21818

21818

تحليل اثر ارتعاشات بر روي عملكرد باتري ليتيومي

كارشناسي ارشد

سازه و بدنه

97-98

1398/8/28

دكتر ابوالفضل خلخالي

خودرو

ارتعاش مكرر باتري درون خودرو كه يك مسأله اجتناب‌ناپذير است، در صورت جذب نشدن مناسب مي‌تواند منجر به نشتي الكتروليت، خراب شدن و ريزش پوشش الكترودها، كاهش ظرفيت، افزايش مقاومت دروني، اختلال شارژ و حتي آتش‌سوزي شود. اين شرايط براي بسته‌ي باتري ممكن است دشوارتر هم بشود چون تعداد سلول‌ها افزايش مي‌يابد و بحث هماهنگ بودن همه‌ي سلول‌ها مطرح مي‌شود و اختلال يكي مي‌تواند روي عملكرد باقي سلول‌ها تأثير منفي بگذارد. در اين پايا‌ن‌نامه در ابتدا آزمون بارگذاري فشاري بر روي سلول باتري ليتيوم يون انجام شده است. سپس شبيه‌سازي عددي مطابق شرايط آزمون انجام شده و نتايج با نتايج تجربي مقايسه شده است. در ادامه آناليز مودال بسته‌ي باتري و سلول‌ها انجام و فركانس طبيعي آن‌ها محاسبه شده كه براي سلول حدود 800 هرتز و براي بسته‌ي باتري زير 40 هرتز به دست آمده است. سپس اقدام به اصلاح و بازطراحي دستگاه لرزان واقع در دانشكده‌ي خودروي دانشگاه علم و صنعت شد. اين كار ابتدا به صورت شبيه‌سازي حركتي در نرم‌افزار Solidworks و محاسبات مشخصه‌هاي ارتعاشي در نرم‌افزار Matlab انجام و در ادامه سيستم دستگاه لرزان اصلاح شد. سپس رويه‌ي آزمون ارتعاش تجربي بر اساس استاندارد ECE R-100 انتخاب شد كه در آن ارتعاشات وارد شده به باتري تنها در جهت قائم بر زمين مورد بررسي قرار مي‌گيرد. تجهيزات لازم براي آزمون ارتعاش از جمله مصرف‌كننده المنت و سيستم ثبت‌كننده اطلاعات ولتاژ و جريان لحظه‌اي، تهيه و ساخته شد. سپس به كمك روش پردازش تصوير نحوه حركت و ارتعاش دستگاه پايش شد و در نهايت آزمون ارتعاش تجربي بسته‌ي باتري صورت گرفت. نتايج اين آزمون مي‌تواند براي بررسي اثر ارتعاشات بر روي عملكرد بسته‌ي باتري استفاده شود.

1398/12/13

Investigation on the Effects of Vibration on the Performance of Lithium Based Batteries

11/18/2020 12:00:00 AM

The continues vibration of car batteries is an undeniable cause, if not absorbed properly it will cause leakage, braking, electrode layer failure, capacity decrease, increase in DC resistance, malfunction in charging and even burning. This circumstance can be even more difficult for battery packs, because the cells increase and the argument about cell coordination takes place. If one cell malfunctions, it will negatively affect other cells. In this thesis battery introduction, kinds, functionality, market and the importance of it in car industry was argued. Then the effective parameters and battery basic theories were discussed and the pointed sources with their standards were analyzed. In continuation, with modeling and the pressure test of lithium cells in Abaqus software, the mechanical behavior was calculated. By modeling the battery pack and cells, their natural frequency was calculated that it showed 800 Hz for cell and below 40 Hz for battery pack. The fixing and redesigning of the vibrating machine, located in automotive faculty of IUST was attempted which first was simulated by Solidworks software and the specific vibration parameters were calculated in Abaqus software, and in progress the vibrating machine was repaired. Then the procedure of the experimental vibration test was acquired by regarding the standard ECE R-100 in which the vibrations assigning to the batteries were only analyzed vertically. In continuation, the needed tools for the vibration test such as element current consumer, logger for simultaneously logging voltage and current was equipped and made. Then by the help of image processing, the way of movement and vibration of the machine was calculated and analyzed. In the end, the experimental vibration test of battery pack was carried on. The result of the test showed that vibrations had no specific effect on the battery pack in short periods of time.