（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(duì)電動(dòng)汽車電池的安全性和可靠性進(jìn)行徹底測(cè)試至關(guān)重要，但是，到目前為止，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的測(cè)試非常不現(xiàn)實(shí)。為此，據(jù)外媒報(bào)道，德國弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)的研究人員研發(fā)了一種新型測(cè)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(gè)在真實(shí)條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的裝置。

 

       電動(dòng)汽車電池通常稱為動(dòng)力電池，是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件。將充電站提供的能量存儲(chǔ)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(duì)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(shí)，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(cè)試，才能被安裝在車輛上。不過，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試與現(xiàn)實(shí)情況相差甚遠(yuǎn)，真實(shí)世界的試驗(yàn)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(shí)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(shí)道路情況引入到實(shí)驗(yàn)室中，并結(jié)合多物理測(cè)試裝備與計(jì)算機(jī)化車輛仿真技術(shù)，意味著我們?cè)谠�型車存在之前，就能夠在現(xiàn)實(shí)條件下測(cè)試電池。如此一來，我們能夠在研發(fā)過程中投入很多時(shí)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(gè)方面——主要由電流、車輛運(yùn)動(dòng)和氣候因素引起的負(fù)載。傳統(tǒng)方法會(huì)在具有標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室中分別測(cè)試上述三個(gè)因素。但是，在現(xiàn)實(shí)世界中，三個(gè)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(cè)試環(huán)境中同時(shí)測(cè)試此種負(fù)載及其相互作用，并在測(cè)試環(huán)境中實(shí)時(shí)集成計(jì)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(shí)世界中普遍存在、在實(shí)際條件下會(huì)影響電池的負(fù)載。

 

       過去，實(shí)驗(yàn)室對(duì)電池電流分布的測(cè)試通常是按照理想曲線進(jìn)行，但是現(xiàn)實(shí)生活中該曲線看起來會(huì)很不同，變化軌跡動(dòng)態(tài)性高、變化隨機(jī)、隨著負(fù)載峰值的出現(xiàn)會(huì)不可預(yù)測(cè)地急劇變化，因此，研究人員首先需要確定測(cè)試條件。該電池為哪類汽車提供動(dòng)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(jì)算所施加的負(fù)載以及測(cè)試電池的電流時(shí)，仿真會(huì)將所有因素考慮到該性能方程中。進(jìn)行該電池試驗(yàn)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(huì)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(shí)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(cè)試。在整個(gè)測(cè)試過程中，輸入的并不總是靜態(tài)數(shù)據(jù)。相反，會(huì)基于電池仿真和電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。研究人員表示：“我們可以在測(cè)試場(chǎng)景中重現(xiàn)真實(shí)的駕駛動(dòng)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(huì)讓車輛的質(zhì)量增加20%時(shí)會(huì)發(fā)生什么。也可進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，使用一個(gè)由六個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)表，而且可以向任何方向移動(dòng)，以模擬汽車底盤對(duì)電池運(yùn)動(dòng)的影響。

 

       硬件在環(huán)測(cè)試的最大挑戰(zhàn)之一是模擬必須實(shí)時(shí)進(jìn)行。例如如果進(jìn)行測(cè)試來調(diào)查10秒的操作，整個(gè)模擬花費(fèi)的時(shí)間可能就不會(huì)超過10秒。畢竟，這是一個(gè)循環(huán)測(cè)試，模擬的結(jié)果必須直接反饋到測(cè)試中，以便隨著測(cè)試的進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新模擬。研究人員已經(jīng)微調(diào)了計(jì)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(jì)算時(shí)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。