CN108318366A - 一种电池电液分配模拟装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池电液分配模拟装置及方法，包括：安装框架、中间垫板和盖板组件，安装框架包括底板，底板的上表面设置有两列立柱，两列立柱彼此平行，每列立柱的顶端与一根横梁连接；两列立柱之间形成一个通道；所述通道的两端分别设置有一根连接杆；连接杆的两端与立柱固定连接；立柱的侧壁安装有顶紧模拟电池组的顶紧机构；中间垫板一端与安装框架之间通过销轴连接，中间垫板另一端与安装框架之间通过螺栓与螺母连接；盖板组件包括压板，压板的上表面固定彼此平行的四根槽钢，槽钢与连接杆平行；压板分别与前端板和后端板固定连接，前端板为门式结构，所述前端板上连接顶紧螺栓；中间垫板位于底板和压板之间。
Description
技术领域
本发明涉及锌银电池技术领域，特别是涉及一种电池电液分配模拟装置及方法。
背景技术
随着科学技术的突飞猛进，电池的应用范围愈加广泛。电池从原理上主要分为化学电源和物理电源，而化学电源基本上是由正负极和电解液组成。电解液的用量是决定电源电性能的重要因素之一，是电池设计的一项重要参数。随着对电池的应用范围逐渐扩大，电池设计时通常会将多个单体电池串联成一个电池组，在结构上形成并列结构，从而提供足够高的电压和电容量。
那么对于锌银一次电池而言，电解液先是集中贮存在贮液器中，待电源激活时，电解液才由贮液器进入电池组而注入到各个电池单体中。由于各单体电池是串联连接，必须使每个单体电池获得基本相同且足量的电液量才能保证每个电池单体具有均匀的电性能输出，进而提高整个电池组的电性能。因此，各单体电池获得足够且均匀的电液量是电池设计的重要参数指标。所以，在电池设计研制过程中，会对电池的激活气体压力、贮液器贮液总量、单体分配道形式等参数进行多次联合调试，从而获得最优的电液分配结果，确定所需设计参数。为了降低试验成本，同时避免真实电池制造装配的复杂性，加快试验验证进程，亟需一种与真实电池具有等效性的模拟方法来模拟真实电池在实际工作中的电解液分配过程与结果，用以评估真实电池在同种参数下的电解液分配结果可行性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种电池电液分配模拟装置及方法；该电池电液分配模拟装置及方法能够模拟真实电池组实际激活过程集中贮存的电解液向各单体电池分配的情况，有效降低试验成本，避免真实电池的复杂装配过程，简化操作流程，加快试验进程。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种电池电液分配模拟装置，至少包括：
安装框架(1)，所述安装框架(1)包括矩形结构的底板(4)，在所述底板(4)的上表面设置有两列立柱(5)，两列立柱(5)彼此平行，每列立柱(5)的顶端与一根横梁(6)连接；两列立柱(5)之间形成一个通道；所述通道的两端分别设置有一根连接杆(7)；所述连接杆(7)的两端与立柱(5)固定连接；所述立柱(5)的侧壁安装有顶紧模拟电池组的顶紧机构；
中间垫板(2)，所述中间垫板(2)一端与安装框架之间通过销轴连接，所述中间垫板(2)另一端与安装框架之间通过螺栓与螺母连接；
盖板组件(3)，所述盖板组件(3)包括压板(12)，所述压板(12)的上表面固定彼此平行的四根槽钢(13)，所述槽钢(13)与连接杆(7)平行；所述压板(12)分别与前端板(14)和后端板(15)固定连接，所述前端板(14)为门式结构，所述前端板(14)上连接顶紧螺栓(16)；其中：
所述中间垫板(2)位于底板(4)和压板(12)之间。
进一步：所述立柱(5)和连接杆(7)均由方钢制成；。
进一步：所述顶紧机构包括顶紧螺钉(8)和顶柱(9)；所述顶紧螺钉(8)穿过立柱(5)与顶柱(9)固定连接。
一种电池电液分配模拟装置的方法，至少包括如下步骤：
步骤101、取下盖板组件(3)，拧下中间垫板(2)与螺栓安装座(10)之间连接的螺栓与螺母，转动打开中间垫板(2)，将所述模拟电池组(17)装入模拟装置安装框架(1)与中间垫板(2)的空腔区域；
步骤102、模拟电池组(17)的两侧由顶紧螺钉(8)和顶柱(9)顶紧，模拟电池组(17)的上方由中间垫板(2)压住限位；
步骤103、在所述模拟电池组(17)上连接进液管路(18)，所述进液管路(18)另一端连接到贮液器(19)出口，贮液器(19)置于中间垫板(2)之上，所述贮液器(19)上的接嘴通过进气管路(20)与气体发生装置连接，在贮液器内部装有与一定体积的水；
步骤104、将盖板组件(3)放置在贮液器(19)上，将所述压板(12)的弧面贴紧贮液器的圆弧面，将贮液器(19)后端面顶到盖板组件的后端板(15)上，拧紧盖板组件槽钢(13)与安装框架横梁(6)上的连接螺钉，并通过盖板组件前端板(14)上的顶紧螺栓(16)顶紧贮液器的前端面；
步骤105、引燃气体发生装置，产生气体进入贮液器挤压橡胶内衬，将内部液体通过进液管压入到模拟电池组(17)的各单体电池腔内；
步骤106、待贮液器内进入的气体排空压力后，取出贮液器(19)和模拟电池组(17)；将所述模拟电池组(17)按单***置依次打孔抽出进入各单体腔的水进行称量比较，评估电液分配的液量与均匀性。
本发明具有的优点和积极效果是：
1、本发明的电液分配模拟装置采用框架结构，主体为方钢和槽钢等型钢件，结构强度高，具有结构等效性，能够有效模拟实际电池工作状态。
2.本发明模拟装置的中间垫板可旋转，盖板可拆卸，具有拆装容易的特点，简化了装配流程，有效加快了试验进程。同时盖板组件中的压板为弧面结构，能够有效贴合贮液器外表面，抑制了贮液器的打压变形。
3.本发明模拟方法用等体积的聚氯乙烯板和水代替真实的电池单体和电解液，节省了试验成本，增加了试验安全性。
4.本发明模拟方法将分配进入各单体腔的水通过打孔的方式依次抽出称量进行结果评估与均匀性比较，而模拟电池组各单体腔经过堵孔密封后能继续进行下一次模拟分配试验，避免电池组的重复制作，降低了试验周期。
5.本发明能有效模拟电解液总量、激活气体峰值压力与气量、单体壳结构布局等参数的改变对单体电解液分配结果的影响。
附图说明
图1是本发明优选实施例的结构示意图。
图2是本发明优选实施例中盖板组件的结构示意图
图3是本发明优选实施例的使用状态图。
图4是本发明优选实施例中步骤一的结构图；
图5是本发明优选实施例中步骤二的结构图；
图6是本发明优选实施例中步骤三的结构图；
其中：1、安装框架；2、中间垫板；3、盖板组件；4、底板；5、立柱；6、横梁；7、连接杆；8、顶紧螺钉；9、顶柱；10、螺栓安装座；11、销轴安装座；12、压板；13、槽钢；14、前端板；15、后端板；16、顶紧螺栓；17、模拟电池组；18、进液管路；19、贮液器；20、进气管路。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1至图3，一种电池电液分配模拟装置及方法，包括：
安装框架1，所述安装框架1包括矩形结构的底板4，在所述底板4的上表面设置有两列立柱5，两列立柱5彼此平行，每列立柱5的顶端与一根横梁6连接；两列立柱5之间形成一个通道；所述通道的两端分别设置有一根连接杆7；所述连接杆7的两端与立柱5固定连接；所述立柱5的侧壁安装有顶紧模拟电池组的顶紧机构；
中间垫板2，所述中间垫板2一端与安装框架之间通过销轴连接，所述中间垫板2另一端与安装框架之间通过螺栓与螺母连接；
盖板组件3，所述盖板组件3包括压板12，所述压板12的上表面固定彼此平行的四根槽钢13，所述槽钢13与连接杆7平行；所述压板12分别与前端板14和后端板15固定连接，所述前端板14为门式结构，所述前端板14上连接顶紧螺栓16；其中：
所述中间垫板2位于底板4和压板12之间。
所述立柱5和连接杆7均由方钢制成；。
所述顶紧机构包括顶紧螺钉8和顶柱9；所述顶紧螺钉8穿过立柱5与顶柱9固定连接。
上述优选实施例主要包括安装框架1、中间垫板2及盖板组件3。所述中间垫板2一端与安装框架之间为可旋转式销轴连接，另一端与安装框架之间为螺栓与螺母组成的可拆卸式锁紧连接，所述盖板组件3为槽钢并列式横梁结构，与安装框架1之间固定连接，所述中间垫板2位于盖板组件3和安装框架1之间。
如图1所示，所述安装框架1包括底板4、立柱5、横梁6以及连接杆7，所述立柱5和连接杆7均由方钢制成；所述立柱5下端嵌入固定安装在底板4上，上端嵌入固定安装在横梁6上，所述立柱5上安装了顶紧螺钉8与顶柱9，所述顶柱9为环氧玻璃钢材质；所述连接杆7两端分别固定在两根立柱5之上，两根连接杆7上分别固定了两个螺栓安装座10和销轴安装座11。
如图2所示，所述盖板组件3的压板12上表面并列固定四根槽钢13，压板12下表面为弧面，所述压板12分别与前端板14、后端板15固定连接，所述前端板14为门式结构，其上连接顶紧螺栓16。
电液分配模拟试验时，制作结构等效的模拟电池组，所述模拟电池组的组装壳体为真实电池组所用壳体，内部电池单体以相同实体体积的聚氯乙烯板代替。如图3、图4所示，取下盖板组件3，拧下中间垫板2与螺栓安装座10之间连接的螺栓与螺母，转动打开中间垫板2，将所述模拟电池组17装入模拟装置安装框架1与中间垫板2的空腔区域，两侧由顶紧螺钉8和顶柱9顶紧，上方由中间垫板2压住限位。如图3和图5所示，在所述模拟电池组17上连接进液管路18，所述进液管路18另一端连接到贮液器19出口，贮液器19置于中间垫板2之上，所述贮液器19上的接嘴通过进气管路20与气体发生装置连接，在贮液器内部装有与一定体积的水。如图3和图6所示，将盖板组件3放置在贮液器19上，将所述压板12的弧面贴紧贮液器的圆弧面，将贮液器19后端面顶到盖板组件的后端板15上，拧紧盖板组件槽钢13与安装框架横梁6上的连接螺钉，并通过盖板组件前端板14上的顶紧螺栓16顶紧贮液器的前端面。
随后，引燃气体发生装置，产生气体进入贮液器挤压橡胶内衬，将内部液体通过进液管压入到模拟电池组17的各单体电池腔内。
待贮液器内进入的气体排空压力后，取出贮液器19和模拟电池组17。将所述模拟电池组17按单***置依次打孔抽出进入各单体腔的水进行称量比较，评估电液分配的液量与均匀性。
本发明的工作原理是：
在贮液器的内衬橡胶泡囊内装有适量体积的液体，贮液器上有进气口连通贮液器壁与泡囊外侧之间的间隙，贮液器泡囊内的液体由出口处的橡胶膜片隔绝。当给气体发生器输入一电压信号后，其被激活产生大量气体通过进气管路和进气口进入贮液器压缩泡囊，内部液体受到挤压而迫使橡胶膜片变形进而被出液口处的刀片割破，于是液体流出，经进液管路进入电池组内，进入电池组分配道的液体通过单体腔的进液孔流入到各单体腔。因此，激活气体的压力、电解液的总量、单体腔的体积以及进液孔的位置等因素都决定了集中贮液的最终分配结果，进行模拟试验是产品设计的必经之路。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (4)
1.一种电池电液分配模拟装置，其特征在于：至少包括：
安装框架(1)，所述安装框架(1)包括矩形结构的底板(4)，在所述底板(4)的上表面设置有两列立柱(5)，两列立柱(5)彼此平行，每列立柱(5)的顶端与一根横梁(6)连接；两列立柱(5)之间形成一个通道；所述通道的两端分别设置有一根连接杆(7)；所述连接杆(7)的两端与立柱(5)固定连接；所述立柱(5)的侧壁安装有顶紧模拟电池组的顶紧机构；
中间垫板(2)，所述中间垫板(2)一端与安装框架之间通过销轴连接，所述中间垫板(2)另一端与安装框架之间通过螺栓与螺母连接；
盖板组件(3)，所述盖板组件(3)包括压板(12)，所述压板(12)的上表面固定彼此平行的四根槽钢(13)，所述槽钢(13)与连接杆(7)平行；所述压板(12)分别与前端板(14)和后端板(15)固定连接，所述前端板(14)为门式结构，所述前端板(14)上连接顶紧螺栓(16)；其中：
所述中间垫板(2)位于底板(4)和压板(12)之间。
2.根据权利要求1所述的电池电液分配模拟装置，其特征在于：所述立柱(5)和连接杆(7)均由方钢制成；。
3.根据权利要求1或2所述的电池电液分配模拟装置，其特征在于：所述顶紧机构包括顶紧螺钉(8)和顶柱(9)；所述顶紧螺钉(8)穿过立柱(5)与顶柱(9)固定连接。
4.一种电池电液分配模拟装置的方法，其特征在于：至少包括如下步骤：
步骤101、取下盖板组件(3)，拧下中间垫板(2)与螺栓安装座(10)之间连接的螺栓与螺母，转动打开中间垫板(2)，将所述模拟电池组(17)装入模拟装置安装框架(1)与中间垫板(2)的空腔区域；
步骤102、模拟电池组(17)的两侧由顶紧螺钉(8)和顶柱(9)顶紧，模拟电池组(17)的上方由中间垫板(2)压住限位；
步骤103、在所述模拟电池组(17)上连接进液管路(18)，所述进液管路(18)另一端连接到贮液器(19)出口，贮液器(19)置于中间垫板(2)之上，所述贮液器(19)上的接嘴通过进气管路(20)与气体发生装置连接，在贮液器内部装有与一定体积的水；
步骤104、将盖板组件(3)放置在贮液器(19)上，将所述压板(12)的弧面贴紧贮液器的圆弧面，将贮液器(19)后端面顶到盖板组件的后端板(15)上，拧紧盖板组件槽钢(13)与安装框架横梁(6)上的连接螺钉，并通过盖板组件前端板(14)上的顶紧螺栓(16)顶紧贮液器的前端面；
步骤105、引燃气体发生装置，产生气体进入贮液器挤压橡胶内衬，将内部液体通过进液管压入到模拟电池组(17)的各单体电池腔内；
步骤106、待贮液器内进入的气体排空压力后，取出贮液器(19)和模拟电池组(17)；将所述模拟电池组(17)按单***置依次打孔抽出进入各单体腔的水进行称量比较，评估电液分配的液量与均匀性。
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