一种电池箱振动试验装置及振动试验方法与流程

1.本公开涉及试验领域，尤其涉及一种电池箱振动试验装置及振动试验方法。


背景技术：

2.现有的振动试验装置及振动试验方法主要聚焦于对电池等零部件的可靠性验证，技术方案一般分为以下几类：1、改进振动台扩展台面与被测样件之间的连接机构：通过设计优化振动工装以保证振动台输入的振动信号不失真；2、多维度加载作用于电池样品的测试工况：振动试验过程中为被测电池样品提供温度、湿度环境，同时进行充放电，以便模拟电池实际使用工况，保证验证的可信度。但当前技术方案均是对被测样品可靠性验证，测试时间较长，且无法实现对样品的精细化评估，其振动标准多采用国标，与矿用车等车辆的工况不匹配，针对特殊车型、极端工况条件下使用的电池箱缺乏相关的振动试验方法。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中的至少一个技术问题，本公开提供了一种电池箱振动试验装置及振动试验方法。
4.根据本公开的第一方面，提供了一种电池箱振动试验装置，包括：
5.振动台，用于产生试验电池箱所需的振动；
6.外部框架，与所述振动台相连；
7.内部框架，设置于所述外部框架内，与所述外部框架通过减振器相连，以使所述内部框架与所述外部框架可相对运动；
8.电池箱，设置于所述内部框架内，与所述内部框架相连。
9.可选的，所述内部框架与所述外部框架之间设置用于连接所述内部框架和所述外部框架的连接杆；
10.至少两根所述连接杆分别设置于所述内部框架相对的两侧；
11.至少一个所述减振器竖直设置于所述内部框架底部。
12.可选的，所述振动台包括振动台台体和振动台台面，所述自振动台台面固定有用于栓接所述外部框架的振动工装。
13.根据本公开的第二方面，提供了一种振动试验方法，用于利用本公开的第一方面任一所述的电池箱振动试验装置进行减振试验，所述方法包括：
14.获取振动激励信号，将所述振动激励信号输入所述振动台；
15.利用加速度采集设备采集所述电池箱位置的振动响应信号；
16.以相同的psd谱生成方法，分别根据所述振动响应信号生成相应的第一psd谱以及根据所述振动激励信号生成相应的第二psd谱；
17.根据所述第一psd谱和所述第二psd谱，确定减振效果。
18.可选的，所述获取振动激励信号，包括：
19.获取不同工况条件下实车采集的电池箱的振动加速度信号；
20.以根据振动加速度信号生成标准psd谱时各个方向未经压缩处理的频域信号作为所述振动激励信号；
21.其中，所述标准psd谱与所述第一psd谱的生成方法相同。
22.可选的，所述根据振动加速度信号生成标准psd谱，包括：基于所述振动加速度信号计算相应的目标里程损伤谱，压缩拟合所述目标里程损伤谱以生成标准psd谱。
23.可选的，所述压缩拟合所述目标里程损伤谱以生成标准psd谱，包括：
24.压缩拟合所述目标里程损伤谱，以得到相应的psd谱；
25.根据所述psd谱，取各方向强度最大的信号作为标准信号，以生成相应的标准psd谱。
26.可选的，压缩拟合所述目标里程损伤谱，以得到相应的psd谱，包括：
27.基于等损伤原理，根据设置的振动时长对所述目标里程损伤谱进行压缩处理，得到压缩信号谱；
28.在各个方向上取每个频率点下的psd信号最大值对所述压缩信号谱进行包络拟合处理，以得到相应的psd谱。
29.可选的，根据所述第一psd谱和所述第二psd谱，确定减振效果，包括：
30.根据所述第一psd谱的rms值和所述第二psd谱的rms值，确定减振效果。
31.可选的，根据所述第一psd谱的rms值和所述第二psd谱的rms值，确定减振效果，包括：
32.根据公式e＝1-rms1/rms2确定减振效果，其中，e表示减振效果的量化值，rms1表示第一psd谱的rms值，rms2表示第二psd谱的rms值。
33.本公开实施例中提供的一个或多个技术方案，可以试验得到准确的减振效果。
附图说明
34.附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
35.图1示出了根据本公开示例性实施例的一种电池箱振动试验装置的示意图；
36.图2示出了根据本公开示例性实施例的一种振动试验方法的流程图；
37.图3示出了根据本公开示例性实施例的一种振动试验方法的子流程图；
38.图4示出了根据本公开示例性实施例的一种振动试验方法的逻辑流程图。
具体实施方式
39.下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
40.应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。
41.本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
42.需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
43.本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
44.以下参照附图描述本公开的方案。
45.参见图1，一种电池箱振动试验装置，包括：
46.振动台101，用于产生试验电池箱所需的振动；
47.外部框架102，与振动台101相连；
48.内部框架103，设置于外部框架102内，与外部框架102通过减振器104相连，以使内部框架103与外部框架102可相对运动；
49.电池箱105，设置于内部框架103内，与内部框架103相连。
50.本公开示例性实施例中的外部框架102为固定部件，内部框架103为运动部件，外部框架102与振动台101一起运动，内部框架103与电池箱105一起运动，外部框架102与内部框架103由于通过减振器104相连，因此在外部框架102运动时，内部框架103出现相对运动造成减振器104行程改变，使得固定于内部框架103的电池箱105与固定于振动台101的外部框架102相对运动产生位移，传递的振动能量被衰减，从而起到减振的效果，可见内部框架103主要有两个作用：一是承载电池箱，二是在振动过程中通过减振器运动产生的位移，将传递的振动能量衰减，实现减振效果。本公开的电池箱振动试验装置可以利用振动台101根据试验要求产生试验所需的振动，振动传递到外部框架102经减振器104减振后传递到内部框架103，内部框架103的振动传递给电池箱105。此时可以利用振动加速度采集设备采集电池箱105的振动信号，可以根据采集得到的振动信号与相应振动台101输出的振动信号(或振动台101的激励信号)可以判断具有外部框架102、内部框架103和减振器104的减振系统的减振效果。
51.在一个实施方式中，内部框架103与外部框架102之间设置用于连接内部框架103和外部框架102的连接杆106。示例性的，内部框架103与外部框架102之间设置至少两个连接杆106，至少两根连接杆106分别水平设置于内部框架103相对的两侧。为了进一步提升减振效果连接杆106为弹性连接杆，连接杆106可以对内部框架103产生具弹性支撑力，进而使减振装置的减振效果更佳。内部框架103上部通过连接杆106与外部框架102连接，内部框架103底部通过减振器104与外部框架103连接。
52.在一个实施方式中，至少一个减振器104竖直设置于内部框架103底部。减振器104可以设置一个或多个，示例性的，二个减振器104竖直设置于内部框架103底部。
53.在一个实施方式中，振动台101包括振动台台体1011和振动台台面1012，自振动台台面固定有用于栓接外部框架的振动工装107。振动工装107利用固定螺栓108与振动台台
面1012连接。
54.本公开的一种电池箱台架振动试验装置，可用于矿车用电池箱105减振系统效果评价试验，此试验装置可以用来模拟电池箱105在实车行驶过程中受到的振动载荷，且此装置中的减振系统可以有效减低振动载荷，减低电池箱105受到的结构损伤，延长使用寿命。电池箱台架振动试验装置可验证装置中的减振系统的减振效果。
55.参见图2，一种振动试验方法，用于利用本公开实施例提供的电池箱振动试验装置进行减振试验，方法包括：
56.s201，获取振动激励信号，将振动激励信号输入振动台。
57.本步骤中，获取振动激励信号可包含如下步骤：
58.s301，获取不同工况条件下实车采集的电池箱的振动加速度信号。
59.本步骤中，加速度采集设备采集的振动加速度信号存在毛刺、零漂等，因此可先预处理振动加速度信号以去毛刺、去零漂等。可以知道的，本公开示例性实施例的预处理方法可以是各种可实现本公开实施例目的的预处理方法。
60.s302，以根据振动加速度信号生成标准psd谱时各个方向未经压缩处理的频域信号作为振动激励信号；其中，标准psd谱与第一psd谱的生成方法相同。
61.振动激励信号来源于实车振动加速度信号采集，贴合实际使用工况，大大保证了验证标准的合理性。
62.标准psd谱为可对比的psd功率谱密度谱。结合以根据振动加速度信号生成标准psd谱时各个方向未经压缩处理的频域信号作为振动激励信号，可以大幅提升电池箱振动试验装置验证的效果和准确性。
63.在一个实施方式中，基于振动加速度信号计算相应的目标里程损伤谱，压缩拟合目标里程损伤谱以生成标准psd谱。
64.在基于振动加速度信号计算相应的目标里程损伤谱时，具体可以：利用快速傅里叶变换等方式计算振动加速度信号的功率谱密度psd，利用等损伤原理的方法根据里程要求及参数要求计算将psd数据映射到损伤指数，以得到目标里程损伤谱。此处也可以利用其他损伤谱计算方法计算，此处不再详细说明。
65.在压缩拟合目标里程损伤谱以生成标准psd谱时，具体可以：压缩拟合目标里程损伤谱，以得到相应的psd谱；根据psd谱，取各方向强度最大的信号作为标准信号，以生成相应的标准psd谱。在实际运用过程中，也可以利用psd生成器生成目标里程损伤谱对应的标准psd谱，目标里程损伤谱的损伤保持一致性，若极端响应值的幅值过高，则调整等效时间。
66.在压缩拟合目标里程损伤谱以得到相应的psd谱时，具体可以：基于等损伤原理，根据设置的振动时长对目标里程损伤谱进行压缩处理，得到压缩信号谱；在各个方向上取每个频率点下的psd信号最大值对压缩信号谱进行包络拟合处理，以得到相应的psd谱。取各个方向上取每个频率点下的psd信号最大值的优点在于可以突出信号的主要频率特征，更好地体现信号的幅度变化，在进行拟合时，每个频率的psd最大值可以准确地反映出信号在该频率上的幅度大小，通过将这些最大值进行拟合，可以更好地描述信号的整体幅度变化情况，使得本公开基于此生成的标准psd谱判断结构状态时更为准确。
67.示例性的，参见图4，获取振动激励信号的步骤可以为：
68.a、采集振动加速度信号：在不同客户，不同工况条件下实车采集电池箱的振动加
速度信号(振动路道的时域信号)。
69.b、预处理振动加速度信号：去毛刺、去零漂，按需求加载工况。
70.c、计算目标里程损伤谱：基于振动加速度信号，根据里程要求、参数要求计算目标里程损伤谱。
71.d、压缩处理：基于等损伤理论，根据需求的振动时长，将目标里程损伤谱进行压缩，得到求解的压缩信号谱；
72.e、包络拟合处理：各方向取每个频率点下psd最大值，并进行拟合简化。
73.f、生成标准psd谱：各路谱进行对比分析，取各方向强度最大的信号作为标准信号，以生成标准psd谱。
74.g、振动激励信号:分别取生成标准psd谱三个方向未经过压缩的频域信号作为振动台的输入信号，此信号用于模拟电池在实际道路行驶过程中受到的振动激励信号。
75.s202，利用加速度采集设备采集电池箱位置的振动响应信号。
76.示例性的，参见图4，振动激励信号输入振动台，信号依次经过振动工装、减振框架(外部框架和内部框架)到达电池箱，在电池箱上布置加速度采集设备，通过加速度采集设备采集电池箱位置的响应信号(振动响应信号)。
77.本步骤中，可以利用加速度采集设备采集实车运营中电池箱105位置的振动响应信号。
78.s203，以相同的psd谱生成方法，分别根据振动响应信号生成相应的第一psd谱以及根据振动激励信号生成相应的第二psd谱。
79.根据振动响应信号(经减振)生成相应的第一psd谱时，可以按照生成标准psd谱时相应的数据处理步骤，根据被减振系统减振的振动响应信号压缩得到第一psd谱。此第一psd谱与目标里程相关联。
80.根据振动激励信号(未经减振)生成相应的第二psd谱时，可以按照生成标准psd谱时相应的数据处理步骤，根据振动激励信号压缩得到第二psd谱。
81.s204，根据第一psd谱和第二psd谱，确定减振效果。
82.可分别计算第一psd谱的rms值和第二psd谱的rms值，根据第一psd谱的rms值和第二psd谱的rms值，确定减振效果。
83.具体的，根据公式e＝1-rms1/rms2确定减振效果，其中，e表示减振效果的量化值，rms1表示第一psd谱的rms值(减振)，rms2表示第二psd谱的rms值(无减振)。利用减振效果的量化值量化减振效果，其试验结果更为直观有效。
84.相比可靠性试验，本技术方案中验证时间较短，在保证振动台激励信号相同的前提下，采用加速度采集设备分别采集带减振系统和不带减振系统两种状态下电池箱的响应信号，通过对响应信号进行压缩处理，形成最终的psd谱(频域谱)，通过计算对比两种状态下的psd谱rms值(均方根值)，以实现减振系统的量化评价。

技术特征：
1.一种电池箱振动试验装置，其特征在于，包括：振动台，用于产生试验电池箱所需的振动；外部框架，与所述振动台相连；内部框架，设置于所述外部框架内，与所述外部框架通过减振器相连，以使所述内部框架与所述外部框架可相对运动；电池箱，设置于所述内部框架内，与所述内部框架相连。2.根据权利要求1所述的一种电池箱振动试验装置，其特征在于，所述内部框架与所述外部框架之间设置用于连接所述内部框架和所述外部框架的连接杆；至少两根所述连接杆分别设置于所述内部框架相对的两侧；至少一个所述减振器竖直设置于所述内部框架底部。3.根据权利要求1所述的一种电池箱振动试验装置，其特征在于，所述振动台包括振动台台体和振动台台面，所述自振动台台面固定有用于栓接所述外部框架的振动工装。4.一种振动试验方法，其特征在于，用于利用权利要求1～3任一所述的电池箱振动试验装置进行减振试验，所述方法包括：获取振动激励信号，将所述振动激励信号输入所述振动台；利用加速度采集设备采集所述电池箱位置的振动响应信号；以相同的psd谱生成方法，分别根据所述振动响应信号生成相应的第一psd谱以及根据所述振动激励信号生成相应的第二psd谱；根据所述第一psd谱和所述第二psd谱，确定减振效果。5.根据权利要求4所述的振动试验方法，其特征在于，所述获取振动激励信号，包括：获取不同工况条件下实车采集的电池箱的振动加速度信号；以根据振动加速度信号生成标准psd谱时各个方向未经压缩处理的频域信号作为所述振动激励信号；其中，所述标准psd谱与所述第一psd谱的生成方法相同。6.根据权利要求5所述的振动试验方法，其特征在于，所述根据振动加速度信号生成标准psd谱，包括：基于所述振动加速度信号计算相应的目标里程损伤谱，压缩拟合所述目标里程损伤谱以生成标准psd谱。7.根据权利要求6所述的振动试验方法，其特征在于，所述压缩拟合所述目标里程损伤谱以生成标准psd谱，包括：压缩拟合所述目标里程损伤谱，以得到相应的psd谱；根据所述psd谱，取各方向强度最大的信号作为标准信号，以生成相应的标准psd谱。8.根据权利要求7所述的振动试验方法，其特征在于，压缩拟合所述目标里程损伤谱，以得到相应的psd谱，包括：基于等损伤原理，根据设置的振动时长对所述目标里程损伤谱进行压缩处理，得到压缩信号谱；在各个方向上取每个频率点下的psd信号最大值对所述压缩信号谱进行包络拟合处理，以得到相应的psd谱。9.根据权利要求4所述的振动试验方法，其特征在于，根据所述第一psd谱和所述第二psd谱，确定减振效果，包括：
根据所述第一psd谱的rms值和所述第二psd谱的rms值，确定减振效果。10.根据权利要求9所述的振动试验方法，其特征在于，根据所述第一psd谱的rms值和所述第二psd谱的rms值，确定减振效果，包括：根据公式e＝1-rms1/rms2确定减振效果，其中，e表示减振效果的量化值，rms1表示第一psd谱的rms值，rms2表示第二psd谱的rms值。

技术总结
本公开提供了一种电池箱振动试验装置及振动试验方法，适用于自动驾驶矿车的电池箱振动试验，电池箱振动试验装置包括：振动台，用于产生试验电池箱所需的振动；外部框架，与振动台相连；内部框架，设置于外部框架内，与外部框架通过减振器相连，以使内部框架与外部框架可相对运动；电池箱，设置于内部框架内，与内部框架相连。振动试验方法包括：获取振动激励信号，将振动激励信号输入振动台；利用加速度采集设备采集电池箱位置的振动响应信号；以相同的PSD谱生成方法，分别根据振动响应信号生成相应的第一PSD谱以及根据振动激励信号生成相应的第二PSD谱；根据第一PSD谱和第二PSD谱，确定减振效果。实施本公开的方案可以得到准确的减振效果。振效果。振效果。


技术研发人员：田宇峰
受保护的技术使用者：北京易控智驾科技有限公司
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/7/7