比亚迪刀片电池
一、测试内容我们在电池传统测试里，内部叫四四八，四个层级、四个阶段、八个维度。从单体、模组、PACK和系统4个层级，ABCD四个样品阶段都比较清晰。我们内部把电池测试分为八个维度：基本特性，主要是常规性能，容量、密度等；动力性；耐久性；热管理；可靠性；安全性；EE系统；EMC。传统测试很多都是基于国标还有传统测试标准演化而来的，我们认为在新能源车发展阶段还是有一些局限，主要表现为几个方面：1.测试方法相对比较简单，做电池寿命时，常规来讲是做CCCV，做充放电。整车在市场上去跑的时候，里面有很多急加急减各种各样的条件，如果只用充放去做的话，势必会忽略部分信息。2.测试工况单一。会做常温、高温、低温测试，但是在车里用的时候，很难有一个非常稳定的条件，可能是高低温、高温、高湿，再加上这些条件复合在一起，测试工况比较复杂。3.缺乏测试场景的关联。车在10-15年使用周期内，很多应力是叠加在一起的，比如电池寿命，充放电循环和振动是有叠加的，有没有关系、有没有影响？有些电池在老化之后，可能会经历一些相对比较极端的场景，这时候有没有风险。 4.极端测试工况有限。综合来说，传统标准的测试简单代替一部分场景，无法适应复杂多变的市场需求。
二、测试面临的挑战
最近国标是2020年发布的，现在电池技术日新月异，发展得非常快，新的材料、新的技术、新的结构在这几年正快速迭代，难以避免会带来一些新的挑战。
·新材料，比较火的钠离子电池、固态电池，不同的电池失效模式不一样，比如钠离子电池，我们自己也做研究，发现用传统的测试方式做钠电池不一定合适，不一定能把失效的模式激发出来。所以要针对新的材料、新的体系，要针对性地做一些测试开发。
·新结构，这几年比较火。
·复杂的工况，以前保有量少，现在保有量多了以后，发现以前的测试完全不是那回事了。
三、基于前面几个问题，提出了我们自己在做测试开发、测试研究时的考虑。
1.基于产品特性
针对新的体系，使用场景，比如乘用车和商用车使用的差异，高压布置的结构，机器结构冗余，集成化设计差异，要去做针对性测试方案的搭建。
2.使用窗口测试
传统窗口是Map图，主要集中在性能窗口，前面八个方面都是有窗口的，比如在做安全时，可靠性有可靠性的窗口。
3.基于市场工况的测试
我们给比亚迪汽车供电池比较多，市场上跑的车也比较多，发现传统认知我们能覆盖一部分，但是总有一些意外，总有各种极端使用工况冒出来，跟客户使用习惯有很大的关系，100万辆车有100万种用法、100万种场景，一定会带来各种极端的使用场景。
工况和电池耦合，在电池和工况结合时，表现出来的情况又不一样。
——基于产品特性的测试
从2020年以来，大家说得最多的就是电池结构的演变，从2018年前电池模组和PACK CMP的结构，到2020年发布的刀片电池CTP的结构，到去年发布的CTB的结构，电池利用率一直在提升，在刀片电池时，体积利用率提升50%，CTB时体积利用率提升25%。
在能量密度提升的同时，给其他方面也带来一些挑战，比如大家非常关注安全行不行，可靠性行不行。我们在早期也做了非常多这方面的测试。
典型案例
案例1，CTB包。去年我们第一款包上市，充分讨论了各种可能性，传统做电池底部球击的比较多，CTB里可能要做顶部球击，从顶往下，因为CTB包电池上盖和整车车底是集成在一起的，以前中间有很大的间隙，这是没有问题的，但是到CTB里时，必须要考虑CTB结构，在车身里考虑到大家健身用的哑铃不小心掉下来会不会砸到电池，还有模拟高跟鞋，一个特别尖锐的高跟鞋踩在上面会不会有影响，我们会结合产品特性设计一些测试方案。
CTC，比如做振动，原来自己做电池包就行了，但是CTC不行了，必须考虑车身对电池包的贡献以及电池包和车身的相互作用，所以我们做CTC时，带着车身去做振动，这时候对整个振动的要求包括设备的要求都非常高。
车身和电池结合比较紧密的，比如还要带人，因为人坐在上面之后，人对电池包上盖也是有作用的，会不会对电池包产生影响，也要考虑。所以也有一些测试是带着假人去做的振动。
如图，去年发布比较有趣的一个测试，最早是在我们实验室做测试，因为刀片电池本身产
品特性是刚度很高，我们在早期去设计这个电池时考虑刚度很高，实际上做验证，发现的确很高，但不够直观，后来用50吨卡车去碾压电池包。我们电池包下面是悬空的，类似三点弯，两点支撑，轧重点，也没有事。这不是非常严谨的测试，但也是我们考验电池测试的一个方面。
——基于使用窗口的测试
主要探索我们产品的边界，产品边界对于我们使用区间的设定有非常大的影响。在电池测试时会探索各方面的边界，有性能的边界、安全的边界、可靠性的边界。比如做机械测试，传统可能是大面中心挤压一个点，200kN，在真实车里，各个点都有可能。所以我们做新的体系时，一款电芯会做14-16个点，会考虑各点被挤压之后的边界。主要考虑到碰撞，有高速撞击，还有一个测试是做高速撞击下变形的边界，这一套做完之后，对整车结构设计就非常有把握了。
还有一些非常规使用，比如电池底部被碰了一下，还能不能用？不知道。如果磕得比较严重就直接起火了，比较好处理，但是有一些没有立即失效，这种怎么办？如图，电池在受到不同挤压程度时生存时间不一样，有一个风险潜伏期，我们需要评估，到底要不要处理，
多久处理，什么时候处理。我们也做了一系列测试，比如把电池撞击变形不同程度，中间是CTC刀片，里面做循环，再拆解看里面的截片程度，看电池耐撞击能力有多久，就比较清楚了。
——基于市场工况的测试
分为极端性、随机性、多维耦合。
以前很难想到一些极端工况，如图都是真实案例，在测试时，现在对这种极端工况会考虑比较多一些。
四、基于市场工况的测试技术开发
——底部防护测试开发
结合我们遇到的各种失效、各种磕碰，也做了一系列评价方法，比如自由石头，模拟石头在下面翻滚，导致多点变形的失效，还有半球搁底试验、半圆柱搁底试验、刀片搁底试验、角钢搁底试验、井盖搁底试验。
对应测试方法，有台车试验、底部积压测试、自由跌落球击、底部能量冲击的测试方法。
——热扩散测试
具有一定的随机性，在中间搞一个电池做热扩散，在真实情况中不一定在中间，我们做测试时会考虑不同条件，不同温度、不同位置，不同SOC，每个点失效之后，扩散时间、扩散后果不一样，针对这些薄弱点做进一步改善。
考虑市场工况的产品安全测试体系，包括极限工况、使用边界测试等。
——四综合测试开发
传统测试，比如循环、高温高湿、振动工况等都是冲击的，独立的，但是在整车里是各种工况耦合在一块，我们开发了四综合测试，把温度、充放电、振动工况耦合在一起，这里耦合了20多种试验工况同步加载，比较接近市场实际使用情况。
——电芯寿命测试开发
电芯测试跟PACK测试对不上，PACK测试跟市场对不上，为什么对不上？我们分析了一些
原因，比如测试很多CV充电，在车里是工况的，实验室是连续测试，一次跑500个循环，但市场跑100公里停半天。
拘束条件和环境均一性也不一样，最终导致结果都是有差异的。基于此，需要做产品测试优化。
——电池寿命测试开发
可以模拟在电池包里电芯状态，比如温差、力、工况，完全模拟在整车里的使用工况，能够比较好的复现我们在整车里的实际情况。
五、关于产品的测试评价现在新能源车、新能源电池处在高速发展阶段，各种产品验证体系不是特别完善，我们遇到的工况还不够多，作为一个产品，需要结合行业标准、企业标准，以及产品本身特性，综合来制定验证计划。我们提出一个“523”的概念，产品标准30%，企业标准50%，国家标准20%。
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