汽车动力电池包作为电动汽车的储能元件,常布置在车身地板底部,其底部受到高速异物碰撞时具有极大的危险性,可能造成车辆的自燃、爆炸等危险后果。因此,开展汽车电池包底部异物碰撞的损伤及影响因素研究,对于认识汽车电池包底部碰撞损伤机理和提高电动汽车的行驶安全性具有重要意义和应用价值。首先,剖析了一例电动汽车电池包底部碰撞起火的事故,分析了汽车电池包底部发生碰撞的条件和各主要影响因素之间的关系。对道路异物与电池包底部异物碰撞工况进行分类,根据道路异物对电池包底部造成的损伤形式,归纳出三种类型的道路异物并进行模型参数化。随后结合汽车火灾事故的剖析和电动汽车底部结构的特点,构建了常见的、危险性高的电池包底部异物碰撞模型,并探讨了影响底部碰撞力大小的主要因素,为电池包底部异物碰撞仿真分析奠定模型和理论基础。其次,对方形铝壳锂电池进行垂向挤压试验研究,探究在机械载荷下单体电池和电池内芯在垂直方向的力学特征,发现了单体电池在垂向加载过程中存在四个不同的变形阶段。根据单体电池垂向变形量与电压、温度的变化关系,建立方形铝壳锂电池在底部挤压下的短路失效判定准则,实现电池变形量与内部短路的精确关联。此外对单体电池进行其他两个方向的挤压试验,综合对比分析了三个方向的方形电池力学性能,得出了三个方向的电池平面挤压承载能力、短路失效形式和内芯变形形式的各自特点。最后,基于单体电池的力学试验,建立了单体电池均质化模型和电池包精细化模型,并分别验证了模型的有效性。接着将建立的模型应用到电池包底部杆状异物穿刺工况下和电池包底部柱状异物碰撞工况下,分析了电池包在两种不同类型的道路异物碰撞下的变形过程、电池包机械结构的损伤情况和电池模组的损伤情况,并建立多组仿真试验对两种工况下的电池包箱体损伤影响因素进行研究,给出了电池包在两种不同类型道路异物碰撞下的若干防护建议。电池包底部异物碰撞的理论分析结论、力学试验方法获得的单体电池垂向失效机理和数值模拟方法获得的电池包底部异物碰撞损伤结果,对开发电池包底部碰撞评价体系和认识电池包在不同类型底部异物碰撞下的变形过程和损伤机理具有重要的参考意义和工程应用价值。