科创中国

行业领域

电子信息技术,高新技术改造传统产业

需求背景

当前，我国新能源汽车普及度逐步提高，在我国电动汽车三大主力——纯电动汽车BEV、插电混合动力汽车PHEV和燃料电池汽车(FCEV)中，基本都搭载了不同电量的高能量密度的动力电池系统。组成车用动力电池系统核心单元的电芯具有“怕挤压”的特点，目前只能通过增加笨重的结构防护设计来改善，这种办法会导致较明显的材料浪费和动力电池包重量增加，无法在动力电池包关键结构发生变化时做到主动提醒，且与国家提出的提高动力电池系统能量密度的发展思路相违背。此外，由于动力电池包大多布置在车辆底部，车辆行驶过程中的极端颠簸路况和容易出现的“托底”现象均会增加动力电池包的结构部分出现受挤压、变形、支撑件断裂等三大结构侵入和性能降级的风险。其中，动力电池包中电芯直接受到挤压时，易导致动力电池包冒烟、起火，甚至爆炸，且动力电池包箱体的变形有可能导致箱体结构出现裂纹或开放性间隙，致使箱体结构IP防护等级失效，引发进水和短路故障，这对车辆和车内人员安全造成了极大的风险威胁。

需解决的主要技术难题

1. 电池包结构的复杂性：动力电池包通常由多个电池模块组成，每个模块又由多个电池单体组成。这种复杂性给变形监测带来了挑战，因为需要监测的点非常多，而且每个点的变形情况可能都不一样。
2. 电池包变形的多样性：电池包可能出现的变形包括挤压、拉伸、扭曲等，而且变形的程度和速度也可能不同。这要求预警系统能够识别各种变形情况，并及时发出预警。
3. 预警阈值的设定：预警系统需要设定一个变形阈值，当电池包的变形超过这个阈值时，系统就会发出预警。但是，这个阈值的设定需要考虑到各种因素，如电池包的使用环境、使用状态、电池类型等，这无疑增加了开发的难度。
4. 实时监测的需求：预警系统需要实时监测电池包的变形情况，这意味着系统需要不断地收集数据、分析数据并发出预警。这要求系统具有高效的数据处理能力和快速的反应时间。
5. 系统的稳定性：由于电动汽车的使用环境较为恶劣，如高温、低温、振动等，这要求预警系统能够在各种环境下稳定工作，不出现误报或漏报的情况。
6. 成本问题：开发这样的预警系统需要投入大量的人力和物力，而且还需要考虑如何将成本控制在可接受的范围内。
7. 用户接受度：对于预警系统的用户来说，他们可能需要一段时间来适应和接受这种预警方式。因此，如何在保证预警效果的同时提高用户接受度也是一个需要解决的问题。

期望实现的主要技术目标

1. 实时监测：系统需要实时监测电池包内的易导致电芯挤压的变形点和关键结构支撑点，及时发现变形的迹象，预警缓慢挤压风险，以及及时告知突变挤压危险。
2. 数据处理与分析：系统需要对监测数据进行实时处理和分析，判断是否达到预警门限。如果达到预警门限，系统需要向相关人员发送预警信号。
3. 预警准确度高：系统应具有高精度的变形监测能力，以实现准确的预警，避免漏报和误报的情况。
4. 适应性强：系统应能适应不同的电池包结构和形状，以及不同的工作环境和条件，以保证预警的可靠性和稳定性。
5. 可扩展性：系统应具有良好的可扩展性，可以随着技术的不断发展和电池包的不同需求进行升级和扩展。
6. 安全性：系统必须保证电池包在正常工作状态下的安全性，同时也要保证在发生异常情况时能够迅速、准确地做出预警。
7. 易用性：系统应具有简单、直观的用户界面，方便操作和维护。
8. 经济性：在满足功能和性能要求的同时，系统应尽量降低成本，以便提高产品的竞争力。

处理进度