High-Performance-EVs auf neuem Level: Die Kraft der Batteriesimulation

Der McMurtry Spéirling PURE VP1, eine Kundenversion des Startups rekordbrechenden Goodwood-Autos, entwickelt mit About:Energys Batteriesimulationswerkzeugen.

Neudefinition von High-Performance im Elektrozeitalter

Im heutigen Elektrozeitalter wird die Definition von „High-Performance“ neu geschrieben – dank elektrischer Sportwagen, Supersportwagen und Hypercars, die Grenzen verschieben, die einst als unerreichbar galten. Sogar die Formel 1 hat, für viele überraschend, Elektrifizierung durch Integration hybrider elektrischer Systeme an der Spitze des Motorsports angenommen. Jede atemberaubende 0-auf-100-km/h-Zeit oder jeder rekordverdächtige Rundenzeit wird von einem Batteriesystem unterstützt, das mit Präzision engineered wurde. Zunehmend wird diese Präzision durch Simulations-Technologie getrieben.

Simulation als revolutionäres Werkzeug

Simulation in der Batterieentwicklung hat sich als revolutionäres Werkzeug etabliert, das Ingenieure mit den Mitteln ausstattet, High-Performance-Elektrofahrzeuge schneller, effizienter und kostengünstiger zu entwickeln. Durch Kombination fortschrittlicher Software mit präzisen elektrochemischen Daten können Automobilhersteller Batteriesysteme nun in einer virtuellen Umgebung entwickeln und optimieren – was zu reduziertem Risiko, kürzeren Entwicklungszyklen und Fahrzeugen führt, die früher Straße und Rennstrecke erreichen.

Fallbeispiel: McMurtry Automotive

Die Arbeit, die About:Energy mit McMurtry Automotive leistete, zeigt, wie effektiv Batteriesimulation sein kann. Das erfahrene Team hat die Welt mit seinem Spéirling-Hypercar etwas schockiert: 0 auf 100 km/h in nur 1,4 Sekunden bei einem Rekordlauf beim Goodwood Festival of Speed 2022. Doch jenseits der aufmerksamkeitsstarken Performance war die beeindruckendste Leistung das, was hinter den Kulissen passierte: Mit modernsten Batteriesimulationswerkzeugen komprimierte McMurtry einen monatelangen Batteriepack-Design-Prozess auf nur wenige Wochen – eine Reduktion von über 70 Prozent.

Extreme Anforderungen an High-Performance-EVs

High-Performance-EVs wie der Spéirling müssen höheren physikalischen Anforderungen und Lasten standhalten als konventionelle, straßenzugelassene Elektrofahrzeuge. Sie müssen extreme Beschleunigung, schnelle Entlade- und Ladezyklen und kontinuierliche hohe thermische Lasten aushalten – alles Bedingungen, die enormen Stress auf Batteriezellen und -systeme ausüben. Diese Anforderungen erfordern ein höheres Maß an Vertrauen und Präzision in der Entwicklungsphase – und Simulation bietet genau das.

McMurtrys Engineering-Team setzte sich zum Ziel, ein Batteriesystem zu bauen, das maximale Leistung liefert, während es sichere thermische und elektrische Grenzen einhält. Ihr Ziel war es, Temperatur und State of Charge (SoC) so zu synchronisieren, dass beide gleichzeitig ihre operativen Schwellenwerte annähern. Dieses empfindliche Gleichgewicht zu erreichen, bedeutete, thermisches und elektrisches Verhalten früh in der Entwicklung zu simulieren – wichtig, bevor man sich auf kostspielige Prototypen festlegt. Mit Simulation konnten sie Systemverhalten unter Stress modellieren und verfeinern, was Peak-Performance auf der Strecke mit minimalem Downtime ermöglichte.

Zellwahl ist entscheidend

Eine Grundlage dieses Erfolgs war ihre Wahl der Batteriezellen. McMurtry nutzte Molicels P50B, eine High-Performance-Zelle, bekannt für ihre seltene Kombination aus hoher Energiedichte und niedrigem Innenwiderstand. In High-Power-Anwendungen ist Innenwiderstand ein kritischer Faktor, da er bestimmt, wie viel Hitze entsteht, wenn die Batterie hart beansprucht wird. Viele High-Capacity-Zellen erzeugen zu viel Hitze für einen Rennkontext, aber der P50Bs niedriger Widerstand machte ihn hier zum idealen Kandidaten.

Simulation ermöglichte McMurtry, den P50B rasch in die Fahrzeugarchitektur zu integrieren. Ingenieure konnten Kühlsysteme, Batterielebensdauer und Lade-Strategien virtuell testen, ohne ein einziges physisches Bauteil zu bauen. Ein solcher Virtual-First-Ansatz half, sowohl den Batteriepack als auch das gesamte Energiemanagementsystem des Fahrzeugs zu optimieren.

Eine Simulation ist nur so gut wie die Daten, die sie informieren, daher ist Genauigkeit integral für ihren Erfolg. Deshalb sind High-Fidelity-Batteriemodelle, entwickelt aus detaillierten elektrochemischen Teardowns und extensivem Realwelt-Testing, so wertvoll. Diese Modelle ermöglichen präzise Vorhersagen der Batterieleistung unter einer breiten Palette von Betriebsbedingungen, einschließlich extremer „Use-and-Abuse“-Szenarien, typisch für Rennsport und andere High-Stress-Umgebungen.

McMurtrys Team integrierte diese fortschrittlichen Modelle in ihren Workflow und führte detaillierte thermische, Lebenszyklus- und Leistungssimulationen durch. Die Genauigkeit war so hoch, dass Ergebnisse direkt mit Realwelt-Streckendaten verglichen werden konnten. Dieser enge Feedback-Loop ermöglichte rasche, datengetriebene Verfeinerung von Prototyp-Designs, verkürzte Entwicklungszeit und steigerte Vertrauen in das finale Produkt.

Mehr Simulation an mehr Orten

Während Simulation ein mächtiges Werkzeug zur Wertschöpfung in der Batterieentwicklung ist, bleibt sie in weiten Teilen der Industrie untergenutzt. Unternehmen wie McMurtry mit langer Motorsport-Historie konnten diese fortschrittlichen Tools dank tiefem Inhouse-Expertise nutzen. About:Energy hilft, das zu ändern. Durch Senkung der Eintrittsbarrieren und Vereinfachung des Zugangs zu High-Fidelity-Modellen können Unternehmen in Automotive, Aviation, Drone und Space Sektoren Simulation nun viel früher in ihren Entwicklungsprozess einbinden – was das Spielfeld ebnet und Innovation beschleunigt.

Dieser Shift ist bedeutend. Die Fähigkeit, einen breiteren Designraum in einer virtuellen Umgebung zu erkunden, transformiert die Art, wie Ingenieure arbeiten. Es erlaubt Teams, neue Konzepte, Materialien und Zellchemien zu testen, ohne sich auf physische Prototypen festzulegen. Das ist ein Gamechanger für kleinere, agile Unternehmen wie McMurtry, die oft unter engen Budget- und Zeitrestriktionen operieren. Virtuelles Testen gibt ihnen die Fähigkeit, schneller zu bewegen, Risiko zu reduzieren und mit weit größeren Herstellern zu konkurrieren.

Die Wirkung geht weit über die Rennstrecke hinaus. Batteriesimulation hilft Teams, smartere Entscheidungen bei Schnellladen, Thermomanagement und Systemsicherheit zu treffen. Sie unterstützt schnellere Integration neuer Zellformate und Chemien – kritisch in einem Feld, wo Innovationszyklen nur beschleunigen.

Was einst eine spezialisierte Fähigkeit war, wird nun zum Eckpfeiler moderner EV-Entwicklung. Simulation liefert Geschwindigkeit, Genauigkeit und Flexibilität – Eigenschaften, die essenziell sind, um in fortschreitender Elektrifizierung wettbewerbsfähig zu bleiben.

Für Unternehmen, die den Wandel anführen, ist Simulation mehr als ein Werkzeug. Sie ist ein strategischer Enabler, der kühne Ideen in High-Performance-Maschinen verwandelt, die neu definieren, was Elektrofahrzeuge leisten können. Während sich die Industrie weiterentwickelt, wird Simulation eine vitale Kraft bleiben, die Ingenieure befähigt, die Grenzen der Batterietechnologie zu verschieben und die Zukunft schneller, näher zu bringen.

Kieran O'Regan ist Co-Founder und Chief Growth Officer bei About:Energy (London, Vereinigtes Königreich). Für weitere Informationen besuchen Sie hier.