Ons werk

Onderzoek naar autoaccu's

TNO's afdeling Power Trains, gespecialiseerd op het gebied van Automotive Powertrains, voert onderzoek uit om OEM's en TIER's te ondersteunen bij de ontwikkeling van hun voertuigen. Vanwege de huidige focus van de automotive industrie op (hybride)elektrische voertuigen (EV, HEV, PHEV), is accutechnologie één van TNO's onderzoeksonderwerpen.
Prototype Battery Management Systeem, ontworpen voor onderzoeksdoeleinden

Prototype accu regelsysteem, ontworpen voor onderzoeksdoeleinden

Een deel van de afdeling Power Trains van TNO streeft naar ondersteuning van OEM's en TIER's bij hun ontwikkelingen op het gebied van energieopslagsystemen (bijvoorbeeld accu's). TNO onderzoekt en past hiervoor huidige en toekomstige technologieën toe, die betrekking hebben op accu's in voertuigen. Dit onderzoek wordt uitgevoerd in samenwerking met OEM's, TIER's en andere onderzoeksinstituten in verschillende samenwerkingsverbanden.

Elektrothermische accumodellering

Accumodellen vormen de basis van de meeste accugerelateerde onderzoeksthema's, van basissimulatiemodellen tot complexe elektrothermische pack modellen in combinatie met voorspelling, toestand en/of parameterschatting.

Het meest rudimentaire doel van accumodellen is het modelleren van de eindspanning van de accu tijdens een typische belastingscyclus, die van toepassing is op dat specifieke use-case. Bovendien kunnen de modellen in verschillende richtingen worden uitgebreid. Een voorbeeld van een veelgebruikte toevoeging is het thermisch gedrag van modelparameters.

Het gedrag van de accu's wordt normaal vertegenwoordigd door (Electrical) Equivalent Circuit Models ((E)ECM), die zowel het dynamische als het stabiele toestand gedrag van de accu kunnen registreren.

Online toestand- & parameterschatting

Met de huidige focus van de automotive industrie op nauwkeurige schatting van het elektrisch bereik van (PH)EV's en een sterke focus op de veroudering van accu’s, is een logisch onderdeel van TNO's accuonderzoek het onderzoeken van online toestand- en parameterschatting technieken.

De meest voorkomende schattingsmethoden die TNO ontwikkelt zijn State of Charge (SoC)-schatters, ontworpen om de huidige resterende hoeveelheid 'lading'/energie in de accu nauwkeurig in te schatten. Dit type schatters wordt onder veeleisende omstandigheden toegepast, waarbij eenvoudig integratie van stroom niet voldoende is. De SoC-schatters maken gebruik van een parametrisch accumodel, dat slim wordt gecombineerd met zowel spanning-  als stroommeting door een Extended Kalman-Filter (EKF)-schatter. De SoC-schatters vormen dan de basis voor elektrische bereikschatting, veiligheidslimiet algoritmen en andere diagnostische methoden.

Daarnaast heeft TNO verschillende online parameterschatting technieken ontwikkeld, zowel voor elektrische als thermische modelparameters. Deze parameterschatters kwantificeren de prestaties van accu's (zowel voor vermogen als energie) gedurende de volledige levensduur van de accu, waarbij de SoC-schatters worden voorzien van modelparameter updates gedurende de levensduur, waardoor een nauwkeurige SoC-schatting wordt gegarandeerd, zelfs aan het einde van de levensduur van de accu. Daarnaast bieden ze ook diagnostische meetgegevens, die in vergelijking met de initiële waarden algemeen bekend staan als de staat van gezondheid (State of Health, SoH).

BMS-algoritme ontwikkeling

Nauw verbonden met de online toestand- en parameterschattingen ontwikkelt TNO ook verschillende soorten BMS-algoritmen. De meeste van deze algoritmen vereisen dat de input van een of meer van de schatters correct functioneert, bijvoorbeeld in de lijst van BMS-algoritmen, die TNO in het verleden heeft ontwikkeld: 'Maximum Power Prediction' en 'Thermal Prediction'.

Accutest faciliteit voor cellen en modules, gekoppeld aan een temperatuurkast

Accu testen

Voor alle hiervoor genoemde ontwikkelingen maakt TNO data met diverse Battery Test Setups (BTS), variërend van kleine opstellingen voor celniveau testen tot grote opstellingen voor module- en packniveau testen. Al deze accucyclussen kunnen gecombineerd worden met temperatuur (en luchtvochtigheid) gecontroleerde omgevingen.

Het testen richt zich vooral op elektrothermische karakterisering en validatie, terwijl in sommige bijzondere gevallen ook misbruiktesten tot de mogelijkheden behoren en indien nodig gecombineerd kunnen worden met gasanalyse (FTIR, GC-MS, GC-TCD, etc.).

Naast de standaard beschikbare metingen, zoals spanning, stroom en temperatuur, kunnen ook thermische beelden worden verkregen om de temperatuurhomogeniteit te waarnemen/identificeren.

Alle vermelde expertise en kennis wordt ofwel intern ontwikkeld, samen met B2B-klanten, of binnen partnerships zoals ABattReLife, AMBER, 3Car, enz.

Kennis

Duurzame mobiliteit in de praktijk

Duurzame aandrijflijnen voor voertuigen Tachtig procent minder uitstoot van broeikasgassen door het wegvervoer. Met het klimaatakkoord van Parijs heeft de transportsector tussen nu en 2050 een flinke slag... Lees verder
Expertise

TNO onderzoek op het gebied van powertrains

Moderne vervoermiddelen, van personenauto's tot zware voertuigen voor het wegvervoer en vervoer over water, moeten voldoen aan steeds strengere emissievoorschriften en broeikasgasdoelstellingen. Lees verder
Downloads

Ir. Erik Hoedemaekers MSc

Contact

Ir. Erik Hoedemaekers MSc

E-mail

VOLG TNO OP SOCIAL MEDIA

blijf op de hoogte van ons laatste nieuws, vacatures en activiteiten

Wij gebruiken anonieme cookies om het gebruik van onze site te verbeteren. Ons privacystatement is aangepast aan de nieuwe privacywetgeving in de EU.