大功率动力电池智能测试关键技术及应用
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2022-07-31 21:28:26
上市企业德普电气与山东大学较早建立了全面战略合作伙伴关系,2022年成立“山东大学-德普电气新能源与储能控制创新研究院”。双方产学研合作密切,在电池测试仪器新拓扑、控制、测试评价软件等关键技术方面取得重要突破。特别山东大学在国家重大科研仪器专项(资助号:61527809)等重大重点项目持续支持下,以“快速精准、智能综合、高效绿色、安全可靠”为研发宗旨,“理论-技术-仪器-应用”为研发路线,突破了动力电池智能快速测试方法、大功率高效功率变换拓扑及控制、高通量数据精准同步采集与多核异构协同处理、“电-磁-热”多物理场一体化安全可靠集成等核心技术难题,形成60多件中国和美国发明专利成果。山东大学将13件核心专利转让德普电气,转让金额达1020万元。核心专利技术由德普电气完成产业化和推广应用,研制成功动力电池综合测试系统等15个规格系列高新技术产品,性能指标国际领先。另外,德普电气还是山东大学实践教学基地,联合培养学生,为新能源电池测试行业输送了大批科技人才,推动了行业快速发展。
电池要发展,测试必先行。全球电池测试仪器的市场需求将达百万千瓦级,其中我国市场规模最大,占比超过5成。然而,我国大功率动力电池测试技术以往长期被美国Arbin、奥地利AVL等领军外企垄断,严重制约我国新能源与电池产业发展,威胁国家能源安全。在国家首个关于动力电池测试的重大科研仪器专项“动力电池综合测试与智能模拟仪器研制”等项目支持下,山东大学张承慧团队与德普电气公司合作研发,十年磨一剑,研制成功国际首台大功率高频化动力电池智能测试仪器,抢占了电池测试技术的国际制高点,带动了民族品牌崛起。经国际权威检测认证机构中国检验认证集团、中国测试技术研究院等测试,新仪器系统的充放电转换时间、效率等关键性能指标优于国际一流产品。中国检验认证集团将其用于标准化测试的高端标定仪器,认为:“是电池测试领域里程碑”;动力电池龙头企业比亚迪长期应用表明“满足了大倍率充放电等各类极端工况严格测试要求,实现了电池测试从慢到快、综合评估从无到有的跨越”。成果引领电池测试仪器技术革新,为解决动力电池快速精准测试核心难题做出了原创性贡献,提供了理论、技术和工程示范支撑,有力提升了我国电池测试领域学术水平和国际地位。
动力电池是大规模发展电动汽车和新能源的基石。而电池测试仪器作为电池研发制造和使用的“先行官”和“保护神”作用至关重要。随着新能源汽车和储能产业快速发展,要求电池测试仪器具有更高的功率密度、更快的测试速度、更准的测试精度,从而面临新的“升级”革命。已有测试仪器设备体积重量大、智能化水平低、电流响应慢、用电损耗大等重要缺陷,不能适应新能源储能、电动汽车等行业快速发展的新需求。因此,公司急需受让山东大学自主研发的大功率动力电池智能测控技术,以实现电池测试仪器的智能化、高效化、快速化、精准化,带动我国电池测试仪器产业换代升级
山东大学“新能源发电与高效节能优化控制”国家自然科学基金创新研究群体,在张承慧教授带领下长期从事新能源并网控制、电池测试与管理、综合能源系统优化控制等领域的基础研究和应用技术开发。团队目前拥有教育部长江学者5人、国家杰出青年科学基金获得者3人、国家四青人才10人;团队成员年富力强,多学科交叉互补,理论研究与工程应用融合,取得一批具有国际影响的自主创新成果。团队负责人张承慧以第一完成人获国家科技进步二等奖2项,并获何梁何利基金科学与技术进步奖、光华工程科技奖,以及省部级特等奖1项、一等奖3项;获日内瓦国际发明展金奖2项、中国专利奖优秀奖3项、山东省专利奖一等奖1项等。张承慧被评为全国先进工作者、国务院学科评议组成员(控制组)、国家“万人计划”教学名师、宝钢优秀教师特等奖。 2022年,张承慧带领“新能源系统控制”教师团队被评为全国高校黄大年式教师团队。团队与德普电气、新风光、奥太等行业龙头企业长期开展“产学研用”密切结合,加速技术成果转化和工程化产业化推广应用,形成了新能源储能电池智能测试仪器、新能源光伏并网逆变器、新能源电能净化装置等新能源发电与新能源汽车领域的高端装备。
(1)促进新能源相关产业健康发展,经济社会效益显著:团队攻克了大功率动力电池精密测试仪器研制的诸多公认难题,实现产品提质增效节能减材,经济社会效益十分显著。如:利用新技术,仪器负荷效率提高1.6%。甩掉笨重的工频变压器,整机重量由1550kg降至1000kg,降低35.5%,体积减少33%,节省了大量铜铁材料,实现仪器的轻量化、小型化、低成本。近三年来(2019~2021年),德普电气生产销售该项目产品3600余台,经济效益情况为22458.04万元。
(2)推动产业优化升级,培育高新技术企业:新技术带动自主国产品牌崛起,助力德普电气公司获评国家高新技术企业、“十三五”中国产学研科技创新示范单位、中国锂电池设备十大品牌、“光储充行业最佳测试设备”,成为行业领军企业。实现了我国大功率动力电池测试技术从跟随到引领、从引进到出口的产业升级。
山东大学将13件核心专利转让德普电气,转让金额达1020万元。核心专利技术由德普电气完成产业化和推广应用,研制成功动力电池综合测试系统等15个规格系列高新技术产品,性能指标国际领先。