本文作者：
中国汽车技术研究中心电子电控开发部工程师 丁健
中国汽车技术研究中心电子电控开发部工程师 尹可欣
传统的信号级HIL测试在BMS功能策略验证层面已经非常成熟，但电池包性能验证能力严重不足。道路测试可以提供最真实的电池包性能，但测试条件覆盖范围过窄，要求较高。为解决这个挑战，厂商们开始采用电池在环(BIL)测试解决方案，该方案在很大程度上填补了HIL测试与道路测试之间的测试空缺。
电池测试在不断发展的中国市场中的发展历程
汽车产业作为中国重要的战略方向，正处于商业化初期，技术发展迅速，产业布局加快，产业发展面临机遇、风险和挑战。在此背景下，纯电动汽车在提高经济和产业竞争力、吸引主要可开发市场投资方面潜力巨大。为了避免汽车软件的功能安全问题，汽车行业制定了汽车功能安全标准ISO 26262，这是目前汽车行业最重要的国际标准。该标准主要通过避免汽车电气和电子(E/E)系统故障行为可能导致的危险来提高E/E系统的功能安全性。
EV设计和验证中电池测试的复杂性
根据各国对电动汽车的研究，存在一个普遍现象：电池是整个电动汽车研究领域中问题最多的零部件。在设计过程中，为保证电池系统安全，除电芯特性、电池模组设计、电池包结构和排气设计外，电池管理系统(BMS)最为重要。许多新能源汽车企业都将电池管理系统作为企业核心技术。近年来，行业领先的OEM所申请的核心知识产权大多与电池相关，可见动力电池系统对电动汽车的重要性。
电动汽车控制器的开发和测试一般采用V周期开发流程（如图1所示），可提高开发效率、降低开发风险并减少工作量。V周期开发过程可完成系统需求、功能需求、软硬件设计、模型验证(MIL/SIL)、 硬件在环测试(HIL)以及实车测试，其中控制器的HIL测试起着关键作用。硬件在环测试平台可用于构建虚拟控制器运行环境，通过给出一些输入信号和检测输出信号来验证控制器功能。
图01 V周期开发流程
传统的信号级HIL测试在BMS功能策略验证层面已经非常成熟，但电池包性能验证能力严重不足。通过道路测试可获得最真实的电池包性能。但其测试条件覆盖范围过窄，对测试条件要求很高。而且如果要在特定环境下进行实车测试，例如高温或低温极端条件，则对环境的要求更高。
中国汽车技术研究中心的电池在环实时仿真平台
为提高用户电池包性能测试的真实性和可靠性，中国汽车技术研究中心（天津）汽车工程研究院有限公司通过仿真和测试，提出了一套电池在环(BIL)测试解决方案。BIL测试很大程度上填补了HIL测试与道路测试之间的测试空缺。与道路测试相比，BIL测试可最大限度减少对现场、环境和车辆的需求，优势明显。BIL和实车测试的优缺点如表1所示。
表01 不同测试方法的比较
其系统框架包括负载仿真、环境仿真、DUT和车辆仿真4个主要部分，如图2所示。在虚拟工作条件、虚拟道路和虚拟能源需求下，系统控制真实充放电系统。真实环境测试系统可轻松仿真各种真实路况并获取实验数据。
图02 电池在环测试系统框架
中国汽车技术研究中心专门实现了电池在环测试方案。如图3所示，整个系统配备了环境室、水冷却器、虚拟负载等设备，以实现电池在特定工作条件下的真实状态测试。其中，电池的虚拟负载既是充电桩，也是用于对电池包进行充放电的负载。主控系统通过CAN协议与电池虚拟负载、电池包环境仿真系统和BMS通信；BMS通过CAN协议实现快速充电功能。电池包冷却/加热系统主要实现电池的热管理功能，并通过以太网与主控系统连接，主要由LabVIEW进行控制。其中，车辆动力学模型和道路模型由CarMaker构建，其他策略算法模型使用MathWorks® MATLAB®软件和Simulink®软件构建。
该系统具有以下3个优点：
