基于温度交变试验的电池管理系统寿命测试方法及装置与流程

本发明涉及一种基于温度交变试验的电池管理系统寿命测试方法及装置，属于电子电气部件寿命测试技术领域。

背景技术：

随着产品可靠性水平要求的不断提高，许多场合需要高可靠性，长寿命的产品，例如高可靠性、高安全性的车用产品，其使用寿命与储存寿命都比较长，因此需要获得此类产品的寿命数据，对其可靠性进行评估与评价。

采用传统的环境测试试验，无法有效的预估产品的寿命，仅能证明产品在此种恶劣环境下能够正常工作，且传统的寿命预测方法从试验时长的角度上看，在工程上也很难实现。比如：目前的车用电池管理系统普遍要求设计寿命10年，实际使用寿命8年，更有甚者设计寿命需要满足15年，实际使用寿命满足12年；在产品的实际开发验证试验中，无法耗费如此长的时间来验证其寿命特性，这样不仅试验周期很长，而且试验成本较高，效率较低，严重影响产品的设计开发及推广应用。为了缩短寿命预测试验周期，减少试验费用，短时间内获取产品的寿命可靠性信息，急需一种加速寿命试验预测方法。

因此有人提出利用温度交变试验加速对电池管理系统进行寿命测试，然而现有的温度交变试验只是根据经验进行测试时长的确定，导致测试时长无法准确的确定，进而导致测试结果不准确。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种基于温度交变试验的电池管理系统寿命测试方法及装置，用以解决现有温度交变试验时长无法准确确定，导致测试结果不准确的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种基于温度交变试验的电池管理系统寿命测试方法，包括以下步骤：

确定循环测试的最高温度、最低温度，以及设计循环次数；

根据最高温度和最低温度，利用温度交变加速模型计算加速因子；并且根据最高温度和最低温度得到单次循环的时长；

根据加速因子以及所述设计循环次数，得到试验循环次数；

根据试验循环次数以及单次循环的时长得到试验的总时长。

另外，本发明还提出一种基于温度交变试验的电池管理系统寿命测试装置，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现上述基于温度交变试验的电池管理系统寿命测试方法。

有益效果是：本发明通过温度交变加速模型得到温度交变试验的加速因子，进而准确的确定试验的总时长，制定交变实验的试验方案，对电池管理系统进行加速老化寿命试验，以缩短试验周期，提高试验效率，降低试验成本。

进一步的，上述基于温度交变试验的电池管理系统寿命测试方法及装置中，为了提高交变实验的准确性，所述温度交变加速模型为coffin-manson模型，所述coffin-manson模型为：

其中，acm为加速因子；δttest为循环测试的最高温度和最低温度的差值；δtfeld为设计寿命以内工作温度的平均温差；c为coffin-manson模型的指数。

进一步的，上述基于温度交变试验的电池管理系统寿命测试方法及装置中，为了确定单次循环的时长，单次循环的时长的计算方式为：

t＝2*(δttest/v+t0+t1)；

其中，t为单次循环的时长；δttest为循环测试的最高温度和最低温度的差值；v为测试温度变化速率；t0为测试温度渗透时间；t1为测试温度保持时间。

进一步的，上述基于温度交变试验的电池管理系统寿命测试方法及装置中，为了确定试验循环次数，试验循环次数的计算方式为：

其中，npruf为试验循环次数；ntempzyklenfeld为设计循环次数。

进一步的，上述基于温度交变试验的电池管理系统寿命测试方法及装置中，为了提高设计循环次数的准确性，所述设计循环次数为经过修正的，修正方式为：利用置信度将原始采集的设计寿命数据进行筛选。

进一步的，上述基于温度交变试验的电池管理系统寿命测试方法及装置中，为了缩短试验时长，若待测试的电池管理系统的数量为n，则每个电池管理系统温度交变试验的时长的计算方式为：

t'pruf＝tpruf/n；

其中，t'pruf为每个电池管理系统温度交变试验的时长，tpruf为试验的总时长。

附图说明

图1是本发明温度交变加速寿命测试温度曲线。

具体实施方式

基于温度交变试验的电池管理系统寿命测试方法实施例：

本实施例提出的基于温度交变试验的电池管理系统寿命测试方法，包括以下步骤：

1)确定循环测试的最高温度、最低温度，以及设计循环次数。

温度交变试验为循环测试，在进行循环测试前，需要确定循环测试的最高温度、最低温度，以及设计循环次数。

设计循环次数为电池管理系统在设计寿命以内，工作温度的循环次数。本实施例中，为了保证设计循环次数的准确性，设计循环次数为经过修正的，修正方式为：利用置信度将原始采集的设计寿命数据进行筛选。具体为：

ntempzyklenfeld＝n'tempzyklenfeld*b/2；

其中，ntempzyklenfeld为设计循环次数，n'tempzyklenfeld为原始采集的设计循环次数，b为置信区间内的比例因子。

作为其他实施方式，也可以不对设计寿命进行修正，直接采用原始采集的设计循环次数即可。

原始采集的设计循环次数n'tempzyklenfeld的计算方式为：

n′tempzyklenfeld＝ts*n；

其中，ts为设计寿命的工作时长(单位为天)；n为每天工作温度循环次数，可以根据需要进行设定。

2)根据最高温度和最低温度，利用温度交变加速模型计算加速因子；并且根据最高温度和最低温度得到单次循环的时长。

本实施例中，温度交变加速模型为coffin-manson模型，coffin-manson模型为：

其中，acm为加速因子；δttest为循环测试的最高温度和最低温度的差值；δtfeld为设计寿命以内工作温度的平均温差；c为coffin-manson模型的指数。

作为其他实施方式，也可以采用其他温度交变加速模型，只要可以计算出加速因子即可。

单次循环的时长的计算方式为：

t＝2*(δttest/v+t0+t1)；

其中，t为单次循环的时长；δttest为循环测试的最高温度和最低温度的差值；v为测试温度变化速率；t0为测试温度渗透时间；t1为测试温度保持时间。

3)根据加速因子以及设计循环次数，得到试验循环次数。

本实施例中，试验循环次数的计算方式为：

其中，npruf为试验循环次数；ntempzyklenfeld为设计循环次数。

4)根据试验循环次数以及单次循环的时长得到试验的总时长。

试验的总时长为试验循环次数乘以单次循环的时长。本实施例中，通过增加待测试的电池管理系统的数量缩短试验的时长，若待测试的电池管理系统的数量为n，则每个电池管理系统温度交变试验的时长的计算方式为：

t'pruf＝tpruf/n；

其中，t'pruf为每个电池管理系统温度交变试验的时长，tpruf为试验的总时长。

作为其他实施方式，也可以以一个电池管理系统进行测试，测试的时长为试验的总时长。

最终得到如图1所示的温度交变试验的测试温度曲线，图中tmax为循环测试中试验最高温度；trt为室温；tmin为循环测试中试验最低温度；t2为低温保持和渗透时间；t3和t5为温度变化时间；t4为高温保持和渗透时间。

以下以一个具体的实施例对本发明的方法进行说明。

假设车用电池管理系统的设计寿命为10年，设计寿命的工作时长为10*365＝3650天；每天工作温度循环次数为2(实际值需要根据应用场景确定)，进而得到原始的设计循环次数n'tempzyklenfeld＝10*365*2＝7300次。

假设设计寿命内测试数据置信度为95％；实际时长内的失效数为0；置信区间为95％的比例因子为6(查表x2分位表)，进而的到修正后的设计循环次数ntempzyklenfeld＝7300*6/2＝21900次。

一般的，循环测试时选取最高温与最低温分别为85℃与-40℃，δttest＝125℃；产品在实际工作环境下的平均温差(即设计寿命以内工作温度的平均温差)为δtfeld＝30℃；c与产品的材料特性相关，汽车电子产品一般选取为2.5，得到acm＝(125/30)^2.5＝35.44，进而得到npruf＝21900/35.44＝618次。

测试时间，受单个温度交变循环中温度变化速率以及温度渗透时间与温度保持时间相关；一般的，测试温度变化速率通常为4℃/min；测试温度渗透时间为20min；测试温度保持时间为10min；得到单次循环的时长为2*(125/4+20+10)＝122.5min；进而得到试验的总时长为618*122.5/60＝1261.75h。

如果待测试的电池管理系统的数量为3个，则每个电池管理系统温度交变试验的时长为1261.75/3＝420.6h，换算为天数的话约等于17.5天。

本发明为了对新能源汽车电池管理系统关键部件的寿命进行评估，以确保其能在规定声明周期内可靠稳定工作，通过引入基于coffin-manson模型的温度交变试验模型进行加速老化试验，在分析其数学模型的基础上，制定相应的试验方案，通过对其数学模型进行分析，结合电池管理系统的典型特征，制定相应的差异化试验方案，对电池管理系统进行加速老化寿命试验，以缩短试验周期，提高试验效率，降低试验成本。

基于温度交变试验的电池管理系统寿命测试装置实施例：

本实施例提出的基于温度交变试验的电池管理系统寿命测试装置，包括存储器和处理器，处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现基于温度交变试验的电池管理系统寿命测试方法。

基于温度交变试验的电池管理系统寿命测试方法的具体实施过程在上述基于温度交变试验的电池管理系统寿命测试方法实施例中已经介绍，这里不做赘述。

以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。