報(bào)批稿中的24Hz定頻試驗(yàn)，對(duì)應(yīng)實(shí)際場(chǎng)景是車輛勻速通過(guò)通州試驗(yàn)場(chǎng)的搓板路。實(shí)際上，搓板路工況雖然對(duì)懸架和懸置系統(tǒng)是比較嚴(yán)苛的考驗(yàn)，但對(duì)電池包結(jié)構(gòu)的傷害并不大。對(duì)于定頻振動(dòng)疲勞分析，采用疲勞軟件中最基本的等幅載荷分析功能即可，例如Femfat的Basic模塊。我們一般要求電池包一階固有頻率大于30Hz，只要滿足這個(gè)要求，24Hz定頻激勵(lì)下電池包結(jié)構(gòu)各點(diǎn)的應(yīng)力響應(yīng)基本都能控制在疲勞極限之下，計(jì)算出的損傷值非常接近0。

機(jī)械沖擊仿真

機(jī)械沖擊測(cè)試模擬車輛以較高速度通過(guò)障礙物或坑洼時(shí)電池包受到的沖擊，試驗(yàn)裝置如圖3所示。

圖3 機(jī)械沖擊測(cè)試裝置

機(jī)械沖擊測(cè)試只考慮Z向載荷，正負(fù)Z向各進(jìn)行6次持續(xù)時(shí)間為6ms的半正弦沖擊，規(guī)定沖擊加速度峰值為7g，容差上限為8.05g，下限為5.95g。

按報(bào)批稿規(guī)定，電池包在沖擊試驗(yàn)后不發(fā)生泄漏、外殼破裂、起火或爆炸即算合格。實(shí)際上這種沖擊工況發(fā)生后，用戶有很大可能性不更換電池包而是繼續(xù)使用，所以考察標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)適當(dāng)加嚴(yán)，應(yīng)要求電池包在沖擊試驗(yàn)后無(wú)破損和可見(jiàn)變形、系統(tǒng)功能正常，內(nèi)部結(jié)構(gòu)無(wú)損壞，無(wú)安全隱患。對(duì)于仿真分析，建議目標(biāo)值設(shè)置為殼體材料等效塑性應(yīng)變<0.2A，其中A為斷后延伸率。

機(jī)械沖擊仿真分析比較簡(jiǎn)單，采用Ls-dyna等顯式有限元軟件，將電池包有限元模型約束到一剛性體上，在剛性體上施加加速度波形即可。

機(jī)械沖擊試驗(yàn)要求的加速度峰值為7g，即使按照容差上限，最大也不超過(guò)8.05G，但實(shí)際車輛在沖擊路沿、高速過(guò)坎、通過(guò)深坑時(shí)，即使有懸架緩沖，電池包的加速度峰值也經(jīng)常會(huì)超過(guò)十幾個(gè)g。所以建議測(cè)試和仿真都將沖擊載荷適當(dāng)放大，采用峰值20g持續(xù)時(shí)間為6ms的半正弦加速度波形。如圖4所示。

圖4 報(bào)批稿規(guī)定的沖擊波形和本文建議波形

模擬碰撞仿真

模擬碰撞測(cè)試用來(lái)再現(xiàn)整車發(fā)生正面、后面或側(cè)面高速碰撞時(shí)電池包的響應(yīng)，試驗(yàn)裝置如圖5。電池包安裝在臺(tái)車上，分別施加X(jué)向和Y向的脈沖。

圖5 模擬碰撞測(cè)試裝置

高速碰撞發(fā)生后，車輛需要報(bào)廢或者大修，電池包需要更換或者全面檢查維修。所以不要求模擬碰撞試驗(yàn)后電池包功能正常，只要不發(fā)生電解液或冷卻液泄漏、外殼破裂、起火或爆炸即可。

仿真分析也只要求電池殼體結(jié)構(gòu)不發(fā)生破裂，建議目標(biāo)值設(shè)置為殼體材料等效塑性應(yīng)變<0.8A ，其中A為材料斷后延伸率。

模擬碰撞仿真與機(jī)械沖擊仿真類似，也是采用Ls-dyna等顯式有限元軟件，將電池包模型約束到一個(gè)代表臺(tái)車的剛性體上，然后施加加速度載荷。因?yàn)榕_(tái)車正碰和側(cè)碰試驗(yàn)都要求用同一個(gè)試驗(yàn)對(duì)象，所以仿真時(shí)也要在同一次分析里先后施加X(jué)和Y向加速度載荷。

報(bào)批稿規(guī)定，X向載荷最大值為28g，Y向載荷最大值為15g，如圖6所示。但整車在進(jìn)行50公里正碰和64公里偏置碰試驗(yàn)時(shí)，電池包等效加速度一般在35g 以上；在進(jìn)行50公里側(cè)碰試驗(yàn)時(shí)，電池包等效加速度一般在25g以上。所以建議測(cè)試和仿真時(shí)將加速度波形放大，X向加速度提升至38g，Y向加速度提升至28g。

圖6 報(bào)批稿規(guī)定的模擬碰撞試驗(yàn)波形和建議波形

擠壓仿真