工欲善其事，必先利其器。整车热管理仿真开发工具非常重要，是整车热管理前期最重要基础的工作之一。选取合适的开发工具很大程度影响了今后整个仿真工作的开展。

目前市面上主要有两种仿真开发工具链，分别是西门子仿真开发工具链和ANSYS仿真工具开发链。

1.西门子仿真开发工具链

西门子电池模拟解决方案

1.1锂电池微观结构分析–BatteryDesignStudio(BDS)

通过对锂电池电极的三维分析，可以预测锂电池在充放电过程中：

      电极固相和液相中的电势

      液相电解液中的盐离子浓度变化

      固相活性材料中的锂离子浓度变化

微观结构分析使用的是STAR-CCM 中的3D-MSE模块，对电极的几何建模有两种途径：SEM扫描重构几何建模法和虚拟CAD几何建模法

1.2电芯设计–BatteryDesignStudio(BDS)

BatteryDesignStudio®是一款专业的锂电池电芯设计工具，你可以用它来设计电芯方案，分析电芯性能，比较仿真和实验结果。

BDS可以对叠片型、圆柱/方形卷心型锂电池电芯进行电化学计算，用户可以选择电化学物理计算模型或等效计算模型，预测锂电芯在任意复杂工况下的电化学性能，包括电压、电流、接触/极化电阻、容量、功率、粒子浓度、SOC、发热量及寿命等，并可以考虑温度对电化学性能的影响。

1.2.1  电池模版

BDS基于模板对不同类型的锂电池建模，用户不需绘制电池几何模型，目前支持软包电池、方形卷心和圆柱卷心电池。

1.2.2  算法多样

BDS包含详细物理模型和等效模型两种算法，适用于不同的用户需求。详细物理模型参数考虑全面专业，精算精度极高。

电化学物理模型：                              等效模型：

结果后处理及精度验证：

BDS具有的建模简便、计算快速的特点，以及所包含的参数敏感度分析、优化分析等功 能，非常适用于锂电池电芯的设计工作。

1.2.3  电化学-流/固体传热耦合仿真

BDS可以与STAR-CCM -BSM模块联合实现电化学和流/固体传热的双向强耦合分析，是目前最先进的锂电池、锂电池包热管理仿真方案。

1.3模组和电池包散热设计–STAR-CCM BatterySimulationModule(BSM)

目标:确保电池包在全工况负载下有足够的冷却能力。

解决方案:CD-adapco提供先进的电池包热管理解决方案，实现电化学-温度场-流体双向瞬态耦合仿真。

特点:双向耦合的仿真流程符合真实世界的物理现象，准确预测电池包各处的温度，确保电池包的性能及安全性

1.3.1  电池包电化学-流场双向耦合分析具体流程：

1)  在BDS中建立锂电池单电芯模型（TBM文件）

2)  通过STAR-CCM 中的BSM（Battery SimulationModule）模块，将单电芯模型导入到STAR-CCM 中，BSM   模块自动生成电芯的三维几何，并可以将单电芯**成任意空间布置和电路连接方式的电池模组，再与导入的电池包外壳几何装配。

3)  在  STAR-CCM 中对流场边界条件进行设置，并剖分网格

4)  BSM   模块包含电化学求解器，STAR-CCM 本身具有流体求解器。在运行瞬态分析时，在每一个时间节点上，BSM模块的电化学求解器会先进行电化学计算，输出热源分布数据到流体求解器；流体求解器计算出此时的温度分布数据，反馈到电化学求解器。在下一个时间节点，电化学求解器根据之前时间节点反馈回的温度分布来计算每个电芯电化学性能和热源，从而可以考虑电池包电化学性能-热源-温度之间的相互影响。

1.3.2  特点：

1)电化学-流体双向瞬态耦合分析符合实际的物理现象，仿真结果精度高

2)建模过程操作简便，BSM集成了大量的宏命令，使很多复杂的软件操作变成了一键式操作，易于掌握；STAR-CCM 流场建模前处理、网格剖分和后处理都在同一界面下完成，操作便捷，脉络清楚；STAR-CCM 先进的网格生成技术，善于处理大规模复杂几何模型，网格生成的自动化程度高，大大减少人工操作，提高工作效率。

3)   整个双向耦合分析过程都在STAR-CCM 一个软件中完成，数据传输效率高，并且易于服务器的进程管理。

1.4电机设计软件–SPEED

目标:用最小的代价分析电机的温度场，确保电机的可靠性

解决方案:  用SPEED计算电机的电磁损耗;在STAR-CCM 中映射电磁损耗，对电机完整结构做3维温度场分析，准确预测电机各部位温度。

特点:计算精度可靠，计算效率高；避免预留不必要的安全余量；确保电机可靠性，减少维修成本。

1.4.1  电机模版

SPEED基于不同电机种类，用户选择对应的电机模版建模，只需要输入尺寸参数，而不 需要用户自己绘制几何模型。

1.4.2  参数设置

SPEED自带材料库；绕组设置方便；通过参数列表设置电机的电磁参数、驱动条件及各个修正系数。

1.4.3  磁路法结合有限元法

SPEED采用磁路法求解，计算快速；用户可采用自带的有限元求解器或外部有限元软件对磁路法计算结果进行修正，提高求解精度。

1.4.4  磁热耦合计算

SPEED计算结果可以传递给STARCCM 做电机散热温升分析。导入.xGDF文件到STARCCM ，生成3D电机模型，设置温度场分析条件

1.5计算流体力学软件STAR-CCM

电控器及LED车灯散热模拟

1.6全系统分析–LMSAMESIMandCo-simulation

电池并不是单独存在的，以新能源汽车为例，电池与控制器、电机、传动系统、驾驶员及路况等形成一个完整的系统，很多情况下用户希望不仅仅对电池和电池包进行分析，也希望对整个系统进行分析预测。传统的系统分析软件，其包含的电池模型通常比较简单，导致计算结果误差较大。STAR-CCM 可以和AMESim或MATLAB/Simulink进行联合计算，用STAR-CCM 的精确电池模型取代其自带的简单电池模型，大大提高系统计算结果精度。