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研究人員開發新型放真相結合,可在真實條件下測試電動汽車電池

2020-06-08
來源:與非網

與非網 6 月 8 日訊,獲悉,德國弗勞恩霍夫協會的研究人員研發了一種新型測試環境,將物理組件與車輛的數學仿真相結合,可在真實條件下測試電動汽車電池。

 

電動汽車電池通常稱為動力電池,是電動汽車的關鍵部件。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。另一種是在應對急轉彎、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、機械和熱應力帶來的磨損。因此,新型電池系統必須先經過各種測試,才能被安裝在車輛上。

 

不過,傳統的實驗室測試與現實情況相差甚遠,真實世界的試驗必須等到工程師們生產出可供駕駛的原型車之后才能進行。如果在后期,電池出現之前沒被發現的問題,就可能需要花費大量的時間和金錢改進電池。

 

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

 

電池所承受的負載主要來自三個方面——主要由電流、車輛運動和氣候因素引起的負載。傳統方法會在具有標準運行環境的實驗室中分別測試上述三個因素。但是,在現實世界中,三個因素相互依存,并以復雜方式相互影響。研究人員能夠在測試環境中同時測試此種負載及其相互作用,并在測試環境中實時集成計算機化車輛模型。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,從而能夠確定在現實世界中普遍存在、在實際條件下會影響電池的負載。

 

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行,但是現實生活中該曲線看起來會很不同,變化軌跡動態性高、變化隨機、隨著負載峰值的出現會不可預測地急劇變化,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?負載有多重?車速怎樣?道路表面平坦、順滑還是坑坑洼洼?當計算所施加的負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。進行該電池試驗的專家們也將此種復雜的相互作用考慮在內。例如,初始所需電量會隨著電池溫度或其他參數變化而變化。研究人員不斷地跟蹤電池的實際參數,并不斷將參數反饋到模擬系統中。此種跟蹤反饋循環構成了硬件在環(hardware-in-the-loop)測試。在整個測試過程中,輸入的并不總是靜態數據。相反,會基于電池仿真和電池數據進行動態調整。研究人員表示:“我們可以在測試場景中重現真實的駕駛動作,例如上坡或下坡或急轉彎?!边€可以研究其他變量如何影響性能,例如,確定當增加的負載會讓車輛的質量增加 20%時會發生什么。也可進行振動測試,使用一個由六個液壓缸驅動的振動表,而且可以向任何方向移動,以模擬汽車底盤對電池運動的影響。

 

硬件在環測試的最大挑戰之一是模擬必須實時進行。例如如果進行測試來調查 10 秒的操作,整個模擬花費的時間可能就不會超過 10 秒。畢竟,這是一個循環測試,模擬的結果必須直接反饋到測試中,以便隨著測試的進行動態更新模擬。研究人員已經微調了計算的復雜性,以使其發揮作用。研究人員表示:“我們根據不同的復雜程度運行模擬,以達到復雜性和計算時間之間的最佳平衡?!痹撓到y已經準備好投入使用,最終演示準備工作還在進行中。


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