车用动力电池箱NPR夹芯结构抗冲击优化设计
田林雳
李鹏举
张文华
武汉理工大学 汽车工程学院,武汉 430070
摘要：[目的]针对电动汽车动力电池箱底部抗路面异物冲击能力不足的问题,提出一种负泊松比(Negative Poisson Ratio,NPR)夹芯结构,以提升电池箱底部防护性能并满足轻量化设计要求.[方法]首先,利用HyperMesh软件和Ls-Dyna软件,建立电池箱系统在典型地面异物冲击工况下的有限元模型,获取电池单体轴向压缩量变化曲线,以验证仿真模型的可靠性;其次,将内凹弧形NPR结构作为夹芯板芯层,以底层板厚度、顶层板厚度、芯层板厚度、胞长和内凹弧半径为设计变量,以比吸能和电池轴向压缩量为优化目标,基于最优拉丁超立方试验设计、Kriging代理模型和第二代非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)进行多目标优化,构建结构参数与防护性能间的映射关系;最后,采用满意度函数从Pareto最优解集中筛选最优结构参数组合,并通过仿真验证优化结果的可靠性.[结果]结果表明,优化后NPR夹芯结构相较匀质铝合金防护板,比吸能由123.69 J/kg提升至141.95 J/kg,提升幅度为14.76％;防护结构质量降低13.38％;电池最大轴向压缩量由3.15 mm降至1.12 mm,防护效果参数达64.44％.该优化方案可有效降低电池箱受冲击时发生热失控的风险,为动力电池箱底部抗冲击结构设计提供参考.
关键词：冲击防护负泊松比结构多目标优化电池箱电池单体
分类号：TH212(起重机械与运输机械)
论文发表日期：2026-08-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 1-9 )
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