打造成功的 電動車電池 產品，需要深入掌握電池開發的多尺度特性，涵蓋從電極層級到整個系統的各個層面。 電動車電池設計 CAE工程師 必須善用CAE軟體工具。 我們秉持這一核心理念，結合完善的基礎架構與高度可及的技術，提供全面的產品組合 ( MSCOne )，助力業界在這一複雜領域持續突破。
我們專注於直面挑戰，提供強大且創新的解決方案，確保每一項技術都經過精心優化，以實現卓越的品質與性能。
探索我們的解決方案，了解如何為您的創新提供強勁動力！
Material exploration：透過電化學與機械性質模擬優化電池設計
電動車電池 的材料選擇與製造工藝對其性能、安全性和壽命具有關鍵影響。從電極成分到微觀結構的優化，每一個元件與製程步驟都決定了電池的整體效率。因此，深入理解並精確調整這些因素，對於推動電池技術進步與滿足高效能儲能需求至關重要。
Digimat 提供突破性的模擬平台，能同時分析電池的電化學與機械性質。該工具考慮了電池各組件的多樣材料特性與製造過程的複雜性，使 CAE工程師 能夠精確設計最佳解決方案。其虛擬測試與性能優化能力，不僅能縮短開發週期、降低成本，還能幫助製造商以更高的信心推動創新。
透過與Fraunhofer ITWM合作，Digimat整合了「電池與電化學模擬工具」(Battery and Electrochemistry Simulation Tool , BEST)，進一步強化電化學模擬功能。BEST 能夠精確建模離子傳輸、導電性與過電位等關鍵現象，幫助工程師優化電池設計，在提升性能的同時，大幅減少傳統試錯實驗的成本與時間。
MSCOne 解決方案
- Digimat-FE：數位化材料，深入理解以加速其開發
- HxGN Digital Materials：釋放材料潛能，推動創新發展
Thermal management：熱管理優化電池性能
電動車電池熱管理對於電動車的性能與安全至關重要，將電池維持在理想溫度範圍 20-30°C，可確保高效運行、穩定功率輸出，並減少電池老化。然而，過高的溫度會縮短電池壽命，甚至導致熱失控，增加爆炸風險。因此，設計高效的熱管理系統越來越受到重視，這會需要多物理場模擬工具（如CFD計算流體力學工具與1D系統建模）進行輔助開發，藉此優化電池性能。
這些模擬工具可快速評估設計選項與運行場景，確保系統性能的可靠性，模擬不僅降低開發成本，還能在設計初期排除低效方案，減少對實體原型機的依賴。高精度的CFD模擬，結合廣受認可的電化學電池模型（如P2D Doyle-Fuller-Newman模型或高效的等效電路模型），能夠準確預測熱產生、熱傳播及冷卻系統性能。
此外，透過FMI（Functional Mockup Interface），可與來自第三方的FMU（Functional Mockup Unit）進行整合，進一步提升電池模型的準確性。這些模擬技術可在系統層級進行最佳化，例如在不影響性能的前提下降低重量，且無需破壞電池原型或搭建昂貴的專業測試設備。
MSCOne 解決方案
- Cradle CFD：熱流體模擬，整合電池電化學分析
- Elements：1D 系統建模，支援與 3D CFD 的 FMI/FMU 耦合
- CoSim：多物理場聯合模擬
Battery safety：電池安全性
電動車電池安全性是全新電池模組/電池包設計過程中必須儘早評估的關鍵因素，在這一階段，模擬技術成為強大的工具，幫助設計師快速分析並應對熱失控等嚴重問題。
熱失控指的是電池單元進入自發加熱狀態，可能引發熱鏈反應，迅速擴散至鄰近電池單元，進而影響整個電池模組/電池包，對乘客構成潛在的生命威脅。與其進行昂貴且危險的物理測試，不如利用 CFD（計算流體力學）分析來高效模擬熱失控的傳播過程。這些模擬可基於加速速率熱量計（ARC）測試數據，準確考量電池單元的實際物理特性，以精確模擬熱失控狀態下的熱量產生與傳播行為。
在確定電池單元特性後，即可針對不同的電池模組/電池包設計與各種熱失控情境進行模擬分析，評估影響範圍與溫度分布，並幫助設計有效的防護措施，以降低傳播風險，減少對車輛與乘客的潛在危害。
MSCOne 解決方案
- Cradle CFD：熱流體模擬，整合電池電化學分析
- CoSim：多物理場聯合模擬
- Marc：針對非線性結構與熱管理的通用解決方案
Durability and integrity：電池耐用性與安全性
電動車電池不僅是車輛的動力來源，也是成本最高的元件。此外，全球各地的法規要求車廠為電池提供長達10 年的保固，使電池的耐用性承受極大壓力。電池召回不僅成本高昂，還可能損害消費者對整個車系的信任，不僅限於受影響的車型。因此，及早發現潛在設計缺陷至關重要，而廣泛應用模擬技術便是關鍵解方。
透過模擬技術，即使在尚未製造實體原型前，也能讓電池經受最嚴苛的振動與溫度變化測試，快速識別熱點與薄弱連接點，並及早採取補救措施，以防止實際問題發生。
早期設計探索也能確保這一關鍵元件的安全性，無論是機械衝擊（例如來自車底的撞擊），還是熱管理（例如最佳化排氣閥的數量與位置），都能透過模擬技術進行最佳化，確保電池系統的可靠性與安全性。
MSCOne 解決方案
- CAEFatigue：普及化的疲勞分析技術，讓更廣泛的工程師能夠高效進行電池耐用性評估
- MSC Nastran：通用的結構模擬解決方案
System level integration：整合式設計，提升性能與效率
電動車電池為電動車等複雜系統提供動力，而系統的整體性能取決於各子系統之間的互動。因此，系統級整合是早期設計階段做出正確決策的關鍵，能夠加速開發週期並提升設計效率。
在整合式設計 Elements 平台中，您可以將電池、電氣系統、控制、熱管理、機械、液壓等多個物理領域整合到單一模型中。這些模型能夠在數秒內運行完整的駕駛循環測試，讓您能夠快速模擬多種情境，找出符合需求的最佳參數組合。
當元件設計完成後，您還可以將來自 Adams 和 Cradle CFD 的 FMU（Functional Mockup Unit） 整合至 Elements，進行設計驗證，確保系統在不同條件下的穩定性與可靠性。無論是開發初期的概念設計，還是後期的系統驗證，Elements 都能滿足您的系統整合需求，讓開發流程更加順暢高效。
MSCOne 解決方案
- Elements：1D 系統建模，支援與 3D CFD 的 FMI/FMU 耦合
- Cradle CFD：熱流體模擬，支持FMI/FMU耦合
- Adams：多體動力學模擬
Manufacturing：電池製造
電動車電池製造涉及從單個電芯到完整電池模組的多個階段，每個元件與子組件都必須經過精密設計，以確保在複雜系統中穩定運作。此外，多個精密製造步驟對於電池系統的品質、可靠性與性能具有重要影響。
製造流程模擬在優化零件幾何形狀與製造工藝方面發揮關鍵作用，不僅能夠提升品質與效率，還能夠預測並減少缺陷、管理熱應力問題，並有效降低成本。透過模擬金屬成形、接合、箔材焊接、電池殼體焊接、導體焊接、模組外殼組裝等製程，製造商能夠提升產品質量、優化生產流程，並加速規模化與自動化，最終降低材料浪費，並加快高性能電池的交付速度。
MSCOne 解決方案
- HxGN Virtual Manufacturing：製造流程模擬解決方案，提升製造精度與效率
- Marc：通用製造應用解決方案，支援多種製造技術與工藝
Cell inspection：電池檢測與開發
在汽車及其他電氣化車輛（EV）中，電池是最昂貴且攸關安全的關鍵元件，同時對車輛續航力影響最大。如果電池品質不佳，可能會導致快速衰退，影響使用壽命與安全性。目前，市面上最常見的電池技術是鋰離子電池（LIBs），其結構完整性必須透過最先進的電池檢測技術來確保最高可靠性。此外，消費電子產品對於高能量密度電池的需求更為嚴苛，近年來的事故更突顯了確保電池安全性的必要性。
除了成熟電池技術的生產，電池研發（R&D）也是熱門領域，研究挑戰涵蓋從電池設計到元件微結構分析等多個層面。科學家們正致力於優化鋰離子電池的陽極與陰極材料，同時探索全固態電池等新概念，由於這些技術仍處於開發階段，其內部結構尚未確立，仍需進一步研究與驗證。
透過電腦斷層掃描（CT Scan），可對 18650 鋰離子電池 進行虛擬切割，以深入分析其內部結構，特別是陽極懸垂（Anode Overhang）區域。此技術可非破壞性地檢測電池內部的結構完整性，評估陽極與隔離膜的對齊情況，並識別可能影響電池性能與安全性的缺陷，例如材料分層、電極錯位或應力集中區域。
這項高精度分析有助於優化電池設計、提高製造質量控制，並最終提升電池的壽命、效率與安全性。
Hexagon 解決方案
- 電池陽極懸垂分析（Anode Overhang Analysis）
MSCOne 全方位解決方案 (Token制)
MSCOne 集結了最先進的分析軟體，使用 Token ，您可以更彈性地探索無限可能，不再局限於單一軟體，各領域的整合與同步進行已經是現在的趨勢。
Equip your organisation with the flexibility to allocate simulation resources to any team or site, giving you greater agility to respond to engineering priorities.
MSCOne offers designers and engineers a smarter way to access a huge array of world-class CAE simulation software all from one flexible, subscription-based platform.
想做流場分析、又想做結構分析?
沒有前處理軟體 、 擔心剛接觸不會用 ?
MSC MSCOne 提供 CAE工程師 需要的各種分析軟體，並能利用 Token 靈活切換使用。
加入 MSCOne 的優勢：
- 加速優化：利用以前沒有購入的軟體，帶給產品更好的進步
Accelerate innovation in your product line by taking advantage of simulation solutions that your company did not have access to previously.
- 提高生產力：建立一個靈活的分析環境，讓您的分析軟體隨著產品的階段而不同
Improve productivity and create a flexible environment, as your project and CAE needs mature or change.
- 降低財務風險：因應您的工程需求可以靈活分配使用量，且更靈活的響應工程優先事項
Reduce financial risk with the ability to increase or decrease capacity as your engineering needs change.
- 降低成本：原本因為預算考量或需求量不大而不能使用的軟體，都可以開啟並使用
Reduce cost and access infrequently used CAE applications that might otherwise be difficult to justify commercially. Consolidate your CAE software suppliers to most effectively stretch your limited budget.
可以使用的不單只有 MSC 的軟體，也包含了來自各方合作夥伴的工具 ，其目的就是為了提供使用者最靈活最經濟的方案 ，可以租用短期 Token ，也可以買斷永久 Token 。
假 如 您 是 以 下 狀 況 及 人 才， 那 麼 您 更 值 得 使 用 MSCOone
- 大型企業
- 中小企業預算有限或工作繁重的工程師
- 多學科(領域)工程師
- 解決整合性問題
- 專案經理/師 PM
- 執行 CAE工程師
- 技術人才
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想 更 清 楚 的 了 解 頂尖電池製造商都在用CAE?淺談 電動車電池 設計 CAE工程師 必看 MSCOne 的 細 節 ，歡 迎 來 電 (02)2712-8448 或 是 來信。
If you want to see what’s currently included in MSCOne ,please contact Simhex.
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