BaSiS Battery Simulation Studio

Der digitale Zwilling ihrer Batterie

Simulieren Sie mit dem BaSiS Battery Simulation Studio alle relevanten physikalischen und elektrochemischen Vorgänge Ihrer Energiespeicher.

Zustände überwachen – Entwicklung beschleunigen – Betrieb optimieren.

Unterschiedliche Batteriesysteme

Das passende Simulationsmodell

Das Battery Simulation Studio bietet die passende Batteriesimulation für Ihr System und Ihre Herausforderung. Die bereitgestellten BaSiS-Modelle gehen auf die spezielle Beschaffenheit und Funktionsweise unterschiedlicher Batteriesysteme ein.  

Finden Sie hier die Lösung, die zu Ihnen passt: 

BaSiS LIB

Lithium-Ionen-Batterien

BaSiS LAB

Blei-Säure-Batterien

BaSiS CAP

Superkondensatoren

BaSiS HYO

Brennstoffzellen

BaSiS MET

Metallische Batterien

Zusatzmodule

  • Schnittstelle MATLAB® / SIMULINK®

  • Schnittstelle Python

  • Schnittstelle Functional Mock-up Interface FMI

  • Echtzeitmodul für HIL-Systeme

  • Parameterdatenbank für gängige Batteriespeicher

  • Individuelle Emulatoransteuerung

  • Kalendarische und zyklische Alterung

  • HIL-Schnittstellen: EtherCat, CAN, RS232, Ethernet

BaSiS Battery Simulation Studio

Genaue Batteriesimulationen

Battery Simulation Studio

BaSiS Betteriesimulation
BaSiS-Overview_DE

Nutzen Sie das umfangreiche BaSiS Battery Simulation Studio für Ihre individuelle anwenderorientierte Batteriesimulation.

BaSiS Battery Simulation Studio ist eine schnelle, echtzeitfähige und präzise Simulationsumgebung für elektrochemische Speicher. Sie zeigt alle ablaufenden dynamischen Prozesse und Alterungseffekte und unterstützt unsere Kunden ihre Speicher zuverlässiger, robuster, langlebiger und leistungsfähiger zu betreiben.

Als Gesamtpaket bietet BaSiS die notwendige Softwareumgebung und die Parametersätze zur Simulation von Batteriesystemen und ihrer internen und externen Wechselwirkungen.

Batteriesimulationen von BaSiS Battery Simulation Studio können direkt in Ihrer Entwicklungs-, Test- und Prüfumgebung angewandt werden. Dadurch verbessern und beschleunigen Sie Ihre Entwicklungszyklen bei gleichzeitiger Kostenoptimierung.

Das BaSiS Battery Simulation Studio kommt seit Jahren erfolgreich in der Entwicklung, Prüfung und Optimierung von Zellen, Batterien, Packs, Komponenten und Batteriemanagementsystemen im Bereich mobiler Geräte sowie in der Fahrzeug-, Anlagen-, Luft und Raumfahrttechnik zum Einsatz. Dazu gehört auch die Nutzung zur Simulation von Autobatterien.

Vorteile

  • Verstellbare Genauigkeit und Rechengeschwindigkeit über den gesamten Betriebsbereich

  • Das Gesamtpacket – Software und dazugehöriger Parametersatz

  • Simulation von beliebigen Betriebszuständen, Alterungseffekten und dynamischen Kurzzeitprozessen
  • Vorhersage des Klemmenverhaltens
  • Echtzeitfähigkeit: Einsatz in Hardware-in-the-Loop Prüfständen

  • Detaillierte Einblicke in die inneren Vorgänge der Batterie

  • Test von Algorithmen zur Zustandserkennung für Steuerungs- und Überwachungssysteme z.B. Batteriemanagementsysteme

  • Bewertung von Zellen und Systemen in der Entwicklung und Konstruktion (Batteriezellen und Packs)

  • Vollständige individuelle Parametrierung von Zellen aus Datenblatt und 3 individuellen Zellen
  • Verfügbarkeit aller Zell-Parameter
  • Auf allen gängigen Betriebssystemen verfügbar
In der Praxis erfolgreich

Anwendungsbereiche von Batteriesimulatoren

Seit über 25 Jahren ist das BaSiS Battery Simulation Studio erfolgreich im internationalen Industrieeinsatz und beweist täglich seinen Nutzen für die nachhaltige Entwicklung robuster Batteriesysteme.

Anwendungsbeispiele von Batteriesimulatoren finden sich in der Automobilindustrie, in der Medizintechnik, generell bei Batteriesystemen oder auch spezifisch bei sektorspezifischen Prüfständen.

Automobilindustrie

Batteriesysteme

Medizintechnik

Prüfstände

Ihre Vorteile

Produktlebens-zyklus optimieren

Mit den umfangreichen Leistungen des BaSiS Battery Simulation Studio optimieren Sie die Entwicklung Ihres Batteriesystems über den ganzen Produktlebenszyklus hinweg.

  • Entwurf | Entwicklung: Schnellere und kostengünstigere Entwicklung Ihrer Batteriesysteme

  • Versuch | Qualitätssicherung: Nutzung der Batteriesimulation für die Prüfsysteme

  • Betrieb | Service: Mehr Sicherheit im Betrieb durch vorherige Modellierung und Prüfung

  • Wiederverwendung | Lebensdauer: Erkenntnisse zum Ende des Produklebenszyklus Ihrer Batterie, noch bevor sie dieses erreicht

Der Weg zu Ihrer Batteriesimulation

Drei einfache Schritte

Mit Ihrem individuellen Parametersatz und dem BaSiS Battery Simulation Studio erhalten Sie alle wichtigen Daten und anwendungsorientierte Werkzeuge, um aussagekräftige und umfang-reiche Simulationsergebnisse Ihrer Batterie zu erhalten.

Lassen Sie sich noch heute von unseren Experten für Batteriesimulationen und Batterieemulationen beraten!

1. Sie schicken uns eine Batterie und ihr Datenblatt

2. Wir analysieren und parametrieren

3. Sie erhalten das Modell, den Parametersatz und den Report

Mit dem Battery Simulation Studio sparen Sie aufwändige Messreihen und beschleunigen Entwicklungsprozesse von Batterien und Batteriesystemen.

Unser Angebot

Zusätzliche Leistungen

Beratung und Parameterbestimmung

Durch unsere über 15-jährige Expertise können wir Sie bezüglich der unterschiedlichen Modellierungsansätze, Einsatzgebiete sowie der dazugehörigen Parametrierung speziell für Ihre Anwendung umfassend beraten.

  • Bestimmung von Alterungs- und Leistungsdatensätzen
  • Charakterisierung im Frequenz- und Zeitbereich
  • Langzeitstudien zur Batteriealterung
  • Spezielle Anpassung an die Batterie des Kunden

Softwareanpassung

Um unsere Batteriemodelle zielgerichtet in Ihre Simulations- oder Prüfumgebung zu integrieren, bieten wir Ihnen individuelle Softwareanpassungen an unserem Batteriemodell.

  • Systemintegration in Entwicklungs- und Hardware-in-the-Loop-Umgebungen

  • Schnittstellenerweiterungen und Datenbankanpassungen

  • Anpassungen von Visualisierungen und Nutzerführung

Quantifizierung von Alterungsprozessen

  • Wachstum der Solid Electrolyte Interface (SEI)

  • Elektrolytreduktion
  • Gasentwicklung
  • Abnahme des aktiven Elektrodenmaterials
  • Abbildung von vielen Jahren innerhalb von Stunden

  • Lithium-Plating

Seminare und Schulungen

Sie möchten Ihrem Team eine qualifizierte Weiterbildung zur Simulation und Emulation von Batterien und ihrem Einsatz bei realen Praxisfällen bieten? Sprechen Sie uns an und wir passen das Seminar an die von Ihnen gewünschten Themengebiete, dem Vorwissen Ihres Teams und Ihre Ziele an.

  • Auftragssimulationen
  • Schulungen, Schulungsmaterial
  • Kooperations- und Lizensierungsmodelle
  • Partnerprogramm
Hintergrundwissen

So funktioniert eine Batteriesimulation

Was ist eine Batteriesimulation?

Die Batteriesimulation ist die Nachbildung des elektrischen Verhaltens einer Batterie in einer virtuellen Umgebung. Dies ermöglicht die Untersuchung der Batterieleistung, ohne dass eine echte Batterie benötigt wird. Mit Hilfe der Simulation lässt sich vorhersagen, wie sich eine Batterie unter verschiedenen Bedingungen verhalten wird, was zur Verbesserung der Batteriekonstruktion und zur Verlängerung ihrer Lebensdauer beiträgt.  

Wie entsteht die bestmögliche Batteriesimulation?

Damit die Batteriesimulation ein System bestmöglich abbilden kann, muss der richtige Modellierungsansatz mit den zulässigen Modellvereinfachungen ausgewählt werden (White-Box, Grey-Box oder Black- Box). Hier kommt es auf die optimale Ausrichtung auf die Anforderungen der spezifischen Fragestellung und dem jeweiligen System an. Zudem können auch Kosten-/Nutzen-Abwägungen eine Rolle spielen. 

Nach der Wahl des passenden Ansatzes besteht die Herausforderung bei der Erstellungen des bestmöglichen Batteriesimulators in der Modellentwicklung, Erprobung, Implementierung und Parametrierung. 

Was beinhaltet ein Simulationsmodell für Batterien?

  • Gleichungen oder Gleichungssysteme
  • Eingangsgrößen (z.B. Strom und Umgebungstemperatur) und Ausgangsgrößen (z.B. Spannung), die anhand der zu Grunde liegenden Gleichungen und anhand des aktuellen Batteriezustandes (z. B. SOC) berechnet werden
  • Parameter, die sich für die spezifischen Batterien unterscheiden – Parameter können in Form von Kennlinien hinterlegt werden, um diese während der Batteriesimulation z. B. temperaturabhängig nachzuführen oder es werden die physikalischen Vorgänge dargestellt 

Bei dem White-Box Ansatz werden die in einer Batterie physikalisch oder elektrochemisch auftretenden Vorgänge mithilfe von partiellen Differentialgleichungen simuliert. Dabei besitzt jeder Modellparameter eine physikalische Bedeutung. So können Einblicke in die Systeme der Batterie gewonnen werden, die ohne ein Simulationsmodell nicht möglich wären.

Für die Entwicklung eines solchen Modells für die Batteriesimulation ist ein genaues Systemverständnis des Energiespeichers notwendig.

Die BaSiS-Modelle für die Technologien Lithium-Ionen-Batterien (LIB) und Blei-Säure-Batterien (LAB) wurden anhand des White-Box Ansatzes erarbeitet.

  • Beschreibt das nichtlineare Batterieverhalten über den kompletten Betriebsbereich
  • Dieser Ansatz ist typischerweise rechenintensiver als die zwei anderen Ansätze

Bei dem Grey-Box Ansatz zur Batteriesimulation, der typischerweise in Form eines elektrischen Ersatzschaltbildes funktioniert, hat ein Teil der Modellparameter eine physikalische Bedeutung, ein anderer Teil nicht.

Dieser Ansatz besitzt eine hohe Rechengeschwindigkeit

Beschreibt das stark nichtlineare Batterieverhalten nur in einem bestimmten Betriebspunkt gut und nicht über den gesamten Betriebsbereich der Batterie, also SOH, SOC, I, T

Es kann mit dieser Simulation nur das Ein-/Ausgangsverhalten einer Batterie betrachtet werden

Es sind keine Einblicke in das System der Batterie möglich

Bei dem Black-Box Ansatz werden für die Batteriesimulation nahezu keine Kenntnisse über das System benötigt, welches modelliert werden soll. Stattdessen werden relativ umfangreiche und zeitaufwendige Messungen im Labor zur Parametrierung durchgeführt, um gute Simulationen erzielen zu können.

Diese Modelle werden für die Batteriesimulation aktuell relativ selten eingesetzt.

Eine schnelle Rechengeschwindigkeit

Es ist kein Einblick in das System möglich, sodass auch kein weitergehendes Verständnis über die Batterie gewonnen werden kann

Aus der Forschung für die Praxis.
Entdecken Sie die aktuellen Forschungshintergründe zum
BaSiS Battery Simulation Studio.

BaSiS Battery Simulation Studio

Kontakt

Dipl.-Ing. Philipp Brosche

Hardware-in-the-Loop Systeme

  • + 49 561 7294-293

  • philipp.brosche@iee.fraunhofer.de

  • Fraunhofer IEE
    Joseph-Beuys-Straße 8
    34117 Kassel

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