電池建模的案例
讀者投稿｜純電動汽車動力電池管理系統五部曲之二：單體電池建模研究
第一篇 動力電池試驗研究
第二篇 單體電池建模研究
純電動汽車的主要能量來源為動力電池系統，其性能直接影響整車的經濟性、動力性和可靠性。電動汽車與傳統燃油汽車最大的區別是用動力電池作為動力驅動，而作為銜接電池組、整車系統和電機的重要紐帶，電池管理系統(BMS)的重要性不言而喻。完善的 BMS能夠有效提高電池的利用率，防止電池出現過充電和過放電，并且延長電池的使用壽命，監控電池組及各電池單芯的運行狀態，有效預防電池組自燃，實現突發事件預警，為保障安全贏得時間。
筆者在梳理電池管理系統開發過程中的關鍵技術，為動力電池管理系統設計，測試生產提供理論基礎。計劃分為5個篇章來整理電池管理系統的開發中關鍵技術，今天首先聊一下第二篇章單體電池建模研究及模型參數。
圖1 電池管理系統開發過程中的關鍵技術
單體電池模型用以模擬電池動力學特性動態電池模型，是設計高效可靠的電池管理系統（Battery Management System）的基礎。鑒于等效電路模型簡單的結構，良好的動態響應特性，以及狀態空間方程易于求取的優點，因此非常廣泛的應用于純電動汽車電池管理系統的研究領域中。
不同單體電池模型對比
建立單體電池等效電路模型，將模型與電池辨識參數進行配比，同時利用辨識工具完成參數識別，分析電池端電壓在不同工況下的動態響應，并逐步改進電池等效電路模型，提高電池精度，為后期電池狀態估計（SOC,SOP,SOE,SOH）提供基礎。
展開 【技術】天洑數據建模實施案例集錦（2） - 燃料電池熱管理快速評估
燃料電池溫度分布關鍵參數建模
①數據集介紹：某TOP高校提供的SOFC單體仿真數據集，含有6維輸入變量（電池電壓、空氣和燃料入口溫度、燃料質量流量等）和4維與溫度相關的輸出變量（平均電流密度、空氣壓降和最高溫度位置等），目標是建立輸入輸出變量之間的映射關系，以快速評估燃料電池在不同工作條件下的溫度分布。
②建模方法和建模結果：圖2所示的建模方法采用DTEmpower集成的AIAgent等多種訓練算法進行溫度分布建模的探索和嘗試。然后對比不同模型的測試誤差和R2等評價指標。
圖2 基于DTEmpower軟件平臺的燃料電池溫度分布關鍵參數建模流程和試驗結果，可以看到在燃料電池溫度分布的建模試驗中，基于AIAgent訓練算法的模型精度優于其他常見算法
結合DTEmpower數據建模工具，可以建立高精度的平均電流密度、燃料壓降和最高溫度位置的回歸模型，這為燃料電池溫度分布建模提供了有力的數據模型支撐。
基于位置的溫度分布擬合
1. 數據集介紹：SOFC長100mm，在恒定的工作條件下（共128個工作條件）每間隔0.1mm記錄對應位置下的溫度，客戶需求為根據其中5個采樣點生成一條溫度分布的曲線，以此快速評估燃料電池在不同工作條件下的溫度隨位置的分布情況。
2. 建模方法和試驗結果：圖3所示的建模方法采用AIAgent智能訓練算法并選取5個樣本進行訓練，剩余995個樣本進行對比驗證，擬合128種工作條件下溫度隨位置的分布情況。
圖3 基于DTEmpower軟件平臺的燃料電池溫度分布建模流程和結果，方案采用AIAgent智能訓練算法用以擬合溫度隨位置的分布情況。
展開 中科院大連化物所動力電池與系統研究部招聘人工智能及計算模擬方向人才
大連化物所動力電池與系統研究部招聘人工智能及計算模擬方向人才
一、研究所簡介：
中國科學院大連化學物理研究所（以下簡稱“大連化物所”）創建于1949年3月，經過70年的發展，已成為基礎研究與應用研究并重、應用研究和技術轉化相結合，以任務帶學科為主要特色的綜合性研究所。發展戰略為：發揮學科綜合優勢，加強技術集成創新，以可持續發展的能源研究為主導，堅持資源環境優化、生物技術和先進材料創新協調發展，在國民經濟和國家安全中發揮不可替代的作用，創建世界一流研究所”。
因發展需要，現面向海內外誠聘電池關鍵材料與技術相關領域、儲能領域、計算化學、機器學習、分子動力學模擬等相關領域的研究人員若干名。薪酬面議，待遇參照大連化物所統一標準執行。崗位如下：
崗位一：博士后
研究方向：電池及管理系統
崗位職責：發展實驗、模型、機器學習算法、大數據等分析方法，研究電池系統、壽命機理、熱管理等，優化電化學體系設計，提高電池性能及制造工藝，開發新型電池體系、狀態估計、管理系統（BMS）等相關技術
應聘條件：擁有電化學/化學工程/材料工程/計算機/數學等專業背景博士學位，有電池、BMS、汽車等企業工作經驗者優先；熟練應用C, C++,Matlab, COMSOL, Python等語言或軟件者優先
崗位二：電池模型工程師
崗位職責：負責電池建模工作
應聘條件：擁有電化學/化學工程/材料工程/計算機/數學等專業背景博士學位，有電池、BMS、汽車等企業工作經驗者優先；熟練應用C, C++,Matlab, COMSOL, Python等語言或軟件者優先，碩士及以上學歷。
崗位三：數據分析工程師
崗位職責：負責電池建模工作
應聘條件：數學、計算機、人工智能、數據挖掘等相關專業；負責電池大數據分析及相關應用，有電池類相關行業工作經驗優先，碩士及以上學歷。
展開 如何提高電池性能-帥福得公司設計高能負極電池實例講解
本次為大家介紹采用基于模型的開發策略來提高電池性能，用實例帶大家了解帥福得公司從電極到系統，如何設計高能負極電池。
媒體和相關政府部門不斷催促電動化，迫使行業領導者為了立足而積極應對。此外，電池設計和性能是電氣設備開發的核心所在。功率、能量密度、安全性、老化問題和成本，所有這些電池設計選擇都可能影響企業在不斷變化的市場環境中的地位。
此演示文稿將闡述集成基于模型的開發策略的益處，也就是從電極組件到系統級別的仿真使用，以及此仿真功能如何支持工程師定義電池要求、進行正確的硬件和軟件設計決策、提前分析可能的組件集成問題并預測系統最終性能。
帥福得公司的菲利普·德斯普雷斯將通過演示 Simcenter Battery Design Studio 的使用以虛擬預測電池性能并驗證技術選擇，深入介紹電池建模功能。
談論要點包括：
? 專用于電池設計的 Simcenter 產品組合仿真功能
? 電池建模、設計優化和系統性能的技術影響
? 多物理場系統交互建模：電化學、熱量管理、控制等。
Philippe Desprez
固態項目仿真專家, Saft
菲利普·德斯普雷斯博士特別擅長電池管理和電化學，主要負責帥福得公司基于模型的學科。自 1997 年加入公司以來，他一直致力于將帥福得解決方案中 CAE 的使用提升為一種適用于從電池設計到電池組設計和管理的高價值工具。這也助推了大量鋰電池和電池組產品組合的開發，廣泛覆蓋了電網和移動出行之類行業應用。菲利普博士獲得了南希化學工程學院工程博士學位。
領取方式：
微信掃碼回復關鍵詞「電池性能」
???? 免費領取 ????
展開 
設計仿真 | 直播預告-Cradle CFD 2023新功能發布
二
快速且準確的電池建模方法
為了保證鋰電池的最佳性能、安全性和使用壽命，鋰電池必須在特定的溫度范圍內工作，因此，電池系統的熱管理至關重要，Cradle CFD 2023現在提供了一種快速且準確的電池建模方法。
三
空氣動力學聲學分析的增強
Cradle CFD scFLOW 2023現在能夠輸出偶極子聲源強度，并將其定義為壁面壓力時間導數的均方根，使其成為場文件和區域輸出的變量之一，這樣可用于瞬態分析。
直播 I 電池系統建模預測動力典型性能及壽命
eid=684&f=jishulin
直播內容
電池作為電動汽車的重要部件，對電動汽車的動力性、安全性和經濟性等至關重要，電池系統的合理設計對于提高電池使用壽命，保證續航里程有決定性作用。
基于模型的電池系統開發，針對電池的電性能、熱性能和老化特性進行耦合分析，并結合電池的多樣化使用場景，保證電池性能輸出及電池壽命達到質保里程的要求。
直播時間
2022年7月28日 14:00-15:00
講師介紹
錢劍杰
達索系統CATIA系統
工程高級顧問
報名方式
點擊鏈接 報名直播
https://3ds.tbh5.com/dianchi/EventDetail.aspx?eid=684&f=jishulin
相關直播推薦
07.29 底盤及傳動結構仿真解決方案和典型案例分享
08.05 多學科仿真驅動電驅系統創新設計
08.12 動力總成及相關零部件仿真解決方案和典型案例分享
點擊鏈接 報名直播
https://3ds.tbh5.com/SIMULIA/index.aspx?f=jishulin
- END -
展開 基于機理和數據兩個角度的PEMFC燃料電池系統建模-燃電的智慧大腦
對于燃料電池系統來說，我們通常比較關心一個操作比如拉載電流的變化對系統的影響，當然可以是溫度，可以是輸出電壓，也可以是出口組分的濃度變化，或者其他什么的，這就需要對這個系統進行建模。通過建模把這些規律表現出來并部署到BMS系統上，可以做成最強大腦。
建模一般存在兩種思路，一種是通過數據進行建模，比如將歷史數據和操作作為神經網絡（通常采用的是RNN族）結構或者是一些比較傳統的機器學習模型（xgboost）的訓練樣本（最新的transformer也可以一試），然后接入新的操作進行，在合理的訓練樣本的情況下，一般來說效果都不會太差。這種方式存在一個缺點就是對機理的描述不是很清楚，在很多老的專家眼里不是很認可（他們很多不了解你是在用什么玩意干什么東西，雖然用機理的數學模型他們也不是很了解，但認可度非常高，同時這個模型對沒見過的數據也會胡言亂語），我也嘗試做個很多這樣的模型，用在燃電或者其他領域，感興趣可以用聯系我。
另外一種就是機理角度進行建模，這里我覺得又可以再分為兩種，具體來說可以把機理通過微分-代數方程組的形式表達出來，然后通過求解這個系統的微分代數方程進行。一般來說都是常微分-代數方程組的形式進行系統的仿真呢，可以考慮多種物理現象進來，計算的時間也可以很快，部署方便。
展開 第十九講：電池系統建模預測動力典型性能及壽命 | 達索系統百世慧
電池作為電動汽車的重要部件，對電動汽車的動力性、安全性和經濟性等至關重要，電池系統的合理設計對于提高電池使用壽命，保證續航里程有決定性作用。基于模型的電池系統開發，針對電池的電性能、熱性能和老化特性進行耦合分析，并結合電池的多樣化使用場景，保證電池性能輸出及電池壽命達到質保里程的要求。
會議時間：
2022.7.28 14:00-15.00
講師介紹：
主講人：錢劍杰，達索系統CATIA系統工程高級顧問，2012年畢業于浙江大學，碩士。豐富的系統工程及系統仿真業務咨詢經驗，業務領域包括航空航天、汽車、高科技、新能源等行業。
報名鏈接：
（注：掃碼報名）
產品咨詢：
Simulia網站：https://vsystemes.com/
展開 2025大賽優秀作品 | 電池系統熱失控多物理場建模及高溫氣體疏導措施研究
作品名稱：電池系統熱失控多物理場建模及高溫氣體疏導措施研究
作者：重慶大學 | 張高陽
關鍵詞：電池熱失控機理，熱失控產氣速率計算，氣體爆炸極限，電池系統泄壓閥
作者說
利用Ansys SpaceClaim可以快速對電池包STP模型進行前處理，該軟件的操作流程比較清晰適合初學者進行三維數模設計，并且其共享拓撲和抽取流體的功能也十分好用，與Fluent Meshing相配合能夠快速劃分流體網格。另外，Fluent提供的UDF功能也給使用者提供了二次開發的接口，能夠自定義模型的物理反應過程，從而解決工程中出現的新問題。
目前，100Ah以上的三元鋰電池在電動汽車上得到了廣泛應用，而大容量三元鋰離電池發生熱失控后可能會誘發更為嚴重的火災事故。為此本案例針對117Ah三元鋰方形電池，在Fluent中使用UDF/UDS定義了SEI膜分解、負極與電解液反應、正極分解反應、電解質分解等過程，并利用T2之后溫度與溫升速率的函數關系得到內短路產熱的表達式。在此基礎上，結合AEC實驗數據擬合得到產熱/產氣速率方程，構建了CTP電池系統熱失控多物理場仿真模型，揭示了熱量的傳播與氣體擴散規律，發現在Pack尾部布置3個50mm泄壓閥時，系統內部的可燃氣體濃度能夠在17.3s內降至爆炸下限（LEL）以下，從而降低爆炸風險。
挑戰/需求
作者所在機構希望通過仿真工具建立高精度的電池熱失控產熱和產氣模型，并在此基礎上模擬CTP電池系統中單顆電池熱失控引起的熱量傳播與氣體擴散過程，以此評估隔熱設計的合理性并優化系統泄壓閥的布局與數量。
展開 【培訓】天洑8月23日-26日4場“電池包水冷板”主題建模/仿真分析/優化培訓課程報名
電池模組溫度降階模型訓練操作培訓【軟件工具DTEmpower】
● 培訓時間：8月26日 14:00-15:00
● 參會方式：點擊下方鏈接或掃描二維碼報名預約
報名鏈接：
https://wx.vzan.com/live/tvchat-1598?756272?v=637963496229470921
●
培訓日程：
●
費用說明：
免費
●
軟件簡介：
DTEmpower
是天洑自主研發的智能數據建模軟件，圍繞數據清理、特征生成、敏感性分析和模型訓練等數據建模的各個環節，提供大量算法。利用智能調度引擎和超參優化技術，提高模型質量同時，降低了對用戶數據建模經驗的要求；提供了一套圖形化的建模開發環境，所有算法均可通過拖拽方式調用，連線方式進行數據的傳遞，操作簡便。
關于天洑
南京天洑軟件有限公司為中國智能工業軟件研發領域的高新技術企業，專注于中國自主知識產權的智能設計、快速仿真、優化、運維類工業軟件的研發。公司成立于2011年5月20日，總部位于南京，在北京、大連、寧波、上海、青島設有分公司或子公司。
展開 2017.06.06-上海-電池設計研討會
曾參與多個電動及混動汽車的電化學存儲建模及仿真研發項目。目前任LMS Imagine.Lab Amesim電子電氣解決方案產品線經理。
日程安排：
08:30-09:00 簽到
09:00-17:00
汽車電氣化的預測性工程分析
汽車電氣化的全球趨勢及其挑戰
預測性工程分析介紹
Simcenter介紹
系統性能工程
電池系統建模
電池模型（準靜態、等效電路、電化學）
電池預標定功能介紹
CD-Adapco BDS的電池設計
電池特性辨識
從電池datasheet進行電池參數辨識（準靜態電池模型）
從電池實驗數據進行電池參數辨識（動態電池模型）
整車集成及電池熱管理
CD-Adapco Star-CCM+電池仿真介紹
整車環境中的聯合仿真
針對續航里程預測的整車集成
基于1D模型的風冷電池包建模
水冷電池包建模
電池老化
充電策略對電池老化的影響
混合儲能系統（電池+超級電容）對電池老化的影響
xEV的電池能量管理（BMS）開發
BMS設計目標及其開發流程
BMS軟件架構
基于模型的設計方法對BMS開發的作用
BMS設計的測試用例與平臺
案例分析
會務聯系人：柳女士，katia.liu@siemens.com，010-85292930
展開 
“COMSOL多物理場耦合仿真技術與應用-鋰離子電池”篇
“COMSOL多物理場耦合仿真技術與應用-鋰離子電池”
1. COMSOL 仿真基礎
1.1 數值仿真基本要素及其在 COMSOL 中的對應
1.1.1 模型參數與變量
1.1.2 物理場添加及電解條件設置
1.1.3 模型構建與網格劃分
1.1.4 求解器類型與設置
1.1.5 后處理及數據分析
1.2 COMSOL 中鋰離子電池接口介紹
1.2.1 電池基本物理過程及控制方程
1.2.2 常用電池邊界條件及初始條件
1.2.3 常用電池電極材料參數設置
2. 鋰離子電池 P2D 模型
2.1 P2D 模型的理解與分析
2.2 COMSOL 中電池 P2D 模型構建
2.2.1 模型參數輸入
2.2.2 模型構建及模型材料設置
2.2.3 電池物理方程及參數設置
2.2.4 網格劃分與求解器設置
2.3 電池典型充放電過程仿真及后處理技巧
3. 鋰離子電池電化學-熱耦合模型
3.1 P2D 電化學模型與電池熱模型耦合
3.2 電池集總參數模型及其與電池熱模型耦合
3.3 兩種電池電(化學)-熱耦合模型的區別及應用場景
3.4 圓柱形或方形鋰離子電池建模及仿真演示 (二選一)
4. 鋰離子電池衰退模型及仿真
4.1 COMSOL 中電池充放電循環仿真
4.1.1 電池充放電循環邊界條件設置
4.1.2 電池加速衰退設置
4.1.3 電池充放電循環仿真后處理技巧
4.2 鋰離子電池常見衰退現象及其數學描述
4.2.1 負極 SEI 膜增厚過程仿真
4.2.2 活性鋰損失計算
4.3 鋰離子電池衰退模型構建及仿真演示
5.
展開 設計仿真 | 直播預告-電池熱失控仿真與電力電子散熱仿真解決方案
隨著移動和運輸系統的電氣化程度不斷提高，電池設計和熱管理日益成為原始設備制造商和系統供應商高度優先考慮的領域，希望在其產品中提供一流的安全性。而電池的生熱和熱失控熱性是影響電動汽車使用和安全性的重要條件。
為了保證鋰電池的最佳性能、安全性和使用壽命，鋰電池必須在特定的溫度范圍內工作。因此，電池系統的熱管理至關重要。此外，在模擬中對實際電池單元進行真實物理建模的成本非常高。針對新能源電池行業面臨的挑戰，海克斯康工業軟件旗下Cradle CFD軟件可以進行高效的熱失控仿真分析，解決電池中的熱失控的仿真難題。
本次直播將帶來海克斯康電池熱失控仿真解決方案，包含熱失控仿真流程、新能源電控系統解決方案、新能源電控系統的優化方法以及儲能系統熱仿真解決方案，歡迎報名預約！
展開 慶國慶，知識星球第三次集中上傳硬核資料280余份，50張優惠券先到先得，價值88元新能源汽車書籍免費送！
.pdf
電動汽車動力電池測試_建模與仿真_唐哲慈.pdf
電動汽車動力鋰離子電池建模與仿真研究.pdf
電動汽車動力電池特性仿真系統.pdf
Simulink電池仿真模型.pdf
FSE電動賽車動力電池建模與仿真分析_鄧仲卿.pdf
純電動汽車電機及控制系統技術對比研究_霍汝鋒.pdf
BMS在電動汽車中的應用研究_吳迪.pdf
電動汽車BMS測試系統的數據通信_楊劉倩.pdf
電池管理系統充放電仿真測試系統設計_于杰.pdf
電池管理系統CAN信號不同步對于_省略_動汽車控制策略與安全性的影響分析_符興鋒.pdf
電動汽車電池管理系統抗電磁干擾技術研究_李旭.pdf
插入式混合動力電動汽車電池管理系統設計與試驗研究_符興鋒.pdf
混合動力電動汽車BMS與充電機的CAN總線通信設計_常加旻.pdf
電動汽車電池管理系統_BMS_現狀分析_汪世國.pdf
電動汽車大功率充電技術現狀分析.pdf
基于3-RPS并聯機構的電動汽車大功率充電弓研究.pdf
電動汽車大功率充電發展現狀及趨勢研究.pdf
電動汽車大功率充電技術研究與應用.pdf
大功率充電用連接裝置溫升性能分析與研究.pdf
大功率液冷充電的設計.pdf
純電動乘用車大功率充電技術需求分析.pdf
大功率快充或成技術競爭新焦點.pdf
GB-T-27930-2015-電動汽車非車載傳導式充電機與電池管理系統之間的通信協議.pdf
電動汽車充電系統技術原理與解析.pdf
GB 50966-2014 電動汽車充電站設計規范.pdf
車載充電機的設計及其控制策略的研究.pdf
GBT-18487.1-2015電動汽車傳導充電系統-一般要求-宣貫講義.pdf
3300W汽車車載充電機原理及設計.pdf
地下停車場革命
展開 仿真科普｜CAE技術賦能無人機 低空經濟蓄勢起飛
圖片來源：網絡
04 全方位電池性能仿真
對于用戶來說，如何保障足夠的續航能力，電池的設計至關重要。使用Star CCM+ 等仿真軟件可以實現完整系統電池建模（電池單體到電池組級別）。 [3]
圖片來源：網絡
05 產品測試與驗證
無人機在制造完成后，需要進行嚴格的測試和驗證，以確保其性能滿足設計要求。CAE技術可以通過仿真模擬無人機在實際飛行中的各種場景。例如，通過聲學仿真技術，降低飛行噪音對公眾的影響，使人們在享受無人機帶來的便捷之際，也能享有寧靜舒適的休閑時光。
圖片來源：網絡
以上僅從設計制造的角度來描述無人機開發中涉及的CAE技術，也僅描述目前做得比較成熟的領域，除了這五大領域，也有一些前沿的CAE技術探索，比如多學科聯合仿真、系統仿真、多場耦合等。
神工坊在無人機領域的應用案例
01 復雜仿真應用定制
某無人機制造商擬定制一款仿真軟件，神工坊依托自主研發的仿真定制框架和高性能計算技術，針對用戶在復雜產品設計、復雜環境評估等場景下的特定仿真需求，打造出一款高度易用、高效求解、精確可靠的無人機仿真App。該軟件為用戶提供了完整的幾何清理功能，通過自研的網格模塊，根據無人機真實工況生成自適應網格，進而利用LBM求解器進行計算，實現了對旋翼機體的數值仿真。這款軟件易于操作，界面設計簡潔直觀，產品經理也可輕松上手。
02 高性能仿真云服務
與此同時，神工坊精心推出一站式高性能工業仿真平臺，用戶通過web端即可享受“PC式高性能體驗”，使用超算硬件資源和海量軟件資源開展無人機設計仿真工作，高效快速地進行產品創新和技術研究。在云端實現前處理-求解-后處理全流程作業，以及企業組織管理和研發協同。
展開 