Progettazione di contenitori in alluminio per applicazioni E-mobility

The following experimental thesis work carried out at the Endurance Overseas company focuses on a design phase of an innovative concept of a battery pack module consisting of an external aluminum container and an internal strapped battery pack, conceived in the IPCEI Batterie project. Specifically, the post-production phase of the component was covered with a focus on the various stages that precede the product tests: 1. design of an aluminum perforated plate for vibration testing of the complete module; 2. calculation of stresses and deformations in the process of strapping the battery pack inside the container; 3. simulation of the modal analysis of the entire module. For the modeling part, various CAD software were used: Nx Siemens, Fusion 360, SpaceClaim. The finite element simulation (FEA) part was created with the software made available by the Ansys student version package: Mechanical APDL and Ansys Workbench. Through 3D geometric modeling, the models of the plate to be used as an interface for the tests, of the aluminum battery pack containing the prismatic cells and of the complete product were created, while, with the finite element analysis, it was possible to discretize the geometries created with a suitable mesh and obtain accurate and reliable numerical results. In the laboratory, however, the correct assembly of the plate designed to fix the component to the test bench was tested and the vibration test was conducted, the battery pack was strapped inside the container and the non-destructive X-ray analysis was carried out. The comparison with the experimental tests confirmed the predictions and results obtained in the simulation phase with an acceptable error.

Il seguente lavoro di tesi sperimentale eseguito presso l’azienda Endurance Overseas si concentra su una fase di progettazione di un concept innovativo di modulo pacco batterie costituito da contenitore in alluminio esterno e pacco batterie reggiato interno, ideato nel progetto IPCEI Batterie. Nello specifico è stata trattata la fase di post realizzazione del componente con focus sui vari stadi che anticipano i test del prodotto: 1. progettazione di una piastra forata in alluminio per i test vibrazionali del modulo completo; 2. calcolo sforzi e deformazioni nel processo di reggiatura del pacco batterie all’interno del contenitore; 3. simulazione dell’analisi modale dell’intero modulo. Per la parte di modellazione sono stati utilizzati diversi software CAD: Nx Siemens, Fusion 360, SpaceClaim. La parte di simulazione ad elementi finiti (FEA) è stata realizzata con i software messi a disposizione dal pacchetto Ansys versione student: Mechanical APDL e Ansys Workbench. Attraverso la modellazione geometrica 3D, sono stati creati i modelli della piastra da usare da interfaccia per i test, del pacco batterie in alluminio che contiene le celle prismatiche e del prodotto completo, mentre, con l’analisi agli elementi finiti, è stato possibile discretizzare le geometrie realizzate con una mesh idonea e ottenere risultati numerici accurati ed affidabili. In laboratorio, invece, è stato testato il corretto montaggio della piastra progettata per fissare il componente al banco prova e condotto il test vibrazionale, eseguita la reggiatura del pacco batterie all’interno del contenitore e realizzata l’analisi non distruttiva ai raggi X. Il confronto con i test sperimentali ha confermato le previsioni e i risultati ottenuti in fase di simulazione con un errore accettabile.