Versnel duurzame mobiliteit met geavanceerd batterijmanagement

Batterijen spelen een cruciale rol bij de elektrificatie van mobiliteit, die onontbeerlijk is om de klimaatdoelen van Parijs te halen. Volledig elektrische voertuigen (BEV’s, Battery Electric Vehicles) zijn er in allerlei soorten en maten, van bakfietsen en scooters tot zwaar wegtransport, scheepvaart, luchtvaart enzovoort. En elke toepassing stelt specifieke eisen aan de batterij.

Aangezien batterijen vaak het duurste onderdeel zijn van een elektrische systeem, is onderzoek naar de factoren die de levensduur van batterijen beïnvloeden en hoe deze levensduur verlengd kan worden, van essentieel belang.

Bij TNO houden we ons vooral bezig met het optimaliseren van het batterijgebruik door exacte SoX-toestandswaarneming (State-of-Charge, State-of-Health, etc.) en het voorspellen van de RUL (Remaining Useful Life), in combinatie met geavanceerde batterijmodelleringstechnieken, om zo te komen tot optimaal batterijmanagement.

Lagere TCO door langere levensduur van batterij

Om meer kennis te vergaren over batterijen analyseren we de batterijkenmerken en maken we physics-based modellen van batterijgedrag. Als we de levensduur van de batterij willen verlengen, kunnen we ons richten op de batterij zelf (bijvoorbeeld door laadprofielen te beïnvloeden), maar ook op innovaties op het gebied van koeling, metingen en cloud-gebaseerde hulpmiddelen voor batterijmanagement.

Dit is er allemaal op gericht om de TCO (Total Cost of Ownership) gedurende het gehele leven van de batterij (inclusief second life toepassingen) te reduceren. We passen deze technologieën toe door het hele proces, tot en met de integratie in een BMS (Battery Management System), gevalideerd op PoC (Proof-of-Concept) prototypes die in het lab en/of in de praktijk zijn getest en gevalideerd.

We passen onze expertise ook toe op aanverwante terreinen. Zo ontwikkelen we een blauwdruk voor verplichte batterijpaspoorten op basis van Europese regelgeving, en hebben we simulatietools om elektro-thermische effecten te beoordelen bij specifieke batterijtoepassingen. Dit bespaart tijd en geld bij de ontwikkeling tijdens het ontwikkelen van prototypes.

Samenwerkingsprojecten

Bij TNO zetten we onze ruim tienjarige expertise in bij allerlei samenwerkingsverbanden op nationaal en Europees niveau. Belangrijke EU-projecten zijn ABattReLiFe (2012-2015), gericht op verouderingsmodellering en toestandswaarneming, HiFi-Elements (2017-2020) voor HiL-tests op diverse locaties, COBRA (2020-2024) voor de ontwikkeling van kobaltvrije batterijcellen en de optimalisatie van snelladen, en NextBMS (2023-2026), waarbij fysische modellering wordt gebruikt om de resterende nuttige levensduur van batterijen in te schatten. In Nederland zijn de belangrijkste projecten BCC REACT-EU, Green Transport Delta – Elektrificatie, CIMBAT (NGF3-project dat in 2025 van start gaat) en diverse TKI-projecten.

Uniek Battery Lab

Ons ultramoderne Battery Lab biedt volledig geklimatiseerde testruimten, of het nu gaat om batterijpakketten of complete elektrische voertuigen, met temperatuurregeling van –40 °C tot +150 °C en vochtigheidsregeling. Het Battery Lab beschikt over een 300 kW batterij-cycler en een koelvloeistofregeling voor verwarming en koeling. De faciliteit biedt veilige, inerte omgevingen met onder andere gasdetectie voor veilig testen. Het lab is ontworpen voor prestatievalidatie van modellen en algoritmes op batterijsysteemniveau.

Het gaat veelal om HiL-apparatuur (Hardware-in-the-Loop) geschikt voor het testen van geavanceerde algoritmes en het valideren van modellen van batterijcellen, ‑modules en ‑pakketten. Daarnaast beschikt het Battery Lab over diverse apparatuur voor de karakterisering en optimalisatie van batterijcelveroudering, gekoppeld aan EIS-testapparatuur (Electrochemical Impedance Spectroscopy).

Een breed netwerk

TNO is actief betrokken bij een breed (inter)nationaal netwerk dat zich richt op de ontwikkeling van batterijtechnologie en het versnellen van de energietransitie. Als onderdeel van het Battery Competence Cluster (BCC) werkt TNO nauw samen met het bedrijfsleven, kennisinstellingen en andere organisaties om het batterij-ecosysteem te versterken en innovatie op dit gebied in Nederland te bevorderen. Daarnaast maakt TNO deel uit van BEPA, EARPA en EGVIA en is zij betrokken bij het programma High Tech Systems and Materials (HTSM), dat medegefinancierd wordt door Holland High Tech.

Ook samenwerken?

TNO biedt allerlei mogelijkheden voor samenwerking, van advieswerk en prototyping tot kennisoverdracht en IE-licenties. We werken veel samen met OEM’s op het gebied van elektrische voertuigen, scheepvaart, luchtvaart, BESS-systemen, MKB’ers op het gebied van elektrische mobiliteit, leveranciers van batterijsystemen, Tier 1/2-leveranciers, onderzoeksinstituten en overheidsorganisaties.