产品介绍 | 新能源电池设计评估制造仿真和全生命周期管理平台

发布时间：

2025-09-09

所属分类：

新闻资讯

编者按

目前，北京大学南昌创新研究院(以下简称“北大南昌院”)已成功自主研发我国首款实现全面国产化并投入商业化应用的工业软件——新能源电池设计评估制造仿真和全生命周期管理平台。

作为我国新能源电池领域的一项里程碑式突破，该平台聚焦电池单体、模组及电池包在多元复杂应用场景下的综合性能评估与深度仿真分析。这一创新成果不仅填补了国内高端物理仿真技术的空白，突破了高精度建模与多场耦合仿真等关键技术瓶颈，更标志着我国在新能源电池数字化正向研发与智能制造领域取得重大进展，为行业提供了覆盖设计验证、生产优化与全生命周期管理的系统级解决方案。

一、产品简介

该平台全面覆盖常规充放电场景以及过充过放仿真分析、温度循环效应评估、机械滥用、热滥用与电滥用等条件下的热失控、外短路仿真和热扩散风险预测等关键技术。在电池安全性评估方面，平台创新性地融合了电化学-热力学-爆炸力学-断裂力学等多物理场仿真技术，实现了新能源电池-结构一体化在碰撞、挤压、球体撞击等极端工况下的高精度模拟，为电池系统的可靠性设计提供了坚实的技术支撑。同时，借助先进的多物理场耦合算法，平台实现了从电池热管理设计、热力耦合分析、汽车底盘与缓冲结构设计到热失控防护策略的全流程数字化研发闭环。

这一创新不仅显著提升了新能源汽车、消费电子、国防装备等领域的电池系统集成效率，更有效缩减电芯研发设计成本，同时有力推动了我国CAE软件的正版化进程与国产化替代步伐。

二、产品特点

PART.1

自主技术内核，界面高效简洁易用

平台以自主技术内核为坚实基础，从底层算法到核心架构均实现了全面自主研发，深度契合国内材料体系、工艺路线与应用场景等方面的本土化需求。产品采用简洁直观的界面设计，摒弃一切冗余元素，聚焦于新能源电池-结构一体化设计中的各类应用场景，通过清晰的界面布局与易于理解的视觉指引，显著降低用户的学习门槛，有效提升研发效率。

PART.2

全面适配国标，性能卓越稳定

平台采用先进的电化学-热-力学强耦合变分理论框架，通过有限元与无网格自适应求解器，高效求解新能源电池机理过程中的物质扩散方程、力学与电场动态守恒方程以及瞬态热传导方程，能够高精度处理电化学-热-变形-破坏-爆炸等多物理场强耦合过程、高度非线性材料响应及大规模精细网格模型。与国外商业软件相比，该平台在计算效率上提升数十倍，硬件需求降低数十倍，并全面适配现行电池单体与电池包国标测试类型。

此外，平台还可精准执行防火阻燃、机械冲击、振动、高低温耐受性检测，以及充放电循环测试和电压电流特性评估，确保产品在符合国标要求的基础上实现卓越品质，并大幅超越安全标准。

PART.3

丰富的电化学与热失控模型，精准可靠分析

平台集成了多种电化学模型与热失控仿真算法，包括集总模型、等效电路模型、改进的P2D伪二维模型以及自研异构模型等，可应用于电池包热管理分析、受热膨胀模拟、电池热失控预测及电池包外力载荷和碰撞等场景。通过多物理场耦合仿真技术，显著提升了新能源电池系统的设计可靠性、安全性能和续航表现，为电池系统的优化设计提供了强有力的技术支撑。

PART.4

全面材料模型库，参数灵活可调

平台内置数据库集成了NCM、LFP、LCO等主流材料体系的热力学及电化学特性参数，支持直接调用。同时，系统提供材料属性自定义功能，用户可根据研究需求创建或调整参数，以实现材料性能的精准评估与优化。通过实现材料电化学参数拟合模块，程序可根据用户输入的实验数据自动拟合获得模型中需要的参数。针对电池包结构组件或者搭载了新能源电池的装备，平台提供了大量可选用的材料类型，包括各种牌号的铝合金、不锈钢、钛合金、高分子材料、陶瓷材料等，为新能源电池-结构一体化优化设计提供了有力的支撑。

PART.5

专业团队支持，强大算力保障

北大南昌院组建了一支以北京大学高精尖人才为核心的专业技术团队，团队成员中博士、硕士占比高达85%。凭借深厚的专业积累与前沿技术储备，该团队能够为客户提供全方位、可定制并深度融合本地化需求的解决方案，精准支持多元业务场景的实现。

此外，平台配备了功能强大的算力中心，具备2000个CPU 核、2个GPU 节点及500T存储容量。企业可根据业务需求灵活租用计算资源，显著提升计算效率，同时降低IT基础设施投资与运营成本，助力高效、低成本的数字化转型。

三、应用场景

交通领域

电动汽车、电动自行车、电动摩托车等

国防军工领域

战斗机、坦克等

医疗领域

心脏起搏器、便携式监护仪、电动轮椅等

机器人领域

手术机器人、侦查机器人等

电子消费领域

智能手机、笔记本电脑、平板电脑等

新能源/储能领域

家庭储能、工业储能系统等

航天航空/低空经济领域

卫星、无人机、飞行汽车等

便携式电源领域

移动充电宝、太阳能充电宝等

四、应用实例

1、电化学热耦合分析

电化学热耦合分析具有强大的功能性和灵活性，可以针对电池的多种电化学模型(集总模型、等效电路模型、P2D 模型、热失控模型)进行定义，支持对充放电工况进行自由设定，包含恒电流、恒功率、时间步电流、时间步功率、快充映射表、静置六种模式，用于应对复杂多变的使用场景。可以精确地计算出带电设备的温度分布，以及电芯的 SOC 状态等关键信息。为工程师们提供了有力的支持，帮助他们有效地完成带电设备的热设计。

2、电化学热力耦合分析

电化学热力耦合分析帮助工程师计算分析带电设备在电池充放电过程中的温度变化，深入探究温度变化对电池变形以及应力分布所产生的具体影响，为新能源电池的热设计及结构设计提供重要的辅助，使工程师在进行新能源电池的研发和优化过程中，能够更加科学地考虑温度因素对电池性能和结构稳定性的影响，为推动新能源产业的持续发展贡献关键力量。

3、电池包碰撞分析

电池包碰撞分析在新能源汽车安全领域具有至关重要的地位。当车辆遭遇碰撞时，电池包作为关键部件面临着巨大的潜在风险。通过对电池包进行碰撞计算分析，深入了解电池包在碰撞过程中的力学响应，计算电池包所受到的冲击力、变形程度以及应力分布情况。协助工程师评估电池包的结构强度和抗冲击能力，确定潜在的薄弱环节，为新能源汽车的安全设计提供了重要依据。

4、热失控分析

电池热失控分析主要是模拟电池在过热条件下，由于电池内部各种副反应不断发生而导致的热失控行为，深入分析电池在极端温度环境下或者出现故障情况时的热响应特点，清晰地展现电池内部的温度变化趋势、热量扩散路径以及可能引发的危险情况。指导工程师进行设计优化以显著提高电池的热稳定性和安全性，确保电池在各种复杂的使用场景下都能稳定可靠地运行，最大程度地降低热失控风险带来的潜在危害。