在用电动汽车综合性能测试方案研究

邢博 于津涛

（中国汽车技术研究中心有限公司）

随着电动汽车保有量的快速增长，在用车辆的安全运行状况愈发受到重视。此外，动力电池的报废周期一般约在5~8年，新能源车用动力电池目前已经逐步进入报废期[1]。动力电池报废回收，以及后续在用新能源车辆的报废机制问题，都使得对在用电动车辆的实际运行性能的检测迫在眉睫。目前针对新能源车辆的测试主要集中在研发生产和出厂前的测试。专业的车辆评价机构针对市场的电动车辆的测试也更注重于某些项目的深入评价，且部分测试带有破坏性。试验的目的主要是为了检验车辆的设计生产缺陷而非在用车辆的运行性能。

1 在用电动汽车检测现状

1.1 政策标准现状

目前市场上在用汽车的检测主要由汽车综合性能检测站负责，标准参照GB 21861—2014《机动车安全技术检验项目和方法》和GB 18565—2016《营运车辆综合性能要求和检验方法》。2项标准未对电动汽车三电系统做针对性要求，且对在用电动汽车检验方面无强制性要求，检测站一般按传统车辆进行快速检测，确保车辆运行状态和行驶安全。

电动汽车的整车检测目前主要依赖于生产厂商和专业第三方检测机构，一般参照车辆生产企业的下线出厂检测流程和GB/T 18384《电动汽车安全要求》进行测试。该标准主要是针对汽车生产企业在车辆生产下线过程的检测制定，难以满足市面在用车辆的普遍检测。

GB/T 35179《在用电动汽车安全行驶性能台架检验方法》是目前发布的唯一一项针对在用电动汽车检验的国家标准。标准规定了常规检测、电气安全、驱动能力、电能消耗、动力蓄电池系统及车内电磁环境6类检测项目。

1.2 测试技术现状

目前电动汽车测试的研究主要集中于研发生产测试，在用电动汽车测试的研究较少，虽然部分项目存在少量方案和设备，但受限于检测站的技术能力和定位。目前尚未有成熟的针对在用电动汽车的快速、自动检验的完成方案、规程和装备，需要对当前存在的测试项目和技术方案进行整合梳理，使之适用于在用电动汽车测试。

GB/T 18384中通过接入车辆电力系统回路进行电气安全测试，包括车辆绝缘、耐压、电位均衡和绝缘监控，需要改造线束或预留测试接口。动力电池测试一般通过充电设备进行多次慢充满放，测试准确但耗时极长，部分企业初步研发了电池包容量快速测试装备，测试时间在十多分钟。

相较于在用电动汽车测试方面的稚嫩，电动汽车研发生产测试经过近几年的发展已经相对成熟。各主机厂的产线检测设备和试验室研发测试装备都可以很好地对电动汽车进行全面深度的检测，部分项目会成为在用电动汽车检测的发展方向。这些检测项目及测试方案对于在用车辆的检测都具有极大的借鉴参考意义。

2 在用电动汽车检测方案

2.1 总体方案

本研究以仪器检测为主，结合人工、数据分析等多层次方法，检测项目如图1所示，分为整车电安全、电池、电驱系统、电控系统4部分，从功能测试、性能测试、安全测试3个层面，将测试项目分为一般测试项和参考测试项目。需要说明的是，检测内容应额外包括现行汽车的测试项目。

图1 检测项目

一般测试项目符合普适和快速原则，无需通信协议或可以采用国标协议，测试周期较短，适合汽车综合检测站等社会检测机构对在用电动汽车进行运行安全性能的测试。一般测试项目分为仪器测试和人工测试2类，仪器测试需要借助专用仪器进行测试，人工测试无需借助仪器，可采用目视或者操作等方式进行检验。

参考测试项目表示该项目针对在用车辆的测试存在非通用的先决条件或测试时间很长，但测试具备意义，后续待相关法规完善，可以通过该类项目进行更为全面的测试。其中电磁环境在非专业测试环境下干扰很大，这里列为参考项。

2.2 检测流程

流程规划需要对测试所需设备和操作进行工位归类，部分无现有测试设备的项目按新作设备进行归类[2，3]。归纳设备需求包括：安规检查设备、在用电池包测试设备、底盘测功机设备、充电桩及电装检查设备。

按被测车辆的状态可以将测试分为车辆初始态数据、上电数据和运动数据测试。车辆初始和上电状态处于静止状态，运动数据必须在空旷地段或辅以测功机。检测线流程规划如图2所示，遵守先安规再上电，先静态再动态，先静止再运动的规则进行。

图2 检测流程图

在用电动汽车静止状态进行人工检查，然后设备进行整车电安全检查，通过后开始上电，测试绝缘监测指示以及车辆绝缘监测验证。电磁环境通过电磁辐射测量仪进行测试。

电池测试先进行快充协议的匹配读取电池静态状态和静态热安全数据，然后开始充电，测试快充性能及动态热安全，经短时充电估算电池包衰减性能。具备条件的进行慢充充电测试，也可通过充电桩实现慢充检查。

在充电枪连接状态进行连接装置锁止测试。然后进入底盘测功机工位，进行操控测试和电驱测试。完成电驱测试后针对具备通信协议的车辆进行电装检查，检查车辆状态、指令操作和车辆故障码。此外在用电动汽车还应进行传统汽车的检测项目。

2.3 检测项目及方案分析

2.3.1 部分测试项目要求部分测试项目要求如表1所示。

表1 测试项目及要求（部分）

电驱测试和电控测试的操作同时进行。操控测试按照启动、转向、挡位切换、加速、定速、减速、制动优先、制动、反向行驶、驻车及附件操作顺序进行。在加速状态，当驱动力高于规定加载力后，记录10 s的车辆功率、扭力及车速，实现车辆驱动力测试。加速状态通过调整测功机模拟车辆爬坡性能。在定速状态底盘测功机记录车辆的车速，进行车辆稳定行驶能力测试。

电控测试由于协议的问题较难测试，主要由人工进行。如具备协议，借鉴电动汽车产线EOL测试，通过协议CAN数据比对判断车辆状态，包含车辆静态状态和指定执行。

2.3.2 部分技术方案

目前电池包生产企业主要采用充放电设备对电池包进行多次循环的全充全放，来实现对电池包充放电、容量衰减、温度等性能的全面检测，试验持续数天。通过大量充放电试验和BMS开发技术得知，充放电累积电量与SOC变化为线性关系，只在SOC接近0及100%有波动，其余阶段线性度良好。因此可以采用短时充电的SOC变化和累积电量来估算电池包实际容量。通过试验对不同SOC区域进行5 min、10 min、15 min及20 min充电然后进行估算，结果表明SOC处于20%～80%阶段，充电时间15～20 min，估算效果较好。电池包容量测试用电流电压测试装置串联在充电机和电动汽车之间，测量记录充电过程电流电压,估算出电池容量，再根据铭牌容量计算出电池包衰减。对于电池包容量测试方案，联合厂商进行了设备试制，并对市面的在用电动汽车做了大量测试试验，试验结果表明,该方案能够满足在用电动汽车电池包容量检测需求[4-9]。

电安全中绝缘检测应当先测绝缘后上电。但车辆处于未上电状态时，回路继电器断开，无法测试整车回路。因此由测试设备接管车辆回路电源，提供12 V或24 V供电，控制车辆回路上的继电器闭合。目前已有部分测试设备企业参照此类方案进行试验，实现车辆内部回路的安规测试。

3 评价体系

为实现在用电动汽车全面、有效及科学的评估，从功能指标、性能指标和安全指标构建多维安全评估体系，得出综合评估结果，如图3所示。

图3 在用电动汽车评估体系

4 结论

通过了解电动车辆生产及测试标准，梳理在用电动汽车检测标准政策和检测技术，调研在用机动车辆检测标准及流程，结合电动汽车生产研发检测技术，形成可行的在用电动汽车检测整体方案。包括检测内容、检测设备、检测流程及评估体系，并对其中的关键技术做了部分研究。

但本研究也尚存在一些不足，由于周期和技术问题，对电驱和电控的方案没有做方案的试验验证，也没有通过试制装备对方案进行深入的实现难点分析。由于形成的方案试验测试不足、试验数据不足导致无法将技术指标进一步优化，这些都需要在后续的工作中逐步完善。