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Verbesserung der Batteriesystemauslegung mit Batteriesimulationsmodellen

9. November 2022

Batterien sind eine Schlüsseltechnologie für den Übergang zur kohlenstofffreien Mobilität. Bei der Entwicklung von Batteriesystemen für elektrische Produkte müssen die Batterien bestimmte Anforderungen erfüllen, die auch nach Jahren des Betriebs noch eingehalten werden müssen, um den angestrebten Business Case nicht zu gefährden und Unternehmen nicht zu schädigen. Die Simulationsmodelle von TWAICE helfen Ingenieuren, bei der Entwicklung eines Batteriesystems schnell die richtigen Entscheidungen zu treffen, was zu geringeren Risiken, höherer Zuverlässigkeit und schnellerer Markteinführung führt.

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Einleitung

Batterien sind von zentraler Bedeutung für den Übergang zur kohlenstofffreien Mobilität. Mercedes-Benz ist nur das jüngste in einer langen Reihe von Unternehmen, die sich zu einer rein elektrischen Produktpalette verpflichten. Außerhalb der Automobilbranche sind diese Batterien bereits eine Schlüsseltechnologie.  

Bei der Entwicklung von Produkten mit Batterien, seien es Elektrofahrzeuge oder Energiespeichersysteme, ist es von entscheidender Bedeutung, von Anfang an die richtige Batterie zu wählen. Die Batteriesimulationsmodelle von TWAICE helfen Ingenieuren, bei der Entwicklung eines Batteriesystems schnell die richtigen Entscheidungen zu treffen, was zu geringeren Risiken, höherer Zuverlässigkeit und schnellerer Markteinführung führt.

Wenn Ingenieure Batteriesysteme für elektrische Produkte entwerfen, muss die Batterie bestimmte Anforderungen erfüllen: Sie muss die richtige Konfiguration haben, um in den verfügbaren Raum zu passen, und sie muss die für den jeweiligen Anwendungsfall erforderliche Leistung und Energiekapazität liefern. Vor allem müssen diese Anforderungen auch noch nach Jahren des Betriebs erfüllt werden, nicht nur in den ersten paar Jahren. Produkte, die sich nach einigen Jahren der Nutzung verschlechtern, könnten den beabsichtigten Geschäftszweck gefährden und den Ruf des Unternehmens schädigen.

Die Anforderungen, die bei der Entwicklung einer Batterie erfüllt werden müssen, lassen sich in zwei zentralen Fragen zusammenfassen: Welche Energie- und Leistungseigenschaften muss meine Batterie haben, damit sie optimal für mein Produkt geeignet ist, und wie kann ich sicherstellen, dass diese Eigenschaften über die gesamte Lebensdauer des Produkts gegeben sind? 

Um Antworten auf diese Fragen zu finden, könnten Batterien unter verschiedenen Bedingungen getestet werden. Dies wäre jedoch sehr zeit- und kostenintensiv und würde die Zeit bis zur Markteinführung des Produkts erheblich verlangsamen. Die Batteriemodellierung wird daher eingesetzt, um die Notwendigkeit physischer Tests zu verringern, was die Kosten senkt und die Zeit bis zur Marktreife verkürzt.

Der Artikel behandelt die folgenden Themen:

  • Das TWAICE-Batteriemodell als gekoppeltes elektrisches, thermisches und Alterungsmodell
  • Vorteile des Modells: Auswahl der optimalen Zelle, Vermeidung von Überdimensionierung, Optimierung der BMS-Funktionalität
  • Anwendungsfälle des Modells

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