雷人集锦■电动汽车电池包振动条件关键问题研究

引言
车载动力电池是电动汽车的重要部件 , 电池包的耐振动性能直接决定了整车的安全性和使用寿命?电动汽车在实际行驶过程中既可能行驶在平坦公路上 , 也可能遇到各种坏路 , 因此电池包受到的振动情况是随机的 , 台架振动条件是等效疲劳损伤条件下在台架上重复电池包在实车行驶过程中可能出现的振动效果 , 其目的是快速检验电池包在使用过程中的安全性 , 避免车辆使用过程中可能出现的故障和失效 , 危及车辆和乘客安全?
【雷人集锦■电动汽车电池包振动条件关键问题研究】电池包台架振动条件的合理性影响着车辆安全性和成本?ISO12405.3—2014?GB/T31467.3—2015?SAEJ2380采用随机振动条件 , GB/T31467.3(修订)—2017?ECER100及EVSˉGTR的草案采用正弦扫频振动条件?实际执行情况表明 , 上述随机振动条件偏强而正弦扫频振动条件偏弱?究其原因 , 这些振动条件是由传统汽车相关标准转换过来 , 因此开发与真实反映实车道路载荷的台架振动条件是各企业关注的重点?全国汽标委组织行业力量基于统一道路条件和数据处理规范 , 开发了新的振动条件 , 相关成果已写入?电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法?(GB/T31485—2015)?本文围绕电池包振动条件标准开发过程中的若干关键问题开展研究 , 给出了相关问题解决方法 , 有助于了解国标振动条件 , 同时可以作为各企业开发电池包振动条件企业规范的参考?
1数据采集与数据处理
为获得行业统一的参考标准 , 数据采集和分析都是基于统一的条件进行的?所有车辆的采集是在交通运输部通州试验场进行的?车辆所行驶的路线组合及车速?加载方式根据车型不同 , 依照通州汽车试验场汽车产品定型可靠性行驶试验规范(2000版)(以下简称试验规范)规定处理?整个开发流程如图1所示?
1.1传感器布置
传感器的布置位置对于数据采集的准确性至关重要?首先 , 传感器应布置在靠近电池包固定点的车身上 , 对于有减振垫的电池包 , 传感器布置在减振垫固定点位置附近 , 这是由于台架振动条件复现的是电池包受到的振动激励 , 即路面通过轮胎传递到车身的振动而非电池包响应?另外 , 除非特殊需要 , 传感器数量根据固定点数量确定 , 其要求与振动台多点控制法中传感器布置要求相一致?其次 , 采样传感器采用三向加速度振动传感器 , 其量程和频率特性满足电池包振动条件采集需要 , 传感器固定根据实际情况确定 , 但需保证其三向与车辆方向一一对应 , 避免产生夹角 , 并准确记录传感器方向与加速度传感器振动方向关系 , 作为数据处理依据;再次 , 为避免车身电信号对传感器的干扰 , 传感器与车身需电气隔离 , 可采用带有专用隔离垫的振动传感器 , 或根据传感器厂家要求增加符合要求的绝缘垫 , 传感器在车身上的固定安装效果如图2所示?
雷人集锦■电动汽车电池包振动条件关键问题研究
文章图片
图2中 , 传感器的X?Y?Z方向分别与车辆的Z?X?Y方向一一对应 , 且无夹角 , 传感器与车身采用胶粘合 , 中间采用指定绝缘胶带实现电气隔离?
1.2数据处理与分析
1.2.1数据抽取与重构
图3为某传感器某振动方向实时信号 , 横轴为时间轴 , 纵轴为振动幅值?可见 , 在各强化路之间过渡路面的振动幅值远小于强化路振动幅值 , 根据随机振动特点及MINER线性累计损伤理论 , 仅抽取强化路振动信号?同理 , 振动信号仅采集典型强化路条件下载荷 , 而不计入高速和普通公路下的载荷 , 即完成规范要求的强化路试验的电池包能够满足试验规范确定的整车行驶要求?
多路传感器数据处理:对于每个路面下多个传感器测得的振动信息 , 考虑最大振动存在的合理性 , 为安全性考虑选择具有最大RMS值的那组数据作为该强化路段振动数据 , 所有这些强化路路段组合成车辆一个驾驶循环(一圈)的振动数据?2多圈数据处理:试验中 , 每辆车沿规定驾驶循环运行3圈 , 对于3圈的振动数据 , 理论上应该是接近的 , 为了剔除驾驶人差异和各种噪声带来的影响 , 取3圈的振动平均值作为最终该车辆一圈的振动数据?


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