一种多功能燃料电池堆实验台的研发

针对目前商业化燃料电池堆测试平台难以满足研发测试要求的现状,如空气和氢气供应系统不能实现车用燃料电池堆供气湿度和电压主动调节等功能,基于清华团队多年燃料电池系统研究成果,研发了多功能燃料电池堆测试平台。该平台不仅能较准确地为燃料电池堆提供接近车用实际运行工况的宽范围工作条件,且因增添了集成阳极和阴极出口背压主动调节功能和阴阳极双循环功能,实现了研究所需的燃料电池堆输出特性。     

燃料电池客车用10ms TTCAN通信网络协议制订与测试

在自主研发的TTCAN总线通信网络的基础上,为燃料电池客车设计了新的10ms TTCAN通信网络并进行仿真与实车测试.测试结果证明,采用新的TTCAN协议提高了CAN总线的数据吞吐能力、实时性和可靠性.     

燃料电池混合动力客车等效氢耗优化策略

为了改进燃料电池混合动力客车的燃油经济性,基于等效氢耗理论,对燃料电池混合动力系统能量管理算法进行了优化.首先建立了系统瞬时氢耗模型,在该模型中,系统瞬时氢耗分为燃料电池瞬时氢耗和蓄电池等效瞬时氢耗2个部分;而后采用最小二乘算法辨识了蓄电池模型待定系数,求解了系统瞬时氢耗最小化问题,探讨了瞬时优化问题的本质;最后以解析解为基础建立了能量管理优化算法,并在中国城市公交典型工况中进行实车试验.结果表明:该工况下所研究的燃料电池城市客车百公里氢耗为9.3 kg,比采用基于规则的能量管理算法降低2.1%;通过提高燃料电池系统效率、降低整车辅助功率和采用制动能量回收策略可进一步提高系统经济性.     

汽车动力的混合化发展趋势与构型分析

文中归纳总结了内燃机混合化、动力传动系统混合化、燃料电池系统混合化的特点和概念.针对其中的共性问题能量混合构型进行了特点综述、自由度分析和实例介绍,并为实现汽车能源技术的多能源一体化发展,提出了功能模块化和多能源平台化的混合动力技术发展路线.     

非理想车载网络状况下四轮独立电驱动车辆的动力学控制

以直接横摆转矩控制为例,通过仿真初步分析了四轮独立电驱动车辆分布式控制系统中车载通信网络的非理想状况(延时、丢包等)对车辆动力学控制的影响。仿真结果表明,通信延时等非理想网络状态会对车辆动力学的控制效果和稳定性产生显著影响,而基于网络预测的直接横摆转矩控制算法,可有效补偿通信延时和丢包等的不利影响,获得较好的控制效果。     

“互联网+”信息化教育背景下高校教师角色定位与课程改革探析——以《高校汽车电控技术课程改革》为例

“互联网+”和教育信息化发展对高校教师教学提出了新的职责与使命,同时给教师进一步全面发展的契机,要求教师打破传统旧范式教学模式重新认识和定位自己的角色,成为教学组织的管理者,激发学生的求知欲和创造力的引导者,保证自身与学生身心健康的保健者。以《汽车电控技术》课程为例,利用现代技术手段开发教学资源、合理设计教学内容,因材施教,个性化培养学生,提倡本科生专业课导师制,侧重实践教学环节,准确测评教学与学习效果,以适应“新工科”背景下对学生具备知识能力、技术能力、学术能力、社会能力和个人效能的发展要求。     

燃料电池混合动力系统总线电压对电机转矩及效率的影响

为评价总线电压对电机转矩以及效率的影响,在动态测功机试验台架上设计相应的试验,测量总线电压在400~455 V之间变化时某三相异步感应电机的输出转矩和效率。结果表明,在电机低效率区域,电机效率受总线电压影响较大。电机输出转矩相对于目标转矩有平均0.5 s的延时,在高总线电压、高电机转速区域,电机控制器启动自保护功能,输出转矩远小于目标转矩。中国城市公交典型工况测试表明,对经济性影响最大的前80%的电机工况点主要分布于受总线电压变化影响较小的高效率区,在城市公交工况下对电机效率的粗略分析可以忽略总线电压的变化。     

基于单片阻抗一致性吹扫的燃料电池低温冷启动策略研究

车用石墨板燃料电池低温冷启动能力弱,是影响燃料电池技术在北方寒冷地区大规模推广的重要瓶颈。饥饿自升温是一种常见的低温冷启动策略,其基本原理是通过降低反应物供应速率来增加过电势,短时间在电池内部产生大量热量从而实现快速升温。该方法原理简单,但对电堆单体初始含水量一致性要求高、且易出现单片反极和尾排氢浓度超标的情况,影响系统安全性和电堆耐久性。针对上述问题,课题组研制了单体多通道交流阻抗在线测试装置,提出了面向单片阻抗一致性的电堆优化吹扫策略,建立了基于定电压变流量泵氢控制的低温冷启动方法,实现了低温启动瞬态过程的高产热、高安全、高动态的电压、电流、进堆/旁通空气流量的多目标多参数的耦合协调控制。台架实验结果表明,采用优化吹扫策略后,单片阻抗间最大差值由0.7降低至0.2 mΩ以下;燃料电池发动机系统可实现124 s内-40℃下快速启动,且重复性好。相关技术在北京冬奥会燃料电池示范中获得了应用,验证了其有效性。     

面向冬奥示范的新一代燃料电池系统技术突破

燃料电池汽车是新能源汽车的重要技术路线。针对2022冬奥应用环境，开展了燃料电池发动机系统高密度集成、耐久性管理和低温冷启动技术研究，提升其性能及低温环境适应性。车辆在张家口进行了近3年示范运营，经历了-20℃以下的低温环境，通过抽取样本信息，分析了燃料经济性、耐久性和可靠性。示范运营积累的经验和改进措施为2022冬奥会“氢能出行”服务及燃料电池汽车示范城市群项目实施打下基础。     

铝基复合材料制氢性能与安全性研究

铝水解制氢技术具有储氢密度高、安全、产物环境友好等优势，成为最具竞争力的制氢技术之一，能满足特种场景下燃料电池的供氢需求。本文中通过高能球磨工艺制备了铝基复合材料85%Al-9%LiAlH4-3%Bi-3%NaCl，研究其在不同场景下的制氢性能和特种环境下的安全性，并通过设计、制造铝水反应制氢装置实现了氢气流量的稳定供应。结果表明，在50℃温度下，铝基复合材料最大产氢量可达1 435 mL/g，火烧实验中能保持良好的阻燃效果，所设计的铝水反应制氢装置可实现氢气0.8 L/min流量的稳定供应，可满足低功率燃料电池的使用要求。