Elektrikli araç batarya taşıyıcısının çarpışma açısından yan profil kesit optimizasyonu

Abstract

Araç çarpışma performansının iyileştirilmesi, yolcu güvenliği açısından kritik bir öneme sahip olmakla birlikte elektrikli araçlarda pillerin darbeye bağlı kimyasal reaksiyon oluşturmasının önüne geçilmesi açısından da ayrıca önem arz etmektedir. Problemin çözümü için gerekli yapısal dayanımın yanı sıra mümkün olan en hafif tasarımında bulunması gerekmektedir. Araç çarpışma senaryolarına yönelik tasarım ve iyileştirme çalışmaları optimize edilmesi en zor problemlerden biridir. Bunun en büyük sebepleri çarpışma anında oldukça karmaşık temas denklemleri ve karmaşık yükleme koşulları, malzemenin yüksek gerinim değerleri altında ki davranışı ve geometrinin yüksek deformasyona uğramasıdır. Hafif tasarım için sıklıkla kullanılan lineer topoloji optimizasyonu uygulamaları çarpışma senaryoları için kompleks kontakt ve yükleme koşullarını karşılayamamaktadır. Bu tez çalışmasında elektrikli araç batarya taşıyıcı parçaları için en kritik senaryolardan biri olan yandan çarpma senaryosu altında modülleri koruma amacıyla kullanılan batarya taşıyıcı yan panellerinin Hybrid Cellular Automata (HCA) yöntemi ile yandan çarpma senaryosu üzerine topoloji optimizasyonu yapılmış ve elde edilen tasarımın bütün bir batarya taşıyıcı ile birlikte aynı senaryo üzerinden performansı incelenmiştir.

Improving vehicle crash performance is critically important for passenger safety, and in electric vehicles, it is also crucial to prevent chemical reactions in batteries due to impacts. In addition to the necessary structural strength, the design should be as lightweight as possible. Design and optimization studies for vehicle crash scenarios are among the most challenging problems to solve. The primary reasons for this include the highly complex contact equations and loading conditions during a crash, the behavior of materials under high gerinim values, and the significant deformation of the geometry. Linear topology optimization applications frequently used for lightweight design are unable to meet the complex contact and loading conditions required for crash scenarios. In this thesis, topology optimization of battery carrier side panels, which are used to protect the modules under the side-impact scenario—one of the most critical scenarios for electric vehicle battery carrier components—was performed using the Hybrid Cellular Automata (HCA) method. The performance of the obtained design was then examined under the same scenario together with the entire battery enclosure.