報批稿中的24Hz定頻試驗，對應(yīng)實際場景是車輛勻速通過通州試驗場的搓板路。實際上，搓板路工況雖然對懸架和懸置系統(tǒng)是比較嚴(yán)苛的考驗，但對電池包結(jié)構(gòu)的傷害并不大。對于定頻振動疲勞分析，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，只要滿足這個要求，24Hz定頻激勵下電池包結(jié)構(gòu)各點的應(yīng)力響應(yīng)基本都能控制在疲勞極限之下，計算出的損傷值非常接近0。

機械沖擊仿真

機械沖擊測試模擬車輛以較高速度通過障礙物或坑洼時電池包受到的沖擊，試驗裝置如圖3所示。

圖3 機械沖擊測試裝置

機械沖擊測試只考慮Z向載荷，正負(fù)Z向各進(jìn)行6次持續(xù)時間為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。

按報批稿規(guī)定，電池包在沖擊試驗后不發(fā)生泄漏、外殼破裂、起火或爆炸即算合格。實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后無破損和可見變形、系統(tǒng)功能正常，內(nèi)部結(jié)構(gòu)無損壞，無安全隱患。對于仿真分析，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。

機械沖擊仿真分析比較簡單，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。

機械沖擊試驗要求的加速度峰值為7g，即使按照容差上限，最大也不超過8.05G，但實際車輛在沖擊路沿、高速過坎、通過深坑時，即使有懸架緩沖，電池包的加速度峰值也經(jīng)常會超過十幾個g。所以建議測試和仿真都將沖擊載荷適當(dāng)放大，采用峰值20g持續(xù)時間為6ms的半正弦加速度波形。如圖4所示。

圖4 報批稿規(guī)定的沖擊波形和本文建議波形

模擬碰撞仿真

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

圖5 模擬碰撞測試裝置

高速碰撞發(fā)生后，車輛需要報廢或者大修，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代表臺車的剛性體上，然后施加加速度載荷。因為臺車正碰和側(cè)碰試驗都要求用同一個試驗對象，所以仿真時也要在同一次分析里先后施加X和Y向加速度載荷。

報批稿規(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公里偏置碰試驗時，電池包等效加速度一般在35g 以上；在進(jìn)行50公里側(cè)碰試驗時，電池包等效加速度一般在25g以上。所以建議測試和仿真時將加速度波形放大，X向加速度提升至38g，Y向加速度提升至28g。

圖6 報批稿規(guī)定的模擬碰撞試驗波形和建議波形

擠壓仿真