Amerika pazarı için geliştirilen bir elektrikli aracın önden çarpma durumu altında batarya güvenliğinin sağlanması
Providing battery safety under frontal impact condition of an electric vehicle developed for the American market
Yazar: ÜMİT DARDEH
Danışman: PROF. DR. HAYDAR LİVATYALI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering
Dizin: Elektrikli otomobiller = Electric cars

Özet:
Bu yüksek lisans tezinde Kuzey Amerika pazarı için geliştirilen bir monokok elektrikli yürür şasi projesinin pazara giriş isterlerini belirleyen mevzuat koşullarından biri olan FMVSS-305'in rijit duvara önden çarpma problemi incelenmiştir. Önerilen yapısal tasarımın katı modeli ve sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. 56 km/s hızda rijit duvara önden çarpma testinin bilgisayar ortamındaki benzetimleri ile geliştirilen tasarımların doğrulanması iterasyonlarla sağlanmıştır. Çarpma anında motor kompartmanı ve çevresinin negatif ivmelenme altındaki deformasyonu ile aracın yapısal ve mekanik bütünlüğü incelenmiştir. Analizlerde LS-DYNA dinamik açık çözücü kullanılmıştır. Çarpmada aracın batarya bölmesine mekanik girişimin önlenmesi için, ivme/yer değiştirme, sönümlenen enerji ve yapının mekanik bütünlüğünü ifade eden geometrik veriler esas alınmıştır. Önerilen ilk tasarımda çarpma sırasında ana taşıyıcı şasi raylarında sürekli olmayan enerji akışı gözlemlenmiştir. Bunun üzerine yapısal tasarım adım adım iyileştirilerek sağ ve sol kollarda hesaplanan azami ivme değerleri sırasıyla 56G ve 43G'den 44G ve 42G seviyelerine indirilmiştir. Böylece dinamik ataletsel yük testler öncesinde izin verilen eşik seviyenin altına çekilerek batarya paketinde plastik deformasyon oluşmasının önüne geçilmiş ve araç gövdesinin yapısal tasarımı mevzuata uygun hale getirilmiştir.

Abstract:
In this master's thesis, the frontal collision to a rigid wall problem of FMVSS-305, which is one of the regulatory conditions determining the market entry requirements of a monocoque electric chassis developed for the North American market was investigated. The solid model and finite element model of the proposed structural design were developed. The proposed designs were verified iteratively through computer simulations of the frontal impact test against a rigid wall at a speed of 56 km/h. The deformation of the engine compartment and its surroundings under deceleration during impact and the structural and mechanical integrity of the vehicle were examined. LS-DYNA dynamic explicit solver was used in the analyses. To prevent mechanical interference to the battery compartment of the vehicle during crash, geometric data expressing deceleration/displacement, absorbed energy and mechanical integrity of the structure were taken as basis. In the initial design, discontinuous energy flow was observed in the main carrier chassis rails during impact. Thereupon, the structural design was improved iteratively, and the maximum acceleration values calculated on the right and left arms were reduced from 56G and 43G to 44G and 42G, respectively. Thus, by reducing the dynamic inertial load below the permissible threshold before the tests, plastic deformation of the battery pack was prevented, and the structural design of the vehicle body was brought into compliance with the regulation.