주요 CAE 소프트웨어 소개
배터리 설계, Simcenter Battery Design Studio(BDS)
■ 개발 및 자료 제공 : 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어, http://www.plm.automation.siemens.com/global/ko
Simcenter Battery Design Studio(BDS)는 세부 기하학적 요소가 반영된 셀 사양과 셀 성능 시뮬레이션을 통해 리튬이온(Li-ion) 셀 설계를 하고 이를 디지털로 검증할 수 있다. 일반적으로 사용되는 배터리 셀 타입을 모두 지원하며 이를 1D 혹은 3D(Pseudo 2D)로 구현하여 고유의 성능을 예측할 수 있다. 사용하는 열원 모델을 방정식 기반의 물리 모델을 지원하는 경우 필요한 재료의 속성을 데이터베이스를 통해 사용할 수 있다.
BDS에서는 셀의 전기 화학적 메커니즘에 대한 통찰력을 얻기 위해 방정식 기반의 물리 모델과 테스트 데이터를 기반으로 셀 거동을 모델링하기 위한 등가 회로 모델을 제공하기 때문에, 사용자가 원하는 수준의 모델을 선택이 가능하다. 이를 통하여 Simcenter BDS를 통해 셀 설계 의사 결정과 시스템 성능에 대한 영향을 더욱 효과적으로 고려할 수 있으며, 설계탐색 솔루션과 연계하여 고객이 실현 가능한 설계안 내에서 최적화된 셀 설계를 할 수 있도록 지원한다.
주요 특징
(1) 모든 타입의 리튬이온 셀의 디지털 트윈 생성
현대에 들어서 리튬이온 셀의 사용처는 굉장히 다양하다. 손목에 차는 워치부터 항공기까지 다양한 크기의 애플리케이션에 리튬이온 셀이 사용되며, 각각의 특성에 맞춰 다양한 타입의 리튬이온 셀이 존재한다. BDS는 작은 코인형 셀부터 대형 배터리팩을 구성하는 실린더리컬 혹은 파우치 셀, 프리즈메틱 셀 등 다양한 리튬이온 셀의 디지털 트윈을 지원한다.
(2) 셀 설계자를 위한 사용자 친화적인 구성
다양한 템플릿 기반으로 셀을 구성하고 있는 형상적 특성을 직관적으로 입력할 수 있도록 인터페이스가 구성되어 있다. 그리고 셀 설계자들이 익숙한 용어로 구성하여 솔루션에 쉽고 빠르게 적응할 수 있다. 2차원 그래프, 3차원 그래프 뿐 아니라 BOM, 젤리롤 뷰어 등을 통해 쉽게 셀의 구성요소 뿐 아니라 성능을 파악하는데 도움을 준다.
(3) 빠르고 정확한 해석
BDS는 실험 데이터 기반의 등가회로 구성 및 셀 성능 데이터 피팅을 통한 성능 부여를 통해 빠르게 셀 성능을 디지털 트윈으로 반영할 수 있다. 뿐만 아니라 셀 구성 물질들에 대한 전기화학적 특성을 부여하여, 방정식 기반으로 접근하는 경우 셀 성능의 계산을 통해 정확하고 정밀한 결과를 얻어낼 수 있다. 방정식 기반의 접근을 통해 실험을 통해 알 수 없는 셀 내부나 인터페이스에서의 상태 변화를 1D 혹은 3D(Pseudo 2D)로 예측할 수 있다.
(4) STAR-CCM+ 및 Amesim과의 연동
BDS는 지멘스의 심센터 솔루션 포트폴리오 중 STAR-CCM+와 연동하여 3D 기반의 모듈 및 팩 레벨로 확장하였을 때 셀의 고유한 성능을 연결하고, CFD로 열 환경과 결합된 셀 성능 변화를 예측할 수 있는 긴밀한 컬래버레이션을 지원한다. 뿐만 아니라 Amesim과 연결하여 좀 더 디테일한 셀 성능을 컴포넌트에 반영할 수 있어, 지멘스 솔루션간 시너지를 최대화할 수 있다.
(5) 지능형 설계 탐색 지원
BDS는 HEEDS와 연결하여 셀을 구성하고 있는 형상적 정보뿐 아니라 방정식 기반의 물질 정의 및 coating에 해당하는 모든 파라미터화된 정보를 자동으로 수정하여, 설계자가 목표로 하는 목표치에 빠르게 도달할 수 있는 설계안 변경을 수행할 수 있다. 이를 통하여 단순히 셀의 디지털 트윈을 구성하는 것으로 설계를 마치는 것이 아니라 더 나은 성능에 도달할 수 있고, 데이터 스크리닝을 통해 목표로 하는 성능에 도미넌트한 영향을 미치는 인자를 찾아주어 셀 설계자로 하여금 설계에 인사이트를 제공해 줄 수 있다.
좀더 자세한 내용은 'CAE가이드 V1'에서 확인할 수 있습니다.
