基于电化学模型的PEM燃料电池建模与仿真

基于PEM燃料电池的电化学模型.运用Matlab的Simulink仿真工具对系统进行建模及稳态、动态仿真分析.稳态分析主要研究了温度对电池电压和输出功率的影响;动态特性分析当电池电流突增和突降时,电池电压、输出功率、消耗功率、电池效率、电池等效内阻的动态响应.此模型也可用于电堆的仿真与设计,为燃料电池的优化与控制提供帮助.     

质子交换膜燃料电池综合动态模型分析

为深入研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)运行特性,在既有PEMFC实验模型和机理模型相结合的基础上,利用MATLAB/SIMULINK工具建立了包括电压动态模型、氢氧气流供应动态模型和热力学动态模型的PEMFC综合动态模型;分析了不同负载和温度运行条件下PEMFC综合模型的动态特性;搭建了基于Ballard公司1.2 kW NEXA系统的测试平台,并利用测试平台对仿真模型进行了实验验证.研究结果表明:该模型能够较好地反映PEMFC的动态特性;实验与仿真误差:堆电压为2.06%、功率为0.36%,验证了所建模型的正确性.      

燃料电池电动自行车动力系统设计与整车建模

为了解决燃料电池输出波动较大,不利于电动自行车平稳运行的问题,设计并制作了燃料电池电动自行车用双相交错并联结构的升压变换器.在SIMULINK平台上建立了燃料电池电动自行车整车模型并对其进行仿真,利用PhyX-220型燃料电池作为输入进行样车试验测试.研究结果表明:该模型能够较为精确地反映整车的动态过程,满足动态负载的功率需求;系统输出的电压纹波可控制在2%以内,效率可达94%,验证了燃料电池驱动电动自行车的可行性.      

质子交换膜燃料电池动态特性建模及其控制

现有质子交换膜燃料电池(PEMFC)模型难以用于控制系统的设计,为此,提出利用Matlab-Simulink仿真工具建立PEMFC系统动态模型,并在此基础上设计了模糊逻辑控制器(FLC).采用模糊控制和比例积分微分(PID)控制相结合的双模控制,实现了对PEMFC系统输出电压的控制.仿真结果表明,该模型能较好地反映PEMFC系统的动态特性,有助于改进PEMFC的设计,进一步提高其性能;双模控制能有效地抑制扰动,改善PEMFC系统的输出特性,保证系统的稳定运行,证明所建立的控制模型可用于实时控制系统的设计.     

考虑燃料电池老化的多堆自适应功率分配方法

为延长多堆燃料电池系统（multi-stack fuel cell system,MFCS）使用寿命,保证运行过程中各电堆总体退化性能逐渐趋于一致,针对大功率质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell, PEMFC）系统,提出了一种考虑电堆老化的MFCS自适应功率分配方法. 在MFCS运行过程中,由于燃料电池输出功率会随不同运行条件而动态变化,导致每个电堆老化程度通常不一致,因此提出量化指标电压退化程度（voltage degradation degree,VDD）来表征燃料电池在运行过程中电堆的老化程度;还采用燃料电池半经验模型来模拟老化对电堆性能的影响;最后,通过RT-LAB搭建硬件在环（hardware-in-the-loop,HIL）测试平台,与原有的功率分配方法做比较. 结果表明:该方法能协调各燃料电池出力,减缓电堆老化速率;相较于平均功率分配方法和链式功率分配方法在MFCS的氢耗量上分别降低了13.59%和8.04%.      

机车牵引齿轮静动态分析及在东风4D客运机车中的应用

以东风4D客运机车牵引从动齿轮为例,依据齿轮加工刀具参数及其它有关参数,基于齿轮啮合原理自编软件,自动绘制了机车牵引齿轮的齿形,用I-DEAS软件对该齿轮进行了静动态分析,不仅获得了各种工况下齿轮受力时轮齿部分的应力及变形,也获得了时变外载作用下的动力响应,为设计提供了有价值的计算结果.     

基于纵向压力的2B_0重载机车动力学特性

为了解决2B0重载机车牵引试验中出现的3次扩轨掉道事故,分析了纵向压力作用下机车车钩倾斜与稳定原理,推导了车钩自由角的计算原理.根据车钩的试验数据,建立了车钩动力学模型.计算结果表明:大纵向冲动下车钩严重偏转是导致事故发生的主要原因;为了保证车辆安全运行,大摆角车钩必须具有对中复位功能;车钩自动复位能力、钩缓装置的特性对于机车车辆轮对侧磨有显著影响.     

交流传动机车起动控制特性研究

交流传动机车处于起动低频运行阶段时,受最小开关时间和最大开关频率的限制电流和转矩波动很大.分析了交流传动机车起动低频运行阶段,在传统直接转矩控制下电流和转矩波动大的原因.提出了采用保持最大的磁链幅值和限制最大电流改善低频起动性能的控制策略,并给出了控制策略实现方法,通过仿真实验证明了该方法对于改善低频起动性能是有效的,该控制方法实现简单,在充分利用电机铁磁材料的同时对逆变器具有保护作用,适于在低频起动阶段控制中使用.     

质子交换膜燃料电池机车的优化控制研究

能源危机与环境保护是当前全世界所面临的重要挑战,低碳经济已成为世界各国的重要战略决策。轨道交通是能源消耗的一个大户,除电力牵引外,目前仍有大量轨道机车采用内燃机车（如铁路的各种内燃施工作业车、非电气化路段的内燃牵引机车、地铁的各种检修作业车、矿山机车等）,其产生的废气不可避免会给环境造成污染。因此,实现轨道交通领域的节能减排是一个迫切需要解决的重大问题,     

特种设备检测管理系统建模研究

通过UML工具分析了特种设备检测管理系统的功能需求，按NMVC模式，根据系统功能和业务流程抽象出了系统的对象类，建立了系统的检测记录录入和检测报告自动生成打印协同图，分析了系统的逻辑组件图．最后介绍了实现特种设备检测管理信息系统采用的技术和方法．     

燃料电池轿车动力系统热管理设计与仿真验证

本研究以我国自主研发的某款燃料电池轿车为例,设计与优化了燃料电池轿车热管理系统。提出了基于控制器局域网(CAN)的燃料电池主散热风扇控制策略,并进行了热管理系统的重新匹配与仿真验证。结果表明该系统达到了燃料电池功率由48 k W提升至55k W的要求。     

燃料电池混合动力的功率跟随管理策略分析

为了提高燃料电池混合动力系统的经济性,基于燃料电池氢耗量和功率波动率,对功率跟随能量管理策略中参数和荷电状态(SOC)调节方式进行了分析,并定义了燃料电池的功率波动率;基于仿真软件ADVISOR中建立的燃料电池/超级电容混合动力系统模型,计算了不同的超级电容SOC限值和充电功率参数时的燃料氢耗量和波动率;设计了两种SOC调节方法,即Z曲线法和比例积分(PI)调节法,比较了不同SOC调节方法下的氢耗量和波动率.研究结果表明:若SOC的下限增大,致使氢耗量和波动率增加,SOC下限为0.5时的氢耗量比0.25时增加7.10%,波动率增加3.85%;若SOC的上限增大,燃料电池波动率减小,0.95时的波动率比0.75时减小3.51%;充电功率参数在一定范围改变,能够减小燃料电池氢耗量和波动率;SOC调节方式中,当SOC初始值在[0.28,0.52]区间,PI调节法的波动率最优;当SOC初始值在[0.75,0.90],Z曲线法的波动率最优.     

铁路机车小辅修检修管理信息系统

介绍了铁路机车小辅修检修管理系统的设计分析,着重其管理模块的功能实现方法与各自的主要特点.系统针对目前铁路机车检修管理信息化的需要,结合生产管理信息系统(MIS)技术,以及信息化工具来管理和控制机务检修过程.实现了对检修人员及其作业工位的计算机管理.提高了检修质量,强化检修作业人员和检修管理人员的工作责任.实践证明该系统功能齐全,界面友好,极大地提高了检修作业的管理水平,从而为提高企业的经济效益提供了有力保证.     

摆式列车动力车转向架方案比较分析

对比分析了二轴与三轴转架、自导向径向与非径向转向架的曲线通过性能、为摆式列车动力车转向架方案比选提供依据,分析表明,二轴传统转向架和三轴自导向径向转向架均能满足列车曲线提速的要求,从结构复杂性和技术成熟度看,摆式列车的动力可优先考虑采用二轴传统转向架,其次为减轻轴重,也可采用三轴径向转向架。     

燃料电池汽车车载经济性测试系统

针对燃料电池汽车道路试验经济性测试的要求，开发了车载经济性测试系统．采用压力温度法测量氢气消耗量，对蓄电池电压、电流进行连续测量和积分运算得到电能量消耗．硬件采用便携式工控机、通信接口卡和数据采集接口卡，软件基于虚拟仪器开发平台开发．系统实现了燃料电池汽车等速经济性和循环工况经济性测试，实车试验表明系统性能可靠，测量准确．     

机车检修过程质量控制与综合管理信息系统

采用计算机网络技术,以及现代管理科学等关键技术与先进理论,根据目前机务段机车检修作业管理信息化的需要,设计了机车检修质量控制综合信息系统.介绍了系统设计思路和各子系统模块的主要功能,使机车检修质量的生产管理从人为控制或单机处理模式提升到包括检修过程控制、生产调度、配件管理、决策支持等多环节、多方面的综合信息系统,使生产信息在网络环境上得到比较充分的处理,从而进入集成的生产过程信息管理系统阶段,有效提高机车检修质量和工作效率.     

燃料电池发动机故障诊断专家系统设计与研究

针对自主研发的60 kW车用燃料电池发动机的可靠性与安全性要求,结合实际研发经验和燃料电池的工作机理,设计了其基于故障树的故障诊断专家系统.根据其常见故障模式,建立了系统的故障树模型,用字段和代码表示各节点的树状层次关系从而构建知识库,通过模糊产生式规则对知识进行表达,采用正向推理方式实现系统的推理,并基于VC++语言开发出了燃料电池发动机的故障诊断专家系统.该系统人机界面友好、知识库维护方便,具有一定的自学习功能.最后,以氢气供给子系统失效为诊断实例,阐述了系统的故障诊断过程并验证了其有效性和实用性.