北京理工大学：纯电动汽车技术体系架构和技术取得突破

      发展新能源汽车已成为世界各国共识，中国率先提出并明确了“纯电动汽车系统工程技术体系架构”内涵，系统解决了电动汽车 “里程焦虑、充电时间长、安全顾虑”等核心难题。近日，在期刊《新能源与智能载运》发表的文章中，中国工程院院士、北京理工大学教授孙逢春领衔的“电动车辆国家工程研究中心BITEV”团队就其三大核心组成要素及存在的关键技术点，进行了研究现状分析和讨论，结合2008年北京奥运会、2022年北京冬奥会、智能网联自动驾驶公交系统三个重大示范工程项目，具体说明中国电动汽车取得的重大成就。　　    《China's Battery Electric Vehicles Lead the World: Achievements in Technology System Architecture and Technological Breakthroughs》的第一作者为北京理工大学电动车辆国家工程研究中心教授何洪文，通讯作者为孙逢春院士、北京理工大学电动车辆国家工程研究中心主任王震坡教授。

　　能源短缺、气候变化与污染物排放给世界汽车工业的可持续发展带来挑战，以电动汽车为代表的新能源汽车得到各国重视并逐渐成为世界共识。发展电动汽车成为实现中国汽车工业“换道超车”重要选择，经历了四个重要的发展阶段：一是始于20世纪90年代初的“让开大道、占领两厢”电动汽车技术研发路线探索和确立阶段;二是始于中国“十五发展计划”的“三纵三横”技术研发布局确立和实施阶段;三是以北京奥运会绿色交通为标志的示范应用和推广阶段;四是以2014年中国新能源汽车推广元年为标志的市场规模导入阶段。纯电动汽车已成为中国新能源汽车的主要车型，具备了技术和市场保有量引领世界的先发优势。

　　纯电动汽车存在的共性技术问题分析和系统工程技术体系架构构建

　　续驶里程短、充电时间长、安全保障难三大问题解决得好坏，是纯电动汽车相比传统内燃机汽车获得市场竞争优势的关键。BITEV团队率先采用系统工程理论方法提出了纯电动汽车系统工程技术体系架构，具体包括纯电动汽车、充/换电基础设施以及运营实时监控与管理系统三部分，其中纯电动汽车重点围绕“车”，研究整车集成和综合控制技术，解决续驶里程最优配置与节能等问题;充/换电基础设施重点围绕“充电”，研究充/换电技术和综合配置方法，解决充电时间长和充电便利的问题;运营实时监控与管理系统重点围绕“安全”，研究基于“车-网-云”的电动汽车运行数据采集和大数据分析、主动管控技术，解决运行保障的问题。

　　纯电动汽车系统工程技术体系架构关键技术研究进展

　　纯电动汽车已实现全新设计、专用定制化开发，电动化、智能化技术要素愈加凸显，BITEV团队率先提出并发展了纯电动客车正向设计理论与系统集成体系，系统建立了纯电动汽车能耗评价体系，首次提出纯电动汽车一体化动力传动技术，开发出电动客车专用电动化低地板底盘，整车能耗比国内外同类产品低30%以上。

　　动力电池成组和管理是电动汽车应用的关键。BITEV团队率先建立动力电池成组理论体系，首次应用大容量锂离子电池进行规模装车试验示范运行工作。加强动力电池电能量管理、准确预测剩余寿命与提高耐久性、提升低温应用性能、保障预期使用寿命达成，是动力电池系统管理的重要内容，基于动力电池的故障诊断和安全预警的主动安全研究得到广泛关注。BITEV团队率先工程化实现了全气候电池系统，实现了纯电动汽车-40℃环境下快速启动。

　　电动汽车驱动电机及其驱动控制系统不断向着更高效、更高功率密度、更高可靠性的方向发展。驱动电机设计相关研究主要围绕新结构电机设计、电机性能分析方法、高效优化方法等。驱动电机控制围绕高集成度、高能量传递效率、高功率密度、高可靠性需求，涌现出鲁棒性控制、自适应控制、模型预测控制等新型控制算法，BITEV团队早在2001年就提出了一种多合一集成控制电机驱动系统，大幅提高了电机控制系统的功率密度。

　　中国在国际上首次提出相对完善的充电站选址和布局理论体系，2008北京奥运会电动公交客车示范应用换电时间在5分钟以内。无线电能传输是电动汽车实现电能补给的新技术领域，随着新型宽禁带半导体功率器件的快速发展，电动汽车无线充电传输功率正向着百千瓦等级发展。

　　中国率先开展新能源车辆运营监控与大数据管理，早在2006年，BITEV团队研发了新能源汽车远程数据采集技术和奥运电动公交客车大巴车监控数据平台。2016年，BITEV团队主持建设了具备千万辆级新能源汽车数据采集与服务能力的新能源汽车国家监测与管理中心，构建了新能源汽车大数据技术体系。中国目前已建成“国家-地方政府-企业”的三级新能源汽车监测与管理体系，成为国际上第一个实现新能源汽车全国联网的国家，走出了自主创新和引领发展之路。

　　提高电机驱动系统的功率密度、系统效率和控制性能，提高动力电池系统的能量密度、安全性和耐久性，完善整车控制系统架构、实施智能化的综合控制、降低整车能耗、提高整车全气候环境适应性和全天候安全性始终是整车技术研究的重点;随着纯电动汽车续航里程的不断增加，超级快充、微网储能充电等新型充电技术需求明显;完善端-网-云运营安全监控体系，实施动力电池全寿命周期的主、被动安全防护成为车辆运行安全保障的重要技术途径;软件定义汽车、C2C滑板底盘、域控制器、车-云协同控制等赋予纯电动汽车新的技术特征。

　　据悉，《新能源与智能载运》(Green Energy and Intelligent Transportation)是由北京理工大学(BIT)和爱思唯尔出版集团(Elsevier)共同打造的综合性高水平国际化英文科技期刊，已入选中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目。期刊以刊发国际一流学术成果、引领新能源与智能载运科技创新、服务“交通强国”发展战略为宗旨，旨在聚焦国际绿色能源技术、先进储能技术及具有低碳化、电动化、智能化、共享化等促进交通可持续发展的应用技术等。