[發明專利]一種基于真實路譜的電動汽車電池包結構疲勞壽命預測方法

在審

• 申請號: 201710981393.2
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107991103A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 張勇;張蒙陽
• 申請（專利權）人: 開沃新能源汽車集團有限公司
• 主分類號: G01M17/007
• 分類號: G01M17/007
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

1.一種基于真實路譜的電動汽車電池包結構疲勞壽命預測方法，其特征在于：步驟如下：

(1)、電動汽車道路載荷工況的制定，根據電動汽車汽車用戶調查獲得，或者直接以某個試驗場的可靠性試驗標準為依據；

(2)、道路載荷譜采集與分析，按照測試要求，在電動汽車上安裝傳感器，在軸頭處安裝加速度信號，彈簧處安裝位移傳感器，電池包結構上以及相應的車身安裝側布置若干加速度傳感器，GPS傳感器，對采集到的多組信號在時域、頻域、幅值上進行對比，并對信號進行重復性校驗，相關性分析；

(3)、整車的多體動力學模型建立，車架或車身部分采用柔性體模型，電池包采用剛體模型，最終整車為一個剛柔耦合動力學模型，在道路測試之前，重新測量車輛的輪胎載荷、重心位置和懸架限位器間隙參數，并根據測量結果對模型進行調整，完整動力學模型之后，需要進行動力學仿真試驗驗證，以保證動力學模型的正確性；

(4)、多體動力學模型傳遞函數獲取與載荷譜迭代，將整個整車樣機模型看作一個系統，路面在輪心處的激勵作為輸入，各個傳感器的響應作為輸出，求解輸入至輸出的傳遞函數，然后對傳遞函數求逆，作為由輸出反求得到輸入的關系，所建立的整車樣機模型是一個非線性系統，而傳遞函數是線性的，需要反復修正驅動信號，使響應信號逼近實測值，最終得到準確的激勵輸入；

(5)、電池包結構疲勞壽命預測，電動汽車在行駛中，其上安裝的電池包結構在安裝點處承受來自6個方向的力，包括3個力與3個力矩，安裝點的輸入力譜起主導作用，只考慮三個方向力的振動輸入，根據隨機振動理論，電池包結構的應力響應功率譜密度矩陣可寫成：

Gσσ(f)=Hσ*(f)Gσ(f)HσT(f)]]>

其中為H_σ(f)應力頻響函數矩陣，G_σ(f)為輸入載荷譜，*為共軛運算，利用Von.Mises等效方法，將其等效成單軸等效應力

G_σeq(f)＝Trace[AG_σσ(f)]

其中Trace為矩陣的跡，A的表達式如下：

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

電池包結構應力與載荷譜間的頻響函數矩陣，通過有限元分析軟件進行頻響函數分析獲得，通過隨機振動分析得到結構的應力響應的功率譜密度矩陣，利用材料S-N曲線，電池包等效后的單軸應力功率譜密度，以及Dirlink寬帶隨機振動方法獲得電池包的結構壽命。

2.如權利要求1所述基于真實路譜的電動汽車電池包結構疲勞壽命預測方法，其特征在于：步驟(4)中，輸入的載荷是4個輪心的Z向位移，輸出為軸頭加速度，彈簧位移，以及相應的車身安裝側加速度響應，根據輸入載荷、傳遞函數與輸出響應的關系，進行初始驅動載荷的求解：

Un×1(0)=(Hm×n)-1Ym×1]]>

其中，為輸入載荷，即為4個輪心的Z向位移，H_m×n為傳遞函數，Y_m×1為輸出響應，即為軸頭加速度，彈簧位移，電池包結構上以及相應的車身安裝側加速度響應，這些響應即為道路載荷譜，n為輸入載荷數，m為輸出響應數，計算道路載荷譜的殘差，并與殘差門檻值δ對比，

||ϵ||(0)=||Ym×1-Hm×nUn×1(0)||]]>

如殘差不滿足要求，并進行第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)]]>

一次類推K次，直至誤差收斂，停止迭代

||ϵ||(k)=||Ym×1-Hm×nUn×1(k)||<δ]]>

此時對應驅動信號為最終的激勵源，并作為多體動力學模型的輸入，再通過多體動力學模型的正向仿真，獲得電池包的輸入載荷譜。