Die Verbesserung der Systemleistung von Batterien ist entscheidend für das geplante globale Wachstum im Bereich elektrische Fahrzeuge. Ein genaues Batterie-Modell bildet den Ausgangspunkt für das Design der Akkus, für die Systemsteuerung und für eine Optimierung. Den Modellen einfacher Ersatzschaltungen (simple equivalent circuits (EC)), die heutzutage üblicherweise zum Einsatz kommen, mangelt es an Vorhersagekraft und sind der Aufgabenstellung nur unzureichend gewachsen. Die Verfolgung eines physikbasierten Ansatzes zur Simulation integrierter Systeme, der präzise und schneller als Echtzeit abläuft, kann das Design batteriebasierender Systeme enorm verbessern und dadurch ihre Langzeitleistung und Sicherheit optimieren.

CellMod™ ist die erste virtuelle Lithium-Ionen-Batterie, die in der Lage ist, das Verhalten einzelner Zellen und des Gesamt-Akkus vorherzusagen, darunter das thermische Verhalten mit einer Genauigkeit von über 97 Prozent über eine große Bandbreite an Testbedingungen. CellMod nutzt dabei ein umfassendes elektrochemisches Modell und wird als Funktional Mock-Up (FMU) Einheit zusammengefasst, wodurch es einfach in die meisten Simulationspakete wie Altair Activate® über den offenen Industriestandard FMI (Funktional Mock-Up Interface) integriert werden kann. Die CellMod FMU akzeptiert Eingabegrößen wie Stromstärke, Umgebungstemperatur und Zeitschritte und gibt als Ausgabewerte Spannung, innere Zelltemperatur, Oberflächentemperatur, Ladezustand (SOC) und jede andere interne Zustandsvariable der Zelle aus. Darüber hinaus kann CellMod das Verhalten alternder Zellen simulieren und kann entsprechend skaliert werden, um parallele und serielle Kombinationen von Zellen über Sendynes Begleit-FMU BasicMod abzubilden.

Im Gegensatz zu EC-Modellen berücksichtigt CellMod physikalische Prozesse, die innerhalb der Zelle ablaufen, darunter Festkörperdiffusion, Diffusion der Elektrolytlösung, Reaktionskinetik, Ladungstransfer, Wärmetransfer usw. Daher kann CellMod das Zellenverhalten mit einer hohen Genauigkeit vorhersagen.

„Sendyne hat das allererste virtuelle, physikbasierte Lithium-Ionen-Batterie-Modell für Echtzeit-Co-Simulation entwickelt. Altair freut sich, den Altair HyperWorks Kunden diese neue Funktion vorzustellen, um den wachsenden Bedarf im Bereich elektrische Fahrzeuge zu unterstützen, in dem die physik-basierende Simulation zunehmend erforderlich ist. Die Ingenieure haben nun die Möglichkeit, Akkus virtuell mit einem höheren Genauigkeitsgrad ihrer Design-Modelle zu testen und dabei Hardware- und Software-in-the-Loop, thermische Simulationen, online Batterieprognosen und viele andere Anwendungen durchzuführen“, sagte Richard Yen, SVP, Global Automotive and Industry Verticals Team, Altair.

Das Standard-Batteriemodell für CellMod ist die Panasonic NCR18650A. Diese Version kann als Platzhalter für eine allgemeine Lithium-Ionen-Batterie verwendet werden – und bietet dennoch eine höhere Genauigkeit als das, was ein Ersatzschaltungsmodell leistet. Für Design-Teams, die eine höhere Genauigkeit (97 Prozent oder bis zum Level der statistischen Streuung) benötigen, können schnell zellenspezifische Versionen erstellt werden, die beliebige Typen von Lithium-Ionen-Batterien repräsentieren, von NMC und LMO bis hin zu LFP und NCA sowie Abwandlungen dieser Zellen.

„Sendyne freut sich, der Altair Partner Alliance beizutreten und ist überzeugt davon, dass CellMod Altairs Kunden in den Bereichen Automotive, Aerospace und eMobility helfen wird, schnellere, bessere und kosteneffizientere batteriebetriebene Systeme zu bauen“, sagte John Milios, CEO, Sendyne.

Altair HyperWorks Anwender können CellMod FMU hier herunterladen. Um mehr über CellMod FMU zu erfahren, besuchen Sie bitte das Einführungswebinar, das am 17. Oktober 2019 um 16 Uhr stattfindet. Das Webinar wird gemeinsam von Altair und Sendyne veranstaltet und präsentiert.

Die APA bietet on-demand Zugriff auf ein breites Spektrum an Softwareanwendungen von über 50 Unternehmen an. Altair Kunden können so aus einer zentralen Quelle eine Vielzahl an Softwarewerkzeugen nutzen, die ihnen dabei helfen, ihre Produkteinführungszeit zu verkürzen, Entwürfe noch intelligenter zu gestalten und fundierte Entscheidungen früher zu treffen.

Über Sendyne

Sendyne ist ein führender Entwickler von Mess- und Simulationstechnologie für eMobility, darunter elektrische Fahrzeuge und Ladestationen. Die Messprodukte umfassen das SIM 100 Isolationsüberwachungsgerät und das SFP200 zur genauen Messung von Stromstärke und Spannung. Beide sind als Modul oder als ICs verfügbar. Die Simulationsprodukte umfassen CellMod, die erste physikbasierte virtuelle Batterie, die einfach in die meisten Simulationspakete für Co-Simulation und HIL integrieret werden kann.