电动自行车提供了一种便捷、绿色的出行方式。然而，电动自行车锂电池问题造成的事故时有发生。中国电科院基于锂电池安全状态演变机理和人工智能算法，牵头研发了电动自行车锂电池状态检测设备，并在北京部分社区示范应用，受到居民好评。

近日，中国电力科学研究院有限公司储能与电工新技术研究所牵头，北京志翔科技股份有限公司、北京市科学技术研究院及北京工业大学共同承担的北京市科学技术委员会2022年度电动自行车火灾风险防控科技攻关“揭榜挂帅”项目“电动自行车锂电池安全检测设备研发与示范应用”课题通过验收。

课题团队针对电动自行车火灾事故时有发生的现状和安全风险精准监测预警需求，搭建了电动自行车锂电池快速和深度检测模型，开发了电动自行车锂电池状态检测设备。今年3月以来，相关设备在北京市海淀区晴冬园社区及西城区人定湖西里社区开展了示范应用，从电池预警、故障检测、性能评估三个方面为电动自行车锂电池进行全面“体检”，受到了社区居民的欢迎。

用人工智能技术评价锂电池状态

近几年，随着锂电池技术的快速发展，锂电池在轻量化、长续航、长寿命等方面的优势越发凸显。2022年，国内主要电动自行车品牌发布的新车型中，配备锂电池的比例超过了50%。

锂电池性能受使用频次、温度、电流、充放电程度等因素影响。电动自行车锂电池组是由若干个电池单体通过串并联构成的，整体性能受到单体不一致性的影响。在长期充放电过程中，电池组单体电池间的差异会逐渐扩大。特别是由于自放电率、容量衰减速率的差异，各单体电池的容量和荷电状态差距越来越大，不一致性越来越突出，引起电池容量下降，进而导致整组电池失效。

掌握锂电池健康状态是安全使用电动自行车的前提。课题团队曾承担多项锂电池安全及状态评估相关的国家级科技项目和国家电网有限公司科技项目。在此基础上，2022年5月，课题团队通过走访电动自行车门店、开展用户问卷调查、咨询电动自行车锂电池生产厂家等方式，掌握了电动自行车锂电池使用频次、充电时间、续航里程等信息，模拟电动自行车的使用工况，利用“机理+人工智能算法”的方式，建立了电动自行车锂电池健康状态和剩余寿命评估模型。该模型评估准确率达到97%以上。

研发锂电池快速和深度检测设备

在锂电池出现前，电动自行车主要使用铅酸电池。锂电池能量密度比铅酸电池高，锂的化学性质比铅更活跃，锂电池中的电解液为有机溶剂，比铅酸电池的稀硫酸电解液更易燃烧。铅酸电池在发生事故时，最多鼓胀或裂开，不会有更剧烈的反应。而锂电池由于内阻小、极片薄，出现热失控时，温度快速上升，到一定程度可能燃烧甚至爆炸，同时还会释放有毒气体，危害人体健康。

为预防电动自行车引发火灾，相关管理部门给出了建议，其中一条是加强电动自行车的日常自查自检。但由于电动自行车锂电池是一个相对封闭的系统，用户很难获取电池的电压、内阻、温度、容量等参数。同时，锂电池的检测和评价是一个专业性较强的领域，即使用户能获取电池的一些参数，也无法准确判断电池是否存在安全隐患和故障。

今年1月，课题团队发挥产学研优势，依据国家标准《电动自行车安全技术规范》《电动自行车用锂离子蓄电池》，参考新能源汽车、电化学储能行业相关标准，基于电动自行车锂电池健康状态和剩余寿命评估模型，研发了电动自行车锂电池快速和深度检测设备。

快速检测设备可在30秒内检测出电池总电压过高、电池内阻异常、绝缘故障、电池漏液以及充电口故障等5项问题，快速对电动自行车的锂电池状态进行初步评价，并将检测结果打印在一张标签上。经快速检测设备评价后，用户可选择进一步开展深度检测。深度检测设备可在30分钟内检测出总电压变化率过快、内短路、异常产热、温升速度过快、温差过大、放电过流保护等6项问题，并评估电池健康程度及剩余寿命。检测完成后，设备可出具检测报告，并为用户提出建议。

5月，课题团队在海淀区晴冬园社区利用快速检测设备检测居民用户的电动自行车锂电池时，发现一电池内阻过大。随后，他们又利用深度检测设备进一步检测该电池，发现了温升速度过快且温差过大问题，判定该电池存在重大安全隐患。根据检测结果，他们建议用户更换电池。

设计电动自行车常态化管理场景

在示范应用过程中，电动自行车锂电池快速和深度检测设备得到了社区及居民用户的认可。问卷调研结果显示，80%的用户认为该设备具有便捷性和经济性，75%的用户愿意定期检测，91%的用户认为检测结果对安全用车有帮助。

在研发检测设备的同时，课题团队还设计了社区电动自行车常态化管理场景。社区可建立电动自行车电池安全检测站，配备快速检测设备与深度检测设备，对电动自行车开展快速检测和深度检测，并建立电动自行车电池安全分级管理制度。社区可为门卫配备手持蓝牙设备，在常驻电动自行车上安装相应的蓝牙接收模块。保安可使用手持蓝牙设备获取电动自行车的电池状态信息，并在电池状态异常时提醒相关用户。

课题团队将通过“产品+服务”的方式，配合北京市城市管理委员会、社区等建立电动自行车年检、点检等检测制度，监管电动自行车安全状态，将电动自行车安全检测纳入社区安全管理系统，服务首都城市风险治理。

（原载10月10日《国家电网报》第8版）