车用燃料电池空气系统供气协同控制策略研究

针对车用燃料电池系统的“氧饥饿”和压力波动影响其动态性能与使用寿命的问题,本文提出了一种基于过氧比补偿的空气系统流量与压力协同控制策略。首先,建立120 kW级的车用燃料电池空气系统模型,通过台架实验确定其参数,并根据实验数据拟合出其传递函数模型。其次,基于扩张状态观测器间接获取电堆阴极压力,采用前馈+PI建立串级控制中外环过氧比控制模型,用以修正目标流量。最后,采用反向解耦与自抗扰控制器对空气流量和压力解耦内环控制,对模型不确定性和外部扰动构成的总扰动进行估计和补偿。仿真与实验研究表明,提出的基于过氧比补偿的串级控制策略能够快速跟踪过氧比、提升电堆功率和精确地控制压力,同时证实了该方案的协同性和鲁棒性。这有助于提升车用燃料电池系统的动态性能,延长其使用寿命。

车用PEMFC性能衰减影响因素的研究现状与展望

车用质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Mem-brane Fuel Cell,PEMFC)的耐久性问题一直是制约其大规模商业化的障碍之一。对影响车用PEMFC性能衰减的因素进行了归纳和分类,分析了影响因素引起关键组件性能衰减的过程。重点介绍了PEMFC在实际道路条件和振动条件下的耐久性研究现状。结果表明,振动因素对PEMFC耐久性的影响非常复杂,在今后的研究中应引起足够的重视。

富纳米孔炭吸附剂储存天然气用于汽车燃料的进展

吸附天然气技术 (ANG)的关键是制备能达到压缩天然气技术 (CNG)储存量的性能优异的吸附剂。介绍了纳米孔炭质吸附剂吸附储存天然气用于汽车燃料的技术概况 ,综述了制备吸附剂的活化方法及国内外的研究发展现状 ,介绍了吸附剂微观结构的研究方法和吸附剂的成型技术。最后提出了该技术今后研究中需要解决的关键问题 :吸附剂储存天然气性能有待继续提高 ;吸附热对吸附剂储气性能的影响 ;

车用燃料电池系统的性能衰退机理及影响因素分析

耐久性问题是制约车用燃料电池系统产业化的一个关键。该文以目前最常用的全氟磺酸膜燃料电池为对象,基于文献研究法,对目前在燃料电池耐久性、性能衰退方面的研究成果进行分析和整理,归纳了车用质子交换膜燃料电池系统中膜、催化剂、气体扩散层、双极板等主要组件的性能衰退机理,利用逻辑链分析方法描述了其性能衰退的过程,归纳了道路环境下影响燃料电池性能衰退的不同原因类型,给出了车载运行环境和操作工况对燃料电池性能衰退影响的半定量分析,给出了改进燃料电池系统耐久性的一些方法。

车用燃料电池关键材料技术研发应用进展

车用燃料电池系统成本的不断降低和电堆耐久性能的提高促进了燃料电池汽车的快速发展。燃料电池堆是车用燃料电池系统的核心单元,电催化剂、质子交换膜和气体扩散层是制造燃料电池堆的基本材料,决定了电堆的成本和耐久性能。本文从应用角度对国内外电催化剂、质子交换膜和气体扩散层制造技术的应用发展进行了回顾,分析了国内发展燃料电池电催化剂、质子交换膜和气体扩散层制造技术的重要性和国内产业化水平落后的原因,提出了发展的建议,为这些关键材料加快国产化提供参考,以期尽快提高国产燃料电池堆耐久性能、降低制造成本。

车载供氢系统控制器开发

针对某燃料电池客车35 MPa气态储氢系统的控制器进行了设计开发。根据燃料电池客车供氢系统的需求,对控制器的MCU、电源、信号处理、驱动输出、CAN件的开发,实现了供氢系统温度、压力、环境氢气浓度等信号的检测功能,且能够与燃料电池发动机控制器通过CAN总线通讯并对高压氢气瓶阀进行控制。此外,软件采用的模块化设计处理手段提高了控制器针对不同应用场景的可移植性。

怠速工况燃料电池性能衰减规律研究

燃料电池(fuel cell)性能衰减规律研究是当前车用燃料电池领域发展的重要突破方向之一。通过对车用燃料电池进行低载怠速工况性能测试实验,重点关注燃料电池的极化曲线、开路电压、Tafel斜率、欧姆阻值、额定点电压、电压衰减速率、电压降比以及EIS特征分析,深入分析车用燃料电池的性能衰减规律,得到怠速期间燃料电池性能略微出现波动但仍保持下降趋势的结论。

车用质子交换膜燃料电池冷起动过程的分析

为了更好地解决车用质子交换膜燃料电池(PEMFC)的冷起动问题,该文从传热学角度对车用PEMFC冷起动过程进行归纳,分析冷起动输出性能退化、水和冰的可视化以及冻结损伤/衰减机理,重点关注与冷起动相关的传输现象,主要包括过冷、相变以及膜、催化层、微孔层、气体扩散层间的水传输过程。分析结果指明了制约车用PEMFC冷起动发展的原因以及后续发展方向,对促进车用PEMFC的规模化商业发展具有指导作用。

纳米纤维在储氢及其燃料电池上的应用

文章简要介绍了车载氢能源储存和氢燃料电池技术,即聚合物纳米纤维在氢储存增强复合压力容器、氢燃料电池隔膜及电极上的研究与应用,并综述了其技术创新与国产化途径。

车用燃油加热器语音报警器的应用

燃油加热器语音报警器在使用过程中能实时、直接、明确地给出加热器的运行状况及故障信息,能够快速定位加热器的故障源,存储加热器的故障信息,同时能与计算机进行通信,将历史故障信息导出。

车用燃料电池反极机制分析简述

耐久性与可靠性一直是车用燃料电池在研发阶段最需要解决的关键问题,局部燃料/氧化剂缺少所引起的燃料电池反极现象对其耐久性与稳定性具有十分严重的影响。本文以车用燃料电池为研究对象,重点研究燃料电池的反极机制。首先介绍了燃料电池的反极现象及机制;其次概述了燃料电池反极现象的形成原因和危害以及现阶段常用的几种车用燃料电池抗反极策略;最后对后续研究工作进行了展望。

混合交通环境车辆队列协同控制

车辆队列在提高驾驶安全性、提升交通流量、改善燃油经济性方面具有巨大潜力,但现有研究多针对完全由智能网联车辆组成的队列,难以适用于现实中的混合交通环境。为此,文章研究了人工驾驶车辆与智能网联车辆的混合队列协同控制方法,在智能网联车辆控制设计中引入后车信息,并分析了其对队列稳定性、跟踪性能、燃油经济性的影响。首先构建了一种混合车辆队列系统模型,设计了适用于双向信息流拓扑的控制器,进而推导出车辆队列首尾传递函数,最后讨论了扰动工况下混合车辆队列的闭环稳定性与队列首尾稳定性。数值仿真结果表明,利用后车信息可有效衰减车辆队列内扰动,后方车辆的跟踪误差减小了30%,保证了队列稳定性;同时提升了队列燃油经济性能,车辆整体油耗总和降低了0.6%。

车用燃料电池系统阳极排气特性研究

基于阳极再循环模式,建立62kW车用燃料电池系统氢气系统集总参数模型。根据不同排放持续时间和排放周期制定8种排放策略,研究不同排放策略下阳极的进气流量、压力、引射器引射比和比例阀开度的变化规律。结果表明:在阳极脉冲排放过程中,排放持续时间从0.25s增至1.00s时,阳极气体流量、进气压力变化增幅均超过85%,但随着排放持续时间逐渐延长变化增幅逐渐趋于平缓;同时当排放持续时间延长,由于膜的湿润度降低,引射器引射比波动范围增大73.7%,且比例阀开度也会增大,但高频次、长时间排放会造成氢气的浪费,同时对比例阀等机械零件的寿命和精度有损害。因此在保证良好水管理的前提下,短时、长周期的排放策略有利于电堆高效运行。

车用锌空燃料电池系统开发研究

为探索一种安全、低成本、高能量的车规锌空电池,基于基本原理,研究开发了一种液流式锌空燃料电池系统。该系统由燃料电池堆和电解液循环子系统组成,使用后通过更换电解液和补充锌料的方式使燃料电池堆复原。为方便补充锌料,采取了电池堆上部开口结构。试制的5节锌空燃料电池堆,每节电池电极有效反应面积为230cm2。经试验证明,单节电池输出功率密度可达170mW/cm2,输出电量120Ah以上,体现出了电解液循环在降低阻抗、增强发电稳定性方面的优势。在此基础上,将燃料电池堆节数增多,即可满足大功率输出的要求。该技术方案还可用于铝空燃料电池、镁空燃料电池等。