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Lifetime Evaluating and the Effects of Operation Conditions on Automotive Fuel Cells

Chinese Journal of Mechanical Engineering 2010年第1期23卷 66-71页

作者： PEI Pucheng YUAN Xing LI Pengcheng chao pengxiang CHANG Qianfei State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy Tsinghua University Beijing 100084 China School of Transportation Science and Engineering Beihang University Beijing 100191 China

Lifetime isone of the important indicators of automotive proton exchange membrane fuel cells. People used to evaluate the lifetime of vehicular fuel cells by laboratory tests or road tests that usually take thousands hours even years. In order to achieve a rapid evaluation technique and to seek lifetime extension methods, a lifetime calculation formation was drawn out in consideration of the vehicle driving cycle and the working condition factors. Bench experiments were individually carried out on two fuel-cell stacks same as ones applied on vehicle, and the performance decay rates of the two stacks were obtained under four operation conditions of changing load cycle, start-stop cycle, idling and heavy load. As a result, the predicted lifetimes rather conform to the actual running status in road test. And the research on the fuel cell performance decay rates under different load conditions was also done. Consequently, an unexpected finding was discovered that operating under micro-current has an effect on recovering fuel cell performance. The vehicle fuel cell rapid assessment method only requires four laboratory tests of driving cycle, load cycle, idle operating conditions and heavy load conditions, and the whole process merely lasts less than 250 h. These experimental results can be used to predict the vehicular fuel cell lifetimes on various utility models or driving cycles, therefore to optimize the application model to prolong the fuel cell lifetime. Actually in the experiment, it has already been proved successfully that the fuel cell lifetime could be extended from 1 100 h to 2 600 h by optimizing operating mode. The quick evaluation method is helpful to develop extended life fuel cell and to deplete fuel cell for a longer time.

关键词： Proton exchange membrane fuel cell fuel cell durability lifetime evaluating method operation conditions melioration.

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Mechanisms of Accelerated Degradation in the Front Cells of PEMFC Stacks and Some Mitigation Strategies

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Chinese Journal of Mechanical Engineering 2013年第6期26卷 1250-1258页

作者： LI Pengcheng PEI Pucheng HE Yongling YUAN Xing chao pengxiang WANG Xizhong School of Transportation Science and Engineering Beihang University State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy Tsinghua University

The accelerated degradation in the front ceils of a polymer electrolyte membrane fuel cell（PEMFC） stack seriously reduces the reliability and durability of the whole stack. Most researches only focus on the size and configuration of the gas intake manifold, which may lead to the maldistribution of flow and pressure. In order to find out the mechanisms of the accelerated degradation in the front cells, an extensive program of experimental and simulation work is initiated and the results are reported. It is found that after long-term lifetime tests the accelerated degradation in the front cells occurs in all three fuel cell stacks with different flow-fields under the U-type feed configuration. Compared with the rear cells of the stack, the voltage of the front cells is much lower at the same current densities and the membrane electrode assembly（MEA） has smaller active area, more catalyst particle agglomeration and higher ohmic impedance. For further investigation, a series of three dimensional isothermal numerical models are built to investigate the degradation mechanisms based on the experimental data. The simulation results reveal that the dry working condition of the membrane and the effect of high-speed gas scouting the MEA are the main causes of the accelerated degradation in the front cells of a PEM fuel cell stack under the U-type feed configuration. Several mitigation strategies that would mitigate these phenomena are presented： removing cells that have failed and replacing them with those of the same aging condition as the average of the stack; choosing a Z-type feed pattern instead of a U-type one; putting several air flow-field plates without MEA in the front of the stack; or exchanging the gas inlet and outlet alternately at a certain interval. This paper specifies the causes of the accelerated degradation in the front cells and provides the mitigation strategies.

关键词： Proton exchange membrane fuel cell Degradation mechanism Mitigation strategy

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新型缸内直喷发动机滚流燃烧室设计与研究

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西安交通大学学报 2012年第11期46卷 17-22页

作者：卢勇裴普成晁鹏翔清华大学汽车工程系北京100084 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

为了获得更加节能、环保和高性能的汽油发动机,设计了一种适用于缸内直喷(GDI)发动机的新型滚流燃烧室,并将这种燃烧室应用于4G15缸内直喷发动机进行了实验研究.该燃烧室通过活塞顶上凸起面的作用,合理地组织了缸内气体流动.计算流体动... 详细信息

为了获得更加节能、环保和高性能的汽油发动机,设计了一种适用于缸内直喷(GDI)发动机的新型滚流燃烧室,并将这种燃烧室应用于4G15缸内直喷发动机进行了实验研究.该燃烧室通过活塞顶上凸起面的作用,合理地组织了缸内气体流动.计算流体动力学(CFD)仿真分析表明,在不使用垂直向下滚流进气道的情况下,该燃烧室同样可以获得理想的滚流强度.实验结果表明,4G15发动机的稀燃极限可达25～27,其中17～19是效率最高的空燃比区间,该区间的效率较原机提高了10%左右.在理论空燃比的情况下,当废气再循环率(EGR)达到7%时,NOx排放的化学计量可以降低到无EGR情况的20%以下.

关键词：燃烧室缸内直喷发动机滚流稀燃废气再循环

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车用燃料电池在线故障诊断及处理方法

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高技术通讯 2009年第12期19卷 1294-1298页

作者：裴普成晁鹏翔袁星清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

针对车用质子交换膜燃料电池(PEMFC)在运行过程中由于水管理和热管理不当导致的水淹和膜脱水故障的问题,提出了一种燃料电池在线故障诊断方法。通过实验研究了水淹和膜脱水发生过程中燃料电池堆参数的变化,发现燃料电池水淹发生过程中... 详细信息

针对车用质子交换膜燃料电池(PEMFC)在运行过程中由于水管理和热管理不当导致的水淹和膜脱水故障的问题,提出了一种燃料电池在线故障诊断方法。通过实验研究了水淹和膜脱水发生过程中燃料电池堆参数的变化,发现燃料电池水淹发生过程中氢气侧压力降会比正常情况下的值大并具有可分辨性,在燃料电池膜脱水的情况下,燃料电池的欧姆阻抗明显增大,据此建立了结合压力降预警水淹和阻抗诊断缺水的燃料电池在线故障诊断方法,并给出了通过热管理手段自动解决故障的方法,从而可增强燃料电池运行的可靠性。

关键词：质子交换膜燃料电池(PEMFC) 水淹膜脱水故障诊断

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卡车考虑轮胎侧偏影响的内外轮转角关系试验研究

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汽车实用技术 2011年第11期8卷 53-56页

作者：晁鹏翔陕西重型汽车有限公司陕西西安710200

介绍了一种考虑轮胎侧偏影响的车轮内外角关系研究的方法,并通过试验分析了车轮内外轮的转角关系变化,同时使用该方法对车轮转角关系进行了分析。结果表明,在小转角的时候,百分比阿克曼校正率在合理范围内,随着转角增大该值逐步增大,轮... 详细信息

介绍了一种考虑轮胎侧偏影响的车轮内外角关系研究的方法,并通过试验分析了车轮内外轮的转角关系变化,同时使用该方法对车轮转角关系进行了分析。结果表明,在小转角的时候,百分比阿克曼校正率在合理范围内,随着转角增大该值逐步增大,轮胎内外轮侧偏角的差值也逐渐增大,使得轮胎磨损趋势增加。

关键词：重卡整体式转向梯形转角关系

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整体式转向梯形的设计方法研究

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汽车实用技术 2011年第11期8卷 39-41页

作者：晁鹏翔李晗陕西重型汽车有限公司陕西西安710200

为了在整体式转向梯形设计过程中考虑轮胎侧偏的影响,采用了百分比阿克曼校正率对阿克曼转角关系进行了修正。设计过程中使用了MATLAB数学工具箱以及空间运动分析的方法分析转向梯形的空间运动规律,并且考虑四轮定位参数对转角关系的影... 详细信息

为了在整体式转向梯形设计过程中考虑轮胎侧偏的影响,采用了百分比阿克曼校正率对阿克曼转角关系进行了修正。设计过程中使用了MATLAB数学工具箱以及空间运动分析的方法分析转向梯形的空间运动规律,并且考虑四轮定位参数对转角关系的影响。分析结果表明,通过考虑轮胎侧偏影响设计的转向梯形与现有车型的转向梯形参数比较接近,同时通过灵敏度分析发现,梯形参数中的梯形底角对车轮转角关系的影响很大。

关键词：重卡整体式转向梯形空间运动分析转角关系

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橡胶弹簧有限元分析方法研究

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汽车实用技术 2018年第20期44卷 120-122页

作者：申伶晁鹏翔刘强赵化刚陕西重型汽车有限公司陕西西安710200

橡胶弹簧悬架在承载特性、可靠性以及轻量化等方面都比传统的板簧悬架更具优势,非线性有限元分析是橡胶弹簧设计的关键,文章通过已有零件的承载特性曲线,拟合出了本构模型的参数值,该方法对零件的改型设计,相同材料的新零件设计,材料基... 详细信息

橡胶弹簧悬架在承载特性、可靠性以及轻量化等方面都比传统的板簧悬架更具优势,非线性有限元分析是橡胶弹簧设计的关键,文章通过已有零件的承载特性曲线,拟合出了本构模型的参数值,该方法对零件的改型设计,相同材料的新零件设计,材料基础实验数据的修正等都具有一定的实际意义。

关键词：橡胶弹簧有限元分析曲线拟合参数值

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电控机械制动系统研究

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汽车实用技术 2018年第20期44卷 138-140页

作者：晁鹏翔申伶陶凡魏宇杰陕西重型汽车有限公司陕西西安710000

针对重型商用汽车用电控机械制动系统(EMB)提出一种制动器结构,研究了单轮控制系统及控制策略,最后结合单轮制动器样机与控制系统的联合调试进行了初步功能验证,研究结果为进一步整车应用提供了基础。

关键词：电控机械制动单轮制动器控制系统控制策略功能验证

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Carbon nanotubes prepared by anodic aluminum oxide template method

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Chinese Science Bulletin 2012年第2期57卷 187-204页

作者： HOU pengxiang LIU Chang SHI chao CHENG HuiMing Shenyang National Laboratory for Materials Science Institute of Metal ResearchChinese Academy of SciencesShenyang 110016China

One of the most unique structural characteristics of carbon nanotubes(CNTs) differentiating from other carbon materials is their hollow nanochannles,which can be utilized for encapsulating and loading foreign *** anodic aluminum oxide(AAO) template technique enables the diameter,length,and cap structure control of the replicated CNTs,and thus shows advantages in pore structure control over the traditional CNT growth *** review details the synthesis of CNTs with tunable diameter,length,wall thickness,and crystalline by using the AAO template *** doping of heteroatoms and filling of foreign matters into AAO-CNTs are also ***,the main challenges and developing trends of the AAO template method are discussed.

关键词：阳极氧化铝碳纳米管模板法结构控制多孔氧化铝模板技术发展趋势 AAO

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基于Advisor二次开发的6×4混合动力汽车建模与仿真

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汽车实用技术 2018年第20期44卷 11-14,17页

作者：晁鹏翔范养强李江赵化刚申伶陕西重型汽车有限公司陕西西安710200

建立了6×4三轴汽车动力学模型,基于该模型对Advisor进行了二次开发。对牵引力耦合式并联混合动力汽车结构和控制策略进行了分析。搭建了某6×4牵引力耦合式并联混合动力汽车和与之参数相同的6×4传统燃油汽车Advisor仿真模型,进行了燃... 详细信息

建立了6×4三轴汽车动力学模型,基于该模型对Advisor进行了二次开发。对牵引力耦合式并联混合动力汽车结构和控制策略进行了分析。搭建了某6×4牵引力耦合式并联混合动力汽车和与之参数相同的6×4传统燃油汽车Advisor仿真模型,进行了燃油经济性对比仿真分析。仿真结果表明:该牵引力耦合式并联混合动力汽车相比传统燃油汽车在山区高速工况下的油耗降低9.4%;牵引力耦合式并联混合动力汽车发动机工作点和发动机工作效率分布相对传统燃油汽车更加经济。

关键词：混合动力汽车 Advisor二次开发燃油经济性仿真分析

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