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新能源汽车动力电池系统需要做哪些检测?

2018年09月24日 点击:

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、CPU Load,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。


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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。

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