燃料电池客车动力系统建模与能量管理策略研究

基于ADVISOR进行二次开发,建立了燃料电池客车整车前向仿真模型.基于模糊控制方法制定了能量管理策略;为提升燃料电池耐久性,对模糊控制进行改进,提出改进后的模糊控制能量管理策略.中国典型城市工况下的仿真结果表明,改进后的模糊控制能量管理策略在车辆经济性和燃料电池耐久性方面均优于功率跟随式能量管理策略.     

一种新的客车侧翻试验仿真评价方法

 依据有限元建模理论,建立整车车身骨架有限元模型,介绍并分析了在真实试验中和在仿真试验中对生存空间现有的评价方法,针对在仿真试验中现有生存空间评价方法的不足,提出了一种新的评价方法——穿透式生存空间评价方法。运用新的评价方法对有限元模型进行仿真试验,仿真试验结果表明：客车上部结构侵入到生存空间,该客车不满足法规要求。之后,针对该车上部结构强度的不足之处,对车体结构提出合理的改进方法,即将车体结构改成封闭环结构和在腰梁与地板横梁连接部位加入脚板,进一步的仿真试验验证了结构改进后的模型满足法规要求。从而验证了新的评价方法是一种简单实用、准确可靠的方法,也为国内客车生产厂家侧翻试验有限元分析提供借鉴和参考。     

燃料电池发动机综合性能评价工具——FCE-CPET

主要开发了一种燃料电池发动机综合性能评价软件,该软件采用C#开发语言,根据燃料电池发动机的试验数据以及已定义的评价体系,对发动机的各项指标及综合性能进行定量评价,并可对多个燃料电池发动机的性能进行对比分析.该软件提供了一个快速、直观地评价燃料电池发动机性能的工具,具有很强的实用性.     

工程车辆散热器的传热特性分析与结构优化

为提高某工程车辆用管片式散热器性能,提出在散热器热管外壁增加导流结构作为改进方案。首先,采用Fluent15.0对原始散热器单元体进行仿真,对比试验数据验证仿真的准确性;其次,在原始散热器单元体的热管外壁增加导流结构作为改进模型,对比改进前后散热器的综合性能;最后,分析导流结构各参数的传热特性并优化导流结构。仿真结果表明:在入口风速为2～12 m/s时,仿真结果与试验数据的压力损失和换热系数的最大偏差在5%以内;入口风速为12 m/s时,改进模型的综合评价因子高出原始模型约6.73%;导流结构的长度、半径与散热器的压力损失和换热系数成正比,而安装位置则与之成反比,结合正交试验与信噪比分析得出的最优导流结构参数为半径r=0.5 mm,长度h=3.0 mm,位置p=5.8 mm。该研究为导流结构在散热器中的应用提供了新的经验认知。     

汽车散热器的性能分析及翅片结构优化

运用CFD方法对某型汽车管带式百叶窗散热器进行性能分析及翅片结构优化,建立某型汽车散热器单周期翅片组模型并对其进行不同风速工况下的三维模拟计算。基于计算结果设置某型散热器多孔介质的物性参数,将该散热器仿真计算结果与试验结果进行对比,验证该方法的可行性。通过综合性能评价因子j/f~(1/3)研究并找出本次研究百叶窗翅片中,综合性能最佳的翅片,利用上诉方法计算最佳结构翅片整体散热器的换热特性和阻力特性。研究结果表明:多孔介质模型计算结果与试验结果比较吻合,验证了这种散热器研究方法的可行性。本次研究百叶窗翅片结构中综合性能最佳的翅片结构是间距2.4 mm,开窗角度27°。     

车用大功率燃料电池发动机动力系统平台

为了测试城市客车用燃料电池发动机的性能,开发了200 kW燃料电池发动机动力系统平台。该平台采用了水阻负载结合电动负载的组合式负载结构。其中,电动负载由DC/DC变换器、感应电动机和测功机组成,可以模拟车用燃料电池发动机实际工况。该文研究了平台的部件匹配及保护问题,建立了车用燃料电池发动机的试验工况。实验结果表明该平台可以满足大功率车用燃料电池发动机的性能测试需求。     

车用散热器百叶窗布置方式的数值模拟与分析

针对车用百叶窗翅片式散热器的传热和流阻特性,采用数值模拟计算方法对百叶窗对称布置和非对称布置2种方式的散热器进行了研究分析,通过计算百叶窗翅片空气侧的传热量、传热因子和压降,以及散热器综合性能评价因子,获得了综合性能较优的百叶窗布置形式.结果表明,在相同的进出口边界和给定的几何参数条件下,对称布置的百叶窗翅片具有较高的传热性能,但流阻性能较差.当空气入口速度为5.58,m/s时,与非对称形式相比,对称布置时的传热量提高了14.7%,压降却增加了29.3%;在不同的空气入口速度条件下,对称布置时百叶窗翅片具有较高的散热器综合性能评价因子,因此,百叶窗对称布置时散热器综合性能较好.     

车身骨架刚度与改进分析

由于客车车身刚度是评价客车车身性能的一项重要指标,因此,文章采用梁体混合模型的方法,建立了一款半承载式客车的有限元模型。利用有限元方法分析了客车车身在不同工况下的刚度,通过静态刚度的分析,对客车中门进行了改进,并为整个车身结构的优化提供了依据。     

生物质烟气型农村住宅散热器供热性能研究

针对生物质采暖现存热舒适差、能量利用率低等问题,提出了一种以低温烟气为热源的生物质烟气型散热器及采暖系统。采用CFD计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)理论分析和实验验证相结合的研究方法,对所提出的采暖散热器的供热性能以及室内热环境进行研究。研究结果表明,所提出的散热器的折流板间距为100 mm,折流板宽度为65 mm时综合换热性能最佳,并且烟气入口流速对散热器供热性能的影响所占权重最大;当散热器输入烟气的参数为120℃、3 m/s时,测试房间供暖效果令人满意。该研究结果为农村住宅采暖设备和系统的研究与应用开阔了新思路。     

基于车速预测的燃料电池客车能量管理策略

近年来,燃料电池汽车发展迅速,能量管理策略对提高燃料电池客车能量经济性具有重要意义。通过构建整车实时能量管理策略,对燃料电池客车的能量经济性进行了研究。首先基于某示范运行的燃料电池客车运行数据,使用径向基神经网络算法预测不同时域未来行驶车速;然后结合模型预测控制理论与凸优化算法构建了以预测时域内能量消耗最小为目标的分层预测能量管理策略;最后在实车工况下进行仿真验证,并分析比较了两种初始荷电状态下的百公里等效氢耗。仿真结果表明：与实车控制策略相比,所构建的分层预测能量管理策略能够降低9.6%～16.9%的百公里等效氢耗,有效地提高了整车的能量经济性。     

基于神经网络的客车车身造型评价专家系统

阐述了利用人工神经网络(ANN)技术构建专家系统对客车车身造型进行评价的方法,从数据收集、图形的预处理、知识库的构建及神经网络模型的设计与训练等方面研究了准三维造型评价专家系统的关键技术问题.开发了客车造型评价专家系统软件,并通过实际客车造型任务,验证了所开发软件的有效性.     

翼型翅片对管片散热器散热性能的影响

针对恶劣环境下工程车辆散热能力不足的问题,提出一种翼型翅片的管片散热器改善方案。首先,采用Fluent 15.0对散热器原始模型的单元体进行数值建模分析,并与试验数据对比验证仿真的可行性;其次,采用相同仿真条件对翼型翅片散热器进行仿真分析;然后分别研究翼型方案、类型和位置对压力损失和换热系数的影响;最后,通过田口法设计正交试验,寻找最优的翼型翅片配置组合。结果表明:仿真结果与试验数据吻合较好;在进气口速度为12 m/s时,翼型翅片比原始翅片综合评价因子提高5.73%;翼型种类和翼型方案对压力损失与换热系数的影响较大,翼型的移动位置对压力损失和换热系数几乎没有影响;采用方案2、NACA0015翼型和左移2 mm的配置组合时的综合评价因子最大,散热性能改善最明显。研究结果为翼型翅片在工程车辆管片散热器性能改善方面提供了经验认知。     

两种不同质子交换膜燃料电池性能试验与分析

利用自主开发的100 kW级燃料电池测试平台,对2款车用质子交换膜燃料电池的极化特性曲线、电流密度以及单电池一致性等性能进行了测试,提出了一种评价单电池一致性的方法.研究结果表明,2款质子交换膜燃料电池发动机在上述性能指标上有较大差异;在车载使用条件下,工作压力较高的燃料电池具有更好的环境适应性.     

基于Flowmaster的汽车散热器结构分析与正交优化

针对某款汽车散热器,采用一维热流体仿真软件Flowmaster,建立了基于几何结构的换热器计算模型,并利用试验对该模型的可靠性进行了验证.在保证散热器整体体积不变的前提下,采用正交试验方法进行了仿真计算,分析了扁管宽度、扁管高度、翅片高度及翅片波距等结构参数对散热器换热性能的影响,并在此基础上确定了以散热器换热性能最佳为目标的优化结构尺寸.结果表明:当扁管宽度为27.00 mm、扁管高度为1.50 mm、翅片高度为6.25 mm、翅片波距为2.10 mm时,散热器的换热性能最佳.     

高效翅柱复合型散热器的流动与散热性能研究

针对平板翅片式散热器存在的不足,提出了一种翅片间设有钉柱的翅柱复合型散热器.钉柱能够使通过该散热器的气流受到扰动,从而提高其散热性能.通过对2种散热器通道内的流动换热进行数值计算和实验验证,结果表明:在相同的风速下,翅柱式散热器表面的Nusselt数比板翅式散热器高30%～50%;在相同的泵送功率下,翅柱式散热器的收益因子比板翅式散热器约高20%.因此,在相同的工况下,翅柱式散热器具有更好的散热性能,并具有可靠性高、使用成本低的优点,在电力电子设备的冷却中具有较高的使用价值.     

结合多元信息的变压器散热器红外故障识别

针对变压器散热器油路不通故障,提出一种结合多元信息的散热器红外故障自动识别方法.首先将彩色红外热像进行加权灰度化处理得到灰度图像,接着采用Canny算子进行边缘检测,再利用概率霍夫变换检测直线获得直线段集合.经过两级直线滤波后,对直线段进行分类与评价,再进行散热器轮廓的重构与图像分割,最后结合提出的图像沿重力方向的投影线积分,自动识别散热器红外故障.实验结果验证了所提方法的有效性.     

重型牵引车冷却系统水温过热分析与改进

针对某重卡6×4牵引车在试验过程中发现水温过高问题,结合此车型冷却系统的设计,对该系列车型的散热器的选用进行了验算。通过对整车冷却系统的分析,对冷却系统的不合理之处进行改进优化,提高进风系数,增大通过散热器的风量和解决冷却系统的热风回流问题,并进行试验验证。结果表明,改进后的冷却系统,满足整车热平衡要求,并为今后的产品开发奠定了良好的基础。     

基于改进遗传算法的汽车散热器优化设计

根据汽车散热器体积小、耗材少的设计要求,提出了相应的优化目标函数;选定散热器百叶窗翅片的波高、波距、水管横截面长、宽、芯体总宽等结构参数作为决策变量,采用遗传算法对其进行结构优化计算;通过对换热器遗传算法优化过程特点的研究,对基本遗传算法的种群初始化、选择算子、变异算子等作了一定的改进;为验证优化模型和改进遗传算法的正确性,编制了优化设计软件,优化实例显示优化后的散热器的换热面积比原型减少了31.2%,表明改进后的遗传算法用于汽车散热器的结构优化,能够取得较好的优化效果.     

质子交换膜燃料电池密封结构设计方法研究

质子交换膜燃料电池是新能源技术发展的重要方向,针对燃料电池最佳封装力作用下密封结构容易失效的问题,基于燃料电池结构和工作原理提出了基于最佳封装力的密封结构设计方法,并使用有限元分析手段对其进行验证。结果表明,基于该方法设计的密封槽和密封圈在保证燃料电池工作性能不受影响的同时,密封圈也处于最佳压缩状态之下,不仅密封圈预压缩量小于橡胶的永久变形量,而且产生的接触应力也满足介质密封要求,密封结构极大的提高了燃料电池工作的可靠性。     

微型客车的碰撞安全性设计与改进技术研究

针对微型客车的碰撞安全性现状,提出了微型客车的碰撞安全性设计与改进策略,探讨了综合利用CAE技术与碰撞试验技术进行微型客车碰撞安全性优化设计的可行性,提出了微型客车碰撞安全性设计与改进的基本步骤．解决了微型客车新产品N1的安全性设计问题和微型客车老产品X477的碰撞安全性改进问题,这两个产品是国内最先开发成功的、完全依靠国内技术达到我国汽车正面碰撞安全法规要求的产品．