Fast Active Balancing Battery System (FABBS)
FABBS is een innovatief Batterij Management Systeem dat lading in een batterijpakket, per cel, actief balanceert, waardoor efficiëntie, capaciteit en levensduur aanzienlijk toenemen. Dit systeem ontsluit de volledige potentie van batterijpakketten door slim energiemanagement, en stuwt ons naar een toekomst van geoptimaliseerde energieopslag.
Justin van den Hurk
Technische Universiteit Eindhoven
Werktuigbouwkunde
Over het initiatief / About the initiative
Fast Active Balancing Battery System (FABBS)
In welke fase zit jouw initiatief? / In what stage is your initiative?
Uitgewerkt conceptfase
Heb je jouw initiatief al gevalideerd? / Did you validate your initiative?
Het FABBS project verkeert zich in de toegepaste onderzoeksfase. Uit testen vanuit studenten team InMotion van de Technische universiteit Eindhoven, waar het FABBS project uit is ontstaan, is het probleem aan het licht gekomen. Het concept actief balanceren is in een aantal onderzoeken beschreven. FABBS heeft een prototype ontwikkeld dat op het moment op de batterij van InMotion wordt gevalideerd. Aan de andere kant wordt er vanuit de projectgroep gewerkt aan een probleem validatie binnen verschillende markten. We hebben veel gesprekken gehad met batterijfabrikanten binnen en buiten het netwerk van InMotion om te valideren of het genoemde probleem hier ook ervaren wordt. Hieruit is gebleken dat actief balanceren veel breder toepasbaar kan zijn. Niet alleen bij snel-laad toepassingen kan het voordelig zijn, maar bijvoorbeeld ook bij grote capaciteiten vanwege de verhoogde effectieve capaciteit, lagere downtime en mindere degradatie.
Meer informatie over jouw initiatief / More info about your initiative
Het doel van het FABBS project is om een systeem te ontwikkelen dat de energie in een batterijpakket actief balanceert. Door kleine verschillen in opbouw varieert het laadniveau (State-of-Charge, SoC) van individuele cellen in het gezamenlijke batterijpakket, een effect dat over tijd exponentieel toeneemt en versterkt wanneer er meer van het pakket wordt verlangd. Dit leidt tot een afname van de effectieve capaciteit en levensduur van het pakket, vooral ook wanneer er eisen gesteld worden aan bijvoorbeeld
omgevingstemperatuur, variërende belastingen en snelle oplading en ontlading.
De oplossing die FABBS biedt balanceert de SoC actief door energie van hoger geladen cellen te gebruiken om lager geladen cellen op te laden. Dit houdt het pakket voortdurend genivelleerd, wat resulteert in een langere levensduur en betere continue prestaties van het batterijpakket. Daarnaast maakt dit systeem efficiënter gebruik van de energie dan bestaande oplossingen omdat overtollig energie direct wordt hergebruikt.
Het FABBS systeem kan een grote impact hebben op batterijsystemen binnen verschillende energieopslagsystemen, onder andere in de bouw, logistiek en automotive. Het maakt de overstap naar elektrisch aangedreven systemen aantrekkelijker en versnelt de algehele energietransitie.
Wat is er anders/nieuw aan jouw idee/oplossing t.o.v. bestaande oplossingen? / What is different/new about your idea/solution compared to existing solutions??
De huidige standaard voor het balanceren van batterijpakketten is passief, waarbij de energie van hoger geladen cellen wordt opgebrand in een weerstand, resulterend in energieverlies als warmte. Bovendien verloopt het balanceren traag en kan het proces alleen plaatsvinden wanneer het batterijpakket inactief is. Daardoor is het verre van ideaal voor toepassingen met grote capaciteit en/of waar snelle laad- en ontlaadcycli cruciaal zijn, bijvoorbeeld in de door InMotion gebouwde elektrische raceauto.
Door het balanceren op een actieve manier te doen, wordt het balanceerproces geoptimaliseerd. Het opent de mogelijkheid om op een slimmere manier de energieverdeling in een batterij te controleren door bijvoorbeeld zwakkere cellen verder op te laden dan andere. Uiteindelijk kan energieverlies verminderd worden en verbeteren de efficiëntie, prestaties en levensduur van batterijpakketten aanzienlijk, omdat de verschillende cellen van het pakket optimaal samenwerken.
Wat zijn jouw volgende stappen om het verder te ontwikkelen? / What are your next steps to develop the initiative?
Op dit moment zit het FABBS project in de toegepaste onderzoeksfase. Ons doel is om de prestaties van het systeem te meten en te vergelijken met bestaande oplossingen. Door deze tests kunnen we, naast voorspellingen uit bestaand onderzoek, concrete cijfers verkrijgen die de verbeteringen van dit systeem voor batterijpakketten aantonen.
Parallel aan de technische validatie zijn we bezig met (markt-)onderzoek naar zowel het probleem als bestaande oplossingen in de markt. Hiervoor voeren we gesprekken met batterijontwikkelaars in de genoemde sectoren en met ontwikkelaars van huidige batterijmanagementsystemen (BMS). Dit onderzoek willen we doorzetten en verder op papier zetten. Daarnaast zullen we gesprekken voeren met bedrijven die al aanzienlijke interesse hebben getoond. Hierdoor is de kans op “launching customers” van FABBS aanzienlijk.
Na de validatie is het plan om een minimum viable product (MVP) te ontwikkelen dat grondig in een markttoepassing getest kan worden.
Wat heb je nodig om (nog meer) impact te maken met dit initiatief? / What do you need to make (more) impact with this initiative?
Dit initiatief is ontstaan vanuit een studententeam van de Technische Universiteit Eindhoven. Voor de eerste testfase zullen we deels ondersteund worden met middelen van het studententeam. Daarnaast zijn we bezig met het aanvragen van subsidies voor financiële steun en het opzetten van samenwerkingen, onder meer met potentiële “launching customers”. Voor dit proces zoeken we nog extra ondersteuning.
Verder willen we de mogelijkheden van een spin-out onderzoeken. Expertise op het gebied van start-ups en intellectueel eigendom op het gebeid van batterijtechniek zou hierbij zeer waardevol zijn.
