Elektrikli araç alüminyum batarya kutusunun dinamik analizi ve tasarım parametrelerinin iyileştirilmesi

Abstract

Sürdürülebilirlik prensibi ile iklim değişikliğini azaltma taahhütleri çerçevesinde teknolojik gelişmeler ve yeniliklerle birçok alanda değişim ve gelişim yaşanmaktadır. Otomotiv sektörü de bir dönüşüm geçirmekte ve geleneksel içten yanmalı araçlardan hibrit ve tam elektrikli araç üretimi ve kullanımına doğru geçilmektedir. İçten yanmalı araçlar ve alt sistemleri için regülasyonlar oldukça gelişmişken elektrikli araç ve alt sistemleri için regülasyonlar ve firmalar tarafından oluşturulan özel isterler oluşturulmaya, tartışılmaya ve geliştirilmeye devam etmektedir. Elektrikli araçların en önemli sistemlerinden birisi ise batarya paketleridir. Batarya paketi için mekaniksel, elektriksel, çevresel ve kimyasal gereklilikler bulunmaktadır. Bir sistem olarak batarya paketi, depoladığı enerji ve ağırlığı ile araç menzilini ve araç dinamiklerini etkilemektedir. Hafif ve kompakt bir batarya paketi, tercih edilen bir elektrikli araç oluşturmak için önemli bir parametredir. Batarya kutusu ise batarya paketinin konstrüksiyonunu oluşturur. Çevrecilik, hafiflik ve özgül dayanım açısından öne çıkan alüminyum malzemeler batarya paketlerinde kullanılmakta ve kullanımı artarak devam etmektedir. Gereklilikleri sağlayan nihai kullanılabilir ürün ortaya çıkmadan önce mühendislik problemlerinden dolayı oluşabilecek tasarım iyileştirme, prototip imalatı ve test maliyetlerini azaltmak amacıyla tasarımların sanal ortamda test edilmesini imkân sağlayan sonlu elemanlar analizleri günümüzde havacılık uzay otomotiv ve inşaat gibi birçok sektörde yaygın şekilde kullanılmaktadır. Batarya paketini koruyan ve mekanik dayanımını oluşturan üst kapak, alt kapak, iç profiller ve dış profiller batarya kutusunun temel yapısal bileşenleridir. Bu çalışmada, sonlu elemanlar analizleri ile batarya kutusunu oluşturan temel yapısal bileşenlerdeki kalınlık değişiminin mekanik dayanıma olan etkileri incelenmiş ve mekanik gereklilikleri sağlayan hafif bir batarya kutusu yaratılması amacında en uygun kalınlık değerleri belirlenmiştir.

Within the framework of commitments to reduce climate change with the principle of sustainability, there are changes and developments in many areas with technological developments and innovations. The automotive industry is also undergoing a transformation and shifting from traditional internal combustion vehicles to the production and use of hybrid and full electric vehicles. While regulations for internal combustion vehicles and its subsystems are highly developed, regulations and special requirements created by companies for electric vehicles and its subsystems continue to be created, discussed, and developed. One of the most important systems of electric vehicles is battery packs. There are mechanical, electrical, environmental, and chemical requirements for the battery pack. As a system, the battery pack affects vehicle range and vehicle dynamics with the energy and weight it stores. Lightweight and compact battery pack is an important parameter for achieve an electric vehicle of choice. The battery box is the construction of the battery pack. Aluminum materials, which stand out in terms of environmentalism, lightness, and specific strength, are used in battery packs and its preferability continues to increase. Nowadays, finite element analysis, which enable designs to be tested in virtual environment in order to reduce design improvement, prototype manufacturing and test costs that may occur due to possible engineering problems before the available product that meets the requirements is produced, is widely used in many sectors such as aviation, space, automotive and construction industry. The top and bottom covers, inner and side profiles which providing mechanical strength and protect the battery pack are the basic structural components of the battery box. In this study, the effects on mechanical strength of thickness variation in the basic structural components that make up the battery box, were examined and optimal thickness values were selected to create a lightweight battery box that meets the mechanical requirements with finite element analysis.