一种动力电池组自由模态试验装置及其使用方法与流程

1.本发明机械设备加工技术领域，涉及一种实验装置，尤其涉及一种动力电池组自由模态试验装置及其使用方法。


背景技术：

2.模态分析为基础的结构动态设计得到越来越多的科学家以及工程师的重视。在设计结构时，应该使结构的固有频率远离结构工作时的频率，或者不在某阶频率的半功率带宽内，通过模态分析可以获得结构的固有频率以及对应的振型。模态分析为结构动力特性的优化设计提供依据，有利于结构提高一阶的共振频率或者强化危险的截面。
3.动力电池组是新能源电动汽车动力电池包中的重要组成部分，目前，通常通过有限元分析获得动力电池组的固有频率和振型，优化动力电池组结构设计，但是该方式存在准确性较低的缺点，工况中出现频率重合的几率较大，容易产生共振，对结构造成破坏，需要进行多次分析，不断改进才能获得较优的结构设计方案。


技术实现要素：

4.基于上述问题，本发明提出一种动力电池组自由模态试验装置及其使用方法，通过动力电池组自由模态试验，获得动力电池组准确的固有频率和振型，优化动力电池组结构。
5.本发明采用的技术方案是，一种动力电池组自由模态试验装置，包括试验架、力锤、加速度传感器和计算机系统，试验架下方设置橡皮绳，加速度传感器固定连接动力电池组，力锤内部设置力传感器，力传感器电连接电荷放大器一，电荷放大器一电连接计算机系统，加速度传感器电连接电荷放大器二，电荷放大器二电连接计算机系统。
6.优选地，所述加速度传感器为三向加速度传感器，包括x、y、z方向，且x、y、z方向通过电荷放大器二分别接入计算机系统。
7.优选地，计算机系统包括信号采集模块与数据分析模块，信号采集模块分别电连接电荷放大器一和电荷放大器二采集信号，并向数据分析模块传输采集到的信号。
8.一种动力电池组自由模态试验装置的使用方法，包括以下步骤：s1：将动力电池组通过橡皮绳固定连接在试验架下方，使其处于悬空状态，将加速度传感器安装在动力电池组上；s2：使用力锤敲击动力电池组某一激励点，计算机系统识别动力电池组的固有频率以及模态振型；s3：利用力锤依次敲击动力电池组其他激励点，每一个激励点敲三次，完成敲击后，接受该点采集到的有效数据，最终确定动力电池组的固有频率以及模态振型。
9.相较现有技术，本发明的有益效果在于：1）通过动力电池组自由模态试验，可以直接获得动力电池组准确的固有频率和振型，并结合动力电池组主要的激励源，优化动力电池组结构，提高第一阶固有频率，确保动
力电池组固有频率值远离激励频率范围，避免与工况中可能出现的频率重合，产生共振，对结构造成破坏；2）本发明采用橡胶绳悬挂动力电池组，力锤敲击时，动力电池组各个方向对应产生激励与响应，有利于力传感器和加速度传感器获取相应的激励信号和响应信号，提高所得动力电池组固有频率和振型得准确性；3）通过三向加速度传感器从长度、宽度和高度三向对动力电池组的响应信号采集，精准捕获动力电池组在空间上的频率和振型，提高实验数据的有效性，为动力电池组优化结构设计提供依据；4）本发明结构简单、容易操作，适用于各种结构的动力电池组试验使用，快速、准确地为动力电池组结构设计提供依据，节约工时，简化工艺设计。
附图说明
10.图1为本发明结构示意图；图中标记：1、动力电池组，2、力锤，3、加速度传感器，4、电荷放大器一，5、电荷放大器二，6、计算机系统，7、试验架。
具体实施方式
11.以下将结合说明书附图对本发明进一步解释说明，以便于本领域专业技术人员更好地理解。
12.如图1所示，一种动力电池组自由模态试验装置，包括试验架7、力锤2、加速度传感器3、电荷放大器一4、电荷放大器二5和计算机系统6。
13.试验架7下方设置橡皮绳8，用于连接动力电池组1，所述橡皮绳8刚度小，满足承受动力电池组1悬挂，有利于动力电池组1朝各向振动。
14.力锤2包括锤头和手柄，通过手柄悬挂于试验架7一侧，力锤2锤头内部设置力传感器，用于采集动力电池组1的激励信号，力传感器信号输出端电连接电荷放大器一4，电荷放大器一4电连接计算机系统6，通过电荷放大器一4放大力传感器的电信号，向计算机系统6传输精准的激励信号。
15.加速度传感器3与动力电池组1固定连接，采集其响应信号，且加速度传感器3信号输出端与电荷放大器二5电连接，电荷放大器二5电连接计算机系统6，通过电荷放大器二5放大加速度传感器3的电信号，向计算机系统6传输精准的响应信号。
16.具体地，所述加速度传感器3为三向加速度传感器，包括x、y、z方向，且x、y、z方向通过电荷放大器二5分别接入计算机系统6，三向传感器从空间上采集动力电池组1的响应信号。
17.优选地，计算机系统6包括信号采集模块与数据分析模块，信号采集模块分别电连接电荷放大器一4和电荷放大器二5采集信号，从力传感器和加速度传感器3反映的电信号中采集频响函数，并向数据分析模块传输采集到的信号，数据分析模块根据频响函数识别动力电池组1的固有频率和振型。
18.一种动力电池组自由模态试验装置的使用方法，包括以下步骤：s1：将动力电池组1通过橡皮绳8固定连接在试验架7下方，使其处于悬空状态，将
加速度传感器3安装在动力电池组1上，并与动力电池组1外壁面紧贴，测量动力电池组1的自由模态；s2：使用力锤2敲击动力电池组1某一激励点，力传感器以及加速度传感器3分别获得激励信号和响应信号，经电荷放大器一4、电荷放大器二5放大后输入信号采集模块，获取频响函数，数据分析模块根据频响函数，识别动力电池组1的固有频率以及模态振型；s3：利用力锤2依次敲击动力电池组其他激励点，其他激励点为动力电池组各方向上的测量点，每一个激励点敲三次，完成敲击后，接受该点采集到的有效数据，所述有效数据为同一激励点三组数据误差不超过5%，根据有效数据最终确定动力电池组1的固有频率以及模态振型。
19.本发明的优点在于：利用橡皮绳8悬挂动力电池组1，便于动力电池组1各个方向对应产生激励与响应，且采用三向加速度传感器采集其响应信号，精准捕获动力电池组1在空间上的频率和振型，提高所得动力电池组1固有频率和振型的准确性和有效性，通过动力电池组1自由模态试验，可以直接获得动力电池组1准确的固有频率和振型，结合动力电池组1主要的激励源，优化动力电池组1结构，提高第一阶固有频率，确保动力电池组1固有频率值远离激励频率范围，避免与工况中可能出现的频率重合，产生共振，对结构造成破坏。
20.以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定。在不脱离本发明设计精神和原则的前提下，本领域技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。


技术特征：
1.一种动力电池组自由模态试验装置，其特征在于，包括试验架（7）、力锤（2）、加速度传感器（3）和计算机系统（6），试验架（7）下方设置橡皮绳（8），加速度传感器（3）固定连接动力电池组（1），力锤（2）内部设置力传感器，力传感器电连接电荷放大器一（4），电荷放大器一（4）电连接计算机系统，加速度传感器（3）电连接电荷放大器二（5），电荷放大器二（5）电连接计算机系统（6）。2.根据权利要求1所述的一种动力电池组自由模态试验装置，其特征在于，所述加速度传感器（3）为三向加速度传感器，包括x、y、z方向，且x、y、z方向通过电荷放大器二（5）分别接入计算机系统（6）。3.根据权利要求1所述的一种动力电池组自由模态试验装置，其特征在于，计算机系统（6）包括信号采集模块与数据分析模块，信号采集模块分别电连接电荷放大器一（4）和电荷放大器二（5）采集信号，并向数据分析模块传输采集到的信号。4.根据权利要求1
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3任一所述的一种动力电池组自由模态试验装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：将动力电池组（4）通过橡皮绳（8）固定连接在试验架（7）下方，使其处于悬空状态，将加速度传感器（3）安装在动力电池组（1）上；s2：使用力锤（2）敲击动力电池组（1）某一激励点，计算机系统（6）识别动力电池组（1）的固有频率以及模态振型；s3：利用力锤（2）依次敲击动力电池组（1）其他激励点，每一个激励点敲三次，完成敲击后，接受该点采集到的有效数据，最终确定动力电池组（1）的固有频率以及模态振型。

技术总结
本发明公开了一种动力电池组自由模态试验装置及其使用方法，实验装置包括试验架、力锤、加速度传感器和计算机系统，试验架下方设置橡皮绳，加速度传感器固定连接动力电池组，力锤内部设置力传感器，力传感器电连接电荷放大器一，电荷放大器一电连接计算机系统，加速度传感器电连接电荷放大器二，电荷放大器二电连接计算机系统。使用方法为，将动力电池组通过橡皮绳悬挂于试验架下方，采用力锤分别依次敲击动力电池组激励点，得到响应的频率和振型数据，比较后选取有效数据，获得固有频率和振型。本发明可以直接获得动力电池组准确的固有频率和振型，结合动力电池组主要的激励源，优化动力电池组结构。化动力电池组结构。化动力电池组结构。


技术研发人员：江涛
受保护的技术使用者：奇瑞万达贵州客车股份有限公司
技术研发日：2021.07.12
技术公布日：2021/10/8