Konstruiranje i numerička analiza oslabljenja na kućištu baterije električnog vozila za smanjenje pretlaka

diplomski rad

• Naslov (engleski): Design and numerical analysis of safety pressure relief on electric vehicle battery pack
• Autor: Marin Krajinović
• Mentor: Ivica Skozrit (mentor)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet strojarstva i brodogradnje; Zagreb
• Datum i država obrane: 2021-01-22, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Strojarstvo; Opće strojarstvo (konstrukcije)

Sažetak

U radu je provedeno konstruiranje i numerička analiza sigurnosnog oslabljenja na kućištu baterije električnog vozila u slučaju povišenog pretlaka. Model kućišta električne baterije te karakteristike materijala PAGF-13, od kojeg je izrađeno kućište, je ustupila tvrtka „Rimac Automobili d.o.o.“. Na početku je definiran problem te kako dolazi do povišenog pretlaka u kućištu zatim i na kojem dijelu kućišta električne baterije treba izraditi oslabljenje. Zatim su definirana geometrijska i proizvodna ograničenja pri konstruiranju oslabljenja. Nadalje, analizirano je stanje na tržištu i među patentima koji nude rješenja za zadani problem. Prije samih analiza provedena je verifikacija kasnije primjenjenih konačnih elemenata na jednostavnijem primjeru. Konstruirani su različiti dizajni sigurnosnog oslabljenja izrađeni injekcijskim prešanjem, kojim je izrađeno i samo kućište, te različiti dizajni izrađeni odvajanjem čestica. Dizajni su modelirani pomoću programskog paketa SolidWorks. Svaki dizajn je analiziran primjenom metode konačnih elemenata u programskom paketu Abaqus. Materijal PAGF-13 je modeliran kao plastičan stoga su numeričke analize bile nelinearne. Dizajni s boljim rezultatima od ostalih su prikazani u radu te međusobno uspoređeni u jednakim uvjetima ovisno o tehnici izrade. Nakon analize i usporedbe odabrana su dva najbolja dizajna, jedan izrađen odvajanjem čestica, a drugi injekcijskim prešanjem. Dva odabrana dizajna oslabljenja su zatim prikazani s dimenzijama i položajem na kućištu te je ispitana konvergencija rezultata za različite brojeve konačnih elemenata. Potom je za oba dizajna određen pretlak pucanja pri normalnim uvjetima rada te je provedena numerička analiza čvrstoće pri radnom pretlaku i najnepovoljnijim uvjetima. Nakon provedenih analiza izvršena je usporedba dvaju odabranih dizajna na temelju dobivenih rezultata. Naposljetku je na temelju rezultata i usporedbi dizajna donešen i zaključak.

Sažetak (engleski)

In this paper, the design and a numerical analysis of safety pressure relief on electric vehicle battery pack were performed. The battery pack model and its PAGF-13 material properties are provided by the company „Rimac Automobili d.o.o.“. Initially, it was defined how the overpressure in battery pack occurs and where the safety pressure relief weakening should be made. Then the geometric and production constrains in the designing of weakening were defined. Afterwards, the market situation and situation among patents that offer solution to given problem were analyzed. Prior to the analysis, verification of later used finite elements applied on a simpler problem has been performed. Various weakening designs made by injection moulding process and milling process were designed. Modeling has been performed with the SolidWorks software package. Each weakening design has been analyzed using finite element method used by the Abaqus software package. The PAGF-13 material is plastic so the numerical analyses were nonlinear. Only those designs with better results were presented in the paper and compared to each other in the same conditions depending on production method. After the analysis and comparison, the two best weakening designs were selected, one made by milling process and the other made by injection moulding process. The two selected designs were then shown with their dimensions and position on the battery pack and results convergence for various number of finite elements has been checked. Then, for both weakening designs, the bursting pressures under standard conditions were determined and numerical strength analyses at the working pressure and the most unfavorable conditions have been conducted. After the analysis, a comparison of the two selected designs was performed based on the obtained results. Finally, based on the same results and comparison, a conclusion was made.

• Ključne riječi: sigurnosno oslabljenje; kućište električne baterije; pretlak; PAGF-13 materijal; nelinearna numerička analiza; pretlak pucanja; metoda konačnih elemenata; Abaqus
• Ključne riječi (engleski): safety pressure relief; electric vehicle battery pack; PAGF-13 material; nonlinear numerical analysis; bursting pressure; finite element method; Abaqus
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:510132
• Studijski program: Naziv: Strojarstvo; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra inženjer/inženjerka strojarstva (mag. ing. mech.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2021-01-14 13:35:38