燃料电池系统氢循环部件性能测试

搭建了燃料电池系统测试台架，设计了引射器和氢气循环泵两个部件基于燃料电池系统的测试方案，并对引射器和氢气循环泵进行了性能测试和对比分析。测试数据表明，引射器方案的燃料电池系统系统输出功率比氢气循环泵方案大0.1kW～0.3kW，系统效率比氢气循环泵方案低0.2%～0.7%，从燃料电池系统系统层面分析氢循环部件性能可以获得更为全面的评价分析结果。     

大功率燃料电池汽车氢循环系统性能分析

大功率氢燃料电池商用车是推动氢能应用的聚焦点,而设计高效可靠的氢循环系统对其性能至关重要.本文中以200 kW大功率燃料电池系统为例,研究分析了4种氢循环系统方案,基于理论分析和CFD模拟结果,建立了氢循环装置性能评价指标,从不同方面分析总结了各氢循环方案的特点.结果 表明,引射器和氢泵联合使用可以显著减小氢泵的功率消...     

考虑燃料电池衰退的FCHEV反馈优化控制策略

为了提高插电式燃料电池混合动力汽车的经济性和燃料电池耐久性，在构建燃料电池衰退模型的基础上，制定等效氢气消耗最小（ECMS）的反馈优化控制策略。ECMS反馈优化控制策略中目标价值函数的等效氢气消耗除包括燃料电池氢气消耗和动力电池等效氢气消耗外，还将燃料电池开路电压衰退转化成等效的氢气消耗加入到目标价值函数之中，以电机需求功率P_m、动力电池SOC值为状态变量，动力电池目标功率为控制变量，取使目标价值函数最小的动力电池目标功率作为参考动力电池目标功率输出，并根据反馈的燃料电池电压衰退速率对燃料电池系统输出功率限制变化值ΔP_f进行动态调整，最终得到燃料电池目标功率。通过MATLAB/Simulink建立插电式燃料电池汽车前向仿真模型，采用城市道路循环（UDDS）工况进行验证。研究结果表明：相比基于规则的能量管理策略，电量保持（CS）阶段采用ECMS反馈优化控制策略，氢气消耗量降低2.6%，同时燃料电池的开路电压衰退降低4.1%，基于ECMS的反馈优化控制策略相比基于规则的能量管理策略在高效区间的工作点占比更高；与ΔP_f分别为1，2，3 kW时相比，采用燃料电池系统电压衰退速率反馈调节ΔP_f策略的氢气消耗量为0.105 3 kg，相比ΔP_f为1，2 kW的氢气消耗量（0.121 3，0.110 2 kg）有明显优化，接近ΔP_f为3 kW的氢气消耗量（0.102 9 kg），同时燃料电池电压衰退速率有明显的减小，整车经济性与燃料电池耐久性都得到了改善。     

质子交换膜燃料电池系统的最优工作温度研究

在完成燃料电池系统集成后,需要对整个系统的运行参数进行进一步的优化.本文对50kW燃料电池系统进行活化,分别在在55℃、60℃、65℃、68℃、70℃运行温度标定工况,根据不同温度下运行工况后的电堆内阻及80％额定功率下电堆电压确定燃料电池系统的最佳运行温度.研究表明,该燃料电池系统的最佳工作温度为68℃.     

面向低油耗的燃料电池乘用车动力系统匹配设计

在绿色省能、零污染的燃料电池汽车的基础上,为提高“电-电”混合动力汽车的协调稳定性、动力系统的效率,满足动态性能的要求,开展对燃料电池/蓄电池的电-电混合动力汽车的动力系统匹配设计。文章以燃料电池汽车为研究对象,依据整车动力性能经济性指标开展了驱动电机、燃料电池系统、动力蓄电池系统的选型与参数匹配,引用混合度定义,考虑燃料电池和蓄电池混合动力系统间的功率配合,使用Advisor车辆仿真软件对常见工况下的各种匹配方案进行仿真计算。结果表明,从动力性以及燃油经济性方面,所确定的动力系统匹配设计方案具有一定的可行性,且符合车辆设计指标,即燃料电池（34 kW）与锂离子蓄电池（46 kW）的最佳匹配。两动力源之间合理的功率配合能够有效提高整车动力性,确保经济性,从而降低车辆的平均运行成本。     

大功率型氢燃料电池重卡动力系统匹配设计

针对大功率型氢燃料电池重卡动力系统设计尚无成熟控制策略问题,提出了动力系统匹配设计中大功率型氢燃料电池保护优先的控制策略.根据该策略确定设计流程、零部件选型、参数匹配和计算.在此基础上,进行了动力系统构型优化,并基于稳态工况进行了燃料电池选型,同时综合考虑重卡实际工况特性和效率特性对氢燃料电池、动力电池和电机的功率以及...     

基于道路循环工况的燃料电池空压机瞬态性能试验研究EI北大核心CSCD

燃料电池空压机的动态工作特性直接决定了燃料电池系统的实际工作性能。为通过试验系统地分析空压机的瞬态性能变化规律,搭建了空压机动态性能测试台,设计了一种可反映空压机真实工作特征的瞬态测试工况,分析了单个瞬态测试循环下空压机性能与运行参数的变化特性。结果表明,空压机在瞬态工况下的运行点主要位于稳态脉谱图的中间窄带部分,处于较高效率的工作区间;空压机的进出口流量差受压比和温度比共同影响而剧烈波动,且在高转速区域流量差较大,主要介于3.5~8.5 m~3/h之间;高转速区域最大功率消耗达到5.6 kW,造成较大的寄生损失,而出口温度变化的敏感性较低;当空压机转速由9750 r/min快速降低至4450 r/min时,流量变化存在约2 s的滞后。     

上海通用·荣御

动力性能★★★★☆3.6L排量、大功率、大扭矩,这是一款来自澳洲的全铝发动机的能力。享有全球最佳发动机美誉的VQ35的最大输出功率也只有180kW。用更精确、更具可比性的升功率来比较这两台发动机的功效,荣御搭载的3565mL的Alloytec每升排量(53.3kW/L)要比天籁的VQ35(51.5kW/L)多发出1.8kW的功率。0-100km/h加速只需8.1s,要知道这可是一款1740kg重的大车。而配备2.8L发动机的入门级版本自然在动力性能上略逊一筹,0-100km/h加速时间为11.3s。     

质子交换膜燃料电池车用怠速特性仿真研究

车用燃料电池在怠速工况下的运行性能是制约其商业化的技术挑战之一。运用基于商用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件Fluent及其质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)模块,建立了PEMFC三维稳态数学模型并进行了车用怠速工况下的仿真研究。应用正交试验法,研究了燃料电池怠速性能的操作参数影响因素。在Fluent软件环境下分析了怠速工况和额定工况下燃料电池的内部流场,并分析了异同。实现对于燃料电池在怠速工况下运行性能的优化。     

面向耐久性提升的车用燃料电池系统电控技术研究进展

车用燃料电池系统耐久性是制约燃料电池汽车发展的技术瓶颈之一。汽车运行工况复杂多变,燃料电池系统内部温度、湿度、压力等运行参数控制难度较大,且处理不当会加剧电堆寿命衰减。本文立足于车用燃料电池系统电控技术,分析了不同的运行工况和运行参数的波动对燃料电池性能衰退的影响,并对燃料电池系统组成、结构、控制器硬件、控制目标和常用管控策略等进行了介绍。总结出,通过功率调节与车载储能装置进行能量分配和功率控制,并结合基于模型的燃料电池系统控制方法可更好地实现温度、湿度、压力等运行参数的管控,保证燃料电池处于合适工作条件,延长使用寿命。最后,展望了车用燃料电池系统电控技术的发展趋势。     

车用大功率燃料电池发动机进气系统控制

为满足100 kW大功率氢燃料电池发动机工作时气体供应需求，开发进气系统控制策略。首先对燃料电池电堆及进气系统进行建模，依托被控对象模型设计开发了“MAP前馈+PID反馈”的阴、阳极进气控制策略，采用单片电压状态与系统效率加权求和的方式标定阳极吹扫时间，并通过台架测试验证了该策略部署到实际控制器中的控制效果。结果显示，在稳态和瞬态工况中均实现了对压力和流量的快速响应，使得电流拉载速率提高到120和-170 A/s，阳极压力稳态和瞬态控制精度分别为98.93%和95.10%，全功率单片电压平均值为15 mV，一致性较好。基于测试数据标定搭建了阴极进气系统状态方程，开发了集成非线性扰动观测器和基于Lyapunov直接法的非线性控制器的进气方案，经MIL仿真测试显示了对空气进气控制目标的准确控制，为进一步提高控制系统响应精度提供了理论基础。     

质子交换膜燃料电池堆运行参数优化设计

采用田口法对质子交换膜燃料电池堆的运行参数进行优化,利用L16(45)正交表安排试验方案,在5kW质子交换膜燃料电池堆上进行电堆性能测试.对电堆输出特性的信噪比(SN比)进行方差分析,结果表明气体压力和电堆温度是高度显著因素.给出了运行参数的优化值及电堆最佳性能的置信区间,并进行了试验验证.     

柴油机高原动力性能仿真及环境模拟系统影响分析

利用GT-Power设计柴油机系统模型,结合环境模拟系统结构特征构建了其相应的模型特征,与实际台架模拟系统试验对标验证了模型的有效性,进一步运用模型分析了高原环境条件涉及压力和温度因素时的柴油机固有性能特征,研究了进排气管路系统特征对柴油机性能的影响。结果表明,高原环境条件下的压力因素对柴油机性能的影响大于温度因素。随着模拟压力的下降,柴油机功率下降,二者在高转速工况呈非线性关系。随着环境温度下降,柴油机性能转好,温度对转速1 800 r/min以下工况影响更大。进气压力高于排气压力时,在最大扭矩转速工况,平均单位压力变化会导致功率增加约10 kW;排气压力高于进气压力时,中高转速工况柴油机性能仍能维持,中低转速则直接恶化。进气管路长度、管路直径、管路表面粗糙度的影响程度由大到小依次为直径、长度、表面粗糙度,进气模拟管路直径影响加剧的临界值为0.2 m;排气管路主要是管路直径对柴油机性能的影响,临界值同样为0.2 m。     

车用质子交换膜燃料电池性能仿真与试验研究

总结了燃料电池极化曲线的半经验公式,利用某80kW质子交换膜燃料电池试验数据来拟合公式中的相关系数,同时利用Matlab/Simulink软件建立了质子交换膜燃料电池堆的仿真模型,为燃料电池发动机系统的仿真和分析提供了一个重要工具。通过此模型可以研究燃料电池电堆的运行参数如气体压力、温度、当量比等对电堆性能的影响,从而有助于研究整个燃料电池发动机系统的性能。     

轿车电磁制动器耗能特性的研究EI北大核心CSCD

建立了电磁制动器的耗能数学模型,并经台架实验验证。在此基础上,分析结构参数和运行参数对电磁制动器耗能特性的影响。结果表明,电磁制动器结构设计参数对耗能功率影响比较复杂,电磁制动器最佳设计参数求解实际上是多变量和约束条件下的优化问题;电磁制动器耗能功率随汽车行驶速度变化曲线存在"低耗能功率区",故在设计电磁制动器时,应使耗能功率曲线的"低耗能功率区"尽量包含典型城市行驶工况的汽车制动初始速度区间。     

基于平衡和非平衡权重算法的柴油机有机朗肯循环多目标优化

对非共沸混合工质的柴油机ORC系统进了研究，提出了一种基于平衡和非平衡权重的热力学高维多目标优化(EMO)方法。研究表明，使用非共沸混合物，可提高换热器中工质和热源的匹配度，苯/甲苯(质量比：60%/40%)的输出功率(W_net)比纯工质提高5.4%～19.2%。敏感性参数分析表明，随着蒸发温度的增大，W_net先增大后减小，热效率(η_th)单调增加，总■损(I_zon)单调减少。由于W_net,η_th和I_zon相互矛盾，不存在同时满足这三个指标的运行参数，为此开展高维EMO,利用RPD-NSGA-Ⅱ进行多目标优化并通过TOPSIS进行分析。当基于η_th,W_net和I_zon的平衡权重进行选择，最佳η_th,W_net和I_zon分别为24.07%,72.36 kW和44.66 kW,而柴油机废气能量回收率(η     

PEM燃料电池电堆低温起动试验

为评价不同参数对PEM燃料电池电堆低温起动性能的影响,搭建了燃料电池电堆低温起动试验平台,对5 kW燃料电池电堆在-5℃、-10℃和-15℃下的低温起动性能进行了试验研究。结果表明,在低温下恒电压模式比恒电流模式更有利于电堆升温;电堆起动电压为30 V时升温速度快于40 V和20 V时;初始温度越低时电堆升温速率越慢。另外,经过低温起动后电堆性能发生了衰减,电镜扫描结果也显示经过低温起动后电堆质子交换膜局部出现了破损,应采取措施减缓低温起动对电堆的损伤。     

轿车电磁制动器耗能特性的研究

建立了电磁制动器的耗能数学模型,并经台架实验验证。在此基础上,分析结构参数和运行参数对电磁制动器耗能特性的影响。结果表明,电磁制动器结构设计参数对耗能功率影响比较复杂,电磁制动器最佳设计参数求解实际上是多变量和约束条件下的优化问题;电磁制动器耗能功率随汽车行驶速度变化曲线存在"低耗能功率区",故在设计电磁制动器时,应使耗能功率曲线的"低耗能功率区"尽量包含典型城市行驶工况的汽车制动初始速度区间。     

-30至50℃车辆工况下CO2喷射器的适应性研究

为推动喷射器回收膨胀功技术的实车应用,本文开展了-30～50℃宽温区运行工况下车用压缩-引射式CO₂热泵系统制冷制热性能及喷射器膨胀功回收特性研究,重点分析了工作喷嘴对固定尺寸喷射器变工况适应性的影响。结果表明：制冷工况下随着环境温度升高,喷射系数递减,而升压比递增;制热工况下随着环境温度降低,喷射系数和升压比均先增大后减小;制冷工况下喷射器回收膨胀功占最大可回收膨胀功的16.7%～37.2%,制热工况下为9.9%～41.3%;以高温制冷工况设计的固定尺寸喷射器难以适应低温制热工况,偏离设计工况时,喷嘴出口过膨胀会造成激波能量损失,而低温制热工况下喷嘴出口因欠膨胀会导致喷射器无引射效果。     

国产化车用燃料电池动力系统的研发方向

为研发车用燃料电池动力系统,对国产与国外主要车企产品进行对比。存在主要差距有:1)国产燃料电池动力系统的输出功率和效率偏低;2)电堆功率密度不高;3)空压机的开发不足。因而,国产化燃料电池动力系统的研发方向包括:提高燃料电池的功率输出和空压机的性能,使燃料电池动力系统工作在高效区,以提高整车性能;改进操作条件和材料,提高电堆电池反应面积和单位面积上的电压,以提高电堆功率密度;实现空压机的低载低压和高载高压,扩展空压机的喘振线范围,以实现高速高效。