[发明专利]一种提取纯电动卡车电池包支架结构道路载荷谱的方法

说明书

本发明属于新能源汽车领域，具体涉及一种纯电动卡车电池包支架结构的道路载荷谱的方法。该方法基于多体动力学原理，建立了由七通道虚拟试验台、电池包支架及整个车架组成的刚柔耦合多体动力学模型，以试验场采集的电池包支架加速度为目标响应信号，采用虚拟迭代方法，反求得到了虚拟试验台与车架各个作动器的力边界，即电池包支架疲劳分析的道路载荷谱。基于所得到的载荷谱，分析了电池包支架结构的疲劳寿命。此方法保证了纯电动卡车电池包支架结构的疲劳分析与实车试验场道路耐久试验的关联性，解决了传统方法无法对电池包支架结构疲劳寿命量化的问题，有效地缩短了开发周期，降低了开发成本。

技术领域

本发明属于新能源汽车领域，具体涉及一种纯电动卡车电池包支架结构的道路载荷谱的方法。

背景技术

随着我国经济水平和汽车工业的飞速发展，汽车数量也随之快速增长，日益普及的汽车在给生活带来便利和推动社会进步的同时也带来了严重的环境污染和能源紧缺等问题。研发高效节能和低排放的纯电动汽车是解决上述问题的必经之路，因此国内外各车企都在加大对纯电动汽车的研发投入，纯电动汽车已然成为汽车工业未来发展的趋势。

电池包是纯电动卡车上质量最大的零部件，而电池包支架是将电池包连接至车架的关键部件，在车辆行驶过程中，电池包支架在路面不平的激励下，需要承受反复的弯曲及扭转交变载荷作用，易发生疲劳失效，因此需要对其进行疲劳分析。

目前，对电池包支架结构进行疲劳寿命分析的方法是静强度分析法、基于国标的定频振动分析法和基于国标的稳态随机振动法，存在以下局限性：

(1)与实车道路耐久性试验无关联性，所获得的载荷边界存在过强或不足的风险；

(2)只能计算出电池包支架结构的薄弱区域，无法计算其准确的疲劳寿命，如若电池包支架在整车道路试验中出现失效情况，则需要通过设计变更和整车道路耐久试验的方法来解决,延误了整个项目的时间节点，进而极大的削弱的产品的竞争力。

发明内容

基于上述情况，本发明提供一种提取纯电动卡车电池包支架结构道路载荷谱的方法。该方法基于多体动力学原理，建立了由七通道虚拟试验台、电池包支架及整个车架组成的刚柔耦合多体动力学模型，以试验场采集的电池包支架加速度为目标响应信号，采用虚拟迭代方法，反求得到了虚拟试验台与车架各个作动器的力边界，即电池包支架疲劳分析的道路载荷谱。基于所得到的载荷谱，分析了电池包支架结构的疲劳寿命，分析结果显示其寿命能够满足疲劳性能要求。此方法保证了纯电动卡车电池包支架结构的疲劳分析与实车试验场道路耐久试验的关联性，解决了传统方法无法对电池包支架结构疲劳寿命量化的问题，有效地缩短了开发周期，降低了开发成本。具体技术方案如下：

(1)电池包支架结构试验场加速度信号采集：在试验场坏路路面对车架及电池包支架结构的关键区域进行加速度信号采集，获取第(4)步骤虚拟迭代的目标响应信号，并对加速度信号进行去漂移、去毛刺及滤波处理；

(2)电池包支架结构有限元模型建立及模态对标分析：建立电池包支架及整个车架构成的有限元模型，并与实测模态进行对标；

(3)电池包支架结构多体动力学模型建立：将电池包支架及整个车架构成的有限元模型与七通道虚拟试验台装配在一起，组成电池包支架的刚柔耦合多体动力学模型；

(4)电池包支架结构虚拟迭代：针对第(3)步骤建立的刚柔耦合多体动力学模型，以试验场采集的电池包支架加速度为目标响应信号，通过虚拟迭代，使模型收敛且仿真信号与试验场测得的目标响应信号一致；

(5)电池包支架结构道路谱载荷提取：以最后一次虚拟迭代所获得的虚拟迭代台的位移激励为输入条件，驱动整个多体模型进行仿真分析，获得虚拟试验台各个作动器的力边界，得到了电池包支架结构疲劳寿命分析的载荷边界；