电池结构设计与仿真
电池结构设计与行为仿真
- 电池模组
- 电池管理系统
- 热管理系统
- 电气及机械系统
电池结构设计 – 从电芯到电池包
电芯结构设计
模组装配设计
模组变型设计
……
电池系统行为仿真
从电芯到电池组的多尺度系统模型
- 计算电池单元和电池组的电性能和热性能
- 考虑电池组中电池参数的变化
- 温度分布对电池容量和性能的影响
- 采用内置函数从测试数据生成查表参数
Molecular
Cell
Module & Pack
Device
1D
1. 输入数据
- 测试数据
- 电池单元特性
2.电模型
- 电化学模型
- 等效电路模型
3.热模型
- 一维离散热容
- 热导率
- 基于材料属性或直接参数化
2D
4. 老化模型
- 日历老化
- 循环老化
- 通过FMU集成外部老化模型
5.Cell Model电池单元模型
- 电、热、老化的相互作用
- 等效电路经验老化或电化学模型
6.Pack Model电池Pack模型
- 比例化或离散化
- 湿度分布
- 平衡过程
- 参数化
7.电池管理系统集成
电池系统行为仿真– 电模型
Molecular
Cell
Module & Pack
Device
输入电化学模型数据
电化学模型数据
- 具有（浓度、势）空间分布行为的伪二维模型（纽曼模型）
输入等效电路模型数据
- 来自实验测试或电化学模型
- 在不同的soc和温度下具有不同量级电流脉冲的DOE
曲线拟合
- 每个策略的串联电阻和RC电路的参数集
- 算法和Python脚本
（ECM）等效电路模型（ECM）
- 生成数据表R,C=f（T,I,SOC）
- 计算发热损失
电池系统行为仿真– 热模型
Molecular
Cell
Module & Pack
Device
热单元网络
- 输入：损耗功率，输出：温度
- 一维离散热电容和热导
-
基于材料或直接参数化
单元分析
- 结合电或电化学模型（能量损失）
- 环境热交换模型的独立定义
- 再现试验台结果以供验证
- 测试最坏情况场景
模组热网络
- 通过电池引脚的热交换（电气连接）
- 表面接触换热（几何布置）
- 热室模型
- 动态、静态和理想传热
模组分析
- 定义与环境的热交换
- 探索电池组内部的温度分析（最热/最冷电池）
- 探讨制造公差的影响
电池管理系统（BMS）集成
电池系统行为仿真 – 电模型
电芯
电池模组
电池包
整车集成
电池的仿真包括：
结构场的仿真
热场的仿真
电场的仿真
3D仿真能力
- 电芯的材料标定
- 电芯充放电引起的膨胀
- 电芯内部短路验证
- 电芯超声波焊接仿真
- 电芯冲击分析
- 电芯挤压，弯曲分析
- 几何形状和冷却条件下锂电子电池三维热分析
- 模组的模态分析
- 模组的随机振动疲劳
- 模组的随机振动分析
- 模组的起筋优化
- 模组的跌落分析
- 模组冲击，穿刺分析
- 模组的空冷模拟
- 电池包的随机振动分析
- 电池包的螺栓装配模拟
- 电池包的随机疲劳
- 电池包冲击，穿刺分析
- 电池包的碰撞分析
- 优化电池包的焊点顺序
- 预测电池包的温度分析
- 整车集成的多体动力学
- 提取电池包的载荷历程
- 电池包的随机疲劳分析
- 电池包冲击，穿刺分析
- 电池包的碰撞分析
- 电池的热管理
电池CAE仿真验证