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某电动汽车电池包挤压仿真分析
冯富春，杨重科，李彦良，辛雨，高建保
FengFuchun,YangZhongke,LiYanliang,XinYu,GaoJianbao
（北京新能源汽车股份有限公司，北京，102606）
摘要：电池箱是动力电池系统的核心部件，是保证动力电池及其内部器件安全的屏障。本文
采用Abaqus软件对电池包进行X和Y向挤压仿真分析，模拟了电池箱在挤压过程中的形变及应
力情况。根据分析结果对电池箱进行优化设计，提高了电池包的抗挤压能力，挤压仿真可为电池
包的安全设计提供重要参考。
关键词：电池包；挤压仿真；安全性
SqueezingSimulationAnalysisofElectricVehicleBatteryBox
FengFuchun,YangZhongke,LiYanliang,XinYu,GaoJianbao
(BeijingElectricVehicleCo.,Ltd.Beijing,102606，China)
Abstract：Batteryboxisthecorecomponentofbatterypowersystem,whichcanensurethesafety
ofthebatteryandothercomponents.BasedontheAbaqussoftware,squeezinganalysisofbattery
boxiscarriedoutintheXandYdirection.Thedisplacementandstressofbatteryboxare
obtained.Batteryboxisoptimizedbasedontheanalysisresults，whichcanimprovethesqueezed
abilityofbatteryboxandprovidesafetydesignreferenceforbatteryboxdesign.
Keywords：Batterybox,Squeezingsimulation,Safety
1引言
随着能源的紧缺及环境污染问题的日益加剧，新能源汽车成为当今汽车领域研究的热点，安
全、节能和环保已成为当前汽车工业发展的三大趋势。和其他交通工具一样，电动汽车必须综合
考虑各部件的安全性及使用寿命等方面的要求[1]。电池箱作为电池系统的重要部件，是保证系统
安全的重要屏障。GBT31467.3-2015电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第三部分：安全性
要求与测试方法中给出了电池系统安全性测试的具体方法。据反馈电池包挤压测试经常会出现箱
体失稳或严重变形导致的电池模组短路现象，从而引起电池包爆炸起火，是安全性测试中通过率
较低的项目。电池系统成本昂贵，如果单纯采用试验方法进行研究，不但增加研发成本还会延长
开发周期。随着计算机技术和数值计算方法的快速发展，基于有限元理论的CAE分析技术在动
力电池系统安全领域得到了广泛应用，如电池包在极限工况下的静力学分析、模态分析、振动冲
击分析、疲劳耐久分析、挤压碰撞分析等[2,3]。
本文针对某纯电动汽车电池包进行挤压仿真分析，对电池箱的结构进行优化，从而提高电池
包的抗挤压强度，保证了电池包的安全性。电池包挤压仿真可为电池系统的安全设计提供有益参
考。
2电池箱几何模型
电池包采用CATIA进行三维建模，模型如图1所示。电池包长1465mm，宽960mm，高270mm。
箱盖为SMC材料成型，箱体为压铸一体成型，材料为ZL104。箱体设有11个固定点与车体连
接。经过估算整个电池箱约重410kg（包括电池、箱体、线束、BMS、接插件等）。
图1电池包模型
3有限元模型
为了更好地模拟电池包受挤压后对电池模组、高低压器件及BMS的影响，建立有限元模型
时将电池模组采用六面体网格划分，高低压器件及BMS采用四面体网格划分，网格尺寸在
5-10mm之间。箱体钣金件进行抽中面处理，对中面中存在的残缺破面进行修补。对箱体中的倒
角、小孔等进行适当的几何简化，采用四面体单元对箱体模型进行划分，单元尺寸取8mm，整
个模型共划分523320个单元、280658个节点。压头及挡板设为刚体，压头半径75mm，长度
1000mm，X、Y向挤压模型分别如图2、图3所示。
图2X向挤压有限元模型图3Y向挤压有限元模型
4材料参数
电池模组、高低压器件、BMS及SMC箱盖均采用弹性材料模型，下
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