5分钟让你读懂达索系统SIMULIA新能源汽车动力电池仿真解决方案
发布时间：
2021/09/15 00:00
做为“心血管”，新能源电动车对动力锂电池拥有严苛的技术性能，如系数、可靠性、成本费、充放电效率、比功率、能量密度等。因而，怎样管理动力电池系统是现代新能源车领域面对的关键技术难点。电池系统管理方法（BMS）主要包含：
电气设备管理方法，如充、充放电全过程的监管和系统电源的设计方案这些； 热管理，如动力锂电池在充、充放电过程的热管理及其选用不一样冷却方式对电池温度分布的危害这些； 机械设备管理方法，通常是确保充电电池在受到各种各样极限载荷状况（如振动冲击、坠落、压挤等）影响下，保证动力锂电池的有效，满足其系数、完好性的需求。
图1 动力锂电池CAE讲解的三大领域
对于电池系统涉及到的模拟仿真难题，系统SIMULIA具有全方面的模拟能力，包含电磁感应、构造、液体、提升、多体等研究领域。模拟仿真软件Abaqus解决问题范畴从较为简单的线性分析到很多繁杂的非线性问题；模拟仿真软件fe-safe采用之进的疲劳分析技术性可精确推算出疲惫位置和方向疲劳寿命频次；模拟仿真软件Isight提供了一个数据可视化灵活多变的模拟仿真步骤拓宽渠道，可以进行仿真分析流程自动化和跨学科多目标的参数优化；模拟仿真软件Tosca是一个灵活多变的、模块化设计的、非参数化设计的优化软件，能够提供拓扑结构、外观设计、尺寸大小起筋等几种的升级；模拟仿真软件CST会对路线设计、蓄电池充电特点、电机启动、刹车踏板特性、汽车无线充电、充电电池特性阻抗等诸多问题开展模拟仿真；模拟仿真软件PowerFLOW会对动力锂电池的热管理情况进行暂态仿真模拟；模拟仿真软件Simpack可用于仿真模拟全车工程项目的操纵性能。系统SIMULIA在BMS的模拟运用主要包含以下几方面：
01锂电芯工程项目
锂电池做为充电式能量储存设备，其特性在一定程度上在于不断电池充电和充放电周而复始的危害，造成电池电量随时间推移而衰退，这一现象可以利用Abaqus的Newman实体模型开展光电催化特点仿真模拟。业界大多采用1D模拟仿真开展锂电池光电催化模拟仿真，计算效率高可是精密度比较有限，特别是对于将来具备颠覆性创新新型电池、超大尺寸电池产品研发，3D光电催化模拟仿真具极为重要的实际意义。Abaqus版本根据拓展的三维多孔结构电级基础理论 Porous Electrode Theory（PET） Newman本构实体模型，运用热-光电催化-构造多场耦合对锂电芯3D模型的热光电催化构造特点给予定量模拟仿真，在精密度上更有优势，是现在市面上可以开展锂电芯3D光电催化专业的仿真工具。热电厂耗损选用电-热-构造三场耦合分析来预测分析锂电芯温度、电流量、形变间的耦合效应，防止锂电芯形变太大导致里面短路故障，造成生产事故产生。抗压强度、弯曲刚度、疲惫、系数难题通常是仿真模拟在极限载荷影响下，保证锂电池的一致性及其系数。降阶模型通常是考虑到把锂电芯的各种异性朋友材料及繁杂的几何结构怎样简单化为原材料各类男同、几何结构单一的实体模型，进而减少模块及电池包的建模经营规模，提升计算效率。这些问题可以用Abaqus、isight去进行模拟分析。
图2 锂电芯工程问题
02电池模组工程项目
震动和冲击性剖析、坠落剖析、穿刺术剖析、任意疲劳寿命预测分析等状况通常是考虑到模块在极限载荷状况影响下，保证模块的一致性及其系数。根据热管理剖析，可以为制冷通道与冷却方式的设计方案给予理论来源。
03电池包工程项目
除震动和冲击性剖析、坠落剖析、穿刺术剖析、任意疲劳寿命、热管理分析等状况外，也包括压挤剖析。压挤剖析通常是考虑到在使用中，电池包受压挤影响下是不是可以确保模块性，避免形变太大造成生产事故产生。
图3 电池模组、电池包工程问题
04全车工程项目
如电池包装车子车身的操纵性能分析、全车撞击剖析、穿刺术剖析、拖底状况剖析、随机振动疲劳寿命预测分析、热管理剖析这些。撞击、拖底、穿刺术状况通常是考虑到车身的系数，保证电池包的弯曲刚度、抗压强度，以免引起锂电芯形变太大或是充电电池泄漏所引起的火灾事故难题。热管理剖析通常是充分考虑电池包装车后特性，在各个实时路况、应用气候环境、充电放电对策等等因素，进而影响动力锂电池的续航力特性。
图4 系统SIMULIA在动力锂电池仿真分析的应用
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