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[交流]
干貨 | 9大重要鋰電池仿真軟件合集！
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hello, 大家周末好呀！ 今天給大家分享9個(gè)科研論文必備的鋰電仿真軟件，我的研究生朋友都覺(jué)得挺有用的~鋰電池仿真軟件不僅僅擔(dān)負(fù)著仿真驅(qū)動(dòng)正向設(shè)計(jì)的功能，也是推動(dòng)整體鋰電池領(lǐng)域研發(fā)數(shù)字化進(jìn)程的重要力量。 Comsol Multiphysics 根據(jù)不同的仿真目的，電池建模需要不同程度的細(xì)節(jié)。“電池模塊”是 Comsol Multiphysics軟件的一個(gè)附加產(chǎn)品，從電池多孔電極的詳細(xì)結(jié)構(gòu)到包括熱管理系統(tǒng)在內(nèi)的電池組，其中涵蓋各種尺度的廣泛描述。這些描述涉及帶電和電中性物質(zhì)的傳遞、電荷平衡、化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)、焦耳熱和電化學(xué)反應(yīng)引起的熱效應(yīng)、傳熱、流體流動(dòng)等各種物理現(xiàn)象，以及對(duì)于理解電池系統(tǒng)非常重要的其他物理現(xiàn)象。 特點(diǎn)： 1.簡(jiǎn)化電池建模 為了更快地對(duì)三維電池組進(jìn)行熱分析，用戶可以對(duì)電池組中的每個(gè)電池使用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的集總（簡(jiǎn)化）模型。集總模型一旦經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，便可以在特定的工作范圍內(nèi)提供極高的精度�！半姵啬K”包含基于物理場(chǎng)的集總模型，可以求解多個(gè)空間維度的電化學(xué)方程。 2.高保真電池建模 鋰離子電池 接口用于計(jì)算鋰離子電池的電位和電流分布，支持使用多種插層電極材料，還包含 SEI層引起的電壓損失。 二元電解質(zhì)電池 接口用于計(jì)算普通電池的電位和電流分布，支持使用多種插層電極材料，此外，還可以包含由于在多孔電極上形成膜而引起的電壓損失. ANSYS Fluent ANSYS Fluent的電池模塊可以自動(dòng)探測(cè)電池連接模式（串/并聯(lián)），流動(dòng)、熱和電化學(xué)完全耦合在一起進(jìn)行計(jì)算，具有非常好的計(jì)算精度和穩(wěn)健性。該模塊內(nèi)置三個(gè)電化學(xué)模型，既有基于經(jīng)驗(yàn)的模型又有基于物理的模型，而且支持用戶使用udf自定義電化學(xué)模型。ANSYS在流體仿真用于熱管理方面，ANSYS可以提供ROM降階模型以縮短仿真計(jì)算時(shí)間，精度與經(jīng)典的三維CFD方法接近，對(duì)于設(shè)計(jì)控制策略和開發(fā)BMS系統(tǒng)有較大幫助。 Simcenter BDS 電池設(shè)計(jì) Simcenter Battery Design Studio（以下簡(jiǎn)稱BDS）是一款專業(yè)的鋰電池設(shè)計(jì)及計(jì)算軟件，通過(guò)詳細(xì)的幾何電芯規(guī)格和電芯性能仿真，支持工程師對(duì)鋰離子電芯設(shè)計(jì)進(jìn)行數(shù)字驗(yàn)證，內(nèi)置大量的電池材料數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)，還能與CAE軟件無(wú)縫連接，這些功能對(duì)電池和電池組的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。 特點(diǎn)： 1. 物理單元描述：無(wú)縫GUI提供參數(shù)化模板； 2. 整體耦合單元設(shè)計(jì)與模型：模擬設(shè)計(jì)變更對(duì)單元性能的影響； 3. 設(shè)計(jì)探索：自動(dòng)優(yōu)化電池的設(shè)計(jì)和性能； 4. CAE軟件接口：通過(guò)TBM文件將模型導(dǎo)出到Simcenter STAR-CCM+； 5. 系統(tǒng)級(jí)仿真接口：?jiǎn)卧Ｐ吞卣骺梢詫?dǎo)出到Simcenter Amesim。 GT-Autolion GT-Autolion可用于預(yù)測(cè)各種鋰離子電池化學(xué)和電池設(shè)計(jì)在鋰離子電池原型化甚至可用于測(cè)試之前的性能。使用GT-Autolion，可以在任何負(fù)載下預(yù)測(cè)鋰離子電池的性能，包括恒定電流（左側(cè)顯示的電壓降和溫升）和更多動(dòng)態(tài)負(fù)載。GT-Autolion使用Doyle，F(xiàn)uller和Newman開創(chuàng)的物理化學(xué)偽2D模型來(lái)預(yù)測(cè)性能。 除了偽2D模型之外，GT-Autolion還包括一個(gè)膨脹模型，該模型能夠預(yù)測(cè)活性材料在鋰化過(guò)程中膨脹時(shí)電池中的應(yīng)力，應(yīng)變和壓力。最后，每個(gè)安裝都包括一個(gè)全面的電化學(xué)材料數(shù)據(jù)庫(kù)，減輕了實(shí)驗(yàn)室測(cè)試電化學(xué)性能的負(fù)擔(dān)。 特點(diǎn)： 1.從鋰離子電池的 0D、P2D 和 P3D建模無(wú)縫過(guò)渡； 2.內(nèi)置陰極、陽(yáng)極和電解質(zhì)材料屬性庫(kù)； 3.先進(jìn)的膨脹模型，可在一個(gè)工具中集成應(yīng)力、應(yīng)變和性能預(yù)測(cè)； 4.與 GT 系統(tǒng)級(jí)車型直接集成； 5.與 Simulink 和其他工具直接協(xié)同仿真； 6.內(nèi)置退化機(jī)制，用于基于物理的鋰離子電池老化； 7.與GT的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）和優(yōu)化功能集成，實(shí)現(xiàn)快速模型校準(zhǔn)； 8.與GT的熱流體領(lǐng)域集成，用于電池組的熱管理。 Simulink Simulink 是一個(gè)面向多域仿真并和基于模型設(shè)計(jì)的框模塊圖環(huán)境。它支持系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)、仿真、自動(dòng)代碼生成以及嵌入式系統(tǒng)的連續(xù)測(cè)試和驗(yàn)證。Simulink 提供有圖形編輯器、可自定義的定制模塊庫(kù)以及和求解器，能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真。通過(guò) MATLAB 和 Simulink 進(jìn)行建模和仿真，我們可以快速地探索各種電芯配置，優(yōu)化系統(tǒng)并找出符合性能、重量、體積或散熱等方面要求的結(jié)構(gòu)。 特點(diǎn)： 1. 圖形編輯器，可用于構(gòu)建和管理具有層次關(guān)系的框圖； 2. 預(yù)定義模塊庫(kù)，可用于構(gòu)建連續(xù)時(shí)間和離散時(shí)間系統(tǒng)模型； 3. 仿真引擎，配有固定步長(zhǎng)和可變步長(zhǎng) ODE 求解器； 4. 通過(guò)示波器和數(shù)據(jù)顯示，可以查看仿真結(jié)果； 5. 項(xiàng)目和數(shù)據(jù)管理工具，可用于管理模型文件及數(shù)據(jù)； 6. 模型分析工具，可用于優(yōu)化模型架構(gòu)以及提高仿真速度； 7. MATLAB 函數(shù)塊，可用于將 MATLAB 算法導(dǎo)入模型中； 8. 代碼繼承工具 (legacy code tool)，可用于將 C 和 C++ 代碼導(dǎo)入模型中。 元王電池包前處理軟件 元王電池包自動(dòng)化前處理軟件通過(guò)將前處理工程師的經(jīng)驗(yàn)，及對(duì)電池包中不同部件的建模規(guī)范以參數(shù)化集成到程序中。一方面避免了因?yàn)榍疤幚砉こ處熈鲃?dòng)造成的經(jīng)驗(yàn)遺失不能傳承，另一方面避免了因?yàn)椴煌こ處熃７绞降牟煌瑢?duì)仿真結(jié)果不同程度的影響。元王®電池包自動(dòng)化前處理軟件實(shí)現(xiàn)電池包前處理建模的自動(dòng)化，將整個(gè)仿真周期縮短至少一半的時(shí)間，提升仿真效率。 Simcenter STAR-CCM+ Simcenter STAR-CCM+可以預(yù)測(cè)微觀電極結(jié)構(gòu)區(qū)域內(nèi)的離子和電勢(shì)空間分布，包括固態(tài)和液態(tài)區(qū)域內(nèi)的電勢(shì)、電解液中的鹽離子濃度、活性材料中的鋰離子濃度。同時(shí)為了開發(fā)、評(píng)估和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，縮減開發(fā)時(shí)間，降低開發(fā)成本，電池?zé)峁芾鞢FD仿真分析貫穿整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)周期。STAR-CCM+仿真的液冷電池包熱管理應(yīng)用，重點(diǎn)闡述在熱管理仿真分析過(guò)程中需要注意關(guān)鍵點(diǎn)，旨在幫助大家更好分析問(wèn)題。STAR-CCM+以效率高、收斂好、集成度高等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)。 SIMULIA Abaqus 電芯設(shè)計(jì)方面是由Abaqus支持，Abaqus最新版本中的電化學(xué)模型是基于擴(kuò)展的三維多孔電極理論 Porous Electrode Theory（PET） Newman本構(gòu)模型。Abaqus本身在結(jié)構(gòu)物理場(chǎng)上優(yōu)勢(shì)也在鋰電池仿真中加以應(yīng)用，可以通過(guò)熱-電化學(xué)-結(jié)構(gòu)多物理場(chǎng)耦合來(lái)對(duì)電芯3d模型的熱電化學(xué)結(jié)構(gòu)特性提供定量的仿真模擬，預(yù)測(cè)電芯的溫度、電流、變形之間的耦合效應(yīng)，避免電芯變形過(guò)大造成內(nèi)部短路，還可以對(duì)電池模組、電池包的振動(dòng)和沖擊、跌落進(jìn)行分析。PowerFLOW可以對(duì)動(dòng)力電池的熱管理問(wèn)題進(jìn)行瞬態(tài)精確模擬。 Electroder Electroder可以從無(wú)到有生成一款新的電池設(shè)計(jì)，或者針對(duì)一款已有的電池設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)從有到好的優(yōu)化。 Electroder為用戶提供從材料選擇、物料衡算、物料清單(BOM)到工程設(shè)計(jì)圖(CAD) 的流式設(shè)計(jì)解決方案。界面的輸入由正極、負(fù)極、極耳、電解液等設(shè)計(jì)部件依序組成，高度掛鉤材料、工藝和可制造性參數(shù)，協(xié)助用戶按步驟、流程、標(biāo)準(zhǔn)完成一款電池新設(shè)計(jì)，將研發(fā)速度提升2-5倍，研發(fā)成本降低50%。 特點(diǎn)： 1. Electroder具備先進(jìn)的底層電池模型，模擬仿真能力更強(qiáng)； 2. 該自主研發(fā)的非均相底層電池模型，處于國(guó)際領(lǐng)先水平，能真實(shí)反應(yīng)電極、電芯的物理化學(xué)狀態(tài)； 3. 具備反映真實(shí)物理化學(xué)狀態(tài)的建模和解算能力，因此容量預(yù)測(cè)、倍率性能預(yù)測(cè)等電化學(xué)仿真精度可達(dá)+/-5%以內(nèi)，溫度誤差可達(dá)+/-1 ℃。 需要下載地址的可以加我綠泡泡呀  ，我們可以一起探討交流嘛，嘿嘿嘿嘿 W13714918511 [ Last edited by 糖炒栗子_ on 2023-12-16 at 16:00 ] |
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