EV-Batterie Alterungs-Simulator

EV-Batterie Alterungs-Simulator - Semi physikalisches Degradationsmodell.

Basis-Parameter

Pack Topologie (Statistik)

Zyklischer Stress

⏳ Kalendarik

🔧 Experten-Modus

Schmalstieg Parameter (Table 2)

(Maximal 0 Tage simuliert)

Leistung (kW) & State of Charge (%)

Zell-Temperatur (°C) & Zell-Spannung (V)

Gesundheit: Kapazität vs. Widerstand (Durchschnitt)

Ladezyklen & Stecker-Vorgänge (SoH Feedback)

Power Fade: DC-Ladezeit (10-80%)

Design Life Boundary (Optimum)

Zell-Alterung im Pack (Drift der Gauß-Verteilung)

Beobachte, wie die Streuung über die Jahre zunimmt. Die schwächste Zelle (rote Linie) altert durch die minimal höhere relative Belastung (DoD) immer schneller und bestimmt das Lebensende des gesamten Packs.

Zustand am Lebensende

SoH der Zellen beim Ausfall des gesamten Packs.

Isolierte Alterungsmechanismen (jeweils von 100% abwärts)

Hier siehst du, wie viel Kapazität jedes Modell für sich allein kosten würde.

Schmalstieg: C_fade (Gesamtkapazität)

Schmalstieg: R_rise (Widerstandszuwachs)

Jahresverlauf Umgebungstemperatur (°C)

Schmalstieg Parameter (Table 2)

Monat Jahr SoH_Mean (%) SoH_Pack (%) C_cal (LLI) C_cyc (LAM) SoR_Rise (%) EFC Abs. Ladevorgänge

Was kann dieses Tool (und was nicht)?

Das kann das Tool

Wissenschaftliche Basis Es nutzt eine abgewandelte Arrhenius-Gleichung und das Zeit-Gesetz (t^z) von Schmalstieg et al., um die chemische Alterung (LLI/LAM) realistisch abzubilden.
Echte Klimadaten Durch den Import von CSV-Wetterdaten wird die kalendarische Alterung präzise auf Basis stündlicher Temperaturen berechnet.
Pack-Dynamik Es simuliert, wie die schwächste Zelle im Pack (statistischer Rand der Gauß-Verteilung) das Ende der Reichweite erzwingt.
Fahrdynamik Es simuliert Stunde für Stunde bis zu 25 Jahren, SoC, Zelltemperatur usw.

Das kann es nicht

Keine Defekt-Vorhersage Plötzliche Zell-Kurzschlüsse, Elektronikschäden am BMS oder mechanische Unfälle können nicht simuliert werden.
Heizung/Kühlung Der Energieverbrauch für die Klimatisierung des Akkus im Winter ist in der Kilometer-Rechnung nur pauschal inkludiert.
BMS-Strategien Jeder Hersteller nutzt andere Puffer (Brutto/Netto). Das Tool geht von einer physikalisch verfügbaren Kapazität aus.
Zellunterschiede Ich habe 3 Zelltypen integriert (die Sanyo ist aus dem Schmalstieg Paper), die restlichen aus Erfahrungs- und Messwerten von mir selbst. Die Daten gilt es zu validieren!
Zeitliche Auflösung Es simuliert Stunde für Stunde bis zu 25 Jahren, SoC, Zelltemperatur usw. aber theoretisch müsste man eher auf Minuten gehen, um thermische Spitzen usw. wirkliuch abzubilden. Das sprengt aber den Rechenaufwand für ein einfaches HTML Tool.

Wissenschaftliche Grundlagen & Referenzen

Dieses Simulationstool basiert auf den folgenden Papern, welche ich in Ihren Ansätzen kmbiniert habe und gewisse Teile sind komplett selbst entwickelt.

Schmalstieg, J., Käbitz, S., Ecker, M., & Sauer, D. U. (2014).
A holistic aging model for Li(NiMnCo)O2 based 18650 lithium-ion batteries. Journal of Power Sources.
Naumann, M., et al. (2020).
Analysis and modeling of cycle aging of a commercial LiFePO4/graphite cell. Journal of Power Sources, 451.
Peter M. Attia et al. (2022).
Review—“Knees” in Lithium-Ion Battery Aging Trajectories. J. Electrochem. Soc. 169.