动力电池系统作为硬件本体和控制系统结合极为紧密的系统, 其测试大致可以划分为两大部分: 电池包本体 (Pack) 测试, 电池管理系统 (BMS) 测试, 下面分别介绍这两部分的测试情况.
1, 电池包本体 (Pack) 测试
电池包本体测试一般在DV/PV (设计验证/生产验证) 阶段进行, 目的是为了验证电池包的设计/生产是否符合设计要求. 其中包含温度测试, 机械测试, 外部环境模拟测试, 低压电气测试, 电磁兼容测试, 电气安全测试, 电池性能测试, 滥用试验测试等等. 因为大伙都比较关心电池安全问题, 在这里主要介绍一下电池包滥用试验的测试方法:
1)针刺测试
模拟电池遭到尖锐物体刺穿时的场景, 因为异物刺入有可能导致内部短路, 试验要求不起火不爆炸.
2)盐水浸泡
5%盐水长时间浸没测试, 电池功能正常.
目前新能源汽车电池包防水防尘等级推荐是IP67 (即1米深的水浸泡半小时无损坏, 上汽, 蔚来的电池包都是IP67) . 汽车的使用环境恶劣, 再怎么做防水防尘保护也不过分 (上海有一年暴雨导致车库积水, 传统车都淹挂了, 而电动车完好无损) .
3)外部火烧
590摄氏度火烧持续130秒电池无爆炸, 起火, 燃烧并且无火苗残留.
4)跌落
1m高度自由落体在钢板上电池壳体完整功能正常.
5) 振动测试
高频振动模拟测试, 要求电池包功能正常. 做电池包的同事应该知道, 这个也很难通过.
2, 电池管理系统 (BMS) 测试
电池管理系统的测试更多侧重软件测试, 一般在软件功能开发过程中进行.
与尚未量产的自动驾驶系统偏向于使用C语言实现软件设计不同, 现今成熟的电动汽车控制系统 (如整车控制器, 电机控制器, 电池管理系统) 软件都是以模型为基础的软件开发 (Model-Based-Design) . MBD开发相比C的优点是能够以图形化的方式表达复杂的逻辑, 代码可读性, 可移植性, 开发调试便利程度都大大增强, 同时利用成熟的代码生成工具链, 也避免了手工代码容易产生的低级错误.
在基于模型的软件开发环节中规定了MIL/SIL/HIL等多项测试:
1)MIL(Model-In-Loops)既模型在环测试, 就是验证软件模型是否可以实现软件功能, 测试依据是由系统需求分解而来的软件需求.
2)SIL(Software-In-Loops)软件在环测试, 对比模型自动生成的C代码和模型本身实现的功能是否一致, 使用Simulink自身工具就可以进行Sil测试.
3)PIL(Processer-In-Loops)处理器在环测试, 目的是测试自动生成的代码写入控制器后, 功能实现上是否与模型有偏差. PIL看似无关紧要, 但不做重视也会引起一些不良后果 (如调度问题, CPULoad, 堆栈溢出等) .
4)HIL(Hardware-In-Loops)硬件在环测试, 测试控制器完整系统功能, 一般会搭建控制器所在系统的测试台架, 使用电气元件模拟传感器 (如温度) 和执行器 (如风扇负载) 的电气特性, 验证完整的系统功能.
这些测试环节的用例来源于系统需求. 在汽车软件开发流程中, 开发和测试成V字型进行, 俗称软件开发V模型, 感兴趣的同学可以查看汽车软件开发流程ASPICE.
零部件在整车极限环境下的测试情况: 整车耐久测试这部分工作一般是整车厂的测试&标定工程师负责. 整车耐久试验的花销很大, 造工程样车 (每辆100万左右) , 租用测试场地, 工程师团队花销, 很考验厂家的资金实力, 没有强大的资金池根本无法运行起来. 但在极寒, 高温, 高湿度等各种极限环境下的测试进行的越多, 越能充分的验证零部件的功能, 性能以及耐久表现, 越早发现问题, 解决修复所耗费的成本越低.
1.低温耐久测试, 主要测试冷起动性能, 一般在黑河/牙克石进行. 电池包的低温充放电能力, 低温保护策略, 电池包加热功能在该项测试中都会进行考核.
2.高温耐久测试, 一般在格尔木进行. 主要测试电池包在高温下充放电能力, 电池包冷却功能和过热保护策略. 下图是蔚来在澳大利亚墨尔本进行高温测试, 为了整车开发整车厂都是不惜成本.
3.高温+高湿环境耐久测试, 一般在海南进行, 海水环境会加速部件腐蚀, 零部件的耐久会经受严格考验. (Ps: 传统车还有重要的高原测试, 主要测试在低气压下发动机的性能表现. 电动车一般不需要进行此项测试. )
电池包做的比较好的都会承诺使用寿命内的电池衰减, 比如蔚来ES8就承诺10年30万公里电池容量衰减不超过20%, 做电池开发的都知道做到这个水平是非常不容易的. 敢公开承诺也说明他们的电池包耐久测试做到了非常优秀的水平.
