单位:中国第一汽车股份有限公司
项目是由中国第一汽车股份有限公司自主创新研发,主要应用于机械与车辆工程领域。
本项目围绕新能源汽车国家战略及一汽集团战略需求,针对纯电动汽车电量需求大但布置空间有限,因一致性等问题导致的可用容量衰减快,安全事故频出等三大问题,在电池总成结构设计、电池高精度电热耦合仿真、电池管理系统状态估算及故障诊断、电池安全使用边界研究及热失控预警等方面进行了一系列技术攻关,形成了具有完全一汽自主知识产权的动力电池核心关键技术,且关键部件实现模块化,解决了高能量密度电池总成设计的问题,提升了电池寿命及安全性。
项目的主要创新点包括:1)高可靠电池总成设计,基于相同尺寸模块的电池总成布置,钎焊液冷板+框架式钢箱体+SMC的上箱体结构设计。采用标准化模组,自主开发可拓展动力电池冷却系统;模组与液冷板间的导热界面创新性采用导热填充材料取代传统导热硅胶垫并突破技术屏障,实现国内首次实现量产车型的应用。2)高精度电热耦合仿真技术、高效热管理技术、高精度电池状态估算技术以及寿命预测技术。针对电池单体短方体的外形特点,将二维非稳态问题转化为两个一维问题解的乘积,不用仿真可直接求解不同方向热扩散系数;通过加热测试物体表面温度及功耗求解获得不同界面件的界面热阻,为高精度电热耦合仿真提供数据基础;首次提出通过综合对比电池在使用过程中的压差、温差以及电池在适宜温度范围内工作的时间比例来评价电池热管理策略优化的效果;同步考虑充电效率及充电时间,寻找最佳充电电流曲线,不延长电池充电时间的情况下提高充电效率;提出基于电池特性的一种电池单体电量动态均衡目标的均衡方法,改善电池一致性的同时有效延长电池使用寿命,降低过压、欠压故障率;建立电芯及总成寿命衰减模型,10年/24万公里情况下电池的寿命模型误差<8%,相比于传统试验测试,能够节省50%以上开发周期;通过测试获得电池容量吞吐量与容量衰减之间的关系,开发在线SOH估算技术。3)安全使用边界研究及热失控预警策略开发。创新提出8级划分方式;通过研究过充、过放、针刺、挤压、加热、短路等不同触发方式下电池热失控过程中温度、电压等状态响应,确定电池热失控预警参数阈值,同步考虑电池总成热失控后采样及通讯等故障,开发满足全场景下电池热失控预警策略。
项目自2018年12月投产上线以来成效显著。2018年生产销售U210动力电池402台份,产值2,915万元,2019年生产红旗EV动力电池8917台,产值55,799万元,为新能源车行业的发展积累了宝贵经验。