El tiempo de carga es clave para lograr un producto de alta calidad.

Pero, ¿como conse­guir tiempos de carga de
menos de
15 minutos ?

Desafio

La capacidad de carga rápida es un requi­sito de compra decisivo, no sólo para los vehículos eléctricos. A conti­nua­ción mostramos cómo cinco conceptos limitan técni­ca­mente el tiempo de carga. La viola­ción de los límites especí­ficos de cada celda conduce a una acele­ra­ción del enveje­ci­miento celular o incluso riesgos de seguridad. La progre­sión de la corriente de carga máxima permi­tida en el tiempo, consi­de­rando los cinco límites, depende de forma fuerte­mente no lineal de las condi­ciones electro­quí­micas y térmicas iniciales y de las condi­ciones límite. Además, como el poten­cial de la super­ficie del ánodo dentro de la celda no está accesible de forma experi­mental, la idoneidad de un perfil de corriente de carga sólo puede compro­barse indirec­ta­mente mediante pruebas cíclicas costosas y que requieren mucho tiempo.

Los cinco limites de la carga rapida

1

potencia

Limitada por la red eléctrica.

2

corriente

Limitada por la corriente del cargador.

3

tempe­ra­tura

Limitada por la celda de la batería (enveje­ci­miento inducido por la temperatura). 

4

tension

Limitada por la celda de la batería (enveje­ci­miento inducido por tensión). 

5

anodo

Limitada por la celda de la batería (enveje­ci­miento con recubri­miento de litio). 

Además, la capacidad de carga rápida de la batería depende del diseño del módulo, la refri­ge­ra­ción y el tipo de celda y, por tanto, debe resol­verse a nivel del sistema. Por esta razón resulta tan difícil el desarrollo de perfiles de corriente óptimos en el espacio de paráme­tros multi­di­men­sional y no lineal que consiste en tiempo, estado de carga, estado de salud y temperatura. 

Solucion

Necesita una herra­mienta para predecir los cinco límites bajo condi­ciones opera­tivas dadas para celdas y módulos indivi­duales. Y eso es lo que es el Batemo Cell Model. La exclu­siva tecno­logía de modelado de baterías única de Batemo permite derivar perfiles de carga rápida óptimos para todos los paráme­tros. Esta es la base de un diseño de prueba optimi­zado para validar experi­men­tal­mente los perfiles de carga rápida calcu­lados numéri­ca­mente en diferentes condi­ciones de opera­ción cuida­do­sa­mente selec­cio­nadas. Este sencillo flujo de trabajo reduce simul­tá­nea­mente el tiempo de carga, el tiempo de desarrollo y el coste de desarrollo.

Si tiene un modelo fisico, parame­tri­zado y validado

…podrá calcular una estra­tegia optimi­zada de carga rápida basada en simulaciones.

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Fast

Ejecu­ción de Batemo Cell Models en segundos en ordena­dores de oficina normales. Esto permite una gran varia­ción de paráme­tros para consi­derar las depen­den­cias no lineales de la tempe­ra­tura, el estado de carga y el estado de envejecimiento.

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Physical

Sólo dividiendo correc­ta­mente los procesos físicos en la celda, podrá calcular el poten­cial de la super­ficie del ánodo y acceder a los cinco límites de carga rápida simultáneamente.

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Accurate

Los resul­tados de simula­ción cuanti­ta­ti­va­mente fiables necesitan modelos amplia­mente validados. El Batemo Cell Model es el modelo de celda de batería más preciso del mercado ¡garan­ti­zado! Demos­tramos siempre la validez con mediciones exhaus­tivas que demues­tran la máxima precisión.

Nuestra metodo­logía es activa­mente controlar el poten­cial de la super­ficie del ánodo y así evitar el recubri­miento de litio como se muestra en el siguiente ejemplo. De esta manera logramos los perfiles de carga más rápidos posibles bajo cualquier condi­ción de funcio­na­miento. Los bajos tiempos de cálculo permiten repetir automá­ti­ca­mente este cálculo bajo todas las condi­ciones iniciales y de límites para obtener mapas de carga rápida prepa­rados para la implementación.

metodo de desarrollo

  • 1st

    Adquiera el Batemo Cell Model para disponer de un modelo de celda de batería físico, parame­tri­zado y validado. 

  • 2nd

    Integre el modelo de celda en su modelo de módulos. 

  • 3rd

    Haga simula­ciones por lotes y derive perfiles de carga rápida óptimi­zados y estra­te­gias opera­tivas.

    Evite el recubri­miento del litio.
  • 4th

    Utilice Batemo Cell Model para diseñar experi­mentos de validación. 

  • 5th

    Realice los experi­mentos de valida­ción e imple­mén­telo direc­ta­mente en su BMS.

Ventajas

Utilice Batemo Cell Model para el desarrollo de carga rápida basado en simula­ción, hacién­dola más rápida y a menor coste, al tiempo que reduce los tiempos de carga. Así generamos valor y contri­buimos a su éxito.

-20%

Mejor

Detectar de forma fiable y evitar el recubri­miento de litio al tener acceso directo al poten­cial de la super­ficie del ánodo. Simule barridos de paráme­tros grandes para evitar el recubri­miento de litio en todas las condi­ciones de opera­ción en lugar de realizar compro­ba­ciones experi­men­tales al azar.

-50%

Mas rapido

Reduzca el tiempo de carga al mínimo posible al tener acceso a los cinco límites al mismo tiempo. Optimice todo su sistema o incluso consi­dere varia­ciones de diseño de celdas para llevar la carga rápida a otro nivel.

-60%

Menor coste

Adopte un flujo de trabajo sencillo en lugar de una prueba cíclica de prueba y error. Reduzca el testeo al mínimo utili­zando métodos de desarrollo digital. Realice su simula­ción DOE para identi­ficar rápida­mente los casos de prueba relevantes. Haga testeo más inteli­gente, no más laborioso.

Charging Time

Batemos unique techno­logy enables to reach the physi­cally fastest possible charge profiles by actively contro­lling the anode surface poten­tial. Without access to the anode surface poten­tial, the only way is to apply stepped charge profiles while incre­men­tally increa­sing your charge current and monito­ring your cell aging. This trial-and error approach will never yield the real optimum as shown in the picture below. Even an optimal stepped charge profile stays 20% behind the physical optimum for the Tesla Model Y (4680) cell.

Example: Tesla Model Y (4680)

Develop­ment Time and costs

Batemos unique techno­logy enables setting up a straight­for­ward develop­ment workflow by predic­ting the anode surface poten­tial. Without access to the anode surface poten­tial, you must itera­ti­vely try out charge profiles and check their appli­ca­bi­lity in cycling tests. This trial-and-error approach is cost- and time consuming.

Without Batemo Technology

apply charge profile and conduct test

With Batemo Technology

calcu­late optimized profile

validate

Let’s check one example: 4 itera­tions of experi­mental trial-and-error fast charge develop­ment takes about 7 months. When applying 2 profiles simul­ta­neo­usly, you can only test 8 diffe­rent charging profiles. Even for a small cylin­drical cell this adds up to ≈90k€ personnel and measu­re­ment expenses. Let’s do this straight­for­ward: with a Batemo Cell Model you can calcu­late optimized charge profiles for all opera­tion and starting conditions within days. Inclu­ding the Batemo Cell Model genera­tion, we have those profiles ready and experi­men­tally validated within three months. Adding software costs, personnel and measu­re­ment expenses for valida­tion you stay below 30k€.

¿Intere­sado?

¡De el primer paso!