中国新能源汽车的研发及展望

 近年来中国新能源汽车发展迅速,成为技术创新和产业升级的亮点领域。核心技术的突破带动了产品性能的提升,鼓励政策的实施促进了产业化的进程。本文对国家科技研发计划支持下的新能源汽车技术进步及其产业化进行了总结,展望了未来5年新能源汽车科技研发的重点。     

电动汽车锂离子电池管理系统的关键技术

 锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、寿命长、环保等特点,已经在电动汽车中获得应用。但电动汽车锂离子电池组的容量大、串并联节数多、安全工作区域有限,需要电池管理系统对其进行有效控制与管理,以充分保证电池的安全性、耐久性和动力性。电池管理系统由各种传感器、执行器、控制器等构成,其关键技术包括:传感器的精度及传感器之间的同步技术、电池单体及电池组的状态(荷电状态、健康状态、功能状态、能量状态、安全状态等)估计技术、电池组一致性辨识与均衡技术、安全充电和故障诊断技术。为了研发先进的电池管理系统,首先要对锂离子电池性能进行测试研究,确定影响其性能的主要因素及变化规律;然后采用基于机理、半经验或经验的建模方法建立电池系统模型,设计基于模型的电池系统状态估计及性能优化管理算法,并进行系统集成和应用开发,以保证在电池安全可靠运行的前提下发挥出最佳的动力性能。     

电厂天然气锅炉富氧燃烧数值模拟

对传统燃烧方式下和应用富氧燃烧技术(O2/CO2燃烧技术)时电厂天然气锅炉内的燃烧特性进行数值模拟研究.结果表明随着氧气浓度的增大,整个炉膛的高温区分布趋于集中,烟气温度增加,火焰分布更为集中,充满度也越来越差.当氧气浓度为25%时,炉膛内的温度分布和烟气辐射特性与传统燃烧方式下最接近.当氧气浓度由21%上升到40%时,炉膛内烟气温度得到较大幅度的提高,燃烧器所在截面温度上升300 K以上,火焰充满度变差.     

基于二阶段放电试验的磷酸铁锂电池的Peukert模型

放电倍率与可用容量关系通常采用Peukert方程来描述,但Peukert方程存在不能区分电流倍率对于电荷损耗及剩余容量影响的问题。为探讨Peukert方程背后起主导作用的机理并建立合理的方程,该文以采用二阶段恒流放电试验,分别建立Peukert形式的方程。其中,第一阶段可用容量的方程(PE1)即原始Peukert模型,剩余容量的Peukert形式方程(PE2)反映了电流对于浓度梯度和扩散的影响。最大可用容量Peukert方程(PE3)反映了电流倍率与电荷损耗的关系。此外,磷酸铁锂电池(LFP)最大可用容量与倍率在对数域的曲线存在分叉、非线性现象,反映了可用容量、内阻等内在特性受温度、电流影响而增大或波动的特点。其Peukert系数(1.01～1.06)远小于镍镉、铅酸电池,说明其电量损失及大电流影响较小。     

基于分形网络的人呼吸系统气体传输模型

基于呼吸系统的分形特性,提出了气体在人呼吸系统中传输的数值模拟模型.研究了人呼吸系统分形结构的传输特性.根据串联、并联网络原理和Darcy定律.建立了基于分形网络的呼吸系统等效渗透率计算模型.分形网络模型用于描述人呼吸系统气体传输的机理.采用数值方法分析了分形参数对等效渗透率的影响.研究表明:人呼吸系统的等效渗透率随着比例因子β的增加而增加,随着比例因子γ的增加而降低.推导出入呼吸系统的最优分叉数M=2.呼吸系统的优化分形结构使得系统的能量消耗最低.     

柴油机电磁阀集成式升压驱动电路设计与分析

介绍了应用于柴油机电磁阀的新型集成式升压驱动电路.该驱动电路以电磁阅线圈作为DC/DC电路电感,将DC/DC升压电路集成到驱动电路中.通过逻辑控制,使集成后的驱动电路在以Peak & Hold驱动方式完成电磁阀驱动后能转变为DC/DC升压电路并向高压电源充电,从而不再需要专用的DC/DC升压电路.为确定该驱动电路多次喷射的最小时间间隔,分析了储能电容能量的转移过程,得到了高压电源恢复时间的计算方法.试验结果表明,集成式升压驱动电路能够先后实现电磁阀驱动与DC/DC升压两种功能,同时也验证了恢复时间计算方法的正确性.     

不同水温下蓝藻水华生消模拟与预测

蓝藻是河湖水华中常见优势种群,其生命活动、物质代谢与水温密切相关,针对该问题,以铜绿微囊藻为供试对象,利用物理模型模拟了不同温度下该藻引发的水华生消的过程.结果表明:该蓝藻水华生消与水温密切相关,当营养物质及其他条件适宜时,水温为28±1℃可促进水华发生;此时藻类比增长率最高,可达1.05;水体氮磷营养在藻类进入对数生长期即消耗殆尽,水体pH和溶解氧受藻类光合作用影响发生变化,经一个周期后达到稳定状态,水体电导率主要因氮磷营养含量降低而降低.以28℃下蓝藻叶绿素a随时间变化的观测值建立时序模型AR(3)进行预测,经检验,模型模拟精度较高,在实际工作中有一定的应用价值.     

燃料电池混合动力系统优化控制策略

针对车用燃料电池蓄电池混合动力系统的特点设计了优化的能量管理策略。采用动态规划算法对目标驾驶循环进行全局优化,对最优能量分配策略进行分析,提取相应的控制规则,并设计了基于模糊控制的燃料电池混合动力系统实时控制策略。仿真及台架试验结果表明该控制策略能够控制燃料电池工作在高效区,提高整车的燃料经济性。     

电动汽车动力电池特性仿真系统

为了更好地模拟动力电池的动态特性,开发相应的控制策略,建立了适用于电动汽车的动力电池仿真平台,并且分别建立了动力电池剩余电量模型、最大充放电功率模型和电池热模型.基于电动汽车的不同工况进行了动力电池系统的仿真.结果表明,所建立的动力蓄电池模型能够很好地模拟电动汽车运行过程中蓄电池组的动态行为,为动力蓄电池管理系统软、硬件的开发和电动汽车整车控制策略的开发提供了良好的平台.     

公共场所空间内气溶胶的扩散特性研究

通过数值仿真对局部触发的病毒气溶胶在公共室内环境中的传播规律进行预测. 采用常用的Realizable k-ε湍流模型研究公共空间内气溶胶瞬态扩散特性. 气溶胶颗粒在密闭空间中随时间向前上方向扩散,随室内环流存留在空气中. 当颗粒喷出后15 s内仅少数大颗粒落地,在60 s时部分颗粒附着于墙壁、人体,而70.86%(颗粒数目残留率)的颗粒存在于室内空气中. 提出3种通风方案:对侧通风、上送两侧通风、单侧通风-对侧/上侧回风. 通风条件破坏了原有的室内环流,颗粒随气流流出排风口. 结果发现:对侧通风方案中室内颗粒残留率为65.4%,上送两侧回风方案中残留率为63.22%,单侧通风-对侧/上侧回风方案中残留率为70.32%. 因此,上送两侧回风方案颗粒物传播距离较短,且颗粒残留率较低,是较理想的通风方案.