鉅大LARGE | 點擊量：882次 | 2019年04月14日
突破標(biāo)桿讓電池系統(tǒng)更安全
在德國寶馬公司、在鄭州宇通、長安汽車等整車企業(yè)的1.9萬余輛電動汽車上，都運用著歐陽明高團(tuán)隊的設(shè)計方法與核心技術(shù)。德國寶馬電池研發(fā)設(shè)計總監(jiān)ArnoPerner說，“與清華大學(xué)的電池安全性合作項目取得巨大成功，研究成果指導(dǎo)了電池包的設(shè)計與管理”。
實際上，鋰離子動力電池系統(tǒng)是當(dāng)前電動汽車的主流電化學(xué)動力源，但是其安全性、耐久性、動力性（電量、能量和功率特性）及系統(tǒng)集成技術(shù)是制約電動汽車大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)瓶頸。從清華大學(xué)獲悉，自2007年以來《車用鋰離子動力電池性能優(yōu)化控制與系統(tǒng)集成設(shè)計及應(yīng)用》項目研究團(tuán)隊，在中美政府間重大國際合作項目——中美清潔汽車研究聯(lián)盟的電動汽車前沿技術(shù)研究和德國寶馬公司等企業(yè)委托的系列合作項目支持下，取得了重大突破。據(jù)介紹，該項目屬于節(jié)能與新能源汽車技術(shù)領(lǐng)域，由清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室牽頭，主要完成人是歐陽明高、盧蘭光、李建秋、何向明、田碩和馮旭寧，完成單位是清華大學(xué)和北京科易動力科技有限公司。上述研究成果《車用鋰離子動力電池性能優(yōu)化控制與系統(tǒng)集成設(shè)計及應(yīng)用》榮獲2016年度汽車工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎一等獎。
突破標(biāo)桿讓電池系統(tǒng)更安全
歐陽明高介紹，該項目在安全性方面，針對電池?zé)崾Э剡@一危害最嚴(yán)重、防范最困難的電動汽車安全問題，突破了以行業(yè)標(biāo)桿美國特斯拉為代表的被動安全管理模式，發(fā)明了基于熱失控機(jī)理的主動安全防控技術(shù)。
在國際上率先研發(fā)了大容量鋰離子動力電池?zé)崾Э卣T發(fā)與擴(kuò)展過程的檢測與模型預(yù)測技術(shù)；針對自引發(fā)內(nèi)短路這一熱失控領(lǐng)域國際難題，發(fā)明了基于模型的內(nèi)短路電壓—溫度特征聯(lián)合識別技術(shù)，可以至少提前15分鐘將可能造成嚴(yán)重?zé)崾Э厥鹿实膬?nèi)短路故障診斷出來，是國內(nèi)外最早報道的自引發(fā)內(nèi)短路檢測算法。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
突破局限增加電池系統(tǒng)耐久性
歐陽明高說，在耐久性方面該項目針對動力電池系統(tǒng)實際使用壽命大大低于單體電池標(biāo)稱壽命，難以滿足整車壽命需求的問題，突破了經(jīng)典的電化學(xué)檢測方法在車用動力電池領(lǐng)域應(yīng)用的局限性，在國際上首創(chuàng)了電池組一致性分析新方法——“電量—容量”二維矢量圖法，建立了串聯(lián)電池組容量損失計算公式。
該方法將機(jī)理模型預(yù)測、最優(yōu)參數(shù)辨識和反饋校正相結(jié)合，研發(fā)出電池壽命狀態(tài)在線估計系列化技術(shù)，使電池容量估計誤差控制在1%—3%，優(yōu)于文獻(xiàn)報道的2%—5%的國際最好水平。在此基礎(chǔ)上，發(fā)明了電池組容量損失延緩與恢復(fù)技術(shù)，大幅度延長了電池系統(tǒng)壽命。
攻克難題提高電池系統(tǒng)動力性
“在動力性方面，我們團(tuán)隊針對電量、能量和功率等多種動力狀態(tài)在全工況范圍和全生命周期估計精度不高，導(dǎo)致電池動力性能發(fā)揮不充分，影響電動汽車性價比的問題，突破了動力電池電壓/電量精確同步檢測技術(shù)難題，提出了考慮鋰離子固相擴(kuò)散效應(yīng)的電化學(xué)等效電路模型，發(fā)明了基于模型的電池荷電狀態(tài)(SOC)、健康狀態(tài)(SOH)、能量狀態(tài)(SOE)、功率狀態(tài)(SOP)在線聯(lián)合估計算法，使動力電池在低電量工作區(qū)域和容量衰減情況下的估計誤差大幅減小?！睔W陽明高說。以此技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)的電動轎車剩余里程估計技術(shù)，在剩余里程最后30km估計精度優(yōu)于國際標(biāo)桿電動車日產(chǎn)聆風(fēng)。
“機(jī)—電—熱”集成創(chuàng)新研發(fā)出新型動力電池系統(tǒng)
歐陽明高介紹，在系統(tǒng)集成方面，項目團(tuán)隊基于上述三大關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步突破了新一代電池管理系統(tǒng)軟硬件集成技術(shù)和電池系統(tǒng)機(jī)—電—熱集成技術(shù)，研制出以基于模型的電池管理為核心的高安全性動力電池系統(tǒng)。并且在保證安全可靠的前提下實現(xiàn)了輕量化，其中方殼電池模塊的質(zhì)量成組效率大于90%，優(yōu)于國際著名廠商韓國三星同類產(chǎn)品指標(biāo)。
“研究工作形成了系統(tǒng)性創(chuàng)新成果，知識產(chǎn)權(quán)總計139項，其中專利112項，軟件著作權(quán)27項。專利中包括授權(quán)發(fā)明專利51項，公開待授權(quán)發(fā)明專利33項。”歐陽明高說，研究成果在國內(nèi)外期刊發(fā)表論文83篇，其中23篇發(fā)表在國際工程科技領(lǐng)域800余種SCI期刊中總引用排名第一的雜志：JournalofPowerSources（國際電源雜志），其中1篇位居該刊2011年以來總引用和下載前三名，在國際車用鋰離子動力電池研究領(lǐng)域起到了引領(lǐng)作用。
據(jù)了解，研究成果受到國內(nèi)外著名專家好評，美國密西根大學(xué)清潔能源車輛中心主任H.Peng教授這樣評價項目成果：“車用動力電池系統(tǒng)電量—容量矢量圖是歐陽明高教授課題組在工程科技領(lǐng)域做出的杰出貢獻(xiàn)”；中國汽車工程學(xué)會組織的科技成果評審委員會一致認(rèn)為“項目總體達(dá)到國際先進(jìn)水平，部分關(guān)鍵技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平”。
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