Digitale Tools und Services

Im Arbeitsgebiet »Digitale Tools und Services« konzentrieren wir uns auf die Nutzung unserer breiten und strukturierten Basis kuratierter Daten, um mit unserem Domänenwissen innovative digitale Tools und Services zu entwickeln. Diese dienen dazu, die Auswertung von Batteriedaten zu automatisieren, zu erleichtern und zu beschleunigen.

Unsere Arbeit umfasst die Entwicklung von Tools zur einfachen Visualisierung komplexer Sachverhalte sowie zur schnellen Datenauswertung. Durch die Verknüpfung von Datenpunkten entlang der gesamten Wertschöpfungskette können wir die gesamte Datenhistorie in unsere Analysen einbeziehen. Darüber hinaus nutzen wir unsere Experimentdaten zur Entwicklung von empirischen Modellen.

Beim Design unserer Software greifen wir auf die logische Beschreibung unserer Prozesse und Experimente zurück. Durch die konsistente Beschreibung der Labor- und Simulationsprozesse stellen wir Interoperabilität und Flexibilität beim Einsatz unserer Tools sicher. Dies ermöglicht es uns, maßgeschneiderte Lösungen für die spezifischen Bedürfnisse unserer Kunden zu entwickeln.

Unser Ziel ist es, die Digitalisierung als Chance zu begreifen, um die Batterieforschung und -produktion effizienter und effektiver zu gestalten. Wir streben danach, durch den Einsatz von digitalen Tools und Services, neue Möglichkeiten und Lösungen für die industrielle Auftragsforschung und Verbundprojekte zu eröffnen.

Unsere FuE-Leistungen zum Thema »Digitale Tools und Services« umfassen:

  • Battery-Model-as-a-Service (BMaaS)
  • Automatisierung und Beschleunigung der Datenanalyse von Experimentier- und Simulationsdaten
  • Visualisierung komplexer Daten
  • Intelligente Verknüpfung von Datenpunkten entlang der Batterie-Wertschöpfungskette
  • Interoperabilität und Flexibilität von Softwarelösungen

Battery-Model-as-a-Service (BMaaS)

Simulationsmodell einer Batteriezelle
© Fraunhofer ISE
Genauigkeit des Simulationsmodells einer Batteriezelle unter der anspruchsvollen Belastung eines maritimen Lastprofils.

Mit den am Fraunhofer ISE entwickelten Batterie- oder Zellmodellen und deren Parametrisierung unterstützen wir Batteriezell-, -modul- und -systemhersteller bei der realistischen Simulation verschiedener Betriebsszenarien. Generell handelt es sich hierbei um Ersatzschaltbildmodelle, die das elektrische und thermische Verhalten mit hoher Genauigkeit repräsentieren sowie das Alterungsverhalten nach aktuellem Stand der Wissenschaft abbilden. Neben empirischen Modellen können auch physikalisch motivierte und theoretische Modelle (z.B. Pseudo-2D Model) erstellt werden. Durch die Nutzung des Functional Mock-up Interface können unsere Modelle flexibel eingesetzt werden.

Die hohe Genauigkeit und Validität unserer Modelle erlaubt es, synthetische Daten zu generieren, die für das Maschinelle Lernen Verwendung finden. Diese können auch ergänzend zu Labormessdaten oder Felddaten verwendet werden. Hierbei werden wiederum Modell-gestützte Zustandsbestimmer (z.B. Kalman Filter) eingesetzt, um die für Supervised Learning notwendigen Label zu generieren, die die synthetischen Daten von vornherein mitbringen. 

FuE-Infrastruktur

Für unsere Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten steht uns am Fraunhofer ISE diese Infrastruktur zur Verfügung:

 

Zentrum für elektrische Energiespeicher

Von neuartigen Materialien und Produktionstechnologien für Batteriezellen über den Batteriesystemaufbau und Sicherheitsprüfungen bis hin zur Integration – das »Zentrum für elektrische Energiespeicher« bietet eine einzigartige Forschungsinfrastruktur entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Batterien.

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

BatterieDigital_real

Pilotprojekt zum Fraunhofer Forschungsdatenraum

 

SAMBA

Scanning Acoustic Microscopy-basierte Batterie-Analyse

 

Quaze

Optisches Prüfverfahren zur Qualitätsbestimmung von Batteriezellen