美国ORNL发布开放架构 优化动力电池设计

2015-04-14 16:40:32来源: 互联网

 

    美国能源部属下橡树岭国家实验室(ORNL)的科学家近日研发出一种灵活、强大以及计算可扩展的开放架构,集成了多物理场和多尺度电池模型。

    虚拟集成电池环境(VIBE)项目由John Turner博士主导,该项目允许研究人员在将电池应用于电动车之前,根据不同的模拟情景对锂电池进行测试。

    整个过程分为充电、热交换、电化学反应及机械应力等物理现象,包括在电极(阴极和阳极)的多孔三维结构下相互作用;固体电解质或液体电解质体系;其它电池分量。

    电动车电池计算机辅助设计项目(CAEBAT)的目标是将现存的和新开发的电池设计成套件,并缩短设计周期,优化电池结构,从而提升电池性能及安全性,延长电池使用寿命以及降低电池成本。

    VIBE还具有以下特点:开放式架构软件(Open Architecture Software,简称OAS),能够为不同电池分量间的相互作用和编排提供基于Python的计算架构;BatML作为一种为电池充电以及格式转换器的XML标准;Battery State,电池分量间交换信息的文件标准;ICE则集成计算环境,提供一种用户环境来简化建模和可视化电池的工作流程。

    以下是相关的不同程度耦合的电流分量(部分仍处于开发阶段):

    电化学:NTG、DualFoil、AMPERES Pseudo-2D、AMPERES Single Particle、AMPERES 3D、 NREL’s mode、Cantera 1D Electrode (Sandia)、Fluent particle model (CSM/ANSYS);

    热学:AMPERES 3D、Star-CCM ; ANSYS;

    电气:AMPERES 3D、Star-CCM ; ANSYS

    力学:EPIC、 LS-Dyna、LIGGGHTS/LAMMPS;

    成本模型:ANL;

    美国EC Power公司开发的Autolion软件

    2010年美国能源部开始研发上述项目,橡树岭国家实验室于2012年发布了限量版软件,后于2014年更新了增强物理性能和可用性版本的软件。

    最新的软件包括易用配置、安装、启动、后期处理功能以及标准化的输入和物理组件信息交流,并含有一套独特工具用来执行模拟耦合电化学-电力-热力的多物理场(安培)。

    虽然新软件程序较为复杂,但是其并不需要庞大的计算资源来运行。此外,该软件可使用户可以提交参数扫描分析或优化案例,从而能够通宵运行,让用户在白天专注于分析数据和解决问题。

    总之,这些功能可帮助用户分析具体的锂离子电池设计要求,以及让电池成本更低、安全性更高、寿命更长、性能更强。

    目前虚拟集成电池环境可以从CAEBAT网站上下载,而橡树岭国家实验室的研究人员也可以向用户提供服务支持。

关键字:美国  发布  开放  架构

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2015/0414/article_10673.html
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