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北理工在大规模电动汽车评估领域取得重要进展


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日前,北京理工大学电动车辆国家工程实验室孙逢春院士、王震坡教授团队与美国加州大学伯克利分校终身教授、香港大学副校长申作军(Zuo-Jun Max Shen)合作研究成果“Assessment of battery utilization and energy consumption in the large-scale development of urban electric vehicles” (作者:赵洋,王震坡,申作军,孙逢春),以直接投稿(Direct Submission)、研究性论文(Research Article)形式在世界顶级期刊《美国科学院院刊》(PNAS)在线发表。北京理工大学为论文第一通讯单位,第一作者赵洋是孙逢春院士、王震坡教授与港大申作军教授联合指导的博士研究生;王震坡教授和申作军教授为该论文共同通讯作者。

随着世界范围电动汽车大规模部署,电动汽车行业对动力电池资源和城市能源的需求快速增长,评估城市电动汽车动力电池利用和能量消耗情况具有重要意义。该论文首次将电动汽车大数据引入到动力电池资源、城市能源相关领域,突破了电动汽车动力电池利用和能量消耗大规模评估的难题,对全球电动汽车大规模发展中所涉及的动力电池资源、能源、碳排放等方面研究具有重要意义。该论文通过结合大规模城市电动汽车数据、统计学方法和人工智能算法,报告了电动汽车大规模应用与小规模应用所不同的重要规律,如动力电池利用率差异性和电动汽车能量消耗季节性波动。引入气候数据,将模型拓展到世界多个地区,对比分析了电动汽车动力电池利用率、能耗相关重要规律在世界不同地域的差异性。例如,在北京地区,即使电动汽车的月行驶需求不变,季节变换带来的电动汽车群体平均能量消耗差异最高可达21%。

图1. 全球多区域电动汽车能量消耗差异评估

图2. 目标区域不同季节轻型电动汽车群体中活跃车辆对比

论文中成果是在两项国家重点研发计划(2018YFB1700600和2019YFB1600800)和一项国家自然基金重大研究计划重点支持项目(91746210)的支持下形成的,首次通过电动汽车大数据分析建立了大规模电动汽车应用与城市电动汽车宏观资源、能源评估之间的桥梁,为电动汽车大规模发展相关研究提供了数据和理论基础。

PNAS 全称为《美国科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America),是世界公认的四大名刊(Cell,Nature,Science,PNAS)之一,拥有超过百年的办刊历史,有着很高的国际声誉。PNAS发表的文章涵盖研究领域包括:医学、生物、化学、物理、环境生态、社会科学等,是被引用次数最多的综合性期刊之一。发表在PNAS上的文章往往代表了前沿和国际领先的研究报告 、学术评论、重大发现,以及学科回顾。


团队介绍:

孙逢春,中国工程院院士,北京理工大学机械与车辆学院教授、博士生导师,是我国新能源汽车领域的拓荒者和奠基人之一。

王震坡,北京理工大学机械与车辆学院教授、博士生导师,北京理工大学电动车辆国家工程实验室主任,长期从事新能源汽车领域的理论研究和工程技术攻关工作,主持建设了新能源汽车国家监测与管理平台。

申作军,加州大学伯克利分校终身教授,清华大学杰出访问教授,现任香港大学副校长,主要从事供应链设计与管理、服务系统设计与优化、交通运输优化、分析决策等方面的研究工作。

赵洋,北京理工大学机械与车辆学院博士研究生,师从孙逢春院士、王震坡教授和申作军教授;主要研究内容围绕大规模电动汽车充电能量预测、动力电池利用和整车能耗评估、动力电池故障诊断等。

文章信息(*为通讯作者):

Yang Zhao, Zhenpo Wang*, Zuo-Jun Max Shen*, and Fengchun Sun. "Assessment of battery utilization and energy consumption in the large-scale development of urban electric vehicles."  Proceedings of the National Academy of Sciences 118, no. 17 (2021).

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