“夢幻五環”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”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”到閉幕式璀璨的“夢幻五環”，這背后自始至終來自強大航天科技的支撐。即按照航天科技集團整體工作部署，北京良辰光啟數字技術有限公司(以下簡稱良辰光啟)的團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。據介紹，由良辰光啟聯合四川長虹電源有限責任公司聯合研發供電系統，在圓滿完成開幕式“冰晶五環”供電系統保障工作后，前后呼應，又再次為閉幕式“夢幻五環”提供供電系統，實現一次次技術創新和突破。

對于奧運五環異型結構，產品的適配性是首當其沖的難題。“根據五環供電需求，需要配置30kWh的蓄電池系統，且蓄電池系統需要安裝在五環骨架內部有限空間內。項目組創新提出模塊化設計思路，將蓄電池系統設計成多個小的子蓄電池模塊，解決了蓄電池系統在五環異型空間內的適配性。”2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，又出現了新的難題——重量超重。據介紹，整個五環在初步設計時重量超過3.5噸，供配電系統重量超過550kg。“我們通過多輪結構強度仿真，在保證結構強度安全的前提下進一步優化結構設計，降低結構件的重量;通過對供、配電線纜壓降、線損等的精細計算，優化供、配電線纜的選型及布線方案，降低線纜的重量。最終實現供、配電系統減重超過100kg，減重比例接近20%。”王哲答道。

據了解，整個五環系統設備是完全靠電池系統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?“經過反復研討，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供電，即便任何1個子蓄電池有故障，系統都能夠快速隔離故障蓄電池，而不影響整個供電系統正常工作，項目組通過設計多級過流保護，優化布線設計等方案解決了問題。”王哲介紹說。

據介紹，為確保出廠產品的可靠性，良辰光啟團隊參照航空、航天產品標準，制定20余項測試方案，覆蓋產品功能性能，高、低溫性能，耐振動性能，安全性等，對產品進行全方面檢驗。為了驗證系統在低溫下工作可靠性，科研人員進行了-20℃的極端環境系統測試;為了驗證產品結構強度以及電連接可靠性，還對每臺產品進行1600公里運輸振動試驗。

為了保障系統的安全性，科研人員借鑒公司在航空、航天領域用鋰離子電池系統安全性設計的技術經驗，從設計、維護、使用、保障等方面進行全面的安全性設計。從能量單元模塊化設計、安全隔離設計、智能BMS設計等方面保證產品的安全性。針對鋰離子電池可能發生熱失控排放可燃性氣體可能導致爆炸、燃燒的安全性風險，蓄電池系統熱失控排氣量及爆炸極限計算、分析，并優化電池模塊在五環內的布局，保證即便有一臺電池模塊發生熱失控，產生的可燃性氣體濃度也低于爆炸下限。

關鍵詞： 夢幻五環 供電系統 結構強度 航天科技 鋰離子電池