Tecnología
La simulación funciona para casi todo. Para las baterías, no era así.
Modelar los componentes, calcular su comportamiento y responder a la pregunta de diseño antes de construir nada: ese método está probado en ingeniería. Falla en las baterías por una razón: los modelos de celda disponibles no son fiables. Esta página explica por qué y qué hacemos en su lugar.
Modelos basados en física · parametrizados en nuestro propio laboratorio en Karlsruhe
Hable sobre su reto con bateríasLa misma pregunta de diseño tiene una respuesta diferente cada vez.
Una batería para un teléfono inteligente tiene casi nada en común con una para un vehículo eléctrico, y ninguna de las dos se parece a la de una herramienta eléctrica o a una unidad de almacenamiento estacionario. La tecnología de celdas también avanza rápidamente. Por ello, los requisitos varían según la aplicación y según el año, que es exactamente la situación para la que la simulación resulta más útil. Estas son las preguntas con las que nuestros clientes llegan realmente:
Dos enfoques consolidados, y por qué ninguno es suficiente.
Esta es una distinción metodológica, no una afirmación sobre un producto. Ambos enfoques descritos a continuación son legítimos y ampliamente utilizados; cada uno falla en un eje diferente, y esos ejes son los que importan al elegir uno.
| Enfoque | Cómo funciona | Lo que le cuesta | Veredicto |
|---|---|---|---|
| Modelos de circuito equivalenteECM | Resistencias, condensadores y elementos de impedancia imitan el comportamiento terminal de la celda. Los parámetros son tablas de consulta multidimensionales construidas a partir de mediciones. | La estructura del modelo no se corresponde con la física de la celda y las no linealidades no están correctamente representadas. Reproduce los puntos de operación a los que fue ajustado. | Demasiado impreciso |
| Modelos microestructuralesFEM | Se reconstruye la microestructura del electrodo y el sistema de ecuaciones en derivadas parciales se resuelve espacialmente mediante herramientas de elementos finitos. | Configuración propensa a errores, la parametrización lleva varios meses, una sola simulación suele tardar horas, y garantizar la validez del modelo queda a su cargo. | Demasiado complejo, demasiado lento |
| BatemoBasado en física, medido | Se reproducen todos los procesos relevantes dentro de la celda — eléctricos, químicos y termodinámicos, acoplados, a través de escalas de longitud desde partículas de micrómetros hasta paquetes de escala métrica y escalas de tiempo desde milisegundos hasta meses. | Requiere un laboratorio de baterías: laboratorios de química para el desmontaje, fabricación de celdas a medida, análisis interno y mediciones en todas las condiciones de contorno eléctricas, térmicas y mecánicas. | Segundos, en un ordenador de oficina |
La tercera fila tampoco es gratuita: es simplemente un coste que asumimos nosotros en lugar de usted. Un modelo basado en física es tan bueno como las mediciones a partir de las cuales se parametriza, razón por la cual el laboratorio no es un detalle de este enfoque, sino su condición.
Tres cosas, y la combinación es lo que importa.
Cada uno de los tres existe por separado. Unidos —un modelo basado en física, parámetros de nuestras propias mediciones y la experiencia de haberlo aplicado en todo el mercado— responden preguntas que ninguno de ellos respondería por sí solo.
01 Modelado de baterías
El modelo describe la física, no la curva.
Se reproduce cada proceso relevante dentro de la celda: físico, químico y termodinámico, acoplados entre sí, dependientes de las condiciones de operación y del envejecimiento. Operan simultáneamente a distintas escalas: desde partículas de electrodo de pocos micrómetros hasta packs de varios metros, y desde milisegundos hasta meses.
02 Parametrización de baterías
Los parámetros provienen de nuestro propio laboratorio.
Laboratorios de química para el desmontaje de celdas, capacidad para construir celdas personalizadas y análisis internos. Además, mediciones en todo el rango de condiciones eléctricas, térmicas y mecánicas, y métodos optimizados para identificar los parámetros del modelo a partir de ellas.
03 Datos de batería
La experiencia abarca el mercado, no un segmento.
Cientos de celdas han pasado por el laboratorio: medidas en todo el rango de operación, completamente desmontadas y modeladas. Todas las químicas, todos los diseños de celda, todos los tamaños, todos los sectores.
Interior de una celda 21700
Abierta, capa por capa.
Una celda cilíndrica está formada por cuatro capas delgadas, enrolladas y selladas en una carcasa. Desplácese para abrirlo. Arrastre para girarlo.
- La celda. Una 21700: 21 mm de diámetro, 70 mm de longitud. Abrimos cada celda de nuestra biblioteca.
- El can. Bajo la carcasa y el capuchón con el terminal positivo se encuentra el enrollado.
- Las capas. Una tira larga enrollada firmemente: cátodo, separador, ánodo, separador.
- El modelo. Nuestro modelo basado en física describe lo que ocurre en estas capas: electroquímica, transporte y calor, a lo largo de toda la celda.
Los mismos modelos son una fuente de datos de entrenamiento.
Un algoritmo basado en datos es tan bueno como los datos con los que fue entrenado, y los datos de entrenamiento de baterías presentan un problema específico: deben cubrir condiciones de operación que una campaña de ensayos no puede alcanzar en el tiempo disponible, tanto en celdas nuevas como envejecidas y en todos los tipos de celda utilizados. Realizar esos experimentos cuando los datos son realmente necesarios resulta costoso, lento y, por lo general, inviable.
Un modelo físico validado elimina esa restricción. Se ejecuta en segundos dentro de un backend de automatización, lo que permite generar miles de perfiles de entrenamiento durante la noche. Y dado que el modelo es físico, también expone las magnitudes internas que una celda real no proporciona, lo que permite verificar un algoritmo frente a la física en lugar de frente a su propio conjunto de entrenamiento. Con la biblioteca de modelos, la base de entrenamiento se mantiene coherente para todos los tipos de celda desde el primer día.
Las preguntas que suelen surgir en este contexto —el estado de carga en condiciones extremas, el estado de salud, si un estimador generaliza en absoluto— son los de la página del BMS →
«Si usted puede mostrarnos otro modelo de celda de batería más preciso, le devolveremos su dinero.»
Todo lo que desarrollamos debe ser tan rápido, tan físico y tan preciso como podamos lograrlo. Aquí es donde respaldamos eso con inversión.
Cómo se mide la precisión
Frente a experimentos de validación que cubren el rango de operación completo de la celda según lo especificado por el fabricante, más mediciones en el régimen de interpolación y extrapolación que el creador del modelo nunca ha visto. El tiempo de medición se divide en tres partes:
- 50 %
- conocido por nosotros y por un competidor
- 25 %
- conocido solo por nosotros
- 25 %
- conocido solo por el competidor, no por nosotros
Ese último cuarto es la parte que importa. Un modelo que solo funciona con los datos que su autor eligió no ha demostrado nada.
Dónde se usa realmente.
Los mismos modelos responden preguntas muy distintas según lo que se esté decidiendo. Cada una de ellas tiene su propia página con los detalles específicos.
- Envejecimiento y vida útil
- Benchmarking de celdas
- Carga rápida
- Diseño de celdas de batería
- Modelado térmico
- Desarrollo de BMS
- Optimización de sistemas
O comience desde los productos — vea qué modelo responde a cada pregunta →
Dos caminos posibles.
Si necesita los datos
Consulte las mediciones sobre las que se construyen los modelos.
Batemo Insights contiene el comportamiento medido de cada celda de la biblioteca pública — incluido lo que el Explorer público no muestra deliberadamente.
Si necesita la decisión
Tráiganos la pregunta sobre baterías en la que está atascado.
Su mensaje lo lee un ingeniero que ha medido estas celdas, no un buzón de correo ni un departamento de ventas que lo reenvía.
O comience con las mediciones — explorar el Batemo Cell Explorer público →