解决电动汽车「电池安全」,这些测试方法你一定要知道

2023-03-21 15:44:00
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摘要:「电池安全」,这是一个老词了,从可穿戴电子设备到电动汽车,围绕这个词所展开的技术研发与探索就没有停止过。因为保证电池安全,背后的核心是保证「人」的安全。

什么才是“有价值”的电池安全实验?

「电池安全」,这是一个老词了,从可穿戴电子设备到电动汽车,围绕这个词所展开的技术研发与探索就没有停止过。因为保证电池安全,背后的核心是保证「人」的安全。

因此,当电要替代油成为汽车主要的能源方式时,保证它的安全变成了一门必修课。

从全球各大车企的投入来看,我们毫不怀疑他们对于解决电动汽车「电池安全」的决心,但动力电池的运用时间还太短,最起码在乘用车领域的大规模应用时间还太短,结果就是,行业内没太多关于动力电池安全测试的通行方案。

目前,已有的测试方案也大多是从消费电子领域借鉴而来,通过针对汽车特别优化后用于汽车测试。所以车企不仅要努力研发技术,还得让用户感知到自己对解决安全问题做出决心。

也就是说,做更加贴近用户真实使用场景的实验会是更好的解决方法,下面我们就展开来看看。

电池安全测试方法

动力电池安全测试可以划分为两个部分:电池包本体测试、电池管理系统测试。

一、电池包本体测试

电池包本体测试一般在设计验证阶段进行,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。

这里面的试验众多繁杂,在这里主要介绍影响电池使用安全的电池包滥用试验。

1、针刺测试

模拟电池遭到尖锐物体刺穿时的场景,因为异物刺入可能导致电池内部短路,试验要求不起火不爆炸,这也是去年到现在被应用最火的测试方法。

它的优势是,可以模拟电池被外部物体穿刺出现的热失控,观察热失控后的起火现象,然后针对性优化。

缺点也很明显,针刺大多数情况下只能模拟单个电芯短路后引起的热失控,但在真实场景下受挤压后可能不止一个电芯短路,那么热失控的能力释放也会不同。

2、盐水浸泡

5% 盐水长时间浸没测试,电池功能正常,目前,新能源电池包防水防尘等级推荐是 IP67,汽车的使用环境恶劣,需要增强IP防护。

3、外部火烧

590℃ 火烧持续 130 s,电池无爆炸、起火、燃烧并且无火苗残留。

4、跌落

电池在 1 m 高度下自由落体在钢板上,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。

二、电池管理系统测试

电池管理系统的测试一般为软件测试,在软件功能开发过程中进行。与新兴车企尚未量产的自动驾驶系统偏向于使用 C 语言而实现软件设计不同,现今成熟的车企在进行电动车控制系统开发时,软件一般采用以模型为基础的MBD开发。

MBD 开发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、开发调试便利性等,同时可以利用成熟的代码生成工具链,避免了手工代码容易产生的低级错误。比如 MIL、SIL、HIL 等多项测试:

1、MIL(model in loops)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。

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,但不重视会引起如调度问题、CPU load、堆栈溢出。

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。

三、整车试验中电池测试

1、低温耐久测试

主要测试冷启动性能,一般在黑河等地进行,电池包的低温充放电能力、低温保护策略、电池包加热功能等在该项测试中进行考核。

2、高温耐久测试

一般在格尔木盆地等进行,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。

3、高温+高湿耐久测试

一般在海南等地进行,海水环境会加剧零部件腐蚀,也考验电池包的性能

我们可以看到的是,这么多的测试方案,最终其实都归结于两个字「安全」,很多车企自己的安全标准甚至比国标还要高,测试的方式略有不同,我认为最能模拟真实使用场景的测试它的价值要远高于狭义的测试。

当下,新能源汽车安全国标测试项目多为单一电池包的单项测试。但在用户的拥车全旅程中,三电系统、整车结构等方面可能承受多重、叠加的损伤。这意味着在日常使用场景下,车辆及电池包会面临涉水、碰撞等多频次、多场景的考验。

享检测可以根据用户需求进行电池安全实验,该实验是测试电池在设计、生产、运输、使用及特定环境条件下的安全性能,可以对电池进行安全试验和环境试验。


电池安全实验: http://www.xiangjiance.com.cn/product/708.html


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