动力电池箱新型防护结构设计与仿真分析

闫凯波1，2，王俊杰1，陆思思1，2，周鹏1，范志伟1，杨杰3，何宁馨4（1.重庆交通大学机电与车辆工程学院；2.重庆嘉陵特种装备有限公司；3.北京理想汽车有限公司；4.沪东中华造船（集团）有限公司）

摘要：随着新能源汽车的持续普及和快速发展，其安全问题愈发受到广泛关注。新能源汽车遭遇碰撞时，底盘与电池包极易受损，可能引发电解液泄漏，进而导致短路起火和爆炸等严重后果。因此，本文从DNA的稳定结构中获取灵感，通过改进传统蜂窝结构设计一种应用于动力电池箱底部的新型DNA双螺旋状防护结构，并开展了动力电池箱底部异物冲击仿真分析。与传统蜂窝结构相比，该新型防护结构的比吸能提升了12. 14%。在此基础上，本文结合机器学习和多目标优化算法对该DNA双螺旋状防护结构进行优化，得到其最优设计参数。当异物以30 m/s的速度垂直向上穿刺时，与初始防护结构相比，优化后的防护结构吸能量提高44. 3%，峰值压溃力降低35. 68%，电池最大压缩量降低68. 1%。该研究成果可为新能源汽车动力电池箱防护结构设计提供科学理论支撑，对保障碰撞工况下新能源汽车的安全具有重要意义。

关键词：动力电池箱；异物冲击；仿真分析；机器学习；多目标优化