新能源汽车的疲劳耐久测试

作者:北京博科测试系统股份有限公司 霍文雄 文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2019-01-18
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新能源的研究多集中在三电的性能方面,而对整车与零部件的振动疲劳和耐久的研究较少。随着电动汽车市场的扩大,如今有更多的车企正在逐步地从“逆向研发”转向“正向研发”,从电动汽车本身架构与用户需求出发进行设计与测试验证。

新能源汽车作为“中国制造2025”战略中的重点领域,其发展潜力巨大。目前业界对新能源的研究集中在三电的性能方面,对此已经有大量的研究试验,并已取得了诸多成果。

安全是整个汽车领域的核心,而电动汽车行业对整车与零部件的振动疲劳和耐久的研究较少。不少人认为,新能源汽车相对于传统燃油车,仅仅是动力系统更换,那么是否不需要做额外研究,直接套用燃油车的体系就可以呢?

早期的新能源车辆大多基于传统燃油车的底盘,而由于电池组与电机悬置点的差别,其重量分配、共振点及受力等都与传统燃油车不同,因此会有很多缺陷。在某次新能源汽车四通道道路模拟实验时,以用户采集的实际路谱进行疲劳耐久试验时,甚至出现板簧折断(图1)等安全隐患,而这些都需要通过整车的疲劳耐久测试来优化底盘悬架的设计(图2)。

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图1  板簧折断

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图2  通过整车的疲劳耐久测试来优化底盘悬架的设计

随着电动汽车市场的扩大,如今有更多的车企正在逐步地从“逆向研发”转向“正向研发”,从电动汽车本身架构与用户需求出发进行设计与测试验证。例如,现在已经在众多厂家使用的电池包快速更换技术,对电动车推广具有重要意义,但同时其压紧、锁止机构的振动疲劳耐久可靠性也更需要进行必要的试验,以保证可靠地更换,同时在行驶中稳定地束缚电池组有效连接。

由于新能源汽车通过电机替代了发动机,大大降低了动力系统噪声,使得车身噪声异响更加明显,对NVH测试要求更高,更需要在道路模拟试验中对车身的各个部件进行测试。要保证整车的性能可靠,就需要从零部件测试时保证其性能与可靠性。对于电机和电池测试,振动与机械导致的失效与故障率也是很高的。

例如电池测试,主要依据GB/T 31467.3-2015 《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统测试规程  第三部分 安全性要求与测试方法》,而试验表明通过率非常低。虽然目前对于“旧国标”过于严苛的要求,“新国标”中已经降低了振动与挤压的试验强度,测试时间也大幅降低。但是,现在该标准已成为公告测试中的强制测试标准,因此对于电池包的振动测试(图3)也变得更为重要。因为振动带来的失效情况最多,包括整体密封性、内部支架与模组断裂、最严重的内部线路断裂和绝缘层松动带来的短路等,这些会严重影响可靠性。

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图3  电池包的振动测试

而对于电池安装,我们需要考虑不同安装位置和不同道路的路谱载荷,也需要整车厂和零部件厂进行大量长时间的试验验证;同时,新标准采用的正弦扫频测试(图4)方式,而对于实际路谱并非不需要测试,只是没包含在公告测试中;主机厂通常也需要进行路谱振动研究与测试。

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图4  GB-31467中的扫频频率与幅值设置

为了更好地研究电动汽车的疲劳耐久特性,北京博科测试系统股份有限公司与重庆车辆检测研究院有限公司成立了电动车检测联合实验室,通过SERVOTEST公司的高性能作动器与控制系统为联合实验室构建了三大测试平台,分别是整车道路模拟系统(四立柱)、零部件液压伺服加载系统以及零部件6自由度道路模拟测试,为各主机厂与零部件厂提供专业的测试服务。

北京博科测试系统股份有限公司基于SERVOTEST伺服液压系统与美国宝克的研发生产测试两大平台,为新能源汽车提供从整车疲劳耐久、性能的研发和产线到零部件测试的完整测试平台,助力中国新能源汽车产业的发展。 

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