本文作者：
中國汽車技術研究中心電子電控開發部工程師 丁健
中國汽車技術研究中心電子電控開發部工程師 尹可欣
傳統的信號級HIL測試在BMS功能策略驗證層面已經非常成熟，但電池包性能驗證能力嚴重不足。道路測試可以提供最真實的電池包性能，但測試條件覆蓋范圍過窄，要求較高。為解決這個挑戰，廠商們開始采用電池在環(BIL)測試解決方案，該方案在很大程度上填補了HIL測試與道路測試之間的測試空缺。
電池測試在不斷發展的中國市場中的發展歷程
汽車產業作為中國重要的戰略方向，正處于商業化初期，技術發展迅速，產業布局加快，產業發展面臨機遇、風險和挑戰。在此背景下，純電動汽車在提高經濟和產業競爭力、吸引主要可開發市場投資方面潛力巨大。為了避免汽車軟件的功能安全問題，汽車行業制定了汽車功能安全標準ISO 26262，這是目前汽車行業最重要的國際標準。該標準主要通過避免汽車電氣和電子(E/E)系統故障行為可能導致的危險來提高E/E系統的功能安全性。
EV設計和驗證中電池測試的復雜性
根據各國對電動汽車的研究，存在一個普遍現象：電池是整個電動汽車研究領域中問題最多的零部件。在設計過程中，為保證電池系統安全，除電芯特性、電池模組設計、電池包結構和排氣設計外，電池管理系統(BMS)最為重要。許多新能源汽車企業都將電池管理系統作為企業核心技術。近年來，行業領先的OEM所申請的核心知識產權大多與電池相關，可見動力電池系統對電動汽車的重要性。
電動汽車控制器的開發和測試一般采用V周期開發流程（如圖1所示），可提高開發效率、降低開發風險并減少工作量。V周期開發過程可完成系統需求、功能需求、軟硬件設計、模型驗證(MIL/SIL)、 硬件在環測試(HIL)以及實車測試，其中控制器的HIL測試起著關鍵作用。硬件在環測試平臺可用于構建虛擬控制器運行環境，通過給出一些輸入信號和檢測輸出信號來驗證控制器功能。
圖01 V周期開發流程
傳統的信號級HIL測試在BMS功能策略驗證層面已經非常成熟，但電池包性能驗證能力嚴重不足。通過道路測試可獲得最真實的電池包性能。但其測試條件覆蓋范圍過窄，對測試條件要求很高。而且如果要在特定環境下進行實車測試，例如高溫或低溫極端條件，則對環境的要求更高。
中國汽車技術研究中心的電池在環實時仿真平臺
為提高用戶電池包性能測試的真實性和可靠性，中國汽車技術研究中心（天津）汽車工程研究院有限公司通過仿真和測試，提出了一套電池在環(BIL)測試解決方案。BIL測試很大程度上填補了HIL測試與道路測試之間的測試空缺。與道路測試相比，BIL測試可最大限度減少對現場、環境和車輛的需求，優勢明顯。BIL和實車測試的優缺點如表1所示。
表01 不同測試方法的比較
其系統框架包括負載仿真、環境仿真、DUT和車輛仿真4個主要部分，如圖2所示。在虛擬工作條件、虛擬道路和虛擬能源需求下，系統控制真實充放電系統。真實環境測試系統可輕松仿真各種真實路況并獲取實驗數據。
圖02 電池在環測試系統框架
中國汽車技術研究中心專門實現了電池在環測試方案。如圖3所示，整個系統配備了環境室、水冷卻器、虛擬負載等設備，以實現電池在特定工作條件下的真實狀態測試。其中，電池的虛擬負載既是充電樁，也是用于對電池包進行充放電的負載。主控系統通過CAN協議與電池虛擬負載、電池包環境仿真系統和BMS通信；BMS通過CAN協議實現快速充電功能。電池包冷卻/加熱系統主要實現電池的熱管理功能，并通過以太網與主控系統連接，主要由LabVIEW進行控制。其中，車輛動力學模型和道路模型由CarMaker構建，其他策略算法模型使用MathWorks® MATLAB®軟件和Simulink®軟件構建。
該系統具有以下3個優點：
