电动汽车锂离子动力电池冷却方案的对比研究

针对电动汽车磷酸铁锂离子电池(Li Fe PO4)在高温环境下寿命缩短、安全性降低的问题,为了保证其合适的工作温度范围,开展了动力电池组冷却方案的对比研究。运用Fluent软件建立了电池组-空气的三维流固耦合模型,计算了电池组在典型放电状态下的温度场分布,同时采取并行通风形式,以电池组内最高温度和最大温差值为指标,分析对比了不同温度、不同流量条件下,环境风强制对流冷却、空调风强制对流冷却及导热油强制对流冷却3种方案对各典型放电状态下电池组的冷却能力。研究结果表明,对工作中的电池组采取强制对流冷却措施是必要的,在较高的环境温度下,高流速的环境风冷却或较低温度的低速空调风冷却能够满足电池组冷却需求;导热油强制冷却能够以较低的流动速度显著降低各个倍率条件下工作的电池组最高温度及最大温差,是一种有效的冷却方案。

工程机械独立式冷却模块流动传热仿真对比

采用数值仿真方法建立了车用冷却模块数值仿真模型并进行了试验验证。在此基础上,对车用独立式冷却模块进行数值仿真研究,建立串联结构独立式冷却模块,研究进风口位置与数量对于冷却性能的影响;建立非串联结构独立式冷却模块,研究热交换器数量及其与风扇相对位置对于冷却性能的影响。分析结果表明:当热交换器与风扇以串联形式布置时,增加进风口数量对于冷却性能的提升不明显;当热交换器以单体形式与风扇非串联布置时,冷却性能有较大提升,且热交换器间的相对位置对冷却性能有一定影响。另外,从冷却效率分析,双热交换器非串联方案的冷却效率高于单热交换器非串联方案。

基于LTR的汽车差动制动防侧翻动力学研究

为了提高汽车的抗侧翻能力,以四自由度汽车模型为基础,研究分析了横向载荷转移率(LTR)与汽车运动参数的相互关系,提出了一种基于LTR的汽车差动制动防侧翻动力学模型,在此基础上研究分析了差动制动时制动力大小对汽车防侧翻性能的影响,此项研究成果补充了汽车差动制动防侧翻控制理论。仿真结果验证了所建立动力学模型的有效性。

双轴驱动混合动力车辆能量管理策略

建立双轴驱动混合动力车辆(DDHEV)效率分析模型,并构建杭州市循环工况.根据动态规划控制策略的仿真结果获得新规则控制策略,评估新规则控制策略的节油效果.结果表明:相比于传统的规则控制策略,新规则控制策略可以使车辆燃油经济性在拥堵工况下提高35.5%,在顺畅工况下提高24.9%,在高架工况下提高4.8%.为提高新规则控制策略在不同工况下的适应性,采用学习向量量化神经网络识别实际运行工况,调整相应的控制参数,并评估节油效果.结果表明:在实际运行工况下,相比于采用单个新规则控制策略,采用工况识别来调整新规则控制策略参数可使燃油经济性提高28.2%以上.所提出的模型满足了双轴驱动混合动力车辆的实际应用需求,提高了车辆的燃油经济性.

基于反应动力学模型的SCR催化剂氨存储特性研究

建立NH3在选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)催化剂上的单活性位和双活性位吸附脱附反应动力学模型。通过粉末状SCR催化剂的NH3吸附脱附试验对模型参数进行辨识。试验结果表明:双活性位反应动力学模型能更好地描述NH3在SCR催化剂上的吸附脱附过程。在双活性位反应动力学模型的基础上,研究了温度和入口NH3浓度对SCR催化剂氨存储量的影响。仿真结果表明:温度越高,SCR催化剂氨存储量越少;入口NH3浓度越高,弱吸附位的氨存储量越高而强吸附位的氨存储量基本保持不变。

某商用客车动力舱热状态的仿真及试验研究

为了研究商用客车动力舱的流场及温度场分布情况,利用FLUENT软件建立了某商用客车动力舱的三维仿真模型,在发动机热平衡试验台架上获得了该动力舱在外特性工况下的能量分布,并从车载试验中获得了其冷却模块流动特性曲线,并将它们作为计算模型的边界条件,将仿真结果与道路试验数据进行了对比分析。研究结果表明,动力舱内冷却气流的最高温度区域均匀分布在发动机体上方的机舱内,主要是由于冷却模块和发动机舱平行布置且有隔板隔离,冷却风道呈U形;风道的隔离布置使动力舱的冷却风热回流得到了有效控制。

基于车辆稳定性的轮胎力优化分配研究

针对电动汽车的高速行驶稳定性问题,对四轮独立制动/驱动、四轮独立转向电动汽车进行了研究。提出了一种轮胎力优化分配控制算法,提高极限工况下车辆稳定性。首先,根据驾驶员的转向、制动/驱动输入,基于理想二自由度车辆模型算出横摆角速度、质心侧偏角的目标值,然后比较目标值与车辆实际值得出偏差,再根据目标值与实际值的偏差采用滑模控制计算出了所需的总横摆力矩、侧向力、纵向力。最后基于八自由度车辆模型,通过最优分配控制算法,计算出了每个车轮上需要施加的纵向力与侧向力。利用Matlab/Sinmulink与车辆动力学软件CarSim联合仿真验证了基于车辆稳定性的轮胎力优化分配效果。仿真结果表明,提出的轮胎力优化分配算法在高速急转向工况下能够使车辆保持理想的横摆角速度和质心侧偏角,提高了极限工况下车辆稳定性。

铰接车辆电涡流缓速器联合制动系统研究

提出利用联合制动系统将电涡流缓速器应用到铰接车辆上的方法。联合制动系统由拖车上的电涡流缓速器和挂车电控制动系统组成,二者在ECU控制下可以保证拖车与挂车制动力的合理分配以及对拖车及挂车的制动实施时间进行干预。采用该系统还可以减少铰接车辆行驶中某些事故的发生。

利用气动发动机排气辅助内燃机增压的混合动力系统仿真研究

为了提升气动-内燃混合动力系统的动力、经济和排放性能,充分利用气动发动机排气能量,提出了一种利用气动发动机排气辅助实现内燃机进气增压的方法。基于热力学理论建立了气动-内燃混合动力系统数学模型,并对模型进行了试验验证。利用建立的模型分析了气动发动机排气压力和流量变化规律,分别计算了混合动力系统在定转速和定进气压力工况下的性能。计算结果表明：在定转速工况下,随着气动发动机进气压力升高,内燃机平均指示压力升高,混合动力系统输出功率增加,总能效率比同条件的非增压系统最大提高了11%;在定进气压力工况下,随着混合动力系统转速升高,受循环进气量的影响,混合动力系统功率呈先增加后减小的趋势,总能效率则不断降低,但相比同条件下非增压系统提高了5%~15%;气动-内燃混合动力系统在中、低速时,采用辅助增压效果较好,可提升系统的动力性及经济性。

四驱电动汽车再生制动力控制策略研究

为提高四驱电动汽车制动能量回收效率,在分析再生制动系统的机械结构和约束条件下,制定了基于并联再生制动系统的固定比例分配策略和基于串联再生制动系统的理想制动力分配策略,定义了相关的再生制动力修正系数。在Simulink/Stateflow中建立了两种制动力分配策略及包括四驱车辆、电机、电池等的再生制动系统模型,通过不同车速、不同制动强度下的仿真分析,验证了两种制动控制策略的制动效果。仿真结果表明:采用合理的分配策略、改善电池的充电能力,可以提高四驱电动汽车的制动能量回收效率;两种制动控制策略均能很好地完成制动任务,且在制动能量回收效率方面,理想制动力分配策略要优于固定比例分配策略。

某型特种车辆油气弹簧的阻尼结构特性研究

针对新一代特种车辆油气弹簧减振阀频繁出现零部件失效的问题,通过对该结构进行有限元仿真,对其内部流场和关键结构件表面的压力场进行了研究。对油气弹簧进行了数学建模,结合其工作原理推导了其阻尼力的计算公式;采用三维软件对其阻尼结构和周围油液流场进行了物理建模,并基于ANSYS Workbench平台对其进行了流固耦合仿真,通过和试验的压差测试结果比较,验证了仿真模型的准确性,得到了油液流场的压力和流速计算结果。研究结果表明:油气弹簧阻尼结构的核心流场流速和压力分布十分不均匀,最大流速出现在常通孔内,最大压力出现在阀座大头一侧,开阀压差为53.8 MPa左右,开阀后两侧的压差急剧减小,阀芯耦合面的压力分布不再周向均匀;该研究结果可为后续的可靠性研究和优化设计提供一定的参考依据。

基于FMI标准的传动系统模型在环虚拟车辆仿真研究

针对虚拟车辆传动系统模型在环台架仿真问题,在Simulink环境中搭建了整车仿真模型,该模型由SimulationX双离合变速箱和差速器模块与d SPACE ASM发动机及车辆动力学模块共同组成,各模块都根据实车数据进行了参数化。对DCT离合器控制和挡位切换逻辑策略进行了研究,提出了一种基于FMI标准的协同仿真方法,并讨论了协同仿真模型各模块的步长设置。对比了模拟NEDC驾驶循环测试结果与实车转鼓试验台上测得的数据。研究结果表明:在早期系统验证阶段使用模型在环仿真具有较高的实用价值,可以提早发现系统问题并修改需求;该工作可为接下来的硬件在环测试提供了参考基础。

基于AMEsim混合动力总成热管理系统仿真研究

针对混合动力总成热管理系统多热源、多温区和变温度的特点,基于AMEsim平台对混合动力总成热管理系统在4个US06工况不同功率分配下进行仿真分析,结果发现发动机出口水温最高接近100℃,电机的出口水温最高不到50℃,均偏离了最佳工作温度,经分析,发现系统架构过于独立,水泵和风扇控制策略为ON/OFF控制策略。在此基础上,对热管理系统架构进行了优化,增加了预热模块,并将水泵和风扇控制策略改为简单有效的PID控制,优化后发动机出口温度基本在85℃～95℃之间,电机出口温度基本在55℃～70℃之间,结果表明:优化后的热管理系统满足了动力部件工作在最佳温度范围的要求。

基于动态规划插电式并联混合动力汽车能量管理控制策略的研究

混合动力汽车能量管理策略会影响其动力性和经济性。为了寻找整车的最优节油点及控制策略,文章基于世界轻型汽车测试循环(world light vehicle test cycle,WLTC)工况,提出了利用动态规划算法优化插电式并联混合动力汽车能量管理策略。以发动机、电机的扭矩和角速度作为动态规划的控制变量,以保证电池荷电平衡和燃油最小为目标,建立动态规划模型。仿真结果表明,所提出的能量管理策略能使电池荷电状态(state of charge,SOC)保持在设定范围之内,且相对于基于标定经验规则的能量管理控制策略,节油率能达到5.78%,此方法对于整车厂(original equipment manufacturer,OEM)制定并联式混合动力汽车整车控制器能量控制策略及实车标定工作有一定的参考意义。

基于实例的履带车辆行驶工况构建方法对比研究

基于某些履带车辆试验场实车数据,应用小波变换对试验数据进行滤波处理,分别采用短行程-主成分-聚类分析法和变步长截取V-A矩阵法构建履带车辆行驶工况,对两种方法构建的工况进行误差分析,对比得出:短行程聚类法计算量较大,合成工况较长,特征值误差较小;变步长VA矩阵法特征值误差比前者大,但划分灵活,可自定义工况的长度,计算量小,与总数据相似系数更大,因此更适用于履带车辆行驶工况的构建。然后应用AVL-Cruise软件搭建履带车辆整车模型,计算在两种方法构建工况下燃油消耗量,燃油消耗量仿真结果与实验值偏差在5%以内,且变步长V-A矩阵分析法更接近。

振动及加热壁面条件下的近壁空泡溃灭可视化研究

采用低压电火花生成空泡的方式系统研究了复杂壁面条件下的近壁空泡溃灭行为。通过不同类型振动壁面及不同温度壁面附近的空泡溃灭行为的可视化试验,发现壁面振动对空泡溃灭有促进作用,空泡溃缩过程更快,体积变化更显著。不同类型壁面对空泡溃灭过程的影响不同,柱形壁面相较于球形壁面,近壁的空泡形态较不规则,溃灭呈现整体塌陷的趋势,在反弹阶段会形成不规则的空泡云。壁面升温会使得近壁空泡产生明显趋向于壁面的溃灭行为,并伴随多次空化的现象,这会对壁面造成严重损伤。

液电式馈能油气弹簧减振器力学特性仿真与研究

基于一种适用于特种车辆的液电式馈能油气弹簧减振器,通过理论分析建立其数学模型和MATLAB/Simulink仿真模型,并分析不同因素对其力学特性的影响规律。首先以流体力学理论和气体状态方程建立减振器粘性阻尼力模型,其次设计一套馈能电机控制电路,结合液压马达工作原理建立减振器电磁阻尼模型,最后分析外界激励频率、液压马达排量和占空比对减振器示功特性的影响。结果显示,减振器阻尼力随外界激励频率的增大而增大,且频率较大时阻尼力趋于过大;阻尼力随液压马达排量的增大而减小,且小排量时对阻尼力影响较大;阻尼力随占空比的增大而增大,但占空比较大时对阻尼力影响较小。

LPG进气道液态喷射的实验研究

设计了LPG低压液态喷射的燃料供应系统和控制系统,对LPG进气道液态喷射进行了实验研究。将液态喷射与气态喷射及燃用汽油时的动力性、排放作了对比,研究了空燃比对LPG液态喷射发动机性能的影响。结果表明:采用液态喷射方式具有良好的动力性;与燃用汽油相比污染物排放得到很大改善;与气态喷射相比HC排放量略有上升,NOx下降。空燃比对发动机性能的影响与燃用汽油时基本一致。

闪蒸喷雾的试验研究

采用照相和 PDA测量技术研究了水闪蒸喷雾过程中 ,压力、温度对喷雾特性——雾束形状、液滴平均直径和液滴流速的影响 ,并通过试验数据的拟合 ,推测了闪蒸喷雾时液滴平均直径与汽泡生长动力学参数的关系 .结果表明 :在本试验条件下 ,闪蒸喷雾雾束形状与压力雾化时有明显的不同 ;当水温达到饱和温度时 ,雾束剧烈抖动 ,极不稳定 ;当水箱水温小于喷嘴出口处饱和温度时 ,相同的水箱温度下 ,喷射压力小时 ,液滴算术平均直径小 ,当水箱水温大于喷嘴出口处饱和温度时 ,则反之 .对液滴平均直径 D1 0 和 D32 的试验结果进行拟合 ,残差最小的是二次多项式 ,其次是指数函数和幂函数 .

电控汽油机点火提前角多目标优化方法研究

利用正交多项式统计建模方法建立了点火提前角对发动机动力性和排放影响的模型。在该模型的基础上,对点火提前角进行了多目标优化,讨论了不同的加权因子对优化结果的影响,采用遗传算法对线性加权评价函数进行寻优求解。最后针对WF4C27F-E型495电喷汽油机进行了点火提前角标定试验。结果表明,该方法能够对发动机各项性能进行良好的折衷,以获得综合性能最优的点火提前角。