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（圖片來源：弗勞恩霍夫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與系統(tǒng)可靠性研究所）

 

       對電動汽車電池的安全性和可靠性進(jìn)行徹底測試至關(guān)重要，但是，到目前為止，實驗室進(jìn)行的測試非常不現(xiàn)實。為此，據(jù)外媒報道，德國弗勞恩霍夫協(xié)會的研究人員研發(fā)了一種新型測試環(huán)境，將物理組件與車輛的數(shù)學(xué)仿真相結(jié)合，成為首個在真實條件下進(jìn)行實驗室試驗的裝置。

 

       電動汽車電池通常稱為動力電池，是電動汽車的關(guān)鍵部件。將充電站提供的能量存儲起來，并按需提供電力是電池性能方程起作用的一種。另一種是在應(yīng)對急轉(zhuǎn)彎、在布滿坑洞的碎石路面上彈跳以及在酷暑中駕駛汽車時，電池需要抵抗電力、機(jī)械和熱應(yīng)力帶來的磨損。因此，新型電池系統(tǒng)必須先經(jīng)過各種測試，才能被安裝在車輛上。不過，傳統(tǒng)的實驗室測試與現(xiàn)實情況相差甚遠(yuǎn)，真實世界的試驗必須等到工程師們生產(chǎn)出可供駕駛的原型車之后才能進(jìn)行。如果在后期，電池出現(xiàn)之前沒被發(fā)現(xiàn)的問題，就可能需要花費(fèi)大量的時間和金錢改進(jìn)電池。

 

       德國弗勞恩霍夫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與系統(tǒng)可靠性研究所（Fraunhofer Institute for Structural Durability and System Reliability LBF）的研究人員研發(fā)了一種替代性方案MEF-BILL，是Battery in the Loop（電池在環(huán)）的縮寫。LBF的研究人員表示：“我們現(xiàn)在將真實道路情況引入到實驗室中，并結(jié)合多物理測試裝備與計算機(jī)化車輛仿真技術(shù)，意味著我們在原型車存在之前，就能夠在現(xiàn)實條件下測試電池。如此一來，我們能夠在研發(fā)過程中投入很多時間，并可顯著提高電池研究結(jié)果的質(zhì)量。”

 

       電池所承受的負(fù)載主要來自三個方面——主要由電流、車輛運(yùn)動和氣候因素引起的負(fù)載。傳統(tǒng)方法會在具有標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行環(huán)境的實驗室中分別測試上述三個因素。但是，在現(xiàn)實世界中，三個因素相互依存，并以復(fù)雜方式相互影響。研究人員能夠在測試環(huán)境中同時測試此種負(fù)載及其相互作用，并在測試環(huán)境中實時集成計算機(jī)化車輛模型。通過此種方式，研究人員可以在不同類型道路上模擬車輛及其性能，從而能夠確定在現(xiàn)實世界中普遍存在、在實際條件下會影響電池的負(fù)載。

 

       過去，實驗室對電池電流分布的測試通常是按照理想曲線進(jìn)行，但是現(xiàn)實生活中該曲線看起來會很不同，變化軌跡動態(tài)性高、變化隨機(jī)、隨著負(fù)載峰值的出現(xiàn)會不可預(yù)測地急劇變化，因此，研究人員首先需要確定測試條件。該電池為哪類汽車提供動力？負(fù)載有多重？車速怎樣？道路表面平坦、順滑還是坑坑洼洼？當(dāng)計算所施加的負(fù)載以及測試電池的電流時，仿真會將所有因素考慮到該性能方程中。進(jìn)行該電池試驗的專家們也將此種復(fù)雜的相互作用考慮在內(nèi)。例如，初始所需電量會隨著電池溫度或其他參數(shù)變化而變化。研究人員不斷地跟蹤電池的實際參數(shù)，并不斷將參數(shù)反饋到模擬系統(tǒng)中。此種跟蹤反饋循環(huán)構(gòu)成了硬件在環(huán)（hardware-in-the-loop）測試。在整個測試過程中，輸入的并不總是靜態(tài)數(shù)據(jù)。相反，會基于電池仿真和電池數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。研究人員表示：“我們可以在測試場景中重現(xiàn)真實的駕駛動作，例如上坡或下坡或急轉(zhuǎn)彎。”還可以研究其他變量如何影響性能，例如，確定當(dāng)增加的負(fù)載會讓車輛的質(zhì)量增加20%時會發(fā)生什么。也可進(jìn)行振動測試，使用一個由六個液壓缸驅(qū)動的振動表，而且可以向任何方向移動，以模擬汽車底盤對電池運(yùn)動的影響。

 

       硬件在環(huán)測試的最大挑戰(zhàn)之一是模擬必須實時進(jìn)行。例如如果進(jìn)行測試來調(diào)查10秒的操作，整個模擬花費(fèi)的時間可能就不會超過10秒。畢竟，這是一個循環(huán)測試，模擬的結(jié)果必須直接反饋到測試中，以便隨著測試的進(jìn)行動態(tài)更新模擬。研究人員已經(jīng)微調(diào)了計算的復(fù)雜性，以使其發(fā)揮作用。研究人員表示：“我們根據(jù)不同的復(fù)雜程度運(yùn)行模擬，以達(dá)到復(fù)雜性和計算時間之間的最佳平衡。”該系統(tǒng)已經(jīng)準(zhǔn)備好投入使用，最終演示準(zhǔn)備工作還在進(jìn)行中。