電池分析軟件解決電池生命周期的挑戰(zhàn)

隨著道路上電動汽車數(shù)量的增加，汽車制造商必須高效、環(huán)保地管理電池的整個生命周期。在歐洲，已經(jīng)發(fā)布了一項新的電池指令，對所有電池提出了要求，包括用于汽車應(yīng)用的電池，例如效率和性能、耐用性、碳足跡監(jiān)測、原材料來源、處置和報廢回收利用電池。

一種可以解決這些問題的方法是基于平臺和電池分析技術(shù)，它們將智能帶入電池生產(chǎn)過程及其第一個生命周期。分析軟件平臺提供的智能可讓您延長電池的使用壽命，生產(chǎn)更好、更高效的電池（因此具有更大的自主權(quán)），簡化廢棄電池的回收過程，并防止安全風(fēng)險和召回。

Twaice 電池分析軟件

Twaice 是總部位于德國慕尼黑的公司，使用數(shù)字孿生模型和基于云的軟件開發(fā)電池預(yù)測分析軟件。通過直接與電池管理系統(tǒng)連接，該平臺收集重要數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，例如電壓和溫度，以確定電池的當(dāng)前狀態(tài)。

使用在云上運行的數(shù)字雙胞胎，您可以創(chuàng)建一個模型，忠實地模擬鋰離子電池的運行，幫助汽車制造商選擇正確的材料和適當(dāng)?shù)碾姵爻叽?。?shù)字孿生是 Twaice 開發(fā)的技術(shù)的核心，它將對電池物理和操作的深入了解與人工智能算法相結(jié)合，以評估電池的當(dāng)前狀態(tài)并預(yù)測其未來狀態(tài)，從而預(yù)測其可靠性。 除了在其運行生命周期內(nèi)改善電池管理外，Twaice 開發(fā)的軟件還提供了額外的信息，例如電池的老化程度及其剩余價值。圖 1 顯示了 Twaice 在測試中的建模和仿真。

Twaice 開發(fā)的技術(shù)不僅針對汽車領(lǐng)域，而且更廣泛地針對整個移動領(lǐng)域和能源領(lǐng)域。

“我們將自己定義為領(lǐng)先的電池分析和模擬公司，幫助我們的移動和能源行業(yè)的客戶，”Twaice 的聯(lián)合創(chuàng)始人兼聯(lián)合首席執(zhí)行官 Stephan Rohr 說?！拔覀兊目蛻舭ù笮推囍圃焐?，但也可以是車隊運營商、運營巴士和汽車。另一方面，我們也在解決能源行業(yè)，大型存儲制造商需要在電池業(yè)務(wù)上取得成功?！?/p>

在未來 5 到 10 年內(nèi)，將大規(guī)模部署電池，為汽車、公共汽車、卡車和儲能系統(tǒng)供電，這將為電池生命周期帶來很多挑戰(zhàn)。電池的設(shè)計是一項至關(guān)重要的任務(wù)，因為您必須選擇正確的電池化學(xué)成分、充電速度、續(xù)航里程和所有相關(guān)參數(shù)。有很多挑戰(zhàn)以某種方式與電池健康和電池壽命相關(guān)聯(lián)。

“我們四年前開始建立一家公司，幫助移動和能源行業(yè)擁有更好的電池生命周期，”Rohr 說?！拔覀冋跇?gòu)建并向客戶提供他們可以在兩個主要用例中使用的軟件工具，即開發(fā)階段和業(yè)務(wù)運營?！?/p>

盡管其總部位于慕尼黑，但 Twaice 已經(jīng)在歐洲開展業(yè)務(wù)，在巴黎開設(shè)了辦事處，并于去年 10 月在芝加哥開設(shè)了辦事處，以覆蓋他們所服務(wù)的客戶并在現(xiàn)場為他們提供支持。

如前所述，Twaice 專注于電池通常非常大的汽車和能源行業(yè)。在電動巴士中，電池的維持壽命約為 100，000 至 250，000 歐元；因此，擁有適當(dāng)?shù)碾姵厣芷谑沁\營巴士車隊的企業(yè)的關(guān)鍵因素。當(dāng)然，這與使用非常小的電池（例如電動踏板車）有點不同。Rohr 說：“當(dāng)公司開始開發(fā)他們的滑板車或電池時，他們總是可以應(yīng)用我們的電池模擬工具來幫助評估電池壽命。無論是踏板車公司、汽車公司、公共汽車公司還是能源公司，對我們來說都無關(guān)緊要。”

Twaice 軟件分析提供的另一個相關(guān)功能是保修跟蹤。例如，公交車隊公司可以使用它來評估在接下來的兩年、三年或四年內(nèi)是否可能發(fā)生保修索賠，當(dāng)任何健康參數(shù)超出保修范圍時就會發(fā)生這種情況。

Twaice 的軟件還可用于深入研究電池架構(gòu)。由于電池由許多不同的電池模塊組成，因此可以檢測到故障電池。因此，分析不僅在系統(tǒng)級別執(zhí)行，還深入到模塊和單元級別（圖 2）。這可以提供有價值的信息，例如何時需要更換模塊?？蛻粢虼丝梢怨?jié)省大量資金，因為更換單個模塊比更換整個電池組更便宜。

“我們系統(tǒng)的核心是預(yù)測電池分析，”Rohr 說?！八粌H限于評估當(dāng)前狀態(tài)，還可以預(yù)測未來，比如三年后的剩余壽命、三年后的剩余續(xù)駛里程，或者電池何時會過期?！?/p>

Twaice 是一個真正覆蓋整個電池生命周期的播放器，即開發(fā)階段和監(jiān)控階段。涵蓋這兩個階段會帶來一些好處，因為可以使用協(xié)同作用，將知識（數(shù)字雙胞胎和分析）從開發(fā)階段轉(zhuǎn)移到運營和預(yù)測階段。公司可以使用 Twaice 的軟件來檢查電池系統(tǒng)的剩余壽命和健康狀況，并確定它是否適合二次使用，或者一旦不再適合其首次使用時是否應(yīng)該直接進(jìn)行回收。

在技術(shù)方面，目前有幾種不同的技術(shù)用于鋰離子電池制造，例如鎳錳鈷 （NMC）、鎳鈷鋁 （NCA） 和磷酸鐵鋰 （LFP）?！拔覀兛吹搅讼?LFP 發(fā)展的強(qiáng)勁趨勢，特別是在能源領(lǐng)域，而且在移動領(lǐng)域，因為你將擺脫鈷，而且它也更便宜，”Rohr 說。

Twaice 目前與研究固態(tài)電池的大學(xué)和公司有著非常牢固的關(guān)系，但在 Rohr 看來，它們在 2025-2027 年之前不會商用。