隨著人類社會對于節(jié)能減排發(fā)展需求的不斷提升,清潔能源在能源系統(tǒng)中占據(jù)了越來越重要的位置。質(zhì)子交換膜燃料電池具有高能量密度、零排放、高效率和高適應(yīng)等優(yōu)點,在新能源汽車等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。耐久性是目前制約車用質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)進一步推廣的重要因素之一。車用燃料電池電堆由多個大面積單片串聯(lián)而成,受制于“木桶效應(yīng)”:電堆實際壽命取決于性能衰退最快的單片,最終失效形式一般體現(xiàn)為單片間一致性惡化與單片內(nèi)均勻性惡化。由于缺乏對應(yīng)診斷方法與衰退分析模型,目前車用燃料電池一致性衰退與均勻性惡化的研究仍然比較匱乏,需要進一步加強測試方法與衰退機理建模研究。本文研究了車用燃料電池的衰退建模分析方法。針對車用燃料電池工作狀態(tài)不穩(wěn)定、工況點集中的特征,建立了分工況的車用燃料電池壽命衰退估計模型,估計精度相比原有算法提高一倍以上。研究了車用燃料電池內(nèi)部差異性衰退問題,建立基于雙極板非等勢假設(shè)的燃料電池偽二維模型,首次詳細分析了燃料電池的“電壓欺騙”現(xiàn)象,解釋了燃料電池單片間差異性衰退的耦合特征,并進行了實驗驗證。本文開發(fā)了面向車用燃料電池的差異性衰退診斷方法。通過算法與測試方法優(yōu)化,提高了燃料電池恒電流...

【文章頁數(shù)】：161 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
主要符號對照表
第1章 引言
    1.1 課題背景及選題意義
        1.1.1 課題背景
        1.1.2 質(zhì)子交換膜燃料電池原理
        1.1.3 課題的提出
    1.2 燃料電池耐久性建模與狀態(tài)估計研究現(xiàn)狀
        1.2.1 燃料電池性能衰退建模
        1.2.2 燃料電池性能衰退診斷方法
        1.2.3 燃料電池耐久性優(yōu)化方法
    1.3 本文的研究內(nèi)容和方法
    1.4 本文結(jié)構(gòu)
第2章 車用燃料電池性能衰退建模
    2.1 本章引論
    2.2 車用燃料電池性能衰退平均值建模
        2.2.1 車用燃料電池工況敏感性分析
        2.2.2 車用燃料電池性能衰退建模
        2.2.3 車用燃料電池性能衰退模型驗證
    2.3 車用燃料電池單片間差異性衰退分析與建模
        2.3.1 燃料電池單片間差異性衰退建模
        2.3.2 燃料電池單片間差異性衰退分析
        2.3.3 燃料電池單片間差異性衰退特征驗證
    2.4 本章小結(jié)
第3章 車用燃料電池一致性與均勻性衰退診斷
    3.1 本章引論
    3.2 燃料電池一致性分析方法
        3.2.1 燃料電池恒電流方法
        3.2.2 恒電流法估計算法優(yōu)化
        3.2.3 恒電流法測試方法優(yōu)化
        3.2.4 恒電流法應(yīng)用驗證
    3.3 燃料電池均勻性分析方法
        3.3.1 多點電壓檢測方法
        3.3.2 多點電壓檢測方法應(yīng)用驗證
    3.4 車用燃料電池差異性衰退在線診斷方法
        3.4.1 燃料電池差異性衰退診斷框架
        3.4.2 燃料電池差異性衰退診斷應(yīng)用驗證
    3.5 本章小結(jié)
第4章 車用燃料電池均勻性與一致性優(yōu)化
    4.1 本章引論
    4.2 燃料電池差異性衰退優(yōu)化控制方法
        4.2.1 燃料電池差異性衰退分析優(yōu)化方法
        4.2.2 基于水溫控制的燃料電池均勻性優(yōu)化方法
    4.3 面向陽極水淹缺氣的差異性衰退估計
        4.3.1 燃料電池陽極水淹缺氣衰退分析
        4.3.2 基于多點電壓法的狀態(tài)估計建模
        4.3.3 陽極水淹缺氣引起的差異性衰退估計與優(yōu)化
    4.4 基于雙循環(huán)系統(tǒng)的燃料電池均勻性優(yōu)化
        4.4.1 怠速工況的均勻性優(yōu)化分析
        4.4.2 雙循環(huán)燃料電池發(fā)動機
    4.5 本章小結(jié)
第5章 燃料電池動力系統(tǒng)耐久性優(yōu)化與實驗驗證
    5.1 本章引論
    5.2 燃料電池混合動力系統(tǒng)多目標優(yōu)化
        5.2.1 燃料電池混合動力系統(tǒng)優(yōu)化建模
        5.2.2 燃料電池多目標優(yōu)化策略設(shè)計
        5.2.3 燃料電池混合動力系統(tǒng)參數(shù)匹配與全生命周期成本分析
    5.3 車用燃料電池耐久性實驗與衰退分析
        5.3.1 燃料電池客車示范運營驗證
        5.3.2 車用燃料電池性能衰退分析
        5.3.3 車用燃料電池一致性衰退分析
        5.3.4 車用燃料電池耐久性驗證分析
    5.4 長壽命燃料電池臺架耐久性實驗與衰退分析
        5.4.1 長壽命燃料電池開發(fā)與臺架測試驗證
        5.4.2 長壽命燃料電池電堆差異性衰退分析
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 主要研究工作及成果
    6.2 主要創(chuàng)新點
    6.3 對進一步研究的展望
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3797311