為參加北京冬奧會 電動汽車裝上了抗凍“心臟”
發(fā)布日期: 2021-05-12 供稿:科技日報(bào)
編輯:吳楠 審核:劉曉俏 閱讀次數(shù):原文標(biāo)題:為參加北京冬奧會 電動汽車裝上了抗凍“心臟”
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不同于夏季奧運(yùn)會,冬奧會舉辦期間,,氣溫低至零下三四十?dāng)z氏度(℃),,這意味著2022年北京冬奧會的低溫環(huán)境將給新能源汽車的啟動,、續(xù)航等提出更高要求。
面向冬奧環(huán)境的應(yīng)用需求,,在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“新能源汽車”重點(diǎn)專項(xiàng)“高性能純電動大客車動力平臺關(guān)鍵技術(shù)及整車應(yīng)用”項(xiàng)目的支持下,,由北京理工大學(xué)(以下簡稱北理工)教授、中國工程院院士孫逢春指導(dǎo),,北理工電動車輛國家工程實(shí)驗(yàn)室教授,、博士生導(dǎo)師林程帶領(lǐng)的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的鋰離子動力電池系統(tǒng)產(chǎn)品——全氣候動力電池,可在極寒環(huán)境下提供強(qiáng)勁動能,,為新能源汽車裝上了一顆抗凍“心臟”,。
開發(fā)加熱極,實(shí)現(xiàn)-40℃環(huán)境一鍵加熱
“電池的化學(xué)反應(yīng)需要一定溫度,,所以電動車在-10℃環(huán)境里如果不采取相應(yīng)措施就沒法工作,。為解決電動汽車在極寒環(huán)境充電困難、無法啟動等問題,,我們研發(fā)的鋰離子動力電池系統(tǒng)產(chǎn)品采取內(nèi)置加熱膜片的方式,,使電池出現(xiàn)第三極,即加熱極,,可在環(huán)境溫度-40℃狀態(tài)一鍵加熱,,實(shí)現(xiàn)快速自加熱與冷啟動?!绷殖淘诮邮芸萍既請?bào)記者采訪時(shí)表示,。
據(jù)介紹,為了解決電動車在嚴(yán)寒環(huán)境面臨的系列難題,,北理工,、榮盛盟固利動力科技有限公司、北京理工華創(chuàng)電動車技術(shù)有限公司(以下簡稱理工華創(chuàng)),、北汽福田汽車股份有限公司等項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員共同研發(fā)了全氣候電池系統(tǒng),。其原理說來有些“劍走偏鋒”,在極低溫環(huán)境下,,讓電池利用僅剩的一點(diǎn)能量,,給自身加熱,。其工作過程相當(dāng)于內(nèi)部快速短路,從而使電池迅速變熱,,將自己激活,。
2018年嚴(yán)冬,內(nèi)蒙古海拉爾天寒地凍,,只見由林程團(tuán)隊(duì)開發(fā)的電動汽車在白雪皚皚的道路上行駛,。經(jīng)過測試,車輛在-40℃的低溫環(huán)境下靜置48小時(shí)后,,啟動電池加熱,,電池系統(tǒng)每分鐘升溫4℃,消耗能量占總能量的5%,。
2019年同期,,林程團(tuán)隊(duì)在海拉爾繼續(xù)組織車輛冬季試驗(yàn),電池系統(tǒng)每分鐘升溫7℃,,消耗能量占總能量的5%,,空調(diào)制熱能耗降低40%。
2020年初團(tuán)隊(duì)又進(jìn)行了一次冬季試驗(yàn),。截至目前,北理工牽頭的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開發(fā)的鋰離子動力電池系統(tǒng)產(chǎn)品在海拉爾成功完成3次全氣候動力電池極寒環(huán)境試驗(yàn),,自加熱速率指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平,。
林程指出:“這是一整套創(chuàng)新體系,涉及很多核心技術(shù),,團(tuán)隊(duì)不僅對加熱系統(tǒng)的控制策略和理論展開研究,,如加熱片材料選擇優(yōu)化、加熱回路研發(fā)和加熱策略的研究,,還要與整車控制聯(lián)合起來,。目前,全氣候動力電池系統(tǒng)整個工作原理驗(yàn)證工作已完成,,并成功研發(fā)出電池系統(tǒng)產(chǎn)品樣機(jī),。”
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開發(fā)的全氣候鋰離子動力電池系統(tǒng)產(chǎn)品,,系統(tǒng)能量突破了155瓦時(shí)/千克,,可以通過一鍵加熱技術(shù)在5分鐘左右將-30℃的動力電池快速加熱到正常使用狀態(tài),加熱能耗不高于5%,,車輛可以正常啟動和行駛,。整車產(chǎn)品已經(jīng)獲得產(chǎn)品公告并投入試驗(yàn)示范應(yīng)用。
面向冬奧會需求,,展現(xiàn)三大核心技術(shù)亮點(diǎn)
顯然,,電動汽車要滿足冬奧會的應(yīng)用需求,,除了要能夠在低溫環(huán)境下啟動、續(xù)航和有效使用外,,還要充分考慮冬奧會河北賽區(qū)以山區(qū)為主的地形地貌,,解決山路、冰雪路面汽車的安全行駛問題,,此外,,電動汽車還需要具備較高的智能駕駛水平等。
“在冬奧會上亮相的電動汽車必須形成技術(shù)高地,,展示新一代電動汽車的核心技術(shù),,引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展方向。耐寒,、強(qiáng)勁的動力系統(tǒng),、智能駕駛功能,將是冬奧會電動汽車的三大核心亮點(diǎn),?!绷殖瘫硎尽?/p>
為達(dá)到冬奧會新能源汽車應(yīng)用要求,,理工華創(chuàng)通過產(chǎn)學(xué)研融合研發(fā),,將高性能全氣候電動汽車關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用于冬奧環(huán)境中的純電動大客車開發(fā),目前這項(xiàng)成果已經(jīng)具備量產(chǎn)條件,。
據(jù)介紹,,在冬奧會電動汽車的動力方面,理工華創(chuàng)發(fā)明了“新型雙電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)”,,開發(fā)出了電動汽車無動力中斷高效一體化動力驅(qū)動技術(shù),,該技術(shù)緊扣商用車實(shí)際應(yīng)用需要,研發(fā)出的成果結(jié)構(gòu)精簡緊湊,,扭矩輸出能力強(qiáng),、比功率密度高、節(jié)能潛力大,。這在國內(nèi)系首創(chuàng),,該技術(shù)既能實(shí)現(xiàn)自動換擋,又能保證電力不中斷,,大大提升了電動汽車性能,。
不僅如此,冬奧會電動汽車上還安裝了理工華創(chuàng)研發(fā)的智能網(wǎng)聯(lián)整車控制器,,能夠和互聯(lián)網(wǎng),、車內(nèi)的組件網(wǎng)絡(luò)無縫連接,具備整車控制,、遠(yuǎn)程診斷,、藍(lán)牙診斷,、遠(yuǎn)程FOTA、無線標(biāo)定功能,,具備多重加密及握手機(jī)制,,保障通信及文件的安全。電動汽車可通過4G網(wǎng)絡(luò)上傳車輛狀態(tài)及故障,,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和更新程序,。
“按照團(tuán)隊(duì)設(shè)想,未來車走到任何地方,,內(nèi)部每一塊電池,、每一塊回路的信息,都能夠?qū)崟r(shí)到達(dá)監(jiān)控中心,、管理團(tuán)隊(duì)和整車企業(yè),,以便實(shí)現(xiàn)科學(xué)監(jiān)控管理,提前預(yù)判故障,?!绷殖陶f。
實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),,能耗較現(xiàn)有同類產(chǎn)品降低20%
2020年初,,在內(nèi)蒙古牙克石中汽中心呼倫貝爾冬季汽車試驗(yàn)場開展冬奧會新能源汽車技術(shù)極寒環(huán)境試驗(yàn)中,林程團(tuán)隊(duì)將整車靜置于-30℃以下的極寒環(huán)境中,,在40個小時(shí)后,,整車被凍透。現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,,福田12米電動大客車、宇通7米中型客車,、北汽新能源電動小客車三類車型可實(shí)現(xiàn)6分鐘快速自加熱啟動,,升溫速度每分鐘超過5℃,低溫啟動環(huán)節(jié)電池加熱能耗不高于5%,,車輛行駛過程無須再給電池加熱,。福田客車低溫增焓空調(diào)制熱試驗(yàn),實(shí)現(xiàn)30分鐘內(nèi)整車車廂溫度從-30℃提升到19℃,,而目前常規(guī)車用的熱泵空調(diào)在-15℃的環(huán)境中將無法啟動,。三類車型順利通過全氣候動力電池低溫加熱、空調(diào)制熱,、除霜及冰雪條件下的爬坡,、加速、制動,、能耗等系列試驗(yàn),。
在測試現(xiàn)場研討會上,,孫逢春院士表示,本次極寒測試的成功,,標(biāo)志著中國新能源汽車在全氣候動力電池,、低溫增焓空調(diào)、全氣候整車控制等核心關(guān)鍵技術(shù)方面處于世界領(lǐng)先水平,,為新能源汽車突破嚴(yán)寒禁區(qū)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ),。未來新能源汽車將無懼超低溫嚴(yán)寒,并且能夠保持與常溫狀態(tài)下幾乎相同的續(xù)駛里程,。
林程告訴記者,,目前已經(jīng)開展全氣候新能源客車的小批量生產(chǎn),并在北京延慶等地區(qū)試跑,。如果全氣候電池技術(shù)得以廣泛應(yīng)用,,我國電動汽車將有望普及到西北、東北等高寒地區(qū),,甚至出口到俄羅斯及北歐國家,。
北京市科委官網(wǎng)顯示,經(jīng)過多年技術(shù)攻關(guān),,該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在完成全氣候電池技術(shù)原理驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,,集成全氣候電池系統(tǒng)、智能整車控制器,、動力電池一鍵加熱控制系統(tǒng),、無動力中斷兩擋電驅(qū)動總成、低溫增焓空調(diào),、航空氣溶膠車體保溫材料等多項(xiàng)創(chuàng)新性產(chǎn)品,,并解決了極寒條件下純電動汽車無法充放電、整車無法啟動,、空調(diào)能耗高等技術(shù)難題,。整車能耗較現(xiàn)有同類車型在運(yùn)行工況下降低20%,電池系統(tǒng)可在-40℃至60℃超寬環(huán)境溫度下正常運(yùn)行,。
預(yù)計(jì)到2022年,,具備高性能和全氣候工作模式的電動汽車將展示在世人面前,有望成為北京冬奧會上的一道靚麗風(fēng)景,。
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