14 okt. 2026
1 minuut
Door zwakke batterijcellen afzonderlijk te omzeilen, kunnen elektrische voertuigen hun accucapaciteit beter benutten en langer met hetzelfde batterijpakket rijden. Onderzoekers van de Zweedse Chalmers University of Technology laten zien dat een slimme, herconfigureerbare batterijarchitectuur onder optimale omstandigheden de levensduur met meer dan 20 procent kan verlengen. Ook kan de technologie over de gehele levensduur kosten besparen.
De levensduur van een batterijpakket in een elektrische auto wordt mede bepaald door de conditie van de afzonderlijke batterijcellen. Omdat die cellen niet allemaal even snel verouderen, kan één zwakke cel de prestaties en bruikbare capaciteit van het complete pakket beperken. Onderzoekers van Chalmers University of Technology hebben samen met industriële partners onderzocht hoe een herconfigureerbare batterijarchitectuur dat probleem kan verminderen.
De technologie maakt het mogelijk om de elektrische verbindingen tussen batterijcellen aan te passen. Daardoor kan het systeem zwakkere cellen omzeilen en de resterende capaciteit van de andere cellen beter benutten. De resultaten zijn gepubliceerd in Nature Communications.
Batterijcellen hoeven niet langer hetzelfde tempo te volgen
Een batterijpakket van een elektrisch voertuig bestaat uit veel onderling verbonden cellen. Naarmate de batterij ouder wordt, ontstaan verschillen in capaciteit en prestaties. In een conventionele batterijarchitectuur kan de zwakste cel daardoor de werking van het hele pakket begrenzen.
Albert Škegro, promovendus bij de afdeling Electrical Engineering van Chalmers en eerste auteur van de studie, vergelijkt de situatie met een groep mensen die met een touw aan elkaar vastzitten. Iedereen moet hetzelfde tempo aanhouden en de hele groep stopt zodra de langzaamste deelnemer niet verder kan.
Met de nieuwe architectuur kan het batterijmanagementsysteem een cel die de prestaties beperkt, elektrisch omzeilen. De overige cellen kunnen dan blijven functioneren, waardoor meer van de beschikbare capaciteit bruikbaar blijft.
Schakelaars maken dynamische herconfiguratie mogelijk
De onderzoekers analyseerden verschillende uitvoeringen van zogenoemde herconfigureerbare batterijpacks. Deze systemen gebruiken schakelaars en besturingselektronica om de elektrische verbindingen tussen cellen tijdens het gebruik aan te passen.
De mate waarin dat mogelijk is, bepaalt hoeveel voordeel de technologie oplevert. In het meest geavanceerde en geïdealiseerde model kan iedere cel afzonderlijk worden aangestuurd. Volgens de berekeningen kan de levensduur van het batterijpakket daarmee bij bepaalde hoogspanningsvoertuigen met meer dan 20 procent toenemen.
Het gaat onder meer om elektrische vrachtwagens en elektrische personenauto’s met een grote actieradius. Bij deze voertuigen zijn veel cellen in serie geschakeld, waardoor verschillen tussen individuele cellen een belangrijke rol kunnen spelen.
De onderzoekers benadrukken dat de verbetering van meer dan 20 procent een theoretische bovengrens betreft voor de meest fijnmazige vorm van herconfiguratie. In praktische toepassingen zullen fabrikanten waarschijnlijk eerder groepen cellen gezamenlijk aansturen dan iedere cel afzonderlijk. De uiteindelijke levensduurwinst hangt daardoor mede af van de gekozen systeemarchitectuur.
Changfu Zou, hoogleraar aan de afdeling Electrical Engineering van Chalmers en medeauteur van het onderzoek, benadrukt dat herconfiguratie geen keuze is tussen wel of niet toepassen. Het is een spectrum aan technische mogelijkheden. De gekozen architectuur bepaalt welk deel van het potentiële voordeel daadwerkelijk kan worden gerealiseerd.
Ruim een jaar extra levensduur in rekenvoorbeeld
Om de mogelijke gevolgen voor gebruikers te illustreren, analyseerden de onderzoekers een elektrische auto met een batterijcapaciteit van 80 kWh en een jaarlijkse kilometrage van 12.000 kilometer.
In het rekenvoorbeeld wordt aangenomen dat een conventioneel batterijpakket na tien jaar wordt vervangen. Bij toepassing van de herconfigureerbare architectuur bereikt het batterijpakket hetzelfde vervangingsmoment pas na ongeveer elf jaar.
Dat komt neer op circa veertien maanden extra gebruik. Doordat de batterij minder sterk is verouderd, heeft het pakket bovendien een hogere restwaarde.
De berekening illustreert wat de technologie kan opleveren, maar is geen garantie voor de levensduur van een elektrische auto in de praktijk. De daadwerkelijke resultaten zijn afhankelijk van onder meer de batterijconfiguratie, het gebruik en de veroudering van de cellen.
Voor particuliere elektrische rijders kan een langere levensduur de gebruikskosten verlagen. Voor wagenparkbeheerders met grote aantallen elektrische voertuigen kan het uitstellen van batterijvervanging eveneens financiële voordelen opleveren.
Hogere aanschafkosten, maar mogelijk lagere totaalkosten
Een herconfigureerbaar batterijpakket vereist extra schakelaars, elektronica en besturingssystemen. Daardoor liggen de initiële kosten hoger dan bij een conventioneel batterijpakket.
Daar staat tegenover dat de batterij langer bruikbaar kan blijven en na verloop van tijd een hogere restwaarde kan behouden. Uit de analyses van de onderzoekers blijkt dat deze voordelen de extra investeringskosten onder veel realistische omstandigheden kunnen compenseren.
De technologie is nog niet beschikbaar in seriegeproduceerde elektrische voertuigen, maar is wel onderzocht in onderzoeksopstellingen en industriële prototypes. De stap naar grootschalige toepassing vraagt om verdere ontwikkeling van de hardware en besturing.
Minder eisen aan celmatching en meer mogelijkheden voor hergebruik
Naast de mogelijke verlenging van de levensduur kan de technologie ook voordelen bieden voor de duurzaamheid van batterijproductie en -gebruik.
Bij de huidige productie worden batterijcellen getest en geselecteerd om cellen met vergelijkbare eigenschappen in één pakket te combineren. Dit proces, bekend als celmatching, helpt om prestatieverschillen binnen het batterijpakket te beperken.
Wanneer een batterijmanagementsysteem verschillen tussen cellen beter kan opvangen, ontstaat mogelijk meer ruimte om cellen met uiteenlopende eigenschappen samen te gebruiken. Daardoor zou de noodzaak van zeer nauwkeurige celmatching kunnen afnemen. Ook kan een groter deel van de batterijpacks na gebruik in een voertuig een tweede leven krijgen, bijvoorbeeld als stationaire energieopslag.
Het laatste nieuws
Uitgelichte vacatures
- Monteur Hightech Machinebouw (medior)
Bedrijf: Trymax - Kalibratie Engineer Elektriciteit
Bedrijf: VSL
Anderen lazen ook
