新能源汽車動力電池總成檢測系統設計與實現

李強

摘 要：動力電池總成屬于汽車中最為關鍵的部位，所以在使用之前需要對其進行質量檢測，并且該質量檢測是電池生產中的重要環節。由于動力電池總成檢測內容繁瑣，僅僅通過使用人力進行檢測將會耗時、耗力，而且檢測結果誤差偏大。所以為了提高檢測效率和準確度，文章設計了一種檢測系統，首先通過總體方案設計，然后對其系統的硬件和軟件進行設計，最后對檢測系統進行調試，發現能夠具備一定的檢測功能。

關鍵詞：新能源汽車;動力電池總成;檢測系統

中圖分類號：U469.7 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）06-0187-04

Abstract：The power battery assembly is the most critical part of the car， so it needs to be quality tested before use， and the quality test is an important link in battery production. Due to the cumbersome testing content of the power battery assembly， testing only by using human resources will be time-consuming and labor-intensive， and the error of the testing results will be too large. Therefore， in order to improve the detection efficiency and accuracy， the paper designs a detection system. First， the overall scheme is designed， then the hardware and software of the system are designed， and finally the detection system is debugged and found to have certain detection functions.

Key words：new energy vehicles; power battery assembly; detection system

隨著節能環保的要求不斷提高，使用新能源汽車有助于保護環境和節約能源，所以在當今乃至今后都會是一個重點發展方向[1-2]。汽車中電力電池屬于關鍵構件，直接決定汽車的優劣，所以在使用電池之前，需要對其進行嚴格檢測[3]。動力電池總成檢測系統的作用就是對其進行最有一次檢測，從而保證該電池系統能夠正常運作[4-5]。采用人工檢測的方式效率低，而且容易出現較大誤差，往往會花費很長時間進行檢測，最后的檢測結果誤差還比較大[6-7]。所以為了解決這個問題，文章設計了一種檢測系統，該系統能夠自動對電池功能進行檢測，然后將檢測結果輸出，這種自動化的方式將在很大程度上提高檢測效率。

1 新能源汽車動力電池總成檢測系統的總體方案設計

作為新能源汽車中重要的組成部分，動力電池在生產完成之后，為了保障其使用性能，需要對其進行一系列的功能檢測。在檢測過程中需要使用到檢測系統，然后與動力電池相連接，于是可以實現對動力電池的相關零件進行綜合檢測，然后將檢測的數據和標準參數值進行比較即可，于是就能夠對動力電池的質量進行檢測，能夠及時發現問題，降低新能源汽車的故障風險。根據檢測系統的作用和對電池檢測的影響，對其功能有一定的要求，需要檢測系統能夠具有較強的可操作性，而且檢測過程具有自動化，重要的是檢測速度快、檢測準確度高，能夠將檢測報告輸出，判斷是否質量符合標準。一般情況下，電池總成檢測系統的具體要求有四個，分別為檢測過程自動化、檢測過程簡單化、檢測過程實時化和檢測結果報表化。

1.1 檢測系統的功能要求

在電池總成檢測系統設計過程中，必須要能夠對某些模塊具有一定的功能檢測，文章將對四個主要的功能檢測進行簡介，分別為硬件功能檢測、電池管理系統功能檢測、電氣安全功能檢測和電池充放電功能檢測。

（1）硬件功能檢測。在電池總成中硬件功能檢測屬于基本也是非常重要的檢測內容，其中檢測的內容主要是CAN通信基本功能，表1即為相關檢測項目及其功能描述，其中主要涉及到3種檢測項目。

（2）電池管理系統功能檢測。作為動力電池的管理單元，電池管理系統起到非常關鍵的作用，其主要功能有電池狀態估計、電池工作時狀態的采集和存儲、電池均衡管理等，另外，電池管理系統還會將電池的實時狀態傳送到整車控制器，從而可以為其提供數據支持[8]。能夠對電池總成進行管理，為其選擇合適的充放電模式，防止電池充電出現問題。總之在動力電池中電池管理系統主要起到一個管理的作用，會影響整個電池的正常運轉，所以需要對其進行一系列檢測，防止電池出現各種故障。一般情況下，對其進行檢測時的項目和功能描述如表2所示。

（3）電氣安全功能檢測。在新能源汽車中，電池提供高壓動力源，所以需要對相關器件進行絕緣測試，不然會發生較大的安全事故，所以非常有必要對絕緣功能進行檢測。一般情況下，電氣安全檢測項目如表3所示。

（4）電池充放電功能檢測。在新能源汽車中，電池作為能源儲備裝置，直接為汽車提供驅動能源，并且還需要向汽車中涉及到用電的結構提供能源，可以說在新能源汽車中，動力電池的好壞直接決定著汽車的質量。所以在檢測過程中，先檢測充電信號，然后再對充放電功能進行檢測，具體的檢測項目及其描述如表4所示。

1.2 檢測系統總體方案設計

根據新能源汽車動力電池總成檢測系統的功能需求出發，然后再對該系統進行總體方案設計。對該系統進行設計時，其中的控制主體使用主控計算機，使用Microsoft Visual C++技術作為編程，圖1即為系統結構框架圖。系統和主控計算機之間通過USB接口和CAN工具進行CAN通信，另外充放電設備和面包板直接和計算機進行連接，兩者之間可以直接通信，實現較好的通信效果。當系統的檢測工作完成之后，會將檢測結構傳送到計算機中，計算機會自動對相關數據進行分析處理，然后可以將最終檢測結果以報表的形式打印出來，當然計算機也會將結果進行保存和顯示。

2 系統的硬件設計

通過上文已知，動力電池檢測系統對于新能源汽車來將，其重要性非常大，是整個電池總成出廠的關鍵，能夠保證汽車動力電池的正常運行。通過上文對系統的總體框架設計，檢測系統會通過相關的接口和通訊收集到電池總成的信息，然后對這些信息進行分析處理，最后對其進行檢測，看是否滿足規范要求。硬件和軟件屬于系統中最重要的兩個模塊，所以文章將對這兩個部分進行設計分析，從而實現電池項目的檢測工作。

檢測系統硬件設計主要包含兩個方面，首先就是數據采集和控制電路硬件設計，該方面是直接與電池總成測試線束進行連接，主要作用在于控制繼電器信號和采集電池總成信號。然后就是控制柜內部硬件設計，系統控制柜中主要涉及到兩種電壓，分別為直流低壓12V和交流高壓220V，這兩種電壓通過開關分開進行控制。

（1）數據采集和控制電路硬件設計。該部分的硬件設計主要包含電池管理系統和整車控制器控制電路、CAN通信檢測電路、絕緣檢測功能測試電路、功能檢測繼電器控制電路。其中第一個控制電路的主要作用在于收集信號，另外，還可以控制驅動信號;第二個控制電路的主要作用是對CAN終端電阻進行測試，然后還需對CAN通信功能是否正常進行驗證;第三個控制電路的主要作用在于測試相關系統能夠做出相應故障等級預報;最后一個控制電路的主要作用在于控制相應繼電器，對相應功能進行檢測。

（2）控制柜內部硬件設計。通過使用直流低壓和交流高壓相互合作為控制其內部提供電源，這種設計方式更有利于系統的穩定運行。將高壓轉換為低壓，能夠給某些低壓設備進行供電，比如面包板、整車控制器和電池管理系統等。另外，對高壓和低壓之間可以直接通過使用切換開關進行控制。圖2即為系統高低壓電路原理圖。

直流電是通過電源輸出，如圖3所示，其中只通過使用一個電源開關進行控制，在控制過程中會通過使用指示燈進行顯示，然后使用直流低壓12V對某些低壓設備提供電量，圖中的兵裝電源就是直流電源，其中電源最大為20A，能夠滿足相關設備的供電需求。

3 系統的軟件設計

文章將基于Windows系統進行開發檢測系統的軟件，其中使用的開發工具為Visual C++6.0。為了降低編程難度，軟件設計采用模塊化軟件編程方式。軟件在設計過程中需要有很好的人機交互界面，然后還需要具備編輯和配置測試參數的作用。檢測系統要能夠收集到電池的數據，然后按照通信協議可以對這些數據進行讀取，然后對這些數據進行分析，判斷其是否符合規范標準。另外，在設計過程中，還有保證系統可以支持不同用戶登錄，人機界面要具備人性化，系統要具有較好的兼容性和擴展功能，為以后系統的發展奠定基礎，使得檢測系統能夠更發揮作用。

根據動力電池總成檢測系統的使用功能，能夠對電池零件狀態進行檢測，檢測電池的綜合性能是否正常，使用該方式進行自動檢測，有助于提高檢測效率，還能夠減少檢測工人的工作壓力。系統的檢測包含兩個部分，不僅需要對電池基本功能進行檢測，而且還需要對電池的可靠性、安全性等進行測試。軟件設計流程如圖4所示。

另外，軟件架構框架如圖5所示，其中一共包含4個層次，分別為應用層、數據層、系統層和表示層。每一個層次負責相應的工作，但是每個層次之間具有一定的聯系。然后四個層次共同承擔檢測系統的功能運作。

4 檢測系統的實現

通過將電池總成檢測系統進行連接之后，然后檢測電池的各種功能。圖6即為檢測系統聯合調試圖，主要對電池的正常運行進行測試，然后將測試結果顯示出來。經過多次試驗調試，文章所設計的檢測系統能夠實時采集到通信信息，然后能夠對電池進行測試，并且將結果顯示在界面中，可以說檢測系統能夠滿足對電池功能檢測需求。

然后對檢測系統的數據存儲和打印報表進行測試，如圖7所示，當檢測系統完成檢測功能之后，每一次的檢測都會自動生成測試報表，并且能夠對其進行存儲和打印，方便管理員進行管理和記錄。通過對檢測系統的調試，可以發現該系統能夠對電池功能進行檢測。

5 結語

文章主要對新能源汽車動力電池總成檢測系統進行設計和實現研究。系統設計屬于一個初步分析階段。因為一個系統的設計，會相當復雜，要想能夠在實際檢測中發揮重要作用，需要對系統進行不斷的調試和實際使用，才能不斷發現系統中存在問題，然后對其進行不斷優化設計，才能更好的滿足電池功能檢測的需求。

參考文獻

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