隨著道路上電動(dòng)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(gè)生命周期。在歐洲，已經(jīng)發(fā)布了一項(xiàng)新的電池指令，對(duì)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(cè)、原材料來(lái)源、處置和報(bào)廢回收利用電池。

一種可以解決這些問(wèn)題的方法是基于平臺(tái)和電池分析技術(shù)，它們將智能帶入電池生產(chǎn)過(guò)程及其第一個(gè)生命周期。分析軟件平臺(tái)提供的智能可讓您延長(zhǎng)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(jiǎn)化廢棄電池的回收過(guò)程，并防止安全風(fēng)險(xiǎn)和召回。

Twaice 電池分析軟件

Twaice 是總部位于德國(guó)慕尼黑的公司，使用數(shù)字孿生模型和基于云的軟件開(kāi)發(fā)電池預(yù)測(cè)分析軟件。通過(guò)直接與電池管理系統(tǒng)連接，該平臺(tái)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(yùn)行的數(shù)字雙胞胎，您可以創(chuàng)建一個(gè)模型，忠實(shí)地模擬鋰離子電池的運(yùn)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(kāi)發(fā)的技術(shù)的核心，它將對(duì)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(píng)估電池的當(dāng)前狀態(tài)并預(yù)測(cè)其未來(lái)狀態(tài)，從而預(yù)測(cè)其可靠性。 除了在其運(yùn)行生命周期內(nèi)改善電池管理外，Twaice 開(kāi)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(jià)值。圖 1 顯示了 Twaice 在測(cè)試中的建模和仿真。

Twaice 開(kāi)發(fā)的技術(shù)不僅針對(duì)汽車領(lǐng)域，而且更廣泛地針對(duì)整個(gè)移動(dòng)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(dòng)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(shuō)?！拔覀兊目蛻舭ù笮推囍圃焐?，但也可以是車隊(duì)運(yùn)營(yíng)商、運(yùn)營(yíng)巴士和汽車。另一方面，我們也在解決能源行業(yè)，大型存儲(chǔ)制造商需要在電池業(yè)務(wù)上取得成功。”

在未來(lái) 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(chǔ)能系統(tǒng)供電，這將為電池生命周期帶來(lái)很多挑戰(zhàn)。電池的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)至關(guān)重要的任務(wù)，因?yàn)槟仨氝x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(kāi)始建立一家公司，幫助移動(dòng)和能源行業(yè)擁有更好的電池生命周期，”Rohr 說(shuō)?！拔覀冋跇?gòu)建并向客戶提供他們可以在兩個(gè)主要用例中使用的軟件工具，即開(kāi)發(fā)階段和業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)?！?/p>

盡管其總部位于慕尼黑，但 Twaice 已經(jīng)在歐洲開(kāi)展業(yè)務(wù)，在巴黎開(kāi)設(shè)了辦事處，并于去年 10 月在芝加哥開(kāi)設(shè)了辦事處，以覆蓋他們所服務(wù)的客戶并在現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)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\(yùn)營(yíng)巴士車隊(duì)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(dòng)踏板車）有點(diǎn)不同。Rohr 說(shuō)：“當(dāng)公司開(kāi)始開(kāi)發(fā)他們的滑板車或電池時(shí)，他們總是可以應(yīng)用我們的電池模擬工具來(lái)幫助評(píng)估電池壽命。無(wú)論是踏板車公司、汽車公司、公共汽車公司還是能源公司，對(duì)我們來(lái)說(shuō)都無(wú)關(guān)緊要?！?/p>

Twaice 軟件分析提供的另一個(gè)相關(guān)功能是保修跟蹤。例如，公交車隊(duì)公司可以使用它來(lái)評(píng)估在接下來(lái)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(shí)就會(huì)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(cè)到故障電池。因此，分析不僅在系統(tǒng)級(jí)別執(zhí)行，還深入到模塊和單元級(jí)別（圖 2）。這可以提供有價(jià)值的信息，例如何時(shí)需要更換模塊?？蛻粢虼丝梢怨?jié)省大量資金，因?yàn)楦鼡Q單個(gè)模塊比更換整個(gè)電池組更便宜。

“我們系統(tǒng)的核心是預(yù)測(cè)電池分析，”Rohr 說(shuō)?！八粌H限于評(píng)估當(dāng)前狀態(tài)，還可以預(yù)測(cè)未來(lái)，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(shí)會(huì)過(guò)期?！?/p>

Twaice 是一個(gè)真正覆蓋整個(gè)電池生命周期的播放器，即開(kāi)發(fā)階段和監(jiān)控階段。涵蓋這兩個(gè)階段會(huì)帶來(lái)一些好處，因?yàn)榭梢允褂脜f(xié)同作用，將知識(shí)（數(shù)字雙胞胎和分析）從開(kāi)發(fā)階段轉(zhuǎn)移到運(yùn)營(yíng)和預(yù)測(cè)階段。公司可以使用 Twaice 的軟件來(lái)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(shí)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）。“我們看到了向 LFP 發(fā)展的強(qiáng)勁趨勢(shì)，特別是在能源領(lǐng)域，而且在移動(dòng)領(lǐng)域，因?yàn)槟銓[脫鈷，而且它也更便宜，”Rohr 說(shuō)。

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(lái)，它們?cè)?2025-2027 年之前不會(huì)商用?！?/p>