功率分配方式对船用双堆燃料电池热管理效果分析

为研究船用双堆质子交换膜燃料电池(PEMFC)功率分配方式、热管理系统布置形式对热管理系统性能影响,基于AMESim软件建立了船用双堆PEMFC系统仿真模型,根据试验数据验证了仿真模型的可靠性。在此基础上,以串联式、并联式与旁通式热管理系统模型为研究对象,研究在变载工况下采用功率平均分配、逐级分配策略对电堆进出口冷却水温差的影响规律,最后比较在功率平均分配策略下3种热管理系统布置形式的性能。结果表明,3种热管理系统中电堆进出口冷却水温差均会在不同程度上受到功率分配策略的影响,在功率平均分配策略下,采用串联式热管理系统布置形式更有利于提高电堆内部温度一致性。

基于进气节流耦合后喷策略的柴油机排气热管理

为研究柴油机颗粒物捕集器(diesel particulate filter,DPF)再生升温过程中排气热管理策略对柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)入口温度、发动机性能及污染物排放的影响,该研究分别选取低速低负荷、低速中负荷及中速低负荷工况,通过试验研究进气节流和喷油控制参数对DOC入口温度、燃油经济性及排放性能的影响。试验结果表明:通过进气节流、推迟后喷正时和增大后喷油量能够有效提高DOC入口温度,主喷正时和喷油压力对DOC入口温度的影响较小。基于Box-Behnken试验设计与响应曲面法对低速低负荷工况下进气节流耦合后喷策略的排气热管理策略进行多目标优化,以进气量、后喷正时和后喷油量为因子,DOC入口温度、有效燃油消耗率(brake specific fuel consumption,BSFC)、氮氧化合物(nitrogen oxides,NOx)和烟度排放为优化目标。响应曲面分析结果表明:各因素对DOC入口温度的影响程度从大到小为进气量、后喷油量、后喷正时;对BSFC和NOx排放的影响程度从大到小为后喷油量、后喷正时、进气量;对烟度排放的影响程度从大到小为进气量、后喷油量、后喷正时。当后喷正时为上止点后30℃A、进气量为87 kg/h、后喷油量为6 mg时,DOC入口温度达到最高,此时BSFC为275.4 g/(kW·h),NOx及烟度排放分别为7.38 g/(kW·h)和1.85 mg/m^(3)。优化后最佳进气量、后喷正时和后喷油量分别为87 kg/h、29℃A和5.4 mg,与优化前相比,DOC入口温度提升43.9℃,BSFC增加31.8 g/(kW·h),NOx和烟度排放分别降低18%和29%。研究结果可为DOC入口温度优化控制提供参考。

测井仪被动式热管理系统室温冷却研究

被动式热管理系统能使测井仪内部电子器件的温度在工作时间内不超过耐温指标,然而热管理系统优异的隔热性能导致测井仪需要较长时间冷却,才能投入下一次工作。为此,提出了一种针对测井仪的室温冷却方案。通过将电路骨架从保温瓶内抽出置于空气中实现快速冷却,同时设置芯片保护壳避免内部电子器件与空气直接接触,能够避免较高温差所产生的热应力及水蒸气液化对内部电子器件的损坏,实现快速冷却。模拟和试验验证了该方案的可行性,同时模拟探究了不同因素对冷却方案效果的影响,确定了最佳的冷却方案。研究结果表明,所提出的室温冷却方案可以解决测井仪被动式热管理系统冷却散热的问题,提高测井工作的效率。

质子交换膜燃料电池热管理系统建模及故障仿真

文章以质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)系统为研究对象,分析系统中各组成部件的工作机理,在MATLAB/Simulink软件中搭建了燃料电池电堆电压、阴极、质子交换膜、阳极以及温度的数学机理模型,同时使用Simulink/Simscape物理建模平台搭建热管理系统的物理模型,将两种模型集成为完整的PEMFC系统仿真模型。在所搭建的热管理系统模型中注入典型故障:散热器风扇故障和冷却液流量不足故障,对各故障模式下的燃料电池性能进行了分析。仿真结果表明:PEMFC系统模型结果与试验结果基本一致,验证了模型的合理性;通过对热管理系统故障进行仿真,可以清楚地了解故障发生的机理,为其故障诊断提供了参考依据。

不同尾气热管理策略对当量天然气发动机WHTC循环排放的影响

国六天然气发动机采用等当量燃烧结合外部冷却EGR及TWC的排放控制技术路线,TWC的转化效率是保证发动机排放达标的重要因素,而催化器的入口温度是决定TWC转化效率高低的最重要影响参数之一。然而,在冷起动阶段及排气管路温降较大的情况下,存在TWC入口尾气温度难以满足发动机及整车排放高效转化需求的问题。针对该问题,在一台4.5 L排量的发动机和一辆搭载该发动机的城市环卫车上探究不同尾气热管理策略对发动机WHTC循环排放及整车作业循环排放的影响。研究结果表明:采用起动快速温升的尾气热管理策略,能有效提高冷起动阶段发动机尾气温度,WHTC循环的TWC入口温度达到300℃所需时间缩短了300 s,显著降低了NO_(x),CH 4和CO循环排放,降幅分别达到38.5%,38.5%和5.8%;采取在TWC上增加金属载体前级方案的尾气控制策略,WHTC循环的NO_(x),CH 4和CO循环排放分别降低了62.2%,42.8%和15.7%;采用对整车排气尾管包裹的尾气热管理策略,在整车作业循环工况下,TWC入口温度相比采用普通石棉包裹的方案提高了近200℃,使得NO_(x)瞬时排放值30 s平均值的最大值降低了60.9%,能更好地满足北京第六阶段的排放法规要求。

特种车辆电池热管理设计与实验研究

为确保消防特种车辆能在高温环境下正常工作,该文设计了一种新型的电池热管理系统。提出在电池外围布置隔热结构进行热防护,电池放电过程中产生的热量则通过相变材料进行吸收。此外在相变材料中布置液冷管道,待消防特种车辆撤离火场后利用液体换热实现相变材料的再生。该文重点关注相变材料对电池组的温度控制情况,对电池放电温升的仿真结果显示,电池组温度始终处在正常范围内,初步验证了设计的可行性。在此基础上进行了实验验证,恒流放电的过程中电池组工作正常,在相变材料的作用下电池组温度得到了有效控制。为进一步优化设计,通过仿真模型研究了相变材料相变点、相变潜热等因素对热管理冷却性能的影响。

商用电动车电池模组热管理研究

文章在已有的研究成果基础上,提出搭建特定模型分析电池模组产热情况的研究思路,并结合有限元仿真计算方法,进一步探究基于不同环境温度条件,电池在不同恒流倍率工况下的热流特性。研究结果表明,根据仿真分析结果所提出的电池模块风道改进方案,可以有效降低电池模组最高温度,同时解决内部温度分布不均匀问题,能为后续优化商用电动车电池设计提供参考。

考虑热管理约束的柴电混动系统能量再分配策略

针对传统能量管理策略缺乏对恶劣工况下热约束的考虑问题,提出了一种能量再分配策略.该策略创建并验证了带有热管理子系统的柴电混动系统模型,并基于邻域分量分析确定了冷却能力指标各自的权重系数,进而得到能够反映系统热状态的综合热评价体系.结合热评价体系,提出了基于动量梯度下降法的能量再分配方法.以高海拔和电池冷却系统恶化两种典型工况为例对能量再分配策略进行实时仿真分析,两种工况下该策略均以牺牲较少综合油耗的代价明显改善了系统热状态,保障了车辆的可靠运行.结果证明了考虑热管理约束的能量再分配策略具有良好的效果.

碳纳米管/天然橡胶热界面材料制备及热管理性能研究

热界面材料是解决现代高功率和高集成化电子器件热量聚集和耗散的有效手段。基于三维网络结构调控导热性能的策略,以三聚氰胺泡沫(MF)为骨架,采用化学表面改性制备碳纳米管三维网络结构(CNT),并采用真空浸润法制备碳纳米管/天然橡胶热界面复合材料(CNT/NR),研究CNT含量对材料微观结构、导热性能和热管理性能的影响。结果表明,当CNT的含量为2.2%(质量分数)时,CNT可附着于MF骨架并呈现完整连续的三维网络结构,其热界面复合材料垂直面外的导热率为1.58 W m^(-1) K^(-1),拉伸强度为12.9 MPa,断裂伸长率为489%,并具有显著的热管理性能,这表明CNT/NR热界面复合材料有望成为一种机具应用价值的热管理材料。

基于液冷技术的电池热管理系统研究进展与热点分析

作为电动车辆、船舶的动力装置,锂离子电池在运行过程中的温度调控对其性能、安全和寿命至关重要。基于液冷技术的电池热管理系统具有冷却效率高、结构紧凑、调节能力强等优点,被广泛应用于动力电池热管理。为了把握电池液冷技术的研究进展与热点,从中国知网(CNKI)选取2013—2023年与动力电池液冷技术相关的198篇文献为数据源,借助文献计量软件VOSviewer,分别从载文量、期刊分布、科研机构、研究者、关键词等方面进行文献分析,在此基础上确定液冷板结构优化、液冷板运行参数和数值计算模型3个研究方向。研究表明,电池液冷技术的热点聚焦在微通道液冷板、耦合相变材料的主被动式综合热管理及电池热管理系统的多目标优化。

混动汽车整车热管理系统冷却优化

为了使整车能量控制与利用更加具有合理性与有效性,从而提高整车的性能,以某混动汽车为研究对象,基于某仿真软件搭建空调系统模型和电池电机冷却系统模型,进而拟合成协调配合的热管理系统模型。通过对热管理系统模型结构优化,使得电池组可由风冷和液冷两种方式共同冷却。提出将空调系统与电池组冷却系统进行热量传递和转换的控制方案,并在NEDC工况下对比空调座舱独立热管理系统冷却方案和空调座舱与电池组协同热管理系统冷却方案的差异。研究结果表明,在保证座舱舒适性的前提下,采用空调座舱与电池组协同热管理系统的冷却方案更加节能,有助于整车剩余电量与行驶里程的提高。

高寒地区纯电动汽车电池热管理系统实用技术探究

新能源汽车动力电池在低温环境下的能量衰减,制约了纯电动汽车的发展。针对电池热管理系统寒冷天气的技术性能,主要基于保温、预热、电池热管理系统管控策略等测试进行分析与研究,为改善动力电池低温性能和对动力电池低温热管理技术的进一步研究提供指导。

虚拟仿真在新能源汽车热管理系统设计与优化中的应用

文章综述了虚拟仿真技术在新能源汽车热管理系统设计与优化中的应用现状,介绍了基于虚拟仿真平台的热管理系统设计与优化方法。研究表明,相比传统方法,采用虚拟仿真技术可以显著提高热系统的设计效率,实现对复杂热过程的高精度预测,并进行系统级别的优化。通过与实车测试结果的对比,验证了所建立的热管理系统多域仿真平台的有效性。

基于温度传感器的通信电源热管理策略研究

文章概述温度传感器的发展现状,分析通信电源热管理当前面临的挑战与需求。通过比较不同类型温度传感器的性能,优化传感器的选择与布局设计,并构建高效的数据采集与处理系统。详细阐述通信电源热管理系统的架构设计、监测预警机制及热管理策略的制定,提出热管理策略的具体实施步骤,强调软硬件协同工作的重要性,并讨论系统的维护与调整方法。

特斯拉Model Y热管理系统结构特点解析与探究

基于纯电动汽车失去了传统能源汽车和混合动力汽车中发动机这一天然热源,而目前广泛采用的PTC加热方式又存在制热能效比COP≤1的先天缺陷,热泵技术成为纯电动汽车制热的主流技术。特斯拉在其Model Y车型上采用的基于热泵技术和八通阀(专利)的全新热管理系统,使其对电池、电机、控制单元、乘员舱的温度控制更加精准,在保证温度控制效果的同时,也使得能耗降至最低。

面向短时/断续工作制的电机系统固–液相变热管理技术及应用发展

固–液相变现象表现出的潜热特性可有效平抑瞬时温升,将其应用于航天航空、奔越式机器人、新能源汽车、数控机床等电机热管理系统,可有效提高短时工作制或断续周期性工作制(S2—S8)下运行的伺服电驱动系统的瞬态性能。为了总结归纳固–液相变材料的电机系统热管理技术及其应用现状,该文针对固–液相变材料特性、系统数值计算与仿真模拟、样机实验测试方法、相变热管理系统结构等4个方面开展调研,并提出亟待解决的关键技术问题。研究发现:目前阶段石蜡和低温熔盐是适合电机系统的最佳相变介质,但仍存在导热系数较低的问题,需通过改性强化解决;通过机壳灌注相变材料,可有效实现温升平抑,但尚缺乏有针对性的热路拓扑设计;采用焓–多孔方法是模拟相变过程的理想手段,但糊状区参数的取值缺乏理论指导;最后,固–液相变过程的测试中侵入式传感器易对电磁、热、流场的自然演变过程产生干扰。

纯电动商用车热泵型集成式热管理系统研究

本文旨在探讨热泵型集成式热管理在纯电动商用车行业的应用和性能表现。通过理论分析和试验数据,发现热泵型集成式热管理在纯电动汽车领域具有显著的应用优势,包括提高能源利用效率、降低能耗、提升系统性能等。

电池热管理系统的应用与试验研究

为了满足电动汽车动力电池系统的散热需求,开发出一款电池热管理系统,同时阐述了电池热管理系统的结构、工作原理及控制策略。通过试验研究表明,该热管理系统能够满足整车使用需求。该热管理系统能够有效冷却动力电池系统,降低电池温度,缩小电池温差,有助于电池使用寿命延长,同时提升了电池安全性。

基于一维仿真电池热管理控制策略的研究方法

文章通过建立标准的热管理控制策略标定流程,配合整车热管理控制策略实现能耗最低化及电池系统温度控制最优化。文主要根据电池热管理系统零部件参数及电芯连接状态、热物性参数、电芯内阻表格、不同环境温度充放电表格,建立电池热管理系统一维仿真模型,该模型主要包含动力电池模块、冷板流道及导热垫模块、策略控制模块、充电模块、放电模块,通过模型校准工况对一维模型进行校准,得到校准模型进行热管理控制策略标定,通过标定工况输出低温加热及高温冷却热管理控制策略,通过连续工况最后验证热管理控制策略的精度,精度满足设计要求并输出热管理控制策略到BMS进行整车热管理验证。

基于浸没式液冷的锂电池热管理研究进展

电池热管理系统对电动汽车的安全性至关重要。随着电池能量密度和放电功率的提高,传统散热方案已无法满足当前电池散热的要求。浸没式液冷电池热管理系统作为电动汽车动力电池组和动力系统的高效热管理解决方案之一,正受到越来越多的关注。本文综述了目前锂离子电池浸没式液冷技术,包括单相浸没式液冷和两相浸没式液冷;探讨了冷却液种类、排布方式、流速、压力等因素对系统性能的影响及浸没式液冷效率的评价方法。同时,分析了目前浸没式液冷技术在电池热管理中的行业趋势。最后,对于浸没式液冷在锂电池热管理中的应用进行了展望,为开发更高功率、更安全和更持久的电动汽车提供参考。