디지털 트윈 기술로 차세대 전기차 배터리 설계 구현

더 청정하고 효율적인 운송에 대한 요구로 인해 전기차 혁신이 본격화되고 있습니다. 이 혁신의 중심에는 전기차의 주행 거리, 안전성, 성능에 직접적인 영향을 미치는 중요한 요소인 배터리 셀이 있습니다.

그러나 기존의 배터리 셀 설계는 복잡한 문제에 직면해 있으며, 주행 거리를 늘리기 위해 에너지 밀도를 극대화하려면 안전성과 수명을 희생해야 하는 경우가 많습니다.

디지털 트윈 기술로 이러한 문제를 해결할 수 있습니다. 엔지니어는 물리적 배터리 셀의 가상 복제본을 생성하여 시뮬레이션 환경 내에서 설계를 최적화하고, 재료를 탐색하며, 성능 특성을 예측할 수 있습니다.

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배터리 셀 설계에 대한 통합적인 접근 방식

전기차의 배터리 셀 설계를 최적화하려면 에너지 밀도와 고속 충전, 열 관리, 안전성, 환경 영향을 고려한 총체적인 접근 방식이 필요합니다.

엔지니어는 디지털 트윈을 사용하여 가상 환경 내에서 성능, 안전성, 비용 등의 요인에 대한 설계 선택의 영향을 평가할 수 있습니다. 디지털 트윈은 물리적 프로토타입의 필요성을 줄임으로써 개발 속도를 높이는 동시에 배터리 시스템의 모든 측면을 최적화합니다.

1D에서 3D 시뮬레이션까지 배터리 셀 설계

전기차를 위한 최적의 배터리 셀을 설계하려면 내부 프로세스를 세심하게 파악해야 합니다.

Siemens Simcenter 소프트웨어는 강력한 2단계 접근 방식으로 1D에서 3D 시뮬레이션으로 전환하여 이러한 중요한 인사이트를 제공합니다.

초기 단계에서는 신속하고 포괄적인 1D 시뮬레이션에 전문화된 도구인 Simcenter Battery Design Studio를 활용합니다. 이 단계는 전기화학 모델링, 열 관리 해석, 설계 탐색과 같은 핵심 기능에 중점을 둡니다.

그런 다음 Simcenter STAR-CCM+는 정교한 3D 시뮬레이션과 물리 기반 4D 모델을 사용합니다. 이 3D 접근 방식을 통해 셀의 내부 구조를 심층적으로 검사하여 성능과 내구성에 영향을 줄 수 있는 잠재적인 불균일성을 파악합니다.

P4D 모델에 4차원 통합

기존의 3D 시뮬레이션은 배터리 셀 구조에 대한 귀중한 인사이트를 제공하며, Siemens Simcenter STAR-CCM+는 P4D 모델을 도입하여 디지털 트윈 기술을 한 단계 더 발전시킵니다.

이 고급 기술은 시간 또는 기타 시간에 따라 영향을 받는 요소를 나타내는 4차원을 통합합니다. 이를 통해 온도 변동, 화학적 조성 변화, 기계적 응력을 포함하여 시간이 지남에 따라 배터리 셀의 특성이 어떻게 변하는지 시뮬레이션할 수 있습니다.

엔지니어는 이러한 심층적인 이해를 통해 정보에 입각한 설계 의사 결정으로 이러한 문제를 해결하고 궁극적으로 보다 강력하고 최적화된 배터리를 설계하여 탁월한 고속 충전 기능과 효율적인 열 관리 기능을 갖춘 전기차를 개발할 수 있습니다.

Siemens Simcenter와 함께 충실도가 높은 3D 셀 설계를 활용하여 탁월한 정밀도와 효율성을 갖춘 차세대 배터리 성능을 실현할 수 있습니다. 본 무료 백서를 다운로드해 자세히 알아보십시오.