Herconfigureerbare batterij

Accu's met een groot aantal batterijcellen worden gebruikt voor energieopslagsystemen van batterijen (BESS). Het batterijpakket moet goed zijn ontworpen voor de BESS-toepassingen. Momenteel wordt er onderzoek verricht om de prestaties van de batterijpakketten te verbeteren. Het herconfigureerbare batterijconcept heeft de aandacht van de onderzoekers getrokken de laatste tijd. De doctoraatspositie binnen Energyville / VITO werd geïnitieerd om onderzoek te doen naar herconfigureerbare batterijen om de problemen met traditionele batterijen, b.v. lage levenscyclus, minder prestaties en verslechterd wanneer een of meer cellen van de batterij beschadigd zijn. In de nieuwste technologieën zijn er verschillende manieren om de levensduur, prestaties en beschikbare energie-inhoud van de batterij te verbeteren. VITO is geïnteresseerd in de herconfiguratie als een veelbelovende oplossing voor de problemen als gevolg van de variatie in celkarakteristieken, omstandigheden en inherent materiaalverschil in een groot batterijpakket. De herconfiguratie is gebaseerd op vermogenselektronische schakelkringen waarmee de batterijen beter presteren dan de traditionele. Onze eerste taak is om te werken aan hoe herconfiguratieconcept de prestaties van batterijen in statische en dynamische omstandigheden kan verlengen. Er is een aanzienlijke verbetering in de state-of-the-art reconfiguratietechnologie. De tweede taak van dit project is om de beste herconfiguratie van alle topologieën te vinden. De kern van de wetenschappelijke vraag luidt: 'Kan de herconfiguratie van een batterijpakket de prestaties techno-economisch verbeteren ten opzichte van de traditionele en wat zijn de beperkingen om herconfiguratie uit te voeren?' De onderzoeksvraag is allereerst gericht op de techno-economische verbetering door herconfiguratie van de batterij wanneer de herconfiguratie wordt uitgevoerd op een statische manier (bijvoorbeeld tijdens onderhoud) of op een meer dynamische manier (tijdens bedrijf). Ten tweede ligt de nadruk op de verbetering van de huidige herconfiguratieontwerpen. In het algemeen wordt gezocht naar verbetering met betrekking tot de betrouwbaarheid, veiligheid en beschikbare energie-inhoud van een batterijsysteem. Re-configureerbaarheid wordt bereikt door de juiste implementatie van een netwerk van schakelaars genaamd schakelnetwerk. Dit netwerk kan op verschillende manieren worden ontworpen voor verschillende toepassingen. De centrale component van de herconfiguratie is de schakeltechniek, waarvan de belangrijkste parameter van dit project het 'energieverlies' in het schakelnetwerk is dat moet worden geminimaliseerd. Huidige stroomelektronische solid state-schakelaars bieden de mogelijkheid om het netwerk zo efficiënt mogelijk te ontwerpen. Na het ontwerpen van het schakelnetwerk, kan de prestatie-evaluatie met een batterij worden uitgevoerd. Deze batterij bevindt zich mogelijk in statische (tijdens onderhoud) of dynamische (tijdens gebruik) omstandigheden. Vervolgens worden de prestaties van het batterijsysteem geanalyseerd in een laboratoriumomgeving voor beide condities. Zowel hardware als software moeten voor het hele systeem worden geselecteerd. Een batterijpakket, een ontworpen schakelnetwerk met schakelaars, DC-belasting en batterijbewaking vormen het hardware-onderdeel. Het softwaregedeelte omvat de besturing van de schakelaars die wordt uitgevoerd via een speciaal programma in een software. Op dit moment moeten de batterijen in elektrische voertuigen hoog presteren en kosteneffectief zijn. Dit onderzoek zal de batterijverbetering een stap verder brengen door een eenvoudige en een kosteneffectieve schakeltechniek te implementeren. Het batterijsysteem kan worden toegepast op elektrische voertuigen en andere ondersteunende diensten.