Unsere Modelle
Die BaSiS- Modelle beschreiben die aktuell bekannten und relevanten physikalischen und elektrochemische Prozesse in Lithium-Ionen und Blei-Säure Zellen. Je nach Branche kann das Modell Entwicklungsprozesse in der Industrie auf verschiedene Art- und Weise unterstützen.
Unsere Modelle arbeiten mit hoher Präzision – das bedeutet, dass das Modell den relevanten Bereich abdecken kann und die Simulationsgenauigkeit für die jeweilige Anwendung präzise genug ist. Weiterhin gibt es für den Vergleich von Batteriemodellen bisher keinen einheitlichen Standard in Form von Strom- und Temperaturprofilen.
Bei den BaSiS-Modellen kann der Anwender über einen Steuerungsparameter zwischen höherer Genauigkeit und höherer Rechengeschwindigkeit wählen. Aus den genannten Gründen sind daher keine absoluten Angaben zur Präzision möglich.
Die BaSiS-Modelle für die Technologien Lithium-Ionen-Batterien (LIB) und Blei-Säure-Batterien (LAB) wurden anhand des White-Box Ansatzes entwickelt, da alle Batterien stark nicht-lineare Systeme sind und eine große Abhängigkeit von der Temperatur, dem SOH, dem SOC und dem Strom besitzen.
Hintergrundinformationen – Batteriesimulationen
So werden Simulationsmodelle für Batterien erstellt.
Simulationsmodelle für Blei-Säure oder Li-Ionen Batterien können je nach Modellierungsansatz verschieden aufgebaut sein.
Die Simulationsmodelle für Batterien vereint, dass sie folgendes beinhalten:
- 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 Simulation z. B. temperaturabhängig nachzuführen oder es werden die physikalischen Vorgänge dargestellt
Bei einem Modell handelt es sich immer um eine vereinfachte Abbildung der Realität, da die genaue Beschreibung der Realität oftmals zu komplex ist. Prinzipiell besteht die Schwierigkeit bei einer Batteriesimulation zunächst also darin den für die spezifische Fragestellung richtigen Modellierungsansatz und die zulässigen Modellvereinfachungen zu wählen. Dabei muss insbesondere bei der Anwendung in der Industrie ein entsprechendes Kosten-/Nutzenverhältnis gegeben sein. Hat man den entsprechenden Modellierungsansatz gewählt, besteht die Herausforderung in der Modellentwicklung, Implementierung und Parametrierung.
Modelle für die Batteriesimulation
Im Wesentlichen gibt es drei verschiedene Ansätze, die man für eine Batteriemodellierung wählen kann. Dabei wird zwischen sogenannten Black-Box, Grey-Box und White-Box Modellen unterscheiden.
Black-Box
Black-Box Modelle werden für die Batteriemodellierung aktuell relativ selten eingesetzt.
Grey-Box
Bei dem Grey-Box Ansatz, typischerweise in Form eines elektrischen Ersatzschaltbildes, hat ein Teil der Modellparameter eine physikalische Bedeutung, ein anderer Teil nicht.
White-Box
Bei dem White-Box Ansatz beschreibt man die in einer Batterie physikalisch und elektrochemisch auftretenden Vorgänge anhand von partiellen Differentialgleichungen. Jeder Modellparameter besitzt also eine physikalische Bedeutung.
