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動力電池Pack、BMS測試方法

嘉峪檢測網        2020-02-13 15:09

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、外部環境模擬測試、低壓電氣測試、電磁兼容測試、電氣安全測試、電池性能測試、濫用試驗測試等等。因為大伙都比較關心電池安全問題,在這里主要介紹一下電池包試驗的測試方法:

 

1) 針刺測試

 

模擬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

 

動力電池Pack、BMS測試方法

 

2) 鹽水浸泡

 

5%鹽水長時間浸沒測試,電池功能正常

動力電池Pack、BMS測試方法

 

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,再怎么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、燃燒并且無火苗殘留。

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4) 跌落:

 

1m高度自由落體在鋼板上電池殼體完整功能正常

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5)振動測試

 

高頻振動模擬測試,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。

 

動力電池Pack、BMS測試方法

 

2、電池管理系統(BMS)測試

 

電池管理系統的測試更多側重軟件測試,一般在軟件功能開發過程中進行。

 

與尚未量產的自動駕駛系統偏向于使用C語言實現軟件設計不同,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)軟件都是以模型為基礎的軟件開發(Model-Based-Design)。MBD開發相比C的優點是能夠以圖形化的方式表達復雜的邏輯、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。在基于模型的軟件開發環節中規定了MIL/SIL/HIL等多項測試:

 

1) MIL(Model-In-Loops)既模型在環測試,就是驗證軟件模型是否可以實現軟件功能,測試依據是由系統需求分解而來的軟件需求。

 

2) SIL(Software-In-Loops)軟件在環測試,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后,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后果(如調度問題、CPU Load,堆棧溢出等)。

 

4) HIL(Hardware-In-Loops)硬件在環測試,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臺架,使用電氣元件模擬傳感器(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于系統需求。在汽車軟件開發流程中,開發和測試成V字型進行,俗稱軟件開發V模型,感興趣的同學可以查看汽車軟件開發流程ASPICE。

 

動力電池Pack、BMS測試方法

 

統開發流程中非常強調測試軟件環節的。要知道手機軟件出問題最多也就是秒退而已,車輛軟件出問題影響的是人命。

 

當年豐田剎車門事件,美國政府就派了嵌入式軟件專家和卡耐基梅隆的計算機教授詳細審查了發動機控制系統的軟件代碼,豐田對全局變量的濫用(上萬個)以及軟件安全機制的混亂就遭到了巨額處罰。如果豐田重視軟件測試工作的話,這件事也許不會發生。

 

最后再聊下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,解決修復所耗費的成本越低。

 

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30萬公里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。

 

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來源:Internet

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