电池框架耐久性分析方法与流程

本申请总体上涉及新能源商用汽车，具体地，本申请涉及一种新能源商用车的动力电池的电池框架耐久性分析方法。

背景技术：

1、新能源商用车动力电池框架用于支撑电池包及其冷却系统总成，由于商用车整车功率要求较高，通常需要较多数量的电池包串、并连接，造成电池包总成的尺寸和重量相对较大，从而对支撑电池包的框架提出了较高的耐久性设计要求，目前行业内并无明确的电池框架载荷谱采集方法和耐久性分析方法，因此本领域中需要一种新能源商用车的动力电池的电池框架耐久性分析方法。

技术实现思路

1、本申请的目的之一是提供一种能够克服现有技术中至少一个缺陷的电池框架耐久性分析方法。

2、本申请的一个目的是提供一种电池框架耐久性分析方法，其能够考虑到电池框架底部和车架的柔性变形，能够实现电池框托架载荷的用户关联。

3、本申请的另一个目的是提供一种电池框架耐久性分析方法，其建立了可应用于耐久性能计算的电池框架耐久载荷采集方法。

4、根据本申请的第一方面，提供一种电池框架耐久性分析方法，其包括以下步骤：建立电池框架组件的几何模型，所述电池框架组件包括电池框架和车架部分，电池框架安装在车架部分上；根据所述几何模型建立有限元分析模型；利用有限元分析模型基于车架部分对电池框架组件进行单位载荷应力场分析；利用有限元分析模型基于电池框架和车架部分获得电池框架组件的载荷谱；以及结合所述单位载荷应力场分析的结果、所述电池框架组件的载荷谱以及构成电池框架的材料的疲劳特性曲线获得电池框架的耐久性分析结果。

5、在电池框架耐久性分析方法的一些实施例中，利用有限元分析模型基于车架部分对电池框架组件进行单位载荷应力场分析包括：在车架部分上选择作为刚性单元的载荷施加点；在载荷施加点处施加单位载荷以建立单位载荷模型；以及针对每个单位载荷建立分析工况，对所有分析工况进行单位应力场求解。

6、在电池框架耐久性分析方法的一些实施例中，在车架部分上选择作为刚性单元的载荷施加点包括：在车架部分的底面上前后、左右对称的四个位置处建立四个刚性单元，作为底面载荷施加点；在车架部分的腹面中心的两个侧向位置处建立两个刚性单元，作为腹面载荷施加点；以及在车架部分的横梁的中心位置处建立一个刚性单元，作为横梁载荷施加点。

7、在电池框架耐久性分析方法的一些实施例中，在载荷施加点处施加单位载荷以建立单位载荷模型包括：在底面载荷施加点处施加沿竖直方向的单位载荷；在腹面载荷施加点处施加沿横向方向的单位载荷；以及在横梁载荷施加点处施加沿纵向方向的单位载荷。

8、在电池框架耐久性分析方法的一些实施例中，利用有限元分析模型基于电池框架和车架部分获得电池框架组件的载荷谱包括：针对车架部分建立位移载荷模型以获得载荷输入；针对电池框架设定载荷采集方案以获得载荷输出；以及对车架部分的位移载荷模型和采集到的电池框架的载荷进行虚拟迭代，以获得电池框架组件的载荷谱。

9、在电池框架耐久性分析方法的一些实施例中，针对车架部分建立位移载荷模型以获得载荷输入包括：在车架部分上选择作为刚性单元的载荷施加点；以及在载荷施加点处施加位移载荷以获得载荷输入。

10、在电池框架耐久性分析方法的一些实施例中，在车架部分上选择作为刚性单元的载荷施加点包括：在车架部分的底面上前后、左右对称的四个位置处建立四个刚性单元，作为底面载荷施加点；在车架部分的腹面中心的两个侧向位置处建立两个刚性单元，作为腹面载荷施加点；以及在车架部分的横梁的中心位置处建立一个刚性单元，作为横梁载荷施加点。

11、在电池框架耐久性分析方法的一些实施例中，在载荷施加点处施加位移载荷以获得载荷输入包括：在底面载荷施加点处施加沿竖直方向的位移载荷；在腹面载荷施加点处施加沿横向方向的位移载荷；以及在横梁载荷施加点处施加沿纵向方向的位移载荷。

12、在电池框架耐久性分析方法的一些实施例中，针对电池框架设定载荷采集方案以获得载荷输出包括在电池框架上布置传感器，所述传感器输出表示电池框架经受的载荷的受迫振动信号，以获得载荷输出。

13、在电池框架耐久性分析方法的一些实施例中，电池框架包括框架主体和框架底座，框架底座包括外框和两个或更多个腹梁，框架主体装配在框架底座的外框上，电池框架通过腹梁固定到车架部分上。

14、在电池框架耐久性分析方法的一些实施例中，针对电池框架设定载荷采集方案以获得载荷输出包括：在框架主体的六个面中的每个面的每条边的中点处布置传感器；在外框的四条边的中点处布置传感器；以及在每个腹梁的外侧上布置一个或多个传感器，其中所述传感器输出表示电池框架经受的载荷的受迫振动信号，以获得载荷输出。

15、在电池框架耐久性分析方法的一些实施例中，所述传感器为三向振动加速度传感器。

16、本申请的上述方案获得了显著的技术效果：（1）建立了可应用于耐久性能计算的新能源商用车动力电池框架耐久载荷采集方法；（2）建模及加载过程充分考虑到了电池框架底部和车架的柔性变形，提高了模型的准确度；（3）应用仿真复现试验数据即进行了电池框托架载荷的用户关联，耐久分析结果更具有针对性；（4）耐久分析计算节约了长里程、长周期的试验资源，降低了试验成本。

技术特征：

1.一种电池框架耐久性分析方法，其特征在于，所述电池框架耐久性分析方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的电池框架耐久性分析方法，其特征在于，利用有限元分析模型基于车架部分对电池框架组件进行单位载荷应力场分析包括：

3.根据权利要求2所述的电池框架耐久性分析方法，其特征在于，在车架部分上选择作为刚性单元的载荷施加点包括：

4.根据权利要求3所述的电池框架耐久性分析方法，其特征在于，在载荷施加点处施加单位载荷以建立单位载荷模型包括：

5.根据权利要求1所述的电池框架耐久性分析方法，其特征在于，利用有限元分析模型基于电池框架和车架部分获得电池框架组件的载荷谱包括：

6.根据权利要求5所述的电池框架耐久性分析方法，其特征在于，针对车架部分建立位移载荷模型以获得载荷输入包括：

7.根据权利要求6所述的电池框架耐久性分析方法，其特征在于，在车架部分上选择作为刚性单元的载荷施加点包括：

8.根据权利要求7所述的电池框架耐久性分析方法，其特征在于，在载荷施加点处施加位移载荷以获得载荷输入包括：

9.根据权利要求5所述的电池框架耐久性分析方法，其特征在于，针对电池框架设定载荷采集方案以获得载荷输出包括在电池框架上布置传感器，所述传感器输出表示电池框架经受的载荷的受迫振动信号，以获得载荷输出。

10.根据权利要求5所述的电池框架耐久性分析方法，其特征在于，电池框架包括框架主体和框架底座，框架底座包括外框以及两个或更多个腹梁，框架主体装配在框架底座的外框上，电池框架通过腹梁固定到车架部分上。

11.根据权利要求10所述的电池框架耐久性分析方法，其特征在于，针对电池框架设定载荷采集方案以获得载荷输出包括：

12.根据权利要求9或11所述的电池框架耐久性分析方法，其特征在于，所述传感器为三向振动加速度传感器。

技术总结
本申请涉及一种电池框架耐久性分析方法，其包括以下步骤：建立电池框架组件的几何模型，所述电池框架组件包括电池框架和车架部分，电池框架安装在车架部分上；根据所述几何模型建立有限元分析模型；利用有限元分析模型基于车架部分对电池框架组件进行单位载荷应力场分析；利用有限元分析模型基于电池框架和车架部分获得电池框架组件的载荷谱；以及结合所述单位载荷应力场分析的结果、所述电池框架组件的载荷谱以及构成电池框架的材料的疲劳特性曲线获得电池框架的耐久性分析结果。

技术研发人员：唐公明,耿磊,王敏,秦严彬,张帅,陈凯,张潇,王位
受保护的技术使用者：徐州徐工汽车制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22