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摘要：以新能源纯电动汽车的动力电池包为研究对象，基于有限元分析软件Hyperworks对动力电池包在时速50KM/h碰撞工况下的受力情况。分析车型后面碰撞下车体的抗撞性能，通过上述工况分析电池包安全情况，评价风险。在产品量产之前，应用有限元分析方法对其进行仿真分析，有利于动力电池包设计周期并降低成本。

关键词：有限元仿真；动力电池包；抗撞性能；评价风险

（本研究成果受东莞职业技术学院科研基金资助（立项编号：2023d04）、东莞职业技术学院大学生创新创业训练计划项目资助（项目编号：DC202303））

前言：

无论是纯电动新能源汽车还是插电式混合动力新能源汽车，动力电池包都是其重要的能量来源，其结构安全对动力电池包而言都是至关重要。消费者在购买新能源动力电池包时，很大程度上会考虑动力电池包的续航里程和安全可靠性[1]。为确保动力电池包整体结构安全可靠，需要对动力电池包重要部件进行安全可靠分析测试。有限元分析在动力电池包的研发设计中具有举足轻重的作用，可以在产品量产之前，对模型多次仿真分析，验证其设计是否合理，能否满足设计要求；产品生产过程中也能模拟其工况发现存在的问题，对量产的产品进行优化设计，节省大量的人力物力源[2]。

1新能源车动力电池包有限元追尾工况建立。

当下研究动力电池包是在计算机有限元模拟平台，通过对动力电池包建立有限元模型，然后将动力电池包的各个参数化作数学变量添加到有限元模型中，模拟其在不同工况的过程，通过计算机的结果输出进行分析[3]。对比看来，使用计算机对有限元模型进行仿真相比于实车试验，不仅省时省力，还能够得出更多有效的信息数据，并且能够整合相关的数据，综合对仿真结果进行分析改进。

首先使用 CAE 软件对动力电池包进行三维模型的建立，然后将动力电池包的三维模型导入到有限元分析软件 Hypermesh 中对模型进行前处理，大致包括将三维模型中不影响碰撞仿真的结构进行简化，将需要的结构依次进行网格划分，根据实际需要对模型进行材料设置、接触设置、载荷设置，最后将拟定好的有限元模型导入到碰撞仿真软件LSDYNA中加入碰撞条件进行仿真，最后根据得出的仿真结果进行分析计算[4]。

汽车在行驶过程中由于跟车距离太近或者刹车不及时，有时出现追尾的情况，建立的追尾工况如图1所示，初始碰撞速度为50KM/h，模型质量为1450Kg。

2.有限元追尾碰撞分析

整个追尾碰撞模型能量如图2所示，变化平稳，沙漏控制2.8%，表明模型可靠性较高。

汽车发生追尾工况时，车身后部追尾变形量如图3所示。车身后部最大变形为 344 mm，台车最大侵入量是 394 mm。追尾发生时，汽车尾部会不断挤压，如果挤压过大则会对动力电池包造成安全风险，动力电池包周边变形如图4所示，扭力梁与电池包在整个碰撞过程中没有发生接触，存在较大安全空间，无风险。

追尾发生时，碰撞产生的冲击力还会通过整车刚性结构件传递到动力电池包螺栓，动力电池包螺栓测量点及受力如图如图5所示，根据标准，当剪切力大于12kN可以判断为失效，从受力图中可以看到只有L3 测量点在追尾碰撞受到的犁大于12KN。

3.结论

该款新能源车动力电池包在时速50KMH发生追尾碰撞后，电池包不会与底盘及车身部件发生穿刺风险，电池包本体变形控制在可接受范围内。电池包12个安装螺栓中仅有一个螺栓L3剪切力超标，对总体性能影响不大，电池包不会发生脱落行为。

参考文献

[1]方南.新能源动力电池包产业十五年发展蓝图谋定[N].中国交通报， 2020-11-05（005）.

[2]李宁宁.电动动力电池包电池系统结构设计及动力电池碰撞安全性研究[D].长沙：湖南大学， 2019.

[3]  Donal P. Finegan， Samuel J. Cooper. Battery Safety： Data-Driven Prediction of Failure[J].  Joule， 2019， 3（11）： 35-37.

[4]路致远，张卫国，赵明宇，张浩.基于扫频法的电动动力电池包快换电池箱结构仿真与优化[J].现代制造工程， 2013（05）： 63-68.

（本研究成果受东莞职业技术学院科研基金资助（立项编号：2023d04）、东莞职业技术学院大学生创新创业训练计划项目资助（项目编号：DC202303））

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