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為參加北京冬奧會(huì) 電動(dòng)汽車裝上了抗凍“心臟”


原文標(biāo)題:為參加北京冬奧會(huì) 電動(dòng)汽車裝上了抗凍“心臟”

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不同于夏季奧運(yùn)會(huì),,冬奧會(huì)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(huì)的低溫環(huán)境將給新能源汽車的啟動(dòng)、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(dòng)大客車動(dòng)力平臺(tái)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(dòng)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(dòng)力電池系統(tǒng)產(chǎn)品——全氣候動(dòng)力電池,,可在極寒環(huán)境下提供強(qiáng)勁動(dòng)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(dòng)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(dòng)汽車在極寒環(huán)境充電困難,、無法啟動(dòng)等問題,,我們研發(fā)的鋰離子動(dòng)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(dòng),?!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(dòng)車在嚴(yán)寒環(huán)境面臨的系列難題,,北理工、榮盛盟固利動(dòng)力科技有限公司,、北京理工華創(chuàng)電動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)力電池系統(tǒng)產(chǎn)品在海拉爾成功完成3次全氣候動(dòng)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(dòng)力電池系統(tǒng)整個(gè)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(huì)需求,,展現(xiàn)三大核心技術(shù)亮點(diǎn)

顯然,電動(dòng)汽車要滿足冬奧會(huì)的應(yīng)用需求,,除了要能夠在低溫環(huán)境下啟動(dòng),、續(xù)航和有效使用外,還要充分考慮冬奧會(huì)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(dòng)汽車還需要具備較高的智能駕駛水平等,。

“在冬奧會(huì)上亮相的電動(dòng)汽車必須形成技術(shù)高地,,展示新一代電動(dòng)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(dòng)力系統(tǒng)、智能駕駛功能,,將是冬奧會(huì)電動(dòng)汽車的三大核心亮點(diǎn),。”林程表示,。

為達(dá)到冬奧會(huì)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(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用于冬奧環(huán)境中的純電動(dòng)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(huì)電動(dòng)汽車的動(dòng)力方面,,理工華創(chuàng)發(fā)明了“新型雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)”,,開發(fā)出了電動(dòng)汽車無動(dòng)力中斷高效一體化動(dòng)力驅(qū)動(dòng)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(dòng)換擋,,又能保證電力不中斷,,大大提升了電動(dòng)汽車性能。

不僅如此,,冬奧會(huì)電動(dòng)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(dòng)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,。”林程說,。

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(huì)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(gè)小時(shí)后,整車被凍透?,F(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,,福田12米電動(dòng)大客車、宇通7米中型客車,、北汽新能源電動(dòng)小客車三類車型可實(shí)現(xiàn)6分鐘快速自加熱啟動(dòng),,升溫速度每分鐘超過5℃,低溫啟動(dòng)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(dòng),。三類車型順利通過全氣候動(dòng)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(dòng),、能耗等系列試驗(yàn),。

在測試現(xiàn)場研討會(huì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)力電池一鍵加熱控制系統(tǒng)、無動(dòng)力中斷兩擋電驅(qū)動(dòng)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(dòng)汽車無法充放電,、整車無法啟動(dòng),、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(dòng)汽車將展示在世人面前,,有望成為北京冬奧會(huì)上的一道靚麗風(fēng)景,。

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