动力电池仿真解决方案

行业简介

动力电池是新能源汽车的核心部件,其性能直接影响整车的续航、安全性与可靠性。随着电动化进程加速,行业面临高压化(800V)、高转速(20k+ rpm)、模块化设计等技术升级需求。同时,全球安全法规(如UN R100)和能效标准日趋严格,市场对电池的能量密度、热管理、寿命及轻量化提出了更高要求。头部企业正通过多尺度仿真技术,从电芯材料设计到整车集成全链路优化,以应对激烈的市场竞争。


热失控与安全风险:高能量密度下电芯热失控、内部短路问题突出,需满足严苛的针刺、挤压等安全测试。


多物理场耦合复杂性:电芯充放电膨胀(SOC效应)、热电损耗、结构-热-电耦合仿真难度高。


寿命与耐久性瓶颈:材料老化、机械疲劳导致容量衰减,需精准预测电池全生命周期性能。


轻量化与强度平衡:电池包需在减轻重量的同时满足模态、振动、冲击等机械强度要求。


解决方案
电芯级性能优化
电芯级性能优化

材料与电化学仿真:通过分子尺度建模分析锂化/脱锂过程中的厚度应变(SOC膨胀),优化电极材料设计。

热-力-电耦合分析Abaqus模拟电芯挤压、穿刺场景,预测内部短路风险及热失控传播路径。

寿命预测:结合fe-safe评估SOC循环引起的材料疲劳,量化容量衰减趋势。


模组与电池包设计
模组与电池包设计

结构强化与轻量化:采用Tosca进行电池包起筋优化,提升模组模态频率(如从203Hz提升至233Hz),同时减轻重量。

热管理仿真:Abaqus+SIMULIA CFD分析液冷系统效率,确保温度梯度<2℃,避免局部过热。

安全验证:模拟电池包振动、冲击及极端工况(如10m跌落),优化结构强度与密封性。


整车集成与系统验证
整车集成与系统验证

多体动力学(MBD):Simpack提取整车负载谱,转化为PSD疲劳载荷,用于电池包耐久性评估

信号完整性分析:优化高压线束布局,降低电动纹波对DC/DC转换器的影响。

NVH与能量效率协同:通过多学科优化,平衡电池包轻量化与整车动力学性能。


流程自动化与合规支持
流程自动化与合规支持

多尺度建模能力:从分子层面(如锂离子扩散)到电芯、模组、电池包直至整车,实现跨尺度数据传递与协同仿真,避免传统 “孤岛式” 分析的局限性。

流程自动化与参数优化:利用 Isight 集成仿真流程,自动生成多工况(温度、载荷、SOC)组合,通过响应面法(RSM)、遗传算法(GA)进行参数反演,快速锁定最优设计(如电池包减重 10% 的同时刚度提升 20%)。


服务效果
  • 安全性提升:通过热失控仿真优化,电池包通过针刺、挤压测试,热扩散时间延长30%。

  • 寿命延长:精准预测SOC膨胀与材料疲劳,电池循环寿命提升15%-20%。

  • 轻量化突破:模组筋条优化实现减重10%-15%,同时模态频率提升14%。

  • 研发效率飞跃:虚拟测试替代50%物理试验,开发周期缩短40%。


服务效果
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