为参加北京冬奥会的电动汽车安装了防冻“心脏”

为参加北京冬奥会的电动汽车安装了防冻“心脏”

我们的记者华玲

2019年1月，12米纯电动公路车在内蒙古海拉尔牙克石试验场进行冰雪试验。照片由华创科技提供

关注国家重点研发计划“新能源汽车”重点项目

本次极寒试验的成功，标志着我国新能源汽车在全天候动力电池、低温增焓空调、全天候车辆控制等核心关键技术上处于世界领先水平，为新能源汽车突破严寒禁区奠定了坚实的技术基础。

中国工程院院士、北京理工大学孙逢春教授

与夏季奥运会不同，冬季奥运会期间温度低至-30至-40，这意味着2022年北京冬季奥运会的低温环境将对新能源汽车的启动和续航提出更高的要求。

面对冬奥会环境的应用需求，在国家重点研发计划重点项目“新能源汽车”、“高性能纯电动公交车动力平台关键技术及车辆应用”的支持下，由孙逢春领导的项目组自主研发的锂离子动力电池系统产品——全天候动力电池， 北京理工大学(以下简称北京理工大学)教授、中国工程院院士，北京理工大学电动汽车国家工程实验室教授、博士生导师林成，能在极冷环境下提供强大的动能。

研制加热电极，实现-40一键加热

“电池的化学反应需要一定的温度，所以电动车在-10的环境下不采取相应的措施是无法工作的。为了解决电动汽车在极冷环境下充电困难、无法启动的问题，我们开发的锂离子动力电池系统产品采用内置加热膜片，使电池有一个世界屋脊，即加热电极，可在-40的环境温度下加热，关键是实现快速自热和冷启动。”林诚在接受《科技日报》记者采访时说。

据介绍，为了解决电动汽车在严寒环境下面临的一系列问题，北京理工大学、荣盛盟古力动力科技有限公司、北京理工大学华创电动车科技有限公司(以下简称科技华创)、北汽福田汽车有限公司等项目组成员共同开发了全气候电池系统。按照它的原理，有些“剑走偏锋”，在极低的温度环境下，电池只能用剩下的一点点能量来加热自己。它的工作过程相当于内部快速短路，使电池迅速升温并自我激活。

2018年严冬，内蒙古海拉尔天寒地冻，只有林诚团队研发的电动车在雪地里行驶。经过测试，车辆在-40的低温下静置48小时后，电池系统开始以每分钟4的速度升温，消耗的能量占总能量的5%。

2019年同期，林诚团队继续在海拉尔组织车辆冬季测试。电池系统每分钟升温7，能耗占总能耗的5%，空调和采暖能耗下降40%。

2020年初，团队又进行了一次冬季实验。截至目前，由北京理工大学牵头的项目组开发的锂离子动力电池系统产品已在海拉尔成功完成三次极寒环境试验，自热率指标达到国际领先水平。

林诚指出：“这是一整套创新体系，涉及很多核心技术。该团队不仅研究加热系统的控制策略和理论，如加热板材的选择和优化、加热回路的研发和加热策略的研究，还结合车辆控制。目前，全气候的整个工作原理的验证

显然，为了满足冬奥会的应用要求，电动车不仅要能在低温环境下有效启动、持续、使用，还要充分考虑冬奥会河北赛区的山地地形，以解决车辆在山路和冰雪路面上的安全行驶问题。另外，电动汽车需要有高水平的智能驾驶。

“冬奥会上亮相的电动汽车一定要形成技术高地，展示新一代电动汽车的核心技术，引领行业发展方向。耐寒性、强大的动力系统和智能驾驶功能将是电动汽车在冬奥会上的三大核心亮点。”林诚说。

为了满足新能源汽车在冬奥会上的应用需求，华创科技通过产学研一体化，将高性能全气候电动汽车的关键技术应用于冬奥会环境下纯电动公交车的开发。目前这一成果已经满足量产条件。

据报道，在冬奥会电动汽车的动力方面，科技华创发明了“新型双电机驱动系统”，研发出了一种无动力中断的电动汽车高效集成动力驱动技术。该技术紧跟商用车实际应用需求，研发成果结构紧凑紧凑，扭矩输出能力强，比功率密度高，节能潜力大。这在国内还是第一次。这项技术不仅可以实现自动换挡，还可以保证不间断供电，大大提高了电动汽车的性能。

而且科技华创开发的智能联网车辆控制器安装在冬奥会电动车上，可以与车内互联网和组件网络无缝连接。它具有车辆控制、远程诊断、蓝牙诊断、远程FOTA和无线校准功能，并具有多种加密和握手机制，以确保通信和文件的安全。电动汽车可以通过4G网络上传车辆状态和故障，实现远程诊断和程序更新。

“按照团队的设想，未来汽车无论走到哪里，里面的每个电池、每个回路的信息都可以实时到达监控中心和管道

实现量产，能耗较现有同类产品降低20%

2020年初，在内蒙古牙克石中汽中心呼伦贝尔冬季汽车试验场开展冬奥会新能源汽车技术极寒环境试验中，林程团队将整车静置于-30℃以下的极寒环境中，在40个小时后，整车被冻透。现场试验数据显示，福田12米电动大客车、宇通7米中型客车、北汽新能源电动小客车三类车型可实现6分钟快速自加热启动，升温速度每分钟超过5℃，低温启动环节电池加热能耗不高于5%，车辆行驶过程无须再给电池加热。福田客车低温增焓空调制热试验，实现30分钟内整车车厢温度从-30℃提升到19℃，而目前常规车用的热泵空调在-15℃的环境中将无法启动。三类车型顺利通过全气候动力电池低温加热、空调制热、除霜及冰雪条件下的爬坡、加速、制动、能耗等系列试验。

在测试现场研讨会上，孙逢春院士表示，本次极寒测试的成功，标志着中国新能源汽车在全气候动力电池、低温增焓空调、全气候整车控制等核心关键技术方面处于世界领先水平，为新能源汽车突破严寒禁区奠定了坚实的技术基础。未来新能源汽车将无惧超低温严寒，并且能够保持与常温状态下几乎相同的续驶里程。

林程告诉记者，目前已经开展全气候新能源客车的小批量生产，并在北京延庆等地区试跑。如果全气候电池技术得以广泛应用，我国电动汽车将有望普及到西北、东北等高寒地区，甚至出口到俄罗斯及北欧国家。

北京市科委官网显示，经过多年技术攻关，该项目团队在完成全气候电池技术原理验证的基础上，集成全气候电池系统、智能整车控制器、动力电池一键加热控制系统、无动力中断两挡电驱动总成、低温增焓空调、航空气溶胶车体保温材料等多项创新性产品，并解决了极寒条件下纯电动汽车无法充放电、整车无法启动、空调能耗高等技术难题。整车能耗较现有同类车型在运行工况下降低20%，电池系统可在-40℃至60℃超宽环境温度下正常运行。

预计到2022年，具备高性能和全气候工作模式的电动汽车将展示在世人面前，有望成为北京冬奥会上的一道靓丽风景。