新能源汽車動力系統(tǒng)部件測試大揭秘

動力電池系統(tǒng)作為硬件本體和控制系統(tǒng)結(jié)合極為緊密的系統(tǒng)，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(tǒng)（BMS）測試，下面分別介紹這兩部分的測試情況。

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電池包本體（Pack）測試

電池包本體測試一般在DV/PV（設(shè)計驗證/生產(chǎn)驗證）階段進行，目的是為了驗證電池包的設(shè)計/生產(chǎn)是否符合設(shè)計要求。其中包含溫度測試、機械測試、外部環(huán)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(guān)心電池安全問題，在這里主要介紹一下電池包濫用試驗的測試方法：

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(nèi)部短路，試驗要求不起火不爆炸

汽車零部件

2) 鹽水浸泡

5%鹽水長時間浸沒測試，電池功能正常

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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(huán)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(tǒng)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(xù)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(yīng)該知道，這個也很難通過。

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電池管理系統(tǒng)（BMS）測試

電池管理系統(tǒng)的測試更多側(cè)重軟件測試，一般在軟件功能開發(fā)過程中進行。

與尚未量產(chǎn)的自動駕駛系統(tǒng)偏向于使用C語言實現(xiàn)軟件設(shè)計不同，現(xiàn)今成熟的電動汽車控制系統(tǒng)（如整車控制器、電機控制器、電池管理系統(tǒng)）軟件都是以模型為基礎(chǔ)的軟件開發(fā)（Model-Based-Design）。MBD開發(fā)相比C的優(yōu)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(fā)調(diào)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(chǎn)生的低級錯誤。在基于模型的軟件開發(fā)環(huán)節(jié)中規(guī)定了MIL/SIL/HIL等多項測試：

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

2) SIL(Software-In-Loops)軟件在環(huán)測試，對比模型自動生成的C代碼和模型本身實現(xiàn)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(huán)測試，目的是測試自動生成的代碼寫入控制器后，功能實現(xiàn)上是否與模型有偏差。PIL看似無關(guān)緊要，但不做重視也會引起一些不良后果（如調(diào)度問題、CPU Load，堆棧溢出等）。

4) HIL(Hardware-In-Loops)硬件在環(huán)測試，測試控制器完整系統(tǒng)功能，一般會搭建控制器所在系統(tǒng)的測試臺架，使用電氣元件模擬傳感器（如溫度）和執(zhí)行器（如風扇負載）的電氣特性，驗證完整的系統(tǒng)功能。

這些測試環(huán)節(jié)的用例來源于系統(tǒng)需求。在汽車軟件開發(fā)流程中，開發(fā)和測試成V字型進行，俗稱軟件開發(fā)V模型，感興趣的同學可以查看汽車軟件開發(fā)流程ASPICE。

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統(tǒng)開發(fā)流程中非常強調(diào)測試軟件環(huán)節(jié)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(fā)動機控制系統(tǒng)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(fā)生。

最后再聊下零部件在整車極限環(huán)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(huán)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(xiàn)，越早發(fā)現(xiàn)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。

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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(fā)整車廠都是不惜成本。

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3. 高溫+高濕環(huán)境耐久測試，一般在海南進行，海水環(huán)境會加速部件腐蝕，零部件的耐久會經(jīng)受嚴格考驗。（Ps：傳統(tǒng)車還有重要的高原測試，主要測試在低氣壓下發(fā)動機的性能表現(xiàn)。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(nèi)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(fā)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(yōu)秀的水平。