美国能源部属下橡树岭国家实验室（ORNL）的科学家近日研发出一种灵活、强大以及计算可扩展的开放式架构，集成了多物理场和多尺度电池模型。

　　虚拟集成电池环境（VIBE）项目由John Turner博士主导，该项目允许研究人员在将电池应用于电动车之前，根据不同的模拟情景对锂电池进行测试。

　　整个过程分为充电、热交换、电化学反应及机械应力等物理现象，包括在电极（阴极和阳极）的多孔三维结构下相互作用；固体电解质或液体电解质体系；其它电池分量。

　　电动车电池计算机辅助设计项目（CAEBAT）的目标是将现存的和新开发的电池设计成套件，并缩短设计周期，优化电池结构，从而提升电池性能及安全性，延长电池使用寿命以及降低电池成本。

　　VIBE还具有以下特点：开放式架构软件（Open Architecture Software，简称OAS），能够为不同电池分量间的相互作用和编排提供基于Python的计算架构；BatML作为一种为电池充电以及格式转换器的XML标准；Battery State，电池分量间交换信息的文件标准；ICE则集成计算环境，提供一种用户环境来简化建模和可视化电池的工作流程。

　　以下是相关的不同程度耦合的电流分量（部分仍处于开发阶段）：

　　电化学：NTG、DualFoil、AMPERES Pseudo-2D、AMPERES Single Particle、AMPERES 3D、NREL’s mode、Cantera 1D Electrode (Sandia)、Fluent particle model (CSM/ANSYS)；

　　热学：AMPERES 3D、Star-CCM ；ANSYS；

　　电气：AMPERES 3D、Star-CCM ；ANSYS

　　力学：EPIC、LS-Dyna、LIGGGHTS/LAMMPS；

　　成本模型：ANL；

　　美国EC Power公司开发的Autolion软件

　　2010年美国能源部开始研发上述项目，橡树岭国家实验室于2012年发布了限量版软件，后于2014年更新了增强物理性能和可用性版本的软件。

　　最新的软件包括易用配置、安装、启动、后期处理功能以及标准化的输入和物理组件信息交流，并含有一套独特工具用来执行模拟耦合电化学-电力-热力的多物理场（安培）。

　　虽然新软件程序较为复杂，但是其并不需要庞大的计算资源来运行。此外，该软件可使用户可以提交参数扫描分析或优化案例，从而能够通宵运行，让用户在白天专注于分析数据和解决问题。

　　总之，这些功能可帮助用户分析具体的锂离子电池设计要求，以及让电池成本更低、安全性更高、寿命更长、性能更强。

　　目前虚拟集成电池环境可以从CAEBAT网站上下载，而橡树岭国家实验室的研究人员也可以向用户提供服务支持。