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一种微腔型PCR集成芯片的设计及其热分析

传感技术学报 2011年第8期24卷 1092-1097页

作者：刘亦敏聂金泉赵玉龙彭年才西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049

设计了一种新型的硅微聚合酶链式反应(PCR)芯片。该芯片采用掺杂半导体作为加热电阻来提高加热效率,改善反应腔内的温度均匀性。集成在芯片底部的Pt温度传感器与微加热器组成温度控制单元,为PCR反应过程提供所需的三种特定温度。此外,... 详细信息

设计了一种新型的硅微聚合酶链式反应(PCR)芯片。该芯片采用掺杂半导体作为加热电阻来提高加热效率,改善反应腔内的温度均匀性。集成在芯片底部的Pt温度传感器与微加热器组成温度控制单元,为PCR反应过程提供所需的三种特定温度。此外,为了便于温度校准,设计了敞开式的反应腔,其容积约1.78μL。采用集总参数法计算了芯片在加热和冷却循环过程中的功率和速率,使用ANSYS软件仿真分析了芯片的热力学特性和热循环过程,优化了加热器的设计方法并获得了合适的加热功率。最后设计了芯片版图及一套可行的工艺流程。本芯片具有体积小、反应速度快、加热效率高和高度集成化等优点。

关键词：聚合酶链式反应芯片集总参数法热分析微机械加工技术

基于K-S检验法和ALTA的IGBT模块可靠性寿命分布研究

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2019年第1期38卷 119-124页

作者：吴华伟叶从进聂金泉纯电动汽车动力系统设计与测试湖北省重点实验室湖北襄阳441053 武汉科技大学机械自动化学院湖北武汉430081

为了获得绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)的寿命信息及确定其寿命分布,提出了一种利用Kolmogorov-Smirnov检验法和加速寿命测试数据分析软件(accelerated life testing dataanalysissoftware,ALTA)对其加速寿命试验数据进行研究的新方法。该方法首先对IGBT模块寿命做对数正态分布假设,然后利用K-S检验法对一组IGBT加速寿命数据进行Weibull、对数正态等分布检验对比分析,进而利用ALTA对另一组IGBT加速寿命数据进行仿真分析,结果表明在阿伦尼斯(Arrhenius)加速模型下,IGBT模块寿命服从对数正态分布。该方法使得快速估算IGBT模块寿命成为可能。

关键词：机电工程 IGBT模块加速寿命试验对数正态分布 Kolmogorov-Smirnov检验

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燃料电池汽车工况自适应的模糊能量管理策略

重庆理工大学学报（自然科学） 2023年第9期37卷 71-78页

作者：聂金泉王敖魏长银陈晨刘源湖北文理学院汽车与交通工程学院湖北襄阳441053 纯电动汽车动力系统设计与测试湖北省重点实验室湖北襄阳441053 河北工业大学机械工程学院天津300130 东风汽车股份有限公司湖北襄阳441000

针对燃料电池汽车能量管理策略在复杂工况下适应性较差的问题,提出一种融合反向传播(BP)神经网络工况识别的自适应模糊能量管理策略。选取中国乘用车行驶工况(CLTC-P)作为样本工况,以最高速度、平均速度、怠速时间比为特征参数,建立BP... 详细信息

针对燃料电池汽车能量管理策略在复杂工况下适应性较差的问题,提出一种融合反向传播(BP)神经网络工况识别的自适应模糊能量管理策略。选取中国乘用车行驶工况(CLTC-P)作为样本工况,以最高速度、平均速度、怠速时间比为特征参数,建立BP神经网络工况识别模型。制定3种典型工况下的模糊能量管理策略,使用遗传算法对模糊策略参数进行离线优化,运用BP神经网络在线识别工况并选取相适应的策略参数。仿真结果显示:与基于规则的策略和有工况识别的模糊控制策略相比,工况自适应模糊能量管理策略分别使整车的等效氢气消耗量降低6.87%和3.41%,表明所提策略能够有效识别随机工况,改善策略适应性,进一步提高整车经济性。

关键词：燃料电池汽车工况识别反向传播神经网络能量管理策略

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基于水冷的IGBT模块散热结构设计及优化

重庆理工大学学报（自然科学） 2021年第6期35卷 73-79页

作者：林鑫应保胜聂金泉刘祯张远进武汉科技大学汽车与交通工程学院武汉430081 湖北文理学院纯电动汽车动力系统设计与测试湖北省重点实验室湖北襄阳441053 湖北文理学院汽车与交通工程学院湖北襄阳441053

为增强IGBT模块的冷却效果,以某IGBT模块为研究对象,在常规形散热针柱的基础上设计了圆环形散热针柱和螺旋形散热针柱。对3种散热针柱下的IGBT模块结温分别进行理论计算,并利用有限元分析软件STAR-CCM+对3种散热针柱下的IGBT模块进行仿... 详细信息

为增强IGBT模块的冷却效果,以某IGBT模块为研究对象,在常规形散热针柱的基础上设计了圆环形散热针柱和螺旋形散热针柱。对3种散热针柱下的IGBT模块结温分别进行理论计算,并利用有限元分析软件STAR-CCM+对3种散热针柱下的IGBT模块进行仿真模拟。对比分析3种模型的温度场、压力场及速度场,结果表明:3种模型的理论计算结果和仿真计算结果之间的误差均小于5%;最优的螺旋形散热针柱下的IGBT模块在针柱高度为11 mm、针柱直径为2.5 mm以及水流流量为12 L/min时,散热能力表现最佳。

关键词： IGBT 数值模拟散热优化

融合充放电曲线特征与改进K-means聚类的退役锂电池分选方法

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重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第3期38卷 354-362页

作者：聂金泉高洋洋黄燕琴李银银湖北文理学院汽车与交通工程学院湖北襄阳441053 纯电动汽车动力系统设计与测试湖北省重点实验室湖北襄阳441053 国家动力电池产品质量检验检测中心湖北襄阳441000

为提高退役锂电池分选重组的一致性,提出一种融合电压曲线与能量曲线的数值特征与形态特征,并运用欧氏距离和形态距离进行K-means聚类的分选方法。通过试验获取退役锂电池充放电曲线,融合电压曲线和能量曲线作为分选依据;采用欧式距离... 详细信息

为提高退役锂电池分选重组的一致性,提出一种融合电压曲线与能量曲线的数值特征与形态特征,并运用欧氏距离和形态距离进行K-means聚类的分选方法。通过试验获取退役锂电池充放电曲线,融合电压曲线和能量曲线作为分选依据;采用欧式距离度量融合曲线的数值差异;利用分位数方法将融合曲线转化为描述曲线形态变化的特征序列,运用最长公共子序列算法提取特征序列的形态距离用来度量融合曲线的形态差异;以融合曲线的欧式距离和特征序列的形态距离为度量判据,采用改进K-means聚类算法对退役锂电池进行聚类。结果表明:相较于电压曲线或容量曲线分选,采用融合曲线分选,容量、充电电压、放电电压一致性最大提高约23%、93%、16%。相较于欧式距离方法,采用改进K-means算法,容量、充电电压、放电电压一致性最大分别提高了约67%、40%、51%。

关键词：退役动力电池不一致性分选方法改进K-means

基于充电曲线特征的退役动力电池快速分选方法

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重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第4期38卷 79-86页

作者：聂金泉高洋洋黄燕琴李银银湖北文理学院汽车与交通工程学院湖北襄阳441053 纯电动汽车动力系统设计与测试湖北省重点实验室湖北襄阳441053 襄阳市公共检验检测中心湖北襄阳441000

准确快速分选对退役动力电池梯次利用具有重要意义。通过充放电试验获取退役动力电池充电曲线和容量,运用灰色关联分析方法确定与容量相关性最优的电压区间,基于电池老化机理提取最优电压区间对应的充电容量ΔQ、充电时长T、主峰中心电... 详细信息

准确快速分选对退役动力电池梯次利用具有重要意义。通过充放电试验获取退役动力电池充电曲线和容量,运用灰色关联分析方法确定与容量相关性最优的电压区间,基于电池老化机理提取最优电压区间对应的充电容量ΔQ、充电时长T、主峰中心电压V 1、充电容量与区间电压比值K作为表征电池不一致性的特征参数。运用局部异常因子算法筛选异常老化电池,利用K-means聚类算法完成退役电池分选,提出静态与动态双维度指标体系评价分选一致性,采用2组退役电池充放电数据进行验证。结果表明:分选后电池的静态一致性和动态一致性最大分别提升55%、82%,且单个电池测试时间平均缩短至30 min。与K-means聚类算法相比,融合局部异常因子算法(local outlier factor,LOF)后,静态一致性和动态一致性最大分别提升50%、33%;与容量增量方法和静态参数方法相比,该方法的静态一致性最大分别提升28%、5%,动态一致性最大分别提升76%、61%。

关键词：退役动力电池一致性快速分选 K-means LOF

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基于工况的双电机参数匹配与控制策略研究

重庆理工大学学报（自然科学） 2019年第11期33卷 81-88,129页

作者：伍娇杨啟梁聂金泉刘俊姜敬发武汉科技大学汽车与交通工程学院武汉430081 湖北文理学院汽车与交通工程学院湖北襄阳441053 东风襄阳旅行车有限公司湖北襄阳441000

针对单电机直驱系统高效区利用不足的问题,以某款纯电动城市客车为例设计了一种同轴双电机系统,基于行驶工况分析进行参数匹配,根据电机高效区提出了基于规则的转矩控制策略。运用 CRUISE和 Matlab/Simulink软件分别建立整车模型和同轴... 详细信息

针对单电机直驱系统高效区利用不足的问题,以某款纯电动城市客车为例设计了一种同轴双电机系统,基于行驶工况分析进行参数匹配,根据电机高效区提出了基于规则的转矩控制策略。运用 CRUISE和 Matlab/Simulink软件分别建立整车模型和同轴双电机系统控制策略模型,进行动力性和经济性仿真。仿真结果表明:同轴双电机系统满足整车动力性要求,与单电机相比具有更好的经济性。

关键词：电动客车双电机控制策略参数匹配

基于NS-3网络模拟器的MPQUIC协议仿真研究

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南京大学学报（自然科学版） 2024年第4期60卷 625-632页

作者：聂金全樊越华吴骏逸章志明雷刚曹远龙江西师范大学软件学院南昌330022 江西省区块链数据安全与治理工程研究中心南昌330022

随着5G移动视频应用加速落地以及国内视频流需求的迅速激增,迫切需要一种新的数据传输协议来提供可靠的安全性,以保障上层应用处理更多的接入连接以及满足更低的延时需求.多路径QUIC协议(Multipath Quick UDP Internet Connection,MPQU... 详细信息

随着5G移动视频应用加速落地以及国内视频流需求的迅速激增,迫切需要一种新的数据传输协议来提供可靠的安全性,以保障上层应用处理更多的接入连接以及满足更低的延时需求.多路径QUIC协议(Multipath Quick UDP Internet Connection,MPQUIC)具有拟合多条链路带宽资源、强大连接的容错能力和高可靠性等优点,被认为将在未来移动互联网数据传输中发挥重要的作用.然而,目前国内外研究人员对于MPQUIC协议的相关研究正处于初步阶段,该协议还没有一个普适性的、开源的仿真平台.因此,借助全球网络仿真领域应用最广的NS-3网络模拟器搭建了MPQUIC仿真平台(ns3-mpquic),为相关学者提供研究MPQUIC协议的开源、免费、普适的基础平台,为全球专家学者对MPQUIC协议的模拟部署和优化提供助力.

关键词：多路径传输 MPQUIC NS-3网络模拟器仿真平台

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考虑动态曲线特征的退役锂离子电池分选方法

重庆理工大学学报（自然科学） 2023年第2期37卷 19-27页

作者：聂金泉黄燕琴高洋洋李银银王聃轲湖北文理学院汽车与交通工程学院湖北襄阳441053 纯电动汽车动力系统设计与测试湖北省重点实验室湖北襄阳441053 襄阳市公共检验检测中心湖北襄阳441000

退役锂离子电池成组时,单体电池间的性能差异会造成模组性能的快速衰减,使得模组循环使用寿命降低,甚至引发安全问题。为此,以100节退役锂离子电池为研究对象进行充放电实验和内阻测试,提出了一种退役电池一致性分选方法。运用能量差表... 详细信息

退役锂离子电池成组时,单体电池间的性能差异会造成模组性能的快速衰减,使得模组循环使用寿命降低,甚至引发安全问题。为此,以100节退役锂离子电池为研究对象进行充放电实验和内阻测试,提出了一种退役电池一致性分选方法。运用能量差表述电池极化差异,选用容量、能量差、充电电压、放电电压、充电内阻、放电内阻6个指标进行多参数预分选;综合考虑电压偏差与容量偏差,采用K-means算法进行动态曲线分选;针对K-means算法K值不确定的问题,分别对电压、能量曲线进行归一化处理,基于频率分布直方图和频率分布曲线分析确定K值。实验结果表明:该分选方法能有效地改善电池的不一致性,分选后的电池充电电压一致性提高60%~94%,放电电压一致性提高10%~41%,容量一致性提高54%~67%。

关键词：退役动力电池分选方法一致性