性較強(qiáng)的PEMFC熱管理子系統(tǒng)具有較大的限制，O'keefe等[69]針對(duì)PEMFC熱管理子系統(tǒng)開發(fā)了變參數(shù)PI控制器，確定了在一定電流拉載下對(duì)應(yīng)的最優(yōu)冷卻液流量，以25 A電流為界，提供了2套PI參數(shù)供控制器選擇以適應(yīng)PEMFC在低電流工作區(qū)間內(nèi)的非線性，指出變參數(shù)PI控制器能夠較好的控制PEMFC的溫度。PID控制算法較為簡(jiǎn)單，并且計(jì)算量較小，能夠滿足控制器算法在系統(tǒng)運(yùn)行過程中的實(shí)時(shí)性要求，因此應(yīng)用較為廣泛。但是PID控制算法在多堆PEMFC中的應(yīng)用具有較多的限制，這是由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜和系統(tǒng)的非線性造成的。

傳統(tǒng)的控制算法都是基于線性的系統(tǒng)模型或者需要精確的系統(tǒng)模型，而PEMFC系統(tǒng)內(nèi)部機(jī)理復(fù)雜且使用工況多變，會(huì)產(chǎn)生模型不匹配和系統(tǒng)干擾問題。Li等[70]建立了16階精確的PEMFC非線性模型，模型能夠精確反映PEMFC的特性，針對(duì)所建立的模型設(shè)計(jì)了變結(jié)構(gòu)控制方法，通過設(shè)計(jì)變結(jié)構(gòu)控制的趨近率以改善其抖振現(xiàn)象，能夠在一定程度上解決系統(tǒng)擾動(dòng)和模型不匹配問題。Hu等[71]針對(duì)所建立的模型設(shè)計(jì)了基于積分器的增量式模糊控制，利用模糊控制的特點(diǎn)來提升控制器的魯棒性，利用積分器來消除靜態(tài)誤差，通過仿真驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制器能夠快速準(zhǔn)確地控制PEMFC的溫度，并且對(duì)于外界干擾具有一定的抵抗能力。謝雨岑等[72]利用伸縮因子調(diào)節(jié)模糊論域的范圍，設(shè)計(jì)了變論域模糊增量式控制器，通過仿真驗(yàn)證指出變論域模糊增量式控制器具有更快的響應(yīng)速度，并且控制精度也明顯提高；Li等[73]將系統(tǒng)的電流擾動(dòng)以及不確定性擾動(dòng)統(tǒng)一歸結(jié)成為“總擾動(dòng)”，利用擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測(cè)器估計(jì)系統(tǒng)的“總擾動(dòng)”，引入了變結(jié)構(gòu)控制中的開關(guān)控制率，利用抗擾控制有效地降低了PEMFC系統(tǒng)的內(nèi)部擾動(dòng)和外部擾動(dòng)，并且開關(guān)控制律的引入加速了系統(tǒng)的輸出響應(yīng)?？紤]模型非線性和系統(tǒng)干擾的控制算法能夠較好地處理在PEMFC運(yùn)行過程中部分控制效果不好的情況，提高相關(guān)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與魯棒性，但是針對(duì)于模型失配程度較大或者產(chǎn)生重大故障情況下的控制器設(shè)計(jì)還需進(jìn)行相關(guān)的深入研究。

PEMFC系統(tǒng)運(yùn)行過程中各部件的操作條件有約束。模型預(yù)測(cè)算法能夠處理具有約束條件的系統(tǒng)控制問題，陳飛等[74]設(shè)計(jì)了基于PEMFC熱管理模型的模型預(yù)測(cè)控制器，指出模型預(yù)測(cè)控制器相較于PID控制器而言更有助于降低系統(tǒng)的能耗，并且具有更快的反應(yīng)時(shí)間。Rojas等[75]建立了PEMFC熱管理子系統(tǒng)的非線性模型，將模型線性化后作為控制器模型，在狀態(tài)觀測(cè)器中引入積分器以保證控制器中模型的無偏特性，通過仿真指出所設(shè)計(jì)的模型預(yù)測(cè)控制器能夠有效地解決PEMFC的溫度控制問題，并且對(duì)于模型失配和系統(tǒng)干擾具有一定的抵抗能力。模型預(yù)測(cè)控制算法需要在線求解1個(gè)開環(huán)優(yōu)化問題，常用的求解方法容易陷入局部最優(yōu)解而非全局最優(yōu)解，F(xiàn)an等[76]在求解優(yōu)化問題的過程中應(yīng)用了遺傳算法，并且在建立預(yù)測(cè)模型的過程中采用模糊邏輯來擬合PEMFC的特性，通過試驗(yàn)驗(yàn)證了所建立的控制器能夠在較短時(shí)間內(nèi)逼近目標(biāo)值，具有一定的魯棒性。在模型預(yù)測(cè)控制的建立過程中，PEMFC的電力輸出通常被作為系統(tǒng)的可測(cè)擾動(dòng)，因而便丟失了一部分有效信息，Li等[77]將系統(tǒng)的電力波動(dòng)作為系統(tǒng)的前饋引入到控制系統(tǒng)中，提高了模型預(yù)測(cè)控制算法的優(yōu)化效率，通過仿真得到了良好的結(jié)果后進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。模型預(yù)測(cè)控制對(duì)于處理在約束條件下的系統(tǒng)控制問題具有良好的優(yōu)越性，適用于多堆PEMFC的溫度控制，并且具有良好的溫度控制效果。但是模型預(yù)測(cè)控制算法的求解復(fù)雜，需要占用較多的計(jì)算資源，如何提高算法的實(shí)時(shí)性是未來對(duì)于模型預(yù)測(cè)控制的研究方向。

在控制熱管理子系統(tǒng)的過程中，需要降低執(zhí)行器的能耗，有助于降低系統(tǒng)的寄生功率。Zhou等[16]在對(duì)PEMFC熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制算法時(shí)，基于穩(wěn)態(tài)控制與反饋控制結(jié)合的控制算法，通過調(diào)節(jié)控制參數(shù)來優(yōu)化系統(tǒng)功率消耗，在保證較好控制效果的同時(shí)降低了系統(tǒng)的功耗。Yu等[78]研究了在大功率PEMFC系統(tǒng)熱管理問題中提高溫度分布的均勻性與降低泵寄生功率之間的權(quán)衡問題，指出控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速能夠有效地控制電堆溫度，在保證風(fēng)扇效能的同時(shí)降低泵的功耗有利于降低系統(tǒng)的寄生功率。但是Yu的研究沒有考慮到風(fēng)扇功耗的影響，Han等[79]選擇熱管理子系統(tǒng)中的風(fēng)扇、水泵和旁通閥作為執(zhí)行器對(duì)電堆溫度進(jìn)行控制，通過仿真指出風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速對(duì)寄生功率的影響比水泵轉(zhuǎn)速對(duì)寄生功率的影響大，在對(duì)水泵轉(zhuǎn)速采用良好控制策略的同時(shí)要盡可能的降低風(fēng)扇的耗能。Saygili等[80]對(duì)PEMFC系統(tǒng)的熱管理控制設(shè)計(jì)了3種控制策略，也考慮到了在溫度控制過程中的寄生功率問題，通過仿真對(duì)比也得出了類似的結(jié)論。

近年來，人工智能技術(shù)在PEMFC控制中也得到了相關(guān)的應(yīng)用，趙洪波等[81]針對(duì)PEMFC熱管理子系統(tǒng)設(shè)計(jì)了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自抗擾控制器，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型代替非線性誤差反饋控制律，通過仿真驗(yàn)證控制器的效能，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自抗擾控制器在不同程度噪聲的干擾下都具有較好的控制品質(zhì)。Rezaei等[82]在開發(fā)模型預(yù)測(cè)控制器的過程中利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠非線性逼近不同函數(shù)的特點(diǎn)，將預(yù)測(cè)模型用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型代替，在有噪聲干擾的情況下進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，指出所設(shè)計(jì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型能夠較好的預(yù)測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)，并且控制器在噪聲干擾下具有較好的控制效果。

6 熱管理研究方法

6.1 建模仿真

PEMFC電堆的模型按照不同的建模維度可分為零維、一維、二維和三維模型[83]。圖11顯示了PEMFC建模時(shí)的不同維度分布。

圖11 PEMFC建模維度信息[83]

零維模型一般不考慮PEMFC中參數(shù)在空間維度上的變化，僅考慮系統(tǒng)的輸入輸出，因此模型較為簡(jiǎn)單。零維模型在仿真過程中計(jì)算速度較快，并且能夠在一定程度上較好地反映PEMFC的運(yùn)行特性，在控制器的開發(fā)和熱管理子系統(tǒng)部件的匹配選型方面得到了非常廣泛的應(yīng)用。

一維模型考慮了PEMFC電堆在Y方向上的各項(xiàng)參數(shù)變化，例如PEMFC內(nèi)部雙極板、氣體擴(kuò)散層、催化層和PEM的各項(xiàng)特性以及在Y方向上的傳質(zhì)和傳熱。在PEMFC熱管理中，一維模型可以研究電堆在Y方向上的溫度分布狀況[84]，反應(yīng)不同單電池之間的差異。

二維模型在一維模型的基礎(chǔ)上，考慮到了電堆中沿Z或X方向上的參數(shù)差異。二維模型有助于研究電堆內(nèi)部流體在流動(dòng)過程中的溫度變化、沿程壓力損失、傳熱傳質(zhì)和濃度變化問題。

三維模型是PEMFC最精確的模型之一，它能夠全方位、多尺度地表述PEMFC的各項(xiàng)傳熱傳質(zhì)與內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)。PEMFC的三維模型在計(jì)算求解的過程中耗時(shí)很長(zhǎng)，在研究過程中通常保留對(duì)研究?jī)?nèi)容影響最大的部分而對(duì)模型做出相應(yīng)的簡(jiǎn)化。表2整理了一些典型的PEMFC建模仿真研究。

表2 PEMFC建模仿真研究

6.2 試驗(yàn)研究

試驗(yàn)手段一方面可以真實(shí)地分析系統(tǒng)參數(shù)對(duì)PEMFC的影響特性，另一方面可以作為建模與控制的驗(yàn)證手段。柏興應(yīng)等[94]通過試驗(yàn)研究了相變冷卻技術(shù)在PEMFC系統(tǒng)中的應(yīng)用，將均溫板集成到1個(gè)含有5片單電池的電堆中，通過改變其電流拉載工況，研究電堆的溫度分布與輸出性能，得出均溫板能夠很好地保證電堆的正常散熱和正常功率輸出，并且在均溫板的作用下電堆的溫度均勻性良好。Zhao等[95]通過改變實(shí)際系統(tǒng)的冷卻液溫度得到在不同進(jìn)出口溫差以及不同電流負(fù)載下的系統(tǒng)特性輸出，利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證所建立模型的準(zhǔn)確性，為模型的建立提供了實(shí)際數(shù)據(jù)保障。Mohamed等[96]針對(duì)小型PEMFC產(chǎn)熱量較低的特點(diǎn)，提出升高電堆入口處冷卻液溫度的熱管理策略以降低熱管理子系統(tǒng)的寄生功率，通過試驗(yàn)分析了提高電堆入口冷卻液溫度后動(dòng)態(tài)工況對(duì)電堆性能的影響，并控制入堆冷卻液溫度到達(dá)50℃后再開啟散熱風(fēng)扇，結(jié)果指出此策略能夠維持電堆的正常工作溫度，但是由于溫差的減小使得冷卻速度下降。

PEMFC系統(tǒng)中電堆包含多片單電池，所以在電堆的不同部位會(huì)產(chǎn)生不同的溫度分布。實(shí)時(shí)測(cè)量方法能夠直接得到PEMFC內(nèi)部的溫度分布。不同的測(cè)量方法和相關(guān)的傳感器也先后在PEMFC內(nèi)部溫度分布的測(cè)量中得以應(yīng)用：如熱電偶[97-98]、微電機(jī)系統(tǒng)傳感器[99-100]、紅外熱成像[101]、光纖傳感器[102-103]等。開發(fā)新型傳感器以及采用適當(dāng)?shù)臏y(cè)量方法監(jiān)控單片電池和電堆中的溫度分布[104-105]對(duì)PEMFC的熱管理具有重要意義。

PEMFC熱管理子系統(tǒng)的試驗(yàn)?zāi)軌蝌?yàn)證研究工作的準(zhǔn)確性和適用性，在不同的研究階段要根據(jù)實(shí)際情況合理權(quán)衡仿真研究與試驗(yàn)驗(yàn)證之間的結(jié)合。以控制器的開發(fā)為例，基于模型所設(shè)計(jì)的控制器取得較好的控制效果后在實(shí)際系統(tǒng)上進(jìn)行檢驗(yàn)，一方面可以驗(yàn)證整個(gè)研究過程的合理性，另一方面也可以驗(yàn)證所設(shè)計(jì)控制器的適用性[77]。在試驗(yàn)驗(yàn)證之前還需要對(duì)系統(tǒng)測(cè)試需求進(jìn)行總結(jié)與分析，以保證試驗(yàn)的完備性與有效性[106]。

7 結(jié)束語

對(duì)PEMFC熱管理方面的研究有助于提升熱管理效能，為PEMFC的正常工作提供合適高效的環(huán)境。本文通過對(duì)車用PEMFC熱管理系統(tǒng)的綜述，總結(jié)如下：

在熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，單堆和多堆PEMFC都會(huì)與動(dòng)力電池結(jié)合作為整車動(dòng)力源，整個(gè)系統(tǒng)熱源數(shù)目較多，需要兼顧不同熱源的散熱需求設(shè)計(jì)合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在保證散熱需求的同時(shí)盡量精簡(jiǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，合理利用系統(tǒng)的耦合關(guān)系，提高熱管理效能。

在PEMFC系統(tǒng)的產(chǎn)熱與傳熱方面，電堆是整個(gè)系統(tǒng)的主要產(chǎn)熱來源，降低電堆內(nèi)部的電阻有助于減少產(chǎn)熱，降低電堆內(nèi)部的熱阻有助于其內(nèi)部溫度的均勻分布。納米粒子的引入有助于冷卻液及時(shí)將電堆內(nèi)部的多余熱量帶出系統(tǒng)。

在PEMFC熱管理控制方面，采用合理的控制策略有助于提升整個(gè)系統(tǒng)的熱管理性能。通過引入人工智能方法來提升控制器的控制效果。在應(yīng)用控制策略時(shí)要結(jié)合控制效果與執(zhí)行器的寄生功率，保證在控制效果滿足要求的前提下盡量降低系統(tǒng)的寄生功率。

在PEMFC熱管理的研究方法方面，建模仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為主要研究手段，并且要根據(jù)研究進(jìn)度合理地選擇研究方法。在開發(fā)的最后階段，應(yīng)該在實(shí)際系統(tǒng)上采用試驗(yàn)的方式驗(yàn)證最后的結(jié)果，保證研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和普適性。

針對(duì)車用PEMFC系統(tǒng)的熱管理問題，提出未來可能的研究方向：

（1）系統(tǒng)集成化

面向高功率應(yīng)用場(chǎng)景的多堆PEMFC系統(tǒng)的市場(chǎng)需求會(huì)逐漸增大，針對(duì)其高功率和多熱源的特性配備集成化的熱管理系統(tǒng)是必要的，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮其在車輛上布置時(shí)的空間限制問題，因此在系統(tǒng)集成和相關(guān)零部件匹配等方面需要做出相關(guān)研究。

（2）余熱利用

多熱源、高功率的系統(tǒng)意味著產(chǎn)熱量的增加，因此在系統(tǒng)集成時(shí)將余熱利用作為優(yōu)化條件之一有助于為系統(tǒng)集成提供相關(guān)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)為系統(tǒng)整體的能量效率。

（3）高性能冷卻液

更大的散熱需求會(huì)導(dǎo)致熱管理系統(tǒng)相關(guān)部件的尺寸增大從而提高了其安裝難度，開發(fā)類似于納米冷卻液的高性能冷卻液能夠增強(qiáng)冷卻液與電堆之間的換熱性能，有助于減小系統(tǒng)部件的尺寸。

（4）多熱源協(xié)同控制

熱源數(shù)目的增多使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，產(chǎn)生了更多的系統(tǒng)約束。面向于多熱源復(fù)雜系統(tǒng)的控制仍是研究的難點(diǎn)之一，有必要考慮復(fù)雜系統(tǒng)的不同運(yùn)行狀態(tài)，制定相應(yīng)的控制策略，達(dá)到多熱源之間的協(xié)同溫度控制。