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起底纯电动车上那些不为人知的“黑科技”

2017-12-14 11:19| 发布者: dnwx| 查看: 1122| 评论: 0|来自: 本站

摘要: 从燃油车到电动汽车的演进,就是将油箱换成电池、发动机换成电机吗?当然没有这么简单。 可能很多人都未曾知晓,早期的电动汽车,内部竟然有着功能类似家庭电路总闸的“总开关”;更无从想象,电动汽车启动100毫秒内 ...

从燃油车到电动汽车的演进,就是将油箱换成电池、发动机换成电机吗?当然没有这么简单。

可能很多人都未曾知晓,早期的电动汽车,内部竟然有着功能类似家庭电路总闸的“总开关”;更无从想象,电动汽车启动100毫秒内的纤毫之间,与大坝泄洪的雄浑气势有着怎样的奇妙交集。

电动车平稳运行的背后隐藏着无数科技研发人员的心血

“道日用而不自知”,电动汽车亦如是。即便是每天都开电动车出行的朋友,对自己的座驾也未必真的了如指掌。每一个看似平淡无奇的日常操作,背后其实凝聚着无数科技研发人员的心血和汗水。

近日,第十九届中国专利奖评选结果揭晓,由北汽新能源申报的《电车动力电池高压回路电阻的在线监测控制方法及装置》和《一种用于电动汽车的电器启动保护装置》的两件发明专利,同时荣获中国发明专利优秀奖。

中国专利奖是由国家知识产权局设立的政府部门奖,是我国对已授予专利权的发明创造给予奖励的最高奖项。那么,北汽新能源的这两项发明专利究竟有何非凡之处?

曾大行其道的“总开关”,是如何退出历史舞台的?

现在对纯电动车习以为常的朋友也许很难想象,在推广初期,人们对电动汽车最大的顾虑是安全问题。当时,人们普遍担忧高压电会泄漏造成意外。

《电车动力电池高压回路电阻的在线监测控制方法及装置》专利发明团队带头人,北汽新能源工程研究院电池工程部副部长盛军至今还记得,当初为了打消消费者顾虑,很多纯电动车的内部都装了一个紧急开关。一旦出现漏电事故,一按开关,全车就断电了。“这就相当于家里的总电闸,有事直接断总闸。”

这样“简单粗暴”的方式,看似帮助消费者打消安全顾虑,实则为纯电动车的安全带来了新的隐患。众所周知,电动汽车用动力电池系统在行车过程中一直处于振动状态,长期运行时高压回路的连接组件容易发生松脱现象,而“总开关”的设置,一定程度上加深了这一隐患。

在2011年初,各大新能源车企都处在“摸着石头过河”的起步阶段,摆在盛军和他的同事面前的难题是:怎样既让消费者安心,又能彻底排除安全隐患?

北汽新能源科研人员在测试车辆

所有的恐惧,都源自未知。要排除顾虑、消除隐患,首先要有效监控隐患。有效监测动力电池系统的内阻,并根据监测结果进行有效控制,是保障电动汽车动力电池安全性的关键途径。

为此,盛军和他的团队与高校的材料专家紧密合作,并自主开展了大量的研究和实验。经过近半年的反复论证和实验,最终首开行业先河,发明了一种电动汽车动力电池系统高压回路电阻的在线监测控制方法及装置,并在2011年申请发明专利,于2013年获得专利授权。

在这项专利技术中,北汽新能源在业内率先提出了动力电池系统高压回路连接电阻的计算方法,有效提高了测量精度;同时,还首次提出动力电池系统连接电阻的控制方法,有效保证了汽车的行车安全。从此电流可控、可监测,“总开关”自然也就随之退出历史舞台。

如今,北汽新能源旗下产品总行驶里程已达15.2亿公里,无重大电池安全事故发生。背后,正是因为无数这样的细微之处的极致匠心共同作用的结果。

电能瞬间释放,如何从一泻千里到细水长流?

相比于传统燃油车起步时需要持续提升扭矩、调整档位等一系列繁复的过程,纯电动汽车在起步时就可以爆发最大扭矩,瞬间提速,可以说是名副其实的“赢在起跑线”。

但是动力瞬间爆发的同时,电动汽车的大功率电器件在启动瞬间会产生非常大的电流,有可能导致高压继电器的触点烧灼,在很大程度上影响着负载中的电容寿命。

“如果将蓄满电的电池比作一个蓄满水的大坝,而大功率电器件则好比大坝下游一个待蓄水的湖。”《一种用于电动汽车的电器启动保护装置》专利发明团队带头人,北汽新能源工程研究院电子电器部副部长李奇如此形容这个过程,“一泻千里的剧烈泄洪,无论对于大坝还是下游的湖而言,都是难以承受的破坏性冲击。科学的做法是必须细水长流,让水流缓慢注入湖内。”

为此,李奇带领他的团队重新深入设计了电车内部的高压、低压原理,在样车阶段对电路进行了系统梳理、整改、总结。并在2014年中国新能源汽车元年到来之际,成功推出了一种用于电动汽车的电器启动保护装置,随后申请发明专利并获得授权。

如“庖丁解牛”般剖析纯电动车电流

该电器启动保护装置对主限流电阻增加了限流电阻工作状态的反馈功能,能够在功率电器的工作过程中,实时向控制系统上报主限流电阻是否工作在正常工作区间,并能够在主限流电阻损坏后便于控制系统故障判定,有效地保护了整个功率电器系统,提升了电动汽车的整体可靠性。

这样一个保护装置,将放电的过程延缓到了100多毫秒,也就是0.1秒。李奇说:“这个时间看似很短,但比原来时间延长了近千倍,对于电流而言,已经算得上是“细水长流”了,而用户在使用过程中基本上感觉不到。“

从2013年至今,北汽新能源研发的具备电动汽车电器启动装置及控制技术的高压系统已累计在公司10多种车型中超过十万辆纯电动车上完成了应用,高压上电过程中相关故障的诊断与问题定位时间缩短90%以上,极大的缩短了维护时间,降低了维修成本。

优质性能的背后是一个个庞大的技术群

从纯电动汽车推广初期的安全技术攻关,到2014年为满足批量化应用推广要求而进行大量的可靠性、经济性、生产一致性研究,数年之间,纯电动汽车从无到有、从青涩到成熟,背后积累了一个庞大的技术群。而这两项获奖专利,只是技术群中的沧海一粟。

近年来,国内纯电动乘用车技术日新月异,车辆的整体技术与世界顶尖水平差距并不大,部分产品性能指标已与国外先进产品不相上下。但在谈到电动汽车研发时,盛军和李奇依然像虔诚的圣徒,眼神中自然流露出激情、敬畏与执着。

对于有着上万个零部件的汽车而言,要做到安全和优质远比想象中来得艰辛。人们在车内每一个轻巧顺畅的操作,背后都有规则之力在回响,思辨潮汐在涌动,它们以电路彼此相连,精巧的匠心在能量的攻伐中闪耀着光辉,专注的力量在平淡无奇的运行中留下印记。而这种藏在暗处不为人知的极致匠心,正是构建新能源汽车中国梦最根本、最强大的动因。


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