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采用深度学习的全寿命周期锂电池荷电状态估计

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西安交通大学学报 2024年

作者：张林巫春玲黄鑫蓉李艳波长安大学能源与电气工程学院长安大学陕西省交通新能源开发应用与汽车节能技术重点实验室

针对锂离子电池的健康状态（SOH）随着充放电循环次数的增加而持续退化，导致在整个寿命周期内准确估计电池的荷电状态（SOC）难度较高的问题，提出了一种采用深度学习的全寿命周期内锂离子电池SOC估计模型。该模型采用被估计时刻及之... 详细信息

针对锂离子电池的健康状态（SOH）随着充放电循环次数的增加而持续退化，导致在整个寿命周期内准确估计电池的荷电状态（SOC）难度较高的问题，提出了一种采用深度学习的全寿命周期内锂离子电池SOC估计模型。该模型采用被估计时刻及之前多个历史时刻的电流、电压和温度组成的序列数据作为模型的输入，先采用一维卷积（1D CNN）提取序列的特征，再用门控循环单元（GRU）建立特征与SOC之间的非线性关系，并采用贝叶斯优化方法（BO）对网络超参数进行寻优以提升预测的精度。采用两个公开数据集对提出的模型进行验证，实验结果表明，提出的模型在较宽的SOH范围内实现了精确的SOC预测，且预测精度显著优于采用单个深度学习模型的预测精度；其中，与CNN和BiLSTM模型相比，均方根误差分别平均降低了15.16%和45.22%；当输入序列的长度为10、数据采样间隔时间为1 min时，在两个数据集上的预测的均方根误差均低于2%。

关键词：锂离子电池荷电状态估计深度学习健康状态

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防爆柴油机排气颗粒物的微观结构研究

安全与环境学报 2024年第5期24卷 1778-1785页

作者：李阳阳朱蕙何泽郑子康崔宇宣长安大学能源与电气工程学院西安710064 陕西省交通新能源开发、应用与汽车节能重点实验室西安710064

为研究废气水洗箱和含氧燃料对防爆柴油机排气颗粒物微观结构随工况变化的影响,利用扫描电子显微镜(Scananing Elecron Microscope,SEM)对0#柴油(D100)和丁醇/柴油混合燃料(BD20)的排气颗粒物的微观形貌、分形特征和粒径分布进行研究。... 详细信息

为研究废气水洗箱和含氧燃料对防爆柴油机排气颗粒物微观结构随工况变化的影响,利用扫描电子显微镜(Scananing Elecron Microscope,SEM)对0#柴油(D100)和丁醇/柴油混合燃料(BD20)的排气颗粒物的微观形貌、分形特征和粒径分布进行研究。其中,丁醇的质量分数为20%。结果显示:经过废气水洗箱后,颗粒物内吸附质含量增多,密集程度升高,在多数工况下,颗粒物支链减少,且BD20有利于减少颗粒物碳烟粒子含量;颗粒物的计盒维数分布在1.70~1.85,且经过废气水洗箱的颗粒物结构更紧密,计盒维数更大,D100的计盒维数大于BD20的计盒维数;颗粒物基础碳粒子粒径分布在10~90 nm,废气水洗箱对颗粒物有沉降作用,使颗粒物平均粒径减小,BD20的平均粒径小于D100平均粒径。

关键词：安全卫生工程技术防爆柴油机微观形貌计盒维数基础碳粒子

二甲醚和甲醇双直喷喷雾和燃烧特性的光学研究

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西安交通大学学报 2024年

作者：南天天肖红亮张海涛黄吕萌陈占明陈昊何海斌吴杰陕西省交通新能源开发应用与汽车节能重点实验室长安大学宁波中策动力机电集团有限公司

为明晰高压喷射条件下二甲醚和甲醇双直喷的喷雾形态和火焰发展特性，通过高温高压定容燃烧弹，利用高速相机基于纹影法对比研究了甲醇和二甲醚双直喷的喷雾和燃烧特性。实验中将喷射压力设置为60、80 、100 MPa，环境背压设置为0.2 、4... 详细信息

为明晰高压喷射条件下二甲醚和甲醇双直喷的喷雾形态和火焰发展特性，通过高温高压定容燃烧弹，利用高速相机基于纹影法对比研究了甲醇和二甲醚双直喷的喷雾和燃烧特性。实验中将喷射压力设置为60、80 、100 MPa，环境背压设置为0.2 、4 MPa，环境温度分别为500 、800 K。研究表明，背压为0.2 MPa时，二甲醚的气相和液相贯穿距以及喷雾投影面积小于甲醇，而背压为4 MPa时情况相反，但二甲醚液相喷雾贯穿距和喷雾面积所占的比例在同工况下均小于甲醇，即两种背压条件下二甲醚的雾化效果均比甲醇的好。随着喷射压力的增加，双直喷喷雾的火焰浮起长度增加，喷射压力为100 MPa时的火焰浮起长度较60 MPa时增加约26.42%，着火延迟期变长，KL总和减少了44.05%；随着二甲醚喷射延时的增加，两种喷雾碰撞后形成的双直喷喷雾发展变快，喷雾面积先变小后变大，燃烧火焰的着火延迟期变长。相比于同步喷射，二甲醚延迟1 ms喷射时火焰浮起长度增加8.34%，KL总和下降26.12%。研究表明，增加喷射压力和二甲醚喷射延时对于优化二甲醚、甲醇双燃料发动机的喷雾与燃烧特性具有重要的促进作用。

关键词：二甲醚甲醇闪急沸腾喷雾特性燃烧特性

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醇对喹啉超临界水氧化的强化降解作用

环境化学 2024年

作者：张洁田欣悦李博文黄荣普孟海鱼郑小波西北旱区生态水利国家重点实验室西安理工大学交通新能源开发应用与汽车节能陕西省重点实验室长安大学

对工业废水与污泥中含氮污染物的高效处理已成为一项重要的环境问题.本研究以典型含氮化合物喹啉为研究对象，探索醇(甲醇、乙二醇和丙三醇)对喹啉超临界水氧化(SCWO)的强化降解机制，获得了反应参数对喹啉中碳、氮元素降解的影响规律... 详细信息

对工业废水与污泥中含氮污染物的高效处理已成为一项重要的环境问题.本研究以典型含氮化合物喹啉为研究对象，探索醇(甲醇、乙二醇和丙三醇)对喹啉超临界水氧化(SCWO)的强化降解机制，获得了反应参数对喹啉中碳、氮元素降解的影响规律，并且对喹啉的SCWO反应路径进行分析.研究结果表明，在压力25 MPa、氧化系数1.5、反应温度450℃时，添加800 mmol·L-1甲醇，可使1.125%wt喹啉SCWO反应的XTOC和XTN分别达到95.9%和62.7%，比纯喹啉反应的71.6%和56.2%高得多.提高反应温度和氧化系数可改善甲醇的动力学效应.另外，对甲醇、乙二醇和丙三醇的强化降解效果进行对比得出，由于多元醇优异的动力学与热效应，三者对喹啉氧化的促进作用顺序为CH3OH<(CH2OH)2

关键词：超临界水喹啉醇氧化

柴油/聚甲氧基二甲醚混合燃料匹配催化型颗粒捕集器的排放特性研究

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内燃机工程 2024年第2期45卷 18-25页

作者：张文博高楠陈昊赵伟苏欣陕西省交通新能源开发、应用与汽车节能重点实验室西安710018 陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院西安710200 长安大学陕西省甲醇燃料技术装备创新中心西安710018

使用柴油和聚甲氧基二甲醚(polymethoxy dimethyl ether,PODE)混合燃料进行了柴油机催化型颗粒物捕集器(catalytic diesel particulate filter,CDPF)的排放特性试验,研究分析了添加PODE对CDPF的过滤效率及CDPF前后端NO_(x)、CO_(2)和颗粒物排放变化的影响。结果表明:加入PODE提高了CDPF对颗粒物的过滤效率,使用90%体积分数的柴油与10%体积分数的PODE掺混(D90P10)可使CDPF的平均过滤效率提高3.6%。CDPF对核态颗粒物的过滤效率低于86.39%,CDPF对聚集态颗粒物的过滤效率高于91.32%,CDPF对核态的过滤效率低于聚集态。CDPF对不同粒径颗粒物的过滤效率不同,且随颗粒物粒径的增加而增加。两种燃料下,通过CDPF后的颗粒物的几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)均减小,NO_(x)排放降低,CO_(2)排放增加。

关键词：催化型颗粒物捕集器柴油聚甲氧基二甲醚颗粒物过滤效率

质子交换膜燃料电池水淹膜干故障诊断方法综述

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汽车工程学报 2024年第4期14卷 599-613页

作者：高楠李文杰耿占柏马彦磊陈昊长安大学陕西省交通新能源开发、应用与汽车节能重点实验室西安710064

对质子交换膜燃料电池水淹膜干故障的形成机理和检测方法进行综述。从PEMFC的构造、内部气体传输机理和水传输机理对水淹膜干故障的成因进行分析。对基于模型、数据驱动和可视化直接成像的水淹膜干故障诊断方法进行综述,深入了解不同诊... 详细信息

对质子交换膜燃料电池水淹膜干故障的形成机理和检测方法进行综述。从PEMFC的构造、内部气体传输机理和水传输机理对水淹膜干故障的成因进行分析。对基于模型、数据驱动和可视化直接成像的水淹膜干故障诊断方法进行综述,深入了解不同诊断方法的技术特点。针对目前各类诊断方法存在的局限与不足之处,借助电化学阻抗谱分析设备小型便携化、电池模型参数完善和电池故障大数据共享等技术,提出对非固定动态工况下PEMFC水淹膜干故障预防与诊断的发展方向。

关键词：水淹膜干故障形成机理模型数据驱动可视化

采用格拉姆角场-卷积神经网络-时序卷积网络混合模型的锂离子电池健康状态估计

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西安交通大学学报 2024年

作者：赵扬耿莉敏胡循泉胡兵巫春玲张文博山世玉陈昊长安大学陕西省交通新能源开发应用与汽车节能重点实验室新疆工程学院控制工程学院陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院

针对现有电池健康状态(SOH)估计存在估计精度低、时序特征捕捉不足的问题，提出了一种格拉姆角场-卷积神经网络-时序卷积网络(GAF-CNN-TCN)混合模型。利用GAF算法将不同长度的容量增量(IC)曲线转换成图像数据，并且采用卷积神经网络从... 详细信息

针对现有电池健康状态(SOH)估计存在估计精度低、时序特征捕捉不足的问题，提出了一种格拉姆角场-卷积神经网络-时序卷积网络(GAF-CNN-TCN)混合模型。利用GAF算法将不同长度的容量增量(IC)曲线转换成图像数据，并且采用卷积神经网络从中提取特征；提出一种特征融合网络，将二维卷积神经网络从图像中提取的图片特征与一维卷积神经网络从IC序列中提取的时序特征进行融合；将提取的综合特征输入时序卷积网络模型中进行训练，实现了SOH的准确估计。利用美国国家航空航天局和牛津大学的锂离子电池数据集进行模型验证。结果表明：相较于长短期记忆(LSTM)模型，GAF-CNN-TCN混合模型输出的SOH与真实SOH之间的平均绝对误差（MAE）、平均绝对百分比误差（MAPE）和均方根误差（RMSE）分别降低了85.65%、86.12%、84.0%；相较于CNN-LSTM模型，MAE、MAPE和RMSE分别降低了83.24%、83.75%、82.27%；相较于TCN模型，MAE、MAPE和RMSE分别下降了76.92%、77.19%、76.01%。

关键词：锂离子电池电池健康状态格拉姆角场卷积神经网络时序卷积网络

不同喷油定时和氧含量对正丙醇/柴油RCCI燃烧与排放特性的影响

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环境科学学报 2022年第6期42卷 337-345页

作者：韩伟强曾光张鹏汪欣唐国强范振华文昌燊西华大学汽车测控与安全四川省重点实验室成都610039 长安大学交通新能源开发、应用与汽车节能陕西省重点实验室西安710061 四川省南充市生态环境局南充637000

在总循环能量和发动机转速不变的条件下,运用一台六缸重型增压柴油机研究了不同喷油定时和氧含量对正丙醇/柴油活性控制压燃(Reactivity controlled compression ignition,RCCI)的燃烧与排放特性的影响.结果表明,随着喷油定时(Start of ... 详细信息

在总循环能量和发动机转速不变的条件下,运用一台六缸重型增压柴油机研究了不同喷油定时和氧含量对正丙醇/柴油活性控制压燃(Reactivity controlled compression ignition,RCCI)的燃烧与排放特性的影响.结果表明,随着喷油定时(Start of injection,SOI)的提前,第一燃烧阶段的放热率峰值和缸内温度不断增加,初始着火相位(CA10)和燃烧重心(CA50)同步提前,燃烧持续期基本不变,滞燃期增加.CO和HC的排放随SOI提前逐渐减小,而NO_(x)的排放随SOI提前逐渐增加;颗粒物排放的平均粒径(Particle average diameter,PAD)和颗粒物质量浓度(Particle mass concentration,PMC)及颗粒物数量浓度(Particle number concentration,PNC)会随SOI的提前呈现出逐渐降低的趋势.而氧含量(Oxygen ratios,RO)的增加会使缸内压力和缸内温度整体略微下降,滞燃期整体小幅度增加.CO和HC的排放会随着RO的增加而增加,但RO基本不影响NO_(x)的排放.另外,RO的增加会使得PAD增加,PNC降低,对PMC的影响规律不明显.

关键词：柴油喷油定时氧含量活性控制压燃燃烧与排放正丙醇

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生物质混合燃料在柴油机喷嘴内流动特性模拟

农业工程学报 2017年第21期33卷 70-77页

作者：耿莉敏王城魏有涛李琪长安大学陕西省交通新能源开发应用与汽车节能重点实验室西安710064

为了研究燃料物性差异对喷孔内流动特性的影响,通过GAMBIT软件建立三维喷嘴模型,利用FLUENT软件采用混合多相流模型,对柴油、生物柴油、生物柴油/乙醇混合燃料的喷孔内压强分布、速度分布和空化程度进行仿真分析。结果表明:燃油在压力... 详细信息

为了研究燃料物性差异对喷孔内流动特性的影响,通过GAMBIT软件建立三维喷嘴模型,利用FLUENT软件采用混合多相流模型,对柴油、生物柴油、生物柴油/乙醇混合燃料的喷孔内压强分布、速度分布和空化程度进行仿真分析。结果表明:燃油在压力室与喷孔入口衔接处压强迅速下降,进入喷孔后压强趋于稳定,在喷孔出口处压强略有上升;生物柴油的压强降幅最大,在喷孔不同截面处,与柴油相比生物柴油的压强平均下降了23.91%;生物柴油/乙醇混合燃料与柴油的压强降幅差别不大。燃油流速在喷孔入口处迅速增加,进入喷孔后增速放缓,在喷孔出口处燃油流速略有下降;在喷孔径向方向,由于壁面黏滞力作用导致速度从中心轴线向外围呈递减趋势;在喷孔不同截面处柴油的流速最快,其在喷嘴出口处的流速为229.8 m/s;生物柴油/乙醇混合燃料在喷嘴出口处的流速为223.1 m/s;生物柴油的流速最小,其在喷嘴出口处的流速为214.9 m/s。空穴现象首先发生在喷孔入口拐角处,随后向喷孔出口发展,并逐渐减弱。喷孔不同截面处,柴油的气相体积分数最大,生物柴油的气相体积分数最小,其气相体积分数比柴油平均下降了11.1%,与柴油相比生物柴油的空化程度较弱;生物柴油/乙醇混合燃料的气相体积分数与柴油差别不大,仅降低了1.8%,在生物柴油中添加乙醇能够降低燃料的密度、粘度和表面张力,改善燃料在喷孔内的流动特性,促进空化产生,喷孔内的空化现象能够为圆射流喷雾提供初始扰动,促进燃油雾化。该研究可为生物柴油/乙醇混合燃料流通特性研究提供理论支持。

关键词：生物燃料乙醇模拟混合燃料喷嘴内空穴流动