Unikalną cechą Q-Bat jest jego szybkość i dokładność 3-D. Transientna symulacja całego pakietu baterii EV dla kompletnego profilu jazdy lub ładowania trwa kilka minut na komputerze stacjonarnym. Dodatkowo, generuje rozkład temperatury 3-D jak solver CFD. Korzystanie z Q-Bat oznacza:
- symulację w czasie rzeczywistym całego pakietu baterii EV,
- formulację elementów skończonych problemu transferu ciepła,
- modelowanie wszystkich nieliniowości baterii,
- importowanie geometrii CAD 3-D lub plików siatek,
- integrację z MATLAB-em, Simulink i in.
Q-Bat działa jak rozwiązanie CFD. Zaczyna od geometrii 3D i wykonuje dyskretyzację elementów skończonych. Następnie przeprowadza automatyczną redukcję rzędu modelu do przestrzeni modów własnych. Pozwala to na symulację długich profili jazdy lub ładowania w czasie zbliżonym do rzeczywistego. Zapewnia również trójwymiarowy rozkład temperatury. Q-Bat jest kompatybilny z MATLAB i Simulink i uwzględnia wszystkie nieliniowości akumulatora.
Jak to wygląda w praktyce?
- Siatka CFD akumulatora z 5 milionami elementów skończonych,
- Symulacja 30-minutowego profilu jazdy,
- Mniej niż 2 minuty na komputerze Intel i7.
Dzięki swojej szybkości i dokładności Q-Bat pozwala na:
- modelowanie termiczne CFD komponentów zestawu baterii,
- optymalizację geometrii,
- szczegółowe badanie chłodzenia baterii w symulacjach systemowych całego elektrycznego układu napędowego.
Referencje
Z ciekawością podeszliśmy do współpracy z QuickerSim, która zaoferowała nam technologię symulacji termicznej akumulatorów 3D i obsługę przypadki przejściowe i właściwości nieliniowych. Wyniki były dokładne i wiarygodne.
Współpracowaliśmy już wcześniej z inną firmą CFD. Niestety, modelowanie termiczne naszych akumulatorów wiązały się z uproszczeniami i stosunkowo niską dokładnością.
W QuickerSim mieliśmy do dyspozycji dedykowany zespół: zawsze komunikatywny i dostępny w razie pytań. Jesteśmy bardzo zadowoleni ze współpracy i polecamy rozwiązanie Quickersim!
Funkcje i Modele
Geometrię CAD pakietu akumulatorów można importować z pliku *.step lub plików siatki. Obsługujemy formaty siatek Ansys Fluent, Nastran, Star CCM+, Ansa i *.cgns.
Tworzenie modelu symulacji akumulatora w Q-Bat jest szybkie. Kreator konfiguracji automatycznie wykrywa powtarzające się komponenty (takie jak ogniwa elektrochemiczne) i wszystkie powierzchnie styku.
W przeciwieństwie do wielu innych rozwiązań CFD lub modeli zredukowanego rzędu, Q-Bat posiada już równoważne modele obwodów ogniw. Uwzględnia również zmienne masowe natężenie przepływu chłodziwa lub zależność rezystancji wewnętrznej od temperatury i SOC.
Dicretization elementów skończonych sprawia, że działa jak solver CFD. Redukcja rzędu modelu do przestrzeni wektorów własnych sprawia, że jest on 100-1000 razy szybszy niż CFD. Mimo to daje trójwymiarowe wyniki temperatury z dokładnością lepszą niż 1 stopień C.
Q-Bat jest pomostem między symulacjami CFD i symulacjami akumulatorów na poziomie systemu. Model termiczny 3-D z elementami skończonymi można wyeksportować jako blok Simulink. Następnie można go wykorzystać w dowolnej symulacji Simulink jako szczegółowy trójwymiarowy model termiczny akumulatora.
Q-Bat jest zbudowany w środowisku MATLAB. Większość funkcji może być również używana w Simulink. Można również połączyć Q-Bat z Simscape Electrical dla zaawansowanych symulacji elektrycznych. Lub z modelami komórek Batemo do szczegółowych symulacji komórek.
Webinary i tutoriale:
FAQ
Czy wyniki są naprawdę 3D?
Tak. Otrzymujesz wszystkie dane 3D, tak jak w normalnych narzędziach CFD.
Jaki jest margines błędu w porównaniu z CFD?
Zazwyczaj obserwowany błąd wynosi 2-5% w porównaniu do pełnych wyników CFD. Zatem cena w postaci utraty dokładności, jaką musimy zapłacić za ogromne przyspieszenie czasu symulacji, jest dość niska.
Objaśnienie modelu redukcji zamówień
Wyjaśnienie jest krótkie. Q-Bat zaczyna od geometrii CAD (lub siatki), składa macierze elementów skończonych (tak jak zrobiłby to każdy solver CFD) i stosuje warunki brzegowe (temperatury zewnętrzne, obciążenie elektryczne, masowe natężenie przepływu chłodziwa).
Następnie jednak nie rozpoczyna rozwiązywania zdyskretyzowanych równań, ale uruchamia automatyczną redukcję kolejności modelu. W tym celu Q-Bat oblicza wektory własne problemu przewodzenia ciepła i generuje skończone objętości 1-D w kanałach chłodzących.
W ten sposób liczba niewiadomych w systemie jest zwykle zmniejszana około 1000 razy. Następnie Q-Bat rozpoczyna iteracje czasowe w zredukowanej przestrzeni wektorowej i wizualizuje trójwymiarowe wyniki temperatury z powrotem na pełnej siatce trójwymiarowej.
Czas symulacji z grubą lub gęstą siatką/uproszczoną vs szczegółowa geometria
Gęstość siatki ma niewielki wpływ na czas symulacji. Może jednak proporcjonalnie wydłużyć czas potrzebny na fazę redukcji kolejności modelu.
Czym jest model komórkowy?
Można użyć modelu obwodu zastępczego 0. lub 1. rzędu. Dane modelu mogą zależeć od temperatury i SOC.
Jakie dane są potrzebne do symulacji?
Potrzebne będą te same dane, co w przypadku zwykłych symulacji CFD: dane materiałowe wszystkich symulowanych komponentów, model ogniwa akumulatora, geometria 3D akumulatora lub jego siatka.
Czy istnieje ograniczenie do kilku komponentów/elementów?
Nie, nie ma limitu liczby komponentów lub elementów siatki, o ile komputer ma wystarczającą ilość pamięci RAM do obsługi modelu.
Najpierw musimy zrozumieć potrzeby techniczne i cele biznesowe klienta. Pozwoli nam to zaproponować właściwe rozwiązanie, optymalne dla danego wyzwania inżynieryjnego i uwzględniające budżet.