Serienautos mit Elektroantrieb stehen dieses Jahr im Mittelpunkt der IAA. Bislang zeigte die Branche vor allem Fahrzeugstudien, endlich bringen die Hersteller ihre Ideen nun auf die Straße. Deren Herzstück ist fast immer eine Lithium-Ionen-Batterie. Was die IAA-Besucher nicht sehen:
Der Entwicklungsaufwand für diese Energiespeicher ist riesig, meist sogar größer als für das gesamte übrige Auto. Und dennoch bleiben dabei für die Ingenieure noch viele Fragen offen. Die Entwicklung der Fahrzeug-Akkus steht erst am Anfang, es gibt wenig Praxis-Erfahrungen mit den High-Tech-Energiespeichern.
Ebenfalls auf der IAA zeigt das Tech-Unternehmen TWAICE, wie die Autohersteller ihre Batterien wesentlich schneller und günstiger konstruieren können. Die Software der Münchener Firma hilft den Ingenieuren bei der Entwicklung und Validierung als auch später beim Betrieb von Akkus. Das Programm erstellt dazu einen digitalen Zwilling, also ein virtuelles Abbild der Batterie. Damit lassen sich schon frühzeitig Aussagen zu Verhalten und Alterung des Energiespeichers unter den späteren, realen Fahrbedingungen treffen. Bislang können Ingenieure solche Erkenntnisse erst gewinnen, indem sie die gebrauchte Batterie testen. Mit dem TWAICE-Programm hingegen sind jederzeit präzise virtuelle Einblicke in das Innenleben eines Akkus möglich. Das spart Entwicklungskosten, weil zum Beispiel langwierige Labortests überflüssig werden.
So können Entwickler bestimmte Anwendungsfälle bereits vor dem Bau der Batterie am digitalen Zwilling berechnen. Entsprechend legen sie dann die Größe des Akkus fest und vermeiden teure Fehlkalkulationen. Solche Fälle sind in der Branche bekannt: Da wurden Batterien zu groß oder zu klein geplant, weil vorab keine Fahrdaten verfügbar waren. Mit einem digitalen Zwilling hingegen können solche Daten zuverlässig errechnet werden.
Kein Wunder, dass viele Autohersteller die Software von TWAICE einsetzen, ebenso wie mit Produzenten von Nutzfahrzeugen, Elektrowerkzeugen oder stationären Batteriespeichern. Sie alle wollen ein besseres Verständnis für die Prozesse im Innern ihrer Batterien erhalten. Denn nur so lassen sich frühzeitig bestimmte Testsituationen berechnen und aufwändige Versuchsträger sparen. Daher bedeutet der Einsatz des digitalen Zwillings für die Anwender weniger Zeitaufwand und Kosten schon im Entwicklungsprozess.
Damit sind die Möglichkeiten aber nicht ausgeschöpft. „Wir können den Betreibern auch deutliche Einsparungen während des Gebrauchs der Akkus verschaffen“, sagt TWAICE-Mitgründer Stephan Rohr. Der sogenannte After Sales-Bereich hat einen entscheidenden Anteil in der Wertschöpfungskette von Fahrzeugen. Hier geht es um die Wartung, aber auch um Garantiefälle oder Reparaturen. Mit einem digitalen Batterie-Zwilling könnten defekte Module oder Zellen der Batterie präventiv und zielgerichtet ersetzt werden. Bislang sind dazu aufwändige Tests und Diagnoseverfahren üblich, in denen nach einer Schwachstelle gesucht wird.
Nun werden technische Defekte an einzelnen Batteriezellen deutlich schneller und genauer lokalisiert. Das macht sogar die prädiktive Wartung möglich: Hier werden Komponenten so frühzeitig ausgetauscht, dass sie nicht auch noch andere Teile beschädigen. Der digitale Zwilling meldet präzise die Schadensstelle, eine aufwändige Prüfung der gesamten Batterie ist überflüssig. So lassen sich bei der Wartung zehn Prozent des Materialeinsatzes und sogar 30 Prozent der Personalkosten einsparen, schätzt Rohr. Und sollte die Batterie tatsächlich einmal ausfallen, hilft die TWAICE-Software wieder: Mit den gewonnenen Daten wird schnell klar, ob ein Garantiefall eintritt und wer den Schaden zu tragen hat.
Der digitale Zwilling liefert damit Entwicklern und Betreibern von elektrischen Autobatterien volle Transparenz. Das gilt auch für die verbleibende Lebenszeit des Akkus. Angesichts des hohen Wertes ist es besonders wichtig, die Batterie möglichst lange ohne Schaden zu betreiben. Mit Hilfe der Software aus München lässt sich der Betrieb so optimieren, dass diese Phase verlängert werden kann. Auch der Restwert der Batterie ist auf diese Weise präzise zu bestimmen. Bislang muss er noch recht ungenau geschätzt werden. Ist aber bekannt, wie sehr die Batterie tatsächlich beansprucht wurde, lässt sich deren weitere Lebensdauer genauer berechnen.
Quelle:TWAICE Technologies GmbH
