Dukosi's draadloze BMS: bedradingsharnessen elimineren met intelligente cel-niveau chips

De mondiale shift naar electrificatie – vooral in elektrische voertuigen – maakt batterijmonitoring essentieel voor veiligheid en levensduur. Dukosi, een in het VK gevestigde innovator, staat te vernieuwen de BMS-markt met een draadloze oplossing die een toegewezen siliciumchip en firmware in elke lithium-ion-cel inbouwt, voluminieuze bedradingsharnessen verwijdert en intelligentie direct aan het batterijpakket toevoegt.

In een gesprek met Joel Sylvester, oprichter en CTO van Dukosi, onderzochten we hoe de technologie van het bedrijf verschilt van bestaande draadloze BMS-aanbiedingen en wat dit betekent voor de batterijindustrie.

"We hebben een celmonitoringsapparaat ontwikkeld voor grote, hoogspannings lithium-ion-pakketten die in EV's, bussen, zeeschepen en netopslag worden gebruikt," legt Sylvester uit. "Deze toepassingen zijn afhankelijk van nauwkeurige monitoring van celspanning, temperatuur en stroom om veiligheid te garanderen en de levensduur te verlengen."

De kern van Dukosi's innovatie is een compacte CMOS-chip gekoppeld aan proprietaire software die spanning, stroom, temperatuur en andere cruciale parameters voor elke cel afzonderlijk meet.

Wat de oplossing onderscheidt, is de plaatsing van de chip op de cel zelf. "Door intelligentie op celniveau te integreren, maken we flexibel pakketontwerp mogelijk – elke grootte, vorm of configuratie – terwijl de hardware-footprint minimaal blijft," zegt Sylvester. "Dit fundamenteel verandert hoe fabrikanten batterijen monitoren en beheren."

In gesprekken met potentiële klanten is de eerste prioriteit altijd het elimineren van bedradingsharnessen. "Harnessen verminderen betrouwbaarheid, creëren veiligheidsrisico's en verhogen ontwerp- en productiekosten," merkt hij op. "Ons systeem biedt consistente, hoogwaardige metingen over elke cel, wat de pakketprestaties aanzienlijk verbetert."

De noodzaak van geavanceerd batterijbeheer

Nauwkeurige batterijmonitoring is cruciaal voor veiligheid en optimale prestaties, vooral in EV's. Traditionele BMS-ontwerpen vertrouwen op verouderde bedrading en gecentraliseerde monitoring, wat omslachtig en foutgevoelig kan zijn. Dukosi's echte draadloze benadering gebruikt edge computing voor snelle, flexibele dataverzameling.

De primaire functie van een BMS is het handhaven van veilige laad/ontlaadcycli, bescherming van cellen tegen degradatie, schade of brand. Naast veiligheid maken nauwkeurige state-of-charge (SoC) metingen accurate bereikschatting mogelijk, wat bereikangst vermindert en laadtijden verkort. Langetermijndata over temperatuur, spanning en cycli informeren state-of-health (SoH) beoordelingen, cruciaal voor second-life toepassingen en kosteneffectief recyclen.

Bedrading: een blijvende uitdaging

Terwijl bedradingsharnessen acceptabel zijn in lage-spanningssystemen – zoals een 48V loodzuur UPS – is het toepassen van dezelfde principes op hoogspannings EV-pakketten (tot 800V) in harde, beperkte omgevingen problematisch. Oversized kabels voegen gewicht toe, nemen ruimte in en verhogen installatiecomplexiteit. Bestaande draadloze oplossingen vertrouwen vaak op multiplexing van meerdere cellen per module, wat het aantal gemonitorde cellen beperkt en de meetnauwkeurigheid vermindert naarmate de string langer wordt.

Belangrijke nadelen van conventionele draadloze BMS:

• Beperkt aantal cellen per module (12–16 cellen) door spanningbeperkingen op de multiplexer.
• Verhoogde ruisondersteuning en verminderde precisie op verafgelegen cellen.
• Afhankelijkheid van line-of-sight voor RF-antennes, wat leidt tot onvoorspelbare latentie.

Edge Computing: het Dukosi-voordeel

Dukosi omarmt edge computing door elke cel te voorzien van een eigen microcontroller. De ultra-low-power CMOS-chip haalt stroom direct uit de cel, wat de noodzaak voor analoge multiplexing elimineert en optimale meetnauwkeurigheid garandeert. Lokale verwerking interpreteert ruwe data en stuurt beknopte, geaggregeerde informatie via proprietaire ingesloten software.

Verbinding met het externe systeem wordt bereikt via gepatenteerde NFC-technologie. Een dunne, lage-spanningslus loopt om het batterijpakket heen, koppelt inductief aan elke sensorlus met slechts millimeters scheiding. Dit ontwerp biedt een snelle, robuuste datalink terwijl elektrische isolatie behouden blijft zelfs bij de hoogste pakketspanningen. Elke IC draagt een unieke identifier en wordt gepolt door een radiomanager die data doorstuurt naar de hoofdelektronica van het voertuig. De gehele architectuur voldoet aan ASIL C veiligheidsstandaarden en is geschikt voor ASIL D-geclassificeerde pakketten.

Het inbedden van "altijd-aan" intelligentie in elke cel opent de deur voor continue logging van gebruik en prestatiedata, wat real-time state-of-health analyse en uitgebreide provenance tracking gedurende de levenscyclus van de batterij mogelijk maakt. Door hardware, kabels en installatiekosten te elimineren, biedt Dukosi's oplossing langetermijnvoordelen voor alle EV-typen en bredere energiemarkten.

Sylvester benadrukt dat de echte vernieuwing ligt in de cel-voor-cel benadering. "Bestaande marktaanbiedingen lijken nog steeds op late-1990s ontwerpen, gericht op hogere celaantallen per module en hogere spanningen. Onze technologie prioriteert meetprecisie – elke cel wordt individueel gemonitord, wat toonaangevende nauwkeurigheid biedt voor spanning, temperatuur en meer. Dit stelt fabrikanten in staat om pakketten te monteren zonder extra connectors of harnessen, wat ontwerp aanzienlijk vereenvoudigt en betrouwbaarheid verbetert."

Voor een diepere duik, luister naar het volledige interview met Joel Sylvester in de Embedded Edge with Nitin podcast.