[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

摘要

本发明公开了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，主要包括电动汽车道路载荷工况的制定，道路载荷谱采集与分析，整车的多体动力学模型建立，多体动力学模型传递函数获取与载荷谱迭代，以及疲劳寿命预测。本发明采用半试验、半仿真的迭代方法获得电动汽车真实的载荷谱，确保了电池包结构载荷的准确性，工程实用性强，无需高昂的台架设备投入，成本低。利用多轴疲劳理论和宽带随机疲劳寿命预测方法对电池包结构寿命进行预测，计算量小，预测精度较高。

主权项

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Hσ(f)应力频响函数矩阵，Gσ(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Gσeq(f)＝Trace[AGσσ(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。