含余热回收的卡车能源系统中多能流耦合机制及人工智能调控研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51906173
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0601.工程热力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Trucks play a pivotal role in the modernization construction in our country and they consume 49.2% of the total oil consumed by automobiles, becoming one of the main CO2 sources. Therefore, it is very important to improve energy efficiency of trucks. The Internal combustion engine of the truck only uses about 40% of fuel energy, the remaining energy is mainly discharged by the exhaust and jacket water, so it is quite an important way of improving internal combustion engine efficiency by waste heat recovery. The waste heat recovery system and the vehicle are coupled closely during the actual operation. Their coupling mechanism is quite complex and there are still some unsolved key problems: at the input end of waste heat recovery system, it is difficult to match well with multiple heat sources of engine during the whole working condition and meet the requirement of real application at the same time. At the output end, the traditional energy coupling structure can not satisfy well with vehicle energy demand all the time. Besides, there is no efficient vehicle energy management strategy by artificial intelligence. Therefore, the energy saving potential of waste heat recovery system under the actual road conditions has not been fully developed. In order to solve these problems, this study proposes using transcritical CO2 mixture rankine cycle as engine waste heat recovery combining with the energy coupling structure of parallel hybrid electric vehicles, and the whole vehicle energy management strategy is developed based on the deep Q-network algorithm, so as to realize efficient coupling of multi-energy flows in the vehicle during the whole road conditions.
卡车在我国现代化建设中有着举足轻重的作用,同时消耗了汽车消耗石油总量的49.2%,是CO2的主要排放源之一,因此提高卡车能效至关重要。而卡车内燃机仅利用了约40%的燃料能量,其余能量主要通过烟气和缸套水余热等被散失,所以余热回收是提高内燃机能效的重要手段。余热回收系统与实际运行的整车各能流深度耦合,其调控机制复杂且仍存在着关键问题,即在余热回收系统输入端传统系统很难与多余热源实时高效匹配并满足卡车上实际应用的要求,在输出端缺乏可实时响应整车能量需求的耦合模式,也缺乏含余热回收的整车智能能量管理策略,导致余热回收系统在实际卡车运行工况中的节能潜力还没有被完全开发。因此本项目提出采用CO2混合工质跨临界朗肯循环余热回收系统结合并联混合动力能量耦合模式,并采用基于深度强化学习算法的人工智能能量管理策略,最终实现整车能源系统全工况高效运行。

结项摘要

卡车消耗了我国汽车消耗石油总量的49.2%,因此提高卡车能效对减少碳排放至关重要。而卡车内燃机仅利用了约40%的燃料能量,其余能量通过烟气和缸套水余热等被散失,所以余热回收是提高内燃机能效的重要手段。余热回收系统与实际运行的整车各能流深度耦合且调控机制复杂,因此本项目目标是解决卡车运行工况下内燃机余热回收系统ORC(Organic Rankine Cycle)与整车能源系统协调耦合所面临的复杂能量管理问题。为此本项目从余热回收系统性能优化,与整车能量耦合的余热回收系统动态仿真控制,以及耦合余热回收系统的整车能量管理策略等方面开展了研究,并按预定计划完成了研究内容。. 通过对四大类典型多热源ORC余热回收系统进行充分优化分析,获得了它们各自与内燃机余热源特征的匹配机制,并制定了相应的余热回收系统构型选型方法;基于此方法针对不同内燃机开发了三款余热回收系统样机并作了大量性能测试实验,测试结果表明本项目所开发的样机最大可提升内燃机热效率3.7个百分点。进一步为研究余热回收系统动态特性和控制策略,本项目提出了高精度混合工质换热过程建模方法、标准的ORC余热回收系统动态仿真模型标定流程、机理骨架结合表征参数的高精度且高计算速度建模方法、以及基于深度强化学习的参数控制方法;据此建立了不同余热回收系统与整车耦合的高精度动态仿真模型,研究了余热回收系统动态特性并开发了控制策略,进一步确立了与整车通过混动耦合的技术路线。在此基础上,针对耦合余热回收的不同混动构型设计了基于规则、基于传统优化方法、以及基于深度强化学习的能量管理策略,并通过仿真证明了基于深度强化学习算法的能量管理策略的优异性。上述成果推动了余热回收技术的上车实际应用,目前负责人正在与中国重汽开展实车测试工作。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(9)
Dynamic simulation study of the start-up and shutdown processes for a recompression CO2 Brayton cycle
再压缩CO2布雷顿循环启动和关闭过程的动态模拟研究
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2022.124928
  • 发表时间:
    2022-11
  • 期刊:
    Energy
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Wang Xuan;Jinwen Cai;Zhimin Lin;Hua Tian;Gequn Shu;Rui Wang;Xingyan Bian;Lingfeng Shi
  • 通讯作者:
    Lingfeng Shi
Dynamic response and emergency measures under failure conditions of sCO2 Brayton cycle
sCO2布雷顿循环故障工况下的动态响应及应急措施
  • DOI:
    10.1002/ese3.1300
  • 发表时间:
    2022-09
  • 期刊:
    ENERGY SCIENCE & ENGINEERING
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Rui Wang;Xinyu Li;Zheng Qin;Lintao Wang;Zhimin Lin;Xuan Wang;Hua Tian;Gequn Shu
  • 通讯作者:
    Gequn Shu
Optimization strategy and capacity planning for coordinated operation of regional energy internet system based on sparrow search algorithm
基于麻雀搜索算法的区域能源互联网系统协调运行优化策略与容量规划
  • DOI:
    10.1080/15435075.2021.2005607
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
    International Journal of Green Energy
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Junxiu Zhao;Xuan Wang;Hua Tian;Gequn Shu
  • 通讯作者:
    Gequn Shu
Energy management strategy for hybrid electric vehicle integrated with waste heat recovery system based on deep reinforcement learning
基于深度强化学习的集成余热回收系统的混合动力汽车能量管理策略
  • DOI:
    10.1007/s11431-021-1921-0
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    Science China Technological Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xuan Wang;Rui Wang;GeQun Shu;Hua Tian;XuanAng Zhang
  • 通讯作者:
    XuanAng Zhang
Review of dynamic performance and control strategy of supercritical CO2 Brayton cycle
超临界CO2布雷顿循环动态性能及控制策略综述
  • DOI:
    10.1016/j.egyai.2021.100078
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    Energy and AI
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xuan Wang;Rui Wang;Xingyan Bian;Jinwen Cai;Hua Tian;Gequn Shu;Xinyu Li;Zheng Qin
  • 通讯作者:
    Zheng Qin

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

影响北方白菜型冬油菜主要农艺性状变异的气象因子分析
  • DOI:
    10.13304/j.nykjdb.2019.0686
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国农业科技导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    金姣姣;侯献飞;李强;贾东海;顾元国;王轩;曾瑞;蒲媛媛;武军艳;方彦;李学才;马骊;刘丽君;孙万仓
  • 通讯作者:
    孙万仓
地黄饮子配合针刺百会穴治疗阿尔茨海默病疗效观察
  • DOI:
    10.13935/j.cnki.sjzx.160517
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    世界中西医结合杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚爱娜;王轩;董联玲;贺文彬
  • 通讯作者:
    贺文彬
基于互联网搜索指数的多因素集成下人民币汇率预测
  • DOI:
    10.13383/j.cnki.jse.2017.03.007
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    系统工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王轩;杨海珍
  • 通讯作者:
    杨海珍
射流三通对灌水器抗堵塞特性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    农业机械学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王新坤;樊二东;徐胜荣;张晨曦;薛子龙;王轩
  • 通讯作者:
    王轩
乙型肝炎病毒X基因对肾小管上皮细胞凋亡及免疫分子的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中华肾脏病杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王轩;周益;袁伟杰;朱楠
  • 通讯作者:
    朱楠

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码