关于我校张欣教授推荐申报2017年度国家科学技术奖候选项目的补充公示

     发布日期:2017-02-24 阅读次数:

一、项目名称:

电动汽车高性能动力系统关键技术

 

二、推荐单位意见:

我单位认真审阅了该项目推荐书及附件材料,确认全部材料真实有效,相关栏目均符合中国汽车工程学会奖励工作委员会的填写要求。

电动汽车动力系统是电动汽车技术含量最高、对电动汽车运行效果最为关键的部件,其核心技术德美日对我国严格封锁,项目单位从2002年开始集中深入开展电动汽车动力系统高性能、高效优化技术研发:①发明了锂离子动力电池性能改进方法,提出了基于扩展电化学热耦合模型的动力电池的优化设计及负极改进方法,突破了高度一致性电芯制造技术,研发了高性能电池;②创新性提出了动力电池系统热-电耦合一致性主动控制技术,首次提出了基于电-热耦合模型的主动热控制方法,发明了基于电池组最大可用能量的无损主动均衡技术,研发了高性能电池系统;③提出了基于工况在线辨识的多能源动力系统能量优化方法,发明了基于扭矩预测的多能源动力系统动态协调控制技术,研发了多种电动汽车高性能动力系统。

项目突破和掌握了电动汽车动力系统设计、制造和高效应用核心关键技术,实现了具有完全自主知识产权的动力系统关键技术产业化,项目成果整体处于国际先进水平,主要指标国际领先。项目研究填补了电动汽车核心技术国内空白,打破了国外公司垄断,为提升我国汽车技术水平、冲破国外技术封锁做出了贡献。项目已授权发明专利53项,获软件著作权12项,研究成果在全国超过30余家新能源汽车企业的产品上得到应用,经济和社会效益显著。2016年获中国汽车工业技术发明奖一等奖。

推荐该项目为国家技术发明奖一等奖。

 

三、项目简介:

电动汽车已成为当前全球汽车发展最为瞩目的趋势,正在逐步改变整个世界的运载方式;而动力系统作为电动汽车最为核心的基石部件,已成为决定本次汽车技术变革成败的根本技术,也是世界各发达国家技术投入的聚焦点,亟需获得关键性突破。电动汽车动力系统存在三个层面的难题:动力电池低温性能差且生产差异影响成组性能;动力电池使用过程中单体参数随时间累积不一致,短板电池“木桶效应”造成电池组可用容量衰减和安全问题;多能源动力系统动态模式耦合优化难题。

该项目在国家“863”计划和北京市科技计划重点项目支持下,经过近12年持续深入研究,在动力电池性能、电池组一致性管理和多能源动力系统效率优化等三个层面取得突破,打破了国外专利垄断和核心技术封锁,取得以下原创性成果:

1、发明了无定型碳包覆负极和极耳一体化连续涂敷的动力电池性能优化方法,研制了高性能电池及制备,解决了动力电池低温性能急剧下降和单体生产差异影响电池成组性能的难题。研发的动力电池获得国内首个“关于结构和功能安全方面”的欧洲ECER100认证。研制的电池单体低温循环寿命等指标,优于美国A123公司性能指标。

2、发明了电池组温度解耦主动热控制方法和无损主动均衡技术,研制了高性能动力电池系统,解决了由于使用环节差异导致电池组容量下降的难题。研制的高性能动力电池系统在温度快速变化过程中温差控制小于1.3℃,优于国际纯电动汽车标杆特斯拉电池组内部温度偏差2~3℃的水平。研制的高性能动力电池系统,并在国内产销量、保有量均为第一的纯电动乘用车企业大规模应用。

3、发明了基于工况在线辨识的能量优化方法和基于扭矩预测的多动力源系统动态协调控制技术,研制了纯电动乘用车、商用车和多能源插电/混合动力高性能动力系统,解决了复杂工况下电动汽车动力系统能耗降低和动态模式耦合优化难题。研制的动力系统批量应用于北汽新能源纯电动乘用车EU260,其能耗为11.5kWh/t·km,优于国际标杆日产聆风(12.3kWh/t·km)。研制的插电/混合动力动力系统应用于福田商用车节能率为54%,优于美国伊顿同类产品(节能率37%,同种车型);研制的动力系统在新能源商用车动力系统全国产销量第一的企业实现规模化生产。

项目获得授权发明专利53项,获得软件著作权12项。发表论文54篇,其中SCI检索33篇,完成国家标准草案3部。项目实现了具有完全自主知识产权的电动汽车动力系统关键技术产业化,成果应用到国内30余家主流车厂近百个新能源车型,创造新增产值近90亿元。研制的高性能动力系统在国内电动乘用车产销量、保有量双第一的北汽新能源和新能源商用车动力系统产销量第一的南京越博等公司实现规模化生产和应用;其中北汽新能源EU260成为全球新能源乘用车单月销量第一的车型(国内首次),上汽、江淮等系列车型在欧洲和美国发布并销售;搭载项目成果的电动汽车成为9·3阅兵指挥用车,G20峰会、APEC峰会官方指定用车;同时项目研发相关技术已应用到美国特斯拉电动汽车,显著增强了我国电动汽车产品国际竞争力。部分研究成果获2016年度中国汽车工业技术发明奖一等奖。

 

四、客观评价:

1、成果鉴定结论

1)以郭孔辉院士为主任的科技成果鉴定委员会认为该成果“项目核心专利技术符合国家战略性新兴产业发展方向,总体技术达到国际先进水平,其中电池精确热管理、无损均衡管理技术关键指标达到国际领先水平”。

2)项目成果IFP1865140和IFP20100140方形磷酸铁锂电池技术水平国内领先,鉴定为安徽省新产品。

2、国家相关部门技术检测报告

1)电池管理系统:所发明的锂离子动力电池通过了国家权威检测机构国家轿车质量监督检验中心一系列环境检测,符合QC/T 897-2011《电动汽车用电池管理系统技术条件》的要求;经过权威机构检测,所发明的动力电池单体智能无损主动均衡管理系统,精确热管理方法能够使单体温度控制误差在±1℃以内。

2)混合动力多能源管理系统:发明的电动汽车高效率能源动力系统总成控制系统通过了国家权威检测机构天津汽车检测中心电压试验、防护等级、温度循环试验、振动试验、盐雾试验等一系列检测,符合QC/T 413-2002《汽车电气设备基本技术条件》的要求。

3、国际认证

项目开发的锂离子动力电池和系统获得国内首个“关于结构和功能安全方面”的欧洲ECER100认证。

4、获奖情况

1)项目成果获2016年度中国汽车工业技术发明奖一等奖;

2)项目自主开发的动力电池关键材料获得安徽省专利金奖和国家专利优秀奖。

5、其他评价

1)项目单位国轩高科被新能源汽车整车厂认定为战略或金牌供应商;

2)项目单位国轩高科被《中国汽车报》评定为“全国百家优秀汽车零部件供应商”。

 

 

五、推广应用情况:

基于项目在电动汽车动力系统关键技术方面的研究与突破,形成了高性能动力电池系统、高效多能源动力系统系列化产品,并在北京新能源汽车股份有限公司、南京越博动力系统股份有限公司、上汽大通汽车有限公司、安徽江淮汽车集团股份有限公司、奇瑞汽车股份有限公司、众泰汽车有限公司、中通客车控股股份有限公司、南京金龙客车有限公司、厦门金龙联合汽车工业有限公司、安徽安凯汽车股份有限公司等30余家新能源汽车企业开发的纯电动乘用车、纯电动客车、纯电动特种车以及插电式混合动力客车上进行了规模化推广应用,应用范围涉及北京市、山东省、江苏省、江西省、贵州省等20余个省市。应用项目研发成果的电动汽车占我国纯电动乘用车市场超过30%份额。

支持了国内电动乘用车产销量、保有量双第一的北汽新能源和新能源商用车动力系统产销量第一的南京越博;采用项目研发动力电池系统产品的北汽新能源EU260成为全球新能源乘用车单月销量第一的车型(国内首次),上汽、江淮等系列车型在欧洲和美国发布并销售;搭载项目成果的电动汽车成为9·3阅兵指挥用车,G20峰会、APEC峰会官方指定用车;同时项目研发相关技术已应用到美国特斯拉电动汽车,显著增强了我国电动汽车产品国际竞争力。

项目开发的高性能动力电池系统在军用某型特种车辆和某型号卫星系统上进行了应用,为国防和航天事业做出了贡献。


 

六、主要知识产权证明目录:

知识产权类别

知识产权具体名称

国家

(地区)

授权号

授权日期

证书编号

权利人

发明人

发明专利有效状态

发明

一种锂离子动力电池组充放电主动均衡电路

中国

102122836B

2014.06.18

1421708

北京航空航天大学

杨世春;李明;曹耀光;崔海港;王刚;徐斌

有效

发明

一种混合动力汽车能量管理控制装置及能量管理控制方法

中国

103600742B

2016.06.15

2115872

北方交通大学;北京交通大学长三角研究院

张欣;陈宏伟;席利贺

有效

发明

一种锂离子电池涂层极片的制备方法

中国

103367712B

2016.06.15

2115441

合肥国轩高科动力能源有限公司

杨续来;方丽;谢佳

有效

发明

双电机两档驱动控制系统及其驱动控制方法

中国

103738199B

2016.07.06

2133605

北京新能源汽车股份有限公司

朱波;闫伟静;王可峰;魏跃远;柯南极

有效

发明

电池组热管理装置

中国

103094640B

2015.06.10

1691796

北京航空航天大学

杨世春;郭斌;李明;麻翠娟;刘伟

有效

发明

一种用于电动汽车电池管理系统的集中式主动均衡装置

中国

103407379B

2015.05.20

1674337

北京航空航天大学

杨世春;汪冲;李明;郭斌;周剑文

有效

发明

一种混合动力汽车驱动装置

中国

102328573B

2013.08.14

1254499

北京航空航天大学

杨世春;郭斌;曹耀光;李明;崔海港;王少辉;宋维群;王刚;雷强

有效

发明

一种控制混合动力汽车扭矩输出的装置及方法

中国

103350696B

2016.04.27

2048599

北京交通大学

张欣;席利贺;王涛

有效

发明

锂离子电池负极材料的制备方法

中国

103579596B

2016.09.14

2233976

合肥国轩高科动力能源有限公司

刘旭;杨续来

有效

发明

一种单轴并联混合动力客车能量分配方法

中国

103660913B

2016.05.25

2086111

南京越博动力系统股份有限公司

李占江;赵利军;李麟;高超

有效

 


 

七、主要完成人情况:

姓名

排名

行政职务

技术职称

工作单位

完成单位

对该项目技术创造性贡献

杨世春

1

院长助理

教授

北京航空航天大学

北京航空航天大学

项目负责人,主持研究工作。对技术发明点123做出了主要贡献,提出了基于模型的锂离子电池高功率密度、长寿命电芯设计方法,发明了动力电池单体智能无损主动均衡策略和基于液体介质结合半导体材料的精确热管理方法、发明了电动汽车多能源控制系统设计和优化方法,并总体负责了上述技术电动汽车动力系统的应用开发工作,是该项目16项发明专利的主要发明人。

张欣

2

重点实验室主任

教授

北京交通大学

北京交通大学

项目主要完成人。对技术发明点3做出了主要贡献,基于最优化设计理论,创造性的发明了混合动力汽车运行状态识别方法。基于多动力源部件动态响应特征及电动汽车整车扭矩需求,创造性发明了多动力源部件扭矩动态协调控制算法。是该项目16项发明专利的主要发明人。

王可峰

3

副总经理

教授级高工

北京新能源汽车股份有限公司

北京新能源汽车股份有限公司

项目主要完成人。对技术发明点23做出了主要贡献,发明了对电池单体电压分时独立精确采集的移位选通方法,发明了动力电池,开发了集成高压检测硬件和软件系统。是该项目1项发明专利的主要发明人。

杨续来

4

副院长

高级工程师

合肥国轩高科动力能源有限公司

合肥国轩高科动力能源有限公司

项目主要完成人。对主要技术发明点1做出了主要贡献,提出了基于模型的锂离子电池高功率密度、长寿命电芯设计方法,发明了人造石墨负极涂覆方法,采用无定型碳包覆人造石墨,制备出的电池大幅改善了大倍率和低温充电性能,同时提高了循环寿命。发明了基于极耳箔材一体化极片制造工艺的高度一致性电芯智能制造技术,提高了电芯的一致性和容量。是该项目16项发明专利的主要发明人。

曹耀光

5

 

 

北京航空航天大学

北京航空航天大学

项目主要完成人。对主要技术发明点2做出了主要贡献,发明了锂离子动力电池无损主动均衡管理方法,提高了电池,是该项目10项发明专利的主要发明人。

李占江

6

董事长兼总经理

中级

南京越博动力系统股份有限公司

南京越博动力系统股份有限公司

项目主要完成人。对主要技术发明点3做出了主要贡献,发明了电动汽车多能源动力系统结合变速传动系统的匹配与协调控制方法,完善了电动汽车能源动力系统总成集成优化控制理论,解决了动力系统能量动态分配与协同控制难问题,提高了多能源动力系统能效,是该项目4项发明专利的主要发明人。

 


 

八、完成人合作关系说明:

项目完成人杨世春(第一完成人)、曹耀光(第五完成人)来自北京航空航天大学,张欣(第二完成人)、王可峰(第三完成人)、杨续来(第四完成人)、李占江(第六完成人)分别来自北京交通大学、北京新能源汽车股份有限公司、合肥国轩高科动力能源有限公司、南京越博动力系统股份有限公司。

杨世春从2002年起开展电动汽车能源动力系统优化关键技术研究,与张欣、王可峰、曹耀光共同完成国家863计划课题“增程/插电式电动商用车整车开发”,与李占江共同完成国家863计划课题“电动汽车远程监控和信息终端系统研究与开发”,与曹耀光共同完成发明专利、合著论文。杨世春与张欣、王可峰、杨续来、曹耀光、李占江共同完成的“电动汽车高性能动力系统关键技术”由中国汽车工程学会组织完成了成果鉴定。杨世春与张欣、王可峰、曹耀光共同完成的“电动汽车能源系统安全高效控制技术及应用”项目获2016年度中国汽车工业技术发明奖一等奖。

完成人合作关系情况汇总表

序号

合作方式

合作者

(项目排名)

合作时间

合作成果

备注

1

共同获奖

杨世春(1)、张欣(2)、王可峰(3)、曹耀光(5

2006-2014

电动汽车能源系统安全高效控制技术及应用

中国汽车工业技术发明奖一等奖

2

共同成果鉴定

杨世春(1)、张欣(2)、王可峰(3)、杨续来(4)、曹耀光(5)、李占江(6

2006-2014

电动汽车高性能动力系统关键技术

中国汽车工程学会科技成果鉴定

3

共同立项

杨世春(1)、张欣(2)、王可峰(3)、曹耀光(5

2009-2015

增程/插电式电动商用车整车开发

863”计划

4

共同知识产权

杨世春(1)、曹耀光(5

2010-2016

一种锂离子动力电池组充放电主动均衡电路、一种混合动力汽车驱动装置

发明专利

5

共同立项

杨世春(1)、李占江(6

2011-2014

电动汽车远程监控和信息终端系统研究与开发

863”计划