基于流量計(jì)法的燃料電池汽車氫氣消耗量檢測方法研究.pdf

1、燃料電池汽車已成為解決全球環(huán)境與能源問題的理想方案之一，氫氣消耗量的準(zhǔn)確測量成為其研究、開發(fā)和示范運(yùn)行迫切需要解決的問題。目前氫氣消耗量檢測的主要方法有質(zhì)量法、溫度壓力法和流量計(jì)法。流量計(jì)法與質(zhì)量法和溫度壓力法相比，能進(jìn)行瞬態(tài)氫氣消耗量的測量，而且可由試驗(yàn)臺的應(yīng)用擴(kuò)展到實(shí)際燃料電池車的氫氣消耗量檢測中。因此，流量計(jì)法的研究具有更大的實(shí)用價值，但是現(xiàn)有的研究表明，流量計(jì)法在瞬態(tài)測量和車用條件下誤差較大。
　　課題調(diào)研和分析氫氣消耗量

2、檢測流量計(jì)法發(fā)展現(xiàn)狀，利用ANSYS-CFD平臺對科氏流量計(jì)進(jìn)行建模及仿真分析，得出不同介質(zhì)對科氏流量計(jì)測量精度的影響。通過對各種流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的對比，確定了用音速噴嘴裝置對質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行實(shí)流標(biāo)定以提高其測量精度的方法。根據(jù)燃料電池汽車氫氣消耗量檢測流量計(jì)法的實(shí)際測試需求，確定了標(biāo)定的氫氣流量范圍以及音速噴嘴裝置的形式。
　　針對現(xiàn)有的音速噴嘴氫氣流量計(jì)標(biāo)定裝置，分析測控系統(tǒng)需要的功能，完成硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和硬件的集成及調(diào)試，基于La

3、bview集成環(huán)境開發(fā)音速噴嘴氫氣流量計(jì)標(biāo)定裝置測控系統(tǒng)軟件，并完成軟硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。
　　其次，確定音速噴嘴氫氣流量計(jì)標(biāo)定裝置在實(shí)際應(yīng)用中的數(shù)學(xué)計(jì)算模型，利用氫氣的真實(shí)氣體顯式亥姆霍茲能量方程，用非線性二元牛頓迭代法計(jì)算得出氫氣的實(shí)際氣體臨界流函數(shù)。對裝置不確定度進(jìn)行分析，根據(jù)試驗(yàn)需求分析對裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，用質(zhì)量法對裝置不確定度進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。對影響裝置流量穩(wěn)定性的因素進(jìn)行分析，針對氣源壓力的影響，設(shè)計(jì)氣瓶組排架，根據(jù)流量穩(wěn)定性評

4、估方法，進(jìn)行流量穩(wěn)定性試驗(yàn)。根據(jù)音速噴嘴標(biāo)定質(zhì)量流量計(jì)的標(biāo)定原理，提出分段線性插值的標(biāo)定方法。
　　最后，本文根據(jù)試驗(yàn)需求，確定了具體的試驗(yàn)流程，完成了試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作。對試驗(yàn)過程中，兩種質(zhì)量流量計(jì)測量誤差的來源進(jìn)行理論分析和試驗(yàn)研究。在氮?dú)饧皻錃猸h(huán)境下，分別對熱式流量計(jì)和氫氣流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定試驗(yàn)，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。此外，用熱式控制器模擬實(shí)際工況，進(jìn)行氮?dú)夥艢庠囼?yàn)，對科氏流量計(jì)和熱式流量計(jì)的動態(tài)測量精度進(jìn)行驗(yàn)證，確定標(biāo)定后科氏流