Mehr aus Ihrem System herausholen mit Batteriepack-Simulation

Die Batteriepack-Simulation sagt voraus, wie sich ein Pack aus Zellen in einem System verhält: Spannung, Strom, Temperatur und Ladezustand über einen Lastzyklus. Ingenieure nutzen sie, um die Kühlung auszulegen, Stromgrenzen festzulegen und Regelstrategien zu testen, bevor ein Prototyp existiert. Simulationsbasierte Entwicklung ist deutlich schneller als das sukzessive Aufbauen von Prototypen. Außerdem lässt sich in der Simulation wesentlich umfassender testen, was die Wahrscheinlichkeit verbleibender Fehler im aktuellen Design klar reduziert. Das Packmodell verbindet Zellen, thermische Pfade und Regelung. Das darin enthaltene Zellmodell entscheidet, ob das Ergebnis belastbar ist.

Das Packmodell multipliziert und verknüpft im Wesentlichen das, was das Zellmodell liefert. Wenn die Zellspannung bei hohem Strom oder niedriger Temperatur falsch ist, wiederholt jede Reihenschaltung diesen Fehler. Dasselbe gilt für die Wärme: Wenn die Wärmeentwicklung der Zelle falsch ist, sind die Temperaturen des gesamten Packs falsch. Der Wechselrichter, das Thermomanagement und die Steuerung lesen Spannung und Temperatur. Ein falscher Wert führt daher zu falschen Steuerentscheidungen, nicht nur zu einem leicht falschen Ergebnis. Simulationen betreffen häufig Grenzfälle – und genau dort begrenzt die Zelle das System. Das Zellmodell muss dort präzise sein. Dafür sind Batemo Cell Models ausgelegt, weil andere Ansätze an diesen Grenzen nicht ausreichend funktionieren.

Nein. Ein Ersatzschaltbildmodell bildet das Klemmverhalten mit einfachen Elementen nach. Seine Struktur entspricht nicht der Physik, und Nichtlinearitäten werden nicht korrekt abgebildet. Es reproduziert die Punkte, auf die es gefittet wurde, und weicht anderswo ab. Bei Kälte, hoher Leistung oder im gealterten Zustand sind die Simulationsergebnisse schlicht falsch. Das ist in der Systementwicklung gefährlich, weil Sie sich nicht mehr auf Ihre Simulationen verlassen können. Ersatzschaltbildmodelle sollten daher in der Systementwicklung nicht eingesetzt werden.

Ein thermisches Batteriemodell berechnet, wie viel Wärme eine Zelle erzeugt und wie sich diese Wärme im Pack verteilt und abführt. Für Systemfragen auf Pack-Ebene ist das Batemo Cell Model der richtige Ansatz: Es prognostiziert die Wärmeabgabe der Zelle in jedem Betriebspunkt, koppelt diese an das elektrische Verhalten in Ihrer Systemsimulation und ist für nahezu jede Fragestellung präzise genug. Nur wenn die Temperatur im Inneren einer Zelle stark ungleichmäßig verteilt ist, benötigen Sie das Batemo Cube Model, das lokale Hotspots auflöst. Das ist nicht der Standardfall, da ein gutes Pack-Design auf thermisch möglichst homogene Zellen abzielt. Das Cube Model ist daher für detaillierte Untersuchungen vorgesehen. Bei komplexen Pack-Geometrien mit Kühlmittelströmung laufen die Modelle in der 3D-Strömungssimulation.

Batemo Cell Models verfügen über eine integrierte Anbindung an MATLAB Simulink, MATLAB Simscape, Simcenter Amesim, AVL CRUISE M, AVL FIRE M, Elements und Hexagon Cradle CFD; als FMU laufen sie in allen gängigen Simulationswerkzeugen.

Über 198 validierte Zellen beträgt die mittlere Modellabweichung 0,8 %, gemessen anhand von Validierungsexperimenten. Batemo steht hinter seinen Modellen mit einer Garantie: Wenn Sie uns ein anderes Batteriezellenmodell zeigen können, das genauer ist, erstatten wir Ihnen Ihr Geld. Wir veröffentlichen die Genauigkeit jedes Modells auf der jeweiligen Zellseite dieser Website, und für jedes Modell stellen wir Excel-Berichte bereit, die die Genauigkeit unter den Validierungsbedingungen im Detail zeigen.