等效电路模型法预测动态工况下微型直接甲醇燃料电池剩余使用寿命

微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)具有能量密度高、可便携使用、快速补能以及环境友好等优点.然而,由于膜电极在电化学反应中会退化,μDMFC的有效使用寿命有限,所以需要对其健康状态与剩余使用寿命进行评估,为燃料电池改性和控制策略提供决策支持.在结合数据驱动和机理模型预测方法的基础上,针对动态运行工况,提出一种基于等效电路模型(ECM)的μDMFC剩余使用寿命预测方法.在燃料电池的性能退化指标中,电池输出电压可以被实时监测从而获得电池的退化趋势,但这一指标无法单独提供精确的预测结果.通过测量电化学阻抗谱并结合ECM可以得到电池内部阻抗等深层信息,但这些深层信息不易被实时监测,通常只能低频离线测量.此外,燃料电池在实际应用中多处于变工况状态,其退化趋势和使用寿命受工作环境影响,传统基于电压退化趋势回归的预测方法无法应对工况的动态变化.因此,可通过定期离线获取内部退化参量建立预测模型.实验结果表明:与传统数据驱动的方法相比,基于内部退化参量的预测方法能更好地适应变工况环境,在燃料电池剩余使用寿命预测中具有更好的性能.

动态工况下锂电池组多物理场仿真与退化分析

目的提高锂电池组SOH评估的准确性,提出面向实际复杂动态工况的锂电池组退化仿真分析方法。方法通过耦合多个电池单体P2D电化学–热模型和电池组串并联等效电路–热–流体模型,建立锂电池组多物理场耦合仿真模型,分析电池系统实际使用过程中电流、温度等工况的动态特性,构建锂电池组广义动态工作载荷谱。开展模型验证和典型3并5串锂电池组多物理场仿真分析,并耦合基于SEI膜生成机理的容量退化模型,分析在动态工况下内部各电池单体的容量及SOH退化情况,并给出该型电池组寿命的薄弱环节。结果动态工况下,锂电池退化轨迹呈高度非线性,环境温度为25~60℃时,随着温度的升高,电池组退化较快,但电池组内部最大温差反而减小。结论提出的方法能够很好地量化实际复杂动态工况对锂电池组退化的影响,为其可靠性设计和运行管理提供了技术支撑。

模拟汽车动态工况下SPHC钢的腐蚀行为

文章通过热轧钢板(SPHC)钢在汽车动态行驶过程中,经过温湿度环境仓运行后的腐蚀速率,并采用扫描电子显微镜(SEM)检测手段分别分析了SPHC钢经历7天、11天、15天试验后的锈层微观形貌,初步探究SPHC钢在特定工况下的腐蚀变化规律。结果表明,在模拟汽车动态工况下,SPHC钢每天喷3%NaCl的腐蚀速率要高于0.5%NaCl,但是两者的腐蚀速率都随着试验时间呈现相同趋势的非线性变化。当试验1天至7天时,腐蚀速率先急剧增大,锈层表面及其中间具有大量的裂纹,此时为初期加速腐蚀;当试验到11天时,腐蚀速率下降到低点,此时锈层较为致密,增强了SPHC钢的耐蚀性;当试验到15天时,腐蚀速率又上升到一个高点。此时锈层剥落,基体严重腐蚀,耐蚀性最差。

1.5kW质子交换膜燃料电池堆动态工况响应特性

考察了自制1.5kW质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆在动态工况下的性能。研究了PEMFC电堆电压、功率、反应参数随车载工况运行出现的响应情况。发现在大电流密度下,由于各单电池的差异,电堆电压和功率出现比较明显的波动现象。在选定两个工况周期中,电堆各单电池电压的差异系数CV最大达到4.23%,最高单电池电压和最低单电池电压相差0.106V。数据分析表明在该动态工况下,PEMFC电堆的动态响应特性受到反应物和电堆温度变化、空气局部流量过大或不足以及电堆内部阳极和阴极出现明显压降等因素的影响。该研究不仅为后续耐久性测试提供分析依据,还对PEMFC电堆实际车载运行参数与控制策略的优化具有指导意义。

静动态工况下的自卸车车厢轻量化设计

由于自卸车的车厢自重大,因此降低其重量以提高燃油经济性,成为自卸车企业急需解决的问题。通过对自卸车车厢进行有限元建模,评价其静态和动态工况下的刚度和强度性能。在不改变原车厢结构的前提下,以车厢部件的材料和板厚作为设计变量,运用有限元分析及近似模型技术,进行静态工况以及动态冲击工况的优化设计。在满足设计性能要求的同时,实现减重23.72%。

AT汽车动力传动系动态工况模拟

本文论述了AT汽车动力传动系动态工况模拟的原理,开发了可对AT汽车动力传动系进行动态模拟的系统,应用该系统对汽车的运行工况进行了模拟,并与实测结果进行了对比,为AT汽车动力传动系的匹配和性能分析奠定了基础。

动态工况对柴油机工作的影响及其扭矩测量

本文分析了动态工况对柴油机工作的影响，指出发动机曲轴转速的急剧变化将引起燃油调节系统工作失调．造成发动机动力性、经济性恶化。本文还提出了动态工况下测量发动机扭矩的原理、方法及测量实例。

热气候风洞实验台环境测控系统动态工况误差分析与不确定度评定

探讨了热气候风洞实验台环境测控系统动态工况的误差,对系统各环境参数(温度、湿度、辐射照度和风速)的测量不确定度进行评定。通过分析影响系统控制不稳定的因素,找出其规律性,并给出改善建议。

动态工况对柴油机工作的影响及扭矩测量

分析了动态工况对柴油机工作的影响，指出发动机曲轴转速的急剧变化将引起燃料调节系统工作失调，造成发动机动力性、经济性恶化，提出了动态工况下测量发动机扭矩的原理、方法及测量实例。

动态工况条件下PEMFC电堆内的水热行为

PEMFC的水热行为直接影响它的性能与寿命。用现场温度测量与流体力学计算(CFD)相结合的方法,研究了kW级PEMFC电堆内部在动态工况条件下的水热行为,发现MEA表面的温度和质子交换膜内水含量分布呈现区域差异性,且随动态工况周期或电流密度的变化而变化。这种水热行为容易造成MEA局部区域水热疲劳损伤,引起裂纹生成,导致催化层结构受到破坏及质子交换膜性能衰减。控制电堆内的水热行为,减少它对MEA的损害,将是提高PEMFC电堆耐久性的有效途径。

船舶艉轴承动态工况润滑特性分析

将平均流量Reynolds方程与G-T接触理论相结合,建立了船舶在动态工况下综合考虑轴系艉轴承的载荷、转速变化及表面粗糙度影响的混合润滑与接触问题的数学模型.通过编写相应的数值求解程序,分析了启动和变工况运行两个动态过程对艉轴承的润滑油膜压力、油膜厚度及表面粗糙峰承载量等润滑参数的影响.该方法能够准确而快捷地对各种船舶艉轴承的润滑性能做出预测和评估,从而对艉轴承的设计与失效分析提供一种有效的途径.

新能源汽车动态工况EMI测试系统构架设计与关键技术分析

针对当前新能源汽车EMI测试系统速度慢、不适用多频率测试、系统集成化程度低、不满足动态工况的问题,提出系统需求分析。在保留原有独立系统基础上提出高效便捷的集成方案与测试框架,对其中的制动压力测量、EMI快速测试、数据同步等关键技术提供方法和思路,为实现新能源汽车动态工况EMI测试奠定坚实的基础。

动态工况无级变速器与发动机协同控制研究

匹配无级变速器的整车通常有低速转速穿越顿挫、中途加速动力响应滞后等问题,容易引起客户抱怨。文章在分析无级变速器各动力传递部件扭矩传递特性的基础上,搭建了无级变速器的扭矩传递模型,并通过台架试验进行验证。针对低速工况转速穿越冲击问题,提出变速器降挡延迟与请求发动机降扭的协同控制方法;针对中途加速工况动力响应滞后问题,提出中大油门基于整车目标加速度和发动机实际扭矩的协同控制算法;此外,对于小油门加速工况,提出一种增扭算法,在保证动力需求的同时,改善燃油经济性以及减少硬件磨损。在相同工况下,实车试验数据表明,集成协同控制算法的变速器控制单元软件在整车性能上有较明显的改善,达到了设计预期。

动力机械动态工况共振幅值特性研究

动力机械转速在其范围内变化的动态工况共振幅值特性,对动力机械强度分析和试验参数设定等问题有直接影响。首先应用杜哈梅积分对动态工况激振力响应进行理论分析,发现动态工况激振力的响应无解析解,但可利用数值积分法进行仿真分析。通过仿真分析得到动力机械动态工况共振幅值随提速率的增加逐渐减小,当提速率较低时动态工况共振幅值逐渐接近稳定工况共振幅值的结论。最后利用4100 QB型柴油机扭振共振幅值和JFZ172 L型发电机结构共振辐射噪声声压级随提速率变化规律进行试验验证。

PEMFC电堆动态工况响应性能试验

质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆动态响应特性对PEMFC电堆的耐久性和可靠性具有很大影响。本文试验考察了PEMFC电堆在动态工况下的输出性能、单电池电压均衡性变化和动态响应特性。结果表明,在整个动态运行工况下,电堆运行良好,进出口冷却液温差小于5℃。电流阶跃变化时电堆电压均衡性出现突增变化,同时随着电流的增大,稳态时电堆均衡性变差。在超负荷(200A)运行工况下,电堆各单电池之间输出差异变大,均衡性持续变差,电堆中间和前端单电池电压明显降低。此外,在整个动态响应过程中电流阶跃上升时的电压最大下冲值比电流阶跃下降时的电压最大上调量大,但输出电压能在10s内达到相对稳定的状态(电压波动率<0.02)。通过该研究,以期为实际车载电堆运行和控制优化提供参考。

动态工况下棒状燃料元件温度场的解析式

基于棒状燃料元件导热微分方程的一般形式,推导了反应堆动态工况下棒状燃料元件温度分布随时间变化的解析表达式。应用该表达式,进行了模拟计算。结果与实际工况的误差在可接受范围内,验证了该解析式的正确性。

CVVL发动机动态工况优化控制

为解决CVVL发动机在搭载车辆后出现的加速抖动甚至熄火和减速转速上冲问题,对发动机的动态工况控制和优化方法进行了研究。发动机测试结果表明,造成上述问题的根本原因是CVVL、节气门和可变气门正时(variable valve timing,VVT)三者不同的动态控制特性,发动机进气动态特性是各个进气控制机构控制效果的动态叠加。加油门时,CVVL动态响应速度快,而VVT切换动作延迟,进气量突然上冲,然后下降,产生进气波动,从而造成发动机转速抖动。减油门时,当CVVL动作比VVT动作慢,在VVT切换时,进气量首先上升,然后随CVVL升程下降而下降,造成发动机转速抖动,但减油门时问题一般没有加油门时明显。通过引入CVVL和VVT响应速度滤波时间,并采用CVVL,VVT和节气门开度协同控制,优化CVVL和VVT在加油门和减油门时控制效果,上述问题得到了有效解决,实现了发动机动态工况平顺、快速的切换。

柴油机动态工况仿真模型及控制算法的对比分析研究

建立柴油机准线性模型及非线性模型,在MATLAB/SIMULINK环境下分别对PID控制算法、模糊控制算法以及模糊PID控制算法的调速动态过程进行了仿真对比分析研究,结果显示在不同的模型下,不同的控制算法显示出不同的控制特性。

稳定动态工况下浮环轴承油膜压力特性研究

基于流体动力润滑理论,分析研究了浮环轴承在稳定动态工况下浮环内外层油膜的压力组成、分布及承载力状况。首先根据浮环轴承的润滑机理,推导出浮环内外油膜压力的动载Reynolds方程,然后在有限长及雷诺边界条件下,通过运用有限差分法结合Matlab编程求解模拟出内外油膜压力的分布,并进一步研究了油膜压力、承载力随偏心率及宽径比变化的关系。研究表明:稳定动态工况下浮环轴承油膜压力由旋转效应和挤压效应叠加组成,且随时间作周期性的变化;偏心率越大油膜压力及承载力越大;宽径比越大油膜压力和承载力也越大;且浮环内层油膜较外层油膜的压力和承载力大。

动态工况对空气过滤器吸附性能的仿真研究

燃料电池空气过滤器不仅能够过滤颗粒污染物,还可以有效吸附空气污染物,对于提高燃料电池耐久性具有重要意义。根据吸附性能-初始浓度-空气流速数学模型,应用计算流体力学(CFD)软件Fluent,加载燃料电池汽车5000s动态工况,对空气过滤器SO2吸附性能及流体力学性能进行了仿真。主要内容包括:构建过滤器实例吸附模型,通过UDF建立动态工况模型,对空气过滤器流体力学和化学吸附性能进行仿真计算,最后与恒定工况下的情况进行比较分析。仿真结果表明,动态工况对空气过滤器设计具有重要意义,为燃料电池空气过滤器进一步优化设计提供了依据。