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全面发力“三大件” 国产纯电动汽车驶向高端赛道

2022-05-18 08:08:55 科技日报   作者: 叶青  

98%

针对传统电池尺寸设计空间利用率低等一系列问题,研发团队历经多年攻关,开发出最大宽度达1200毫米、电池极芯体积利用率提升到98%的超大长宽比刀片电芯;发明了无模组高度集成的“三明治”动力电池结构,实现电池包直接碰撞不起火爆炸,解决动力电池热失控痛点。

总部位于深圳的比亚迪汽车工业有限公司(以下简称比亚迪)日前宣布停止生产燃油汽车,成为全球首家正式停产燃油汽车的车企。凭借在新能源汽车领域雄厚的技术和优势明显的全产业链研发能力,广东制造企业再次走在行业前列。

发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路,是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。面对高端纯电动汽车自主设计的技术高地,比亚迪组建研发团队,率先开展新能源汽车相关技术研发。最终,他们攻克了高端纯电动汽车安全、续航、动力协同提升难题。近日,由比亚迪总工程师廉玉波领衔的项目“高端纯电动乘用车关键技术研发及产业化”获得2021年度广东省科技进步奖特等奖。

瞄准高端纯电动汽车技术难题

高端乘用车技术复杂,综合性能领先,是技术发展的风向标,更是产业的制高点。占领高端乘用车市场是汽车产业由大变强的重要标志。然而,发展初期,我国电动汽车市场自主品牌局限于中低端,高端产品基本被国外品牌垄断,亟须打造高端纯电动乘用车,引领汽车产业电动化转型。

“在电动车领域,我国已取得先发优势,汽车电动化为实现汽车强国战略提供了重大机遇。但我国仍亟须抓住产业发展战略窗口期,自主掌握电动汽车核心技术,才能占领高端纯电动乘用车产业制高点。”2003年,廉玉波和团队一头扎进新能源汽车相关技术的研发中,成为我国最早一批进行电动车驱动系统、电池系统及功率半导体的研发团队,“初衷是想将自身的电池技术优势与汽车技术进行联动,开发新能源汽车,用以解决能源危机和环境污染问题”。

“从传统燃油汽车发展里程来看,发动机、变速器、底盘,汽车核心‘三大件’的技术先进性,直接影响整车的产品竞争力。基于历史经验,我们认识到,如果不突破这些核心技术,即使电动汽车发展起来也还会受制于人。”在廉玉波看来,核心技术自主可控才能快速发展。

于是,廉玉波带领研发团队瞄准高端纯电动汽车安全、续航、动力协同提升难题,着手开展“高端纯电动乘用车关键技术研发及产业化”的研究。

“项目建立了高端纯电动汽车全产业链研发设计制造能力,打造出汉、唐等系列化高端纯电动乘用车,汉系列高端纯电动乘用车已成为我国20万级别以上市场唯一单月销量连续过万的自主车型。”廉玉波介绍说。

值得一提的是,项目成果实现对丰田等国外一流品牌的技术输出和产品配套,近3年直接经济效益超千亿,打破我国汽车核心技术长期跟随国外的局面,助力广东省打造世界级新能源汽车产业高地,推动汽车产业电动化变革。

“三明治”结构解决动力电池热失控痛点

要突破核心技术,研发团队面临重重的挑战。电池是电动汽车的能量来源。对于汽车来说,长续航和安全都是基本要求,而高能量密度与高安全需求极为矛盾。

“我们有信心接受挑战。”廉玉波说,“从2002年开始研发磷酸铁锂动力电池,到2005年首款动力电池量产,再到2008年首次搭载车型应用,十余年的坚持和积累,让我们具备进行电池领域重大技术创新的基础能力。”

针对传统电池尺寸设计空间利用率低,限制续航提升、传统电芯—模组—整包三层结构成组效率低,无法充分利用整包空间等一系列问题,研发团队历经多年攻关,开发出最大宽度达1200毫米、电池极芯体积利用率提升到98%的超大长宽比刀片电芯;发明了无模组高度集成的“三明治”动力电池结构,以超长刀片电芯阵列为骨架,创新高绝缘高热阻结构胶将电芯与上盖、底板直接粘连,实现电芯到整包无模组直接集成,系统体积能量密度达240Wh/L,电池包直接碰撞不起火爆炸,解决动力电池热失控痛点。

“通过大量的材料、工艺和结构创新,我们成功开发出兼具高安全、长寿命、高能量密度、高性价比的刀片电池,可轻松应对针刺、挤压、炉温、过充(仅冒烟)等极端工况试验。”廉玉波介绍。

研发团队还自主构建高端纯电动乘用车高电压平台设计制造体系;开发出首款量产车规级SiC驱动模块控制器;创新发明“驱动—升压充电”一体化拓扑结构,突破了高电压车型在低电压充电桩快速补能的难题,实现高端纯电动驱动和充电性能的协同提升。

据了解,该研发项目授权发明专利79项,实用新型专利43项,主导制定了我国首个电动汽车安全强制国家标准等14项国家标准,代表中国主导制定了全球第一个电动汽车安全技术法规。

加强新能源汽车基础学科研究

“当前新能源汽车行业加速变革,面临着原材料价格暴涨、供应链不稳定等严峻挑战,我们将以此次获奖作为新的起点,继续加强新能源汽车基础学科领域的研究,持续推出创新性的产品,解决新能源汽车发展面临的难题和消费者关注的痛点。”廉玉波透露,高速、高效、高密度、低噪音、高性价比是纯电汽车驱动总成的重点发展方向,在前期基础上,他们将在第三代宽禁带半导体器件基础材料与设计技术、电机控制器功能失效保护新技术等方面开展进一步的研究。

廉玉波特别提到近年来从国家到广东省日益浓郁的创新氛围,尤其是广东强化企业技术创新主体地位,不断完善以企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的技术创新体系。“政府鼓励企业加强关键核心技术问题攻关,提升产业技术核心竞争力,在新能源汽车等领域启动一批重大攻关项目,推动产业创新平台建设,促进企业、高等院校、科研院所组建产业技术创新联盟。”他说,“积极参与省、市重大专项项目,承担工程创新中心和重点实验室建设,与来粤设立科研机构的国内高水平院校联合共建重点实验室、技术创新中心等创新平台,使得我们的技术创新能力和产品水平得到了大幅提升。”




责任编辑: 李颖

标签: 国产纯电动汽车 技术难题

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