雷人集锦■电动汽车电池包振动条件关键问题研究( 三 )
拟合前后RMS计算方法:我们知道对于PSD谱来说 ， 其振动能量RMS为在一定的频率范围内对PSD进行积分(近似的算法就是求面积) ， 然后将积分的结果开方 ， 对于离散的PSD来说可以将各频率下PSD求和再开方 ， 如式(2)所示?
拟合后的PSD谱由多条线段依次连接构成 ， 常见的已知数据为转折频率及该频率下PSD值 ， 而对于折线处各频率下PSD值是未知的或者计算复杂 ， 难以采用式(2)计算拟合后PSD谱的RMS值?对于拟合后的折线PSD谱的振动能量可根据如下方法计算?
首先计算线段斜率?记折线两端点分别为(fi ， PSDi) ， (fj ， PSDj) ， 在半对数坐标系下其斜率m根据式(3)计算?
式中log10?log2分别表示以10和2为底求对数 ， OCT表示2倍频程?以GB/T31467.3—2015中Z轴振动条件为例 ， 可求得上升段斜率为0.7918dB/OCT ， 下降段斜率为ˉ5.6445dB/OCT?
其次 ， 分别计算各部分面积?将拟合后曲线按照折线段分别计算各部分面积 ， 仍以GB/T31467.3—2015中Z轴振动条件为例 ， PSD谱包含上升段PSD谱面积A1 ， 水平段PSD谱面积A2?下降段PSD谱面积A3及折线段振动能量Grms ， 分别按照式(4)~式(7)计算?
电池包台架振动条件:基于前述方法选择有代表性的乘用车和物流车 ， 包括EV和PHEV ， 统一开展数据测试和处理 ， X?Y?Z三个方向随机振动和定频振动条件见表1?
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2.2试验验证
试验验证前需要首先对电池包进行有限元仿真分析以确定应变片粘贴位置 ， 将应变片贴在最大应力点分布位置?将粘贴应变片的电池包安装在振动台上 ， 振动传感器布置在安装点附近(距离≤50mm) ， 采用多点平均法控制 ， 按照开发的12h台架振动条件按照Z随机→Z向定频→Y随机→Y向定频→X随机→X向定频的顺序分别开展试验?图6为Z向随机振动过程中各应变片应变曲线?
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最大应变值出现在位置4 ， 与仿真分析结果吻合 ， 最大应变为ε=316.5 ， 定频振动时Z向最大应变幅值同样位于位置4 ， 最大值ε=116.19 ， 根据公式计算应力σ=E×ε×10-6 ， 其中E为材料的杨氏弹性模量 ， 可得振动过程中最大应变对应的最大应力为65.2MPa ， 远小于所用材料的屈服强度(420~520MPa) ， 可见新开发的压缩为12h的台架振动条件对于该电池包设计来讲是安全的?
3结论
本文针对电池包安全标准中台架振动条件开发中若干关键问题开展研究 ， 作为统一的振动条件应基于统一规范进行?其中 ， 传感器布置应尽量靠近电池包固定点处 ， 考虑安全性因素 ， 多路传感器信号应在各路段选取具有最大RMS值组成新的一圈坏路 ， 并对多圈数据进行平均以减少驾驶人或偶发情况影响?多车型数据处理应基于统计学规律 ， 基于安全性考虑选择各频率下平均值?搓板路的振动特征与其他路面振动特性不同 ， 单独抽取做定频振动 ， 其他路面振动做随机振动分析 ， 此外在平顺处理中数据拟合应基于RMS等效原则进行并保留典型峰值?基于本文所述方法开发的振动条件已被国家相关电池包安全标准采纳 ， 今后将作为强制要求?本文研究方法可以作为各企业电池包振动条件企业标准制定的参考 ， 推动电池包安全性的整体提升 ， 本电动汽车电池包振动条件开发流程也可以作为电动汽车其他部件如电机和控制器等的台架振动条件开发依据?
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