第六章：组织和分析产品

说到分析工具，有几种可用的工具，包括一些正在开发的工具，这些工具由国家可再生能源实验室（NREL）等组织牵头，与几家不同的公司合作，部分由美国能源部（DOE）资助。其中一个工具就是电驱动汽车电池的计算机辅助工程（CAEBAT）项目，该项目旨在通过实现四个主要目标来加速下一代电驱动汽车的锂离子电池的开发并降低其成本，具体如下：

•开发工程工具，改进锂离子电池和电池组的设计

•降低电池原型和制造所需的时间

•提高电池的整体性能、安全性和寿命

•降低电池成本（国家可再生能源实验室，2013）

私营公司，如软件分析开发商CD-ADAPCO（也是CAEBAT项目的参与者之一），已经提供了几种分析工具，旨在帮助评估不同的细胞类型、化学性质和热性能，但他们的解决方案目前针对的是细胞水平的开发。除了开发软件和分析工具的私营公司外，许多政府实验室和大学也一直在深入从事开发工具。MIT的撞击和耐撞实验室就是这样一个小组。MIT实验室一直致力于开发模型，以评估车辆碰撞情况对电池内部组件、电池本身以及整个电池组的影响。他们的工作重点是通过建模、仿真，了解碰撞和穿透对每一种不同类型电池的影响，然后将其与实际测试相关联。在最近发表在《动力源杂志》上的一篇研究论文中（Zia,Wierzbicki,Sahraei,&Zhang,2014），MIT团队展示了他们的发现，并分析了道路碎片对安装在车辆下方的电池组的影响。这项研究是针对特斯拉电动汽车发生的几起事故而进行的，其中车辆在道路上碾过碎片，这些碎片随后穿透了电池并导致电池组失效。通过使用几种不同的建模和模拟，MIT团队能够制定一套建议，以帮助车辆和电池设计师首先了解这些类型事件的结果，然后在这些事件发生时确保电池的安全性（Xia,Wierzbicki,Sahraei,&Zhang,2014）。

另一个能够进行此类分析的软件工具提供商是ANSYS。ANSYS提供了一套名为“Fluent”的软件分析工具，这是一种先进的计算流体动力学（CFD）工具。虽然该工具最初是为分析机械和热系统而设计的，但它在分析储能系统中的热管理系统方面做得非常好。在这个软件包中，对电池进行了建模，并识别了电池的材料特性和产热情况，并将其与各自的组件关联起来。然后，该软件对电池组内冷却（或加热）空气或液体的流动进行建模，以评估其冷却电池的有效性以及分析“热点”（ANSYS,2014）。这是一个非常有价值的工具，可以通过建模，修改设计，然后再次运行模型并重复此过程来设计热系统，以开发优化的热解决方案。

另一个可能被评估用于锂离子电池电芯和系统热分析的工具是DSSimulia公司的Abaqus。类似的仿真和建模软件产品也由Math-Works等公司提供，他们提供了一套名为MATLAB和SIMULINK的产品。将这两种工具集成到一个产品中，该产品旨在构建和模拟数学模型、算法开发以及许多数学模型（MathWorks,2014）。MATLAB和SIMULINK是软件工程师在设计电池管理系统（BMS）软件、通信和控制系统时经常使用的开发工具。COMSOL提供了一种基于“多物理场”模型的分析和建模工具，这意味着它可以进行热分析、机械分析、流体流动分析、电气分析、化学分析等等（COMSOL,2014）。所有这些工具和软件包都代表了电池工程和设计过程中使用的一些最常见的仿真和分析工具，但绝不是一个完整的列表，也不是为了推广一种工具而推广另一种工具。我能给出的最好建议是，你的工程团队必须评估他们的工程和评估需求，他们的技能组合，然后与软件供应商讨论，选择合适的工具来满足他们的开发目标和工程预算。