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电池分析软件解决电池生命周期的挑战

2022-07-29 16:36:00

随着道路上电动汽车数量的增加，汽车制造商必须高效、环保地管理电池的整个生命周期。在欧洲，已经发布了一项新的电池指令，对所有电池提出了要求，包括用于汽车应用的电池，例如效率和性能、耐用性、碳足迹监测、原材料来源、处置和报废回收利用电池。

一种可以解决这些问题的方法是基于平台和电池分析技术，它们将智能带入电池生产过程及其第一个生命周期。分析软件平台提供的智能可让您延长电池的使用寿命，生产更好、更高效的电池（因此具有更大的自主权），简化废弃电池的回收过程，并防止安全风险和召回。

Twaice 电池分析软件

Twaice 是总部位于德国慕尼黑的公司，使用数字孪生模型和基于云的软件开发电池预测分析软件。通过直接与电池管理系统连接，该平台收集重要数据进行分析，例如电压和温度，以确定电池的当前状态。

使用在云上运行的数字双胞胎，您可以创建一个模型，忠实地模拟锂离子电池的运行，帮助汽车制造商选择正确的材料和适当的电池尺寸。数字孪生是 Twaice 开发的技术的核心，它将对电池物理和操作的深入了解与人工智能算法相结合，以评估电池的当前状态并预测其未来状态，从而预测其可靠性。除了在其运行生命周期内改善电池管理外，Twaice 开发的软件还提供了额外的信息，例如电池的老化程度及其剩余价值。图 1 显示了 Twaice 在测试中的建模和仿真。

Twaice 开发的技术不仅针对汽车领域，而且更广泛地针对整个移动领域和能源领域。

“我们将自己定义为领先的电池分析和模拟公司，帮助我们的移动和能源行业的客户，”Twaice 的联合创始人兼联合首席执行官 Stephan Rohr 说。“我们的客户包括大型汽车制造商，但也可以是车队运营商、运营巴士和汽车。另一方面，我们也在解决能源行业，大型存储制造商需要在电池业务上取得成功。”

在未来 5 到 10 年内，将大规模部署电池，为汽车、公共汽车、卡车和储能系统供电，这将为电池生命周期带来很多挑战。电池的设计是一项至关重要的任务，因为您必须选择正确的电池化学成分、充电速度、续航里程和所有相关参数。有很多挑战以某种方式与电池健康和电池寿命相关联。

“我们四年前开始建立一家公司，帮助移动和能源行业拥有更好的电池生命周期，”Rohr 说。“我们正在构建并向客户提供他们可以在两个主要用例中使用的软件工具，即开发阶段和业务运营。”

尽管其总部位于慕尼黑，但 Twaice 已经在欧洲开展业务，在巴黎开设了办事处，并于去年 10 月在芝加哥开设了办事处，以覆盖他们所服务的客户并在现场为他们提供支持。

如前所述，Twaice 专注于电池通常非常大的汽车和能源行业。在电动巴士中，电池的维持寿命约为 100，000 至 250，000 欧元；因此，拥有适当的电池生命周期是运营巴士车队的企业的关键因素。当然，这与使用非常小的电池（例如电动踏板车）有点不同。Rohr 说：“当公司开始开发他们的滑板车或电池时，他们总是可以应用我们的电池模拟工具来帮助评估电池寿命。无论是踏板车公司、汽车公司、公共汽车公司还是能源公司，对我们来说都无关紧要。”

Twaice 软件分析提供的另一个相关功能是保修跟踪。例如，公交车队公司可以使用它来评估在接下来的两年、三年或四年内是否可能发生保修索赔，当任何健康参数超出保修范围时就会发生这种情况。

Twaice 的软件还可用于深入研究电池架构。由于电池由许多不同的电池模块组成，因此可以检测到故障电池。因此，分析不仅在系统级别执行，还深入到模块和单元级别（图 2）。这可以提供有价值的信息，例如何时需要更换模块。客户因此可以节省大量资金，因为更换单个模块比更换整个电池组更便宜。

“我们系统的核心是预测电池分析，”Rohr 说。“它不仅限于评估当前状态，还可以预测未来，比如三年后的剩余寿命、三年后的剩余续驶里程，或者电池何时会过期。”

Twaice 是一个真正覆盖整个电池生命周期的播放器，即开发阶段和监控阶段。涵盖这两个阶段会带来一些好处，因为可以使用协同作用，将知识（数字双胞胎和分析）从开发阶段转移到运营和预测阶段。公司可以使用 Twaice 的软件来检查电池系统的剩余寿命和健康状况，并确定它是否适合二次使用，或者一旦不再适合其首次使用时是否应该直接进行回收。

在技术方面，目前有几种不同的技术用于锂离子电池制造，例如镍锰钴（NMC）、镍钴铝（NCA）和磷酸铁锂（LFP）。“我们看到了向 LFP 发展的强劲趋势，特别是在能源领域，而且在移动领域，因为你将摆脱钴，而且它也更便宜，”Rohr 说。

Twaice 目前与研究固态电池的大学和公司有着非常牢固的关系，但在 Rohr 看来，它们在 2025-2027 年之前不会商用。　

审核编辑：彭静

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