智能电动汽车试验学 课件 第十二章 电动汽车主要总成试验

第十二章电动汽车主要总成试验CONTENTS目录01

电动汽车主要总成试验02

动力电池系统试验03

驱动电机系统试验04

充电系统试验电动汽车主要总成试验01导读

新能源汽车技术关键部件领先，动力电池、驱动电机技术世界前列，测试于试验台架，涵盖电性能及转矩转速特性。测试项目重点测试动力电池电性能与驱动电机转矩转速特性，关联整车性能，详述台架试验方法。学习目标掌握动力电池系统试验掌握驱动电机系统试验了解充电系统试验动力电池系统试验02动力电池系统试验

动力电池系统由多单体电池与管理系统组成，含锂离子、铅酸等类型，锂离子电池因高能、高压、长寿命被电动车广用。

动力电池试验需测试不同类型电池性能，如能量密度、充放电速率、循环寿命等，以评估系统整体表现。电性能试验：试验设备

动力电池系统的电性能测试主要涉及容量、能量和功率等方面的试验电性能试验：试验设备动力电池系统充放电设备

电性能试验充放电设备用于电池系统充放电，遵循极性要求，人工操作使能BMS，动态调节功率参数，安全监控下完成试验。

试验前准备试验前需人工确认极性匹配，通过使能指令启动BMS安全验证，预设程序控制充放电过程。电性能试验：试验设备

高低温交变湿热试验箱大型高低温交变湿热试验箱模拟动力电池系统环境条件，可自动调温湿度并具阻燃防爆功能。电性能试验：容量、能量试验

电性能试验评估电池性能，关注容量与能量，直接影响电动车续航，通过充放电测试，计算电流时间积分得容量，电压电流积分得能量。

截止电压判断试验中，电压决定充放电完成，如磷酸铁锂电池，充电至3.65V，放电至2.3V，判断充放电状态。

系统构成与容量动力电池系统由多电池串联或并联组成，如19P35S结构，单体容量15安时，系统额定285安时，实际容量受单体差异影响，需单体容量略高保证系统规格。电性能试验：容量、能量试验试验准备

试验准备包括对象检查、台架搭建及程序设定，确保试验条件完备。

试验对象检查检查外观、铭牌、线束、绝缘阻值，保证基础功能正常。

试验台架搭建按原理图连接线束，放置对象于试验箱，可能需加装热管理系统。

试验程序设定设定充放电程序，含保护阈值与数据采集周期，保障试验安全与数据准确。电性能试验：容量、能量试验试验执行

电性能试验在25℃±2℃下，用交变温湿试验箱调节动力电池系统至室温，测试容量和能量，涉及三次1C倍率充放电循环，每次循环前后静置1小时以稳定电压和温度。

试验步骤先1C倍率放电至空电，再1C倍率充电至满电，最后再次1C倍率放电至空电，每步前需静置1小时确保单体蓄电池稳定。电性能试验：容量、能量试验试验分析与处理

电性能试验按式（12-1）、（12-2）计算放电容量、能量，重复3次取平均值，室温下容量不低于额定。温度影响高放电倍率、低温降低容量、能量，1/3C电流测试，制造商按市场气候试验。试验温度40℃至-20℃测试放电容量、能量，准备、充电保持室温。容量能量数据某系统25℃至-20℃下放电容量、能量达标，满足设计要求。能量密度能量密度反映单位质量储能，提升有助减重、节能、增程，计算见式（12-3）。电性能试验：功率试验

电性能试验验证动力电池系统与电动机匹配，提供功率管理策略数据，受温度和SOC影响，提升放电功率。

功率试验在不同状态测试动力电池系统功率性能，确保高功率输出，适应快速加速需求，避免蓄电池损害。电性能试验：功率试验

试验准备试验准备同容量、能量试验准备。电性能试验：功率试验试验执行

调整SOC电池SOC调至20%，满充后静置，1C电流放电0.8小时得20%SOC，静置后恒功率试验。

恒定功率放电预估放电功率P，设截止时间t与电压U，60kW放电10秒，最低电压2.34V，确认60kW为20%SOC下最大持续功率。电性能试验：功率试验试验分析与处理

电性能试验：功率试验试验结果显示，动力电池系统在-10℃以上温度和SOC≥20%时，满足50kW电机峰值功率需求；但在-20℃及SOC<20%时，无法满足，需降功率启动电机。

动力电池系统与电机匹配性在不同温度条件下，动力电池系统需至少提供50kW功率以匹配电机，试验确认在-10℃以上温度下匹配良好，-20℃时需调整电机功率以适应。寿命试验01动力电池充放电原理锂离子在正负极间移动，实现充放电，副反应致容量能量下降。02寿命试验连续充放电循环，记录容量能量衰减，模拟电动车续航里程下降。03试验准备试验准备同容量、同能量试验准备。04试验执行重复容量、能量试验500次或1000次，记录每一次放电过程的放电容量和能量。05试验分析与处理循环寿命试验中，首次放电容量能量为起始值。500次循环容量≥初始90%合格终止；<90%继续500次。1000次≥80%合格，<80%不合格。驱动电机系统试验03驱动电机系统试验

驱动电机系统核心组件，驱动电机+控制器，三相交流永磁同步电机，高效长寿。

驱动电机系统试验依据GB/T18488-2024，重点测试电机输入输出特性。输入输出特性试验

输入输出特性试验全面评估电机性能，测试电流、电压与转矩、转速关系，确保符合技术要求。

转矩-转速特性测试设定多点测试，覆盖10%-100%最高转速，验证转矩输出合规性。

效率测试计算能量转换效率，评估系统效能，影响整车能耗与续航。输入输出特性试验试验台架系统试验在试验台架实施，其由测功机、动力直流电源等构成，计算机控制以准确测量转速、转矩等参数。输入输出特性试验：试验执行测试点分布准则测试点分布转速点至少10个，覆盖10%至最高转速，相邻间隔≤10%最高转速；转矩点每转速≥10个，80%以上高转速时可减至5个。关键测试点包含额定、最高转速点，持续功率低速点；持续、峰值转矩点，持续、峰值功率曲线点。输入输出特性试验：试验执行测试过程与数据记录

输入输出特性试验调节直流母线至额定值，按预设测试点运行5秒，记录电压、电流、频率等参数，注意防过热，处理报警，分段测试，绘特性曲线。输入输出特性试验：试验分析及处理驱动电机系统效率指标主要包括驱动电机控制器效率、驱动电机效率、驱动电机系统效率、高效工作区等

驱动电机控制器效率驱动电机控制器效率分电动和馈电状态，为输出功率与输入功率比值，按式（12-5）计算，ηc为效率(%)，Pco输出功率(kW)，Pci输入功率(kW)。

驱动电机效率驱动电机效率分为电动和馈电状态效率，为输出功率与输入功率的比值，按式（12-6）计算。输入输出特性试验：试验分析及处理驱动电机系统效率

输入输出特性试验电动状态时，输入为电功率，输出为机械功率，效率计算公式(12-7)；馈电状态相反，效率计算公式(12-8)，涉及转速、转矩、电压和电流参数。输入输出特性试验：试验分析及处理

高效工作区依据效率计算公式计算各测试点效率，用数据处理工具绘效率-转速/转矩MAP图。额定电压下驱动电机系统最高效率不低于85%，计算高效工作区占总工作区百分比应满足规定，最高效率为所有测试点中效率最高值。驱动电机系统性能验证试验：工作电压范围试验驱动电机系统电压需求驱动电机系统输入电压需超额定电压以实现最大转矩和功率输出，电压过低会导致输出减少甚至无法正常工作。试验设定与过程设定驱动电机系统直流母线电压为最高和最低，在电动或馈电状态下，于转速范围内取不少于10个测量点，各点输出最大工作转矩并保持不少于5s。试验异常处理与结果分析试验异常处理：可恢复报警复位后重测并记录。结果分析：计算测试点功率，绘制电压下转速-转矩、转速-功率特性曲线。驱动电机系统性能验证试验：30分钟持续转矩、功率试验

驱动电机性能测试测定驱动电机在30分钟工作条件下持续输出的转矩和功率，反映其持续负载工作能力。

试验条件与过程直流母线电压设为额定值，电机电动状态，冷却5min后启动，额定转速和30分钟持续转矩运行30分钟无异常，数据记录同效率试验。

持续功率计算利用持续转矩和工作转速，通过式（12-9）计算驱动电机相应工作点的30分钟持续功率。驱动电机系统性能验证试验：n——驱动电机额定转速r/min三峰值转矩功率试验

峰值转矩试验峰值转矩试验测定电机短时最大输出转矩，反映极端条件下工作能力，验证M1、N1类车辆电机在200N•m，3000r/min下稳定运行10秒无异常。n——驱动电机额定转速r/min额定转速是电机性能关键参数，用于匹配车辆动力系统，优化性能，确保电机在特定转速下高效稳定工作。驱动电机系统性能验证试验：n——驱动电机额定转速r/min三峰值转矩功率试验

峰值功率试验峰值功率试验目的测定电机最大功率输出，评估车辆最高车速与动力性能，提供动力系统设计关键数据。峰值功率试验方法电机系统于额定电压电动状态，冷却5min后，测功机工作于最高转速，电机持续最大转矩10-30秒，无报警异常。多次测量需恢复初始状态。驱动电机系统性能验证试验：n——驱动电机额定转速r/min三峰值转矩功率试验

试验操作流程峰值功率测试：控制驱动电机系统于规定最低转速及最大转矩，M1/N1类车辆持续运行10秒，其他30秒，无报警或异常，用公式（12-9）计算峰值功率。驱动电机系统性能验证试验

最高工作转速试验检验电机在规定最高转速下允许最大功率持续运行10秒，设定额定电压，匀速升至转速并施加负载，稳定后记录数据取平均值。充电系统试验04纯电动汽车动力电池低温充电热管理试验：电池低温性能电池低温性能测试动力电池电芯在-40~80℃测试，DCIR随温度降至-30℃显著升高，影响充放电能力。低温充电影响0℃时充电容量降5%，时间增0.15h；-10℃时容量仅75%，时间增0.35h，易析锂，需加热-充电策略。低温充电安全策略采用“加热-充电”协同控制，降低充电电流和功率，延长充电时间，确保安全性，充电电量75%~95%。动态电量限制低温环境下电池可用容量减少，BMS通过调整充电截止条件限制最大充电电量。加热协同机制预热阶段：电池温度低于阈值，BMS启动热管理系统加热，不充电或小电流维持温度。边充边加热：电池温度升至允许范围，BMS边充电边加热，平衡充电效率与温度控制。纯充电阶段：电池温度进一步升高，关闭加热系统，进入正常充电模式。纯电动汽车动力电池低温充电热管理试验：热管理方案优化及验证

热管理系统原PTC加热器效率低，热量损失大，电耗高，需优化。

优化措施改进加热方式，减少温差，提升效率，确保快速升温，满足大功率充电需求。纯电动汽车动力电池低温充电热管理试验：热管理方案优化及验证隔热优化及验证

01电池包保温原设计底部四周用普通隔热棉，-40℃环境下27h后开始测试，37h电芯最低温至-10℃，平均温降0.54K/h，电芯温差5～7K。

02隔热材料优化优化后用Z型隔热气凝胶毡，同-40℃环境下保温120h后开始测试，156h电芯最低温至-10℃，平均温降0.128K/h，电芯温差控制在3～5K。纯电动汽车动力电池低温充电热管理试验：热管理方案优化及验证加热管路结构优化及仿真验证

热管理优化优化电池包加热管路为口琴式扁平结构，增大接触面积，形成湍流，提升热传导效率，涂抹1-2mm导热胶增强导热。

热管理验证仿真分析显示，优化后电池模组温度范围13.8~15.0℃，温差小，对流换热系数达4.8W/m2·K，热成像温度均匀。纯电动汽车动力电池低温充电热管理试验：热管理方案优化及验证加热控制策略优化及验证

低温充电性能电芯温度低于5℃时，充电效率低；高于5℃至15℃，性能接近常温，优化加热策略，提升效率。

PTC加热能耗优化加热进入与退出温度，从10℃/20℃调整至5℃/15℃，减少PTC加热耗能，提升整体性能。

充电功率策略原策略受限于PTC加热功率，优化后BMS请求更多功率，充分利用充电桩能力，缩短充电时间。

效果验证综合测试显示，优化策略使PTC加热时间缩短0.2h，耗能减少0.9kW·h，充电时间缩减约0.32h。纯电动汽车动力电池低温充电热管理试验：热管理方案优化及验证

整体方案优化效果验证-20℃环境下，电池从-10℃、SOC0加热充电至15℃、SOC100%，优化后充电时长缩短0.4h，平均功率提升5kW。电动汽车直流充电桩EMF试验方法

直流充电桩EMF高电流致电磁污染，人近身充电受电磁波影响，吸收能量随频率增剧，超1GHz伤害加剧，需研试评估防伤害。

EMF试验方法研究评估充电桩低频电磁场水平，预防高能电磁波对人体热效伤害及内脏损伤，保障充电安全。电动汽车直流充电桩EMF试验方法：直流充电桩EMF产生机制和电磁生物效应分析

EMF产生机制直流充电桩EMF主要源于射频辐射发射。大功率开关管通断产生瞬态高峰脉冲电压，导致电路板电流瞬态激变，产生高频干扰信号，经等效偶极子天线发射电磁波形成电磁辐射。电动汽车直流充电桩EMF试验方法：直流充电桩EMF产生机制和电磁生物效应分析

EMF频段及影响直流充电桩EMF产生机制开关管通断产生5kHz~50kHz电磁辐射，形成低频电磁场，影响人体通过热效应和非热效应。电磁生物效应分析低频电磁场主要引发非热效应，改变生理生