隨著化石能源的日益消耗和對(duì)環(huán)保的逐漸重視，利用電能取代化石能源作為動(dòng)力的電動(dòng)汽車受到了世界各國的關(guān)注和大力研發(fā)。電池技術(shù)作為電動(dòng)汽車的核心和瓶頸，是電動(dòng)汽車研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)方向，也是關(guān)系到新能源汽車成本、續(xù)航里程、安全性及使用壽命的關(guān)鍵。

目前的電池研發(fā)方向，主要有四種技術(shù)路線：鋰離子電池、燃料電池、超級(jí)電容和鋁空氣電池，其中前三者得到了廣泛應(yīng)用，后者尚在實(shí)驗(yàn)室研究階段。整體來看，鋰離子電池和燃料電池在未來相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)是主要發(fā)展趨勢(shì)。

由于電池研發(fā)的特殊性，其設(shè)計(jì)涵蓋電、電化學(xué)、熱、流動(dòng)、結(jié)構(gòu)，甚至電磁干擾等多個(gè)學(xué)科，并且上述幾個(gè)學(xué)科性能緊密相關(guān)，客戶在設(shè)計(jì)電池時(shí)，必須使用多物理場(chǎng)的方法來進(jìn)行。

目前對(duì)于新能源電池的仿真研發(fā)主要在于電池反應(yīng)研究以及熱管理研究兩大方面，Ansys對(duì)這兩大方面的研究均有較成熟的解決方案。

由于電池研究過程中的物理現(xiàn)象具有差距非常大的時(shí)間和空間維度，Ansys為此提供了MSMD的解決方法；還針對(duì)電池使用過程中可能遇到的問題，如短路、熱失控等等提供了相應(yīng)的模型和解決方案。

除此之外，Ansys還可以通過CFD的計(jì)算結(jié)果提取出電池的ROM降階模型，可近乎實(shí)時(shí)得到精度非常高的結(jié)果，并可將此ROM降階模型用于系統(tǒng)仿真中。

最后，Ansys針對(duì)電池具體使用過程中的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、振動(dòng)性能、疲勞分析、跌落分析、擠壓分析、沖擊分析、碰撞分析等一系列國標(biāo)中要求的測(cè)試均有對(duì)應(yīng)的仿真方案。

• 固體氧化物傳熱傳質(zhì)仿真分析

• PEMFC 電池組模擬

• 反應(yīng)濕度對(duì)PEMFC性能影響

• PEMFC 水管理

• PEMFC 電解仿真

• 基于MSMD方法的電池單體熱仿真
  

• 電池單體倍率性能分析

• 電池單體熱失控仿真

• 電池針刺或內(nèi)外部短路分析

• 基于Fluent/Icepak的電池包CHT傳熱分析
  

• 電池PACK散熱分析

• 基于MSMD方法的電池包整體熱仿真

• 基于MSMD方法的電池包短路仿真

• 電池PACK串并聯(lián)特性分析

• 基于LTI-ROM降階模型的電池包熱仿真
  

• 基于SVD-ROM降階模型的電池包熱仿真

• 電池單體強(qiáng)度分析
  

• 電池單體跌落分析

• 電池PACK強(qiáng)度分析

• 電池PACK振動(dòng)性能分析

• 電池PACK跌落性能分析

• 電池PACK振動(dòng)疲勞分析

• 電池PACK擠壓仿真分析

• 電池PACK沖擊仿真分析

• 電池PACK碰撞仿真分析

• 電池PACK溫度沖擊仿真分析

Ansys新能源電池解決方案從電池工作的天然多物理場(chǎng)特性出發(fā)，分別從流體、電化學(xué)、傳熱、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及系統(tǒng)仿真角度來解決客戶的研發(fā)設(shè)計(jì)問題。

• Ansys CFD：Ansys Fluent內(nèi)置了MSMD模塊，專門用于進(jìn)行鋰電池的流體仿真工作，具體包括電池的熱管理、冷卻傳熱、電化學(xué)反應(yīng)計(jì)算，還有專門的熱失控模塊來仿真鋰電池的極端熱擴(kuò)散現(xiàn)象。Ansys Fluent內(nèi)置了PEMFC和SOFC模塊，專門用于燃料電池的研發(fā)仿真工作，其中PEMFC模塊用于質(zhì)子交換膜燃料電池的電化學(xué)、熱、流動(dòng)等仿真，其中的SOFC模塊用于高溫氧化物燃料電池的仿真工作。

• Ansys Mechanical：業(yè)界最先進(jìn)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度仿真模塊，可針對(duì)電池研發(fā)中的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、應(yīng)力應(yīng)變、振動(dòng)模態(tài)、疲勞壽命、拓?fù)鋬?yōu)化等方向進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。其中LS-dyna已經(jīng)是整個(gè)行業(yè)內(nèi)的黃金軟件，廣泛應(yīng)用于電池包/模組的針刺、碰撞、擠壓、沖擊等仿真。

• Ansys Twin Builder：憑借強(qiáng)大的系統(tǒng)仿真能力和模型庫，Twin Builder可針對(duì)電池仿真中的電性能仿真進(jìn)行快速建模，搭建ECM或NTGK電化學(xué)模型模型，并且Twin Builder可配合Ansys Fluent一起進(jìn)行LTI和SVD降階，在Twin Builder界面內(nèi)實(shí)現(xiàn)電熱耦合仿真，以近乎實(shí)時(shí)的仿真速度來實(shí)現(xiàn)接近3D CFD的仿真精度。