GT-AutoLion作为一款专业化锂离子电池仿真工具，为电池设计、性能优化和寿命预测等关键技术的研究与实践提供了强大的技术平台支撑。本书结合丰富的案例解析，使读者能够将抽象的理论知识与具体的工程实践紧密结合，聚焦解决电池在实际应用中面临的诸多技术挑战与难题。本书为电池技术研究的科研工作者、专业技术人员和学生群体提供全面、深入且具有高度实用价值的技术资源，为在电池仿真技术领域的深入探索与应用提供有力的知识保障与技术支撑。

1.全面解析液态/固态电池多尺度仿真技术，实例驱动解决工程难题。2.精细化仿真电池机、电、热、老化等行为，赋能电池设计、性能优化与寿命预测。3.电池领域科研人员、工程技术人员的工具书，高校师生的实战参考。

近年来，我国新能源汽车和锂离子电池产业实现了飞跃式发展。2024年，新能源汽车年产量首次突破了1000万辆，彰显了新能源汽车行业蓬勃的生命力。作为新能源汽车和电池储能的核心部件，锂离子电池技术在能量密度、寿命和成本控制等方面均取得了重大突破，为新能源汽车普及和电池储能规模化应用奠定了坚实的基础。在技术进步的背后，锂离子电池的设计和性能优化面临着新的机遇和挑战。如何通过计算机辅助工程（Computer Aided Engineering，CAE）技术，精准模拟电池的机、电、热等行为，成为电池研发设计和运维管理的重要方向。GT-AutoLion作为一款专业化的电池仿真工具，为电池设计、性能优化和寿命预测等关键技术的研究与实践提供了强大的技术支撑平台。本书围绕GT-AutoLion软件应用，针对液态和固态锂离子电池，全面讲解电池仿真的基本概念、电池建模的基础理论和软件操作方法。通过建立多物理场耦合模型，综合运用数学分析、数值计算等方法，揭示电池在不同工况下的性能演变规律，仿真分析电池的机、电、热、老化等行为特征。同时，本书结合丰富的案例解析，使读者能够将抽象的理论知识与具体的工程实践紧密结合，从而系统地掌握从电池单体到电池系统的多尺度仿真技术体系。在内容分布上，本书并非局限于对GT-AutoLion软件操作步骤的简单罗列，而是将软件应用与电池在实际工程应用深度融合，聚焦解决锂离子电池在实际应用中面临的诸多技术挑战与难题。本书致力于为电池技术研究的科研工作者、专业技术人员和学生群体提供全面、深入且具有高度实用价值的技术资源，为在电池仿真技术领域的深入探索与应用提供有力的知识保障与技术支撑，为持续巩固我国锂离子电池产销的全球引领地位和扩大我国新能源汽车、电池储能的发展优势提供重要的技术保障。本书力图全面呈现电池仿真技术和案例解析，但也难免存在不足之处，欢迎读者提出批评与斧正意见，共同推进行业的快速发展。

杨瑞鑫，北京理工大学电动车辆国家工程研究中心副研究员，主要从事动力/储能电池管控理论与应用研究。

前言第1章　锂离子电池仿真011.1　锂离子电池简介011.2　锂离子电池的结构及关键材料011.2.1　电极021.2.2　电解液和固态电解质031.2.3　隔膜041.3　电池仿真方法041.3.1　等效电路模型041.3.2　电化学模型051.3.3　实时仿真模型05第2章　GT-AutoLion软件简介及软件安装062.1　软件简介062.2　软件安装062.2.1　适用运行环境062.2.2　适用操作系统072.2.3　配置要求072.2.4　安装前准备072.2.5　安装步骤082.2.6　许可验证122.3　界面启动132.4　新建模型142.5　模型界面152.6　模型设置152.6.1　模型层次结构152.6.2　模板查找162.6.3　模型参数设置162.7　部件连接202.8　帮助系统21第3章　GT-AutoLion基础理论233.1　液态锂离子电池基本控制方程233.1.1　电极动力学233.1.2　锂离子在固相中的扩散243.1.3　固相电荷守恒方程253.1.4　锂离子在液相中的扩散253.1.5　液相电荷守恒方程263.1.6　电压方程273.1.7　能量守恒方程273.2　固态锂离子电池基本控制方程283.3　电池平衡283.3.1　容量概念283.3.2　电池平衡计算293.4　老化及膨胀模型313.4.1　SEI膜的生长313.4.2　CEI膜的生长323.4.3　活性材料脱落模型333.4.4　析锂模型333.4.5　膨胀模型353.5　GT-AutoLion-3D353.6　GT-AutoLion-4D35第4章　GT-AutoLion常用模板374.1　AutoLion模板（GT-AutoLion-1D）374.1.1　主界面374.1.2　电芯几何394.1.3　模型设置444.1.4　正极设置454.1.5　负极设置464.1.6　活性材料设置464.1.7　组装设置494.1.8　电解液参数设置504.1.9　传热模型设置514.1.10　高级设置524.2　AutoLion-3D模板（GT-AutoLion-3D）534.2.1　圆柱形电芯几何设置534.2.2　叠片式电芯几何设置614.2.3　方形卷绕式电芯几何设置644.2.4　电芯三维位置设置664.2.5　图设置674.3　AutoLion-4D模板684.4　AutoLion-RT模板714.5　常用控制模板734.5.1　信号发生器模板734.5.2　查表模板744.5.3　积分器模板754.5.4　数学运算模板764.5.5　终止计算模板774.5.6　事件管理器模板784.5.7　等效电路拟合工具79第5章　模型求解和后处理865.1　案例设置865.2　运行设置875.2.1　时间控制875.2.2　初始化885.2.3　常微分方程控制885.2.4　传热控制895.3　图设置905.4　输出设置905.5　高级设置915.6　模型运行925.7　结果后处理925.7.1　结果查看925.7.2　结果处理94第6章　性能仿真966.1　恒流放电966.1.1　电池模型设置966.1.2　求解设置1046.1.3　案例设置1066.1.4　结果分析1066.2　HPPC1066.2.1　电池模型设置1076.2.2　监控器设置1146.2.3　HPPC控制器1156.2.4　计算终止器1166.2.5　求解设置1176.2.6　案例设置1186.2.7　结果分析1196.3　等效电路1196.3.1　等效电路设置1196.3.2　求解设置1226.3.3　结果分析1236.4　电化学阻抗谱1236.4.1　电池模型设置1246.4.2　求解设置1266.4.3　结果分析1266.5　恒流放电1276.5.1　电池模型设置1276.5.2　求解设置1346.5.3　案例设置1356.5.4　结果分析136第7章　寿命仿真1387.1　日历寿命1387.1.1　电池模型设置1387.1.2　时间信号发生器设置1427.1.3　监控器设置1437.1.4　求解设置1457.1.5　结果分析1467.2　循环寿命1477.2.1　电池模型设置1477.2.2　循环逻辑设置1507.2.3　循环计数设置1547.2.4　终止计算设置1547.2.5　监控器设置1557.2.6　求解设置1567.2.7　案例设置1567.2.8　结果分析1577.3　容量退化分析1577.3.1　电池模型设置1577.3.2　求解设置1597.3.3　结果分析1607.4　功率退化分析1607.4.1　电池模型设置1607.4.2　求解设置1627.4.3　结果分析162第8章　模型标定1638.1　优化概念介绍1638.1.1　优化问题的一般形式1638.1.2　全局最优和局部最优1638.1.3　设计因子1648.1.4　目标响应1648.1.5　目标响应函数1668.1.6　约束条件及可行设计1688.1.7　搜索算法1688.2　集成设计优化工具1708.2.1　集成设计优化介绍1708.2.2　集成设计优化设置1708.2.3　优化求解界面1728.3　标定流程1738.4　标定案例1748.4.1　电池模型设置1748.4.2　设计因子设置1748.4.3　目标响应设置1748.4.4　优化设置1758.4.5　监控器设置1778.4.6　求解设置1788.4.7　案例设置1788.4.8　优化求解界面1798.4.9　结果分析179第9章　GT-AutoLion在整车上的应用1809.1　基于规则控制的PHEV模型1809.1.1　模型说明1809.1.2　控制策略1829.2　电池包热管理模型1839.3　寿命分析1859.3.1　循环逻辑1859.3.2　边界条件提取1869.3.3　寿命计算187参考文献188