第六章：分析工具

这些不同的产品、公司和机构将几种不同类型的分析集成到这些工具中。对热系统进行的最常见的分析类型是CFD。CFD是一套用于热分析和传热的工具，可以从单元级到系统级，根据空气或液体的“流体”流动来分析热量产生和冷却对系统中所有组件的影响。但它需要由合格的热工程师或分析师进行一些编程和开发，完成后将提供良好的热模型，可以与电池系统的实际性能非常密切相关。如果使用得当，这可以成为评估各种电池组配置和加快开发过程的极有价值的工具（图1）。

图1锂离子电池的热模型。

另一种常用的分析工具是有限元分析（FEA）模型。CFD侧重于热性能分析，而FEA模型是一种基于物理的分析工具，更经常侧重于分析施加在电池、模块、电池组和系统上的机械力和应力，但也可用于分析热学和电磁解决方案。使用与CFD分析类似的过程，可以创建电池的代表性模型，并应用材料属性。从这个模型中，可以对产品施加不同的应力和力，以便找到机械设计中的失效模式和弱点。

一些热工程师用来评估储能系统性能的另一个工具是集总参数模型或集总电容模型。集总参数模型是一个有用的工具，因为集总参数模型不是像FEA或CFD分析中所要求的那样定义每一个特性和材料类型，而是将特性“集中”到一起分类，并假设这些组内的差异并不重要。这种模型的好处是，它可以非常快速地开发和快速运行，并将提供对储能系统热性能的方向性正确估计。在设计过程中，为了评估这些不同变化对系统热性能的影响，很容易不断地对你的集总参数模型进行更改。在这种情况下，近似将提供对系统性能的良好估计，同时最大限度地减少必须进行的复杂计算的数量。这种模型的好处之一是，它可以使用简单的Excel电子表格来开发，而不需要使用专门的软件工具。

硬件在环（HIL）和软件在环（SIL）模拟是另一组工具，可以帮助在安全的实验室类型环境中快速评估不同的性能配置文件和不同的系统设计。HIL系统使用一系列工具，其中可能包括一些实际硬件，但更可能的是硬件将由数学模拟模型表示。在电池组的情况下，硬件可能包括BMS控制器、电动机、开关和接触器，甚至是部分或完整的电池组。但为了快速周转，大多数HIL工程师将为许多组件创建仿真模型。在这种类型的系统中，可以在几个小时内测试数百种不同的情况、故障模式和性能模型。在电池控制器的情况下，您可以创建电池组的模拟，然后您可以运行您的软件团队开发的每种不同的故障代码情况，以确保系统正确响应并按照设计进行响应。作为最后的想法，重要的是要注意，这些工具都不是为典型的销售人员设计的，而是一个好的热或机械工程师应该参与开发和使用这些工具，因为涉及的复杂性。