教师简介

李立伟,男,1970年生,博士,教授,电动汽车智能化动力集成技术国家地方联合工程研究中心(青岛)副主任,山东省新能源汽车电气电子工程技术研究中心主任,青岛市智能电器与智能系统工程实验室主任,青岛市动力集成及储能系统技术创新中心主任,寿光市高层次创新创业人才“双百计划”人选。1992年7月毕业于南京理工大学,获工学学士学位;1992年8月~2002年8月,在国有上市公司烟台东方电子集团有限公司工作,主要从事电力系统自动化方面的研究开发工作;2007年1月毕业于大连理工大学电气系,获工学博士学位。近年来主持国家自然科学基金重点项目(62133007)子课题1项、教育部滚动支持创新团队项目(10000087392002)子课题1项、国家新能源汽车产业技术创新工程重大项目子课题1项、省部级项目3项及国有大中型企业委托横向项目20余项。在国内外学术期刊和学术会议上共发表论文近40余篇,其中被SCI、EI收录20余篇。主要研究方向为新能源汽车电控系统开发、储能系统能量管理和协同控制、轨道交通电气化与自动化及电力系统智能监测和状态维修等。

教育经历
  • 1988-9 — 1992-7
    南京理工大学
    工学学士学位
  • 2002-9 — 2007-1
    大连理工大学
    工学博士学位
工作经历
  • 2021-9 — 至今
     山东大学  教授 
  • 2012-11 — 2021-8
     青岛大学  教授 
  • 2007-11 — 2012-10
     青岛大学  副教授 
  • 2007-1 — 2007-10
     青岛大学  讲师 
  • 1992-8 — 2002-8
     烟台东方电子集团有限公司  研发工程师 
研究概况

研究领域

1、大数据驱动的电化学储能系统主动安全管控

  面向新能源汽车、电动工程机械、电站储能系统、高速动车组及军用特种车辆等应用,运用大数据分析、人工智能和机器学习等先进大数据建模与分析手段,进行系统关键运行状态预测估计方法研究,在边缘计算和云边协同架构支撑下,构建新一代基于双重数字孪生的电池管理系统主动安全管控体系。

2、复杂过程工业系统故障诊断与预测方法研究

  复杂工业过程系统往往是由诸多子系统串联组成,其控制系统由分布式计算机实现,控制目标是保证产品质量、提高生产效益和节能降耗。故障诊断与容错控制是提高系统安全运行不可缺少的重要部分。研究面向复杂过程工业系统的海量运行数据精准分析和挖掘技术,以揭示系统性能衰减规律,预测系统服役寿命,实现系统早期故障预警,为系统全生命周期的健康管理和维护提供科学依据。

3、工业自动化系统开发及嵌入式应用

  工业自动化系统是工业4.0的重要基础,在机械制造和电气工程领域得到了广泛重视。目前,国内外制造业中广泛采用的“嵌入式系统”,是指完全嵌入到受控对象内部,具有特定功能的专用计算机系统。面向工业自动化应用的嵌入式系统开发涵盖了从底层硬件设计到应用层软件开发的一系列技术和方法。硬件开发主要包括电路设计和PCB设计,软件开发主要包括操作系统的选择和裁剪、驱动程序的编写和应用程序的开发等。

主持项目

近年来主持的部分项目

序号

项目名称

项目类别

项目来源

起止时间

1

动力电池系统安全综合评价关键技术研究

国家自然科学基金重点项目

62133007)子课题

国家基金委

2022.01-2026.12

2

储能电站电池管理系统研究

教育部滚动支持创新团队项目

10000087392002)子课题

教育部

2022.01-2025.12

3

电池管理系统研发及生产

新能源汽车产业技术创新工程项目(2012110)子课题

财政部/科技部/工信部

2013.01-2016.12

4

电动汽车动力电池管理系统关键技术研发及产业化

山东省重点研发计划

山东省科技厅

2018.01-2019.12

5

某军用纯电驱动特种车辆储能单元智能管理系统研制

横向项目

中国航天科技集团第一研究院

2021.12-2023.12

6

某军用特种车辆蓄电池组合智能管理系统研制

横向项目

中国航天科工集团第二研究院

2022.06-2023.12

7

多通道实时数据采集系统

横向项目

海军潜艇学院

2016.01-2016.12

8

BMS技术研究

横向项目

潍柴动力股份有限公司

2018.09-2019.12

9

基于大数据的台区线损管控系统研制

横向项目

烟台东方威思顿电气有限公司

2022.04-2022.12

10

质量工艺通知系统研制

横向项目

北京航天测控技术有限公司

2017.11-2019.12

11

加载测试软件开发

横向项目

北京航天测控技术有限公司

2019.01-2021.12

12

一体化高压电能计量装置关键技术研发及其在配电网中的应用

横向项目

国网山东省电力公司枣庄供电公司

2016.01-2016.12

13

基于锂离子电池的一体化电源系统关键技术开发及应用研究

横向项目

国网山东省电力公司枣庄供电公司

2017.01-2017.12

14

动车组线路试运行试验方法研究

横向项目

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

2014.09-2015.12

15

转向架组装流水线控制管理系统开发

横向项目

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

2014.04-2014.12

16

动车组实时温度显示系统试验方法研究

横向项目

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

2014.10-2016.10

17

时速350公里中国标准动车组蓄电池单节状态监测研究

横向项目

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

2015.03-2016.09

18

动车组开关量信号无线监测装置研究

横向项目

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

2014.11-2015.12

19

动车组三相三线制辅助供电系统接地检测研究

横向项目

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

2017.01-2019.12

20

CRH2动车组小型轻量化特高耐压装置研究

横向项目

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

2014.04-2015.04

21

复兴号动车组碱性蓄电池服役安全规律研究

横向项目

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

2022.06-2023.12

22

电气虚接测试工艺技术研究

横向项目

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

2024.04-2015.08

成果应用

1、解决动车组轴温通道匹配调试重大调试工艺问题

动车组各转向架轮轴、齿轮箱、牵引电机等设备上都安装了温度传感器,当温度超过设定温度时,触发全列紧急制动停车。出厂前调试过程中一项重要的工作是验证传感器安装位置和连接器通道的一致性。传统的验证方法试验周期长(18小时/列),劳动强度高,对传感器和其密封腻子的使用寿命产生不利影响。我团队将无损检测方法应用到轴温检测系统中,将特殊信号直接作用于传感器信号传输线路上,通过连接在连接器端的试验设备,直接查看对应传感器的耦合信号,从而可以直接判断传感器安装位置和连接器通道的一致性。该装置调试简便快捷,将每列车试验周期从18小时/列缩短到0.5小时/列,极大提高了调试效率,降低了劳动强度。目前该装置已在中车四方股份和庞巴迪批量应用。

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动车组轴温通道匹配调试装置

2、电池管理系统研发及产业化

我团队自2011年以来一直致力于电池管理系统(Battery Management System,BMS)的开发及产业化工作,科技成果“电动汽车动力锂电池组管理系统研发及规模化生产”于2013年4月通过了山东省科技厅组织的以杨裕生院士为鉴定委员会主任、万立骏院士等为委员的科学技术成果鉴定,鉴定结论为“项目产品在大电流能量主动均衡技术、模块化管理技术、在线检测及故障诊断技术等方面明显优于国内同类产品,整体性能达到国内领先水平”。目前系列产品已得到大批量应用,除了电动自行车、低速电动车、电动大巴车、物流车、高铁动车组及储能系统等民用产品配套的电池组外,还大量应用在军用超低温锂离子动力电池系统,已在多个型号军用特种车辆上批量列装。

(1)复兴号动车组用电池管理系统

辅助电源装置(APU)是动车组中照明、升降弓、信号通信、车门控制、驱动和制动控制等重要负载的供电电源,其供电可靠性直接影响动车组的安全运行。辅助电源装置的后备电源一般采用蓄电池组,正常运行时由充电机浮充充电,当接触网电压缺失或变流器故障等情况下,由蓄电池组作为应急备用电源为上述重要负载供电。我团队研制的动车组蓄电池在线监测管理系统,通过实时监测并记录蓄电池组的单体电池电压、电流、温度,对电池SOC(荷电状态)、SOH(健康状况)进行实时估算。通过运营过程中对蓄电池组的实时监控,跟踪动车组蓄电池的使用状态,为蓄电池组的整体寿命研究、优化检修流程、故障诊断等提供了数据支持,进而实现了延长蓄电池使用寿命、降低维护和维修成本的最终目的。

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复兴号动车组用电池管理系统

(2)军用特种车辆用电池管理系统

我团队研制了系列化军用超低温锂离子动力电池系统用BMS,搭载该BMS的多型军用特种车辆先后参加了中华人民共和国成立70周年、纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年阅兵,接受了祖国和人民的检阅。目前上述特种车辆已批量列装。

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SDU-01电池箱及BMS

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SDU-02电池箱及BMS

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SDU-09电池箱及BMS

(3)油田通井机用电池管理系统

通井机是油田在实施井下作业时的一种常用动力提升设备,其主要作用是对于油管、抽油杆以及射孔作业用的天、地滑轮、射孔器等的提升和悬挂。传统通井机都采用车载柴油发动机作为动力,发动机的动力由液力变矩器无级变速,经变速箱有级变速后输出,通过减速机构、角传动机构和绞车减速机构驱动绞车滚筒进行通井作业。传统通井机存在如下缺陷:①柴油机污染大、噪声扰民;②柴油机驱动工况功率利用率低,能源浪费严重;③使用、维护及保养费用高;④柴油机驱动通井作业时无功运行状态时间长。为了克服上述缺陷,研制了纯电驱动通井机,由动力电池组+变频器直接驱动电动机进行通井作业。变频调速器和电机运行时会产生强烈的电磁干扰,对车上各类电气设备的正常运行造成了严重影响。在该环境下,我团队研制的电池管理系统仍正常运行。该纯电驱动通井机的投入使用,解决了传统通井机因噪声大、距离民房较近的井夜间无法施工的难题,提高了作业时效;还具备操作平稳、操作维护费用低、污染物零排放等优点。该BMS于2018年8月首次在胜利油田安装调试成功,至今已大批量应用。

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油田通井机用BMS

(4)储能系统用电池管理系统

在化石能源逐渐枯竭和提倡可持续发展的背景下,以光伏、风电为代表的新能源发电技术得到了广泛的应用。由于上述新能源发电具有随机性、波动性等特点,新能源并网带来的振荡问题已对电力系统安全运行产生显著影响,未来高比例新能源接入电网后,将会加剧振荡问题。大规模新能源接入电网,不仅对电力系统安全稳定运行带来影响,而且显著影响电力系统运行经济性。储能技术能够有效提升电网接纳清洁能源的能力,解决大规模清洁能源接入带来的电网安全稳定问题。储能具有调峰的天然优势,特别是以锂电池储能为代表的电化学储能,集快速响应、能量时移、布置灵活等特点于一体,具有广阔的商用前景。储能系统存在拓扑结构复杂、电池数量多、电池容量大、电压等级高、绝缘要求高、需要进行能量管理和平衡控制。随着储能成本的持续下降,基于光伏逆变器的成熟技术,未来1500V储能系统将成为行业主流,BMS也将必须适配直流 1500V系统,但1500V直流系统不同于直流900V系统,BMS在绝缘耐压、数据通讯与处理等方面需要进行重新设计和规划。我团队于2019年开始研发基于直流 1500V系统的BMS系统,具有高耐压、高安全、高精度状态诊断及mS级响应等优点,实现了储能电池系统全生命周期的安全高效管理。

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储能系统用BMS

3、动车组小型轻量化特高耐压装置

动车组的绝缘性能是其安全性的一个重要指标,出厂前都要进行整车耐压试验。车辆编组后用耐压机对车顶高压电缆、电缆连接器以及各种支撑绝缘子进行工频耐压试验,通过泄漏电流来考察这些部件的绝缘品质。由于动车组绝缘层呈现较大的电容量,因此工频耐压需要很大容量的试验变压器。该变压器不但笨重,移动困难,造价高,而且使用十分不便。我团队研制了小型轻量化特高耐压试验装置,通过降低试验频率,从而降低了试验电源的容量。用0.1Hz超低频耐压试验替代工频耐压试验,不但能有同样的等效性,而且设备体积大为缩小,重量大为减轻。该设备消耗功率小,是工频试验设备的1/500;尺寸和重量小,为便携式设计。该装置能有效检测出交流响应下的绝缘缺陷,同时又弥补了工频试验设备容量过大的缺点。

耐压测试装置 小.jpg

动车组小型轻量化特高耐压装置

发表论文

1、State of Charge (SOC) Estimation of Lithium-ion Battery Based on Adaptive Square Root Unscented Kalman Filter. INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTROCHEMICAL SCIENCE, 2020, 15 (9): 9499-9516.

2、An Improved SOC Control Strategy for Electric Vehicle Hybrid Energy Storage Systems. ENERGIES. 2020, 13 (20).

3、Hybrid dynamic modeling-based membrane hydration analysis for the commercial high-power integrated PEMFC systems considering water transport equivalent. ENERGY CONVERSION AND MANAGEMENT, 2020, 205.

4、Development of online systematic condition assessment architecture for integrated PEMFC systems based on data-driven random matrix analysis. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY. 2020, 45 (51): 27675-27693.

5、Model recovery for Hammerstein systems using the auxiliary model based orthogonal matching pursuit method, Applied Mathematical Modelling, 54: 537-550.

发明专利

序号

专利名称

专利状态

专利号

1

一种中压光伏发电系统的三相电流不平衡补偿方法

已授权

CN112909993B

2

一种CAN总线极性自动校正模块及电池管理系统

已授权

CN115442174A

3

一种改进蚁群算法优化粒子滤波的锂电池SOC预测方法

已授权

CN113011082B

4

一种中压光伏发电系统的最大功率点跟踪控制方法

已授权

CN112904930B

5

一种锂电池荷电状态的三层滤波估算方法

已授权

CN109917299B

6

一种融合递推状态估计的动态电力系统异常检测方法

已授权

CN110133400B

7

一种基于水合状态自适应均衡的燃料电池串级发电系统

已授权

CN110120537B

8

一种质子交换膜燃料电池水合状态在线评估与异常自愈控制方法

已授权

CN110752396B

9

一种内部转发式BootLoader应用程序更新方法、电池管理方法及系统

已公开

CN115437664A

10

一种CAN总线通讯地址自动分配方法、电池管理方法及系统

已公开

CN115378082A

11

一种储能电池组短路故障诊断方法、电池管理方法及系统

已公开

CN115327438A

12

一种高可靠的电池均衡控制模块及电池管理系统

已公开

CN115360794A

13

一种采样频率自适应的绝缘检测方法及电池管理系统

已公开

CN115684726A

14

一种基于信号估计的绝缘检测方法及电池管理系统

已公开

CN115754472A

15

基于特征分解和数据蒙板的电池组故障诊断方法及系统

已公开

CN117406098A

16

电池组故障预警方法、系统、设备及存储介质

已公开

CN117269772A

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