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雷人集锦■电动汽车电池包振动条件关键问题研究( 二 )


行驶寿命历程振动数据:基于试验规范 ， 由一圈典型振动数据乘以规定的系数即可得到车辆在试验规范行驶寿命里程的振动数据?试验规范对不同车辆根据其行驶寿命中强化路分布规律规定了不同的强化路形式循环 ， 以达到规定的总强化路里程 ， 如乘用车为714个循环 ， 物流车为416个循环?
多车型数据正规化:试验共采集22辆车有效样本数据 ， 车型包括小客车?微型车?物流车?大客车 ， 既有纯电动车也有混合动力汽车?插电式混合动力汽车和燃料电池电动汽车 ， 车型具有较好的代表性?经过数据分析 ， 决定将振动条件分为乘用车和商用车分别处理 ， 其中物流车考虑当前生产开发及使用实际情况 ， 归入乘用车统一处理?对于如此多车型数据正规化处理 ， 考虑各车型实际性能差异性 ， 且振动条件的开发目的为安全性 ， 经综合考虑和行业广泛征求意见 ， 采用各车各频率下PSD谱平均值作为振动条件?将振动时间确定为12h ， 乘用车与物流车Z向各频率下功率谱密度(PowerSpectrumDensity ， PSD)最大值?平均值?中位值?最小值获得的振动谱的振动能量(RootMeanSquare ， RMS)分别是1.35g?0.64g?0.48g?0.21g ， 可见该平均值振动能量大于数据中值振动能量 ， 振动条件可以满足大多数车型安全性要求?
1.2.2典型数据分析与处理
搓板路振动处理:搓板路振动能量在整个振动路谱中占比相对较大 ， 尤其是在Z轴方向 ， 不包含搓板路的振动能量可下降20%~40%?图4为某车Z向振动数据包含和不包含搓板路振动信号的频率对比?
雷人集锦■电动汽车电池包振动条件关键问题研究
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通州试验场强化路面中的搓板路为中度标准搓板路λ=580mm ， 波峰25mm ， 规定的行车速度为50km/h ， 根据激振频率基频计算公式f=v/λ ， 可知搓板路激振频率基频为24Hz?搓板路是窄带随机振动信号 ， 能量集中在一个很小的频带范围内 ， 根据试验规范 ， 在50km/h的规定车速下 ， 考虑各种情况导致的车速波动 ， 该频率范围为22~24Hz ， 具有类似定频激励的特征?最终搓板路激励被单独抽取出来作为定频激励 ， 其他路面路谱作为随机激励?
1.3试验加速方法
振动条件的加速基于疲劳损耗累计等效的原则进行?疲劳累积损伤理论的研究已经持续了数十年 ， 研究成果众多 ， 但Miner线性累积损伤理论由于其形式简单 ， 使用方便 ， 且在多数情况下其寿命估算与试验结果有相当程度的吻合 ， 是目前在工程上应用最为广泛的疲劳寿命预测方法 ， 本研究基于MINER法则进行加速?
加速系数:在MINER法则中 ， 一个重要的参数是加速系数 ， 它决定了加速后试验强度 ， 取决于不同材料的S-N曲线?考虑电池包关键部件构成材料 ， 并参考ISODIS19453ˉ3规范 ， 采用常用加速老化系数较低的数值 ， 即n=5.
台架振动时间:在GB/T31467.3—2015中规定各向振动时间为21h ， 而在国际标准的趋势中 ， 各向振动时间为12h ， 基于疲劳损伤进行了分析和台架试验也验证了其合理性?同一路谱振动条件压缩成T1=12h相比压缩成T2=21h ， 振动能量增加量可以根据MINER法则计算 ， 如式(1)所示:
即台架振动时间调整前后 ， 振动能量增加幅值不大(12%)?各点处功率谱密度也可以据此转换 ， 从而实现不同振动时间下振动条件转换?
2台架振动条件及验证
2.1台架振动条件
RMS等效拟合原则:由于当前大多数振动台尚不具备高动态高精度响应特性 ， 所获得振动频谱特性需要进行拟合或光顺处理 ， 才能在振动台架上执行?常见的拟合原则包括外包络拟合 ， 下包络拟合?振动能量等效原则拟合 ， 经综合考虑 ， 拟合采用振动能量RMS等效原则进行 ， 即光顺后PSD谱的RMS值与原始PSD曲线的RMS值相等 ， 同时需要注意的是 ， 基于该原则我们可能会去掉一些PSD的尖峰 ， 但光顺后PSD谱的主要频率峰值需要保留?如图5所示?乘用车振动条件中Z方向尽量保留了10~15Hz峰值 ， 此为来自路面和轮胎的响应频率范围 ， 具有共性?同时 ， 拟合中尽量减少转折数 ， 结果数据尽量选用常用频率点 ， 并避免剧烈过渡和连续过渡?


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