1前言

CAE(計算機輔助工程)用于電池開發設計是非常有效的方法。

將CAE用于電池開發設計的事例，其中含未發表的部分列于表1。CAE(計算機輔助工程設計)適用于流體、鑄造、塑性加工等多種復雜的領域。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電池的結構設計的應用事例，是有關為提高36V—VRLA電池的性能，采用CAE研究電槽形狀的實例報告。

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時間的涓流充電，導致電池內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，防止電池槽變形及破碎的現象出現。電池內部吸收時也能引起匯流排變形、破損，難以維持電池性能。

在設計VRLA電池時，重要之處是對使用期間可預測到的問題進行定量預測、采取對策。在此研討了采取CAE(計算機輔助工程)設計對電池強度進行分析，試圖預測使用中有可能出現的現象，要求進一步地提高電池的可靠性。

2.2分析方法

經分析的VRLA電池有限影響要素模式示于圖1。正極群進行了3層次模型化分析。模型化分析后進行裝槽。板極膨脹是依據極板的膨脹率給與假定的溫度，通過熱膨脹表現極板的膨脹。分析是基于有限影響要素的分析程序。

分析所用的物性數據是采用圖2所示的各種實驗進行的，測定了構成電池各部位材料的強度。

2.3分析結果

極群膨脹時的電池與電池內極群的應力分布示于圖3。應力是集中在極柱樹脂封口部分和與此接近的電池槽、蓋部分。采用計算機模擬的變形、應力的分布與使用實物電池的變形、破壞試驗結果的比較示于圖4。

模擬模型是使電池內部的極群強制地向上方移位，觀測達到電池被破壞程度時的狀態，兩者的變形過程一致。并確認在應力高的部位出現電池槽白化，發生了破壞，從而確認了計算機模擬的有效性。

從計算機模擬、模型驗證的結果看，當設定極板的最大膨脹率超過5%時，電池槽仍然完好，從而確認了這個電池的安全性能。

2.4提高可靠性能

降低電池槽應力的試驗，極板腳從2只削減為1只后的試驗效果示于圖5、圖6。比較分析結果時，極板腳為一只，電池槽的最大應力削減了40%，并進一步提高了可靠性能。