Volvo Trucks and Resolvent Optimize Truck Batteries with Simulation Apps

仿真 App 加速电动卡车电池的开发与性能优化

借助一款激光焊接仿真 App，沃尔沃卡车大幅加快了为其电动卡车提供动力的高续航、高性能电池的设计进程。这款仿真 App 由沃尔沃与包括工程咨询公司 Resolvent 在内的学术界及行业合作伙伴共同开发。

Brianne Costa
2026 年 2 月

如今，隔日达、次日达甚至当日达的快递服务早已深入人心。尽管为满足配送需求，各地纷纷建起本地化的履约和配送中心，但配送卡车仍需频繁行驶在高速公路上，完成长距离运输任务。为降低燃油与维护成本、减少碳排放，各大企业正为旗下配送车队添置电动卡车。然而，电动卡车搭载的动力电池组在续航里程上往往难以满足长途高速行驶的需求，成为了这个理想解决方案的一大短板。

为了解决电池寿命难题，一个由高校和行业合作伙伴组成的联合研发团队，将多尺度仿真技术与定制化仿真 App 引入电池生产制造的全流程。参与该项目的机构包括：Aurobay、Resolvent、欧盟委员会、丹麦技术大学（DTU）、瑞典创新系统署（Vinnova）、丹麦创新基金以及沃尔沃集团卡车业务部。

这款由丹麦绿色能源工程咨询公司 Resolvent 打造的仿真 App，让沃尔沃的研发部门能够轻松便捷地测试电池的寿命表现。

激光焊接：提升电池性能的关键?

这项名为 “LaserBATMAN” 的多尺度激光焊接仿真项目，旨在优化电池组制造工艺，于 2022 年 5 月启动，2025 年 5 月正式结题（参考文献 1）。值得一提的是，尽管项目名称中的 BATMAN 并非指那位著名的蒙面超级英雄，而是指代 电池制造（battery manufacturing)，但该项目的研发目标同样追求极致与卓越。

LaserBATMAN 项目的核心目标，是优化电池组的两大关键性能指标：稳健性与使用寿命（参考文献 1）。在电池制造过程中，有一个环节会同时影响这两项指标，那就是用于组件连接的激光焊接工艺（例如，通过母线连接电池组中的电芯）。如果操作得当，激光焊接能有效延长电池寿命；但若操作不当，则会大幅增加电池老化的风险。借助计算模拟，能够分析并预测焊接与连接工艺在制造过程中不同阶段的效果和产生的影响。

Resolvent 公司的前首席商务官兼合伙人Martin Refslund Nielsen 表示，面对这类多物理场、多尺度的工程难题，“COMSOL Multiphysics^® 多物理场仿真软件无疑是最佳选择。”

多尺度模型和仿真 App 的研发流程

Resolvent 团队率先运用 COMSOL Multiphysics^® 仿真软件，研究激光焊接对电芯电化学性能及老化过程的影响，这也是项目的最初切入点。

Nielsen 透露：“项目的研发目标在推进中不断提升。” 团队最终完成了从电芯到电池组的全层级电池性能建模仿真，并将这套模型打造为一款实用的设计工具 —— 也就是仿真 App。

研发初始，团队通过输入相关化学反应动力学公式，构建了电芯的电化学模型（图 2）。随后，基于该模型生成电芯层级的仿真模型后，团队为其输入数据，并利用输出数据训练深度神经网络（DNN），构建降阶模型。借助这一模型，团队能够快速深入地了解电芯的工作特性。

在完成电池模型的深度神经网络训练后，团队开发了一款定制化仿真 App，可高效优化电池组配置中母线极耳的结构设计。

母线焊接设计的“工具中的工具”

据 Nielsen 介绍，这款仿真 App 功能丰富，用户可在其中输入电池组的几何尺寸（图 3）、电芯数量，以及环境温度、充放电的电流曲线等工作参数，还能设置恒电流充电条件，或导入自定义的工况循环曲线，随后即可直观查看对应参数下的电池性能表现。

这款仿真 App 的另一大亮点，是内置了 母线焊接设计工具 按钮，Nielsen 将其形容为 “工具中的工具”。点击该按钮，将弹出一个窗口，其中提供了一系列选项，可供用户设置焊接形状、母线厚度、激光熔深等多项参数（图 4），之后便能快速计算经过若干次循环后母线焊接处的性能表现。

Nielsen 表示：“从稳健设计的角度来看，这个功能极具价值。” 用户可调整输入参数模拟偏差情况，预判生产中若激光焊接熔深不足，会对产品造成何种影响。

“通过这款 App，我们能获得深度的技术分析结果，从而将设计参数调校至最优区间，而精准的技术分析正是优化产品性能的关键。” Nielsen 表示。举例来说，若仿真结果显示优化散热设计能提升性能，研发团队就有可能在减少两节电芯的情况下，保证电池整体性能不变，轻松量化散热设计与电池布局之间的取舍关系。

准确预测电池组性能

这款仿真 App 的操作界面还设有一个 计算电池 的按钮， 点击后可查看特定工况下焊接处的温度、电池荷电状态，以及固体电解质界面（SEI）膜的厚度（图 5）。这些结果能帮助工程师进一步判断设计是否存在优化空间。例如，在 App 中模拟冷却气流，即可直观地看到是否会出现湍流或气流滞留现象。

正如 Nielsen 所解释的那样，仿真 App 让分析与报告更具一致性，而定制化 App 的直观操作界面，也让技术知识的共享变得更加容易。“如今，我们在优化电池性能、提升产品耐用性方面，已经处于更有利的位置。” Nielsen 总结道。

由 LaserBATMAN 联盟团队打造的这款定制化仿真 App，帮助研发人员设计出更加耐用的电池产品，其续航能力足以满足电动卡车长途高速行驶的需求，而且故障率更低——所有这一切都在为绿色能源在物流领域的推广应用添砖加瓦。毫无疑问，这的确是一项充满 “英雄气概” 的研发项目。

参考文献

1. “LaserBATMAN,” University of Skovde, accessed 08/21/2025, https://www.his.se/en/research/virtual-engineering/virtual-manufacturing-processes/LaserBatman/.
2. R. Nielsen, “Keynote: Optimizing Lifetime and Robustness of Electric Truck Batteries with Simulation Apps,” COMSOL Conference 2024 Florence, October 2024.

Volvo 是 Volvo Trademark Holding AB 的注册商标。