本(ben)發(fa)明涉(she)及(ji)新能源重卡(ka)電動車(che)疲(pi)勞(lao)(lao)測試，特(te)別(bie)涉(she)及(ji)一種重卡(ka)電池包支架的疲(pi)勞(lao)(lao)壽(shou)命分(fen)析(xi)(xi)方法(fa)。本(ben)發(fa)明還(huan)涉(she)及(ji)一種通過該重卡(ka)電池包支架的疲(pi)勞(lao)(lao)壽(shou)命分(fen)析(xi)(xi)方法(fa)進(jin)行電池包支架疲(pi)勞(lao)(lao)分(fen)析(xi)(xi)和優化(hua)后的的重卡(ka)車(che)輛。

背景技術：

1、對新能源卡車(che)(che)而言，電池(chi)包(bao)安裝支架(jia)總(zong)(zong)成(cheng)(cheng)(cheng)是(shi)整(zheng)車(che)(che)當中(zhong)的一個重(zhong)要(yao)(yao)組成(cheng)(cheng)(cheng)部分。新能源卡車(che)(che)電池(chi)包(bao)安裝支架(jia)總(zong)(zong)成(cheng)(cheng)(cheng)作為車(che)(che)身總(zong)(zong)成(cheng)(cheng)(cheng)之一，其主要(yao)(yao)功能是(shi)固定蓄電池(chi)裝置(zhi)，以保證蓄電池(chi)為汽車(che)(che)正(zheng)常(chang)行(xing)駛(shi)及(ji)車(che)(che)內電子系統正(zheng)常(chang)運行(xing)供電。

2、目前，對電池包(bao)支(zhi)架結(jie)構進行(xing)疲勞(lao)壽(shou)命(ming)分析的常用(yong)方(fang)法主要步驟包(bao)括載荷(he)提取(qu)和(he)仿真評估。其中，現有(you)(you)獲取(qu)疲勞(lao)分析載荷(he)主要有(you)(you)三(san)種(zhong)方(fang)法：一是直接基(ji)于(yu)實車在試(shi)驗場采集電池支(zhi)架安裝點的加(jia)速度(du)(du)載荷(he)，加(jia)速度(du)(du)載荷(he)作為后(hou)續疲勞(lao)仿真輸入；二是基(ji)于(yu)實車采集的關(guan)鍵區域的加(jia)速度(du)(du)、力或位移(yi)信號，通過虛擬迭代(dai)得(de)出作用(yong)力載荷(he)，力載荷(he)作為后(hou)續疲勞(lao)仿真輸入；三(san)是采用(yong)行(xing)業標(biao)準或國家標(biao)準中定義(yi)的載荷(he)。

3、但現有的獲取疲(pi)勞(lao)分析載(zai)荷的方(fang)法存在以下局(ju)限：

4、a.在樣車(che)做出(chu)來之前，無(wu)法獲取基于(yu)整車(che)道路(lu)工況(kuang)下電(dian)池包(bao)支架載荷，如若電(dian)池包(bao)支架在整車(che)道路(lu)試驗(yan)中出(chu)現失(shi)效情(qing)況(kuang)，則需要(yao)通過設計變更，時(shi)間周期長，進而極大的(de)削弱的(de)產品的(de)競爭力。

5、b.采用行業標準或國家標準中定義(yi)的載荷，不能準確描述在(zai)研車輛真實(shi)載荷，造成疲(pi)勞載荷過大或過小。

6、并且，目前(qian)常用仿真方法為基(ji)(ji)于(yu)力載(zai)荷(he)輸入(ru)的線(xian)性(xing)分(fen)析或基(ji)(ji)于(yu)加(jia)速(su)度振動載(zai)荷(he)輸入(ru)的隨機振動分(fen)析。存在局(ju)限(xian)為：

7、a.基于加(jia)速度的(de)振(zhen)動(dong)疲勞分析，振(zhen)動(dong)激(ji)勵(li)載荷峰值在一定范圍內，不能包含(han)車(che)輛在實際(ji)使(shi)用過(guo)程中出(chu)現的(de)多次大載荷沖(chong)擊(ji)(ji)造(zao)成的(de)疲勞損傷(shang)。例如(ru)深坑路況下的(de)極(ji)限沖(chong)擊(ji)(ji)。

8、b.現(xian)有方法中以(yi)線(xian)性分析為主，當結構(gou)經(jing)歷大(da)載荷時(shi)，不(bu)能考察零部件接觸(chu)及材料變形帶來的非線(xian)性影響。

技術實現思路

1、有鑒于此(ci)，本發明旨(zhi)在(zai)提出一種重卡電(dian)池(chi)包支(zhi)架的(de)疲勞壽命(ming)(ming)分(fen)析方法，以能夠獲取準確(que)的(de)電(dian)池(chi)包支(zhi)架載(zai)荷數據，并開(kai)展(zhan)壽命(ming)(ming)分(fen)析，基于壽命(ming)(ming)分(fen)析結果(guo)開(kai)展(zhan)結構優化工(gong)作。

2、為達到(dao)上述目的，本發明的技(ji)術方案是這樣實現的：

3、一(yi)種重卡電池包支架的(de)疲勞壽(shou)命分(fen)析方法，所述(shu)(shu)疲勞壽(shou)命分(fen)析方法包括：建立(li)虛擬試驗(yan)場，所述(shu)(shu)虛擬試驗(yan)場具有不同的(de)壞路(lu)(lu)路(lu)(lu)面(mian)，且(qie)其一(yi)所述(shu)(shu)路(lu)(lu)面(mian)為深坑(keng)路(lu)(lu)面(mian)；

4、建(jian)立整車多(duo)體動(dong)力學模(mo)(mo)型，并獲取在(zai)(zai)在(zai)(zai)深坑路(lu)面(mian)模(mo)(mo)擬(ni)運(yun)行時的極限沖擊加(jia)速(su)度(du)，以(yi)及在(zai)(zai)其他(ta)壞(huai)路(lu)路(lu)面(mian)模(mo)(mo)擬(ni)運(yun)行時的振動(dong)加(jia)速(su)度(du)；

5、根據(ju)所述(shu)極(ji)限沖(chong)擊(ji)加速度獲(huo)(huo)得(de)沖(chong)擊(ji)疲勞(lao)損傷值(zhi)(zhi)，并根據(ju)所述(shu)振動加速度獲(huo)(huo)得(de)振動疲勞(lao)損傷值(zhi)(zhi)，將振動疲勞(lao)損傷值(zhi)(zhi)和(he)沖(chong)擊(ji)疲勞(lao)損傷值(zhi)(zhi)相加獲(huo)(huo)得(de)總(zong)疲勞(lao)損傷值(zhi)(zhi)；

6、根據所述總疲(pi)勞(lao)損傷(shang)值(zhi)評估電池支架(jia)(jia)疲(pi)勞(lao)壽命，針(zhen)對(dui)薄(bo)弱位置優化電池包支架(jia)(jia)的結構，以使電池包支架(jia)(jia)的疲(pi)勞(lao)壽命滿(man)足要求。

7、進一步(bu)的(de)，根據所述振動加速度(du)獲得(de)振動疲(pi)勞損(sun)傷值(zhi)的(de)步(bu)驟包括：

8、監測電池包支架安(an)裝點(dian)的加速(su)度(du)，測量所述整車多體動力學模型在(zai)所述虛擬試驗場不(bu)同路面上(shang)運行時安(an)裝點(dian)振(zhen)動加速(su)度(du)載荷譜；其中，所述不(bu)同路面不(bu)包含深坑路面；

9、獲取(qu)電池包支架疲勞仿真用(yong)的振動加速(su)度(du)psd；

10、建立具有(you)部分(fen)車架和電池包(bao)支架的頻響(xiang)分(fen)析有(you)限元模型；

11、在(zai)所(suo)述振(zhen)動疲(pi)(pi)勞有限元(yuan)模型(xing)中進(jin)行單(dan)位(wei)加(jia)速(su)(su)度下的頻率響應分析，在(zai)加(jia)速(su)(su)度測點位(wei)置施加(jia)單(dan)位(wei)加(jia)速(su)(su)度激勵，并基于應力(li)結果(guo)和(he)加(jia)速(su)(su)度psd載荷，采用(yong)lalanne方法計算電(dian)池包支架在(zai)不(bu)同應力(li)下的循環次數，在(zai)所(suo)述虛擬試(shi)驗場不(bu)同路面(深(shen)坑(keng)路除外(wai))的疲(pi)(pi)勞損(sun)傷值進(jin)行miner線(xian)性疲(pi)(pi)勞損(sun)傷累加(jia)，獲(huo)得振(zhen)動疲(pi)(pi)勞損(sun)傷值。

12、進一步的，所述lalanne方(fang)法為：

13、設定不同(tong)應力(li)下循環次數(shu)n(s)，其中，n(s)為(wei)在振(zhen)動(dong)循環應力(li)s下每秒循環次數(shu)，e(p)為(wei)期(qi)望(wang)的峰值次數(shu)：

14、n(s)＝e[p]·p(s)

15、p(s)為應力概率密度(du)函數：

16、

17、

18、其中，r為(wei)均方根應(ying)力(li)，γ為(wei)不規則因子(zi)，s為(wei)循環應(ying)力(li)；

19、在獲(huo)得應(ying)力響應(ying)譜的循(xun)環計數的基礎上，采用miner累積損傷(shang)求(qiu)和；

20、若構件在k個(ge)應力水平si作用下(xia)，各經(jing)受ni次循環，則(ze)總損傷d為(wei)：

21、

22、其中(zhong)，ni由加速度(du)載荷譜獲得，ni是在si下循(xun)環到(dao)破壞的壽(shou)命，由材料s-n曲線確定。

23、進一步的，根據所述極(ji)限沖擊加速度獲得沖擊疲勞損傷值(zhi)的步驟包括：

24、測量所述整車多體動(dong)力學模型高速通過所述深坑路(lu)面時的電(dian)池(chi)包支架安裝點的極限(xian)沖擊加速度曲(qu)線；

25、建立具(ju)有(you)車架總(zong)成和(he)電池包支(zhi)架的極限(xian)沖(chong)擊有(you)限(xian)元(yuan)模型；

26、采用非線性動態(tai)分析方法(fa)，計算深(shen)坑路(lu)況下電池包支(zhi)架的應力或應變；

27、將所(suo)述應力或所(suo)述應變代入疲勞分析程序中(zhong)，計算電池包支架的極(ji)限(xian)沖(chong)擊(ji)疲勞損傷。

28、進一步的，采(cai)用顯(xian)式非線性動(dong)態分析方法計算所述深坑路面下電池包支架的應力或(huo)應變(bian)。

29、進一步(bu)的，所述(shu)顯式(shi)非線性動態分(fen)析(xi)方法為：

30、所述(shu)顯(xian)式非線性(xing)動(dong)態分析(xi)方法為：

31、在増量(liang)步開始(shi)時，程序求解動力(li)(li)學平(ping)衡方程表示為(wei)用節(jie)點(dian)(dian)(dian)質量(liang)矩陣m乘節(jie)點(dian)(dian)(dian)加速度等于節(jie)點(dian)(dian)(dian)的合(he)力(li)(li)，所(suo)述合(he)力(li)(li)為(wei)在所(suo)施(shi)加的外力(li)(li)p與(yu)單(dan)元內力(li)(li)i之間的差值；

32、

33、在當前増量步開始時(shi)的t時(shi)刻(ke)，計(ji)算(suan)加速度為：

34、

35、對加速(su)(su)(su)度(du)在(zai)時(shi)(shi)間上進行積分(fen)采用中(zhong)心差分(fen)方法，在(zai)計算速(su)(su)(su)度(du)的變(bian)化時(shi)(shi)假定加速(su)(su)(su)度(du)為常數，應用速(su)(su)(su)度(du)的變(bian)化值加上前一個增量(liang)(liang)步(bu)(bu)中(zhong)點(dian)的速(su)(su)(su)度(du)來確定當前增量(liang)(liang)步(bu)(bu)中(zhong)點(dian)的速(su)(su)(su)度(du)：

36、

37、速(su)度對時(shi)(shi)間的積分加上増量(liang)步(bu)開始時(shi)(shi)的位(wei)移確定増量(liang)步(bu)結束時(shi)(shi)的位(wei)移：u

38、

39、基于節點加速(su)度和位移，并(bing)應(ying)用材料本構關系確定單元電池包支架的應(ying)力(li)。

40、相對(dui)于(yu)現(xian)有技(ji)術，本發明具有以(yi)下優勢：

41、本發明所述的(de)(de)重卡電池(chi)(chi)包(bao)(bao)支架(jia)的(de)(de)疲勞(lao)壽命分析方(fang)(fang)法(fa)，建立虛(xu)擬試驗場和(he)整車多體動力學模(mo)型(xing)，并在(zai)虛(xu)擬試驗場內設置不(bu)(bu)同的(de)(de)壞(huai)路(lu)路(lu)面(mian)，尤其增加(jia)了深(shen)坑(keng)路(lu)面(mian)測試。在(zai)多種不(bu)(bu)同壞(huai)路(lu)路(lu)面(mian)且不(bu)(bu)含深(shen)坑(keng)路(lu)上(shang)獲得(de)電池(chi)(chi)包(bao)(bao)支架(jia)的(de)(de)振動加(jia)速度，經處理獲得(de)加(jia)速度psd，并通(tong)過單位(wei)加(jia)速度下(xia)頻率響(xiang)應(ying)分析和(he)施加(jia)的(de)(de)加(jia)速度psd激勵，采用lalanne方(fang)(fang)法(fa)計算電池(chi)(chi)包(bao)(bao)支架(jia)在(zai)不(bu)(bu)同應(ying)力下(xia)的(de)(de)循環次數，并采用miner線性疲勞(lao)損傷累計法(fa)則，獲得(de)振動疲勞(lao)損傷值。

42、此外，基于深(shen)坑路(lu)面獲(huo)得電池(chi)(chi)包支架(jia)的(de)沖(chong)擊(ji)加速度，采(cai)用(yong)顯示非線(xian)性方法獲(huo)得電池(chi)(chi)包支架(jia)的(de)極限沖(chong)擊(ji)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)損傷值。并采(cai)用(yong)miner線(xian)性疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)損傷累計法則將振動疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)損傷值和沖(chong)擊(ji)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)損傷值相(xiang)加獲(huo)得總(zong)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)損傷值，進(jin)一步對電池(chi)(chi)包支架(jia)的(de)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)壽命(ming)進(jin)行評(ping)估(gu)。

43、本發明的(de)(de)另(ling)一目的(de)(de)在于(yu)提出一種重卡車(che)輛，該述(shu)重卡車(che)輛中(zhong)通過電(dian)池(chi)包(bao)(bao)支(zhi)架安裝有電(dian)池(chi)包(bao)(bao)，且所述(shu)電(dian)池(chi)包(bao)(bao)支(zhi)架采用如上所述(shu)的(de)(de)重卡電(dian)池(chi)包(bao)(bao)支(zhi)架的(de)(de)疲勞壽(shou)命分析方法(fa)進行(xing)優(you)化(hua)后獲得(de)。

技術特征：

1.一種重(zhong)卡電池包支架的疲勞壽命(ming)分析方(fang)法，其特征在于，所述(shu)疲勞壽命(ming)分析方(fang)法包括(kuo)：

2.根據權利要求1所述(shu)的重卡電(dian)池包支架(jia)的疲勞壽命分析(xi)方(fang)法，其特征在(zai)于：

3.根(gen)據權利要求1所述的(de)重卡電池包支架的(de)疲(pi)勞壽命分析方法，其(qi)特征在于：

4.根據(ju)權利要(yao)求(qiu)1所述(shu)的重卡電(dian)池包(bao)支架的疲(pi)勞(lao)壽命分析(xi)方法，其特征(zheng)在于：

5.根據權利要求4所述的重卡電(dian)池包支架的疲勞壽(shou)命分(fen)析方(fang)法，其特征在于：

6.根(gen)據權(quan)利要(yao)求(qiu)5所述的重卡電(dian)池包支架的疲勞壽命分析方法，其特征在(zai)于：

7.一種重卡車輛，其特征在于：

技術總結
本發明提供了一種重卡電池包支架的疲勞壽命分析方法及重卡車輛，該重卡電池包支架的疲勞壽命分析方法包括以下步驟：建立虛擬試驗場，虛擬試驗場具有不同的壞路路面，且其一壞路路面為深坑路面；建立整車多體動力學模型，并獲取在在深坑路面模擬運行時的極限沖擊加速度，以及在其他壞路路面模擬運行時的振動加速度；將振動疲勞損傷值和沖擊疲勞損傷值相加獲得總疲勞損傷值；根據所述總疲勞損傷值評估電池支架疲勞壽命，針對薄弱位置優化電池包支架的結構，以使電池包支架的疲勞壽命滿足要求。本發明的重卡電池包支架的疲勞壽命分析方法，將振動疲勞損傷值和沖擊疲勞損傷值相加獲得總疲勞損傷值，評估電池包支架疲勞壽命并對電池包支架進行優化。

技術研發人員：張永亮
受保護的技術使用者：如果科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/10