Simulation research on the bottom crash test of the battery pack base on an vehicle

DAI Jiangliang; MENG Xiangyu; CHEN Qi

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Simulation research on the bottom crash test of the battery pack base on an vehicle

更新时间：2025-02-13

- Simulation research on the bottom crash test of the battery pack base on an vehicle
- Journal of Mechanical Strength Pages: 1-9(2025)
- 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：
  CLC：
- Published Online：13 February 2025，
  
  Received：29 September 2024，
  
  Revised：28 November 2024，
- 稿件说明：
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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.
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. DOI：

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. DOI：

摘要

目的

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

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

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

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

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

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

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