Il mondo è più vicino alla disponibilità di veicoli elettrici (EV) più convenienti ed eco-friendly grazie all’impegno di ANSYS , General Motors LLC, National Renewable Energy Laboratory (NREL) ed ESim (divisioni del Dipartimento di Energia Statunitense (DOE)) che stanno lavorando per progettare batterie EV agli ioni di litio migliori e che garantiscono maggiore sicurezza e durata. Una intensa attività di ricerca e sviluppo ha infatti permesso ad ANSYS di inserire nuovi e più completi modelli evoluti per la simulazione completa delle batterie nella più recente versione del software ANSYS® Fluent®, un passo importante per consentire ai clienti di migliorare l’efficienza nella gestione di progetti legati ai veicoli e velivoli elettrici.
Negli ultimi due anni e mezzo, il team ha concentrato i propri sforzi sul progetto “Computer-Aided Engineering for Electric Drive Vehicle Batteries (CAEBAT)” finanziato dal DOE per combinare modelli di batteria nuovi ed esistenti in un unico software di simulazione volto ad abbreviare i cicli di progettazione e ottimizzare le batterie, peroffrire maggiori prestazioni, sicurezza e durata. Il team si è occupato di modellare la gestione termica, elettrochimica, il trasporto di ioni e il flusso dei fluidi. Il risultato di questo lavoro è un modello di batteria standardizzato in ANSYS Fluent, soluzione leader nella fluidodinamica. Questa funzionalità di Fluent aiuta gli sviluppatori a ridurre le lungaggini del ciclo progettazione-costruzione-test-break per la prototipazione e produzione delle batterie.
“ Lavorando sull’integrazione del software, l’obiettivo principale è stato quello di offrire una gamma flessibile di opzioni di modellazione in grado di supportare le diverse categorie di ricercatori del settore delle batterie, produttori di celle, integratori di pack e costruttori di veicoli, offrendo risultati veloci e accurati”, ha dichiarato Jan Aase, director of vehicle systems research lab presso General Motors. “Con un piano studiato per una rapida implementazione, le soluzioni software create attraverso questo progetto stanno già aiutando i progettisti e gli ingegneri di GM ad accelerare il ritmo di innovazione e sviluppo delle batterie per i futuri veicoli a propulsione elettrica”.
Progettando con un approccio unico, adottato per la prima volta in NREL (laboratorio nazionale DOE), i ricercatori hanno integrato tipi differenti di batterie fisiche (elettrodi, celle, pack e full vehicle) e fenomeni multifisici (elettrochimici, termici, fluidi e strutturali), fattori che finora avevano rappresentato un ostacolo importante per una simulazione efficace. Inoltre, il team ha combinato tecnologie di simulazione di campo 3 -D consolidate con la simulazione system-level e hanno ampliato la portata di questa tecnologia garantendo che i nuovi strumenti possano interagire con modelli di batteria attuali e futuri.
“ANSYS è un’azienda nota per l’affidabilità della sua tecnologia di simulazione che consente una progettazione sostenibile in una vasta gamma di settori tra cui l’automotive”, ha dichiarato Sandeep Sovani, director of global automotive industry in ANSYS. “Il progetto CAEBAT rappresenta una grande opportunità per ANSYS. Stiamo collaborando con altri noti leader nel campo delle batterie EV per sviluppare e fornire sofisticati strumenti di modellazione che possano essere utilizzati da tutti i produttori per accelerare la produzione di batterie EV sicure, affidabili, ad alte prestazioni e di lunga durata, per veicoli più efficienti e sostenibili”.
Per tutto il resto del 2014 il team continuerà ad affinare tecniche di automazione per simulazioni delle celle e dei pacchi di accumulatori, e a validare i modelli avvalendosi di test. I ricercatori prevedono di implementare modelli di ciclo di vita e di analisi dei malfunzionamente (quali il surriscaldamento). Verranno inoltre integrati i modelli multi-particelle di NREL, con la loro capacità di modellare una miscela di materiali attivi con particelle di dimensioni diverse. A livello di pack, lo stato dell’arte della simulazione è ulteriormente migliorato dallo sviluppo di modelli innovativi ad ordine ridotto , derivati e calibrati dai modelli pensati per l’analisi delle celle e già accuratamente validati tramite esperimenti, tutti pensati per consentire un equilibrio tra fedeltà del modello e costi di elaborazione. Questi sforzi contribuiscono allo sviluppo di strumenti di progettazione completi per celle e pacchi di batterie , disponibili nelle future versioni del prodotto.
GM ha assegnato ad ANSYS un subappalto per creare strumenti software per la progettazione che contribuiranno ad accelerare lo sviluppo di batterie EV di prossima generazione. Questo progetto – finanziato da US DOE – è il risultato di una gara competitiva di NREL presentata a GM nel 2011.
L’attività è parte dell’iniziativa DOE EV Everywhere Grand Challenge gestita dal DOE Office of Energy Efficiency and Renewable Energy.
