Die Schnell­ladefähigkeit ist entschei­dend für eine hohe Produktqualität.

Aber wie erreicht man Ladezeiten von
weniger als
15 Minuten ?

Heraus­for­de­rung

Die Schnell­ladefähigkeit ist nicht nur für Elektro­fahr­zeuge ein entschei­dender Faktor, der für oder gegen den Kauf eines batte­rie­be­trie­benen Produktes spricht. Aus einem physi­ka­lisch-chemi­schen Blick­winkel betrachtet wird die Ladezeit von fünf techni­schen Limitie­rungen begrenzt. Eine Überschrei­tung dieser Grenzen, welche vom jewei­ligen Zelltyp abhängen, können zu einer beschleu­nigten Alterung oder sogar zu schwer­wie­genden Sicher­heits­ri­siken führen. Der zeitliche Verlauf des maximal zuläs­sigen Ladestroms unter Berück­sich­ti­gung aller fünf Grenzen hängt in stark nicht­li­nearer Weise von den elektro­che­mi­schen und thermi­schen Anfangs- und Randbe­din­gungen ab. Da das Anoden­ober­flä­chen­po­ten­zial im Inneren der Zelle experi­men­tell nicht zugäng­lich ist, kann die Eignung eines Ladestrom­pro­fils nur indirekt durch kostspie­lige und zeitauf­wän­dige Zyklus­tests geprüft werden.

Die fünf Grenzen des Schnellladens

1

Leistung

Begrenzt durch das Stromnetz.

2

Strom­stärke

Begrenzt durch den Ladestrom.

3

Tempe­ratur

Begrenzt durch die Zelle (tempe­ra­tur­be­dingte Alterung). 

4

Spannung

Begrenzt durch die Zelle (spannungs­in­du­zierte Alterung). 

5

Anode

Begrenzt durch die Zelle (Alterung durch Lithium-Plating). 

Darüber hinaus hängt die Schnell­ladefähigkeit der Batterie vom Modul­de­sign, der Kühlung und dem Zelltyp ab und muss daher auf System­ebene betrachtet werden. Aus diesem Grund ist die Entwick­lung optimaler Strom­pro­file im mehrdi­men­sio­nalen, nicht­li­nearen Parame­ter­raum, welcher aus Zeit, Ladezu­stand (SOC), Alterungs­zu­stand (SOH) und Tempe­ratur aufge­spannt wird, eine große Herausforderung. 

Lösung

Sie benötigen ein Tool, welches Ihnen erlaubt, alle fünf Grenzen unter gegebenen Betriebs­be­din­gungen für einzelne Zellen und Module vorher­zu­sagen. Genau diese Möglich­keit bietet das Batemo Cell Model. Batemos einzig­ar­tige Batte­rie­mo­del­lie­rungs­tech­no­logie ermög­licht die Bestim­mung optimaler Schnell­la­de­pro­file im gesamten Parame­ter­raum. Damit liefert die Simula­ti­ons­lö­sung die Grund­lage für den Aufbau eines optimiertes Testde­signs zur experi­men­tellen Validie­rung der numerisch berech­neten Schnell­la­de­pro­file unter varia­blen Betriebs­be­din­gungen. Die Imple­men­tie­rung eines solchen Workflows minimiert nicht nur die Ladezeit deines Produktes, sondern auch die Entwick­lungs­zeit und -Kosten.

Mit einem physi­ka­li­schen, parame­tri­sierten und validierten Modell…

…können Sie simula­ti­ons­ba­siert optimale Schnell­la­de­stra­te­gien für Ihr Akkupack berechnen.

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Fast

Batemo Cell Models laufen inner­halb von Sekunden auf normalen Bürocom­pu­tern. Diese Rechen­zeiten ermög­li­chen große Parame­ter­va­ria­tionen, um die nicht­li­nearen Abhän­gig­keiten von Tempe­ratur, SOC und Alterungs­zu­stand zu berücksichtigen.

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Physical

Nur wenn alle physi­ka­li­schen Prozesse inner­halb der Zelle korrekt zugeorndet werden, kann das Anoden­ober­flä­chen­po­ten­zial zuver­lässig berechnet und alle fünf Grenzen der Schnell­la­dung kontrol­liert werden.

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Accurate

Quanti­tativ zuver­läs­sige Simulations­ergebnisse erfor­dern umfas­send validierte Modelle. Das Batemo Cell Model ist das präziste Batte­rie­zel­len­mo­dell, das auf dem Markt existiert - garan­tiert! Wir weisen die Gültig­keit stets durch umfang­reiche Messungen nach, welche höchste Genau­ig­keit belegen.

Unsere Methode besteht darin, das Anoden­ober­flä­chen­po­ten­zial aktiv zu steuern und dadurch Lithium-Plating zu vermeiden, wie im folgenden Beispiel gezeigt. Dadurch werden unter allen Betriebs­be­din­gungen die schnellsten Ladepro­file erreicht, die physi­ka­lisch möglich sind. Die geringen Rechen­zeiten erlauben es, Simula­tionen unter allen Anfangs- und Randbe­din­gungen zu wieder­holen, um automa­ti­siert Lookup-Tabels oder Maps zu generieren, die direkt in ein BMS imple­men­tiert werden können.

Entwicklungs­methode

  • 1st

    Akqui­rieren Sie das Batemo Cell Model, um ein physi­ka­li­sches, parame­tri­siertes und validiertes Batte­rie­zell­mo­dell zu erhalten. 

  • 2nd

    Integrieren Sie das Einzel­zell­mo­dell in Ihr Modul- oder Pack-Modell. 

  • 3rd

    Führen Sie Batch-Simula­tionen zur Ablei­tung optimaler Schnell­la­de­pro­file und Betriebs­stra­te­gien durch. 

    Vermeiden Sie Lithium-Plating!
  • 4th

    Verwenden Sie das Batemo Cell Model, um ein Design of Experi­ments für eine Valide­rung der Ergeb­nisse zu entwerfen. 

  • 5th

    Führen Sie die Validie­rungs­expe­ri­mente durch, und imple­men­tieren Sie sie direkt in Ihr BMS!

Vorteile

Verwenden Sie die Batemo Cell Models für die simula­ti­ons­ge­stützte Entwick­lung von Schnell­la­dungs­pro­filen für Ihre Anwen­dung, um sie schneller und kosten­güns­tiger zu machen. Auf diese Weise schaffen wir Mehrwert und tragen zu Ihrem Erfolg bei.

-20%

Ladezeit

Verkürzen Sie die Ladezeit auf das physi­ka­li­sche Minimum, indem Sie sich Zugang zu allen fünf Grenzen des Schnell­la­dens verschaffen.

-50%

Entwick­lungs­zeit

Beschleu­nigen Sie Ihre Entwick­lungs­zeit, indem Sie einen gerad­li­nigen Workflow anwenden, anstatt Zyklen­tests nach dem Trial-and-Error-Prinzip durchzuführen.

-60%

Entwick­lungs­kosten

Sparen Sie Testauf­wände durch den Einsatz digitaler Entwick­lungs­me­thoden. Test smarter, not harder.

Ladezeit

Batemos einzig­ar­tige Technologie ermög­licht es, die physi­ka­lisch schnellst­mög­li­chen Ladungs­pro­file zu errei­chen, indem das Anoden­ober­flä­chen­po­ten­zial aktiv gesteuert wird. Ohne Zugriff auf das Anoden­ober­flä­chen­po­ten­zial besteht die einzige Entwick­lungs­mög­lich­keit darin, gestufte Ladepro­file anzuwenden, während Sie den Ladestrom schritt­weise erhöhen und die Zellal­te­rung überwa­chen. Dieser Trial-and-Error-Ansatz wird niemals zumOp­timum führen, wie in der Abbil­dung unten gezeigt. Selbst ein optimales gestuftes Ladeprofil bleibt 20% hinter dem physi­ka­li­schen Optimum für die Zelle des Tesla Model Y (4680) zurück.

Beispiel: Tesla Model Y (4680)

Entwick­lungs­zeit und -Kosten

Die einzig­ar­tige Technologie von Batemos ermög­licht einenunkom­pli­zierten Entwick­lungs­fluss durch die Prädik­tion des Anoden­ober­flä­chen­po­ten­zials. Ohne Zugriff auf das Poten­tial der Anoden­ober­fläche müssen Sie iterativ Ladepro­file auspro­bieren und deren Anwend­bar­keit in Zyklus­tests überprüfen. Dieser Trial-and-Error-Ansatz ist kosten- und zeitaufwendig.

Ohne Batemo-Technologie

Ladeprofil anwenden und Test durchführen

Mit Batemo-Technologie

optimiertes Profil berechnen

validieren

Schauen wir uns ein Beispiel an: 4 Itera­tionen der experi­men­tellenSchnell­la­dungs­ent­wick­lung dauern etwa 7 Monate. Wenn Sie 2 Profile gleich­zeitig anwenden, können Sie nur 8 verschie­dene Ladepro­file testen. Selbst für eine kleine zylin­dri­sche Zelle summiert sich das auf ≈90k€ Personal- und Messkosten. Machen wir es uns einfach: Mit einem Batemo Cell Model können Sie inner­halb weniger Tage optimierte Ladepro­file für alle Betriebs- und Start­be­din­gungen berechnen. Einschließ­lich der Erstel­lung des Batemo Cell Models haben wir diese Profile inner­halb von drei Monaten fertig und experi­men­tell validiert. Rechnet man Software­kosten, Personal und Messkosten für die Validie­rung hinzu, bleiben Sie unter 30k€.

Inter­es­siert?

Lassen Sie uns den ersten Schritt machen!