用虚拟双电池技术革新新能源电池

电池在日常生活中至关重要，为从设备到车辆的一切供电。结合虚拟双生技术，它们可以推动可持续发展并为电动汽车提供动力。

想象一个没有电池的世界。我们会被缠绕在电线中，没有便携设备，也没有电动车。多亏了亚历山德罗·伏打发明的电池，我们取得了长足进步。沃尔塔家族诞生于1745年2月18日，每年在全国电池日庆祝他的遗产。

电池无处不在，从手电筒里的微小电池到电动汽车中的巨大电池组。它们已经显著演变，从电池层面的电解质和电极开始，到带有结构和热元件的电池组。电池的未来正被虚拟双胞胎塑造。

虚拟孪生技术正在改变电池的设计、测试和优化方式。通过模拟真实环境，工程师能够提升电池性能，提高安全性，并开发可持续解决方案。本博客将探讨如何通过虚拟双胞胎模拟改进电动汽车及其他产品的电池。

什么是虚拟双胞胎？

虚拟双胞胎这些是科学准确的数字复制品，起始于一个3D模型，捕捉产品的形状、尺寸和特性。通过模拟，虚拟孪生展示产品或系统的完整生命周期和演进，提供洞见和预测，帮助工程师在技术创新中做出更好的决策。

这意味着企业可以在一个环境中建模、模拟和优化复杂基础设施。通过虚拟模拟设计，企业降低了电池投资风险，实现更优决策并减少昂贵错误。虚拟孪生提供实时性能洞察，有助于解决挑战并提升可靠性。

虚拟孪生还在确保需要时始终有足够的能源供应，同时提升可靠性并控制成本方面发挥着关键作用。它们通过深入理解系统在各种条件下的性能，帮助公司应对挑战。

电池与虚拟双胞胎

如今大多数电池由液态电解质制成，液态电解质是一种含有离子并通过运动导电的介质。然而，研究人员正在探索不同的路径以提升电池安全性和性能。

几年前，剑桥大学材料工程教授维克拉姆·德什潘德在达索系统区域用户会议在曼彻斯特，探索用固体陶瓷电解质替代传统液体电解质。这将解决电池因锂而短路的问题。

为了解决这个问题，德什潘德转向了模拟。借助SIMULIA的三维求解器，他能够识别出影响电池性能的问题。通过模拟固体电解质电池，德什潘德和他的团队发现了关于电解质行为的关键见解。仿真成为关键工具，使他们能够识别最佳解决方案。

Deshpande说：“在电池方面，仿真不仅帮助我们设计，也帮助我们理解了事物的工作原理。这种理解在你想出新设计时非常有用。”

仿真技术推动了德什潘德电池研究的发展。他相信仿真将继续帮助像他这样的研究人员开发有利于地球和人类的解决方案。

弗林特的纸质电池

虽然电池在日常生活中至关重要，但它们往往有毒、昂贵且难以持续处理。Flint，一家深具影响力的科技初创企业3DEXPERIENCE Lab 成员，接受了利用天然材料制造能储存能量的纸电池的挑战。这些电池使用一种经过工程改造的纤维素，并加以水凝胶，作为分离剂和电解质。电池使用锌和锰，确保安全可靠的性能。

作为水基电池，它防火且防漏，同时在六周内堆肥，且无有害废弃物。为了确保安全可靠的性能，弗林特采用了 3D体验平台协助设计、仿真和生产。

• 用于材料和化学建模的BIOVIA，

• SIMULIA 用于性能和安全模拟，

• SOLIDWORKS 对于灵活电池设计，

• ENOVIA用于生命周期和项目管理，

• DELMIA 用于高效扩建生产线。

弗林特纸质电池是电池行业的重要进步，提供了一种安全且可持续的选择。它实现了清洁、可访问的能源储存，同时不损害环境。这一创新不仅减少了有毒废弃物，还提供了传统电池的可持续替代方案，使其成为清洁能源的变革者。

电动汽车与电池

随着电动汽车的普及率不断增加，电池必须进行改进和改进，以确保安全性和性能。电池是驱动电动汽车行驶的核心部件。

电池通常放置在车辆地板上，因此工程师必须仔细考虑正确的重量分布，以确保车辆对所有乘客安全。电池不仅为汽车供电用于驾驶，还为车辆的辅助系统如暖通空调提供电力。虚拟双生帮助在伤害使用车辆的人之前发现潜在故障。电动汽车设计师负责在特定温度范围内平衡电池健康状况，并高效地保证电池性能最佳。

达索系统提供支持电池设计和开发的技术。这意味着从分子层面开始分析全载具性能。通过虚拟孪生技术，仿真可以向工程师展示热量如何在电动汽车中流动，以及能源如何被其气候系统利用。

电动汽车现在将超越乘用车的定位。全球矿业公司同时，也在向电池电动汽车（BEV）转型，以取代传统的柴油车。纯电动车减少噪音污染和排放，但矿业公司必须确保优化充电策略，以确保转换成功。为此，虚拟双胞胎模拟帮助未成年人快速高效地收集数据，确保符合报告标准和ESG要求。

飞机技术中的电池

电池常常被忽视，直到我们需要它们，比如打开盒子发现AAA电池用完了。但电池不仅仅是有用的工具;它们对生存和安全至关重要。

想象一下你乘坐一架机翼装有电池的电动飞机。VÆRIDION，一家总部位于德国的飞机制造商目标是用电池电动飞机改变区域航空旅行。Microliner以其创新的“电池机翼集成”为特征，其先进电池组独特地安装在机翼中，为电动机提供动力。

公司利用3DEXPERIENCE平台，解决航空工程传统领域之外的挑战。该平台显著加快了工程师将Microliner送上天空的速度。通过利用SIMULIA的自动化仿真能力，工程师在设计阶段减少了耗时的手工工作。

虚拟孪生能力使团队能够模拟和测试各种电池布置，优化安装和维护性。他们还可以在设计问题出现时进行排查。对于如此复杂的项目来说，合适的工具在易于接近的地点中的力量不可忽视。

总部位于荷兰的航空航天公司，极乐飞机成立于2023年，经过两年研究，正在用一款大型零排放飞机重新定义航空旅行。公司设想全球50%的定期航班采用零排放电力解决方案。公司正在开发旗舰飞机E9X，这是一款90座、电池供电的飞机，单次充电可飞行超过800公里。为了让这个愿景成真，极乐转向了3D云端的EXPERIENCE平台.

通过利用虚拟双胞胎仿真，Elysian能够优化其飞机的设计。该平台使公司能够模拟不同材料的性能，并评估关键安全特性（如失效模式）的影响，以实现理想的电池组成。

为了打造世界上第一架大型电池电动飞机，Elysian认识到需要能够匹配其雄心勃勃节奏的工具和合作伙伴。达索系统提供了解决方案。3DEXPERIENCE平台支持在不同温度、充电周期和放电速率下的电池性能虚拟测试，最大化能量密度、寿命和可靠性。这种创新方法减少了材料浪费，缩短了开发周期，并降低了成本。

电池与虚拟双生技术的未来

随着我们不断创新，电池和虚拟孪生不仅将为我们的设备供能，还将为可持续且互联的未来铺平道路。借助虚拟双胞胎模拟，工程师们可以探索创新方法，安全且可持续地改进电池。

随着技术的不断进步，电池与虚拟孪生的结合将推动各行业的创新，创造更清洁、更高效的未来。