导读：锂电池作为主要动力电源之一已被广泛应用于各个行业，因其高能量的特点，预防电池热失控进行电池热管理控制一直是被企业重点关注的问题。
锂电池热失控是指锂电池在充电或放电过程中，由于电池内部产生了一场反应，导致电池温度迅速升高，超过了正常工作温度范围无法控制的现象。电池热失控往往从电池电芯内的负极SEI膜分解开始，继而隔膜分解熔化，导致负极与电解液发生发应，随之正极和电解质都会发生分解，从而引发大规模的内短路，造成了电解液燃烧，进而蔓延到其他电芯，造成了严重的热失控，让整个电池组产生自燃。
锂电池热失控仿真软件是一种用于模拟和分析锂电池在特定条件下可能发生的热失控现象的工具。 这种软件通过数学模型和算法，对锂电池在不同工况下的热行为进行预测和分析，帮助研究人员和工程师理解电池的热管理问题，从而提高电池的安全性和可靠性。锂电池热失控仿真软件主要通过模拟电池在滥用条件（如机械滥用、电滥用和热滥用）下的行为来预测热失控。软件可以分析电池在不同条件下的温度变化、内部反应和结构变化，从而揭示热失控的机理和原因。以下是软服之家小编为您推荐的锂电池热失控仿真软件，以便于您的选择与参考。
01
ANSYS Fluent
ANSYS Fluent是ANSYS旗下的一款流体力学仿真软件，广泛应用于各种领域的流体力学仿真和分析中。它能够模拟和分析各种复杂流体流动问题，如湍流流动、传热、混合、化学反应等，并为工程师提供详尽的结果和洞察。
ANSYS Fluent 2024R1版更新了锂电池模型热失控仿真计算方法。例如，通过模拟由于第一个电芯遭到针刺引发的热失控现象，利用Fluent Profile格式的热源模拟和ARC曲线进行热失控参数拟合，展示了两种参数拟合方法（Arrhenius方法和Table方法），从而准确计算电池模组的热失控过程。ANSYS Fluent也可以进行整包的热仿真计算，通过修复处理CAD模型、导入热模型、网格划分、求解计算设置和后处理显示等步骤，分析电池包的热性能并提出优化方向。
ANSYS Fluent在锂电池仿真中具有强大的多物理场建模能力，可以帮助用户深入分析锂电池内部的热流、流体动力学和电化学反应等复杂物理现象，为锂电池的设计和优化提供重要的参考和支持。
02
Simcenter STAR-CCM+
Simcenter STAR-CCM+是Siemens旗下的一款集成了广泛的流体动力学、多相流、传热和化学反应等功能的仿真软件。它被广泛应用于各种领域的流体动力学仿真和分析，并在工程领域中发挥重要作用。
STAR-CCM+则提供了一个热失控热释放模型，用于预测电池单体在热失控过程中固体部分所释放的热量。该模型需要实验数据输入，并通过CFD方法研究隔热板厚度对电池安全性能的影响。Simcenter STAR-CCM+ 可以模拟锂电池的热量产生和散热情况，帮助用户设计有效的冷却系统，确保锂电池处于合适的工作温度范围内，提高电池的性能和寿命。软件可以模拟锂电池中的电化学反应过程，包括锂离子在正负极之间的迁移、电荷传输和化学反应等，帮助用户了解电池的充放电行为以及循环寿命。
Simcenter STAR-CCM+ 在锂电池仿真领域具有强大的工具和功能，可以帮助用户快速、准确地分析和优化锂电池的各种性能参数，从而帮助制造商和研发人员设计出更加安全、高效的电池产品。
03
Cradle CFD
Cradle CFD是海克斯康旗下能够实用的、先进的计算流体动力学仿真和可视化的解决方案。Cradle CFD具有卓越的处理速度、精细的技术和高用户满意度的实用性，Cradle CFD软件可以为电池热失控和热管理提供全新解决方案。
Cradle CFD软件具备锂电池的简易平衡模型，同时还具备详细电化学P2D模型，可以对单电池以及整体电池包进行热仿真。针对电池热失控问题，现有1D-3D耦合方法计算量大、输入参数多、计算时间长等问题存在，Cradle CFD软件开发了新的电池组的半经验模型，可以给工程师提供高效的工作流程，快速计算开发出强大的锂电池产品。Cradle CFD也整合了多物理场协同仿真和 单向联合仿真功能，以实现与结构、声学、电磁、机械、一维、优化、热环境、3D CAD和其他分析工具的耦合，从而使用户能够有效地解决跨多个学科的工程问题。
04
SIMULIA Abaqus
SIMULIA Abaqus是由达索系统旗下的一款全球领先的工程仿真软件。它专为解决复杂的工程问题而设计，涵盖了从线性分析到高度非线性问题的广泛范围。SIMULIA Abaqus不仅拥有丰富的单元库和材料模型库，还提供了全面的求解器选项和强大的后处理功能，使其成为工程师和科学家解决复杂工程问题的首选工具。
SIMULIA Abaqus可以模拟电池系统在不同工况下的温度分布，评估热管理系统的有效性，预防电池过热导致的热失控等安全问题。结合热场和结构场的耦合分析，SIMULIA Abaqus可以评估电池系统在温度变化下的热应力，确保电池系统的结构稳定性和安全性。SIMULIA Abaqus电池电化学仿真基于扩展的三维多孔电极理论（Porous Electrode Theory, PET）Newman模型，可以对充电电池电芯的三维热电化学过程进行可定量的预测模拟。SIMULIA Abaqus电池电化学仿真可以用于锂离子电池等储能装置的模拟分析，研究电池在不同加载条件下的性能表现，预测电池的容量衰减、热失控等安全问题。
SIMULIA Abaqus在新能源领域的应用涵盖了电池系统的结构仿真分析、热管理仿真分析、电化学仿真以及与其他仿真软件的耦合等多个方面。其强大的非线性分析能力和丰富的材料模型库为新能源汽车动力电池的研发和优化提供了有力的技术支持。
05
Altair SimLab
Altair SimLab是Altair旗下的一款基于流程的多学科仿真平台，能够准确分析复杂模型的性能，包括结构力学、热力学和流体力学的多物理场分析。
Altair SimLab Battery模块，用于模拟电荷守恒与电池模块中的能量方程耦合。在这种方法中，电芯被建模为一个均匀的介质，可以模拟电压-电流的响应和相关热量的产生。Altair SimLab热失控仿真将复杂的化学反应用Arrhenius方程建模(反应速率随温度而变的指数定律)和流体求解器AcuSolve耦合求解热-电方程。Altair SimLab热失控仿真既考虑电芯内部短路引起隔膜的分解，同时能够模拟单电芯启动热失控。SimLab能够分析电池材料特性并设计隔热罩，以减少极端的热量释放和热失控传播。
Altair SimLab软件凭借其全面的功能集，为工程师和研究人员提供了从几何建模、网格划分、仿真设置、求解器集成到后处理与结果分析的一站式锂电池仿真解决方案。
06
COMSOL Multiphysics
COMSOL Multiphysics是COMSOL旗下的一款多物理场仿真软件，用于解决工程领域中的多物理场问题。COMSOL Multiphysics可以用于模拟和分析锂电池内部的多个物理现象，包括热传导、电化学反应、质量传输、流体动力学等。
COMSOL Multiphysics能够模拟锂电池在不同环境温度和传热系数下的热失控情况。通过建立三维模型，分析电池内部的热失控反应，发现温度越高，热失控时刻越早，且传热系数越大，热失控后的温度下降梯度也越大。COMSOL Multiphysics可以模拟锂电池内部的热传导过程，包括热量的产生、传递和散热，帮助用户优化电池的热管理系统，设计合理的散热结构和冷却通道。
COMSOL Multiphysics在锂电池仿真中具有丰富的功能和强大的多物理场模拟能力，可以帮助用户全面理解电池内部的物理现象，优化电池设计，提高电池性能和循环寿命。
07
GT-SUITE
GT-SUITE是Gamma Technologies开发的多物理场仿真分析系列套装软件。主要应用于车辆行驶系统分析、热管理系统分析、空调系统分析、锂电池/燃料电池电化学分析、发动机分析、多体动力学分析等领域。
在电池热失控仿真方面，GT-SUITE提供了详细的建模和分析工具。通过GT-AutoLion模块，可以创建电池的电化学模型，并校准模型以匹配不同温度和倍率下的实验数据。用户可以建立电池包的电-热-液集成模型，分析不同冷却策略对电池性能的影响。通过仿真，可以预测电池在运行过程中的温度分布、热失控风险以及循环寿命等。通过建立GT-SUITE一维热分析模型，以评估所提出设计的可行性，并进行初步敏感性研究，研究冷板（通道尺寸、通道数量等）和边界条件（冷却液介质、流量、进口温度）对电池温度的影响。
GT-SUITE在电池热管理性能分析中提供了强大的工具和模块，能够帮助用户深入理解锂电池在工作过程中的热行为，优化设计和提高安全性。
08
AVL FIRE
AVL FIRE是AVL旗下的一款三维计算流体力学仿真分析软件，AVL FIRE不仅成功的应用于传统的发动机动力总成和整车流体力学分析中，同时为锂电池提供了先进和专业的仿真解决方案。
AVL FIRE软件能够助力用户构建电芯的电热与电化学模型，设计电池包的冷却系统，并预测电池包的热失控过程。AVL FIRE中的电池模块不但可以模拟电池内部反应气体的流动、传热和电化学反应过程，同时其多相流模型可以准确模拟电池工作过程中的相变。另外，不同组分（离子，分子等）在扩散层，催化层这些多孔材料内的扩散以及液态水在质子交换膜中的扩散过程，在催化层和扩散层中的毛细渗透过程都可以在AVL FIRE中进行考虑。
利用AVL FIRE进行锂电池的仿真，可以准确计算出电池工作过程中的电化学反应热以及焦耳热等热量来源，得到燃料电池上准确的三维的温度场分布，保证燃料电池热管理计算的准确性，为冷却通道的设计和优化提供可靠的指导。借助AVL FIRE软件可以高效、准确地对锂电池的热失控进行仿真和研究，对锂电池的结构，材料，运行工况等进行分析和优化。
09
TAITherm
TAITherm是ThermoAnalytics公司研发的一款专业三维热仿真分析工具，TAITherm以其方便的热建模方式热求解能力。TAITherm的电池模块采用了热/电耦合多物理场解决方案，用于纯电动汽车和混合动力汽车电池热管理设计。
TAITherm软件专注于电池热仿真，能够模拟过充电等滥用情况下的热失控过程。通过输入电模型的内阻数据和副反应脚本，TAITherm能够计算焦耳热和其他副反应热，从而预测电池在热失控过程中的温度变化和副反应。TAITherm 的电池模块依据电池单体组分材料和电池的放电特性，考虑电池的串并联关系，快速搭建电池单体或者电池包的热电耦合模型，分析电池充、放电过程中电池电压和温度场变化，评估电池包的散热策略。
TAITherm以其方便的热建模方式热求解能力，广泛应用于国内外汽车、工业、轨道交通、重型机械等行业的热仿真。
10
Converge
Converge是Convergent Science公司开发的新一代热流体分析软件。Converge是领先的计算流体动力学软件包，注重准确性、效率和创新性。Converge凭借真正自主的网格划分、最先进的物理模型以及轻松适应复杂移动几何图形的能力，帮助用户解决难题。
利用CONVERGE软件快速搭建了电池包热失控仿真模型，并对热失控单元的排气及燃烧过程进行了仿真计算，可以真实地再现电池包内热失控单元的排气和燃烧等物理化学过程，通过对排气过程的仿真计算可以了解电池包内排气的扩散特性，通过对燃烧过程的仿真计算，可以获得电池包内排气燃烧产生的温度、压力和火焰扩散特征时间。
CONVERGE具备丰富的湍流模型，对于求解可压缩流体的运动过程具有更好的收敛性和更快的计算速度。用户可以利用CONVERGE采用BICGSTAB（双耦合梯度）求解器，自定义流场监控量和更大的CFL数快速完成锂电池包内流场、温度场稳态分析和评估。
如有遗漏或不准确之处，欢迎指正。欢迎在软服之家文章留言区补充您正在使用的软件或者您了解的案例。
—THE END—
软服之家—企业软件选型及采购服务平台
选企业软件 · 上软服之家
【未经许可 | 请勿转载】
官网：ruanfujia.com
软件咨询、媒体报道、厂商合作
请扫码联系软服之家客服
延伸阅读
点击阅读原文 查看更多专辑
