氢能与燃料电池:从仿真优化到安全运营研究专题

• 质子交换膜燃料电池仿真技术综述

  朱凯笛;盛夏;许德超;刘颖;韩令海;

  燃料电池仿真技术近年快速发展，数值仿真成为深入分析燃料电池内部传输现象的有效工具。为了优化燃料电池的设计、降低测试成本并提升研发效率，阐述了质子交换膜燃料电池基本结构和原理，从一维、二维、三维、数据驱动模型、开元软件开发5个方面综述了质子交换膜燃料电池仿真技术发展现状和研究成果，旨在为质子交换膜燃料电池数值仿真模型建立、内部传输现象研究和结构设计提供参考。

  2025年09期 No.596 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1163K]
  

• 基于不同流道参数对空冷燃料电池电堆热场的仿真研究

  胡洋;杨曦;吕家明;

  空冷型质子交换膜燃料电池（PEMFC）具有集成度高的特点，因此可广泛应用于低功率场景。但其由于燃料电池系统工作温度过于严苛的特点，需要在设计阶段进行大量的仿真及试验，以得到较好的功率稳定性及可靠性。因此，从流体力学及热力学仿真的角度，基于已选型的散热风扇，通过对简化后的模型进行CFD仿真，指导电堆双极板及膜电极的结构设计。结果表明，1.5×1.0 mm的小孔结构具有更好的散热效果；膜电极组件（MEA）宽度的增加会导致电堆内部温差的增大，通过脉宽调制（PWM）改变散热风扇的进风量可以有效地使电堆工作在最佳的工作温度区间。

  2025年09期 No.596 11-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 953K]
  

• 面向高速场景的燃料电池汽车运营成本研究

  李凯;吴征;王佳;姚占辉;

  中远途高速场景是燃料电池商用车规模化推广的重要场景，经济性评价是影响燃料电池汽车商业化应用的关键因素。本文从建立燃料电池汽车全生命周期评价模型出发，综合考虑补能时长和载货重量两项关键因素，计算得出3类高速运营典型车型的单位运输成本。通过对燃油车、纯电动汽车和燃料电池汽车的单位运输成本进行对比分析，并分析车辆成本、高速费用、氢耗和氢气价格等因素对单位运输成本的敏感度，得到降低氢价或氢耗对于优化成本效果最佳、高速费减免对重型载货车效果显著的结论，并提出延续燃料电池汽车补贴支持政策、支持方向向氢能供给端适当倾斜、企业应聚焦降低车辆自重和优化整车氢耗等针对性建议。

  2025年09期 No.596 17-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 980K]
  

• 氢能产业安全风险因素分析与措施建议

  董格;郑琪;吴胜男;梁嘉琪;

  随着全球能源转型的加速推进，氢能作为一种清洁、高效的二次能源，在能源体系中的地位日益凸显。然而，氢气易燃易爆、易泄漏扩散的特性使得氢安全成为氢能产业发展中不可忽视的重要环节。通过深入分析氢能全产业链，包括：制氢、储氢、运氢、加氢、燃料电池汽车等各个环节中所涉及的安全风险因素，以及总结国外主要国家在标准体系建设和安全技术研究的现状，最后提出了加强安全监管、技术研发、教育培训等方面的措施建议，以推动氢能产业的健康、可持续发展。

  2025年09期 No.596 23-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 772K]
  

• 新能源汽车电池上盖紧固螺栓静态扭矩衰减影响因素分析

  曹中华;盛仁斌;杜庆元;赵金金;

  针对某新能源汽车电池在振动试验后上盖紧固螺栓静态扭矩衰减的问题，通过对各种影响因素进行分析，并结合DOE试验对静态扭矩衰减进行评价，确定该问题产生的主要原因和应对方案。结果表明，通过适当提高拉铆螺母安装拉力，优化拧紧策略和上盖压条背胶产品结构可以有效解决紧固螺栓扭矩衰减严重的问题，从而提升新能源汽车电池安全性和可靠性。

  2025年09期 No.596 30-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 946K]
  

• 圆柱电芯结构工艺及应用现状

  陈雨欣;倪婧;马阔;

  锂离子电池是现阶段新能源汽车中应用最广泛的电池。以系统梳理圆柱形锂离子电芯研究现状为目的，阐述了圆柱形电芯的结构特点和生产工艺原理，对比分析出圆柱形电芯具有一致性好、安全性高、成本低的优点，阐述了小圆柱电芯的发展历程和大圆柱电芯的发展和应用现状，并对其未来发展趋势进行了展望，以期为新能源汽车电池技术的持续突破提供参考。

  2025年09期 No.596 37-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 895K]
  

• 滑板底盘锁紧机构综述

  刘显文;谢洁涛;杨宏;刘向征;耿富荣;单野;

  随着全球电动汽车的快速发展，滑板底盘技术的应用和普及得到显著提升。为了进一步推动滑板底盘技术的产业化应用，首先，从底盘锁紧机构对整车性能的影响入手，论述了NVH性能、碰撞安全性能和可靠耐久性能的计算方法。然后，详细阐述了卡爪式锁紧机构、钢珠式锁紧机构、连杆式锁紧机构、电磁式锁紧机构和柔性锁紧机构的研究成果，并对比分析了不同锁紧方式在底盘锁紧中的优缺点。最后，总结了滑板底盘锁紧机构未来的发展趋势，为滑板底盘锁紧方式的选择及其发展提供了参考。

  2025年09期 No.596 44-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1186K]
  

• 基于混沌粒子群的主动悬架变论域模糊PID设计

  梁路文;俞汪水;朱凯;

  针对车辆悬架振动的非线性和不确定性，设计了一种基于混沌粒子群的变论域模糊PID控制策略。以1/4车体主动悬架为对象，搭建动力学模型及路面激励模型，基于传统模糊PID控制器，引入变论域思想来改进模糊PID固定论域，并采用混沌粒子群优化算法（CPSO）来优化模糊PID修正系数。在MATLAB/Simulink中构建被动悬架模型，并分别采用PID控制、模糊PID控制和本文提出的控制策略并进行仿真模拟。结果表明，相对PID控制悬架策略，本文提出的控制策略使车身整体的垂直加速度、悬架动位移和轮胎相对动载荷分别提高了18.63%、31.77%和13.87%，减小了振动影响，提高了汽车的平顺性。

  2025年09期 No.596 52-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1072K]
  

• 白车身轻量化评价及质量计算方法

  王洪德;范凯;魏书魁;倪刚;

  在汽车开发的前期阶段，轻量化目标的设定与新车型白车身质量以及白车身扭转刚度性能等指标相关。为进一步落实新车型轻量化目标的设定，对评价白车身轻量化水平的指标进行分析，通过对白车身质量设定的几种方法进行说明，提出了一种基于汽车初步造型面（CAS）的白车身质量轴向投影面积对比法，并结合新车型的质量目标进行了详细的验证。该质量计算方法为汽车开发前期白车身质量目标正向开发设定提供了重要的参考。

  2025年09期 No.596 59-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 729K]
  
下载本期数据