电动汽车领域的测试需求日益增长
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无论是在陆地、海洋、还是在航空航天领域，对于电动汽车的测试解决方案来说，既要能够进行电池超声波或激光焊点测试，还要能对所有相关模块和系统进行测试，如电池管理系统（BMS）、车载充电器（OBC）、逆变器以及电机本身。
2023年，电动汽车的销量接近1400万辆，其中 95%的销量集中在中国、欧洲和美国。虽然全球销量在不断增长，但仍主要集中在以下市场：新电动汽车注册量的约60%在中国，25%在欧洲，10%在美国。2024年第一季度，电动汽车销售继续保持强劲势头，与 2023 年同期相比增长了约25%，达到300多万辆。然而，在日本和印度这样汽车市场成熟的国家，销量仍然有限。
电动化交通工具不仅仅局限于电动汽车
随着技术的不断进步，电动摩托车的速度更快、尺寸更小巧、加速显著提升和电机重量有效减轻，其市场日益旺盛。再加上环保方面的要求和政府的大力支持，尤其在发达国家，电动摩托车市场增长迅速。
该行业增长的主要驱动力之一是采用更大容量的电池。目前，电池类型主要有三种：锂离子电池、铅酸电池和镍氢电池。锂离子电池因其性能高、输出功率大、重量轻等优点仍在市场上处于领先地位，但其他材料的电池也即将推出。
由于材料研发的不断进步，电池的整体设计也在不断改进，从而提高了续航能力、使用寿命、可回收性和可持续性。
电动汽车与电池：联系密切
许多电动汽车（EV）车主认为汽车中的“电池组”是一个整体，但实际上它是由无数个独立的电池单元组成。
电池单元是最基本的构件。每个电池都能储存化学能，形状有圆柱形、袋状或棱柱形。电芯以及电池的化学成分多种多样，其中最常见的是锂离子电池。每个电池可输出一到六伏特的电压。
电池通过集流板连接起来，形成电池模块。一个模块由多个电池串联或并联组成，形成一个单元，产生所需的电压与能量。
然后将这些模块组合到一起，形成完整的电池组。电池组还包括电池管理系统（BMS）等其他组件，负责监控和热管理。BMS通过跟踪关键参数如电压、电流和温度来保护电池，这一安全系统的特点是在超过特定安全阈值时关闭电池。在BMS的监控下，开关系统可断开主电池与车辆高压总线的连接，确保车载组件之间的通信。
电池热管理系统（BTMS）可管理电池的热能和温度，根据需求对电池进行加热或冷却。热界面材料(TIM)用于电池组件之间的粘合，使温度均匀，同时协助BTMS进行热管理。
电池生产
电池组的生产始于单个电池的制造。将每个电池的组件组装起来，在阳极和阴极之间放置隔板，然后浸入电解质溶液中。该组件被封装在一个坚固的外壳中。在制成模块之前，每个电池都要经过特定的测试，以确保没有电解液泄漏（电解液泄漏可能导致火灾或爆炸），也没有水气渗入。电池必须在规定的误差范围内正常工作并提供所需的功率，以保证电池性能。
然后，电池被组合成模块，模块串联或并联排列在一个坚固的最终外壳（即电池组）中，以保护它们免受冲击、振动和其他环境因素的影响。电池组组装完成后，还要进行进一步的测试和调整，包括功率输出检查和确保所有电气连接正常。
无论电池安装在什么设备上，这些测试都能保证电池的稳定性和安全性。了解其工作条件是防止故障和优化性能的关键。通过避免浪费和返工，测试在简化生产、控制流程和管理成本方面也发挥着至关重要的作用。
ACIR 测试
为确保电池组的质量，所有电池都必须通过严格的内阻测量。用内阻值不同的电池芯制作电池组，会导致电池组内的电流不均匀和温度变化，这种情况极其危险，必须避免。
测量内阻值IR的方法有两种：使用直流(DC)或交流(AC)，具体如下：
- DCIR（直流内阻）
- ACIR（交流内阻，通常频率为1kHz，电流为100mA）
根据电动汽车行业标准，Seica 已开发出测试单个电池的专用平台。通过Mini 80和Mini 200系统，Seica 为ACIR测试提供了手动和自动两种解决方案。Mini 80可直接集成到自动化产线中，而Mini 200则用于对装运箱中的单个电池单元进行手动测试。
电池测试
电池单元之间的电气连接对电池的性能和安全至关重要，因此连接测试（楔形（超声波）或激光焊点测试）是生产过程中的关键部分。需要检查的一个关键因素是连接电阻：需要在毫欧或微欧范围内进行精确测量，以确保连接安全。连接缺失或故障会影响电池的效率，久而久之还会导致严重故障，包括起火风险。
虽然自动光学检测(AOI)看起来更简单，但它无法检测电池之间的连接问题（焊点测试）。AOI主要是通过捕捉焊点的图像，并使用算法来判断其质量。然而，这是一种较为主观的方法，无法保证电阻参数，这对电池组的稳定性和安全性来说至关重要。在运输等监管非常严格的行业中，电池质量是非常关键的因素，因此物理/接触测试仍然是确保安全的首选方法。
为满足大批量生产的需求，最有效的方法是使用电子飞针。最先进的飞针可同时对超过 16个电池进行极其精确的并行开尔文测试，速度可达每分钟2,000多个电池。这些系统能够非常精确地测量楔形焊接电阻，检测值低至10µOhm，分辨率为0.5µOhm。这种精度确保了一致性和稳定性，以及每个连接的完全可追溯性。
飞针系统的灵活性强，能够处理各种类型的电池，但飞针设备必须足够大，以满足最大尺寸的电池。高生产效率并不总是必要的；在研发实验室或维修中心，较低生产效率的系统足矣，而精度始终是优先考虑的因素。
为满足日益增长的电池组连接的测试需求，Seica 研发了一系列新型飞针系统： Pilot BT、Pilot BTV 和 Pilot H4BT。
Pilot BT 系统可从电池组的顶侧同时对超过32个电池芯进行精确的并行开尔文测试，全负荷运行时速度可达每分钟近4,800个电池芯。该系统具有较大的测试区域（1200*1200毫米），并采用博世系统操控电池。
对于需要从多面同时进入的复杂电池组，Seica推出了Pilot BTV（立式电池测试仪），可自动从三面进入。这对 “双 ”电池组特别有用，因为它们两侧都需要进行焊点测试，还需要在顶侧接入BMS。
对于产品种类较多、产量中等的原型实验室或生产线，Seica研发了Pilot H4 BT。该系统有四个独立轴，可同时快速并行测试两个焊点，测试区域为800*540毫米，测试速度超过每分钟600次。
电池管理系统
电池管理系统（BMS）是一个关键组成部分，对电池的性能、稳定性和使用寿命至关重要。为确保每个BMS符合其规格要求，必须进行完整的功能测试，包括模拟BMS的实际运行情况。
推荐的方法是使用电池模拟器，它能够产生0至5伏之间的浮动可编程电压，模拟电池在正常、欠压和过压条件下的状态。即使是微小的电压变化（几毫伏）也会对电池的充电状态（SoC）产生重大影响，因此模拟器需要提供精确的电压并准确测量实际输出值。
为测试BMS的温度感应功能，通常依赖于 NTC（负温度系数）或 PTC（正温度系数）热敏电阻，则需要一个能在不同范围内提供可变电阻的工具。此外，全面性能测试通常需要使用CAN和LIN汽车通信协议。
Seica 的Compact BMS 配备了专用工具和电池单元模拟器，可通过准确模拟电池单元的运行对BMS进行全面的功能测试。
车载充电器和逆变器
车载充电器（OBC）是电动汽车的另一个重要组件，负责在车辆静止时为电池组充电。它将充电站的交流电压转换为直流电压，为电池充电。由于OBC可承受高功率，因此测试系统必须能够评估高压和低压运行。
逆变器模块的工作则完全相反，它将电池组的直流电压转换为三相交流电，为电机供电。它还能通过调节电压以控制电机的功率和扭矩，并在制动时通过动能回收系统回收能量。
为了彻底测试这些模块，Seica在Compact MULTI平台的基础上开发了两个专用系统。OBC模块的测试是通过特定的测试程序和使用夹具将其连接到Compact Multi-OBC系统上。该系统可检查模块的高压绝缘、执行安全测试、产生大功率单/三相交流电压、监测和控制功率输出以及模拟电池组。
它还能在满功率情况下校准内部传感器，执行漏电测试，并验证连接器的完整性（例如检查针脚是否弯曲）。该系统可轻松集成到工厂的MES（制造执行系统）。
对于逆变器模块，Seica 推出了Compact Multi-Inverter。测试过程与OBC相似，但系统模拟的不是电池组，而是电机。Seica创新性地使用带电感Y型连接的平衡三相负载，最大限度地减少功率损耗，同时能够以最大电流进行测试，从而显著降低能耗。
电机
电机将逆变器中的电能转化为机械动力，驱动汽车车轮，转速可轻松超过20,000 RPM。测试电机各方面的性能需要专业知识和定制的测试系统。
测试包括使用电机轴上的扭矩传感器来测量电机在最高转速下所能承受的力。为了模拟负载（车辆），需要使用第二台电机，它可以充当负载（制动电机），也可以充当模拟再生制动的电机。在这种设置中，制动电机充当发电机，将产生的能量反馈到电网中以降低能耗。该测试还通过检查能耗和探测振动来评估电机的效能。
模拟再生制动时，被测电机充当发电机，将能量送回逆变器，为电池充电。
Seica推出了专门用于电机测试的 EMT EOL 系列。该系列有三种不同型号（250/600/3000），可处理各种电机。这些系统建立在Seica的 VIP 硬件和软件平台上，确保能够无缝集成到产线、可追溯系统和工程MES中，支持工业 4.0 标准。
应对电动汽车的测试挑战
本文强调研究和创新在应对电动汽车行业测试挑战中的关键作用。
电动汽车制造商普遍对能量密度、电池寿命和严格的安全标准有较高的需求。
实现这些目标要求一致且可控的生产流程，并在各个阶段进行全面测试，以确保产品符合必要的功能和质量标准。