發(fā)展新能源汽車已成為世界各國共識(shí)，中國率先提出并明確了“純電動(dòng)汽車系統(tǒng)工程技術(shù)體系架構(gòu)”內(nèi)涵，系統(tǒng)解決了電動(dòng)汽車 “里程焦慮、充電時(shí)間長、安全顧慮”等核心難題。近日，在期刊《新能源與智能載運(yùn)》發(fā)表的文章中，中國工程院院士、北京理工大學(xué)教授孫逢春領(lǐng)銜的“電動(dòng)車輛國家工程研究中心BITEV”團(tuán)隊(duì)就其三大核心組成要素及存在的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)，進(jìn)行了研究現(xiàn)狀分析和討論，結(jié)合2008年北京奧運(yùn)會(huì)、2022年北京冬奧會(huì)、智能網(wǎng)聯(lián)自動(dòng)駕駛公交系統(tǒng)三個(gè)重大示范工程項(xiàng)目，具體說明中國電動(dòng)汽車取得的重大成就。

該論文《China"s Battery Electric Vehicles Lead the World: Achievements in Technology System Architecture and Technological Breakthroughs》的第一作者為北京理工大學(xué)電動(dòng)車輛國家工程研究中心教授何洪文，通訊作者為孫逢春院士、北京理工大學(xué)電動(dòng)車輛國家工程研究中心主任王震坡教授。

能源短缺、氣候變化與污染物排放給世界汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來挑戰(zhàn)，以電動(dòng)汽車為代表的新能源汽車得到各國重視并逐漸成為世界共識(shí)。發(fā)展電動(dòng)汽車成為實(shí)現(xiàn)中國汽車工業(yè)“換道超車”重要選擇，經(jīng)歷了四個(gè)重要的發(fā)展階段：一是始于20世紀(jì)90年代初的“讓開大道、占領(lǐng)兩廂”電動(dòng)汽車技術(shù)研發(fā)路線探索和確立階段;二是始于中國“十五發(fā)展計(jì)劃”的“三縱三橫”技術(shù)研發(fā)布局確立和實(shí)施階段;三是以北京奧運(yùn)會(huì)綠色交通為標(biāo)志的示范應(yīng)用和推廣階段;四是以2014年中國新能源汽車推廣元年為標(biāo)志的市場規(guī)模導(dǎo)入階段。純電動(dòng)汽車已成為中國新能源汽車的主要車型，具備了技術(shù)和市場保有量引領(lǐng)世界的先發(fā)優(yōu)勢。

(資料圖)

純電動(dòng)汽車存在的共性技術(shù)問題分析和系統(tǒng)工程技術(shù)體系架構(gòu)構(gòu)建

續(xù)駛里程短、充電時(shí)間長、安全保障難三大問題解決得好壞，是純電動(dòng)汽車相比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車獲得市場競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵。BITEV團(tuán)隊(duì)率先采用系統(tǒng)工程理論方法提出了純電動(dòng)汽車系統(tǒng)工程技術(shù)體系架構(gòu)，具體包括純電動(dòng)汽車、充/換電基礎(chǔ)設(shè)施以及運(yùn)營實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理系統(tǒng)三部分，其中純電動(dòng)汽車重點(diǎn)圍繞“車”，研究整車集成和綜合控制技術(shù)，解決續(xù)駛里程最優(yōu)配置與節(jié)能等問題;充/換電基礎(chǔ)設(shè)施重點(diǎn)圍繞“充電”，研究充/換電技術(shù)和綜合配置方法，解決充電時(shí)間長和充電便利的問題;運(yùn)營實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理系統(tǒng)重點(diǎn)圍繞“安全”，研究基于“車-網(wǎng)-云”的電動(dòng)汽車運(yùn)行數(shù)據(jù)采集和大數(shù)據(jù)分析、主動(dòng)管控技術(shù)，解決運(yùn)行保障的問題。

純電動(dòng)汽車系統(tǒng)工程技術(shù)體系架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展

純電動(dòng)汽車已實(shí)現(xiàn)全新設(shè)計(jì)、專用定制化開發(fā)，電動(dòng)化、智能化技術(shù)要素愈加凸顯，BITEV團(tuán)隊(duì)率先提出并發(fā)展了純電動(dòng)客車正向設(shè)計(jì)理論與系統(tǒng)集成體系，系統(tǒng)建立了純電動(dòng)汽車能耗評價(jià)體系，首次提出純電動(dòng)汽車一體化動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)，開發(fā)出電動(dòng)客車專用電動(dòng)化低地板底盤，整車能耗比國內(nèi)外同類產(chǎn)品低30%以上。

動(dòng)力電池成組和管理是電動(dòng)汽車應(yīng)用的關(guān)鍵。BITEV團(tuán)隊(duì)率先建立動(dòng)力電池成組理論體系，首次應(yīng)用大容量鋰離子電池進(jìn)行規(guī)模裝車試驗(yàn)示范運(yùn)行工作。加強(qiáng)動(dòng)力電池電能量管理、準(zhǔn)確預(yù)測剩余壽命與提高耐久性、提升低溫應(yīng)用性能、保障預(yù)期使用壽命達(dá)成，是動(dòng)力電池系統(tǒng)管理的重要內(nèi)容，基于動(dòng)力電池的故障診斷和安全預(yù)警的主動(dòng)安全研究得到廣泛關(guān)注。BITEV團(tuán)隊(duì)率先工程化實(shí)現(xiàn)了全氣候電池系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了純電動(dòng)汽車-40℃環(huán)境下快速啟動(dòng)。

電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)不斷向著更高效、更高功率密度、更高可靠性的方向發(fā)展。驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)相關(guān)研究主要圍繞新結(jié)構(gòu)電機(jī)設(shè)計(jì)、電機(jī)性能分析方法、高效優(yōu)化方法等。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制圍繞高集成度、高能量傳遞效率、高功率密度、高可靠性需求，涌現(xiàn)出魯棒性控制、自適應(yīng)控制、模型預(yù)測控制等新型控制算法，BITEV團(tuán)隊(duì)早在2001年就提出了一種多合一集成控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，大幅提高了電機(jī)控制系統(tǒng)的功率密度。

中國在國際上首次提出相對完善的充電站選址和布局理論體系，2008北京奧運(yùn)會(huì)電動(dòng)公交客車示范應(yīng)用換電時(shí)間在5分鐘以內(nèi)。無線電能傳輸是電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)電能補(bǔ)給的新技術(shù)領(lǐng)域，隨著新型寬禁帶半導(dǎo)體功率器件的快速發(fā)展，電動(dòng)汽車無線充電傳輸功率正向著百千瓦等級發(fā)展。

中國率先開展新能源車輛運(yùn)營監(jiān)控與大數(shù)據(jù)管理，早在2006年，BITEV團(tuán)隊(duì)研發(fā)了新能源汽車遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集技術(shù)和奧運(yùn)電動(dòng)公交客車大巴車監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)平臺(tái)。2016年，BITEV團(tuán)隊(duì)主持建設(shè)了具備千萬輛級新能源汽車數(shù)據(jù)采集與服務(wù)能力的新能源汽車國家監(jiān)測與管理中心，構(gòu)建了新能源汽車大數(shù)據(jù)技術(shù)體系。中國目前已建成“國家-地方政府-企業(yè)”的三級新能源汽車監(jiān)測與管理體系，成為國際上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)新能源汽車全國聯(lián)網(wǎng)的國家，走出了自主創(chuàng)新和引領(lǐng)發(fā)展之路。

提高電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率密度、系統(tǒng)效率和控制性能，提高動(dòng)力電池系統(tǒng)的能量密度、安全性和耐久性，完善整車控制系統(tǒng)架構(gòu)、實(shí)施智能化的綜合控制、降低整車能耗、提高整車全氣候環(huán)境適應(yīng)性和全天候安全性始終是整車技術(shù)研究的重點(diǎn);隨著純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程的不斷增加，超級快充、微網(wǎng)儲(chǔ)能充電等新型充電技術(shù)需求明顯;完善端-網(wǎng)-云運(yùn)營安全監(jiān)控體系，實(shí)施動(dòng)力電池全壽命周期的主、被動(dòng)安全防護(hù)成為車輛運(yùn)行安全保障的重要技術(shù)途徑;軟件定義汽車、C2C滑板底盤、域控制器、車-云協(xié)同控制等賦予純電動(dòng)汽車新的技術(shù)特征。

據(jù)悉，《新能源與智能載運(yùn)》(Green Energy and Intelligent Transportation)是由北京理工大學(xué)(BIT)和愛思唯爾出版集團(tuán)(Elsevier)共同打造的綜合性高水平國際化英文科技期刊，已入選中國科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃高起點(diǎn)新刊項(xiàng)目。期刊以刊發(fā)國際一流學(xué)術(shù)成果、引領(lǐng)新能源與智能載運(yùn)科技創(chuàng)新、服務(wù)“交通強(qiáng)國”發(fā)展戰(zhàn)略為宗旨，旨在聚焦國際綠色能源技術(shù)、先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)及具有低碳化、電動(dòng)化、智能化、共享化等促進(jìn)交通可持續(xù)發(fā)展的應(yīng)用技術(shù)等。

關(guān)鍵詞： 電動(dòng)汽車 北京理工大學(xué) 系統(tǒng)工程技術(shù) 功率密度 工程研究