С ростом рынка быстрой доставки логистические компании всё активнее переходят на электрические грузовики, чтобы снизить затраты на топливо и выбросы CO₂. Ключевая проблема — ресурс и надёжность батарейного пакета при длительной езде по трассе. Европейский консорциум LaserBATMAN решил подойти к этому через мультифизическое моделирование и кастомное приложение на базе COMSOL Multiphysics.
От лазерной сварки до уровня всего пакета
Инжиниринговая компания Resolvent начала с моделирования влияния лазерной сварки шин (busbar) на электрохимию и деградацию ячеек. Со временем проект вырос до иерархической модели от ячейки до пакета, которая была упакована в удобное дизайн‑приложение.
Основные шаги:
- Построение электрохимической модели ячейки с заданием кинетики реакций
- Использование результатов расчёта слоя ячеек для обучения глубокой нейронной сети (DNN)
- Встраивание редуцированной модели в расчёт батарейного пакета и развёртывание её в виде simulation app
Благодаря DNN модель работает достаточно быстро, чтобы прогонять множество вариантов конструкции, сохраняя при этом важные эффекты на уровне ячейки.
«Инструмент внутри инструмента» для сварки шин
В приложении инженер задаёт геометрию пакета, число ячеек, температуру окружающей среды и профили заряда/разряда. Отдельная кнопка Busbar Weld Design Tool позволяет варьировать форму шва, толщину шины и глубину проплавления лазером.
Приложение рассчитывает и визуализирует:
- Температуру сварного шва
- Степень заряда (SoC) по пакету
- Толщину слоя SEI и показатели деградации
Можно добавить охлаждающий воздушный поток и сразу увидеть зоны турбулентности, застой воздуха и их влияние на нагрев и старение. Если улучшенное охлаждение позволяет убрать одну‑две ячейки без потери характеристик, приложение количественно показывает такой компромисс.
В результате кастомное приложение LaserBATMAN помогает быстрее проектировать более надёжные и долговечные батарейные пакеты для электрических грузовиков и тем самым продвигать зелёный транспорт.
Источник: IEEE Spectrum
