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讀者投稿|純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)五部曲之二:?jiǎn)误w電池建模研究
第一篇 動(dòng)力電池試驗(yàn)研究
第二篇 單體電池建模研究
純電動(dòng)汽車的主要能量來源為動(dòng)力電池系統(tǒng),其性能直接影響整車的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和可靠性。電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)燃油汽車最大的區(qū)別是用動(dòng)力電池作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng),而作為銜接電池組、整車系統(tǒng)和電機(jī)的重要紐帶,電池管理系統(tǒng)(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(xiàn)過充電和過放電,并且延長(zhǎng)電池的使用壽命,監(jiān)控電池組及各電池單芯的運(yùn)行狀態(tài),有效預(yù)防電池組自燃,實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件預(yù)警,為保障安全贏得時(shí)間。
筆者在梳理電池管理系統(tǒng)開發(fā)過程中的關(guān)鍵技術(shù),為動(dòng)力電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì),測(cè)試生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。計(jì)劃分為5個(gè)篇章來整理電池管理系統(tǒng)的開發(fā)中關(guān)鍵技術(shù),今天首先聊一下第二篇章單體電池建模研究及模型參數(shù)。
圖1 電池管理系統(tǒng)開發(fā)過程中的關(guān)鍵技術(shù)
單體電池模型用以模擬電池動(dòng)力學(xué)特性動(dòng)態(tài)電池模型,是設(shè)計(jì)高效可靠的電池管理系統(tǒng)(Battery Management System)的基礎(chǔ)。鑒于等效電路模型簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu),良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,以及狀態(tài)空間方程易于求取的優(yōu)點(diǎn),因此非常廣泛的應(yīng)用于純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的研究領(lǐng)域中。
不同單體電池模型對(duì)比
建立單體電池等效電路模型,將模型與電池辨識(shí)參數(shù)進(jìn)行配比,同時(shí)利用辨識(shí)工具完成參數(shù)識(shí)別,分析電池端電壓在不同工況下的動(dòng)態(tài)響應(yīng),并逐步改進(jìn)電池等效電路模型,提高電池精度,為后期電池狀態(tài)估計(jì)(SOC,SOP,SOE,SOH)提供基礎(chǔ)。
展開 ANSYS鋰電池及燃料電池研討會(huì) | 上海
7月24日,ANSYS中國(guó)官方將在上海舉辦「ANSYS鋰電池及燃料電池研討會(huì)」,此次研討會(huì)特別邀請(qǐng)到了負(fù)責(zé)這個(gè)解決方案的ANSYS首席研發(fā)專家李少平博士和李革農(nóng)博士,為大家分享ANSYS FLUENT在鋰離子電池、燃料電池以及通用電化學(xué)方向的仿真技術(shù)應(yīng)用和前沿發(fā)展,主要涵蓋MSMD模塊、MSMD高級(jí)功能、鋰離子電池熱失控、質(zhì)子交換膜燃料電池PEMFC、固體氧化物燃料電池SOFC、腐蝕、電鍍、通量電池及鋰離子電極建模等。
此外,ANSYS中國(guó)的流體高級(jí)工程師井文明將會(huì)就鋰離子電池仿真中的熱失控及LTI ROM進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示,期待您的參與!
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ANSYS鋰電池及燃料電池研討會(huì)
2019年7月23日 (周二)
眾所周知,中國(guó)已將新能源汽車作為七大戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。近年來新能源汽車市場(chǎng)蓬勃發(fā)展,呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長(zhǎng),動(dòng)力電池技術(shù)作為其核心和瓶頸一直是研究的重中之重。中國(guó)車企以純電動(dòng)和插電混合動(dòng)力汽車為主,兼顧燃料電池汽車路線。因此,鋰離子電池和燃料電池在未來相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間將是動(dòng)力電池主要發(fā)展方向。
ANSYS擁有目前市場(chǎng)上關(guān)于鋰電池和燃料電池最完善也是最被廣泛采用的解決方案。
時(shí)間地點(diǎn)
會(huì)議時(shí)間:7月23日(周二)
會(huì)議地點(diǎn):上海浦東錦江湯臣酒店
報(bào)名方式:付費(fèi)報(bào)名,500/人或輸入邀請(qǐng)碼報(bào)名參與
報(bào)名鏈接:http://t.cn/AipaRV75
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展開 直播 I 電池系統(tǒng)建模預(yù)測(cè)動(dòng)力典型性能及壽命
eid=684&f=jishulin
直播內(nèi)容
電池作為電動(dòng)汽車的重要部件,對(duì)電動(dòng)汽車的動(dòng)力性、安全性和經(jīng)濟(jì)性等至關(guān)重要,電池系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)對(duì)于提高電池使用壽命,保證續(xù)航里程有決定性作用。
基于模型的電池系統(tǒng)開發(fā),針對(duì)電池的電性能、熱性能和老化特性進(jìn)行耦合分析,并結(jié)合電池的多樣化使用場(chǎng)景,保證電池性能輸出及電池壽命達(dá)到質(zhì)保里程的要求。
直播時(shí)間
2022年7月28日 14:00-15:00
講師介紹
錢劍杰
達(dá)索系統(tǒng)CATIA系統(tǒng)
工程高級(jí)顧問
報(bào)名方式
點(diǎn)擊鏈接 報(bào)名直播
https://3ds.tbh5.com/dianchi/EventDetail.aspx?eid=684&f=jishulin
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08.12 動(dòng)力總成及相關(guān)零部件仿真解決方案和典型案例分享
點(diǎn)擊鏈接 報(bào)名直播
https://3ds.tbh5.com/SIMULIA/index.aspx?f=jishulin
- END -
展開 【技術(shù)】天洑數(shù)據(jù)建模實(shí)施案例集錦(2) - 燃料電池熱管理快速評(píng)估
燃料電池溫度分布關(guān)鍵參數(shù)建模
①數(shù)據(jù)集介紹:某TOP高校提供的SOFC單體仿真數(shù)據(jù)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(zhì)量流量等)和4維與溫度相關(guān)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(biāo)是建立輸入輸出變量之間的映射關(guān)系,以快速評(píng)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(jié)果:圖2所示的建模方法采用DTEmpower集成的AIAgent等多種訓(xùn)練算法進(jìn)行溫度分布建模的探索和嘗試。然后對(duì)比不同模型的測(cè)試誤差和R2等評(píng)價(jià)指標(biāo)。
圖2 基于DTEmpower軟件平臺(tái)的燃料電池溫度分布關(guān)鍵參數(shù)建模流程和試驗(yàn)結(jié)果,可以看到在燃料電池溫度分布的建模試驗(yàn)中,基于AIAgent訓(xùn)練算法的模型精度優(yōu)于其他常見算法
結(jié)合DTEmpower數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)模型支撐。
基于位置的溫度分布擬合
1. 數(shù)據(jù)集介紹:SOFC長(zhǎng)100mm,在恒定的工作條件下(共128個(gè)工作條件)每間隔0.1mm記錄對(duì)應(yīng)位置下的溫度,客戶需求為根據(jù)其中5個(gè)采樣點(diǎn)生成一條溫度分布的曲線,以此快速評(píng)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(yàn)結(jié)果:圖3所示的建模方法采用AIAgent智能訓(xùn)練算法并選取5個(gè)樣本進(jìn)行訓(xùn)練,剩余995個(gè)樣本進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)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(tái)的燃料電池溫度分布建模流程和結(jié)果,方案采用AIAgent智能訓(xùn)練算法用以擬合溫度隨位置的分布情況。
展開 
第十九講:電池系統(tǒng)建模預(yù)測(cè)動(dòng)力典型性能及壽命 | 達(dá)索系統(tǒng)百世慧
電池作為電動(dòng)汽車的重要部件,對(duì)電動(dòng)汽車的動(dòng)力性、安全性和經(jīng)濟(jì)性等至關(guān)重要,電池系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)對(duì)于提高電池使用壽命,保證續(xù)航里程有決定性作用?;谀P偷?em>電池系統(tǒng)開發(fā),針對(duì)電池的電性能、熱性能和老化特性進(jìn)行耦合分析,并結(jié)合電池的多樣化使用場(chǎng)景,保證電池性能輸出及電池壽命達(dá)到質(zhì)保里程的要求。
會(huì)議時(shí)間:
2022.7.28 14:00-15.00
講師介紹:
主講人:錢劍杰,達(dá)索系統(tǒng)CATIA系統(tǒng)工程高級(jí)顧問,2012年畢業(yè)于浙江大學(xué),碩士。豐富的系統(tǒng)工程及系統(tǒng)仿真業(yè)務(wù)咨詢經(jīng)驗(yàn),業(yè)務(wù)領(lǐng)域包括航空航天、汽車、高科技、新能源等行業(yè)。
報(bào)名鏈接:
(注:掃碼報(bào)名)
產(chǎn)品咨詢:
Simulia網(wǎng)站:https://vsystemes.com/
展開 基于機(jī)理和數(shù)據(jù)兩個(gè)角度的PEMFC燃料電池系統(tǒng)建模-燃電的智慧大腦
對(duì)于燃料電池系統(tǒng)來說,我們通常比較關(guān)心一個(gè)操作比如拉載電流的變化對(duì)系統(tǒng)的影響,當(dāng)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(duì)這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行建模。通過建模把這些規(guī)律表現(xiàn)出來并部署到BMS系統(tǒng)上,可以做成最強(qiáng)大腦。
建模一般存在兩種思路,一種是通過數(shù)據(jù)進(jìn)行建模,比如將歷史數(shù)據(jù)和操作作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(通常采用的是RNN族)結(jié)構(gòu)或者是一些比較傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型(xgboost)的訓(xùn)練樣本(最新的transformer也可以一試),然后接入新的操作進(jìn)行,在合理的訓(xùn)練樣本的情況下,一般來說效果都不會(huì)太差。這種方式存在一個(gè)缺點(diǎn)就是對(duì)機(jī)理的描述不是很清楚,在很多老的專家眼里不是很認(rèn)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(jī)理的數(shù)學(xué)模型他們也不是很了解,但認(rèn)可度非常高,同時(shí)這個(gè)模型對(duì)沒見過的數(shù)據(jù)也會(huì)胡言亂語),我也嘗試做個(gè)很多這樣的模型,用在燃電或者其他領(lǐng)域,感興趣可以用聯(lián)系我。
另外一種就是機(jī)理角度進(jìn)行建模,這里我覺得又可以再分為兩種,具體來說可以把機(jī)理通過微分-代數(shù)方程組的形式表達(dá)出來,然后通過求解這個(gè)系統(tǒng)的微分代數(shù)方程進(jìn)行。一般來說都是常微分-代數(shù)方程組的形式進(jìn)行系統(tǒng)的仿真呢,可以考慮多種物理現(xiàn)象進(jìn)來,計(jì)算的時(shí)間也可以很快,部署方便。
展開 2025大賽優(yōu)秀作品 | 電池系統(tǒng)熱失控多物理場(chǎng)建模及高溫氣體疏導(dǎo)措施研究
“Ansys 2025 全球仿真大會(huì)”仿真應(yīng)用大賽優(yōu)秀作品展示
本屆仿真應(yīng)用大賽最終評(píng)選出 30 篇 TOP 優(yōu)秀作品,分別榮獲一、二、三等獎(jiǎng)及行業(yè)最佳實(shí)踐獎(jiǎng)。近 200 位來自汽車、半導(dǎo)體、高科技、能源等行業(yè)的仿真精英參賽,他們以前沿思維與創(chuàng)新實(shí)踐,充分展現(xiàn)了仿真技術(shù)的無限潛能。我們將陸續(xù)為大家分享獲獎(jiǎng)佳作,帶您一同領(lǐng)略仿真賦能創(chuàng)新的非凡力量,希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。
作品名稱:電池系統(tǒng)熱失控多物理場(chǎng)建模及高溫氣體疏導(dǎo)措施研究
作者:重慶大學(xué) | 張高陽
關(guān)鍵詞:電池熱失控機(jī)理,熱失控產(chǎn)氣速率計(jì)算,氣體爆炸極限,電池系統(tǒng)泄壓閥
作者說
利用Ansys SpaceClaim可以快速對(duì)電池包STP模型進(jìn)行前處理,該軟件的操作流程比較清晰適合初學(xué)者進(jìn)行三維數(shù)模設(shè)計(jì),并且其共享拓?fù)浜统槿×黧w的功能也十分好用,與Fluent Meshing相配合能夠快速劃分流體網(wǎng)格。另外,F(xiàn)luent提供的UDF功能也給使用者提供了二次開發(fā)的接口,能夠自定義模型的物理反應(yīng)過程,從而解決工程中出現(xiàn)的新問題。
目前,100Ah以上的三元鋰電池在電動(dòng)汽車上得到了廣泛應(yīng)用,而大容量三元鋰離電池發(fā)生熱失控后可能會(huì)誘發(fā)更為嚴(yán)重的火災(zāi)事故。為此本案例針對(duì)117Ah三元鋰方形電池,在Fluent中使用UDF/UDS定義了SEI膜分解、負(fù)極與電解液反應(yīng)、正極分解反應(yīng)、電解質(zhì)分解等過程,并利用T2之后溫度與溫升速率的函數(shù)關(guān)系得到內(nèi)短路產(chǎn)熱的表達(dá)式。
展開 【Ansys線上直播回看】Ansys在動(dòng)力電池設(shè)計(jì)中的技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用
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Ansys擁有目前市場(chǎng)上關(guān)于鋰電池和燃料電池最完善也最被廣泛采用的解決方案。針對(duì)鋰電池,Ansys FLUENT提供了MSMD模塊和詳細(xì)3D電化學(xué)模型,可完成從電極-電芯-模組-PACK不同級(jí)別的電熱耦合、熱失控等仿真,并且和Twin Builder一起實(shí)現(xiàn)BMS系統(tǒng)級(jí)仿真;針對(duì)燃料電池,F(xiàn)LUENT提供了PEMFC和SOFC兩類燃料電池仿真模塊,可完成電池單體或PACK級(jí)的穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)仿真。通過此次Webinar, 您將能了解完整的Ansys電池解決方案、電熱耦合仿真方法以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)客戶具體實(shí)施案例。
此次網(wǎng)絡(luò)直播吸引了眾多觀眾在線觀看,在會(huì)后我們也陸續(xù)收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問,在此附上本場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)直播錄播內(nèi)容,供大家回看學(xué)習(xí)。
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電動(dòng)汽車采用鋰離子動(dòng)力電池包安全性測(cè)試方法中涉及到很多項(xiàng)目,包括振動(dòng)、機(jī)械沖擊、跌落、翻轉(zhuǎn)、模擬碰撞、擠壓、溫度沖擊等。Ansys Mechanical和Ansys LS-Dyna針對(duì)這些需求可以提供相應(yīng)解決方案。
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展開 【培訓(xùn)】天洑8月23日-26日4場(chǎng)“電池包水冷板”主題建模/仿真分析/優(yōu)化培訓(xùn)課程報(bào)名
電池模組溫度降階模型訓(xùn)練操作培訓(xùn)【軟件工具DTEmpower】
● 培訓(xùn)時(shí)間:8月26日 14:00-15:00
● 參會(huì)方式:點(diǎn)擊下方鏈接或掃描二維碼報(bào)名預(yù)約
報(bào)名鏈接:
https://wx.vzan.com/live/tvchat-1598?756272?v=637963496229470921
●
培訓(xùn)日程:
●
費(fèi)用說明:
免費(fèi)
●
軟件簡(jiǎn)介:
DTEmpower
是天洑自主研發(fā)的智能數(shù)據(jù)建模軟件,圍繞數(shù)據(jù)清理、特征生成、敏感性分析和模型訓(xùn)練等數(shù)據(jù)建模的各個(gè)環(huán)節(jié),提供大量算法。利用智能調(diào)度引擎和超參優(yōu)化技術(shù),提高模型質(zhì)量同時(shí),降低了對(duì)用戶數(shù)據(jù)建模經(jīng)驗(yàn)的要求;提供了一套圖形化的建模開發(fā)環(huán)境,所有算法均可通過拖拽方式調(diào)用,連線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞,操作簡(jiǎn)便。
關(guān)于天洑
南京天洑軟件有限公司為中國(guó)智能工業(yè)軟件研發(fā)領(lǐng)域的高新技術(shù)企業(yè),專注于中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能設(shè)計(jì)、快速仿真、優(yōu)化、運(yùn)維類工業(yè)軟件的研發(fā)。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(shè)有分公司或子公司。
展開 Ansys電池生產(chǎn)制造工藝過程仿真解決方案
Fluent的仿真技術(shù)在鋰電池工藝制造應(yīng)用
極片涂布仿真介紹
涂布工序在極片工序中相當(dāng)重要,涂布質(zhì)量嚴(yán)重影響電池極片質(zhì)量(面密度)包括后續(xù)工序。

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ANSYS電池包行業(yè)結(jié)構(gòu)仿真解決方案
獲取完整版資料
目前動(dòng)力電池開發(fā)中面臨的問題:
? 性能(能量密度及功率密度)
? 耐用性和使用壽命(考慮在不同環(huán)境和使用周期)
? 安全性(考慮惡劣環(huán)境)
? 費(fèi)用成本
? 復(fù)雜的多尺度、多物理場(chǎng)系統(tǒng)
? 快速發(fā)展的材料和設(shè)計(jì)理念
? 現(xiàn)有軟件工具局限性
目錄
1. 動(dòng)力電池開發(fā)中面臨的問題
2. 新能源電池結(jié)構(gòu)仿真類別
3. 新能源電池結(jié)構(gòu)仿真解決方案
3.1 新能源動(dòng)力電池整包自重分析
3.2新能源汽車動(dòng)力電池模組強(qiáng)度分析
3.3新能源汽車動(dòng)力電池單體強(qiáng)度分析
3.4新能源汽車動(dòng)力電池pack振動(dòng)性能仿真
3.5新能源電池包機(jī)械沖擊仿真
3.6 新能源汽車動(dòng)力電池單體跌落仿真
3.7 新能源電池包跌落仿真
3.8 基于Mechanical的新能源動(dòng)力電池整包擠壓計(jì)算
3.9 新能源動(dòng)力電池包PSD隨機(jī)振動(dòng)及疲勞壽命計(jì)算
4. 電池包行業(yè)結(jié)構(gòu)仿真分析案例
4.1 ANSYS解決方案的特點(diǎn)
4.2 電池包模型,材料,與網(wǎng)格
4.3 電池包邊界條件和求解
4.4 電池包案例分析
4.5 結(jié)果分析
以下內(nèi)容截取自該篇資料
新能源動(dòng)力電池整包自重分析
輸入條件:電池包整包的3D分析模型,材料力學(xué)屬性,標(biāo)準(zhǔn)重力加速度及安裝孔固定約束。
仿真流程:
? 目的:研究電池包在自重作用下的強(qiáng)度。
? 載荷:標(biāo)準(zhǔn)的重力加速度。
? 邊界條件:電池底部安裝孔固定。
結(jié)果與效果:
? 電池重量大的地方位移就大,圖中右下角模組位移最大0.1mm。
展開 Ansys 行業(yè)應(yīng)用方案 | 新能源電池
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。
展開 5/24 Ansys動(dòng)力電池新功能介紹
內(nèi)容簡(jiǎn)介
介紹Ansys 電池解決方案最新的進(jìn)展,包括基于物理的電池壽命模型、更方便的降階生成方法和電池pack builder 工具
面向受眾
汽車OEM和電池廠商,新能源行業(yè)設(shè)計(jì)工程師。
時(shí)間
2022年5月24日(周二)16:00-17:00
費(fèi)用
免費(fèi)
講師簡(jiǎn)介
井文明|Ansys
Ansys電池行業(yè)專家及流體高級(jí)工程師。畢業(yè)于北京航空航天大學(xué),具有10年豐富的流體仿真及測(cè)試經(jīng)驗(yàn),專注于燃燒、化學(xué)反應(yīng)及新能源電池等專業(yè)方向。