動力電池系統作為硬體本體和控制系統結合極為緊密的系統, 其測試大致可以劃分為兩大部分: 電池包本體 (Pack) 測試, 電池管理系統 (BMS) 測試, 下面分別介紹這兩部分的測試情況.
1, 電池包本體 (Pack) 測試
電池包本體測試一般在DV/PV (設計驗證/生產驗證) 階段進行, 目的是為了驗證電池包的設計/生產是否符合設計要求. 其中包含溫度測試, 機械測試, 外部環境類比測試, 低壓電氣測試, 電磁相容測試, 電氣安全測試, 電池性能測試, 濫用試驗測試等等. 因為大夥都比較關心電池安全問題, 在這裡主要介紹一下電池包濫用試驗的測試方法:
1)針刺測試
類比電池遭到尖銳物體刺穿時的場景, 因為異物刺入有可能導致內部短路, 試驗要求不起火不爆炸.
2)鹽水浸泡
5%鹽水長時間浸沒測試, 電池功能正常.
目前新能源汽車電池包防水防塵等級推薦是IP67 (即1米深的水浸泡半小時無損壞, 上汽, 蔚來的電池包都是IP67) . 汽車的使用環境惡劣, 再怎麼做防水防塵保護也不過分 (上海有一年暴雨導致車庫積水, 傳統車都淹掛了, 而電動車完好無損) .
3)外部火燒
590攝氏度火燒持續130秒電池無爆炸, 起火, 燃燒並且無火苗殘留.
4)跌落
1m高度自由落體在鋼板上電池殼體完整功能正常.
5) 振動測試
高頻振動類比測試, 要求電池包功能正常. 做電池包的同事應該知道, 這個也很難通過.
2, 電池管理系統 (BMS) 測試
電池管理系統的測試更多側重軟體測試, 一般在軟體功能開發過程中進行.
與尚未量產的自動駕駛系統偏向於使用C語言實現軟體設計不同, 現今成熟的電動汽車控制系統 (如整車控制器, 電機控制器, 電池管理系統) 軟體都是以模型為基礎的軟體開發 (Model-Based-Design) . MBD開發相比C的優點是能夠以圖形化的方式表達複雜的邏輯, 代碼可讀性, 可移植性, 開發調試便利程度都大大增強, 同時利用成熟的代碼生成工具鏈, 也避免了手工代碼容易產生的低級錯誤.
在基於模型的軟體開發環節中規定了MIL/SIL/HIL等多項測試:
1)MIL(Model-In-Loops)既模型在環測試, 就是驗證軟體模型是否可以實現軟體功能, 測試依據是由系統需求分解而來的軟體需求.
2)SIL(Software-In-Loops)軟體在環測試, 對比模型自動生成的C代碼和模型本身實現的功能是否一致, 使用Simulink自身工具就可以進行Sil測試.
3)PIL(Processer-In-Loops)處理器在環測試, 目的是測試自動生成的代碼寫入控制器後, 功能實現上是否與模型有偏差. PIL看似無關緊要, 但不做重視也會引起一些不良後果 (如調度問題, CPULoad, 堆棧溢出等) .
4)HIL(Hardware-In-Loops)硬體在環測試, 測試控制器完整系統功能, 一般會搭建控制器所在系統的測試台架, 使用電氣元件類比感測器 (如溫度) 和執行器 (如風扇負載) 的電氣特性, 驗證完整的系統功能.
這些測試環節的用例來源於系統需求. 在汽車軟體開發流程中, 開發和測試成V字型進行, 俗稱軟體開發V模型, 感興趣的同學可以查看汽車軟體開發流程ASPICE.
零部件在整車極限環境下的測試情況: 整車耐久測試這部分工作一般是整車廠的測試&標定工程師負責. 整車耐久試驗的花銷很大, 造工程樣車 (每輛100萬左右) , 租用測試場地, 工程師團隊花銷, 很考驗廠家的資金實力, 沒有強大的資金池根本無法運行起來. 但在極寒, 高溫, 高濕度等各種極限環境下的測試進行的越多, 越能充分的驗證零部件的功能, 性能以及耐久表現, 越早發現問題, 解決修複所耗費的成本越低.
1.低溫耐久測試, 主要測試冷起動性能, 一般在黑河/牙克石進行. 電池包的低溫充放電能力, 低溫保護策略, 電池包加熱功能在該項測試中都會進行考核.
2.高溫耐久測試, 一般在格爾木進行. 主要測試電池包在高溫下充放電能力, 電池包冷卻功能和過熱保護策略. 下圖是蔚來在澳大利亞墨爾本進行高溫測試, 為了整車開發整車廠都是不惜成本.
3.高溫+高濕環境耐久測試, 一般在海南進行, 海水環境會加速部件腐蝕, 零部件的耐久會經受嚴格考驗. (Ps: 傳統車還有重要的高原測試, 主要測試在低氣壓下發動機的性能表現. 電動車一般不需要進行此項測試. )
電池包做的比較好的都會承諾使用壽命內的電池衰減, 比如蔚來ES8就承諾10年30萬公裡電池容量衰減不超過20%, 做電池開發的都知道做到這個水平是非常不容易的. 敢公開承諾也說明他們的電池包耐久測試做到了非常優秀的水平.
