图2.电池组架构(单元、模块、电池组)和所需的电压电平测量范围
该电池组实际上拥有自己的ECU,也就是电池管理系统(BMS),不仅需要对模拟电池组进行组件级测试(比如使用NI联盟商Bloomy开发的这一BMS测试解决方案),在其上运行控制算法和函数,也需要在子系统级别下对实际电池组进行测试。这些测试发生在热室中,因为电池的工作特性非常大程度依赖于温度。测试包含特性分析和耐久性测试两个方面,因为电池组性能的核心属性是充电/放电行为和整个生命周期内以及在各种温度条件下的循环时间(电池组在各种气候条件下正常使用的持续时间)。为了在可接受的时间内完成测试并具有统计意义,汽车制造商正在并行测试许多(数十到数百个)电池组。高效地管理这些测试装置、生成的数据以及确保数据的可追溯性和测试数据有效性的置信度,需要专门为此设计测试自动化、系统管理和数据管理工具。
集成测试
如果汽车制造商只能依赖实验室或道路/轨道测试来进行物理验证测试,那么要确保测试能够覆盖所有预期用例和工作条件是不现实的,因为这将非常昂贵且耗时。为了解决这个问题,测试工程师正在尝试通过HIL测试来增强系统集成测试时的数据测试。HIL测试是基于模拟的物理验证和确认测试之间。在系统集成测试中,可以根据要验证的组件或行为来模拟系统的各个部分。拥有灵活的测试环境和架构可以支持模拟和实际组件的各种组合,从而显著缩短测试时间,同时提供广泛的测试覆盖率,并提高对系统级性能和可靠性的信心。
图3.在可支持真实和模拟系统组件的各种组合的平台上进行标准化可以显著提高测试效率和设备复用率。
为什么汽车制造商不制造纯电动汽车?
可以说,电动动力总成的性能更为优越,其优点包括更高的性能、更快速的响应、更低的噪声、零排放、低维护和驾驶成本,更安全,更简单(更少移动组件和故障点),而且还为设计工程师提供了令人兴奋的自由发挥空间,因为电动车移除或大大简化了复杂且昂贵的重型组件,如内燃机和相关的皮带驱动系统、排气和催化转换器以及变速箱。这些组件由更小的组件代替,具有更高的功率/重量比,并且允许更灵活的放置。唯一的问题是纯电动动力传动系统过于昂贵(很大程度仅取决于一个部件:电池组)。
然而,汽车制造商必须满足各国政府对汽车的各种效率和排放要求,他们认为电气化具有诱人的性能优势。因此,他们决定以各种有趣的方式将动力总成技术分解并融合在一起,努力让ICE车辆具备电动车的一些优势。但他们仍必须避免坚持使用足够大的电池组来制造纯电动汽车,因为电池成本有望不断下降。
好消息是,我们正在迅速实现这一目标,并且正大力投资到电池技术的创新,这不仅是汽车领域的需求,也是消费者技术(例如手机)的需求。电池性能/成本曲线给我们带来了巨大希望,每年成本的降幅高达两位数,并且没有放缓的迹象。
图4.电池组价格/ KWh持续下降,正在不断趋近大众市场愿意接受纯电动汽车的100美元/ KWh临界点。
另一方面,汽车制造商转向混合动力车的问题在于,混合动力车不仅没有降低汽车的复杂性,反而增加了汽车的复杂性。混合动力系统包含更多组件,因而可能的故障点也更多。此外,混合动力车还需要解决集成两种不同动力系统技术这一棘手的问题。管理此集成需要高级组件以及更高级的软件和控制方法。
跟上创新的步伐