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Die Wegbereiter für Batterieentwicklung

Drei Fragen an: einen Ingenieur für Batteriemodellierung

Mercedes-Benz ist nur das jüngste in einer langen Reihe von Unternehmen, die auf eine rein elektrische Produktpalette setzen. Eine zentrale Rolle bei diesem Wandel in der Mobilitätsbranche spielt die Lithium-Ionen-Batterie. Außerhalb des Automobilsektors sind diese Batterien schon heute eine Schlüsseltechnologie.

Aber während die Batterie ein wirkungsvolles Hilfsmittel ist, kann sie auch zur Achillesferse werden. Wir haben mit dem TWAICE-Batterieingenieur Goku gesprochen, der die dringendsten Herausforderungen erklärt.

Goku, Ingenieur für Batteriemodellierung beschäftigt sich täglich mit Batterie-Simulationsmodellen.

Goku, was genau sind die größten Schwierigkeiten in der Entwicklung von Batterien?

Die Lithium-Ionen-Batterie hat sicherlich ihre Pluspunkte, insbesondere im Betrieb, aber die Entwicklungsphase ist oft eine besondere Hürde: Die Entwicklungszyklen sind meist langwierig und teuer. Ich denke dabei an einen Hersteller, der nicht nur die Batteriepacks, sondern auch die Wechselwirkungen mit den umgebenden Komponenten auf Zuverlässigkeit und Sicherheit testen muss. Dies erfordert Hunderte bis Tausende von Arbeitsstunden, ganz zu schweigen von den Kosten für Laborausrüstung, Prototypen und Strom. Allzu oft sehen wir die katastrophalen Folgen, wenn bei der Entwicklung an der falschen Stelle gespart wird und die Batterien zu einer Gefahr werden. Hier kommen die Batteriesimulationsmodelle von TWAICE ins Spiel.

Und wie genau funktionieren diese Simulationsmodelle nun?

Grundlegend sind Simulationsmodelle Software-Abbildungen eines realen physikalischen Systems. Für TWAICE ist die Lithium-Ionen-Batterie, in all ihrer Komplexität, das System. Wir erstellen robuste Simulationsmodelle auf der Grundlage von Daten, die wir in unseren eigenen Labors erhoben haben. Dabei untersuchen wir drei wesentliche Verhaltensweisen der Batterie: wie sie auf einen angeforderten Strom reagiert, wie viel Wärme dabei erzeugt wird und wie die Batterie langfristig altert. Das bildet die elektrisch-thermische und die Alterungskomponente unseres gekoppelten Modells (siehe Abb.). Diese Komponenten und ihre Abhängigkeiten untereinander bilden die Grundlage unserer Modelle. Wir testen Batterien unter den verschiedensten Bedingungen. Die daraus resultierenden Daten verwenden wir, um unser Simulationsmodell basierend auf einem Transfer-Learning-Ansatz zu erstellen. Das Modell wird dann ausgiebig mit einer Vielzahl von Profilen, sowohl realen als auch künstlich erzeugten, validiert, um höchste Genauigkeit zu gewährleisten.

Die TWAICE Simulationsmodelle bestehen aus der elektrothermischen (ET) und Alterungskomponente.

Sobald sie fertig und auf ihre Genauigkeit getestet sind, wie können die TWAICE-Simulationsmodelle dann den Kunden weiterhelfen?

Unsere Simulationsmodelle können in mehreren wichtigen Anwendungsfällen eingesetzt werden, zum Beispiel bei der Zellauswahl, dem Design von Batteriesystemen oder dem von Anwendungslösungen. Die Simulationen können die Zellleistung, aber auch die Auswirkungen verschiedener Lade- und Betriebsstrategien auf die Batteriealterung vergleichen und eine Überdimensionierung von Batterien vermeiden. Damit sparen unsere Kunden Kosten. Durch die Simulation der Batteriegröße und des Alterungsverhaltens können unsere Kunden außerdem das am besten geeignete Systemdesign wählen, ohne Kompromisse bei der Leistung gegenüber der Lebensdauer einzugehen. Gleichzeitig wird für sie die Zeit bis zur Markteinführung erheblich verkürzt. Und das wiederum bringt einen Wettbewerbsvorteil.

Gleichzeitig ergänzen wir ständig unsere Auswahl an gängigen Zellen, die wir dann in unsere Modellbibliothek aufnehmen. Und natürlich hält sich TWAICE über neue Zellmodelle in der Industrie auf dem Laufenden. Das sichert die Qualität, dank unseres schlanken Modellierungsansatzes in Kombination mit jahrelanger Batterieerfahrung und einem hohen Automatisierungsgrad.

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    Über TWAICE

    TWAICE bietet prädiktive Analytiksoftware die sowohl die Entwicklung als auch den Betrieb von Lithium-Ionen-Batterien optimiert. Die Kerntechnologie von TWAICE ist der digitale Zwilling – eine Software, die mit Hilfe von künstlicher Intelligenz den Batteriezustand bestimmt und die Alterung sowie Leistung prognostiziert. Dies ermöglicht es, komplexe Batteriesysteme effizienter, nachhaltiger und zuverlässiger zu machen. Als führender Anbieter von Batterie-Analytiksoftware für globale Unternehmen des Mobilitäts- und Energiesektors, erhöht TWAICE die Lebensdauer, Effizienz und Nachhaltigkeit von Produkten, die die Wirtschaft von morgen vorantreiben.

    Pressekontakt & -informationen:
    Anna Lossmann | press@twaice.com | www.twaice.com/presse


    Autor: TWAICE

    Veröffentlicht: 06. August 2021

    Ort: München