智能问答
| 无障碍 | 长者专区 | 繁 | 简 |网站支持IPV6
|
个头不大,分量不重——即将装配在电动垂直起降飞行器(eVTOL)上的锂离子电源系统,乍一看并不起眼。
但在四川长虹电源股份有限公司民机事业部副部长蒋阳强眼里,这是块凝结了团队400多天心血的“宝贝疙瘩”。
“在国内民用航空领域,应急锂离子电源系统算是‘无人区’。”蒋阳强介绍。就在不久前,长虹电源成功突破了锂离子电池热失控安全防护关键技术,为eVTOL主机客户取得适航认证拿下“关键一分”。
长虹电源相关团队。受访者供图
锂离子电源系统是如何被安全“带”上低空的?
客户主动“敲门”,他们迎难而上
2024年初,客户主动叩响了长虹电源的大门。
作为低空经济领域的标志性产品,eVTOL要真正翱翔于低空,必须通过民航局的适航认证。而要取得适航认证,就需要一个安全稳定的应急电源系统。
在民航飞机上,应急电源是关键备份,保证飞机在失去主电源的情况下,仍然能够正常使用关键系统。传统民航应急电源多采用镉镍电池,但到了“低空”,主机厂们更青睐个头小、重量轻的锂离子电池。
“eVTOL对整机重量要求严苛,相同能量密度的条件下,采用锂离子电池能够让飞行器增加几十公斤的载荷。”蒋阳强解释。而锂离子电池想要上低空,如何进行热失控安全防护是“必答题”,
热失控,指的是电池在过热、过充等条件下,发生不可控的冒烟、起火等情况,会危害航空器的安全飞行。
根据目前的中国民用航空技术标准,搭载在民用航空器上的可充电锂电池和电池系统应满足2017年发布的RTCA/DO-311A(《可充电锂电池和电池系统最低运行性能标准》)。在该标准下,可充电锂电池和电池系统必须要通过热失控安全防护,否则无法适航取证。
彼时,不少主机厂也尝试过自研,但他们很快意识到,与电源“打交道”并不是一件易事。还是得专业的人做专业的事。
长虹电源在电源领域技术上积累深厚,致力于在实现锂电池系统轻量化的同时,提升其性能,确保其安全。全球最快高铁列车CR450动车组样车上,就搭载了长虹电源自主研制的锂电池系统。在无人机电源系统领域,长虹电源也拥有丰富的供货经验。
但面对新课题,团队还是觉得挑战不小。
“最主要的是没有借鉴,热失控抑制数据不足。”蒋阳强形容,研制的过程就像“摸着石头过河”。
“河”非过不可吗?
面对这个问题,蒋阳强笑了。“更安全、更可靠的电池,一直是我们的追求。”他提到,早在2018年,团队就关注到了RTCA/DO-311A这一标准并进行相关研究,但当时低空经济还未爆发,市场应用的结合点并不明朗。而当机会找上门来,曾经的储备都成了“试金石”。
技术攻关也是如此——但行好事,莫问前程。
一次次试错,他们愈战愈勇
今天,“摸着石头过河”的结果已然明朗:对长虹电源研发的应急锂离子电源系统整组电池进行过充电,按照标准用2倍的额定电流充电直至热失控,不仅能够实现毫秒级动态监测链式反应,还实现了烟雾定向排放,成功通过RTCA/DO-311A标准安全性验证试验。
“电池内部1000多摄氏度的情况下,电池安装部位的温度能保持在400摄氏度以下,排气管道外壁温度能控制在200多摄氏度。”蒋阳强介绍。
这一结果,背后是上百次大大小小的试验和早已忘记次数的晚归。
防火材料、结构优化及监测系统……长虹电源为应急锂离子电源系统构建了五重热失控防护墙。比如,在电芯层级,用活性材料进行表面包覆,在单体之间设置热隔离层等,阻挡、延缓热失控的路径。
“就是要让电池内部像点炮竹一样,一个接一个触发,而不是一下子都触发,达到延缓热失控进程的效果。”蒋阳强打了个比方。
但是,过程中并非一帆风顺。今年4月,团队已在单个电芯热失控安全防护上取得关键突破,但在电池整体的热失控试验中,当电池充电至热失控,整个壳体还是都燃烧了起来。
“跟预期有差异,大家都特别沮丧。”面对平均年龄不到30岁的团队,蒋阳强作为“老大哥”承担起了加油鼓劲的角色,“我是党员,更要勇于担当,该做的工作都做了,要相信自己,有问题就去解决问题。”
憋着一口气,团队不停地对比分析各种数据,总结问题症结,针对性优化设计……终于,在第三次摸底试验中,电池经受住了考验。此时,距离上次试验,只过去了2个月,保证了项目的研发进程。
长虹电源相关负责人透露,在积极配合客户取得随机适航认证的同时,公司还将积极推进产品的独立取证。未来,长虹电源还将继续深耕技术创新,加速科研成果转化,持续研发高能量密度、高功率密度、高安全性电芯,对电池健康管理、寿命评估等持续进行优化,推动低空经济锂电池产品的高质量发展。