شبیه سازی عددی صدمه وارد شده به پک باتری های لیتیوم-یون در خودروهای الکتریکی ناشی از بار ضربه ای

پک های باتری لیتیوم-یون که به عنوان تولید کننده نیروی محرک در خودروهای الکتریکی استفاده می شوند، حساسیت بالایی نسبت به بارگذاری ضربه ای دارند. زیرا با وارد شدن ضربه، امکان پاره شدن قسمت جدا کننده بین سوخت (آند) و اکسید کننده (کاتد)، اتصال کوتاه آند و کاتد و در نتیجه ایجاد آتش سوزی وجود دارد. لذا محافظت از پک باتری لیتیوم-یون از صدمات ناشی از بارهای مکانیکی یک موضوع بسیار حیاتی در طراحی خودروهای الکتریکی می باشد. در این مقاله با استفاده از روش المان محدود، صدمه وارد شده به یک پک باتری لیتیوم-یون ناشی از بار ضربه ای مورد بررسی قرار می گیرد. شبیه سازی عددی مساله به صورت سه بعدی و با استفاده از نرم افزار LS-DYNA R۱۲.۱ انجام شده است. قسمت داخلی باتری شامل آند،کاتد و ماده جدا کننده بین آنها بصورت همگن در نظر گرفته شد و رفتار آن با مدل مادی فوم تغییر شکل پذیر Low Density Foam بیان شد. برای بیان رفتار پوسته باتری، محفظه نگه دارنده باتری، پنل کف و سپر محافظتی زیر خودرو از مدل مادی Piecewise Linear Plasticity استفاده شد. همچنین برای تخمین رفتار شکست پنل کف و سپر محافظتی زیر خودرو تحت بار ضربه ای از مدل شکست GISSMO استفاده شده است. نتایج شبیه سازی عددی با نیروی وارد شده به پک باتری اعتبارسنجی شده است که نشان دهنده دقت خوب نتایج بدست آمده می باشد. نتایج به دست آمده نشان داد که استفاده از آلیاژهای Al ۲۰۲۴-T۳۵۱ و Al ۷۰۷۵-T۶ بجای آلیاژ Al ۵۰۵۲-O در سپر محافظتی زیر خودرو به طرز چشمگیری می تواند پک باتری را از صدمات برخورد یک جسم خارجی حفظ کند

کلیدواژه ها:

باتری لیتیوم-یون ، پک باتری ، خودروی الکتریکی ، شبیه سازی عددی ، المان محدود