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采用全局健康因子和残差模型的锂离子电池健康状态估计
1
作者 胡循泉 耿莉敏 +5 位作者 舒俊豪 张文博 巫春玲 尉小龙 黄东 陈昊 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第4期105-117,共13页
为准确估计锂离子电池的健康状态(SOH),提出了一种卷积神经网络-残差网络-双向门控循环单元-注意力机制(CNN-Residual-BiGRU-Attention)模型和微调估计方法。首先,采用分段近似聚合算法对电池容量增量和恒流充电曲线进行降维,构建全局... 为准确估计锂离子电池的健康状态(SOH),提出了一种卷积神经网络-残差网络-双向门控循环单元-注意力机制(CNN-Residual-BiGRU-Attention)模型和微调估计方法。首先,采用分段近似聚合算法对电池容量增量和恒流充电曲线进行降维,构建全局健康因子;接着,利用卷积神经网络提取全局健康因子时序特征,通过注意力机制突出强相关特征,并引入残差网络保持信息完整性;最后,通过改进人工蜂群算法对模型超参数寻优,提升模型SOH估计精度。采用美国国家航空航天局和牛津大学锂离子电池数据集进行精度验证,结果表明:利用提出的微调估计方法,即使精度较差的卷积神经-长短期记忆模型,SOH估计结果的平均绝对误差e_( MAE)、平均绝对百分比误差e_( MAPE)和均方根误差e RMSE也均在2%以内;相较于卷积神经网络-双向门控循环单元-注意力机制模型,采用CNN-Residual-BiGRU-Attention模型对训练集比例为30%的同一电池SOH进行估计,得到的e_( MAE)、e_( MAPE)和e RMSE分别降低了41.86%、44.35%、42.11%;对训练集比例为40%的同类电池SOH进行估计,得到的e_( MAE)、e_( MAPE)和e RMSE分别降低了45.51%、45.93%、40.10%。该研究结果可为低比例训练集条件下准确估计锂离子电池的SOH提供理论参考。 展开更多
关键词 锂离子电池 健康状态估计 全局健康因子 改进人工蜂群算法 残差 双向门控循环单元
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收缩比对渐缩旋转爆震燃烧室流动与增压特性影响的数值研究
2
作者 黄吕萌 徐劲轩 +1 位作者 杨诏 陈占明 《推进技术》 北大核心 2025年第5期175-183,共9页
本文针对渐缩型旋转爆震燃烧室结构优化,通过二维仿三维手段开展了不同收缩比下的爆震燃烧数值模拟研究。研究发现,相比于等直流道,渐缩流道的收缩效应在提高燃烧室出口的总压方面更具优势,增压的机制来源于渐缩流道能够限制燃烧产物的... 本文针对渐缩型旋转爆震燃烧室结构优化,通过二维仿三维手段开展了不同收缩比下的爆震燃烧数值模拟研究。研究发现,相比于等直流道,渐缩流道的收缩效应在提高燃烧室出口的总压方面更具优势,增压的机制来源于渐缩流道能够限制燃烧产物的周向膨胀而促使其转化为出口轴向速度的分量。此外,随着渐缩爆震燃烧室收缩比的减小,爆震燃烧室的沿程总压增大,爆震强度提高,在收缩比达到0.4时爆震波强度达到峰值;但燃烧室平均进气马赫数降低,导致燃料再填充高度降低,流场稳定性下降;如果收缩比不断减小,甚至会导致爆震波解耦(收缩比为0.3时发生解耦)。因此,将渐缩流道应用于旋转爆震燃烧室以提高燃烧室的增压比是提升爆震发动机推进性能重要研究方向,也为旋转爆震发动机进一步的结构优化提供了可行途径。 展开更多
关键词 旋转爆震燃烧室 渐缩流道 增压特性 流道优化 数值仿真
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质子交换膜燃料电池水淹膜干故障诊断方法综述
3
作者 高楠 李文杰 +2 位作者 耿占柏 马彦磊 陈昊 《汽车工程学报》 2024年第4期599-613,共15页
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... 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。 展开更多
关键词 水淹膜干故障 形成机理 模型 数据驱动 可视化
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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
4
作者 赵扬 耿莉敏 +5 位作者 胡循泉 胡兵 巫春玲 张文博 山世玉 陈昊 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期27-38,共12页
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,并采用卷积神经网络从中提... 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,所提模型的MAE、MAPE和RMSE分别降低了83.24%、83.75%、82.27%;相较于TCN模型,所提模型的MAE、MAPE和RMSE分别降低了76.92%、77.19%、76.01%。 展开更多
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
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二甲醚和甲醇双直喷喷雾燃烧特性的光学研究
5
作者 南天天 肖红亮 +5 位作者 张海涛 黄吕萌 陈占明 陈昊 何海斌 吴杰 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期153-161,共9页
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燃烧特性。实验中,喷射压力设置为60、80、100 MPa,环境背压设置为0.2、4 MPa,... 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燃烧特性。实验中,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。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;背压为4 MPa时情况相反。但是,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因子的总和减少了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因子的总和下降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。 展开更多
关键词 二甲醚 甲醇 闪急沸腾 喷雾特性 燃烧特性
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发动机燃用生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的性能试验 被引量：4
6
作者 耿莉敏 李士杰 +2 位作者 李慧梅 陈阳 程清波 《车用发动机》 北大核心 2018年第2期35-40,共6页
为了降低柴油机燃用中等比例生物柴油-柴油混合燃料的污染物排放,在1 400r/min和2 000r/min不同负荷条件下,首先对比分析了发动机燃用生物柴油-柴油混合燃料与纯柴油的性能差异,然后在中等比例的生物柴油-柴油混合燃料中分别掺混10%和2... 为了降低柴油机燃用中等比例生物柴油-柴油混合燃料的污染物排放,在1 400r/min和2 000r/min不同负荷条件下,首先对比分析了发动机燃用生物柴油-柴油混合燃料与纯柴油的性能差异,然后在中等比例的生物柴油-柴油混合燃料中分别掺混10%和20%(体积比)的无水乙醇,测定了乙醇掺混比对发动机经济性、动力性和排放特性的影响。结果表明:与纯柴油相比,生物柴油-柴油混合燃料的有效燃油消耗率上升,动力性略有下降,炭烟排放降低,而NO_x排放升高。随着乙醇掺混比的增大,生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的有效燃油消耗率升高,小负荷时受乙醇汽化潜热的影响导致有效热效率下降,中等负荷时乙醇对有效热效率的影响不大,而大负荷时乙醇的高含氧量能够提高发动机的有效热效率。1 400r/min和2 000r/min全负荷条件下,发动机的最大功率随乙醇掺混比的增大而下降。在不同负荷条件下,随着生物柴油-柴油-乙醇混合燃料中乙醇掺混比的增大,发动机的炭烟、NO_x和CO排放逐渐降低,小负荷时乙醇的高汽化潜热导致HC排放明显升高。 展开更多
关键词 柴油机 生物柴油 乙醇 混合燃料 经济性 排放特性
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电控高压共轨柴油机燃用生物柴油-柴油混合燃料的燃烧特性 被引量：2
7
作者 耿莉敏 程清波 +2 位作者 陈阳 陈旭博 李慧梅 《车用发动机》 北大核心 2017年第5期88-92,共5页
针对1台6缸增压中冷电控高压共轨柴油机,在不改变原柴油机结构和喷油参数的条件下,研究了生物柴油的掺混比例对发动机燃烧特性的影响。结果表明:小负荷时发动机有预喷射,随着生物柴油掺混比的增大,生物柴油-柴油混合燃料的滞燃期缩短、... 针对1台6缸增压中冷电控高压共轨柴油机,在不改变原柴油机结构和喷油参数的条件下,研究了生物柴油的掺混比例对发动机燃烧特性的影响。结果表明:小负荷时发动机有预喷射,随着生物柴油掺混比的增大,生物柴油-柴油混合燃料的滞燃期缩短、缸内最高燃烧压力下降,预喷阶段压力升高率峰值和瞬时燃烧放热率峰值减小,且对应的相位提前;主喷阶段压力升高率峰值和瞬时燃烧放热率峰值增大,且对应的相位后移。随着负荷的增大,发动机喷油策略改为单次喷射,随着生物柴油掺混比的增大,缸内最高燃烧压力下降,燃烧持续期缩短,压力升高率峰值略有增大,瞬时燃烧放热率峰值逐渐减小且对应的相位前移。两种不同负荷条件下,随着生物柴油掺混比的增大,混合燃料的指示热效率逐渐下降。 展开更多
关键词 柴油机 燃烧特性 生物柴油
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生物柴油喷雾特性研究进展 被引量：1
8
作者 陈旭博 耿莉敏 李士杰 《汽车实用技术》 2017年第19期151-152,共2页
文章通过总结前人研究成果,阐述了生物柴油喷雾特性研究进展,探索生物柴油喷雾特性进一步研究的方向。研究发现生物柴油的贯穿距离和索特平均直径比柴油大,喷雾锥角比柴油小,并且粘度对其雾化质量的影响最大;添加醇类和醚类可以明显改... 文章通过总结前人研究成果,阐述了生物柴油喷雾特性研究进展,探索生物柴油喷雾特性进一步研究的方向。研究发现生物柴油的贯穿距离和索特平均直径比柴油大,喷雾锥角比柴油小,并且粘度对其雾化质量的影响最大;添加醇类和醚类可以明显改善生物柴油的雾化特性。指出开展生物柴油喷嘴内流动的仿真和试验研究具有重要意义。 展开更多
关键词 生物柴油 喷雾特性 贯穿距离 喷雾锥角 索特平均直径
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以原料种类为基础分类的生物柴油特性综述
9
作者 高楠 李文杰 +7 位作者 张鹏 赵伟 张洁 耿莉敏 贺卫东 李植林 邢学军 王淑云 《汽车工程学报》 2025年第3期263-286,共24页
生物柴油是良好的石油柴油替代品,因其环保性能好、发动机启动性能好、燃油性能好、原料来源广、可再生等特点,具有广泛的应用前景。然而不同原料内脂肪成分及含量不同,所制备而成的生物柴油在燃烧时,性能以及排放等特性也呈现出不同的... 生物柴油是良好的石油柴油替代品,因其环保性能好、发动机启动性能好、燃油性能好、原料来源广、可再生等特点,具有广泛的应用前景。然而不同原料内脂肪成分及含量不同,所制备而成的生物柴油在燃烧时,性能以及排放等特性也呈现出不同的趋势。以生产生物柴油的原料种类为基础,对生物柴油进行分类,并对不同种类生物柴油的特性进行综述。对生物柴油的理化性质以及制备工艺进行了详细介绍,区别于以制取生物柴油的技术迭代为基础的生物柴油分类,按照原料来源不同对生物柴油进行分类,这为之后的表格汇总以及各种不同原料生产的生物柴油进行横向对比提供了基础。分别对不同种类原料制备而成的生物柴油使用特性以及变化趋势进行归纳整理,将试验结果进行直观呈现,并对不同原料所生产的生物柴油特性进行评价,所有关于生物柴油的研究都表明,在污染物排放方面,发动机在使用大多数生物柴油时都发现CO等碳的氧化物的排放量减少,大部分研究表明碳氢化合物的排放量也减少了,但是NOx的排放量增多,这几乎是所有不同种类生物柴油的共同特点。针对目前不同种类生物柴油在使用过程中的局限性以及不足之处,提出未来生物柴油使用特性优化的方向。 展开更多
关键词 原料分类 生物柴油 理化性质 制备工艺 使用特性
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