基于流量計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，氫氣消耗量的準確測量成為其研究、開發(fā)和示范運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法。流量計法與質(zhì)量法和溫度壓力法相比，能進行瞬態(tài)氫氣消耗量的測量，而且可由試驗臺的應用擴展到實際燃料電池車的氫氣消耗量檢測中。因此，流量計法的研究具有更大的實用價值，但是現(xiàn)有的研究表明，流量計法在瞬態(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、檢測流量計法發(fā)展現(xiàn)狀，利用ANSYS-CFD平臺對科氏流量計進行建模及仿真分析，得出不同介質(zhì)對科氏流量計測量精度的影響。通過對各種流量標準裝置的對比，確定了用音速噴嘴裝置對質(zhì)量流量計進行實流標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法的實際測試需求，確定了標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標定裝置，分析測控系統(tǒng)需要的功能，完成硬件系統(tǒng)的設計和硬件的集成及調(diào)試，基于La

3、bview集成環(huán)境開發(fā)音速噴嘴氫氣流量計標定裝置測控系統(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標定裝置在實際應用中的數(shù)學計算模型，利用氫氣的真實氣體顯式亥姆霍茲能量方程，用非線性二元牛頓迭代法計算得出氫氣的實際氣體臨界流函數(shù)。對裝置不確定度進行分析，根據(jù)試驗需求分析對裝置結構進行優(yōu)化，用質(zhì)量法對裝置不確定度進行驗證試驗。對影響裝置流量穩(wěn)定性的因素進行分析，針對氣源壓力的影響，設計氣瓶組排架，根據(jù)流量穩(wěn)定性評

4、估方法，進行流量穩(wěn)定性試驗。根據(jù)音速噴嘴標定質(zhì)量流量計的標定原理，提出分段線性插值的標定方法。
　　最后，本文根據(jù)試驗需求，確定了具體的試驗流程，完成了試驗前的準備工作。對試驗過程中，兩種質(zhì)量流量計測量誤差的來源進行理論分析和試驗研究。在氮氣及氫氣環(huán)境下，分別對熱式流量計和氫氣流量計進行標定試驗，并對試驗結果進行分析。此外，用熱式控制器模擬實際工況，進行氮氣放氣試驗，對科氏流量計和熱式流量計的動態(tài)測量精度進行驗證，確定標定后科氏流