泡沫金属三维细观有限元建模技术研究

针对泡沫金属复杂随机的内部结构特征,基于计算机断层扫描技术（CT）,开展了泡沫金属的三维细观有限元建模技术研究。对泡沫金属的断层扫描图片进行处理,得到二值图,并提取灰度建立其点云模型,再对点云模型实体化得到细观数值模型。开展了泡沫金属的准静态压缩试验,对细观有限元模型进行了验证。试验与仿真结果吻合良好,表明建立的细观有限元模型可以准确地模拟泡沫金属的力学特性。     

不同类型氢燃料电池汽车全生命周期经济性分析及预测研究

氢燃料电池汽车被认为是 21世纪具有潜力的新能源清洁动力汽车之一,影响其推广应用的最重要因素是高成本,开展全生命周期经济性分析至关重要。目前国内外学者对氢燃料电池汽车的生命周期成本评价研究主要集中于零部件成本、燃料价格等因素,而考虑国家及地方补贴政策、运维和报废成本以及不同运营里程、不同车型下经济性分析的较少。从用户的角度,通过对购置成本、运营成本、维护成本、回收残值、补能和抗寒影响以及国家和地方补贴等多种因素进行综合分析,建立全生命周期成本模型,针对乘用车、客车和卡车等不同车型,分场景开展经济性成本评价,将其与传统燃油汽车和纯电动汽车的经济性进行对比分析。面向未来,作出经济性预测,并提出一系列对策建议。     

基于结构轻量化的城市客车车身生命周期评价

为某12 m全承载混合动力城市客车建立车身有限元模型,通过强度、刚度、模态分析、结构轻量化和生命周期评价,分析车身结构优化对整车节能减排效果的影响。结果表明,与原车身骨架相比,结构优化后车身骨架质量减轻了52.5 kg,弯曲与极限扭转两种工况下均满足强度、刚度要求,且具有良好的固有振动特性。就全生命周期而言,轻量化后矿产资源消耗减少了0.4E04 kg Sb-eq.,化石能源消耗减少0.7E04 MJ,综合环境影响值减少0.42E11,减低率分别为3.81%、4.46%和4.56%。     

匹配不同动力电池的纯电动汽车全生命周期节能减碳评价研究

为评估匹配不同动力电池的纯电动汽车 （Battery Electric Vehicle,BEV） 全生命周期环境影响,以某款已上市纯电动汽车为研究对象,分别匹配 4款常用动力电池,基于 GaBi软件搭建生命周期评价模型,对其进行 2021年与 2030年全生命周期能源消耗与环境排放研究,并选取关键参数因子进行敏感性分析。研究表明,匹配钛酸锂电池的纯电动汽车化石能源消耗（ADP（f））与全球变暖潜值 （Global Warming Potential,GWP） 均为最高;纯电动汽车在运行使用阶段与生产制造阶段具有较高的能耗与排放;到2030年,纯电动汽车全生命周期ADP（f）与GWP将显著降低,同时随着电力结构的优化与动力电池充电效率的提升,匹配不同动力电池的整车ADP（f）与GWP也将随之降低。     

车用梯度阳极SOFC电性能实验研究

为推动我国能源结构转型和解决环境污染问题,发展以氢气为燃料的固体氧化燃料电池(SOFC)是一种有效的措施。微观结构梯度变化的梯度阳极设计有望提高SOFC性能,为探究梯度阳极SOFC的电性能,搭建了以梯度阳极SOFC纽扣电池为研究对象的电池电性能测量实验系统,通过调控电池的工作条件,测量了该纽扣式单电池在不同工作温度和不同入口流量下的开路电压和放电特性。研究发现,随着入口处燃料气体流量的增加,梯度阳极SOFC的输出电压和输出功率密度增加,电池电性能在燃料气体入口流量超过100mL·min^-1后基本保持不变。随着工作温度的升高,梯度阳极SOFC开路电压降低,输出电压和输出功率密度升高。当SOFC纽扣电池工作在温度为800℃、入口处燃料气体流量为125 mL·min^-1的条件下,测得最大功率密度0.31 W·cm^-2。     

纯电动汽车与混合动力汽车全生命周期节能减排对比研究

关于与混合动力电动车相比,纯电动车是否对节能减排贡献力量的争论从未间断。文章运用生命周期评价理论和方法(LCA)构建纯电动汽车与混合动力汽车的节能减排差异评价模型。基于模型选取某款典型的同级别纯电动汽车与混合动力汽车作为实证研究对象,获取二者的主要参数(包括发动机、电池、电机、电控等)。最后应用VS和MATLAB混合编程计算得出二者全生命周期各种不同类型的能耗和排放差异结果。研究结果表明混合动力汽车比纯电动汽车更节能环保。这主要由于纯电动汽车总成制造阶段的高工作强度导致了能耗的增加,并且,纯电动汽车中电池这一核心部件的制造技术不如内燃机成熟,从而导致了更高的能耗和排放量。     

中国新能源汽车产业与技术发展现状及对策

为促进中国新能源汽车产业与技术的发展,首先从中国新能源汽车发展现状出发,对现阶段中国新能源汽车整体产业、关键零部件产业及基础配套设施等产业链重点环节发展现状进行系统的梳理,并对中国新能源汽车整车技术、动力电池技术、驱动电机技术、燃料电池技术等核心技术取得的进展进行总结。然后,通过对标国外纯电动汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池汽车、动力电池及驱动系统的技术前沿,分析中国新能源汽车与国际先进水平之间存在的差距与不足。基于现状分析,从战略政策、核心技术、研发生产、产业体系、示范推广、产品销售6个方面对目前中国新能源汽车发展存在的问题进行深度剖析,并进一步从顶层设计、自主创新、基础支撑、产业生态、配套体系以及商业模式6个方面为中国新能源汽车未来的产业发展路径和技术突破方向提供对策建议。最后,对中国未来新能源汽车产业与技术的发展路径进行思考。研究结果表明：产业布局方面,应合理布局整车及零部件配套企业,推进企业集群化,产业集聚化;纯电动汽车应着重发展一体化电动底盘,加大新体系动力电池的研发力度;插电式混合动力汽车应重点发展高性能混合动力总成与专用发动机,以及动态协调控制技术;燃料电池汽车应以发展燃料电池电堆及关键材料为重点,同时兼顾燃料电池系统及核心部件的开发。     

耦合不同车辆类型的城市道路交通全生命周期评价研究

城市道路交通是我国节能减碳重要领域,如何量化集成道路和车辆的城市道路交通的能源消耗和碳排放成为交通绿色发展的迫切需求。利用全生命周期评价方法,量化评价了城市道路交通原材料获取、施工制造、运行维护和报废拆除阶段的全生命周期化石能源消耗量ADP(f)和全球变暖潜值GWP (以CO_(2)当量计),讨论对比了基于传统燃油汽车(ICEV)、混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)、纯电动汽车(BEV)和燃料电池汽车(FCV)的城市道路交通的全生命周期ADP(f)和GWP,并对关键因素年均日通行量、FCV的技术进步和不同车型占比进行了敏感性分析。研究发现,基于ICEV的城市道路交通的全生命周期ADP(f)和GWP分别为3.26E+09 MJ和2.16E+08 kg。相比于ICEV,基于BEV的城市道路交通的全生命周期ADP(f)和GWP分别降低32.5%和36.1%。     

不同驱动系统下纯电动汽车关键性能对比研究

为比较纯电动汽车不同驱动系统的关键性能,基于同一整车参数和某公司提供的可变绕组永磁同步电机试验数据,对纯电动汽车电机驱动系统开展了相关研究。基于精英保留遗传算法和动态规划理论,对单挡、两挡电控机械式自动变速器驱动系统的速比进行了设计优化。采用了精英保留遗传算法和动态规划理论对系统速比进行设计优化,并对可变绕组永磁同步电机绕组切换过程进行了动力性和经济性设计。仿真结果表明,在动力性上,两挡自动变速器驱动系统的加速性能最优;在经济性上,可变绕组永磁同步电机驱动系统的百公里能耗最小,单挡自动变速器驱动系统的动力性和经济性表现最不理想。     

面向碳中和的新能源汽车全生命周期评价研究综述及趋势展望

为应对能源安全和全球气候变暖问题,从全生命周期评价理论出发,系统梳理国内外生命周期评价方法研究现状,详细总结国内外纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车全生命周期评价研究进展,归纳我国新能源汽车生命周期评价现存问题,基于现存问题对新能源汽车清单数据精细化、研究对象多元化、评价模型动态化和评价体系标准化等生命周期评价方向进行前瞻性研究,为面向碳中和的汽车生命周期降低碳排放提供对策和建议。