COMSOL Multiphysics^® 6.1 リリースハイライト

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バッテリデザインモジュールアップデート

バッテリデザインモジュールのユーザー向けに, COMSOL Multiphysics^® バージョン 6.1 では, 複数の電池をモデル化するための新しいインターフェース, 電池層の熱伝達をシミュレートする機能, およびパラメーター推定スタディステップが導入されました. これらのアップデートと詳細については, 以下をご覧ください.

新しいバッテリパックインターフェース

新しいバッテリパックインターフェースは, 複数の集中電池モデルを設定し, それらを 3D ジオメトリで接続するための1対多のアプローチを特徴としています. このインターフェースは通常, サーマルパック管理をモデル化するための熱転送インターフェースと一緒に使用されます. このインターフェースは, 熱暴走伝搬問題の解析に使用できる熱イベントも特徴としています. この追加は, 新しいモデル Thermal Runaway Propagation in a Battery Pack, 既存のモデル Thermal Distribution in a Pack of Cylindrical Batteries および Liquid-Cooled Lithium-Ion Battery Pack で確認できます.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Voltage Losses node highlighted, the corresponding Settings window, and a battery pack model in the Graphics window.

熱暴走時のバッテリパック内温度分布.

伝熱における新しい電池層ノード

伝熱インターフェースの新しい電池層ドメインノードにより, セルの個々の層を計算メッシュで分解する必要のない均質化アプローチを使用して, 電池セルの層の熱伝達をモデル化できます. 熱方程式の均質化は, 異方性熱伝導率テンソルを使用して実行されます. このテンソルは, 電池層の構成と, 層内および層内方向の熱伝導率に基づいて定義されます. 既存のモデル Thermal Runaway Propagation in a Battery Pack でこの機能を示します:

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Battery Layers node highlighted, the corresponding Settings window, and a lithium battery in the Graphics window.

複数の円筒形電池の熱伝達特性を設定するために使用される新しい電池層ノード. らせん状に巻かれた (円筒形) 層構成の場合, ノードは独自の多円筒座標系を作成します. この座標系は, 電池セル内の層に異なる貫通層および層内熱伝導率を割り当てるために使用されます.

バッテリデザインモジュールに追加されたパラメーター推定

パラメーター推定スタディステップと, BOBYQA, Levenberg-Marquardt, および IPOPT 最適化ソルバーが, バッテリデザインモジュールライセンスで利用できるようになりました. パラメーター推定は, 実験データに基づいて, 電池モデルの適切なパラメーター値を決定するために一般的に使用されます. 既存のモデル Parameter Estimation of a Time-Dependent Lumped Battery のパラメーター推定は, バッテリデザインモジュールライセンスのみを使用して実行できるようになりました.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Parameter Estimation node highlighted, the corresponding Settings window, and a 1D plot in the Graphics window.

実験電圧データを入力として使用した集中電池モデルのパラメーター推定 (フィッティング).

アセンブリペア境界上の連続条件改善

アセンブリペアは通常, 境界の両側で一致しないメッシュ要素が使用されている場合に使用されます. 複雑な 3D ジオメトリでスウェプトメッシュを使用する場合などに, アセンブリペアを使用する必要が生じることがあります. このバージョンでは, アセンブリペア境界の電位依存変数 (電極相と電解質相の両方) の連続境界条件が, 電流分布インターフェースとリチウムイオン電池インターフェースおよび2次電解質電池インターフェースでの精度と数値安定性の点で大幅に改善されました.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Identity Boundary Pair node highlighted, the corresponding Settings window, and a jelly roll model in the Graphics window.

バッテリデザインモジュールのアプリケーションライブラリからの Jelly Roll モデルのレイヤー間の一致しないメッシュ要素.

非理想化学種活量係数

バージョン 6.1 では, Debye–Hückel 理論を使用して非理想電解質をモデル化する機能が導入されています. このような電解質では, ミリモル範囲のわずかな濃度変動でさえ, pH や電極平衡電位などの量に測定可能な変化を引き起こす可能性があります. したがって, モデリングとシミュレーションで非理想的な効果を説明する機能は, 電気化学インターフェースに追加される重要な機能です. このバージョンでは, 3次電流分布, ネルンスト・プランク, 希釈種輸送インターフェースにこれらの効果を含めることができるようになりました. 活量係数は, Debye-Hückel 化学種活量またはユーザー定義式のいずれかを使用して定義できます.

特性評価のパフォーマンス改善

特性評価の強化されたパフォーマンスは, 密度や粘度などのすべての特性計算, および熱容量や蒸気圧などの熱力学的特性で顕著です. 解析時間のかなりの部分が特性評価の実行に費やされるモデルは, 最大 30% 少ない時間で解析できるようになりました.

高度な化学公式

化学種と化学反応に, より高度な式を使用できるようになりました. 括弧記号 (), [], および {} は, 配位錯体などの分子式の構造単位を示します. 読みやすくするために, 化学種全体または分子構造の一部を示すような, 反応式で簡略化された名前を使用できます. 反応平衡化が実行されると, 完全な組成と電荷が考慮されます.