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基于某车型动力电池包底部撞击试验的仿真研究
Simulation research on the bottom crash test of the battery pack base on an vehicle
- 机械强度 2025年 页码：1-9
- 作者机构：
广州汽车集团股份有限公司 汽车工程研究院，广州 511434
- 作者简介：
DAI Jiangliang, E-mail:hnly_djl@163.com
- 基金信息：
DOI：
中图分类号：-
网络出版日期：2025-02-13，
收稿日期：2024-09-29，
修回日期：2024-11-28，
- 稿件说明：
移动端阅览
戴江梁，孟祥宇，陈琪.基于某车型动力电池包底部撞击试验的仿真研究［J］.机械强度，DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.XXXX.XX.001.
DAI Jiangliang，MENG Xiangyu，CHEN Qi.Simulation research on the bottom crash test of the battery pack base on an vehicle［J］.Journal of Mechanical Strength，DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.XXXX.XX.001.
摘要
目的
2
为实现准确有效地评估动力电池包底部撞击试验中结构的强度状态与电池单体的安全健康状态。
方法
2
基于显式动力学理论与有限元方法，采用Abaqus软件建立试验数值模型，并计算结构的位移、等效塑性应变及能量分布。
结果
2
结果表明，被撞击部件的变形形状、被侵入量及强度状态与仿真结果高度一致，仿真模型能较为精确地模拟表征电池包结构的动态响应特性与致损机理。此外，仿真研究了撞击过程中系统与部件的力学响应特性与能量分配情况，论证了系统遵循能量守恒原理。仿真结果表明，撞击能量的80.96%转换为被撞击部件的应变能，且被撞击部件的吸能占比与被侵入量成正比关系，揭示了底部防护设计的改善方向即可通过设计吸能占比高的底部防护方案降低电池单体的被侵入量。并获得球头对电池包底部的最大撞击力27 299 N，为电池包底部防护方案的力学性能设计提供理论参考。
Abstract
Objective
2
To achieve the goal of accurately and effectively assessing the structural strength and the safety and health status of battery cells during bottom crash tests of battery packs.
Methods
2
A numerical test model was established by using Abaqus software based on explicit dynamics theory and the finite element method
this model was used to calculate the displacement
equivalent plastic strain
and energy distribution of the structure.
Results
2
The test results showed that the deformation shape
intrusion amount
and strength status of the crashed components were highly consistent with the simulation results
it indicates that the simulation model could accurately simulate and represent the dynamic response characteristics and damage mechanisms of the battery pack structure. Additionally
the mechanical response characteristics and energy distribution of the system and components during the test were studied through simulations. It was demonstrated that the system adhered to the principle of energy conservation. The simulation results indicated that 80.96% of the total energy was converted into strain energy in the crashed components
and the energy absorption ratio of the crashed components was directly proportional to the intrusion depth
it reveals the improvement direction for the underbody protection design
which is to reduce the intrusion of battery cells by designing an underbody protection solution with a high proportion of energy absorption. Furthermore
the maximum impact force 27 299 N of the ball head on the bottom of the battery pack was obtained
providing a theoretical reference for the mechanical performance design of bottom protection schemes for battery packs.
关键词
Keywords
references
李志杰 ， 陈吉清 ， 兰凤崇 ， 等 . 机械外力下动力电池包的系统安全性分析与评价 ［J］. 机械工程学报 ， 2019 ， 55 （ 12 ）： 137 - 148 .
LI Zhijie ， CHEN Jiqing ， LAN Fengchong ， et al . Analysis and evaluation on system safety of power battery pack under mechanical loading ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2019 ， 55 （ 12 ）： 137 - 148 . （In Chinese）
PAN Y J ， XIONG Y ， DAI W ， et al . Crush and crash analysis of an automotive battery-pack enclosure for lightweight design ［J］. International Journal of Crashworthiness ， 2022 ， 27 （ 2 ）： 500 - 509 .
杨威 . 车用动力电池包底部碰撞安全性分析 ［D］. 广州 ： 华南理工大学 ， 2019 ： 27 - 32 .
YANG Wei . Safety Analysis of bottom crash of vehicle power battery pack ［D］. Guangzhou ： South China University of Technology ， 2019 ： 27 - 32 . （In Chinese）
许鑫 ， 郭世永 . 电池包底部穿刺内部结构变形位移响应仿真分析 ［J］. 重庆理工大学学报（自然科学） ， 2020 ， 34 （ 6 ）： 61 - 68 .
XU Xin ， GUO Shiyong . Simulation of battery pack structure deformation and displacement due to bottom puncture ［J］. Journal of Chongqing University of Technology： Natural Science ， 2020 ， 34 （ 6 ）： 61 - 68 . （In Chinese）
XIA Y ， WIERZBICKI T ， SAHRAEI E ， et al . Damage of cells and battery packs due to ground impact ［J］. Journal of Power Sources ， 2014 ， 267 ： 78 - 97 .
王超 ， 成艾国 ， 张承霖 ， 等 . 面向刮底安全的电池包防护结构轻量化设计 ［J］. 中国机械工程 ， 2023 ， 34 （ 19 ）： 2343 - 2352 .
WANG Chao ， CHENG Aiguo ， ZHANG Chenglin ， et al . Lightweight design of protective structures of battery packs for bottom-scraping safety ［J］. China Mechanical Engineering ， 2023 ， 34 （ 19 ）： 2343 - 2352 . （In Chinese）
黄芦 . 车用动力电池包底部冲击响应分析及安全性评价 ［D］. 广州 ： 华南理工大学 ， 2021 ： 15 - 30 .
HUANG Lu . Impact response analysis and safety evaluation of the bottom of EV battery pack ［D］. Guangzhou ： South China University of Technology ， 2021 ： 15 - 30 . （In Chinese）
王国杰 ， 余海龙 ， 何恩泽 ， 等 . 电动汽车正面刮底工况设计及电池包防护优化分析 ［J］. 汽车工程学报 ， 2022 ， 12 （ 3 ）： 294 - 300 .
WANG Guojie ， YU Hailong ， HE Enze ， et al . Design of front bottom collision condition and optimization of battery pack protection for electric vehicles ［J］. Chinese Journal of Automotive Engineering ， 2022 ， 12 （ 3 ）： 294 - 300 . （In Chinese）
周飞 . 纯电动汽车电池包托底分析及改善 ［J］. 北京汽车 ， 2019 （ 5 ）： 15 - 17 .
ZHOU Fei . Analysis and improvement of battery pack bottom impact of blade electric vehicle ［J］. Beijing Automotive Engineering ， 2019 （ 5 ）： 15 - 17 . （In Chinese）
王月 ， 辛鹏程 ， 周大永 ， 等 . 基于交通事故统计的电池包底部碰撞研究 ［J］. 汽车工程 ， 2021 ， 43 （ 11 ）： 1730 - 1735 .
WANG Yue ， XIN Pengcheng ， ZHOU Dayong ， et al . Study on the collision of battery pack bottom based on traffic accident statistics ［J］. Automotive Engineering ， 2021 ， 43 （ 11 ）： 1730 - 1735 . （In Chinese）
NIRMALA T ， JUSUF A ， PUJI SANTOSA S ， et al . Design study of battery system protection structure based on hybrid material fiber metal laminate （FML） ［C］// 2019 6th International Conference on Electric Vehicular Technology （ICEVT） . IEEE ， 2019 ： 163 - 169 .
ZHU J E ， ZHANG X W ， WIERZBICKI T ， et al . Structural designs for electric vehicle battery pack against ground impact ［C］//SAE Technical Paper Series. 400 Commonwealth Drive ， Warrendale， PA， United States ： SAE International ， 2018 .
尤贺泽 ， 戴海峰 ， 于臣臣 ， 等 . 软包锂离子电池应力特性及其建模 ［J］. 同济大学学报（自然科学版） ， 2020 ， 48 （ 2 ）： 231 - 240 .
YOU Heze ， DAI Haifeng ， YU Chenchen ， et al . Stress properties and modeling of lithiumion pouch batteries ［J］. Journal of Tongji University（Natural Science） ， 2020 ， 48 （ 2 ）： 231 - 240 . （In Chinese）
戴江梁 ， 熊飞 ， 刘静 ， 等 . 基于某车型动力电池包的随机振动疲劳分析与结构设计改进 ［J］. 机械强度 ， 2020 ， 42 （ 5 ）： 1266 - 1270 .
DAI Jiangliang ， XIONG Fei ， LIU Jing ， et al . Random vibration fatigue analysis and structural design improvement of battery pack based on an vehicle ［J］. Journal of Mechanical Strength ， 2020 ， 42 （ 5 ）： 1266 - 1270 . （In Chinese）
李兢 ， 王桂录 ， 卫勇 . 海缆侧压仿真中的沙漏控制研究 ［J］. 机械强度 ， 2017 ， 39 （ 6 ）： 1480 - 1484 .
LI Jing ， WANG Guilu ， WEI Yong . Research of hourglass mode’s control in the simulation of the squeezing of ocean cable ［J］. Jour-nal of Mechanical Strength ， 2017 ， 39 （ 6 ）： 1480 - 1484 . （In Chinese）
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