研究人员开发新型数学仿真，可在真实条件下测试电动汽车电池

获悉，德国弗劳恩霍夫协会的研究人员研发了一种新型测试环境，将物理组件与车辆的数学仿真相结合，可在真实条件下测试电动汽车电池。

电动汽车电池通常称为动力锂电池，是电动汽车的关键部件。将充电站供应的能量存储起来，并按需供应电力是电池性能方程起用途的一种。另一种是在应对急转弯、在布满坑洞的碎石路面上弹跳以及在酷暑中驾驶汽车时，电池要抵抗电力、机械和热应力带来的磨损。因此，新型电池系统必须先经过各种测试，才能被安装在车辆上。

不过，传统的实验室测试与现实情况相差甚远，真实世界的试验必须等到工程师们生产出可供驾驶的原型车之后才能进行。假如在后期，电池出现之前没被发现的问题，就可能要花费大量的时间和金钱改进电池。

德国弗劳恩霍夫结构稳定性与系统可靠性研究所（FraunhoferInstituteforStructuralDurabilityandSystemReliabilityLBF）的研究人员研发了一种替代性方法MEF-BILL，是BatteryintheLoop（电池在环）的缩写。LBF的研究人员表示：“我们现在将真实道路情况引入到实验室中，并结合多物理测试装备与计算机化车辆仿真技术，意味着我们在原型车存在之前，就能够在现实条件下测试电池。如此一来，我们能够在研发过程中投入很多时间，并可显著提高电池研究结果的质量。”

电池所承受的负载重要来自三个方面——重要由电流、车辆运动和气候因素引起的负载。传统方法会在具有标准运行环境的实验室中分别测试上述三个因素。但是，在现实世界中，三个因素相互依存，并以复杂方式相互影响。研究人员能够在测试环境中同时测试此种负载及其相互用途，并在测试环境中实时集成计算机化车辆模型。通过此种方式，研究人员可以在不同类型道路上模拟车辆及其性能，从而能够确定在现实世界中普遍存在、在实际条件下会影响电池的负载。

过去，实验室对电池电流分布的测试通常是按照理想曲线进行，但是现实生活中该曲线看起来会很不同，变化轨迹动态性高、变化随机、随着负载峰值的出现会不可预测地急剧变化，因此，研究人员首先要确定测试条件。该电池为哪类汽车供应动力？负载有多重？车速怎么样？道路表面平坦、顺滑还是坑坑洼洼？当计算所施加的负载以及测试电池的电流时，仿真会将所有因素考虑到该性能方程中。进行该电池试验的专家们也将此种复杂的相互用途考虑在内。例如，初始所需电量会随着电池温度或其他参数变化而变化。研究人员不断地跟踪电池的实际参数，并不断将参数反馈到模拟系统中。此种跟踪反馈循环构成了硬件在环（hardware-in-the-loop）测试。在整个测试过程中，输入的并不总是静态数据。相反，会基于电池仿真和电池数据进行动态调整。研究人员表示：“我们可以在测试场景中重现真实的驾驶动作，例如上坡或下坡或急转弯。”还可以研究其他变量如何影响性能，例如，确定当新增的负载会让车辆的质量新增20%时会发生什么。也可进行振动测试，使用一个由六个液压缸驱动的振动表，而且可以向任何方向移动，以模拟汽车底盘对电池运动的影响。

硬件在环测试的最大挑战之一是模拟必须实时进行。例如假如进行测试来调查10秒的操作，整个模拟花费的时间可能就不会超过10秒。毕竟，这是一个循环测试，模拟的结果必须直接反馈到测试中，以便随着测试的进行动态更新模拟。研究人员已经微调了计算的复杂性，以使其发挥用途。研究人员表示：“我们根据不同的复杂程度运行模拟，以达到复杂性和计算时间之间的最佳平衡。”该系统已经准备好投入使用，最终演示准备工作还在进行中。