CN117074977B - 一种模拟实车电池包性能自动化试验方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请属于电池管理技术领域，尤其涉及一种模拟实车电池包性能自动化试验方法及系统；本申请在模拟实车电池包性能的自动化试验过程中，设置了冬季快充工况，夏季行车工况以及常温过充功能安全极限工况等三种工况，在针对冬季快充这一工况进行电池包性能试验时，将整个试验过程分成了加热、边加热边充电、仅充电三个阶段，在针对夏季行车工况进行电池包性能试验时，将电池包分为电池包无冷却需求和有冷却需求两种情况，在针对常温过充功能安全极限工况进行电池包性能试验时，判定真实环境下电池管理系统进入安全状态的阈值、时间和状态切换等是否满足要求，从而实现了模拟实车电池包性能自动化试验更接近电池包实车应用场景的技术效果。
Description
技术领域
本申请属于电池管理技术领域，尤其涉及一种模拟实车电池包性能自动化试验方法及系统。
背景技术
随着社会的进步和科技的发展，汽车产业进入了新的时代，开始向“电动化”方向发展。作为电动汽车的核心储能装置，电动汽车电池包的发展受到了创新主体的普遍关注。电池包的性能参数是电动汽车的关键参数，对电动汽车的电池包的性能进行测试，对于评估电动汽车的动力性和安全可靠性具有重要的意义。
现有技术中存在通过模拟实车的方式实现电池包性能测试的技术方案，例如，中国发明专利（CN114217231A）公开了一种锂电池性能测试智能管理系统，包括性能测试系统、与性能测试系统交互的管理平台，性能测试系统包括控制装置、与控制装置连接的电源装置、环境模拟装置、检测装置、故障报警装置和传输装置，环境模拟装置用于检测并模拟温度、湿度、振动环境；然而，上述方案在对电池包进行性能测试时，没有根据实车电池包实际使用场景对不同工况进行试验，不能反映电池包对实车供电时的实际场景，使得试验数据可参考性较差；另外，针对工况进行试验时，试验条件设置简单，同样导致试验数据可参考性较差。
因此，现有技术急需一种试验条件可接近实车使用工况的模拟实车电池包性能自动化试验方法及系统，用于提高试验数据的可参考性。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的问题，本申请提供一种模拟实车电池包性能自动化试验方法及系统，提高试验数据的可参考性。
根据本申请的一方面，提供一种模拟实车电池包性能自动化试验方法，
选择电池包性能自动化试验的工况，所述工况包括冬季快充工况、夏季行车工况、常温过充功能安全极限工况中任意一种；
根据所选择的工况，进行所述电池包性能自动化试验的准备工作；
在准备工作完成后，根据所选择的工况，进行相应工况下的电池包性能的自动化试验；
根据所述相应工况下的电池包性能的自动化试验数据，获得所述相应工况下的电池包性能的自动化试验结果。优选地，若所述所选择的工况为冬季快充工况，所述根据所选择的工况，进行相应工况下的电池包性能的自动化试验，具体包括：
在完成电池包试验前准备工作后，电池包进入仅加热模式，上位机控制热管理系统模拟装置对所述电池包进行加热，直至所述电池包达到第一预设温度，所述上位机采集获得所述仅加热模式下的试验数据；
在检测到所述电池包达到第一预设温度后，电池包进入边加热边充电模式，所述上位机控制充放电装置对所述电池包充电，并控制所述热管理系统模拟装置对所述电池包加热，直至所述电池包温度达到第二预设温度，所述上位机采集获得所述边加热边充电模式下的试验数据；
当检测到所述电池包达到第二预设温度后，电池包进入仅充电模式，所述上位机控制所述充放电装置对所述电池包充电，并监控所述电池包的剩余电量SOC，当SOC达到第二预设SOC时，停止试验，所述上位机采集获得所述电池包在仅充电模式下的试验数据；
将在所述仅加热模式、所述边加热边充电模式以及所述仅充电模式下获得的试验数据进行处理，获得电池包性能自动化试验结果。
优选地，所述电池包进入仅加热模式，上位机控制热管理系统模拟装置对所述电池包进行加热，直至所述电池包达到第一预设温度具体为：
所述电池管理系统向热管理模型发送所述电池包的加热需求功率、加热所需入水口温度、当前入水口温度；
所述热管理模型根据所述电池管理系统发送的加热需求功率、加热所需入水口温度、当前入水口温度计算热管理系统模拟装置出水口需求温度及流量，从而实现对所述电池包加热。
优选地，电池包进入边加热边充电模式，上位机控制充放电装置对所述电池包充电，并控制所述热管理系统模拟装置对所述电池包加热具体为：
所述上位机控制电池充放电装置输出电流用于实现所述电池包充电；
所述电池管理系统向热管理模型发送所述电池包的加热需求功率、加热所需入水口温度、当前入水口温度；
所述热管理模型根据所述电池管理系统发送的加热需求功率、加热所需入水口温度、当前入水口温度计算热管理系统模拟装置出水口需求温度及流量，从而实现对所述电池包加热。
优选地，在边加热边充电模式以及所述仅充电模式下所述上位机还控制纹波模拟装置产生纹波电流，并合成到所述充电电流中，对所述电池包充电。
优选地，若所述所选择的工况为夏季行车工况，所述根据所选择的工况，进行相应工况下的电池包性能的自动化试验数据，具体包括：
针对电池包无冷却需求进行试验，并采集所述无冷却需求下的试验数据；
针对电池包有冷却需求进行试验，并采集所述有冷却需求下的试验数据；
监控电池包SOC，当所述电池包SOC小于等于第三预设SOC时，执行试验停止策略；根据所述无冷却需求下的试验数据和所述有冷却需求下的试验数据，获得电池包性能自动化试验结果。
优选地，所述针对电池包无冷却需求进行试验具体为:
通过环境模拟装置对所述电池包加热，使所述电池包达到夏季工况试验所需温度；
模拟电池包驱动车辆以预设速度匀速行驶，计算所述车辆的行驶需求功率；
计算乘员舱空调制冷所需的压缩机功率，根据夏季乘员舱温度计算乘员舱空调制冷所需的压缩机功率；
计算放电需求电流，根据所述行驶需求功率和所述所需的压缩机功率计算所述放电需求电流；
判断所述放电需求电流与电池管理系统发送的最大允许放电电流的大小关系，以二者最小值控制充放电装置吸收所述电池包电流。
优选地，所述针对电池包有冷却需求进行试验具体为:
通过环境模拟装置对所述电池包加热，使所述电池包达到夏季工况试验所需温度；
模拟电池包驱动车辆以预设速度匀速行驶，获取所述车辆的行驶需求功率；
计算乘员舱空调制冷所需的压缩机功率，根据夏季乘员舱温度计算乘员舱空调制冷所需的压缩机功率；
所述电池管理系统向上位机发送电池包冷却需求，所述上位机计算电池包冷却需求功率；
上位机根据上述的行驶需求功率、乘员舱空调制冷所需的压缩机功率以及电池包冷却需求功率计算放电电流；
并于所述电池管理系统发送的最大允许放电电流二者最小值控制充放电装置吸收电池包电流。
优选地，若所述所选择的工况为常温过充功能安全极限工况，所述根据所选择的工况，进行相应工况下的电池包性能的自动化试验数据，具体包括：
对所述电池包充电，使所述电池包进入过充状态，当所述电池包中的电池单体电压的最高电压达到第二预设电压时，查看继电器是否断开；
上位机每预设时间间隔发送高压上电指令给所述电池管理系统，当所述电池包自然压降后，查看所述电池管理系统是否解除安全状态响应高压上电请求；
所述上位机控制所述电池管理系统低压下电后再上电，当所述电池管理系统重新上电后，查看所述电池管理系统是否解除安全状态响应高压上电请求；
所述上位机模拟发送诊断服务，并清除所述电池管理系统故障码，再次发送高压上电指令给所述电池管理系统，当诊断清除故障码后，查看所述电池管理系统是否解除安全状态响应高压上电请求。
根据本申请另一方面，提供一种模拟实车电池包性能试验的自动化测试系统，用于执行上述的冬季快充、夏季行车、常温过充功能安全极限工况下的电池包性能自动化试验方法，所述自动化测试系统包括：
下位机，用于根据电池类型设置整车动力学模型，充电模型，热管理模型以及通讯接口模型，用于模拟实车车况下电池包的真实使用场景；
上位机，用于控制电池包性能自动化试验；
电池管理系统，用于在上位机的控制下，对所述电池包进行控制；同时用于实时监测所述电池包参数，并通过总线反馈至上位机；
高压模拟装置，通过高压线路与所述电池包连接，用于向所述电池包提供高压信号；
I/O模拟装置，与上位机和电池管理系统连接，用于实现所述上位机和所述电池管理系统的信息交互；
热管理系统模拟装置，与上位机连接，用于在上位机控制下实现电池包测试环境的调节；
室外环境模拟装置，与所述上位机连接，用于模拟所述电池包的运行环境。
优选地，所述高压模拟装置包括：电池包充放电装置、预充电容模拟装置，纹波模拟装置，所述电池包充放电装置用于对所述电池包进行充放电，所述预充电容模拟装置用于通过高压继电器控制接入/移出高压母线，在高压上电时模拟预充环节，在高压下电时模拟主动放电环节；所述纹波模拟装置用于模拟充电过程中由充电桩输出的纹波干扰电流。
本申请具有以下技术效果：
本申请在模拟实车电池包性能的自动化试验过程中，根据电池包以及整车的实际使用场景，设置了冬季快充工况，夏季行车工况以及常温过充功能安全极限工况等三种工况，从而实现了使得模拟实车电池包性能自动化试验更接近电池包实车应用场景；
本申请在针对冬季快充这一工况进行电池包性能试验时，将整个试验过程分成了加热、边加热边充电、仅充电三个阶段，和冬季工况下的整车电池包实际应用场景相同，从而使试验结果无限接近实车，替代实车进行冬季快充工况试验，工况条件定义精准，提升了试验数据的可参考性。同时，大幅减少实车试验的人力、物力、时间成本，降低实车极限工况试验风险；
本申请在针对夏季行车工况进行电池包性能试验时，将电池包分为电池包无冷却需求和有冷却需求两种情况，真实的模拟了夏季行车的电池包使用场景，同样使得试验结果无限接近实车；
本申请在针对常温过充功能安全极限工况进行电池包性能试验时，可获得整个试验工况的单体电压、高压继电器状态等数据，分析以上数据，判定真实环境常温过充工况下电池管理系统进入安全状态的阈值、时间和状态切换是否满足要求，从而得到精确的电池包性能试验报告。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种模拟实车电池包性能试验的自动化测试方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的一种模拟实车电池包性能试验的自动化测试系统的示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
实施例一、诚如背景技术中提到的，针对现有技术中的问题，本申请提出了一种模拟实车电池包性能自动化试验方法，用于模拟电池包在不同工况下的电池性能试验，所述不同工况包括冬季快充工况，夏季行车工况以及常温过充功能安全极限工况；下面将针对三种工况进行详细论述在三种工况下如何实现电池包性能试验的自动化测试。
如图1所示，一种模拟实车电池包性能自动化试验方法，依次对所述电池包进行冬季快充工况、夏季行车工况、常温过充功能安全极限工况下的电池包性能自动化试验。
对所述电池包进行冬季快充工况下的电池包性能自动化试验具体为：
首先进行电池包试验前准备工作；
所述首先进行电池包试验前准备工作具体为：开启室外环境模拟装置，并设置环境温度为第一预设温度，开启热管理系统模拟装置，设置电池包温度同样为第一预设温度，通过所述热管理系统模拟装置对所述电池包降温；
由于本实施例为冬季工况，所述第一预设温度为-20℃；
当所述环境温度和所述电池包温度达到第一预设温度时，开启电池包充电装置为所述电池包充电或放电，使所述电池包的SOC为第一预设SOC；
具体地，所述第一预设SOC为5%；
在为所述电池包充电或放电时，实时检测所述电池包中电池单体的平均温度，当所述电池包电池单体的平均温度为所述第一预设温度时，控制所述电池包下电，静置第一预设时间；
实际上，在对电池包充电或放电过程中，电池包电池单体的平均温度会由于充放电而发生波动，因此，设置了实时检测温度的步骤，用于保证电池包电池单体的平均温度能稳定在第一预设温度，方便后续试验步骤的开展；
上位机控制I/O模拟装置输出A+及CC2信号给所述自动化测试系统的电池管理系统（BMS），并控制I/O模拟装置断开CC、CP信号用于唤醒所述电池管理系统，
在唤醒所述电池管理系统后，通过上位机与下位机中的充电模型进行策略交互，从而对电池包完成低压辅助上电、充电握手、充电参数配置等快充试验准备工作；
其中，所述充电模型为保持在所述下位机中的充电模型，用于在充电模型的控制下，完成所述电池包的快充操作；至此，电池包试验前准备工作已完成。
在完成电池包试验前准备工作后，则进入电池包冬季快充工况下的电池包性能试验的自动化测试阶段。
首先进入仅加热模式，此时，所述电池管理系统向所述上位机发送加热需求，直至所述电池包达到第一预设温度，得到该阶段试验数据，
所述试验数据包括：SOC、充电电流、最小电池单体温度、平均电池单体温度、最大电池单体温度、最小电池单体电压、平均电池单体电压、最大电池单体电压、电池包能量误差等数据；
通过下位机的热管理模型以及上位机的热管理系统模拟装置实现所述电池包的加热需求；
也就是说，所述热管理模型通过计算得到所述电池包加热至第一预设温度所需的加热功率，进而计算得到加热需求电流，将所述加热需求电流反馈给上位机，上位机控制热管理系统模拟装置的出水口温度和流量来实现所述电池包的加热；
具体地，所述热管理系统模拟装置包括入水口和出水口，通过采用入水口和出水口构成循环热水的方式对所述电池包加热，即通过控制所述入水口温度以及流量，并检测出水口温度从而修正加热需求电流，进而将所述电池包加热至第一预设温度；
在本实施例中，第一预设温度可设置为5℃。
在检测到所述电池包加热至第一预设温度后，将所述电池管理系统切换为边加热边充电模式，直至所述电池包温度达到第二预设温度，得到该阶段试验数据；
具体地，通过电池管理系统的需求电流为所述电池包边充电边加热，所述电池管理系统的需求电流为电池包充电电流和电池包加热电流之和；
所述热管理模型通过计算得到所述电池包加热至第二预设温度所需的加热功率，进而计算得到加热电流，将所述加热电流反馈给上位机，上位机控制热管理系统模拟装置的出水口温度和流量来实现所述电池包的加热；
同时，所述上位机控制电池充放电装置输出电流用于实现所述电池包充电；
在对电池包充电过程中，为了更好地模拟电池包在整车运行过程中的充电场景，上位机还控制纹波模拟装置产生纹波电流，并合成到所述充电电流中；
当检测到所述电池包达到第二预设温度后，上位机控制所述电池管理系统切换为仅充电模式；
此时的所述电池管理系统的需求电流为充电电流，通过上位机控制充放电装置输出此充电电流；
实时监控电池包SOC，当SOC达到第二预设SOC时，上位机控制充放电装置停止充电、纹波模拟装置停止输出、热管理系统模拟装置停止运行，与所述电池管理系统进行高压下电通讯交互，环境模拟装置停止工作，解除I/O模拟装置低压信号输出；
所述第二预设SOC为95%；
记录上述的加热、边加热边充电、仅充电阶段下的试验数据，生成各数据-时间曲线，通过数据分析工具，得到充电加热、边加热边充电、仅充电三个阶段各自的稳态电流、峰值电流、电流变化率、SOC变化率、单位温度/电压变化率、热管理启动/关闭策略、电池单体温差与升温速率、电池充电过程能量误差等，与预置试验标准对比后得到试验项目判定结果，生成试验报告。
具体地，电池充电过程能量误差为每10%变化下的电池充电过程能量误差；
通过分析以上数据得到各阶段各参数变化曲线，与预设指标对比，得到电池包加热、边加热边充电、充电三个阶段的充电电流值与变化率，SOC变化率、单位温度/电压变化率、热管理启动/关闭策略、电池单体温差与升温速率、电池能量误差等数据，生成试验报告，验证相应功能/性能是否满足实车要求。
在所述冬季快充工况下的试验过程中，本实施例模拟了加热、边加热边充电、仅充电三种阶段，和冬季工况下的整车电池包实际应用场景相同，从而使试验结果无限接近实车，替代实车进行冬季快充工况试验，工况条件定义精准，提升了试验数据的可参考性。同时，大幅减少实车试验的人力、物力、时间成本，降低实车极限工况试验风险。
对所述电池包进行夏季行车工况下的电池包性能自动化试验具体为：在该工况下，模拟环境温度为40℃，电池包初始SOC为100%，模拟车辆满载80km/h匀速行驶，乘员舱开启自动空调设置温度24℃工况，行车放电至电池包SOC为5%。
首先进行电池包试验前准备工作；
其中，所述准备工作包括：建立虚拟行驶道路模型，并应用整车动力学模型建立与实车满载参数一致的虚拟车辆模型，向所述整车动力学模型中导入目标速度-时间数据用于后续的试验流程过程中的参数的控制；然后通过控制程控电源输出13.5V低压电给所述电池管理系统供电，控制I/O模拟装置输出KL30，KL15电给所述电池管理系统；
检测所述电池包当前SOC，若所述电池包当前SOC＜100%，则由上位机发送高压上电指令，所述电池管理系统控制执行高压上电流程开启电池包充放电装置为电池包充电至SOC为100%，停止充电，并执行高压下电流程；若当前SOC等于100%，则执行下一步；至此，准备工作完成；
准备工作完成后，针对电池包无冷却需求进行性能试验，开启室外环境模拟装置和热管理系统模拟装置，设置所述室外环境模拟装置和所述热管理系统模拟装置的温度为第二预设温度；
在本实施例中，由于模拟的是夏季行车工况，所述第二预设温度可为40℃；
在所述室外环境模拟装置和所述热管理系统模拟装置的工作下，使所述电池包达到热平衡，控制I/O模拟装置停止输出低压电，所述电池管理系统下电，所述电池包静置第二预设时间；
唤醒所述电池管理系统，并进行试验前的自检流程；
具体地，所述唤醒所述电池管理系统包括：控制I/O模拟装置输出KL30，KL15电给所述电池管理系统；控制I/O模拟装置输出周期为240ms，占空比为83.3%的PWM信号给所述电池管理系统碰撞检测接口；控制I/O模拟装置输出周期为10ms，占空比为50%的PWM信号给所述电池管理系统高压互锁输入端口；控制I/O模拟装置断开CC、CP、CC2以及A+信号输出；
所述试验前的自检流程包括：控制预充电容模拟装置接入高压母线，并控制断开放电电阻回路；上位机通过CAN总线接收所述电池管理系统信息，当自检状态为完成、高压互锁状态为正常、主正/主负/预充继电器故障状态为正常、绝缘故障状态为正常、快充连接状态为未连接时，上位机发送高压上电请求给所述电池管理系统， 所述电池管理系统控制执行高压上电流程，闭合主负继电器、闭合预充继电器，检测继电器后端电压是否在400ms内≥母线电压*95% ，若满足则闭合主正继电器，进入下一步；若不满足则重复预充流程3次，均失败后停止高压上电流程并反馈预充故障给上位机，上位机停止请求上高压，终止本次试验；
上位机调用并启动所述虚拟行驶道路模型及所述整车动力学模型开始模拟实车80km/h匀速行驶工况，并实时接收所述虚拟行驶道路模型及所述整车动力学模型反馈的行驶需求功率；
然后，上位机与热管理模型进行数据交互，用于模拟夏季乘员舱空调制冷工况，并设置预设温度为第三预设温度，上位机接收所述热管理模型反馈的乘员舱空调制冷所需的压缩机功率；
其中，所述第三预设温度为24℃；
上位机综合行驶需求功率以及乘员舱空调制冷所需的压缩机功率，并根据当前母线电压计算放电需求电流；
然后所述上位机判断所述放电需求电流与所述电池管理系统发送的最大允许放电电流的大小关系，以二者最小值控制充放电装置吸收所述电池包电流；
更进一步地，上位机接收所述电池管理系统发送的电池包实际放电功率，按照高压能量管理策略，放电功率优先分配到驱动系统，所以压缩机实际消耗功率为电池包实际放电功率与驱动行驶需求功率之差，将压缩机实际消耗功率反馈到热管理模型，用于闭环计算压缩机实时需求功率；
具体计算过程如下：
首先假设车内初始温度为环境温度（40℃）：
则整车热负荷 Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5；
其中，Q1为车身不透明结构传入热量，其包括车侧围、顶棚、地板传入的热量，计算公式为：
式中，K1为不透明结构的传热系数，单位为W/(m·K)；F1为不透明结构的面积，单位为m2；TZ为不透明结构的室外空气综合温度，单位为℃；Tn为电动客车车厢内空气的温度，单位为℃；
其中，Q2为玻璃传入热量，其中，所述Q2分为两部分，一部分是以热辐射的方式通过玻璃表面传进的热量，第二部分是从玻璃表面通过对流导热形式传进的热量，所述Q2计算公式为
式中，Qn—玻璃以热辐射方式传入的热量；Qm—玻璃处以对流方式传入的热量；
进一步地，所述Qn的计算公式为：
式中，η为玻璃对太阳辐射的透入系数；η为玻璃对太阳辐射的吸收系数；an为车厢空气与车身内表面的对流换热系数；aw为车厢外空气与车身外表面的对流换热系数；U为车窗玻璃总的太阳辐射量；C为遮阳修正系数；
进一步地，所述Qm的计算公式为：
式中，Km为车窗传热系数；Fm为车窗传热面积；△t为车外综合温度与车内温度之差；
其中，Q3为乘员散发热量，其计算公式为：
式中，ω为单个乘员散热负荷，其为经验值，其值为116W；M为车内成员数量，为群集系数；
其中，Q4为车厢外空气带入热量，其计算公式为：
式中，为空气密度，M为车内成员数，VH为人均所需换气量，取15m³每小时每人；△H为车内外空气焓差，根据温差查表可得；
其中，Q5为电气设备散热量，取经验值150w。
由当前车内温度t0与设定温度之差查表得到目标压缩机转速，进而查表得到压缩机需求功率，发送到上位机；
接收上位机反馈的压缩机实际消耗功率，查表得到压缩机实际转速；
由压缩机实际转速n结合压缩机排量L、压缩机输气系数λ、车辆空调系统单位制冷量q0、制冷剂比容计算得到实际压缩机制冷负荷Qe；
具体地，所述Qe计算公式如下：
由整车热负荷与压缩机制冷负荷之差得到单位时间热量变化，再以此变化量与（车内其气体密度*车厢总容积*车室内空气比热容）相除得到单位时间车内温度变化量，与时间积分得到当前时刻与上一时刻之间车内温度变化△t，以上一时刻车内温度t0-△t得到当前车内温度t1，再由t1与设定温度之差查表得到目标压缩机转速，从而实现压缩机需求功率的闭环计算。模拟完电池包无冷却需求后，接下来模拟电池包有冷却需求情况，
在电池包实际工作过程中，随着电池包不断地放电，其温度会产生自然升温现象，因此，为了模拟这一场景，热管理模型计算当前环境温度车辆行驶过程中所述电池包自然升温所需热管理系统模拟装置等效功率，并通过上位机控制热管理系统模拟装置实现所述电池包的自然升温；
当电池包温度过高时，通常会对电池包执行冷却热管理策略，以使电池包能更稳定工作并避免可能发生的风险，此时，就产生了电池包有冷却需求这一情况，
其中，所述电池包的冷却热管理策略包括：检测所述电池管理系统是否向上位机发送电池包冷却需求，若未发送，则判定电池包行车冷却热管理策略失效；若所述电池管理系统发送电池包冷却需求，上位机计算电池包冷却需求功率；
上位机计算电池包冷却需求功率具体为：根据所述电池管理系统需求入水口温度以及需求温度与当前温度之差计算得到电池包冷却需求功率；
上位机根据上述的行驶需求功率、乘员舱空调制冷所需的压缩机功率以及电池包冷却需求功率计算放电电流；并于所述电池管理系统发送的最大允许放电电流二者最小值控制充放电装置吸收电池包电流；
上位机接收所述电池管理系统发送的电池包实际放电功率，按照高压能量管理策略，放电功率优先分配到驱动系统和电池热管理系统，所以压缩机实际消耗功率为电池包实际放电功率与驱动行驶需求功率与电池包制冷需求功率之差，将压缩机实际消耗功率反馈到热管理模型，用于闭环计算压缩机实时需求功率；继续实时监控所述电池包中各电池单体温度，当电池单体中的最高温度小于等于第四预设温度时，执行停止电池包冷却策略；
其中，所述第四预设温度为37℃；所述电池包冷却策略包括：检测所述电池管理系统是否停止发送电池包冷却需求，若未发送，则判定电池包行车冷却策略失效；若所述电池管理系统停止发送电池包冷却需求。
实时监控电池包SOC，当SOC小于等于第三预设SOC时，执行试验停止策略；并记录完整工况试验数据，生成各数据-时间曲线，通过数据分析工具，得到电池包无冷却需求和有冷却需求行车放电的稳态电流、峰值电流、电流变化率、SOC变化率、单位温度/电压变化率、热管理启动/关闭策略、单体温差与冷却降温速率、每度电续驶里程等，与预置试验标准对比后得到试验项目判定结果，生成试验报告。
其中，所述试验停止策略包括：上位机与动力学模型交互控制停车，控制充放电装置停止电流吸收、热管理系统模拟装置停止运行、环境模拟装置停止工作，发送高压下电指令给所述电池管理系统；所述电池管理系统执行高压下电动作，依次断开主正、主负继电器，并反馈继电器状态；上位机判断主正、主负继电器断开后，控制预充电容模拟装置接入放电电阻释放电容能量，并检测电容电压是否在2s内降至60V以下；上位机解除I/O模拟装置低压信号输出，系统低压下电；
本实施例通过针对夏季行车工况，将电池包分为电池包无冷却需求和有冷却需求两种情况，真实的模拟了夏季行车的电池包使用场景，使得试验结果无限接近实车，替代实车进行夏季行车工况试验，工况条件定义精准，提升了试验数据的可参考性。同时，大幅减少实车试验的人力、物力、时间成本，降低实车极限工况试验风险。
对所述电池包进行常温过充功能安全极限工况下的电池包性能自动化试验具体为：
在25℃环境下，电池包初始SOC为95%，为电池包开启充电，充电至电池包单体最大电压为4.4V的常温过充场景。
首先进行电池包试验前准备工作；
其中，所述试验前准备工作包括：开启室外环境模拟装置，设置温度为第五预设温度；开启热管理系统模拟装置，设置温度为第五预设温度；
所述第五预设温度为25℃；
开启电池包充放电装置为电池包充电或放电，使电池包SOC到达第四预设SOC；
其中，所述第四预设SOC为95%；
实时监测电池包中电池单体的温度，当平均电池单体温度等于所述第五预设温度时，电池包下电，静置第三预设时间；
唤醒所述电池管理系统，并进行试验前的自检流程；
具体地，所述唤醒所述电池管理系统包括：上位机控制I/O模拟装置输出KL30电给所述电池管理系统；上位机控制I/O模拟装置输出CC、CP信号唤醒所述电池管理系统；控制I/O模拟装置断开CC2以及A+信号；
所述试验前的自检流程包括：控制预充电容模拟装置接入高压母线，并控制断开放电电阻回路，以实现对所述电池包进行充电；所述电池管理系统通过上位机与充电模型进行交互，满足慢充连接需求，上位机发送高压上电指令给所述电池管理系统；所述电池管理系统控制执行高压上电流程，闭合主负继电器、闭合预充继电器，检测继电器后端电压是否在400ms内≥母线电压*95%，若满足则闭合主正继电器，进入下一步；若不满足则重复预充流程3次，均失败后停止高压上电流程并反馈预充故障给上位机，上位机停止请求上高压，终止本次试验，至此，电池包试验前准备工作；
上位机控制充放电装置以第一预设恒流为所述电池包充电；实时监控所述电池包的电池单体电压，当电池单体电压中的最高电压大于等于第一预设电压时，上位机控制充放电装置以第二预设恒流为电池包充电；
其中，第一预设恒流为C/3，第二预设恒流为0.05C，所述第一预设电压为4.35V；
所述上位机实时监控电池单体电压，当电池单体电压中的最高电压大于等于第二预设电压时，开启定时器，判断第四预设时间内主正、主负继电器是否断开；若高压断开，则进入下一步；若未断开，则上位机控制充放电装置为电池包放电至电池单体电压中的最高电压小于等于第三预设电压后，结束电池包的充放电；
其中，所述第二预设电压为4.4V，所述第四预设时间为1s，第三预设电压为4.2V；
上位机控制预充电容模拟装置接入放电电阻释放预充电容模拟装置的能量，并检测电容电压是否在第五预设时间内降至第四预设电压以下；
所述第五预设时间为2s，所述第四预设电压为60V；
电池包静置一段时间，上位机每10min发送高压上电指令给BMS，验证电池包自然压降后，BMS是否解除安全状态响应高压上电请求；
上位机解除I/O模拟装置低压信号输出，BMS低压下电，再重新控制I/O模拟装置输出低压信号，BMS低压上电，上位机发送高压上电指令给BMS，验证BMS重新上电后，是否解除安全状态响应高压上电请求；
上位机解除I/O模拟装置低压信号输出，BMS低压下电，再重新控制I/O模拟装置输出低压信号，BMS低压上电，上位机发送高压上电指令给BMS，验证BMS重新上电后，是否解除安全状态响应高压上电请求；
上位机模拟发送诊断服务，清除BMS故障码，再次发送高压上电指令给BMS，验证诊断清除故障码后，BMS是否解除安全状态响应高压上电请求；
控制充放电装置停止电流输出、热管理系统模拟装置停止运行、环境模拟装置停止工作；
上位机控制电池包高压下电后，解除I/O模拟装置低压信号输出，系统低压下电；
记录完整工况试验数据，通过数据分析工具自动判定以下内容：①安全阈值是否=4.4V；②到达安全阈值后，故障容错时间FTTI=1s内是否进入高压断开的安全状态；③进入安全状态后，单体电压下降是否可以恢复故障；④重新上电后是否可以恢复故障；⑤诊断清除故障码后是否可以恢复故障；
若上述判定内容，①为是，②为是，③为否，④为否，⑤为是，则判定该项试验结果为通过，否则为失败，自动逐条生成试验报告。
在本实施例中，通过上述步骤获得整个试验工况的单体电压、高压继电器状态等数据，分析以上数据，判定真实环境常温过充工况下电池管理系统进入安全状态的阈值、时间和状态切换是否满足要求，生成测试报告。
实施例二为一种模拟实车电池包性能试验的自动化测试系统，用于执行上述的电池包性能自动化试验方法，如图2所示，所述自动化测试系统包括：
下位机，用于根据电池类型设置整车动力学模型，充电模型，热管理模型以及通讯接口模型，用于模拟实车车况下电池包的真实使用场景；
上位机，用于控制所述电池包性能试验过程；
具体地，所述上位机包括：自动化测试脚本管理模块，用于对所述电池包性能试验的过程进行自动化的控制；在本实施例中，电池包性能试验的过程均通过编写自动化脚本实现控制，大大减少了电池包性能试验过程中的人力成本；高压模拟装置控制模块，用于控制所述高压模拟装置对所述电池包上/下高压；通讯交互模块，与所下位机和所述电池管理系统连接，用于实现测试过程中的通讯信号的交互；I/O控制模块，用于控制I/O模拟装置；室外环境模拟装置控制模块，用于控制室外环境模拟装置，从而实现电池包的不同工况下的性能测试；热管理系统模拟装置控制模块，用于控制热管理系统模拟装置，从而实现电池包试验过程中的热参数的模拟；
高压模拟装置，通过高压线路与所述电池包连接，用于向所述电池包提供高压信号，
所述高压模拟装置包括：电池包充放电装置、预充电容模拟装置，纹波模拟装置，所述电池包充放电装置用于对所述电池包进行充放电，所述预充电容模拟装置用于通过高压继电器控制接入/移出高压母线，在高压上电时模拟预充环节，在高压下电时模拟主动放电环节；所述纹波模拟装置用于模拟充电过程中由充电桩输出的纹波干扰电流；
I/O模拟装置，与上位机和电池管理系统连接，用于实现所述上位机和所述电池管理系统的信息交互；
热管理系统模拟装置，与上位机连接，用于在上位机控制下实现电池包测试环境的调节；
室外环境模拟装置，用于模拟所述电池包运行的环境；
电池管理系统，用于在上位机的控制下，实现电池包测试过程中的控制；同时用于实时监测所述电池包参数，并通过总线反馈至上位机。
本文是参照根据本文实施例的方法、装置（设备）和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
需要说明的是，本申请所用术语仅为了描述特定实施例，而非限制本申请范围。如本申请说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。
还需说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本申请技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本申请技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本申请内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修改为其它等效的实施例，但仍应视为与本申请实质相同的技术或实施例。
本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本申请的保护范围。
Claims (7)
1.一种模拟实车电池包性能自动化试验方法，其特征在于，
选择电池包性能自动化试验的工况，所述工况包括冬季快充工况、夏季行车工况、常温过充功能安全极限工况中任意一种；
根据所选择的工况，进行所述电池包性能自动化试验的准备工作；
在准备工作完成后，根据所选择的工况，进行相应工况下的电池包性能的自动化试验；
具体包括：
若所述所选择的工况为冬季快充工况，所述根据所选择的工况，进行相应工况下的电池包性能的自动化试验，具体包括：
电池包进入仅加热模式，上位机控制热管理系统模拟装置对所述电池包进行加热，直至所述电池包达到第一预设温度，所述上位机采集获得所述仅加热模式下的试验数据；
在检测到所述电池包达到第一预设温度后，电池包进入边加热边充电模式，所述上位机控制充放电装置对所述电池包充电，并控制所述热管理系统模拟装置对所述电池包加热，直至所述电池包温度达到第二预设温度，所述上位机采集获得所述边加热边充电模式下的试验数据；
当检测到所述电池包达到第二预设温度后，电池包进入仅充电模式，所述上位机控制所述充放电装置对所述电池包充电，并监控所述电池包的剩余电量SOC，当SOC达到第二预设SOC时，停止试验，所述上位机采集获得所述电池包在仅充电模式下的试验数据；
将在所述仅加热模式、所述边加热边充电模式以及所述仅充电模式下获得的试验数据进行处理，获得电池包性能自动化试验结果；
若所述所选择的工况为夏季行车工况，所述根据所选择的工况，进行相应工况下的电池包性能的自动化试验，具体包括：
针对电池包无冷却需求进行试验，并采集所述无冷却需求下的试验数据；
针对电池包有冷却需求进行试验，并采集所述有冷却需求下的试验数据；
监控电池包SOC，当所述电池包SOC小于等于第三预设SOC时，执行试验停止策略；根据所述无冷却需求下的试验数据和所述有冷却需求下的试验数据，获得电池包性能自动化试验结果；
若所述所选择的工况为常温过充功能安全极限工况，所述根据所选择的工况，进行相应工况下的电池包性能的自动化试验，具体包括：
对所述电池包充电，使所述电池包进入过充状态，当所述电池包中的电池单体电压的最高电压达到第二预设电压时，查看继电器是否断开；
上位机每预设时间间隔发送高压上电指令给电池管理系统，当所述电池包自然压降后，查看所述电池管理系统是否解除安全状态响应高压上电请求；
所述上位机控制所述电池管理系统低压下电后再上电，当所述电池管理系统重新上电后，查看所述电池管理系统是否解除安全状态响应高压上电请求；
所述上位机模拟发送诊断服务，并清除所述电池管理系统故障码，再次发送高压上电指令给所述电池管理系统，当诊断清除故障码后，查看所述电池管理系统是否解除安全状态响应高压上电请求；
根据所述相应工况下的电池包性能的自动化试验数据，获得所述相应工况下的电池包性能的自动化试验结果。
2.根据权利要求1所述的一种模拟实车电池包性能自动化试验方法，其特征在于，所述电池包进入仅加热模式，上位机控制热管理系统模拟装置对所述电池包进行加热，直至所述电池包达到第一预设温度具体为：
所述上位机通过电池管理系统向热管理模型发送所述电池包的加热需求功率、加热所需入水口温度、当前入水口温度；
所述热管理模型根据所述电池管理系统发送的加热需求功率、加热所需入水口温度、当前入水口温度计算热管理系统模拟装置出水口需求温度及流量，从而实现对所述电池包加热。
3.根据权利要求1所述的一种模拟实车电池包性能自动化试验方法，其特征在于，电池包进入边加热边充电模式，上位机控制充放电装置对所述电池包充电，并控制所述热管理系统模拟装置对所述电池包加热具体为：
所述上位机控制电池充放电装置输出电流用于实现所述电池包充电；
所述上位机通过电池管理系统向热管理模型发送所述电池包的加热需求功率、加热所需入水口温度、当前入水口温度；
所述热管理模型根据所述电池管理系统发送的加热需求功率、加热所需入水口温度、当前入水口温度计算热管理系统模拟装置出水口需求温度及流量，从而实现对所述电池包加热。
4.根据权利要求1或3所述的一种模拟实车电池包性能自动化试验方法，其特征在于，在边加热边充电模式以及所述仅充电模式下所述上位机还控制纹波模拟装置产生纹波电流，并合成到充电电流中，对所述电池包充电。
5.根据权利要求1所述的一种模拟实车电池包性能自动化试验方法，其特征在于，所述针对电池包无冷却需求进行试验具体为:
通过环境模拟装置对所述电池包加热，使所述电池包达到夏季工况试验所需温度；
模拟电池包驱动车辆以预设速度匀速行驶，计算所述车辆的行驶需求功率；
计算乘员舱空调制冷所需的压缩机功率，根据夏季乘员舱温度计算乘员舱空调制冷所需的压缩机功率；
计算放电需求电流，根据所述行驶需求功率和所述所需的压缩机功率计算所述放电需求电流；
判断所述放电需求电流与电池管理系统发送的最大允许放电电流的大小关系，以二者最小值控制充放电装置吸收所述电池包电流。
6.根据权利要求1所述的一种模拟实车电池包性能自动化试验方法，其特征在于，所述针对电池包有冷却需求进行试验具体为:
通过环境模拟装置对所述电池包加热，使所述电池包达到夏季工况试验所需温度；
模拟电池包驱动车辆以预设速度匀速行驶，获取所述车辆的行驶需求功率；
计算乘员舱空调制冷所需的压缩机功率，根据夏季乘员舱温度计算乘员舱空调制冷所需的压缩机功率；
电池管理系统向上位机发送电池包冷却需求，所述上位机计算电池包冷却需求功率；
上位机根据上述的行驶需求功率、乘员舱空调制冷所需的压缩机功率以及电池包冷却需求功率计算放电电流；
并与所述电池管理系统发送的最大允许放电电流二者最小值控制充放电装置吸收电池包电流。
7.一种模拟实车电池包性能试验的自动化测试系统，其特征在于：用于执行权利要求1-6任一项所述的电池包性能自动化试验方法，所述自动化测试系统包括：
下位机，用于根据电池类型设置整车动力学模型，充电模型，热管理模型以及通讯接口模型，用于模拟实车车况下电池包的真实使用场景；
上位机，用于控制电池包性能自动化试验；
电池管理系统，用于在上位机的控制下，对所述电池包进行控制；同时用于实时监测所述电池包参数，并通过总线反馈至上位机；
高压模拟装置，通过高压线路与所述电池包连接，用于向所述电池包提供高压信号；
I/O模拟装置，与上位机和电池管理系统连接，用于实现所述上位机和所述电池管理系统的信息交互；
热管理系统模拟装置，与上位机连接，用于在上位机控制下实现电池包测试环境的调节；
室外环境模拟装置，与所述上位机连接，用于模拟所述电池包的运行环境。
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