기술
시뮬레이션은 거의 모든 분야에서 효과적입니다. 배터리에서는 그렇지 않았습니다.
컴포넌트를 모델링하고, 동작을 계산하며, 실제 제작 전에 설계 질문에 답하는 방법은 공학 전반에 걸쳐 검증되어 있습니다. 배터리에서 이 방법이 실패하는 이유는 단 하나입니다. 사용 가능한 셀 모델이 신뢰할 수 없기 때문입니다. 이 페이지에서는 그 이유와 저희의 대안을 설명합니다.
물리 기반 모델 · 카를스루에 자체 실험실에서 파라미터화
배터리 과제에 대해 논의하기동일한 설계 문제도 매번 다른 답이 나옵니다.
스마트폰용 배터리와 전기차용 배터리는 공통점이 거의 없으며, 전동 공구나 정치형 저장 장치와도 다릅니다. 셀 기술 또한 빠르게 발전합니다. 따라서 요구 사항은 애플리케이션과 연도에 따라 달라지며, 이것이 바로 시뮬레이션이 강점을 발휘하는 상황입니다. 다음은 고객들이 실제로 가져오는 질문들입니다.
두 가지 검증된 접근 방식, 그리고 어느 쪽도 충분하지 않은 이유.
이것은 방법론적 구분이며, 제품 주장이 아닙니다. 아래의 두 접근 방식은 모두 타당하고 널리 사용됩니다. 각각 서로 다른 축에서 한계를 가지며, 선택 시 중요한 것은 바로 그 축입니다.
| 접근 방식 | 작동 원리 | 비용 | 판정 |
|---|---|---|---|
| 등가 회로 모델ECM | 저항기, 커패시터 및 임피던스 소자가 셀의 단자 동작을 모사합니다. 파라미터는 측정값으로 구성된 다차원 룩업 테이블입니다. | 모델 구조가 셀의 물리적 특성과 일치하지 않으며, 비선형성이 적절히 표현되지 않습니다. 피팅에 사용된 동작점만 재현합니다. | 정확도 부족 |
| 미세구조 모델FEM | 전극 미세구조를 재구성하고, 유한 요소 도구를 사용하여 편미분 방정식 시스템을 공간적으로 풀어냅니다. | 설정 오류가 발생하기 쉽고, 파라미터화에 수개월이 소요되며, 단일 시뮬레이션에 보통 수 시간이 걸립니다. 또한 모델 유효성 검증은 사용자의 몫입니다. | 너무 복잡하고 너무 느림 |
| Batemo물리 기반, 측정 | 셀 내부의 모든 관련 프로세스가 재현됩니다 — 전기적, 화학적, 열역학적 프로세스가 결합되어, 마이크로미터 단위의 입자부터 미터 규모의 팩까지의 길이 스케일과 밀리초부터 수개월까지의 시간 스케일에 걸쳐 구현됩니다. | 배터리 실험실이 필요합니다. 분해를 위한 화학 실험실, 맞춤형 셀 제작, 자체 분석, 그리고 모든 전기적·열적·기계적 경계 조건에 걸친 측정이 요구됩니다. | 사무용 컴퓨터에서 수 초 |
세 번째 행도 무료가 아닙니다. 이는 단지 귀사 대신 저희가 부담하는 비용입니다. 물리 기반 모델의 품질은 파라미터화에 사용된 측정값에 달려 있습니다. 그렇기 때문에 실험실은 이 접근 방식의 부수적인 요소가 아니라 그 전제 조건입니다.
세 가지 요소, 그리고 그 조합이 핵심입니다.
세 가지 각각은 다른 곳에도 존재합니다. 그러나 물리 기반 모델, 자체 측정을 통해 얻은 파라미터, 그리고 시장 전반에 걸친 풍부한 경험이 함께할 때 — 어느 하나만으로는 답할 수 없는 질문에 답할 수 있습니다.
01 배터리 모델링
모델은 곡선이 아닌 물리적 특성을 기술합니다.
셀 내부의 모든 관련 프로세스가 재현됩니다. 물리적, 화학적, 열역학적 프로세스가 서로 결합되어 있으며, 작동 조건과 노화 상태에 따라 달라집니다. 이 프로세스들은 동시에 다양한 스케일에서 실행됩니다. 수 마이크로미터 크기의 전극 입자부터 미터 단위로 측정되는 팩까지, 밀리초에서 수개월에 이르는 시간 범위를 아우릅니다.
02 배터리 파라미터화
파라미터는 자체 실험실에서 측정한 데이터를 기반으로 합니다.
셀 분해를 위한 화학 실험실, 커스텀 셀 제작 능력, 사내 분석 역량을 보유하고 있습니다. 또한 전기적·열적·기계적 경계 조건의 전체 범위에 걸친 측정과, 모델 파라미터를 도출하기 위한 최적화된 방법론을 갖추고 있습니다.
03 배터리 데이터
당사의 경험은 특정 세그먼트가 아닌 시장 전체를 아우릅니다.
수백 개의 셀이 연구소를 거쳤습니다. 전체 동작 범위에 걸쳐 측정되고, 완전히 분해되고, 모델링되었습니다. 모든 화학 물질, 모든 셀 설계, 모든 크기, 모든 산업 분야를 망라합니다.
21700 셀 내부
개봉, 층별로.
원통형 셀은 4개의 얇은 레이어를 감아 캔에 밀봉한 구조입니다. 스크롤하여 열고, 드래그하여 회전하십시오.
- 셀. 21700: 직경 21 mm, 길이 70 mm. 라이브러리의 모든 셀을 직접 분해합니다.
- 캔. 양극 단자가 있는 캔과 캡 아래에 권취체가 위치합니다.
- 레이어 하나의 긴 스트립을 촘촘히 감은 구조: 양극, 분리막, 음극, 분리막.
- 모델. 당사의 물리 기반 모델은 이러한 레이어에서 일어나는 현상, 즉 전기화학, 물질 전달 및 열을 셀 전체에 걸쳐 설명합니다.

동일한 모델이 학습 데이터 소스로 활용됩니다.
데이터 기반 알고리즘의 성능은 학습에 사용된 데이터의 품질에 달려 있습니다. 배터리 학습 데이터에는 특수한 문제가 있습니다. 신규 셀과 노화된 셀 전반에 걸쳐, 그리고 사용하는 모든 셀 유형에 대해, 주어진 시간 내에 테스트 캠페인으로는 도달할 수 없는 운전 조건을 포괄해야 합니다. 실제로 데이터가 필요한 시점에 해당 실험을 수행하는 것은 비용이 많이 들고, 시간이 오래 걸리며, 대부분의 경우 불가능합니다.
검증된 물리 기반 모델은 이러한 제약을 제거합니다. 자동화 백엔드 내에서 수 초 만에 실행되므로 수천 개의 학습 프로파일을 하룻밤 사이에 생성할 수 있습니다. 또한 모델이 물리 기반이기 때문에 실제 셀에서는 얻을 수 없는 내부 물리량을 제공합니다. 이를 통해 알고리즘을 자체 학습 데이터가 아닌 물리 법칙에 근거하여 검증할 수 있습니다. 모델 라이브러리를 활용하면 처음부터 모든 셀 유형에 걸쳐 일관된 학습 기반을 유지할 수 있습니다.
이 과정에서 일반적으로 제기되는 질문들 — 극한 조건에서의 충전 상태, 건강 상태, 추정기의 일반화 가능 여부 — BMS 페이지에서 확인하십시오 →
"더 정확한 배터리 셀 모델을 제시해 주신다면, 전액 환불해 드리겠습니다."
저희가 개발하는 모든 것은 가능한 한 빠르고, 물리적으로 정확하며, 정밀하게 만들어집니다. 이것이 저희가 그 원칙에 투자하는 방식입니다.
정확도 측정 방법
제조사가 지정한 셀의 전체 동작 영역을 포함하는 검증 실험과, 모델 개발자가 한 번도 접하지 않은 보간 및 외삽 영역의 측정값을 기준으로 합니다. 측정 시간은 세 가지 방식으로 분배됩니다:
- 50 %
- 당사와 경쟁사 모두에게 알려진
- 25 %
- 당사만 알고 있음
- 25 %
- 경쟁사만 알고 있으며, 당사는 알 수 없습니다
마지막 4분의 1이 핵심입니다. 작성자가 선택한 데이터에서만 성능을 발휘하는 모델은 아무것도 증명하지 못합니다.
두 가지 방향.
데이터가 필요하신 경우
모델 구축의 기반이 되는 측정값을 확인합니다.
Batemo Insights은 공개 라이브러리의 모든 셀에 대한 측정 데이터를 보유하고 있으며, 공개 Explorer에서 의도적으로 표시하지 않는 데이터도 포함됩니다.
의사 결정이 필요하다면
해결하지 못한 배터리 관련 문제를 저희에게 가져오십시오.
이 셀들을 직접 측정한 엔지니어가 메시지를 읽습니다. 메일함이나 전달만 하는 영업 창구가 아닙니다.
또는 측정 데이터부터 시작하십시오 — 공개 Batemo Cell Explorer 살펴보기 →