电池包多通道道路模拟试验方法研究

摘要

电池包作为电动汽车最核心的部件之一，它的质量直接决定着电动汽车的续航里程，行车中一但发生失效将直接影响汽车的行驶，甚至影响安全，因此对于电池包可靠性试验的研究至关重要。目前，对于电池包可靠性方面的试验主要有实车道路试验、试验场试验、室内道路模拟试验三种。实车道路试验试验周期长、受外界影响因素较多且重复性较差；试验场试验需要在试验过程中经常更换与被试件无关的零部件，导致成本增加，周期延长；室内道路模拟试验由于其重复性好、试验成本低且周期短，得到了蓬勃发展，但应用于电池包中的研究却非常欠缺。因此，本文结合计算机仿真技术和远程参数控制技术，建立了电池包多通道道路模拟试验系统模型，对多通道道路模拟试验方法中频率响应函数估计和模拟迭代进行了详细研究，从而建立了电池包多通道道路模拟试验方法，为快速准确考核电池包疲劳可靠性提供了重要手段。　　首先，参考MAST（Multi-Axis Shaking Tables）道路模拟试验系统进行了电池包多通道道路模拟试验系统结构设计，分析了该试验系统结构和原理，并结合其工作机理进行了运动学与动力学计算，运用CATIA软件建立了试验系统三维模型。　　其次，借助ADAMS软件建立了多通道道路模拟试验系统多体动力学模型，并进行了运动学和动力学仿真分析，验证了试验系统运动的可行性。通过机构等效与简化，推导了试验系统反解算法，并采用MATLAB/Simulink模型和多体动力学模型进行了验证，实现了各通道间的运动解耦。在此基础上，利用ADAMS与MATLAB的通讯接口建立了多通道道路模拟试验系统联合仿真模型。　　再次，对频响函数估计方法进行研究，对比了不同H法对频响函数估计结果的影响；基于RPC技术，分析了模拟迭代原理，并通过MATLAB软件编写了频响函数求解程序与道路载荷谱模拟迭代程序；结合多通道道路模拟试验系统联合仿真模型，建立了电池包多通道道路模拟试验方法。　　最后，通过对电池包道路谱进行采集及分析，获取室内所需的期望响应信号，采用建立的电池包多通道道路模拟试验系统及方法进行了电池包道路模拟虚拟试验，较好的再现了期望响应信号，从而验证了电池包多通道道路模拟试验方法的有效性。

目录

声明

1绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 电动汽车用动力电池包概况

1.2.2 汽车零部件可靠性试验研究现状

1.2.3 汽车零部件道路模拟试验研究现状

1.2.4 电池包道路模拟试验方法研究现状

1.3 研究目标与内容

1.3.1 研究目标

1.3.2主要研究内容

1.4 研究方法与技术路线

1.5 本章总结

2 电池包多通道道路模拟试验系统结构设计

2.1 系统结构与工作原理

2.2 运动学与动力学计算

2.2.1 运动学计算

2.2.2 动力学计算

2.3 三维建模

2.3.1 自由度计算

2.3.2 各部件建模

2.3.3 装配

2.4小结

3 电池包多通道道路模拟试验系统仿真分析

3.1 多刚体系统动力学理论基础

3.1.1 多刚体系统动力学简介

3.1.2 多刚体系统动力学工程背景

3.2 试验系统运动学与动力学仿真分析

3.2.1 运动学仿真分析

3.2.2 动力学仿真分析

3.3 系统反解算法

3.3.1 坐标转换矩阵

3.3.2 位置反解

3.3.3 反解算法验证

3.4 系统联合仿真模型的建立

3.5 小结

4 电池包多通道道路模拟试验方法研究

4.1 道路模拟试验基本原理

4.2 频响函数估计

4.2.1 激励信号的选取

4.2.2 频响函数计算

4.2.3 频响函数评价方法

4.3模拟迭代方法

4.3.1 模拟迭代基本原理

4.3.2 模拟迭代的实现

4.3.3 迭代误差评价方法

4.4 道路模拟试验方法

4.5 小结

5 电池包多通道道路模拟虚拟试验

5.1虚拟试验技术

5.2 电池包道路谱采集及分析

5.2.1 采集系统组建及调试

5.2.2 道路谱实车采集

5.2.3 数据处理及分析

5.3 道路谱模拟迭代

5.3.1 激励点与响应点的定义

5.3.2 频响函数的实现与分析

5.3.3 初始驱动信号的求取

5.3.4 模拟迭代

5.4迭代结果分析

5.5 虚拟试验

5.6 小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 设想和展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果