バッテリー
Thermal-electrochemistry simulations improve on overall battery performance, safety and life
ガソリン価格は世界中で上昇を続け、一方で内燃エンジンを搭載した自動車から排出される汚染物質も増大の一途をたどっています。こうした課題に対応するために、近年、電気自動車やハイブリッド自動車が急成長を遂げています。
  • Temperature distribution analysis of an ASCS battery module of 84 cells: 42 cells are connected in series, and each row is connected in parallel. The liquid-cooled plates are lateraly postionned on each side of those rows (Model courtesy of ASCS, Stuttgart and Behr).
  • Shown here is the screen representation of a battery pack cooling simulation in STAR-CCM+. The battery pack was designed in BDS and the flow and thermal simulation conducted in STAR-CCM+ using the Battery Simulation Module (BSM).
  • Through our long term collaboration with Battery Design LLC, a leader in electrochemical model development, CD-adapco is able to offer an expansive solution for coupled thermal-electrochemical simulations. Shown is a scalar plot of Specific Ohmic Heat Source on battery connectors.

ほとんどすべての OEM は次世代型電気自動車 (EV) の開発に取り組んでいるか、既に生産を開始しています。EV の成功の鍵を握る重要なテクノロジとして浮上したのが電池です。従来の自動車と比較して高コストであることを別にして、EV の採用における唯一最大の問題は、電池寿命の信頼性です。航続距離の向上と充電時間の短縮、電池の重量とコストの削減を図る競争の中で、数値に裏付けられた機能保証とシミュレーション手法の価値が業界で認識され、幅広く採用されています。

自動車業界において、シミュレーションツールは従来から、設計および開発時間を短縮し、市場への投入コストを軽減してきました。自然な流れとして、CAE 業界は同じ利点を EV 業界にも提供する取り組みを進めています。CD-adapco は、リチウムイオン電池セル、モジュール、およびパック取り付けの電気化学的/熱的特性の解析を実施するための初めての包括的なシミュレーションツールで、この発展をリードしています。2009年初頭に、CD-adapco は大規模電池の問題に対応する完全連成解析を実現するために、Battery Design LLC と提携しました。両社は共同で、電池セルのプロトタイプや新しい活性コーティングの定義から、大規模なトラクション電池パックの一部に組み込んだ際の特性の可視化に至るまで、完全なシミュレーションプロセスを提供します。

業界をリードする 2つの製品、CD-adapco の STAR-CCM+ と Battery Design LLC の Battery Design Studio (BDS) のコラボレーションからなる類例のない方法論により、単一の統合ソリューションが生まれました。

BDS は、リチウムイオン電池の設計、特性シミュレーション、単一セルレベルのデータ解析が可能な類例のないツールで、10年以上にわたって電池メーカーで使われています。BDS の電気化学ソルバーは、電池シミュレーションモジュール (BSM) 内で STAR-CCM+ の流れおよび熱ソルバーと連成され、モジュールや電池パックに対する熱、流れ、電気化学の完全連成解析を大規模に実現します。

電池パックやモジュールが備えるすべての特性を単一のコードで解析し、総合的特性を保証できることは、業界において、プロトタイプとテストの費用を削減し、電池の信頼性を確保するための重要な牽引力になります。CD-adapco は、ASCS (Automotive Simulation Center Stuttgart) や US National Renewable Energy Laboratory (NREL) など数々の電池関連の業界団体や研究機関と協力し、非常に過酷な状況下における産業環境でシミュレーションプロセスを検証することで、独自の方法論を常に最先端に保っています。またこうした開発と並行して、コロージョンモデルやエロージョンモデル、3D 電気化学ソルバーを含む幅広い電気化学解析も提供しています。

電気自動車は革新的なテクノロジです。時代の先端を行く上で、数値シミュレーションのような類をみない先進的なツールが、自動車業界における明日の成功を確実なものにするために不可欠であるといえるでしょう。

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