“夢幻五環(huán)”背后的航天科技

北京時間2月20日晚8點整，為期17天的北京冬奧會在國家體育場(鳥巢)圓滿落下帷幕。與開幕式形成“一脈相承”的上下篇敘事模式，閉幕式上的“夢幻五環(huán)”點亮夜空，舉世矚目，再次為觀眾帶來驚喜，令人感動和銘記，呈現(xiàn)中國式浪漫和“雙奧”情懷，立足全世界的角度展望美好未來。

從開幕式升騰的“冰晶五環(huán)”到閉幕式璀璨的“夢幻五環(huán)”，這背后自始至終來自強(qiáng)大航天科技的支撐。即按照航天科技集團(tuán)整體工作部署，北京良辰光啟數(shù)字技術(shù)有限公司(以下簡稱良辰光啟)的團(tuán)隊在助力冬奧會項目中，拋灑激情和汗水，用中國光影科技點亮冬奧夜空。據(jù)介紹，由良辰光啟聯(lián)合四川長虹電源有限責(zé)任公司聯(lián)合研發(fā)供電系統(tǒng)，在圓滿完成開幕式“冰晶五環(huán)”供電系統(tǒng)保障工作后，前后呼應(yīng)，又再次為閉幕式“夢幻五環(huán)”提供供電系統(tǒng)，實現(xiàn)一次次技術(shù)創(chuàng)新和突破。

對于奧運五環(huán)異型結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品的適配性是首當(dāng)其沖的難題。“根據(jù)五環(huán)供電需求，需要配置30kWh的蓄電池系統(tǒng)，且蓄電池系統(tǒng)需要安裝在五環(huán)骨架內(nèi)部有限空間內(nèi)。項目組創(chuàng)新提出模塊化設(shè)計思路，將蓄電池系統(tǒng)設(shè)計成多個小的子蓄電池模塊，解決了蓄電池系統(tǒng)在五環(huán)異型空間內(nèi)的適配性?！?月20日，良辰光啟總裁王哲在接受科技日報記者采訪時表示。

緊接著，又出現(xiàn)了新的難題——重量超重。據(jù)介紹，整個五環(huán)在初步設(shè)計時重量超過3.5噸，供配電系統(tǒng)重量超過550kg?！拔覀兺ㄟ^多輪結(jié)構(gòu)強(qiáng)度仿真，在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度安全的前提下進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低結(jié)構(gòu)件的重量;通過對供、配電線纜壓降、線損等的精細(xì)計算，優(yōu)化供、配電線纜的選型及布線方案，降低線纜的重量。最終實現(xiàn)供、配電系統(tǒng)減重超過100kg，減重比例接近20%。”王哲答道。

據(jù)了解，整個五環(huán)系統(tǒng)設(shè)備是完全靠電池系統(tǒng)供電支撐全場演出的，那么，如何保證供電可靠性，確保表演時萬無一失?“經(jīng)過反復(fù)研討，最終項目組制定了模塊化、冗余供電的方案。由多個子蓄電池并聯(lián)供電，即便任何1個子蓄電池有故障，系統(tǒng)都能夠快速隔離故障蓄電池，而不影響整個供電系統(tǒng)正常工作，項目組通過設(shè)計多級過流保護(hù)，優(yōu)化布線設(shè)計等方案解決了問題?！蓖跽芙榻B說。

據(jù)介紹，為確保出廠產(chǎn)品的可靠性，良辰光啟團(tuán)隊參照航空、航天產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，制定20余項測試方案，覆蓋產(chǎn)品功能性能，高、低溫性能，耐振動性能，安全性等，對產(chǎn)品進(jìn)行全方面檢驗。為了驗證系統(tǒng)在低溫下工作可靠性，科研人員進(jìn)行了-20℃的極端環(huán)境系統(tǒng)測試;為了驗證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及電連接可靠性，還對每臺產(chǎn)品進(jìn)行1600公里運輸振動試驗。

為了保障系統(tǒng)的安全性，科研人員借鑒公司在航空、航天領(lǐng)域用鋰離子電池系統(tǒng)安全性設(shè)計的技術(shù)經(jīng)驗，從設(shè)計、維護(hù)、使用、保障等方面進(jìn)行全面的安全性設(shè)計。從能量單元模塊化設(shè)計、安全隔離設(shè)計、智能BMS設(shè)計等方面保證產(chǎn)品的安全性。針對鋰離子電池可能發(fā)生熱失控排放可燃性氣體可能導(dǎo)致爆炸、燃燒的安全性風(fēng)險，蓄電池系統(tǒng)熱失控排氣量及爆炸極限計算、分析，并優(yōu)化電池模塊在五環(huán)內(nèi)的布局，保證即便有一臺電池模塊發(fā)生熱失控，產(chǎn)生的可燃性氣體濃度也低于爆炸下限。

關(guān)鍵詞： 夢幻五環(huán) 供電系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 航天科技 鋰離子電池