车用燃料电池系统耐久性建模与状态估计研究
发布时间：2023-04-22 08:47
随着人类社会对于节能减排发展需求的不断提升,清洁能源在能源系统中占据了越来越重要的位置。质子交换膜燃料电池具有高能量密度、零排放、高效率和高适应等优点,在新能源汽车等领域具有很好的应用前景。耐久性是目前制约车用质子交换膜燃料电池技术进一步推广的重要因素之一。车用燃料电池电堆由多个大面积单片串联而成,受制于“木桶效应”:电堆实际寿命取决于性能衰退最快的单片,最终失效形式一般体现为单片间一致性恶化与单片内均匀性恶化。由于缺乏对应诊断方法与衰退分析模型,目前车用燃料电池一致性衰退与均匀性恶化的研究仍然比较匮乏,需要进一步加强测试方法与衰退机理建模研究。本文研究了车用燃料电池的衰退建模分析方法。针对车用燃料电池工作状态不稳定、工况点集中的特征,建立了分工况的车用燃料电池寿命衰退估计模型,估计精度相比原有算法提高一倍以上。研究了车用燃料电池内部差异性衰退问题,建立基于双极板非等势假设的燃料电池伪二维模型,首次详细分析了燃料电池的“电压欺骗”现象,解释了燃料电池单片间差异性衰退的耦合特征,并进行了实验验证。本文开发了面向车用燃料电池的差异性衰退诊断方法。通过算法与测试方法优化,提高了燃料电池恒电流...
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
主要符号对照表
第1章 引言
1.1 课题背景及选题意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 质子交换膜燃料电池原理
1.1.3 课题的提出
1.2 燃料电池耐久性建模与状态估计研究现状
1.2.1 燃料电池性能衰退建模
1.2.2 燃料电池性能衰退诊断方法
1.2.3 燃料电池耐久性优化方法
1.3 本文的研究内容和方法
1.4 本文结构
第2章 车用燃料电池性能衰退建模
2.1 本章引论
2.2 车用燃料电池性能衰退平均值建模
2.2.1 车用燃料电池工况敏感性分析
2.2.2 车用燃料电池性能衰退建模
2.2.3 车用燃料电池性能衰退模型验证
2.3 车用燃料电池单片间差异性衰退分析与建模
2.3.1 燃料电池单片间差异性衰退建模
2.3.2 燃料电池单片间差异性衰退分析
2.3.3 燃料电池单片间差异性衰退特征验证
2.4 本章小结
第3章 车用燃料电池一致性与均匀性衰退诊断
3.1 本章引论
3.2 燃料电池一致性分析方法
3.2.1 燃料电池恒电流方法
3.2.2 恒电流法估计算法优化
3.2.3 恒电流法测试方法优化
3.2.4 恒电流法应用验证
3.3 燃料电池均匀性分析方法
3.3.1 多点电压检测方法
3.3.2 多点电压检测方法应用验证
3.4 车用燃料电池差异性衰退在线诊断方法
3.4.1 燃料电池差异性衰退诊断框架
3.4.2 燃料电池差异性衰退诊断应用验证
3.5 本章小结
第4章 车用燃料电池均匀性与一致性优化
4.1 本章引论
4.2 燃料电池差异性衰退优化控制方法
4.2.1 燃料电池差异性衰退分析优化方法
4.2.2 基于水温控制的燃料电池均匀性优化方法
4.3 面向阳极水淹缺气的差异性衰退估计
4.3.1 燃料电池阳极水淹缺气衰退分析
4.3.2 基于多点电压法的状态估计建模
4.3.3 阳极水淹缺气引起的差异性衰退估计与优化
4.4 基于双循环系统的燃料电池均匀性优化
4.4.1 怠速工况的均匀性优化分析
4.4.2 双循环燃料电池发动机
4.5 本章小结
第5章 燃料电池动力系统耐久性优化与实验验证
5.1 本章引论
5.2 燃料电池混合动力系统多目标优化
5.2.1 燃料电池混合动力系统优化建模
5.2.2 燃料电池多目标优化策略设计
5.2.3 燃料电池混合动力系统参数匹配与全生命周期成本分析
5.3 车用燃料电池耐久性实验与衰退分析
5.3.1 燃料电池客车示范运营验证
5.3.2 车用燃料电池性能衰退分析
5.3.3 车用燃料电池一致性衰退分析
5.3.4 车用燃料电池耐久性验证分析
5.4 长寿命燃料电池台架耐久性实验与衰退分析
5.4.1 长寿命燃料电池开发与台架测试验证
5.4.2 长寿命燃料电池电堆差异性衰退分析
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 主要研究工作及成果
6.2 主要创新点
6.3 对进一步研究的展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3797311
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
主要符号对照表
第1章 引言
1.1 课题背景及选题意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 质子交换膜燃料电池原理
1.1.3 课题的提出
1.2 燃料电池耐久性建模与状态估计研究现状
1.2.1 燃料电池性能衰退建模
1.2.2 燃料电池性能衰退诊断方法
1.2.3 燃料电池耐久性优化方法
1.3 本文的研究内容和方法
1.4 本文结构
第2章 车用燃料电池性能衰退建模
2.1 本章引论
2.2 车用燃料电池性能衰退平均值建模
2.2.1 车用燃料电池工况敏感性分析
2.2.2 车用燃料电池性能衰退建模
2.2.3 车用燃料电池性能衰退模型验证
2.3 车用燃料电池单片间差异性衰退分析与建模
2.3.1 燃料电池单片间差异性衰退建模
2.3.2 燃料电池单片间差异性衰退分析
2.3.3 燃料电池单片间差异性衰退特征验证
2.4 本章小结
第3章 车用燃料电池一致性与均匀性衰退诊断
3.1 本章引论
3.2 燃料电池一致性分析方法
3.2.1 燃料电池恒电流方法
3.2.2 恒电流法估计算法优化
3.2.3 恒电流法测试方法优化
3.2.4 恒电流法应用验证
3.3 燃料电池均匀性分析方法
3.3.1 多点电压检测方法
3.3.2 多点电压检测方法应用验证
3.4 车用燃料电池差异性衰退在线诊断方法
3.4.1 燃料电池差异性衰退诊断框架
3.4.2 燃料电池差异性衰退诊断应用验证
3.5 本章小结
第4章 车用燃料电池均匀性与一致性优化
4.1 本章引论
4.2 燃料电池差异性衰退优化控制方法
4.2.1 燃料电池差异性衰退分析优化方法
4.2.2 基于水温控制的燃料电池均匀性优化方法
4.3 面向阳极水淹缺气的差异性衰退估计
4.3.1 燃料电池阳极水淹缺气衰退分析
4.3.2 基于多点电压法的状态估计建模
4.3.3 阳极水淹缺气引起的差异性衰退估计与优化
4.4 基于双循环系统的燃料电池均匀性优化
4.4.1 怠速工况的均匀性优化分析
4.4.2 双循环燃料电池发动机
4.5 本章小结
第5章 燃料电池动力系统耐久性优化与实验验证
5.1 本章引论
5.2 燃料电池混合动力系统多目标优化
5.2.1 燃料电池混合动力系统优化建模
5.2.2 燃料电池多目标优化策略设计
5.2.3 燃料电池混合动力系统参数匹配与全生命周期成本分析
5.3 车用燃料电池耐久性实验与衰退分析
5.3.1 燃料电池客车示范运营验证
5.3.2 车用燃料电池性能衰退分析
5.3.3 车用燃料电池一致性衰退分析
5.3.4 车用燃料电池耐久性验证分析
5.4 长寿命燃料电池台架耐久性实验与衰退分析
5.4.1 长寿命燃料电池开发与台架测试验证
5.4.2 长寿命燃料电池电堆差异性衰退分析
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 主要研究工作及成果
6.2 主要创新点
6.3 对进一步研究的展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3797311
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huagong/3797311.html