CN111198102A - 一种集成式电驱系统台架振动工况拟合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成式电驱系统台架振动工况拟合方法，包括：采集路试数据，处理时域信号，计算损伤谱FDS以及冲击响应谱SRS，计算总损伤谱∑FDS及冲击响应谱包络∑SRS，获取PSD谱，计算PSD谱作用在单自由度系统上产生的极限响应谱ERS，验证是否存在过压缩，如果是，则调整PSD谱的试验时间，然后返回再获取PSD谱，否则将所述PSD谱以及设置的PSD谱的试验时间作为拟合的集成式电驱系统台架振动工况。本发明能解决产品设计无依据的窘迫情况和参考其他标准产生的过设计或者验证不充分问题。

Description

一种集成式电驱系统台架振动工况拟合方法
技术领域
本发明属于振动试验领域，具体涉及一种集成式电驱系统台架振动工况拟合方法。
背景技术
针对纯电动汽车集成式电驱总成(减速机、电机、电控等集成于一体)，目前无相关国家或者国际标准规定其随机振动耐久试验工况。大部分企业的纯电动汽车的集成式电驱系统随机振动工况参考国标《GBT 28046.3-2011道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第3部分：机械负荷》执行。该标准针对的是传统汽车电气及电子设备的振动耐久工况。纯电动汽车集成式电驱系统振动耐久工况若按照标准中4.1.2.2工况执行，工况过严，这会导致电驱总成产品的过设计；若按照标准中4.1.2.4工况执行，工况较弱，会导致电驱总成试验验证不充分等问题。
综上，纯电动汽车上应用的集成式电驱系统在没有专门标准规范之前，无论参考何种标准执行，均存在某方面的缺陷问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种集成式电驱系统台架振动工况拟合方法，以解决产品设计无依据的窘迫情况和参考其他标准产生的过设计或者验证不充分问题。
本发明所述的集成式电驱系统台架振动工况拟合方法，包括：
第一步、采集路试数据：搭载整车耐久试验，通过三向加速度传感器采集各阶段的集成式电驱系统悬置安装点位置附近的振动加速度数据；
第二步、处理时域信号：对所采集的振动加速度数据(为时域信号)进行处理，剔除异常数据，保留各阶段的单个循环路况下的振动加速度数据；
第三步、计算损伤谱FDS以及冲击响应谱SRS：利用载荷加速模块，分别将各阶段的单个循环路况下的振动加速度数据进行计算转换，得到各阶段的单个循环路况下预设频率范围内的损伤谱FDS以及冲击响应谱SRS；
第四步、计算总损伤谱∑FDS及冲击响应谱包络∑SRS：利用载荷加速模块，将所有阶段的单个循环路况下预设频率范围内的损伤谱进行线性放大，再进行线性相加，得到整个耐久试验下的总损伤谱∑FDS；将所有阶段的单个循环路况下预设频率范围内的冲击响应谱进行包络，得到冲击响应谱包络∑SRS；
第五步、获取PSD谱：根据设置的PSD谱的试验时间，利用载荷加速模块对总损伤谱∑FDS进行压缩拟合，得到用于台架振动试验的PSD谱；
第六步、计算PSD谱作用在单自由度系统上产生的极限响应谱ERS；
第七步、验证是否存在过压缩，如果是，则调整PSD谱的试验时间，然后返回执行第五步，否则执行第八步；
第八步、将所述PSD谱以及设置的PSD谱的试验时间作为拟合的集成式电驱系统台架振动工况。
优选的，所述验证是否存在过压缩的方式为：将所述冲击响应谱包络∑SRS与极限响应谱ERS进行对比，如果预设频率范围内冲击响应谱包络∑SRS的各个频率所对应的峰值响应加速度大于极限响应谱ERS的相应频率所对应的峰值响应加速度，则表示不存在过压缩(即压缩合理)，否则表示存在过压缩(即压缩不合理)。
优选的，在采集路试数据时，需通过三向加速度传感器采集各阶段的2～3个循环路况下的所述振动加速度数据。
优选的，所述预设频率范围为0～2000Hz。
本发明基于单自由度系统对所采集到的振动加速度数据进行计算，得到相对应的损伤谱以及冲击响应谱，再利用线性叠加得到总的损伤谱，再利用载荷压缩理论进行压缩拟合得到用于台架振动试验的PSD谱，同时为了防止存在过压缩问题，也提供了相应的验证方式。本发明解决了集成式电驱系统无振动工况验证的问题，解决了产品设计无依据的窘迫情况，同样也解决了参考其他标准产生的过设计或者验证不充分问题。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明中某个阶段的单个循环路况下0～2000Hz内的损伤谱曲线。
图3为本发明中某个阶段的单个循环路况下0～2000Hz内的冲击响应谱曲线。
图4为本发明中的PSD谱曲线。
图5为本发明中冲击响应谱包络∑SRS与极限响应谱ERS的对比曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
本实施例中描述的方法都是基于单自由度系统，此时系统的固有频率为某一特定的值。在此基础上，将采集的时域信号施加到该系统上，得到该固有频率下的加速度响应及损伤。将单自由度系统的固有频率增大，循环上述操作，可得到所想关注的频率范围(即预设频率范围)的冲击响应谱和损伤谱。
如图1所示的集成式电驱系统台架振动工况拟合方法，包括：
第一步、采集路试数据
搭载整车耐久试验，通过三向加速度传感器采集各阶段的集成式电驱系统悬置安装点位置附近的振动加速度数据(为时域信号)。通常一个完整的耐久试验由若干个阶段组成，每个阶段都是由一定的循环路况组成；因此，在采集路试数据时，任何阶段的集成式电驱系统悬置安装点位置附近的振动加速度数据需采集2～3个循环路况。
第二步、处理时域信号
利用信号处理软件对所采集的振动加速度数据进行处理，通过多组数据的对比，剔除异常数据，保留各阶段的单个循环路况下的振动加速度数据(为剔除异常数据之后剩余的正常数据)。
第三步、计算损伤谱FDS以及冲击响应谱SRS
基于单自由度系统，利用载荷加速模块，分别将各阶段的单个循环路况下的振动加速度数据进行计算转换(即时域信号到频域信号的转换，其计算转换方式为现有技术)，得到各阶段的单个循环路况下0～2000Hz内的损伤谱FDS以及冲击响应谱SRS，比如图2、图3所示的损伤谱曲线、冲击响应谱曲线。
第四步、计算总损伤谱∑FDS及冲击响应谱包络∑SRS
利用载荷加速模块，将所有阶段的单个循环路况下0～2000Hz内的损伤谱进行线性放大，再进行线性相加，得到整个耐久试验下的总损伤谱∑FDS；将所有阶段的单个循环路况下预设频率范围内的冲击响应谱进行包络，得到冲击响应谱包络∑SRS。
第五步、获取PSD谱
根据设置的PSD谱的试验时间(即等效试验时间Teq)，利用载荷加速模块对总损伤谱∑FDS进行压缩拟合，得到用于台架振动试验的PSD谱(参见图4)；
其压缩拟合公式如下：
Figure BDA0002371117830000031
其中，Gsynth(fn)表示PSD谱曲线在fn处的加速度功率谱密度值，fn表示系统的固有频率，Q表示动态放大系数，∑FDS(fn)表示总损伤谱曲线在fn处的总损伤值，k表示正太分布概率，K表示单自由度系统的弹簧刚度，b、C表示S-N曲线(即材料的疲劳曲线)的疲劳常数，N＝C·S-b，Γ()是指伽马函数，定义为
Figure BDA0002371117830000032
第六步、计算PSD谱作用在单自由度系统上产生的极限响应谱ERS
按照理论公式计算PSD谱作用在单自由度系统上产生的极限响应谱ERS；其计算公式如下：
Figure BDA0002371117830000041
其中，ERSaccel(fn)表示极限响应谱曲线在fn处的峰值响应加速度，
Figure BDA0002371117830000042
表示PSD谱曲线在fn处的幅值。
得到的极限响应谱ERS形式类似于图5中的ERS。
第七步、验证是否存在过压缩
将冲击响应谱包络∑SRS与极限响应谱ERS进行对比，如果预设频率范围内冲击响应谱包络∑SRS的各个频率所对应的峰值响应加速度大于极限响应谱ERS的相应频率所对应的峰值响应加速度(参见图5)，则表示不存在过压缩(即压缩合理)，执行第八步，否则表示存在过压缩(即压缩不合理)，需要调整PSD谱的试验时间(比如增大PSD谱的试验时间，即重新设置PSD谱的试验时间)，然后返回执行第五步。
第八步、将PSD谱以及设置的PSD谱的试验时间作为拟合的集成式电驱系统台架振动工况。

Claims (4)

1.一种集成式电驱系统台架振动工况拟合方法，其特征在于，包括：
第一步、采集路试数据：搭载整车耐久试验，通过三向加速度传感器采集各阶段的集成式电驱系统悬置安装点位置附近的振动加速度数据；
第二步、处理时域信号：对所采集的振动加速度数据进行处理，剔除异常数据，保留各阶段的单个循环路况下的振动加速度数据；
第三步、计算损伤谱FDS以及冲击响应谱SRS：利用载荷加速模块，分别将各阶段的单个循环路况下的振动加速度数据进行计算转换，得到各阶段的单个循环路况下预设频率范围内的损伤谱FDS以及冲击响应谱SRS；
第四步、计算总损伤谱∑FDS及冲击响应谱包络∑SRS：利用载荷加速模块，将所有阶段的单个循环路况下预设频率范围内的损伤谱进行线性放大，再进行线性相加，得到整个耐久试验下的总损伤谱∑FDS；将所有阶段的单个循环路况下预设频率范围内的冲击响应谱进行包络，得到冲击响应谱包络∑SRS；
第五步、获取PSD谱：根据设置的PSD谱的试验时间，利用载荷加速模块对总损伤谱∑FDS进行压缩拟合，得到用于台架振动试验的PSD谱；
第六步、计算PSD谱作用在单自由度系统上产生的极限响应谱ERS；
第七步、验证是否存在过压缩，如果是，则调整PSD谱的试验时间，然后返回执行第五步，否则执行第八步；
第八步、将所述PSD谱以及所述PSD谱的试验时间作为拟合的集成式电驱系统台架振动工况。
2.根据权利要求1所述的集成式电驱系统台架振动工况拟合方法，其特征在于，所述验证是否存在过压缩的方式为：将所述冲击响应谱包络∑SRS与极限响应谱ERS进行对比，如果预设频率范围内冲击响应谱包络∑SRS的各个频率所对应的峰值响应加速度大于极限响应谱ERS的相应频率所对应的峰值响应加速度，则表示不存在过压缩，否则表示存在过压缩。
3.根据权利要求1或2所述的集成式电驱系统台架振动工况拟合方法，其特征在于：在采集路试数据时，需通过三向加速度传感器采集各阶段的2～3个循环路况下的所述振动加速度数据。
4.根据权利要求1至3任一项所述的集成式电驱系统台架振动工况拟合方法，其特征在于：所述预设频率范围为0～2000Hz。
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