      Simcenter BDS電池設計軟件培訓

Simcenter Battery Design Studio（以下簡稱BDS）是一款專業(yè)的鋰電池設計及計算軟件，

通過詳細的幾何電芯規(guī)格和電芯性能仿真，

支持工程師對鋰離子電芯設計進行數(shù)字驗證，

內(nèi)置大量的電池材料數(shù)據(jù)庫，同時，還能與CAE軟件無縫連接，這些功能對電池和電池組的設計至關重要。

產(chǎn)品優(yōu)勢

物理單元描述：無縫GUI提供參數(shù)化模板

整體耦合單元設計與模型：模擬設計變更對單元性能的影響

設計探索：自動優(yōu)化電池的設計和性能

CAE軟件接口：通過TBM文件將模型導出到Simcenter STAR-CCM+

系統(tǒng)級仿真接口：單元模型特征可以導出到Simcenter Amesim

產(chǎn)品功能

物理單元描述

Simcenter BDS的第一步是指定單元組件的幾何結構和特性。

根據(jù)供應商提供的責任，或由供應商提供的逆向責任。

Simcenter BDS提供鋰離子電池組件的標準規(guī)范。

用戶可以從一個小袋中選擇電池形狀，圓柱形或棱柱形，然后選擇單個組件，

如電極、標簽、電流收集器設計，等等，

每個組件都可以用電極的中心標簽設計或控制集電器的材料和厚度等特性進行更精細的定義，

然后列表將繼續(xù)完整構建電池。

當混合物配方通常是已知的，準確的數(shù)值往往是一開始的猜測。

但從文獻或實驗表征的活性物質(zhì)平衡電壓曲線開始，用戶可以調(diào)整混合物，

使其與小電流放電曲線很好地吻合，從而獲得非常精確的容量關聯(lián)。

計算的“構建報告”也可以非常有助于驗證您的條目，例如檢查電池的終能量密度或重量。

用戶還可以自動生成果凍輥部分的圖形輸出，以檢查電極繞組是否如預期的那樣。

單元性能仿真

Simcenter BDS提供了多個級別的性能模型：基于物理的宏觀均勻模型，

可深入了解電池的電化學機制，如電池占空比期間的電壓損失機制，

或了解電極上的濃度或發(fā)熱分布；以及一個等效的RCR電路模型，

這是一種以非常有效的計算方法來模擬電池行為的經(jīng)驗方法。

模擬還可以告訴我們在電池內(nèi)部發(fā)生了什么，在電極上的電極片附近集中了電流密度。

與多物理軟件無縫連接

為此，我們通常建議客戶使用Simcenter BDS創(chuàng)建RCR經(jīng)驗模型，

以表示電池電壓行為，然后專門用于電池組的三維電熱模擬。

可以使用基于物理的模型，但RCR經(jīng)驗模型將提高計算成本，使結果保持一定的準確性，

并且更適合在電池模塊級別工作的非專家用戶。

因此，HPPC測試（根據(jù)電池SOC、溫度和電流來表征電阻的放電和再生脈沖）被用作輸入數(shù)據(jù)，

Simcenter BDS自動生成RCR 3D經(jīng)驗模型參數(shù)，

用于電池組的3D行為模型Simcenter STAR-CCM公司+以一種計算效率很高的方式。

上述兩個Simcenter產(chǎn)品組合軟件之間的鏈接通過Simcenter BDS輸出文件文本電池模型（TBM）文件完成。

電池模擬模塊插件Simcenter STAR-CCM+使用TBM文件構建所需的電池模塊3D模型。

通過耦合Simcenter STAR-CCM+的幾何結構、電池性能模型和熱求解器，

電池模塊工程師可以對整個電池組在瞬態(tài)情況下進行電熱模擬。

用戶可以添加電池組的其他組件，

如母線、電絕緣墊、冷卻通道和電池外殼（使用STAR-CCM+3D-CAD或任何第三方CAD軟件），

并執(zhí)行自動嚙合以及指定材料/冷卻液特性。

空間探索與自動化設計

從這些模擬結果中，工程師可以開始在電池級別設計空間探索研究，

以大限度地提高電池容量，例如，考慮固定電池組設計，

但致力于電池化學，或者在電池模塊級別，研究電池組的幾何形狀和特性。

這些設計空間探索研究可以使用設計經(jīng)理作為Simcenter STAR-CCM+的一部分，

以及注意事項Simcenter產(chǎn)品組合的軟件部分。這就是我所說的數(shù)字孿生魔法。

仿真工程師可以半自動、高效、安全地研究數(shù)百種設計，試圖平衡多屬性性能，同時尊重系統(tǒng)約束。

人們可以很快發(fā)現(xiàn)，由于溫度在電池模塊上分布不均勻，電池組的熱性能可以得到改善，

這肯定是由于冷卻液流量分配不充分，這將影響過熱電池的電氣性能，甚至可能危及電池壽命或安全性。