零下35℃下电池快速升温 “北理工制造”电动车驰骋冬奥

February 7, 2022February 6, 2022 科技

　“目前，全世界没有一辆电动车在-35℃以下、冻72个小时后，在不接入任何外接电源的条件下仍然可以正常行驶，但我们团队研制的电动车就做到了！”作为我国新能源电动汽车的创始人，中国工程院院士、北京理工大学教授孙逢春无不自豪地说，由他总负责的北京市科技计划项目“面向冬奥环境的新能源汽车关键技术开发及示范应用”重大项目为北京冬奥会新能源汽车应用奠定了坚实的技术基础。

　　为电池加装“暖宝宝”

　　据前期调研，冬奥会期间，新能源汽车面对的是-20℃至-30℃的低温工作环境，作为举办地之一的张家口地区，崇礼室外赛区在极寒时温度将降至-23℃。

　　“在解决电动汽车动力锂电池低温应用方面，重要解决方法是采用外部加热方式，但是这种电池加热系统能耗高、时间长、效率低、效果差。”孙逢春告诉北青报记者，北理工冬奥团队研制的低温自加热电池系统，可以在-35℃的环境下，基于自加热的方式在5至6分钟之内使车载动力电池温度上升到0℃以上，从而激活动力电池的正常应用。“就相当于给传统电芯增加了高效的加热镍箔片，给电池带上‘暖宝宝’。”在电动汽车冷启动时，短时间内就能把电池加热到适宜的工况温度。这一技术突破解决了电动汽车在冬季严寒条件下续航里程、行驶安全性和行驶舒适性等多方面难题。

　　“加热镍箔片在两个电池单体的中间，有了这个加热片，便和电池的正负极构成了回路，通过‘自激活-电池给自己供电加热’的原理短时间内释放热量，将电池升温到0℃左右，即使电池停止了‘自加热’，余热也会让电池持续升温，达到‘舒适工作’的温度区间内，让电动车正常行驶。这是一种物理反应，我们的方案及使用的材料都经过了大量实验，是满足安全需求的。”参与此次科研项目的北理工博士易江说。

　　动力系统实现连续爬坡

　　除了温度低，复杂的路况，也对新能源汽车智能自主安全监控提出了较大挑战。“尤其是延庆赛区的高山滑雪项目，我们的车辆需要每天不间断地往返山脚和山顶之间，这种应用场景对车辆的动力系统提出了严格的要求。”易江告诉北青报记者，驱动电机可以称为车辆的另一颗“心脏”，但一般现有新能源汽车的动力系统无法满足持续爬坡的需求。于是北理工及理工华创电动车技术团队开发了双电机无动力中断一体化自动变速电驱动系统。

　　这套为冬奥会开发的动力系统可以覆盖冬奥会时所有的“连续爬坡”场景，“就好比我们用‘黑科技’加固了‘心脏’，让心脏的供血能力更强了，为车辆提供更强、更持久的动力。”易江说，这个系统既可保证电动车持续爬坡而“不知疲倦”，也可以规避电动车在换挡过程中出现动力损失等情况。

　　“同时我们也给车辆加装了智能大脑——智能网联整车控制器（iVCU），将车辆运行状态信息上传到云平台，实现对车辆运行的安全监控，真正做到万无一失。”

　　新能源客车服务冬奥

　　冬天乘坐电动车，体验感如何？是否为了保证电动车正常运行，而不敢开空调呢？关于这个问题，北理工冬奥团队也给出了答案。

　　北理工团队开展了低温补气增焓技术的应用研究，与传统的车内空调制热相比，具有宽温区、高能效、安全性好等特点，解决温度受限及能效低的难题，可以满足冬奥电动汽车低温环境制热的要求。易江介绍，低温补气增焓技术不仅让空调的运行效率提升了，在制热的同时，还把能耗降了下来，为乘客提供了舒适的环境。

　　据介绍，北理工冬奥团队带头研制的212辆新能源客车已经在延庆赛区和张家口崇礼赛区投入使用，承担两个赛区的车辆运营保障任务，该项目由北京理工大学总牵头，清华大学、北汽福田、北汽新能源、理工华创、亿华通等龙头单位及领军企业共同参与，其中，北理工及理工华创团队有10人参与保障任务，有4人将全程参与延庆赛区和崇礼赛区的冬奥会期保障工作。