Aplikace hliníkových slitin při konstrukci samonosného bateriového boxu pro elektromobily

Michal Buráň

Disertační práce

Application of aluminum alloys in the construction of a self-supporting battery box for electric cars

Anotace:

Tato disertační práce se zabývá aplikací hliníkových slitin při konstrukci samonosného lepeného a nýtovaného bateriového boxu pro elektrická vozidla. Úvodní část práce se věnuje shrnutí současného stavu, který popisuje aktuální technologie a materiály využívající se pro konstrukci bateriových boxů. Dále jsou zde popsány důvody, proč je nutné podíl hliníkových slitin ve vozidlech zvýšit. Na tuto skutečnost v práci reflektují i stanovené cíle disertační práce, které se zaměřují na vhodnou volbu hliníkových slitin pro odlišné podmínky provozního zatěžování u jednotlivých konstrukčních uzlů bateriového boxu. S tím souvisí výběr vhodných technologií spojování. Tyto návrhy jsou pak rozpracovány v metodice řešení a je zde představen konstrukční návrh bateriového boxu. Dále jsou popsány metody průběžných modálních a pevnostních analýz konstrukčního řešení. Výroba zkušebních boxů a popsán způsob ověřování jejich konstrukčních vlastnosti. Získané poznatky pak byly přeneseny do prototypové výroby celé podvozkové platformy, jejichž vlastnosti pak byly ověřeny instrumentovanými jízdními zkouškami. Závěr disertační práce je věnován vyhodnocením dosažených výsledků experimentální části práce a doporučením pro další výzkum a vývoj v oblasti vývoje zakázkových bateriových boxů.

Abstract:

This dissertation deals with the application of aluminium alloys in the construction of a self-supporting bonded and riveted battery box for electric vehicles. The introductory part of the thesis is devoted to a state-of-the-art summary that describes the current technologies and materials used for the construction of battery boxes. It also describes the reasons why the proportion of aluminium alloys in vehicles needs to be increased. This fact is also reflected in the stated objectives of the dissertation, which focus on the appropriate choice of aluminium alloys for the different operating load conditions for the different structural nodes of the battery box. This is related to the selection of appropriate joining technologies. These designs are then elaborated in the solution methodology and the structural design of the battery box is presented. Methods for continuous modal and strength analyses of the structural design are also described. The fabrication of the test boxes is discussed and the method of verifying their structural properties is described. The knowledge gained was then transferred to the prototype production of the whole chassis platform, whose properties were then verified by instrumented driving tests. The dissertation concludes with an evaluation of the results obtained in the experimental part of the work and recommendations for further research and development in the field of custom battery box development.

Klíčová slova

Slitiny hliníku, Bateriový box, elektrické vozidlo, lepený spoj, nýtovaný spoj, samonosný, MKP model, torzní tuhost

Keywords

Aluminum alloys, battery box, electric vehicle, bonded joint, riveted joint, self-supporting, FEM model, torsional stiffness

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 9. 3. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 4. 5. 2022
• Vedoucí: Petr Tomčík
• Oponent: Martin Fusek, Libor Beneš, Ludmila Kučerová

VŠB – Technická univerzita Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Doktorský studijní program:
Materiálové vědy a inženýrství