车用动力电池优化设计及其安全性
刘  星
(江西江铃集团新能源汽车有限公司,江西 南昌 330044)
摘要:动力式电池包,它是电动汽车重要构成部分,对其使用要求和安全性均有着极高的要求和标准,可以说,直接关系着电动汽车的安全运行。如此便可知晓,做好动力的电池包整体优化设计和安全性有效分析十分重要。鉴于此,本文主要围绕着车用方面动力电池包的优化设计和安全性开展深入的研究和探讨,期望可以为后续更多技术专家和学者对此类课题的实践研究提供有价值的指导或者参考。
关键词:车用;动力;电池包;优化设计;安全性
现阶段,我国在政策上大力扶持新能源力汽车,以至于新能源类型汽车业呈日益迅猛化发展态势。在这一良好发展态势之下,新能源类型汽车业更为注重汽车安全层面问题,车用方面动力电池包整体设计效果和安全性备受业内所关注及重视。因而,综合分析车用方面动力电池包的优化设计和安全性,有着一定的现实意义和价值。 1 优化设计 1.1 在变量设计层面
在电池包内电池模组及电气附件布置不改变情况下,着重考虑经济性,以电池包的箱体内部所有部件
黄蜂250厚度为基础,实施动力的电池包变量优化设计,上箱盖实际厚度是定义T 1、下箱盖实际厚度是定义T 2、左右两侧四个吊耳厚度是定义T 3、下箱体的支撑板实际厚度是定义T 4、支撑板的连接件实际厚度是定义T 5。
一汽大众汽车价格表1.2 在目标函数及约束函数层面
经电池包箱体动静态的特性有限元综合分析后了解到,原始设计方案略有不足,为确保电池包的箱体实施轻量优化设计后,能够满足于静态性能方面要求,基于电池宝箱典型路面的三工况条件下最大的等效应力σmax 和最大的变形量d max ,还有箱体结构第二阶约束性模态的频率μƒ和箱体的质量M 为设定相应,轻量优化设计期间数学基础模型的表达列式是:
minM(T)s.t ()()[][](){}、、、、、、>、<、、、、、54321max max max max T T T T T T f d d d d n m l n m l ===μμσσσσσ
在该列式当中,σ1代表路面颠簸情况下最大的等效力,而d 1
s4什么时候上市
则代表路面颠簸情况下最大的变形量;σm 代表箱体急转弯情况下最大的等效力、而d m 代表最大的变形量;[σ]和[d]分别代表箱体各个部件材料许用应力,典型路面的三工况条件下箱体变形量的许用极限可取值2mm;T 代表所设定变量矩阵,[μ]代表路面不平所以激励
频率,取值22Hz [1]
。 1.3 在基础模型构建层面 1.3.1 实施试验设计 因电池包箱的轻量优化设计数据基础模型内引入了较多设计响应基本类型,穿插至目标函数及约束函数当中,考虑设计区、效率、操作区,选定BBD,对设计变量和响应函数关系实施有效拟合。BBD,它属于以三水平条件不完全性阶乘设计可旋转、近似
可旋转形式二阶设计,将因子所有试验点设定转子立方体的中小点,各个试验点全部处于相同球面。Design-Expert 系统软件内借助BBD 实施五个设定变量的三个不同水平试验优化设计。结合BBD 试验操作顺序逐次实施箱体动静态的特性相关有限元实时分析,及时采集所对应的试验组合当中所有设计响应参数值,获取构建响应面的近似模型实际所需求设计矩阵。 1.3.2 构建回归方程 围绕试验设计的矩阵数据信息多元化回归分析和关系式当中未知参数最小的二乘估计,还有回归方程显著性有效检验实施后,经拟合可获取所有设计响应多项式的回归方程,函数关系的表达列式详见图1。 1.3.2 分析响应面的有效性 设计响应及模型预测的响应奇偶有效检验示意图,详见图2。如果落在了检验图的对角线上面或着是其周边区域点相对较多,代表所构建响应面的回归方程极具精准度。拟合所有设定响应面基础模型校验参数值大体上紧邻接着检验图的对角线,代表试验参数和基础模型的预测参数值拟合性较佳。基于帕累托的方差实施回归方程有效分析,配合显著性的检验、描述性的统计分析等,对其有效性实施评价后即可了解到,p 值是检验基础模型可属于显著性有效工具,拟合响应面基础模型可满足于p<0.0001基础条件,代表模型高度比较突出;MT 响应面基础模型2R 及2adjR 全部等于1、MSE 相对较低,代表它有着极高可靠性及精度;剩余三个响应面基础模型当中2R 及2adjR 全部较接近1,代表它们所拟合出来回归方程有着
良好质量,可满足各项标准[2]
。  图
1 函数关系回归方程表达列式
图2 设计响应及模型预测的响应奇偶有效检验示意图 1.4 在轻量优化及验证层面 把拟合有效性响应面基础模型代至电池包箱轻量优化的数学模型内实施迭代求解,获取设定圆整之后最优化组合是(T 5、T 4、T 3、
T 2、T 1)=(11mm、1.3mm、2.1mm、1.4mm、0.7mm)。模型优化精度验证,需结合最优组合的设计试验实施有限元的仿真验证。经验证后可知晓,优化方案下模型预测的响应值接近于有限元的仿真结果,呈较小偏差状态、精度极高,表明了显著性的优化效果,箱体质量与原方案相比可减少约7.4%,呈理想化减重效果状态,典型路面的
三工况之下,该箱体最大的等效应力大致下降18.6%,而最大的变形量则降低至 22.5%,整个箱体结构第二阶的约束性模态频率大致提升14.8%,有效改善了整个箱体动静态基本性能。 2 安全性有效分析 (下转第 17 页)
图3 停机控制模式优化
汽车刹车总泵多少钱3.3 低旁压力控制及优化
图4 停机控制模式优化
在机组启动阶段,运行人员可以设定最小压力Pmin=1MPa 来控制再热器出口压力,以维持一定的蒸
汽流量通过再热器,防止再热器干烧。当汽机冲转后,压力设定值 Ps 随汽机调速级压力( 代表汽机负荷) 变化而变化,低旁滑压运行。压力设定值Ps=Prh + △P(△P=0.75MPa),以保证 LBP 阀处于关闭状态 。
为保护凝汽器,LBP 阀设有快关装置,当出现凝汽器真空三取二、凝汽器温度开关三取二、凝汽器水位三取二、低旁减温水压力低三取二时,快关装置将会动作,LBP 阀在2s 内关闭。
低旁在启动过程中再热器压力由于限制经常无法到达设置到1.5MPa 以下,为使加快冷态启动时的气流流转,逻辑优化增加运行手动设定值回路,使低旁快速开大,提高再热器压力(图4)。 4 结语
AV6旁路改造进DCS 控制(Ovation 系统第一台)具有较大意义,动态、静态试验及逻辑优化满足了高旁全程自动的要求。改造后系统使用的卡件与DCS 系统通用,解决了原AV6卡件故障无备件的重大隐患。同时所有的控制功能在DCS 系统实现,人机界面很友好,突破了原AV6系统的技术瓶颈,并且保持就地AV6设备不变,维持了原系统的稳定性。改造经验可供同类机组旁路系统改造参考。 参考文献:
[1]DL/T261-2012火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则. [2]李亚萍.基于DCS系统的旁路及旁路控制系统技术升级及应用[J].价值工程,2015(11).
[3]罗培全.AV6+旁路系统在宁海电厂的应用与分析[J].电力建设, 2010(27).
hycan合创
[4]王云进.300MW机组旁路控制系统改造方案探讨[J].科技创新与应用,2014(19):140. 作者简介:
潘宇(1985-),男,硕士,工程师,主要从事热控技术及管理。 胡朝日(1979-)男,本科,工程师,主要从事热控技术及管理。
(上接第 8 页)
3.8 臭氧氧化技术在给排水处理中的应用
臭氧氧化的技术可以将水厂给排水中的细菌病毒以及有害化学物质进行处理,保护居民的身体健康。生物膜处理技术以及沉淀工艺可以将水体中的泥沙、大分子化合物进行清除,但是去除不了水中的病毒等微生物。臭氧氧化技术通过臭氧电离出水中阳离子,与水中的有毒或有害物质进行氧化反应,对物质内部结构造成破坏,最终达到清除污染物的目的。在运用臭氧氧化技术时,应当注意控制臭氧的投入量,因为如果水体中残存过量的臭氧,会对给排水设备产生腐蚀作用,甚至会破坏水处理系统,产生对人体有危害的饮用水。  3.9 光催化复合氧化技术在给排水处理中的应用
光催化复合氧化技术是一种新型高级氧化技术,它将传统的光催化氧化技术,臭氧氧化技术和真空紫外氧化技术三者结合到一起,利用光激发氧化将O 2、H 2O 2等氧化剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光,包括UV- H 2O 2、UV-O 2等工艺,可以用于处理水中CHCl 3、CCl 4、多氯联苯等难降解
江西江铃汽车物质。另外,在有紫外光的Feton 体系中,紫外光与铁离子之间存在着协同效应,使H 2O 2分解产生羟基自由基的速率大大加快,促进有机物的氧化去除。这种技术提高了有机物矿化效率,并且对设备的处理效率有所提高。近年来,在难降解有机物处理领域中,光催化反应器的研究取得了很大的进展。 4 结语
时至今日,饮用水问题已经成为全人类最为重视的问题之一,也是社会的焦点与热点话题。因此,水厂的给排水处理工作具有非常重大的意义。为了我国经济建设的稳定,同时人们生活的安全健康,水厂应当积极优化传统的给排水处理技术,全面推广新型的处理工艺,提高供水质量,并且节约水厂的运行成本,从而使人们用到更加经济、可靠安全的水。 参考文献:
[1]梁嘉琪.自来水厂给排水工艺技术的应用现状及发展趋势探究[J].工程管理前沿.2020(29).
[2]李云.住宅给排水设计中节水措施及水处理技术的发展[J].科技经济市场,2007(7):30-31.
[3]崔博文.浅谈我国常规给水处理工艺及水处理新技术[J].才智,2012 (22):30.
[4]许国林.自来水厂中的给排水工艺技术应用研究[J].中国室内装饰装修天地,2020(8):354.
[5]夏鹏,刘建广,祁峰,秦亚敏,吕德龙.臭氧催化氧化技术在饮用水处理中的应用[J].水科学与工程技术,2010(5).
(上接第 15 页)
一是,REESS 连接十分可靠。两侧碰撞情况下,动力电池包可一直处于安置位置,未侵入乘员舱,也不会因脱离车体所致行人和乘员机械伤害事故问题产生,这与电动车辆碰撞之后安全标准相吻合;二是,两种不同侧面碰撞情况之下,车体和障碍物质接触力,该有车身和电池包接触力,它们有着相似变化趋势,动力式电池包承受接触力和车体承受的接触力耦合作用极强,柱撞期间车体与刚性柱所在峰值的接触力低于MDB 碰撞期间车体与刚性柱所在峰值的接触力,柱撞期间动力电池包承受峰值的接触力高于MDB 碰撞期间动力电池包承受峰值的接触力,在一定程度上,接触力实际大小和
结构变形的侵入量实际大小效果处于对应状态[3]
;三是,因侧面的MDB 在碰撞期间冲击载荷呈水平横向状态,车体有着较大受力面积,轻量优化设计会后,电池包的箱体变形处于安全限度范围;面柱撞期间冲击载荷呈铅垂向状态,车体为较小受力面积,以至于侧围结构及电池包的箱体侧壁有过大的侵入量,会挤压到电池包,严重威胁着乘员人身安全。故而,门槛梁处内外部板、上边梁处内外板、
前车门部位,均应当选定有着良好性能及优化结构,便于对碰撞载荷起到良好分散作用,将侵入量有效降低,为车辆专用动力的电池包实际应用安全提供可靠性保障。 3 结语
从总体上来说,车用方面动力电池包的优化设计应当注重变量设计、目标函数及约束函数设定、基础模型构建、轻量优化及验证等各个层面设计要点。在安全性上,则需结合车用方面动力电池包总体设计应用情况,做好周密地思考和分析,以便于提出相应合理化建议或者措施,更好地保证车用方面动力电池包实际使用安全。 参考文献:
[1]符兴锋,李罡,曾维权,等.动力电池包抗振动安全性设计研究[J].汽车技术, 2018(05):157-158.
[2]李志杰,陈吉清,兰凤崇,等.机械外力下动力电池包的系统安全性分析与评价[J].机械工程学报,2019(9):111-112.
[3]李志杰,陈吉清,兰凤崇,等.机械外力下动力电池包的系统安全性分析与评价[J].机械工程学报,2019(12):137-148.