线圈间距对谐振式无线电能传输系统性能的影响

针对线圈间距是衡量无线电能传输距离的关键指标,研究了线圈间距对谐振式无线电能传输系统性能的影响.建立了四线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统模型和PCB平面螺旋线圈模型,通过Matlab仿真分析源线圈、发射线圈、接收线圈和负载线圈之间的距离对系统传输效率和输出电压的影响,并搭建实验平台对仿真结果进行了验证.结果表明,线圈间距对系统传输效率有显著影响,系统输出的负载电压随着发射线圈和接收线圈间距d23、源线圈和发射线圈间距d12的增大呈现先增大后减小的规律,选择合适的d23和d12可使系统输出电压达到最大值,而源线圈和发射线圈间距d34的增加则使得输出电压逐渐减小.因此,在系统设计中应尽可能使接收线圈和负载线圈靠近.     

光伏阵列运行过程中温度及功率特性研究

建立了光伏电池组件的热电耦合模型,在实测气象参数的基础上,利用上述模型研究了环境温度和风速对光伏电池组件温度和功率的影响规律,并将仿真值与实测值进行了对比.从仿真值中可以发现,环境温度越低组件的温度也越低,不同环境温度下组件的温差基本等于环境温差.不同环境温度下组件的功率差随着辐照度的变化而变化,辐照度越大不同环境温度下组件的功率差也就越大.风速对组件温度和功率有一定的影响.组件的温度随着风速的增加而降低.     

汽车空调平流式冷凝器性能仿真分析

为分析汽车空调平流式冷凝器的换热、流动性能,假设制冷剂沿管长方向做一维流动,空气侧流动视为零维流动,忽略制冷剂加速压降,对制冷剂两相区采用均相模型.使用AMESim建立平流式冷凝器仿真模型,并通过与试验对比验证模型的准确性.改变冷凝器结构参数,分析对冷凝器的性能影响,发现合理的制冷剂回路流程布置可以改善平流式冷凝器性能;增加流程数可以增加换热量,但是压降也会增大;制冷剂侧总横截面积相等时,微通道数目增加,换热量增加;空气速度较小时,减小翅片间距可以增加换热量.     

基于SILVACO的太阳电池二次扩散工艺仿真研究

针对太阳能电池扩散区无法准确测量的困难,应用仿真软件可以更好的研究太阳能电池扩散区.应用SILVACO软件对太阳电池的两步扩散工艺进行了仿真研究,探索了不同的二次扩散工艺方法对太阳电池性能和扩散区结构的影响.分别对湿法氧化扩散工艺、二氧化硅保护扩散工艺和无氧扩散工艺进行仿真设计.仿真结果表明,湿法氧化二次扩散工艺可以提高电池的表面杂质浓度,形成较浅的PN结.通过对三种不同工艺电池光谱响应的仿真,发现应用湿法氧化二次扩散工艺可以获得最佳光谱响应性能.通过对湿法氧化二次扩散工艺的扩散温度、预淀积浓度的研究,发现随着二次扩散温度的增加,电池的短路电流先增加后降低;随着预淀积浓度的增加,电池的短路电流先增加后降低.     

计量用低速风洞结构参数仿真研究

为准确分析风洞结构参数对所产生的风场稳定性的影响规律,以现有低速风洞为蓝本,通过改变其试验段结构参数建立多个不同参数试验模型;采用ansys CFD对建立的多个新模型进行结构流体仿真,对仿真结果进行数据拟合,找出风洞收缩段曲线结构参数变化对试验段轴向风速梯度和法向风速均匀性的影响;仿真实验结果表明,试验段法向中心面的有效试验区的均匀性系数随着收缩段长度增加而减小,到一定程度趋于稳定,风洞模型在L＞ 23 cm后风场均匀性系数基本处于稳定,试验段前半段的风速轴向梯度明显大于后半段的风速轴向梯度,有效试验区域多集中在后半段,风洞模型中轴向有效试验区域x＞(10～15) cm,可以为风洞的设计提供可靠参考.     

燃料电池工作电流对热力特性的仿真研究

碳酸熔融盐燃料电池热力特性的研究对改善电池性能和提高电池寿命起着至关重要的作用.重点分析了电池工作电流对电池热力特性的影响.基于Matlab/Simulink的仿真环境,分析了燃料电池的工作过程,由能量和物质守恒对电极-电解质、燃料流、氧化剂流和隔板的热力特性进行研究并建立MCFC温度和电流的仿真模型.仿真结果表明燃料电池内部各点的温度分布和电流分布都存在较大的差异,随着燃料和氧化剂流量的增加,电极-电解质的温度和电流显著增加,工作电流对电池的热力特性有显著的影响.计算中的有关数据来自上海交通大学燃料电池研究所1.5kW级熔融碳酸盐燃料电池.     

电动汽车锂离子电池组散热优化设计

针对电动汽车锂离子电池组散热不均匀会影响电池组使用性能、可靠性和安全性的问题,对电池组散热方案进行优化设计.描述锂离子电池的产热模型,建立锂离子电池组三维模型,介绍计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）计算涉及到的固体热传导和流体热传导控制方程;通过进风口角度的选择、进风口流速的选择、鼓风冷却和抽风冷却的对比以及锂离子电池局部倒角的选择确定几种散热方案,使用FLUENT进行数值仿真并得出各方案的总体流场特性、局部流速和温度分布情况.通过对各散热方案的对比和评估,发现当进风角度达到3°时,温度最高点和均匀性有明显改善;在一定的速度范围内,提高进风口流速可以很好地改善系统的散热效果,但是当进风口流速超过某一范围（30 m/s）时,散热效果递增不明显;对于相同的散热结构,鼓风冷却效果明显优于抽风冷却效果;通过电池组局部倒角等局部微小结构可以实现温度场优化.     

锂离子储能动力电池检测标准技术研究

随着新能源汽车销量的快速增长,汽车电子化率日益提高,而作为其典型的动力提供者的储能电池包,关系着整车性能和安全性.如何根据实际应用场景和使用情况,确定电池包的性能、安全、电磁兼容性技术指标,已成为电池生产、研发、检测以及用户共同关注的重要内容之一.本文分析了锂离子储能电池的结构、工作原理以及所应达到的技术指标,为研发、...     

喷射距离对喷射冷板散热性能影响的实验研究

为了增强对喷射冷板散热性能影响因素的了解,通过实验研究了喷射距离对喷射冷板散热性能与阻力值的影响,并对喷射冷板散热性能的均匀性进行了分析。实验结果表明,在流量相同的情况下,现有结构喷射冷板的总热阻随喷射距离的增大先减小后增大,在喷射距离为1.5 mm时存在一个最小值;喷射冷板的阻力值随喷射距离的增大而降低,但喷射距离对喷射冷板的阻力影响较小;喷射冷板在水流方向的散热性能存在一定不均匀性,喷射冷板进水侧散热能力要略高于出水侧。     

大功率主动拖曳线列阵声纳探测距离仿真研究

大功率主动拖曳线列阵声纳具有脉冲信号频率低、基阵孔径大、作用距离远的特点.为了研究海洋水声环境对其作用距离的影响,根据其作用原理、声纳结构和使用原则,构建了该类声纳在不同海洋水声环境条件下的探测距离仿真模型;采用面向对象程序设计方法设计实现仿真软件,通过模型校验和仿真,研究了入射角、工作频率等参数对声纳作用距离的影响.根据仿真结果分析,该模型对该类声纳探测距离的性能具有较高的仿真度,研究成果为该类声纳的全功能仿真奠定了基础.     

汽车前舱热气流对制动盘散热性能的影响

针对制动盘对流传热计算多基于单个制动盘或基于整车外壳模型下的制动盘,未考虑汽车前舱内高温气流对制动盘散热性能影响的问题,基于含有前舱部件的某SUV整车模型,对其通风制动盘散热性能进行数值计算并分析,得到在不同前舱产热工况以及不同车速下通风制动盘的外流场、外温度场、表面对流传热系数和散热功率.在前舱热源相同时,车速变高会提高制动盘对流传热性能,而在车速固定时前舱热源越大则制动盘的散热性能越差.     

基于模糊算法的汽车电池组系统降温控制

分析了锂离子电池的发热和传热机理,构建了动力电池组温度数学模型。选用的电池为A123-26650 LiFePO4电池,通过预处理过程建立了动力电池组中的任意一行中8个电池单体温度模型,并网格划分化;将预处理过程中建立数学模型导入到ANSYS软件。利用ANSYS对实际条件下电池发热进行仿真,并与Zuskausks实验相关方程进行比较,验证文中所建立的动力电池CFD模型可靠性。在恒定冷却液流速条件下,通过比较电池温度数学模型电池温度和CFD模型电池温度,验证了动力电池数学温度模型可作为控制器作用的仿真对象。设计自适应模糊PID控制器,通过MATLAB/Simulink仿真试验验证该控制器能够很好控制电池温度至期望值,具有一定实际应用价值。     

Crash analysis of lithium-ion batteries using finite element based neural search analytical models

The electric operated road vehicles are frequently powered by lithium ion batteries due to its low cost and ease of manufacturing. However, unforeseen impacts in road conditions can lead to fire hazard due to short circuiting of the battery pack. The impact strength of the battery pack can hence provide a key design input for manufacturing next generation batteries with a durable safe limit. In this work, a finite element based neural search approach is proposed for determining the effects of various uncertain phenomena on the strength of the battery. The approach combines the actual impact mechanics of battery as determined by the finite element model along with the high accuracy and robustness provided by neural search algorithm. The derived model is able to satisfactorily predict the variances in the mechanical strength even with slightest uncertainties in the phenomena which can affect the strength of the battery pack. It is anticipated that the proposed model will be of utmost importance in design of next generation safe and durable lithium ion battery packs.

     

无监督聚类在锂离子电池分类中的应用

单体电池的一致性,决定了电池组的性能,如何选出性能一致的单体电池又一直是电池组研究中的重点所在。本文采集了100个合格锂离子电池的6项性能指标(老化前后电压、容量、内阻、1C放电平台、电芯厚度),运用主成分分析(PCA)、核主成分分析(KPCA)、随机森林(RF)3种无监督聚类方法,对数据结构进行了研究。结果表明,数据指标之间存在复杂的非线性关系,主成分分析和核主成分分析,均未能形成明显聚类,但随机森林数据在低维空间显然形成4类,任意从中选4个电池组成电池组作循环性能仿真测试,结果显示由由该方法挑选出的单体电池具有较好的一致性。     

Design methodology for a dc–dc power conversion system with EIS capability for battery packs

This paper presents a design methodology for a dc-dc power conversion system (PCS) for battery packs. The methodology provides with an optimal design of the PCS and the associated inductive-capacitive filter interfacing the battery pack with the PCS. The PCS adds superior capability over conventional designs, which is performing current and voltage perturbations at the battery terminals for the so-called electrochemical impedance spectroscopy (EIS). This technique is an option for battery state-of-charge (SoC) and state-of-health (SoH) assessment. The design is optimal in the sense that it minimizes volume and system power losses. Such multi-objective optimization is addressed adopting the theory of weighted sum and Pareto front. The methodology is tested through a case study, addressing a lithium-ion battery pack. The offered analyses permit to identify the impact in system performance of diverse design variables such as dc-link voltage for the PCS and its switching frequency.     

考虑电池包数量的自动化集装箱码头多AGV调度优化

针对自动化集装箱码头自动引导小车（automated guided vehicle,AGV）的实际换电特性,为了降低AGV的总任务完成时间和换电总时间,合理规划换电站内的电池包数量,建立了双层规划模型。首先考虑AGV的电池续航、空重载SOC变化特性和不同剩余电量与速度变化,以降低AGV的总任务完成时间为目标,构建考虑换电的多AGV集装箱任务调度上层模型。在此基础上,为了合理规划换电站内的电池包数量,考虑自动化码头中换电站的实际电池包选取原则和换电流程,对换电站和电池包的选择进行决策,以降低换电总时间为目标,构建换电电池包配置下层模型。最后通过遗传算法分别对小规模和大规模算例进行求解。算例结果表明,此双层规划模型能够有效地减少总任务完成时间和换电总时间,提高了6.46%的AGV利用率,减少了23.1%的换电站电池包数量。     

基于Modelica的电动汽车电池建模与仿真

为了实时仿真电动汽车电池组的动态性能,应用Modelica多领域建模语言建立描述电池组的PNGV等效电路模型.通过电池的动态充放电性能实验标定电池组模型的电阻、电容等参数,并利用Dymola多领域仿真软件进行性能参数求解.将该电池模型应用在电动汽车整车的仿真分析中,实验结果表明,该模型准确度高,能实时地仿真电动汽车的动力性能.该电池组建模方法实现简单且便于扩展,可以为电动汽车的产品设计、系统性能分析提供有效的解决办法.     

基于工况特性的电动汽车蓄电池组SOC与SOH在线智能识别与评价方法研究

蓄电池组SOC和SOH是电动汽车电池管理和能量管理的关键参数,受单体电池特性、蓄电池组一致性和均衡技术等因素影响,不易建立准确计算模型.基于电动汽车日常行驶工况统计特性提出一种改进的Ah积分法计算蓄电池组SOC和SOH,该方法采用工况容量与等效工况电流根据Peukert方程实现稳态容量修正,同时采用模糊逻辑实现放电率波动对容量的动态修正;提出采用单体统计特性建立状态评价矩阵表征蓄电池组状态的全面评价方法;最后通过对比仿真计算分析验证了所提方法的合理性和实用性.     

A型地铁空调系统及客室内流场数值分析

为给目前国内A型地铁车辆的舒适度设计提供理论参考,针对地铁车辆静压风道结构特点,基于k-ε两方程湍流模型和SIMPLE算法,建立包含空调送风风道和客室的三维计算模型.对计算模型的空气流动和传热状况进行CFD数值计算.计算过程综合考虑车体壁面传热和人体散热等多种传热.分析计算结果得到客室内温度场和速度场的分布规律,并对空调通风设计方案进行量化评估.计算结果表明:客室内人体头部区域温度场分布均匀,平均温度为26.6℃,最大温差为6℃;车厢内有较理想的气流组织形式,速度分布范围为0.50~0.79 m/s,而且客室端部和中部区域人体头部周围速度较大.将计算结果与欧洲EN 14750-1标准进行对比分析,认为乘客的舒适性较好.