新能源汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)部件測(cè)試大揭秘

動(dòng)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(cè)試大致可以劃分為兩大部分：電池包本體（Pack）測(cè)試、電池管理系統(tǒng)（BMS）測(cè)試，下面分別介紹這兩部分的測(cè)試情況。

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電池包本體（Pack）測(cè)試

電池包本體測(cè)試一般在DV/PV（設(shè)計(jì)驗(yàn)證/生產(chǎn)驗(yàn)證）階段進(jìn)行，目的是為了驗(yàn)證電池包的設(shè)計(jì)/生產(chǎn)是否符合設(shè)計(jì)要求。其中包含溫度測(cè)試、機(jī)械測(cè)試、外部環(huán)境模擬測(cè)試、低壓電氣測(cè)試、電磁兼容測(cè)試、電氣安全測(cè)試、電池性能測(cè)試、濫用試驗(yàn)測(cè)試等等。因?yàn)榇蠡锒急容^關(guān)心電池安全問(wèn)題，在這里主要介紹一下電池包濫用試驗(yàn)的測(cè)試方法：

1) 針刺測(cè)試

模擬電池遭到尖銳物體刺穿時(shí)的場(chǎng)景，因?yàn)楫愇锎倘胗锌赡軐?dǎo)致內(nèi)部短路，試驗(yàn)要求不起火不爆炸

汽車(chē)零部件

2) 鹽水浸泡

5%鹽水長(zhǎng)時(shí)間浸沒(méi)測(cè)試，電池功能正常

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目前新能源汽車(chē)電池包防水防塵等級(jí)推薦是IP67（即1米深的水浸泡半小時(shí)無(wú)損壞，上汽、蔚來(lái)的電池包都是IP67）。汽車(chē)的使用環(huán)境惡劣，再怎么做防水防塵保護(hù)也不過(guò)分（上海有一年暴雨導(dǎo)致車(chē)庫(kù)積水，傳統(tǒng)車(chē)都淹掛了，而電動(dòng)車(chē)完好無(wú)損）。

3) 外部火燒：

590攝氏度火燒持續(xù)130秒電池?zé)o爆炸、起火、燃燒并且無(wú)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(dòng)測(cè)試

高頻振動(dòng)模擬測(cè)試，要求電池包功能正常。做電池包的同事應(yīng)該知道，這個(gè)也很難通過(guò)。

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電池管理系統(tǒng)（BMS）測(cè)試

電池管理系統(tǒng)的測(cè)試更多側(cè)重軟件測(cè)試，一般在軟件功能開(kāi)發(fā)過(guò)程中進(jìn)行。

與尚未量產(chǎn)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)偏向于使用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)不同，現(xiàn)今成熟的電動(dòng)汽車(chē)控制系統(tǒng)（如整車(chē)控制器、電機(jī)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(kāi)發(fā)（Model-Based-Design）。MBD開(kāi)發(fā)相比C的優(yōu)點(diǎn)是能夠以圖形化的方式表達(dá)復(fù)雜的邏輯、代碼可讀性、可移植性、開(kāi)發(fā)調(diào)試便利程度都大大增強(qiáng)，同時(shí)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(jí)錯(cuò)誤。在基于模型的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)中規(guī)定了MIL/SIL/HIL等多項(xiàng)測(cè)試：

1) MIL(Model-In-Loops)既模型在環(huán)測(cè)試，就是驗(yàn)證軟件模型是否可以實(shí)現(xiàn)軟件功能，測(cè)試依據(jù)是由系統(tǒng)需求分解而來(lái)的軟件需求。

2) SIL(Software-In-Loops)軟件在環(huán)測(cè)試，對(duì)比模型自動(dòng)生成的C代碼和模型本身實(shí)現(xiàn)的功能是否一致，使用Simulink自身工具就可以進(jìn)行Sil測(cè)試。

3) PIL(Processer-In-Loops)處理器在環(huán)測(cè)試，目的是測(cè)試自動(dòng)生成的代碼寫(xiě)入控制器后，功能實(shí)現(xiàn)上是否與模型有偏差。PIL看似無(wú)關(guān)緊要，但不做重視也會(huì)引起一些不良后果（如調(diào)度問(wèn)題、CPU Load，堆棧溢出等）。

4) HIL(Hardware-In-Loops)硬件在環(huán)測(cè)試，測(cè)試控制器完整系統(tǒng)功能，一般會(huì)搭建控制器所在系統(tǒng)的測(cè)試臺(tái)架，使用電氣元件模擬傳感器（如溫度）和執(zhí)行器（如風(fēng)扇負(fù)載）的電氣特性，驗(yàn)證完整的系統(tǒng)功能。

這些測(cè)試環(huán)節(jié)的用例來(lái)源于系統(tǒng)需求。在汽車(chē)軟件開(kāi)發(fā)流程中，開(kāi)發(fā)和測(cè)試成V字型進(jìn)行，俗稱(chēng)軟件開(kāi)發(fā)V模型，感興趣的同學(xué)可以查看汽車(chē)軟件開(kāi)發(fā)流程ASPICE。

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統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程中非常強(qiáng)調(diào)測(cè)試軟件環(huán)節(jié)的。要知道手機(jī)軟件出問(wèn)題最多也就是秒退而已，車(chē)輛軟件出問(wèn)題影響的是人命。

當(dāng)年豐田剎車(chē)門(mén)事件，美國(guó)政府就派了嵌入式軟件專(zhuān)家和卡耐基梅隆的計(jì)算機(jī)教授詳細(xì)審查了發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的軟件代碼，豐田對(duì)全局變量的濫用（上萬(wàn)個(gè)）以及軟件安全機(jī)制的混亂就遭到了巨額處罰。如果豐田重視軟件測(cè)試工作的話，這件事也許不會(huì)發(fā)生。

最后再聊下零部件在整車(chē)極限環(huán)境下的測(cè)試情況：整車(chē)耐久測(cè)試這部分工作一般是整車(chē)廠的測(cè)試&標(biāo)定工程師負(fù)責(zé)。整車(chē)耐久試驗(yàn)的花銷(xiāo)很大，造工程樣車(chē)（每輛100萬(wàn)左右）、租用測(cè)試場(chǎng)地、工程師團(tuán)隊(duì)花銷(xiāo)，很考驗(yàn)廠家的資金實(shí)力，沒(méi)有強(qiáng)大的資金池根本無(wú)法運(yùn)行起來(lái)。但在極寒、高溫、高濕度等各種極限環(huán)境下的測(cè)試進(jìn)行的越多，越能充分的驗(yàn)證零部件的功能、性能以及耐久表現(xiàn)，越早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決修復(fù)所耗費(fèi)的成本越低。

1. 低溫耐久測(cè)試，主要測(cè)試?yán)淦饎?dòng)性能，一般在黑河/牙克石進(jìn)行。電池包的低溫充放電能力、低溫保護(hù)策略、電池包加熱功能在該項(xiàng)測(cè)試中都會(huì)進(jìn)行考核。

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2. 高溫耐久測(cè)試，一般在格爾木進(jìn)行。主要測(cè)試電池包在高溫下充放電能力、電池包冷卻功能和過(guò)熱保護(hù)策略。下圖是蔚來(lái)在澳大利亞墨爾本進(jìn)行高溫測(cè)試，為了整車(chē)開(kāi)發(fā)整車(chē)廠都是不惜成本。

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3. 高溫+高濕環(huán)境耐久測(cè)試，一般在海南進(jìn)行，海水環(huán)境會(huì)加速部件腐蝕，零部件的耐久會(huì)經(jīng)受?chē)?yán)格考驗(yàn)。（Ps：傳統(tǒng)車(chē)還有重要的高原測(cè)試，主要測(cè)試在低氣壓下發(fā)動(dòng)機(jī)的性能表現(xiàn)。電動(dòng)車(chē)一般不需要進(jìn)行此項(xiàng)測(cè)試。）

電池包做的比較好的都會(huì)承諾使用壽命內(nèi)的電池衰減，比如蔚來(lái)ES8就承諾10年30萬(wàn)公里電池容量衰減不超過(guò)20%，做電池開(kāi)發(fā)的都知道做到這個(gè)水平是非常不容易的。敢公開(kāi)承諾也說(shuō)明他們的電池包耐久測(cè)試做到了非常優(yōu)秀的水平。