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《新能源汽车能源系统关键共性检测技术及标准体系》项目公示

发布时间:2019-01-15  来源:  浏览:1734次

各单位:

按照《国家科学技术奖励工作办公室关于2019年度国家科学技术奖励提名工作的通知》(国科奖字〔2018〕41号)要求,我单位对2019年申报国家奖的项目基本情况进行公示(见后),公示期为7个自然日。 

各单位或个人如对公示项目的有关意见,可在7个工作日内以实名和书面形式向福建星云电子股份有限公司反映,并提供必要证明材料。反映情况要坚持实事求是,具体真实,便于调查核实。 

特此公示。


联系人:张德旺   

电话:0591-28328898

电子邮件:dewang.zhang@e-nebula.com  
                


                                                      2019年1月15日

一、项目名称

新能源汽车能源系统关键共性检测技术及标准体系

二、提名者及提名意见

提名者:中国汽车工程学会

提名意见:

能源系统作为支撑新能源汽车的关键零部件,其质量保障体系构建是发展我国新能源汽车产业的命脉。项目在国家863计划和国家自然科学基金等项目支持下,历经13年持续攻关,突破了动力电池性能实时高精度检测、多能源总成能耗准确评测和动力电池安全量化检测3大关键共性检测技术难题,国际上率先建立了新能源汽车能源系统设计-制造-应用全过程的检测标准体系,对于保障新能源汽车产品质量、提升新能源汽车核心部件技术水平和安全性具有重要意义,为推进我国新能源汽车关键技术研发、产业化推广应用以及企业和产品准入起到了关键支撑作用。

项目制订国家标准27项,国际标准及法规2项,获授权国家发明专利57项、国际专利3项,软件著作权51项,出版专著4部,发表高水平论文133篇,研制了四大类11种测试设备,近三年创造直接经济效益8.7亿元。成果获2015年教育部技术发明一等奖、2016年中国汽车工业技术发明奖一等奖和2018年中国汽车工业科技进步奖一等奖。

提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖。

三、项目简介

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,其中标准体系建设是支撑我国新能源汽车发展全球领先的关键。中国近70%的石油依赖进口,为应对能源战略的重大需求,发展新能源汽车是我国不可逆转的重大战略。2018年我国新能源汽车实现产销量破百万辆,连续四年稳居世界第一。能源系统是新能源汽车的心脏,一旦失效,将直接导致新能源汽车发生故障,其质量保障体系构建是我国新能源汽车发展的命脉。我国新能源汽车起步晚、发展快,能源系统检测标准严重缺失,能源系统品质无法有效检测和可靠保障,严重制约我国新能源汽车的跨越式发展。因此亟待自主创新,从无到有构建新能源汽车能源系统质量保障标准体系,快速占领新能源汽车技术的国际制高点。

项目在国家863计划和国家自然科学基金等项目支持下,历经13年持续攻关,突破了动力电池性能实时高精度检测、多能源总成能耗准确评测和动力电池安全量化检测3大关键共性检测技术难题,国际上率先建立了新能源汽车能源系统设计-制造-应用全过程的检测标准体系,主要创新点如下:

(1)发明了基于半参数模型的动力电池全寿命实时状态测评方法和基于循环寿命推演模型的老化测评方法,研制了模拟整车工况的动力电池性能测试设备,电流电压测试精度达0.05% FSR、电流响应时间≤3ms,实现了工况精准控制与性能精确测量,应用到50家动力电池企业和43家新能源汽车企业。依据该研究成果制定国家标准6项和ISO国际标准1项。

(2)创建了符合我国实际道路工况的新能源汽车测试规程、指标体系和评价方法体系,发明了多耦合条件下基于典型工况的能耗-模式解耦最低极限能耗测评方法。运用该能耗测试方法研制了新能源汽车能耗标准化检测平台,应用于国内首批工信部授权的新能源汽车公告车型认证检测中心。依据该研究成果制定国家标准10项。

(3)发明了基于动力电池健康安全动态边界的安全特征提取及充电安全监测多级联动检测和评价方法,创造性地提出了“动态边界”思想表征动力电池健康和安全状态变化,建立了动力电池全寿命、多层级、多工况安全测试量化评价标准体系。依据该研究成果制定国家标准11项,并支持中国首次作为副主席国主导电动汽车动力电池安全国际法规的制定。

从无到有建立了我国新能源汽车能源系统基础通用、产品、方法标准构成的标准体系,制定国家标准27项,国际标准、法规2项,应用于新能源汽车产品公告管理,为推进我国新能源汽车产品准入起到了关键支撑作用,推动了我国新能源汽车的高品质跨越式发展。授权发明专利57项、国际专利3项,软件著作权51项,发表SCI论文 66篇、EI论文67篇,出版专著4部。研制了四大类11种测试设备,应用于93家新能源汽车与动力电池制造企业的产品检测,近三年创造直接经济效益8.7亿元。获2015年教育部技术发明一等奖、2016年中国汽车工业技术发明一等奖、2018年中国汽车工业科技进步一等奖。  

  

四、客观评价

1、成果鉴定意见

由中国汽车工程学会组织的成果鉴定委员会鉴定意见:“项目研究在理论和技术上有多项创新,解决了我国新能源汽车能源系统检测与评价的共性关键技术难题,符合国家战略新兴产业发展方向。项目创建了我国新能源汽车能源系统标准体系,对于提高我国新能源汽车技术水平,促进新能源汽车产业高质量快速发展有着重要战略意义,项目总体技术达到国际先进水平,其中动力电池安全量化测试技术处于国际领先水平。”

2、项目验收意见

国家863计划课题“电动汽车整车及零部件技术标准研究”验收意见:课题制定了我国电动汽车技术标准的发展战略和中长期标准体系规划。课题组织编制、修订了多项电动汽车重要标准,在电动汽车整车安全、电池安全及性能等方面开展了大量标准研究工作。课题组编制的4项电动汽车国际标准、法规提案已经被受理。课题组编制的《中国电动汽车标准化工作路线图》全面总结了我国电动汽车标准历程,制定了未来发展规划。

国家自然科学基金面上项目“电动汽车锂离子动力电池优化充电技术基础研究(51277010)”,研究成果得到同行专家和学者一致认可与高度评价,获优秀结题。

3、应用评价

电动汽车安全全球技术法规(EVS-GTR):由中国、美国、欧盟和日本共同牵头制定了电动汽车安全全球技术法规(EVS-GTR),作为WP.29中国工作委员会秘书处,中国汽车技术研究中心有限公司为全球技术法规的制定提供了专业支持。

工信部在感谢信中表示:中汽中心“参与了电动汽车安全法规制定的多次会议和大量工作,分享了大量的研究和验证数据,并牵头主导了动力电池热扩散测试方法研究,为我国参与电动汽车国际法规制定和国内标准制修订提供了很大支撑。”

比亚迪汽车公司:“相关技术和成果在我公司动力电池产品和秦、唐、宋等多款新能源汽车车型中得到应用,显著提升了我公司新能源汽车动力电池的安全性和整车节能水平。为我公司新能源汽车的安全、高效运行提供了保障。”

Tesla公司:“北京航空航天大学杨世春团队在电池状态监测与管理方法上开展了深入的研究工作,研究了电池热管理方法、建立了电池单体生热/传热模型,研究成果为充电适应性和充电绝缘检测设计提供了重要思路。”

北汽新能源汽车公司:“成果有力支撑了我司5款动力电池产品的设计开发工作,显著提升了产品的安全技术水平。”

宇通客车公司:“对本公司进行高安全动力电池系统的开发提供了良好的指导作用,相关成果目前已成功在4款电池系统的安全性优化设计和提升中得到应用。”

宁德时代新能源公司:“相关技术和成果在我司多款电池单体和电池系统产品开发中得到应用,显著提升了电池单体的安全性水平和系统的安全防范等级,为新能源汽车动力系统的安全可靠运行提供了保障。成果应用三年以来,社会和经济效益显著。”

4、学术评价

1)论文《Charging optimization in lithium-ion batteries based on temperature rise and charge time》被评为SCI高被引论文。欧洲科学与艺术学院院士、《Applied Energy》期刊主编引用了该论文,对研究内容给予了肯定:“研究成果保障了电池充电过程的可靠性”。

2)德国图宾根大学理学院院长、教育中心主席Wolfgang Rosenstiel教授以本成果为基础开展进一步研究,其发表在《IEEE Intelligent Vehicles Symposium》上的论文评价本研究成果“之前代表性的研究工作对HVAC系统的能量消耗预测考虑了环境温度的影响”。

3)意大利热那亚大学Giulio Ferroa教授在第15届国际自动控制联盟(IFAC)交通系统控制研讨会中利用半页的篇幅详细介绍了候选人提出的表征车辆能量消耗状态的精细车辆瞬时工况能耗模型,利用该模型精确预测车辆瞬时工况,有效降低了车辆能耗。

4)德国布伦瑞克工业大学可持续制造研究所主席Christoph Herrmann教授在 23rd CIRP Conference on Life Cycle Engineering宣讲的论文中认为“地形信息与交通信息同样显著影响车辆能量需求”,充分肯定了候选人提出的表征行驶工况的新特征参数。

5)日本名古屋大学Takayuki Morikawa教授在《Applied Energy》发表的论文评价本项研究成果“提出了一种考虑电池SOC和电池更换因素对驾驶行为产生影响的新型跟车模型,从而重现了复杂的交通场景”。

5、获奖情况

2015年教育部技术发明一等奖;

2016年中国汽车工业技术发明一等奖;

2018年度中国汽车工业科技进步奖一等奖。

五、应用情况

基于项目创新成果,系统研究建立了新能源汽车能源系统测试方法、测试流程和测试规范,从无到有构建了我国新能源汽车能源系统标准体系。应用于新能源汽车产品公告管理,为推进我国新能源汽车企业、产品准入起到了关键支撑作用,推动了我国新能源汽车高品质跨越式发展。标准体系成为“863”、“科技支撑”以及国家重点专项等科技计划项目立项和验收的依据,为我国电动汽车科技创新、“十城千辆”示范运行等重大工程的顺利实施提供了重要技术支撑。

依托项目成果研制了4大类11种测试设备,应用于93家新能源汽车整车与动力电池制造企业的产品检测。项目成果在工信部首批授权的新能源汽车公告车型认证机构中国汽车技术研究中心有限公司应用。支持了国内最大、同时也是第一家上市的动力电池检测及性能测试设备公司。

我国在世界车辆法规协调论坛(WP29)电动汽车安全(EVS)工作组任副主席,与美、日、欧共同牵头制定了全球第一个专门针对电动汽车的安全技术法规EVS-GTR,是我国在参与联合国世界车辆协调论坛工作中,第一个以主要牵头国身份全程主导并深度参与完成制定的全球技术法规。项目成果为全球技术法规的制定提供了重要支撑。

在新能源汽车能源系统测试评价方面,主要完成单位中国汽车技术研究中心有限公司依托项目建立的新能源汽车检测实验室,是国内测试项目最齐全、测试设备精度最高的第三方实验室。作为全国汽车行业标准化与技术法规归口单位,中汽中心一直是国家标准、汽车行业标准以及国际标准制定的核心成员,引领了新能源汽车能源系统标准的制修订方向,为保障我国新能源汽车产业高质量快速发展做出了重要贡献。

项目研制的动力电池系统测试设备已实现规模化量产,相关测试评价技术成果在比亚迪、北汽新能源、宇通客车等43家整车企业,宁德时代、力神和捷威等50家动力电池企业得到推广应用,为各企业动力电池和新能源汽车产品高效、安全运行提供了重要保障。


项目近三年创造直接经济效益8.7亿元。

六、主要知识产权和标准规范等目录

知识产权(标准)类别知识产权(标准)具体名称

国家

(地区)
授权号(标准编号)授权(标准发布)日期证书编号
(标准批准发布部门)
权利人(标准起草单位)发明人(标准起草人)发明专利(标准)有效状态
国家标准电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法中国GB/T 31486-20152015-05-15工业和信息化部中国汽车技术研究中心、中国电子科技集团公司第十八研究所、中国北方车辆研究所、深圳市比亚迪汽车有限公司、上海机动车检测中心等王芳、孟祥峰、肖成伟、樊彬、胡道中、江文峰、许金梅、刘震、等现行标准
国家标准电动汽车传导充电用连接装置1部分:通用要求中国GB/T 20234.1-20152015-12-28工业和信息化部中国汽车技术研究中心、中国电力企业联合会、中国电器科学研究院有限公司吴志新、蔡军、倪峰、周荣、孟祥峰、刘永东、黄炘、刘波、严辉、王洪军、邵浙海、等现行标准
发明专利一种基于远程数据传输的纯电动汽车续驶里程估计装置及方法中国CN103660984B2016-12-072308530北京航空航天大学杨世春;刘紫涛;李明;周剑文;柳伟有效
发明专利一种识别混合动力电动汽车行驶状态的方法中国CN101419677B2011-11-23867874北京交通大学张欣;田毅;张良有效
发明专利电动汽车/混合动力汽车高压电接头接触状态检测方法及装置中国CN102608489B2014-06-181421586北京航空航天大学杨世春;李明;曹耀光;汪冲;雷强;王刚有效
国际专利Schnelle überwachungs- und Warnvorrichtung für 

Antriebsbatterieausf?lle

(一种动力电池失效快速检测报警装置及方法)


德国DE202017103777.02017-07-20/北京航空航天大学王云鹏杨世春孙康风徐健有效
发明专利基于观测器的锂电池SOC估算误差的定量分析方法中国CN104076293B2016-08-172186383北京交通大学 海南电网公司张彩萍;姜久春;王乐一;赵婷;张维戈;龚敏明;王占国;孙丙香;时玮;李雪;庞松岭;姜雪娇有效
发明专利一种混合动力电动汽车行驶状态的智能识别方法中国CN101419679B2011-11-23869174北京交通大学张欣;田毅;宋建锋有效
发明专利一种基于时间和温度的锂离子电池优化充电方法中国CN105552465B2018-05-082916250北京交通大学姜久春;张维戈;张彩萍;高洋;王占国;龚敏明有效
发明专利一种锂电池循环寿命快速测试方法中国CN103344917B2015-08-121753326北京交通大学 国家电网公司 华北电力科学研究院有限责任公司姜久春;张维戈;张彩萍;时玮;刘秋降;张言茹;李雪;王玉坤;白恺;陈豪有效

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本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担任全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会委副主任委员,总体负责项目总体方案设计、关键技术攻关,参与协调重大应用的组织实施。对创新点123做出重要贡献,进行了动力电池全寿命状态参数估计、实验测试评价方法和新能源汽车能耗建模测试研究,提出了创新性的新能源汽车能源系统性能、能耗和安全测试评价方法。
吴志新2副总经理教授级高工中国汽车技术研究中心有限公司中国汽车技术研究中心有限公司担任全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会委主任委员,协调项目进度和资源,指导项目方案、路线和方法的制定。对创新点2做出重要贡献,牵头建立了符合我国实际道路工况的新能源汽车能源系统测试规程
王芳3副总工程师教授级高工中国汽车技术研究中心有限公司中国汽车技术研究中心有限公司对创新点13作出重要贡献,提出动力电池全生命周期测试评价方法,同时将相关的研究成果汇总并形成标准规范的提案,应用于国内外标准制修订工作。
张彩萍4
教授北京交通大学北京交通大学对创新点1做出主要贡献,开展了动力电池半参数模型及其辨识方法相关研究,提出动力电池全寿命SOC高精度估计方法及容量快速估计方法
张欣5教授北京交通大学北京交通大学
对创新点2做出重要贡献,开展了基于典型工况的能耗-驾驶模式解耦测评方法研究。
陈飞6
北京航空航天大学北京航空航天大学对创新点2做出重要贡献,进行了动力电池老化机理研究,开展了混合动力系统能耗硬件在环测试及整车性能测试。
刘震7总经理助理工程师福建星云电子股份有限公司福建星云电子股份有限公司对创新点13做出重要贡献,开展动力电池充放电特性测试设备、循环寿命测试系统与工况模拟测试系统等研究及设计。
周荣8总工程师研究员中国汽车技术研究中心有限公司中国汽车技术研究中心有限公司担任全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会委秘书长,对创新点3做出重要贡献。参与制定多项新能源汽车能源系统国家标准。
秦兴才9董事长教授级高工天津力神电池股份有限公司天津力神电池股份有限公司对创新点1做出重要贡献,针对动力电池状态估计与性能衰减测评难题开展了动力电池全生命周期性能测试,提取动力电池加速老化路径并验证测评方法。
刘桂彬10副总工程师教授级高工中国汽车技术研究中心有限公司中国汽车技术研究中心有限公司担任全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会委委员,对创新点23做出重要贡献。参与制定多项新能源汽车能源系统国家标准。

八、主要完成单位及创新推广贡献

序号单位
创新推广贡献
1北京航空航天大学北京航空航天大学作为本项目的牵头单位,组织协调了整个项目的技术研发、攻关,对主要创新点123做出了主要贡献。开展动力电池全寿命状态测评方法研究。建立了能耗修正模型,提出了新能源汽车综合能耗评价方法。提出了基于动力电池健康安全动态边界的特征提取评价方法,实现动力电池全寿命安全特性评测。 
2中国汽车技术研究中心有限公司中国汽车技术研究中心有限公司作为项目的主要单位之一,对主要创新点123做出了主要贡献。提出动力电池全生命周期测试评价方法;构建了适用于我国复杂行驶环境的多种典型工况,有力支撑和推动了动力电池标准化的进程及标准体系的建立。
3北京交通大学北京交通大学作为项目的主要单位之一,对主要创新点12有重要贡献,开展了动力电池半参数建模和辨识研究,提出动力电池全寿命SOC高精度估计方法及容量快速估计方法;开展了基于典型工况的能耗-模式解耦测评方法研究。
4福建星云电子股份有限公司福建星云电子股份有限公司作为项目的主要单位之一,对主要创新点13有重要贡献,开发了动力电池充放电特性测试设备、循环寿命测试系统与工况模拟测试系统,对于缩短新能源汽车研发测试周期,推动新能源汽车产业快速发展有重要意义。
5天津力神电池股份有限公司天津力神电池股份有限公司作为项目的主要单位之一,对主要创新点1有重要贡献,针对动力电池状态估计与性能衰减测评难题开展了动力电池全生命周期性能测试,提取动力电池加速老化路径并验证测评方法。

九、完成人合作关系说明

项目完成人杨世春、吴志新、王芳、张彩萍共同完成项目“节能与新能源汽车能源系统测评关键技术及应用”获2018年度中国汽车工业科技进步奖一等奖;

项目完成人吴志新、刘桂彬、周荣共同参与制定国标“GB/T 19752-2005 混合动力电动汽车动力性能试验方法”;

项目完成人杨世春、张欣共同完成项目“电动汽车能源系统安全高效控制技术及应用”获2016年度中国汽车工业技术发明奖一等奖;

项目完成人王芳、刘震共同参与制定国标“GB/T 31486-2015电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法”;

项目完成人杨世春、陈飞共同发表论文“Battery module capacity fade model based on cell voltage inconsistency and probability distribution”;

项目完成人秦兴才、王芳共同合作开展动力电池单体、模组和系统测试。

在全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会委中吴志新担任主任委员,杨世春担任副主任委员,周荣担任秘书长,刘桂彬担任委员,共同进行了新能源汽车能源系统相关标准体系的设计与规划。