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。

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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。

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Improve productivity and create a flexible environment, as your project and CAE needs mature or change.

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• 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

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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 。

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延 伸 閱 讀

• 電動車電池 安全性與效能 – MSCOne
• MSC 透過 Token 制度整合的分析平台 MSCOne

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