Alle batterijen voor lichte mobiliteit, industriële toepassingen en elektrische voertuigen binnen de Europese Unie (EU) moeten vanaf 2027 voorzien zijn van een batterijpaspoort. Dit paspoort moet gedetailleerde informatie bevatten over de conditie, prestaties en herkomst van de batterij. Met de Secure Battery Passport Demonstrator (SeBaPaD) hebben TNO en de Nederlandse chipfabrikant NXP een oplossing ontwikkeld die waarborgt dat deze gegevens betrouwbaar, veilig en interoperabel zijn.
Het batterijpaspoort is een digitaal systeem dat gedetailleerde informatie verzamelt, opslaat en deelt over de levenscyclus, prestaties, herkomst en duurzaamheid van een batterij. Het is een verplicht onderdeel van de EU-batterijverordening, die vanaf 2027 van kracht wordt voor batterijen die worden gebruikt in lichte mobiliteit (zoals e-bikes), industriële toepassingen en elektrische voertuigen.
Meer transparantie en inzicht
Het paspoort moet onder meer zorgen voor transparantie over de herkomst van grondstoffen en productieprocessen. Daarnaast moet het circulariteit stimuleren door informatie te bieden over de recyclingmogelijkheden en restwaarde van batterijen. De conditie, prestaties en veiligheid van batterijen moeten via het paspoort gedurende hun volledige levensduur inzichtelijk zijn. Tot slot moet het batterijpaspoort fraude bij hergebruik en recycling tegengaan.
TNO richt zich al langer op de ontwikkeling van batterijpaspoorten. Zo publiceerde het in 2024 een whitepaper als onderdeel van het project ‘Green Transport Delta – Electrification (GTD-E)’, waarin een technische basis werd gelegd voor de paspoorten. Het SeBaPaD-project van TNO en NXP bouwt hierop voort. NXP leverde voor het project de hardware voor het Battery Management System (BMS), waaronder beveiligde chipsets. TNO ontwikkelde de SoX-batterijalgoritmen en integreerde deze met een commerciële NMC-batterijmodule.
Daarnaast is een eindgebruikersgroep met industriële partners betrokken bij het project. Zij dragen bij aan de praktische relevantie van het project.
SoX Toolchain
Een van de kernvereisten van het batterijpaspoort is het rapporteren van de State-of-X (SoX)-waarden, die de conditie en prestaties van een batterij beschrijven. SoX omvat meetwaarden zoals laadcapaciteit, gezondheid en efficiëntie, maar ook nieuwe indicatoren zoals round-trip-efficiëntie die vaak ontbreken in bestaande BMS-systemen.
TNO ontwikkelde de SoX Toolchain, een raamwerk dat bestaande operationele data combineert met dynamische gegevens voor het batterijpaspoort. Een belangrijke uitdaging is dat veel bestaande SoX-algoritmen minder betrouwbaar worden naarmate een batterij veroudert. De SoX Toolchain evalueert de prestaties van SoX-schattingen over de volledige levensduur van de batterij, waardoor gebruikers de conditie en prestaties voortdurend op betrouwbare wijze kunnen monitoren.
Extreem hoog beveiligingsniveau
Om de SoX-algoritmen te testen is de software geïntegreerd met de BMS-hardware van NXP. Deze hardware bevat beveiligings-IC’s (chips) die de gevoelige data beschermen en manipulatie voorkomen. “De chipsets hebben een extreem hoog beveiligingsniveau. Het is hetzelfde type als wordt gebruikt voor creditcards en paspoorten”, licht Marc Manninger van NXP toe. Dit is essentieel, omdat batterijfabrikanten juridisch aansprakelijk zijn voor de betrouwbaarheid van de data.
Het BMS bestaat uit meerdere softwarelagen. Op het laagste niveau worden ruwe signalen gemeten, zoals celspanning, stroom en temperatuur. De kernsoftware zorgt voor veilige werking, terwijl de applicatielaag geavanceerdere functies biedt zoals de SoX-algoritmen. Het raamwerk bouwt voort op gevalideerde en beschermde data, waardoor zowel operationele meetwaarden als dynamische paspoortdata betrouwbaar worden berekend.
Het batterijpaspoort is onder uiteenlopende omstandigheden getest in laboratoriumfaciliteiten van TNO, waaronder klimaatkamers. “Dit stelt ons in staat om batterijen te testen bij verschillende temperaturen en luchtvochtigheidsniveaus en te verifiëren dat hun gedrag binnen de verwachte grenzen blijft”, legt Feye Hoekstra, Battery Scientist bij TNO, uit. Dit is cruciaal voor de validatie van het paspoort, vooral bij hogere spanningsniveaus die in industriële toepassingen gebruikelijk zijn.
Opschaling
Met de afronding van het eerste SeBaPaD-project richten TNO en NXP zich nu op opschaling. Een van de focusgebieden is het testen van het batterijpaspoort met LFP-batterijen, die uitdagender zijn voor SoX-berekeningen vanwege hun vlakke spanningscurve. Daarnaast wordt in SeBaPaD 2 opgeschaald van een 50V-batterijmodule naar een 500V-batterijpakket, met als doel om dichter bij industriële en mobiliteitstoepassingen te komen.
