[发明专利]一种基于真实路谱的电动汽车电池包结构疲劳寿命预测方法

权利要求书

1.一种基于真实路谱的电动汽车电池包结构疲劳寿命预测方法，其特征在于：步骤如下：

(1)、电动汽车道路载荷工况的制定，根据电动汽车汽车用户调查获得，或者直接以某个试验场的可靠性试验标准为依据；

(2)、道路载荷谱采集与分析，按照测试要求，在电动汽车上安装传感器，在轴头处安装加速度信号，弹簧处安装位移传感器，电池包结构上以及相应的车身安装侧布置若干加速度传感器，GPS传感器，对采集到的多组信号在时域、频域、幅值上进行对比，并对信号进行重复性校验，相关性分析；

(3)、整车的多体动力学模型建立，车架或车身部分采用柔性体模型，电池包采用刚体模型，最终整车为一个刚柔耦合动力学模型，在道路测试之前，重新测量车辆的轮胎载荷、重心位置和悬架限位器间隙参数，并根据测量结果对模型进行调整，完整动力学模型之后，需要进行动力学仿真试验验证，以保证动力学模型的正确性；

(4)、多体动力学模型传递函数获取与载荷谱迭代，将整个整车样机模型看作一个系统，路面在轮心处的激励作为输入，各个传感器的响应作为输出，求解输入至输出的传递函数，然后对传递函数求逆，作为由输出反求得到输入的关系，所建立的整车样机模型是一个非线性系统，而传递函数是线性的，需要反复修正驱动信号，使响应信号逼近实测值，最终得到准确的激励输入；

(5)、电池包结构疲劳寿命预测，电动汽车在行驶中，其上安装的电池包结构在安装点处承受来自6个方向的力，包括3个力与3个力矩，安装点的输入力谱起主导作用，只考虑三个方向力的振动输入，根据随机振动理论，电池包结构的应力响应功率谱密度矩阵可写成：

Gσσ(f)=Hσ*(f)Gσ(f)HσT(f)]]>

其中为H_σ(f)应力频响函数矩阵，G_σ(f)为输入载荷谱，*为共轭运算，利用Von.Mises等效方法，将其等效成单轴等效应力

G_σeq(f)＝Trace[AG_σσ(f)]

其中Trace为矩阵的迹，A的表达式如下：

A=1-0.5-0.5000-0.51-0.5000-0.5-0.51000000300000030000003]]>

电池包结构应力与载荷谱间的频响函数矩阵，通过有限元分析软件进行频响函数分析获得，通过随机振动分析得到结构的应力响应的功率谱密度矩阵，利用材料S-N曲线，电池包等效后的单轴应力功率谱密度，以及Dirlink宽带随机振动方法获得电池包的结构寿命。

2.如权利要求1所述基于真实路谱的电动汽车电池包结构疲劳寿命预测方法，其特征在于：步骤(4)中，输入的载荷是4个轮心的Z向位移，输出为轴头加速度，弹簧位移，以及相应的车身安装侧加速度响应，根据输入载荷、传递函数与输出响应的关系，进行初始驱动载荷的求解：

Un×1(0)=(Hm×n)-1Ym×1]]>

其中，为输入载荷，即为4个轮心的Z向位移，H_m×n为传递函数，Y_m×1为输出响应，即为轴头加速度，弹簧位移，电池包结构上以及相应的车身安装侧加速度响应，这些响应即为道路载荷谱，n为输入载荷数，m为输出响应数，计算道路载荷谱的残差，并与残差门槛值δ对比，

||ϵ||(0)=||Ym×1-Hm×nUn×1(0)||]]>

如残差不满足要求，并进行第2次至第k次迭代：

Un×1(1)=Un×1(0)+(Hm×n)-1ϵ(0)]]>

Un×1(k)=Un(k-1)+(Hm×n)-1ϵ(k-1)]]>

一次类推K次，直至误差收敛，停止迭代

||ϵ||(k)=||Ym×1-Hm×nUn×1(k)||<δ]]>

此时对应驱动信号为最终的激励源，并作为多体动力学模型的输入，再通过多体动力学模型的正向仿真，获得电池包的输入载荷谱。