電動(dòng)車(chē)電池中的CAE應(yīng)用探討
1 前言
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/176542.htmCAE(計(jì)算機(jī)輔助工程)用于電池開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)是非常有效的方法。
將CAE用于電池開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的事例,其中含未發(fā)表的部分列于表1。CAE(計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì))適用于流體、鑄造、塑性加工等多種復(fù)雜的領(lǐng)域。本文介紹的是研討拓展CAE的適用范圍,將其用于可靠性高的固定型VRLA電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用事例,是有關(guān)為提高36V—VRLA電池的性能,采用CAE研究電槽形狀的實(shí)例報(bào)告。
2 事例(1):固定型VRLA電池
2.1 分析的目的
固定型VRLA電池一般要求壽命性能在10年以上,特別是用于備用電源用途的電池,在使用期間必須確保電池性能。因此,這種類型的電池要求可靠性更高。眾所周知,備用電源用蓄電池長(zhǎng)時(shí)間的涓流充電,導(dǎo)致電池內(nèi)部正板柵逐漸氧化腐蝕,隨著氧化體積增大,極板本身膨脹變形。因此,在長(zhǎng)期使用期間,為了維持電池的性能,有必要將極板膨脹以某種形式吸收,避免電池槽變形及破碎的現(xiàn)象出現(xiàn)。電池內(nèi)部吸收時(shí)也能引起匯流排變形、破損,難以維持電池性能。
在設(shè)計(jì)VRLA電池時(shí),重要之處是對(duì)使用期間可預(yù)測(cè)到的問(wèn)題進(jìn)行定量預(yù)測(cè)、采取對(duì)策。在此研討了采取CAE(計(jì)算機(jī)輔助工程)設(shè)計(jì)對(duì)電池強(qiáng)度進(jìn)行分析,試圖預(yù)測(cè)使用中有可能出現(xiàn)的現(xiàn)象,要求進(jìn)一步地提高電池的可靠性。
2.2 分析方法
經(jīng)分析的VRLA電池有限影響要素模式示于圖1。正極群進(jìn)行了3層次模型化分析。模型化分析后進(jìn)行裝槽。板極膨脹是依據(jù)極板的膨脹率給與假定的溫度,通過(guò)熱膨脹表現(xiàn)極板的膨脹。分析是基于有限影響要素的分析程序。
分析所用的物性數(shù)據(jù)是采用圖2所示的各種實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的,測(cè)定了構(gòu)成電池各部位材料的強(qiáng)度。
2.3 分析結(jié)果
極群膨脹時(shí)的電池與電池內(nèi)極群的應(yīng)力分布示于圖3。應(yīng)力是集中在極柱樹(shù)脂封口部分和與此接近的電池槽、蓋部分。采用計(jì)算機(jī)模擬的變形、應(yīng)力的分布與使用實(shí)物電池的變形、破壞試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比示于圖4。
模擬模型是使電池內(nèi)部的極群強(qiáng)制地向上方移位,觀測(cè)達(dá)到電池被破壞程度時(shí)的狀態(tài),兩者的變形過(guò)程一致。并確認(rèn)在應(yīng)力高的部位出現(xiàn)電池槽白化,發(fā)生了破壞,從而確認(rèn)了計(jì)算機(jī)模擬的有效性。
從計(jì)算機(jī)模擬、模型驗(yàn)證的結(jié)果看,當(dāng)設(shè)定極板的最大膨脹率超過(guò)5 %時(shí),電池槽仍然完好,從而確認(rèn)了這個(gè)電池的安全性能。
2.4 提高可靠性能
降低電池槽應(yīng)力的試驗(yàn),極板腳從2只削減為1只后的試驗(yàn)效果示于圖5、圖6。對(duì)比分析結(jié)果時(shí),極板腳為一只,電池槽的最大應(yīng)力削減了40%,并進(jìn)一步提高了可靠性能。
評(píng)論