1、振动疲劳。随机振动的RMS水平有明显降低,例如Z轴加速度RMS由1.44G降为0.64G;每个方向的振动持续时间也从21小时缩短到12小时;增加了24Hz定频振动(中间有过一个版本还增加了扫频振动,后来取消);取消了加载次序必须按Z-Y-X的规定,检测机构可自行选择加载次序,以节省转换时间。
振动测试包含三个方向的随机振动测试和和三个方向的24Hz定频测试,必须在同一个试验对象上实施。报批稿要求电池在振动试验后无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象,但疲劳仿真分析无法对起火和爆炸做出判断,只能判断电池包结构是否发生开裂。建议将仿真分析目标值设定为电池包结构的损伤值0.2,留出一定安全裕度。
虽然报批稿中的载荷PSD曲线是来源于多个车型在通州试验场的路试,但根据本人做的一点研究,对于国内大部分整车企业的整车耐久路试规范,报批稿所规定的随机振动载荷强度是略低于试验场强化路工况的。也就是说,即使电池包通过了报批稿规定的随机振动测试,在试验场强化路进行整车耐久试验时,仍有可能出现疲劳破坏。
报批稿中的24Hz定频试验,对应实际场景是车辆匀速通过通州试验场的搓板路。实际上,搓板路工况虽然对悬架和悬置系统是比较严苛的考验,但对电池包结构的伤害并不大。对于定频振动疲劳分析,采用疲劳软件中最基本的等幅载荷分析功能即可,例如Femfat的Basic模块。我们一般要求电池包一阶固有频率大于30Hz,只要满足这个要求,24Hz定频激励下电池包结构各点的应力响应基本都能控制在疲劳极限之下,计算出的损伤值非常接近0。
按报批稿规定,电池包在冲击试验后不发生泄漏、外壳破裂、起火或爆炸即算合格。实际上这种冲击工况发生后,用户有很大可能性不更换电池包而是继续使用,所以考察标准应适当加严,应要求电池包在冲击试验后无破损和可见变形、系统功能正常,内部结构无损坏,无安全隐患。对于仿真分析,建议目标值设置为壳体材料等效塑性应变0.2A,其中A为断后延伸率。
报批稿规定,X向载荷最大值为28g,Y向载荷最大值为15g,如图6所示。但整车在进行50公里正碰和64公里偏置碰试验时,电池包等效加速度一般在35g 以上;在进行50公里侧碰试验时,电池包等效加速度一般在25g以上。所以建议测试和仿真时将加速度波形放大,X向加速度提升至38g,Y向加速度提升至28g。