Zweedse batterij slaat zwakke cellen over en gaat 20% langer mee

Een batterijpack in een elektrische auto bestaat uit honderden of duizenden cellen die met elkaar zijn verbonden. Niet elke cel verouderd in hetzelfde tempo: sommige cellen verliezen sneller capaciteit dan andere. Omdat de zwakste cel de prestaties van het hele pack bepaalt, moet een volledige batterij vaak worden vervangen zodra één cel het begeeft, terwijl de rest nog prima werkt. Onderzoekers van Chalmers University of Technology presenteren nu een oplossing: een batterijmanagementsysteem met elektronische schakelaars die een verzwakte cel kunnen omleiden, zodat de overige cellen gewoon doorwerken.

Hoe werkt het bypass-systeem?

In plaats van cellen vast met elkaar te verbinden, kan het nieuwe systeem de bedrading tussen cellen tijdens het rijden aanpassen. Merkt het systeem dat een cel sneller degradeert, dan sluit het die cel simpelweg uit het circuit, vertelt onderzoeker Albert Škegro, eerste auteur van de studie die in Nature Communications verscheen. "Met onze oplossing kan de batterij de probleemcel omzeilen en gewoon doorgaan", aldus Škegro. Het team testte de aanpak met gevalideerde batterijmodellen en grootschalige simulaties, waarbij ze 1.000 Monte Carlo-doorrekeningen per scenario gebruikten om variatie tussen cellen mee te nemen. Ze keken naar 20 bestaande EV-modellen van 15 fabrikanten en verschillende celchemieën, rijomstandigheden en verouderingspatronen.

14 maanden langer rijden met een 80 kWh-pack

Hoe hoger het voltage van een batterij, hoe groter de potentiële winst, blijkt uit de simulaties. Dat maakt de techniek vooral interessant voor voertuigen met veel in serie geschakelde cellen, zoals elektrische vrachtwagens en auto's met een groot bereik. In één rekenvoorbeeld, met een 80-kilowattuur-pack in een auto die jaarlijks ruim 12.000 kilometer rijdt, schoof de vervangingsdatum van de batterij ongeveer 14 maanden op ten opzichte van een conventioneel pack dat na tien jaar aan vervanging toe was.

Extra elektronica, maar ook extra waarde

De benodigde schakelaars en besturing maken een batterijpack duurder, maar de onderzoekers berekenden dat een langere levensduur en hogere restwaarde die kosten kunnen compenseren. Dat is vooral het geval bij packs groter dan circa 50 kWh, bij auto's die niet te veel kilometers per jaar maken, en als de meerkosten onder de 7,16 procent blijven. Ook zou de techniek productie kunnen vereenvoudigen, omdat fabrikanten cellen minder nauwkeurig op elkaar hoeven af te stemmen. Verder zouden afgedankte EV-batterijen zich makkelijker lenen voor hergebruik als stationaire energieopslag. Het onderzoek, uitgevoerd met industriepartners Scania en PHINIA, is gebaseerd op computersimulaties; praktijktests in productievoertuigen moeten nog volgen voordat de techniek in showrooms verschijnt.