电动汽车动力蓄电池箱振动特性试验研究.pdf

2011年2月
电子减
Dac,2077
第2智
ELECTAONIC TEST
电动汽车动力蓄电池箱振动特性试验研究
桑林,李志明,潘成
(1国网电力科学研究院,江苏南京210003;2国电南瑞科技股份有限公司,江苏南京210061)
摘要:动力电池箱作为电动汽车能量供给的关键设备,其结构设计应在保证存放空间合理布局的基础上,
满足多变运行环境和行驶工况下的机械承受、工作安全性、可靠性及使用寿命要求。本文介绍了一种与实际
载荷作用等效的动力电池箱振动模拟试验方法,通过改变ⅹ轴、Y轴、Z轴3个不同轴向的试验控制参数作
连串可控振动模拟,并在振动激励施加过程中完成连续放电特性测试,以确定电池箱构成部件不应引起或
加剧产生的电气功能失效、结构动态位移、组件机械磨损等现象。从而积累电池箱的动力学响应数据,分析
电池箱振动特性规律
关键词:动力蓄电池箱;振动特性;试验方法
中图分类号:TrV32+3文献标识码:B
Research on vibration characteristics of the
electric vehicle battery pack
Sang Lin', Li Zhiming, Pan Cheng
(1 State Grid Electric Power Research Institute, Nanjing Jiangsu, 210003
2 NARI Technology Development Co, Ltd, Nanjing Jiangsu, 210061)
Abstract: As a key equipment of energy supply for an electric vehicle, the structure design of a power battery pack
should meet the needs of bearing capacity, safety and reliability of operation as well as service life under different movin
environments and traveling conditions. The paper presents an experimental method of simulative vibration for a power
battery pack under an equivalent actual load. A series of vibration tests will be performed using three axial controlling
parameters. And a series of tests for continuous discharge features during vibration exciting also will be performed
The test results should indicate that all parts of the power battery pack do not induce failures of electric function and
any dynamic displacement of the construction as well as mechanical wear of the parts. The present work will provide
some useful data to service as an accumulation of dynamic response and a basis of the vibration characteristics for power
battery pack
Keywords: power battery pack; vibration characteristics; testing methods
★基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2011AA11A279)
1
2077.12
Design Research
0引言
振动激励类型多样,一类来自于外界使用环境,如地面
凹凸不平、起伏扭曲所产生的某种激励;另一类来自于
我国经济社会发展面临着能源供应短缺、生态环车辆本体,如发动机点火、起步顫动、车辆制动所产生
境污染的严峻挑战。发展节能环保的绿色电动汽车,解的某种激励。振动激励通过轮胎、车身结构、传动系统
决传统燃油汽车所带来的石油依赖、能源效率、温室废进行传递。(2)振动頻率覆盖范围广,从低频、声频到
气等诸多负面影响,实现节能减耗和破排治污势在必行。超声,从5H2000Z。本文试验方案主要讨论的频率
动力蓄电池箱作为电动汽车能量供给的关键设备,其结谱范围在5Hz20H.(3)振动具有多维空间性,横向、
构设计应在保证存放空间合理布局的基础上,满足多变垂向和纵向3个正交方向。
运行环境和行驶工况下的机械承受、工作可靠性和使用
因此,如何在实验室中合理、准确地模拟符合振动
寿命。
环境特点的真实场景是振动试验所追求的主要目标之一。
本文设计一种与实际载荷作用等效的动力蓄电池箱
振动模拟试验方案,通过改变3个不同轴向(X轴、Y轴、13试验依据、方法
Z轴)试验控制参数作一连串可控振动模拟,并在振动激
目前,电工电子类产品振动试验的国家标准已颁布
励施加过程中完成连续放电特性测试,以确定电池箱构
实施,主要有GB/2423.10-2008试验方法Fc:正弦振动
成部件不应引起或加剧产生的电气功能失效、结构动态
GB/n2423.56-2006试验方法h:宽带随机振动、GB/
位移、组件机械磨损。从而积累电池箱的动力学响应数据,
T2423.58-2008试验方法:混合模式振动。同时,国内
分析电池箱振动特性规律。
外标准化组织及相关行业也正在逐步制定完善电动汽车
部件和动力蓄电池的技术标准、试验方法。如QCT743
1动力电池箱振动试验
ISO12405、SAE2380、JISD1601。但至今还没有颁布专
1.1动力菩电池箱结构
门适用电池箱产品的相关标准。
1.3.1正弦振动(Fc)
动力蓄电池箱是由若干单体蓄电池或动力蓄电池模
正弦振动试验按频率变化的方式可以分为定频振
块、箱体、电池信息采集单元及相关电气、机械附件等
动和扫频振动。定频振动是在已知的共振点频率、危险
构成的装置,简称电池箱。图1为一典型电池箱结构示意。
点频率或特殊点频率上,按规定的试验参数(频率、振
动幅值)进行正弦振动试验,并达到耐久试验的持续时
间要求。扫频试验是在规定频率范围内,按规定的量值
和扫频速率,由低频到高频,再由高频到低频周期往复,
并达到设定的总次数。
K
1.3.2随机振动(Fh
随机振动试验是无法用确定性函数描述运动规律的
种非确定性机械振动。按频带宽度可以分为宽带随机
试验和窄带随机试验。试验条件由频率范围、加速度谱
密度、加速度谱密度的频谱、总均方根加速度值和试验
时间等参数共同确定。随机振动试验的效率高于正弦振
图1动力荸电池箱结构
动试验,且不易发生正弦扫描时所产生的过应力及应力
1.2振动环境特点
残余等不良影响。
电池箱在运输、使用过程中会受到不同类型和