High-performance EV's op een hoger niveau: De kracht van batterijsimulatie

De McMurtry Spéirling PURE VP1, een klantversie van de startup's recordbrekende Goodwood auto, die ontwikkeld werd met About:Energy's batterijsimulatietools. (Afbeelding: McMurtry)

In de huidige elektrische era wordt de definitie van 'high-performance' herschreven, dankzij elektrische sportauto's, supercars en hypercars die grenzen verleggen die eens onmogelijk leken. Zelfs Formule 1, voor velen verrassend, heeft elektrificatie omarmd door hybride elektrische systemen te integreren op de top van de motorsport. Elke ademverstikkende 0 tot 60 mph tijd of recordbrekende ronde wordt ondersteund door een batterijsysteem dat met precisie geëngineerd is. Zeker die precisie wordt steeds meer gedreven door simulatie technologie.

Simulatie als revolutionair hulpmiddel in batterijontwikkeling

Simulatie in batterijontwikkeling heeft zich ontwikkeld tot een revolutionair hulpmiddel, wat ingenieurs voorziet van de middelen om high-performance elektrische voertuigen sneller, efficiënter en tegen lagere kosten te ontwerpen. Door geavanceerde software te combineren met accurate electrochemische data, kunnen automakers nu batterijsystemen ontwikkelen en optimaliseren in een virtuele omgeving, wat leidt tot verminderd risico, kortere ontwikkelcycli en voertuigen die sneller de weg en de circuit bereiken.

Case study: McMurtry Automotive

Het werk dat About:Energy deed met McMurtry Automotive is een voorbeeld van hoe effectief batterijsimulatie kan het. Het is veilig om te zeggen dat het ervaren team de wereld enigszins verstilde met hun Spéirling hypercar, die 0 tot 60 mph in slechts 1,4 seconden bereikte tijdens een recordzetting run op het Goodwood Festival of Speed in 2022. Maar buiten de kopgroep-prestaties, is de meest indrukwekkende prestatie misschien wat er achter de schermen gebeurde: met behulp van high-tech batterijsimulatietools, comprimeerde McMurtry een maandlange batterijpakket ontwerpproces in slechts een paar weken, wat een vermindering van meer dan 70 procent vertegenwoordigde.

Geavanceerde modeling tools in het About:Energy lab helpen ingenieurs batterijprestatiedata te analyseren. (Afbeelding: About:Energy)

High-performance EV's zoals de Spéirling moeten dealen met hogere fysieke eisen en belasting dan meer conventionele, weg-gaande elektrische voertuigen. Ze moeten extreme versnelling, snelle ontlading en oplaadcycli en continue hoge thermische belasting weerstaan, wat allemaal condities zijn die enorme stress op de batterijcellen en systemen leggen. Het voldoen aan die eisen vereist een hogere graad van vertrouwen en precisie in de ontwikkelfase, en simulatie biedt precies dat.

McMurtry's engineering team zette zich ten doel om een batterijsysteem te bouwen dat maximaal vermogen kon leveren binnen veilige thermische en elektrische grenzen. Hun doel was om temperatuur en state of charge (SoC) te synchroniseren zodat beide hun operationele drempels benaderden op hetzelfde moment. Het bereiken van dat delicate evenwicht betekende thermisch en elektrisch gedrag vroeg in de ontwikkeling te simuleren, wat belangrijk is om te bereiken voordat men zich vastlegt op duurtere prototypes. Met simulatie konden ze systeemgedrag onder stress modelleren en verfijnen, wat piekprestaties op de circuit met minimale downtime mogelijk maakte.

Celkeuze maakt het verschil

About:Energy werkt met schematische afbeeldingen in zijn simulaties, zoals deze van een batterijpakketmodel. (Afbeelding: About:Energy)

Een van de funderingen van dit succes was hun keuze van batterijcellen. McMurtry gebruikte Molicel's P50B, een high-performance cel bekend om zijn zeldzame combinatie van hoge energiedichtheid en lage interne weerstand. In high-power toepassingen is interne weerstand een kritische factor, aangezien het bepaalt hoeveel warmte gegenereerd wordt wanneer de batterij zwaar belast wordt. Veel high-capacity cellen genereren te veel warmte om in een racecontext haalbaar te zijn, maar de P50B's lage weerstand maakte het een ideaal kandidaat in dit geval.

Ingenieurs kunnen About:Energy's batterijsimulatiemodellen programmeren om prestaties te optimaliseren. (Afbeelding: About:Energy)

Simulatie stelde McMurtry in staat om de P50B snel in de auto-architectuur te integreren. Ingenieurs konden virtueel koelsystemen, batterijlevensduur en oplaadstrategieën testen zonder een enkel fysiek component te bouwen. Een virtuele-eerst benadering als die hielp om zowel het batterijpakket als het gehele energiemanagementsysteem van het voertuig te optimaliseren.

Een simulatie is alleen zo goed als de data die het informeert, dus nauwkeurigheid is integraal tot het succes. Dat is waarom high-fidelity batterijmodellen, ontwikkeld uit gedetailleerde electrochemische afnames en uitgebreide realworld testen, zo waardevol zijn. Deze modellen maken precieze voorspellingen van batterijprestaties onder een breed scala aan operatieve condities mogelijk, inclusief extreme 'gebruik en misbruik' scenario's typisch in racing en andere high-stress omgevingen.

McMurtry's team integreerde deze geavanceerde modellen in hun workflow, met gedetailleerde thermische, levenscyclus en prestatiesimulaties. De nauwkeurigheid was zo hoog dat resultaten direct vergeleken konden worden met realworld circuitdata. Deze strakke feedbacklus maakte snelle, data-gedreven verfijning van prototypedesigns mogelijk, wat de ontwikkeltijd verkorte en het vertrouwen in het eindproduct vergrootte.

Meer simulaties op meer plekken

About:Energy ingenieurs voeren drive cycle tests uit op batterijen om realworld EV-prestaties te simuleren. (Afbeelding: About:Energy)

Terwijl simulatie een krachtig hulpmiddel is om waarde in batterijontwikkeling te ontgrendelen, blijft het onderbenut over grote delen van de industrie. Bedrijven zoals McMurtry, met een lange geschiedenis in motorsport, zijn in staat geweest deze geavanceerde tools te benutten dankzij hun diepe in-house expertise. About:Energy helpt dat te veranderen. Door de drempels tot toegang te verlagen en toegang tot high-fidelity modellen te vereenvoudigen, kunnen bedrijven die werken in de automotive, luchtvaart, drone en ruimtesectoren nu simulatie veel eerder in hun ontwikkelproces brengen, het speelveld egaliseren en innovatie versnellen.

Deze shift is van belang. De mogelijkheid om een breder ontwerpruimte in een virtuele omgeving te verkennen, transformeert de manier waarop ingenieurs werken. Het stelt teams in staat om nieuwe concepten, materialen en celchemieën te testen zonder zich vast te leggen op fysieke prototypes. Dat is een gamechanger voor kleinere, vlotte bedrijven zoals McMurtry, die vaak onder strakke budget- en tijdsbeperkingen opereren. Virtuele testen geven ze de mogelijkheid om sneller te bewegen, risico te verminderen en te concurreren met veel grotere fabrikanten.

De impact gaat ver voorbij de racetrack. Batterijsimulatie helpt teams slimmere beslissingen te nemen over snel laden, thermisch beheer en systeemveiligheid. Het ondersteunt snellere integratie van nieuwe celformaten en chemieën, wat cruciaal is in een veld waar innovatiecycli alleen maar versnellen.

Wat ooit een gespecialiseerde capaciteit was, wordt nu een hoeksteen van moderne EV-ontwikkeling. Simulatie levert snelheid, nauwkeurigheid en flexibiliteit — kwaliteiten die essentieel zijn om competitief te blijven in geavanceerde elektrificatie.

Voor bedrijven die de charge leiden, is simulatie meer dan een tool. Het is een strategische enabler, die durfideeën omzet in high-performance machines die herdefiniëren wat elektrische voertuigen kunnen bereiken. Naarmate de industrie zich blijft ontwikkelen, zal simulatie een vitale kracht blijven, die ingenieurs in staat stelt de grenzen van batterijtechnologie te verleggen en de toekomst dichterbij te brengen, sneller.

Kieran O'Regan is Co-Founder en Chief Growth Officer bij About:Energy (Londen, Verenigd Koninkrijk). Voor meer informatie, bezoek hier.