Sådan tjekker du batteriets sundhed med et kapacitetsskøn

En lang køretur kan give et nyttigt skøn over den batterienergi, der er tilgængelig inden for bilens viste ladetilstandsvindue. Den kan ikke i sig selv bekræfte batteriets samlede sundhedstilstand.

Det korte svar

Metoden kombinerer afstand, tripcomputerens energiforbrug og ændringen i den viste State of Charge (SOC), altså ladetilstand. Resultatet er et skøn over den energi, som det viste SOC-vindue repræsenterede under forholdene på den pågældende køretur.

Sammenlignes skønnet med en tilsvarende reference for et nyt batteri, kan det indikere kapacitetsbevarelse. Kapacitetsbevarelse er kun én del af State of Health (SoH). Det er ikke en universel SOH-værdi og måler ikke direkte intern modstand, effektegenskaber, tilstand på celleniveau eller fejlstatus.

Brug dette som en gentagelig kontrol for ejeren, ikke som en garanti- eller sikkerhedsvurdering. Kør ikke batteriet længere ned, end det er forsvarligt i forhold til rute, vejr og tilgængelige lademuligheder.

Før du begynder

Skønnet er mest nyttigt, når alle følgende forhold er opfyldt:

• Tripcomputeren viser forbruget for hele testkørslen, ikke kun for en senest tilbagelagt rullende distance.
• Du ved, om det viste forbrug omfatter alle relevante energiforbrugere i bilen. Definitionen varierer mellem biler.
• Du har en reference for et nyt batteri med samme afgrænsning som skønnet. Bruttokapacitet, netto- eller brugbar kapacitet, det viste 100–0%-vindue og energi, der er tilgængelig under vist 0%, er ikke det samme. Se Gross and Net Battery Capacity og Battery Buffer and Usable Capacity.
• Batteriet er tæt på sin normale driftstemperatur, og bilen har ingen advarsler om batteriet eller temperatursystemet.
• BMS'et har haft en rimelig mulighed for at kalibrere SOC. Følg producentens ladevejledning; nogle biler kan justere den viste SOC efter opladning, hvile eller en køretur, der bruger en stor del af batteriet.
• Bilen ændrer ikke sin brugbare buffer væsentligt, efterhånden som batteriet ældes, eller du ved, at sammenligningen tager højde for ændringen.

Et bredt SOC-interval reducerer virkningen af afrunding i instrumenteringen. Sigt efter at bruge mindst 70–80 procentpoint, når det er praktisk, men stop tidligere, hvis det medfører risiko eller væsentlige ulemper at fortsætte. En test over 10 eller 20 procentpoint er normalt for følsom over for afrunding og estimeringsfejl.

Sådan laver du skønnet

1. Oplad bilen til tæt på 100%, og noter derefter den viste SOC ved start.
2. Nulstil en triptæller, som registrerer både distance og gennemsnitligt energiforbrug for hele køreturen.
3. Kør normalt over et bredt SOC-interval. Undgå usædvanligt høj effekt, lange perioder med klimaanlægget tændt under parkering og forhold, der gør testen vanskelig at gentage.
4. Noter distance, gennemsnitsforbrug og vist SOC ved afslutningen, før du nulstiller eller oplader.
5. Beregn det energiforbrug, tripcomputeren rapporterer.
6. Divider denne energi med den andel af den viste SOC, der blev brugt.

For en bil, der viser kWh/100 km:

Rapporteret energi på turen (kWh) =
Distance (km) × Forbrug (kWh/100 km) ÷ 100

For en bil, der viser miles/kWh:

Rapporteret energi på turen (kWh) =
Distance (miles) ÷ Effektivitet (miles/kWh)

Beregn derefter det viste SOC-interval, og ekstrapoler resultatet:

Brugt vist SOC = SOC ved start - SOC ved slut

Skønnet energi for hele det viste vindue (kWh) =
Rapporteret energi på turen ÷ (Brugt vist SOC ÷ 100)

Hvis du har en tilsvarende reference for et nyt batteri:

Skønnet kapacitetsbevarelse (%) =
Skønnet energi i vist vindue ÷ Tilsvarende ny-reference × 100

Beregningen forudsætter, at hvert vist procentpoint repræsenterer en lige stor del af den brugbare energi. BMS-kortlægningen er et skøn og er ikke nødvendigvis helt lineær, især nær de øvre og nedre grænser.

Regneeksempel i kilometer

Antag, at en bil har en tilsvarende ny reference for brugbar energi på 86.5 kWh. Den kører 308 km med et vist gennemsnitsforbrug på 25 kWh/100 km, starter ved 100% og slutter ved 5%.

Rapporteret energi på turen = 308 × 25 ÷ 100
                            = 77.0 kWh

Brugt vist SOC = 100% - 5%
               = 95%

Skønnet energi i hele vinduet = 77.0 ÷ 0.95
                              = 81.1 kWh

Skønnet kapacitetsbevarelse = 81.1 ÷ 86.5 × 100
                            = 93.7%

Denne køretur gav et skøn cirka 6.3% under den valgte reference for et nyt batteri. Det beviser ikke 6.3% permanent degradering. Forskellen omfatter også måleusikkerhed og forholdsafhængige virkninger.

Regneeksempel i miles

Brug den samme reference på 86.5 kWh, og antag, at bilen kører 169 miles ved 2.6 miles/kWh, starter ved 100% og slutter ved 21%.

Rapporteret energi på turen = 169 ÷ 2.6
                            = 65.0 kWh

Brugt vist SOC = 100% - 21%
               = 79%

Skønnet energi i hele vinduet = 65.0 ÷ 0.79
                              = 82.3 kWh

Skønnet kapacitetsbevarelse = 82.3 ÷ 86.5 × 100
                            = 95.1%

Denne køretur gav et skøn cirka 4.9% under referencen. Resultater fra separate køreture bør ikke gennemsnitsberegnes ukritisk, medmindre temperatur, SOC-vindue, software og energiregnskab er rimeligt sammenlignelige.

Tilgængelig energi er ikke det samme som SOH

Beregningen skønner én energistørrelse. Batteriets sundhedstilstand omfatter mere.

State of Health (SoH) kan henvise til resterende energikapacitet, resterende effektegenskaber, stigende modstand eller en producentspecifik kombination. UN Global Technical Regulation No. 22 bruger det snævrere begreb State of Certified Energy (SOCE) om energibevarelse og skelner mellem et skøn fra bilen og målt brugbar batterienergi. UNECE: UN Global Technical Regulation No. 22

Et batteri kan bevare en stor del af sin brugbare energi, samtidig med at Battery Internal Resistance stiger. Det kan give større spændingsfald og mere varme under belastning, tidligere spændingsgrænser, reduceret acceleration eller regenerering og langsommere hurtigopladning. Et skånsomt, køretursbaseret kapacitetsskøn måler ikke disse virkninger direkte.

Beregningen udelukker heller ikke:

• En svag eller ubalanceret cellegruppe
• Unormal selvafladning
• Fejl i isolation, kontaktorer, sensorer eller kølesystem
• Et batteri, der når spændings- eller temperaturgrænser for tidligt under høj belastning
• En ændret softwarebuffer
• Fysisk skade eller reparationshistorik

Kapacitetstab og effekttab er beslægtede, men forskellige dele af Battery Degradation. En fuldstændig vurdering kan derfor kombinere en energitest med diagnostik, sammenligning af cellespændinger, måling af modstand eller pulseffekt, fejlhistorik og inspektion.

Hvorfor skønnet varierer

Et enkelt resultat kan flytte sig flere procentpoint uden en tilsvarende permanent ændring i batteriet. Almindelige årsager er:

• Afrundede SOC-værdier ved start og slut
• Afrundet distance og forbrug
• Energiforbrugere, som tripcomputeren ikke medregner
• Batteritemperatur og temperaturændring under kørslen
• Høj strøm og resistive tab
• Vind, våde veje, højdeforskelle, dæk og kørehastighed
• Celleubalance eller en kalibreringskorrektion fra BMS'et
• Softwareændringer i det brugbare vindue eller forbrugsvisningen
• At testen afsluttes, mens batteriet stadig er belastet, frem for efter sammenlignelige hvileforhold

Højt forbrug diagnosticerer ikke i sig selv høj intern modstand. Batteriet kan blot have været udsat for højere hastighed, stigning, kulde, kabinevarme eller andre belastninger. En modstandsvurdering kræver spændings- og strømadfærd under en defineret belastning og temperatur, ikke kun et gennemsnit for turen.

For at følge en udvikling bør testen gentages over et lignende SOC-interval og under nogenlunde sammenlignelige forhold. Registrer batteritemperatur, når den er tilgængelig, udetemperatur, softwareversion, SOC ved start og slut, distance, forbrug og det beregnede skøn. Se efter en vedvarende tendens frem for at behandle det laveste enkeltresultat som batteriets sundhedstilstand.

Den historiske ejerlog nedenfor viser, hvordan gentagne skøn kan plottes mod samlet energiforbrug og turens forbrug. Referencen på 83.6 kWh er en del af denne log, ikke en universel reference for alle versioner af e-tron 55.

Hvornår du bør bruge en professionel test eller producentens test

Brug bilproducentens godkendte procedure, når resultatet kan påvirke et garantikrav, en købsbeslutning eller en reparation. Den godkendte måleværdi kan være en anden end denne beregning.

Nogle biler har en indbygget test. Tesla beskriver for eksempel en test til understøttede biler, som kan tage op til 24 timer og rapporterer energibevarelse sammenlignet med, da batteriet var nyt. Denne kontrollerede proces er noget andet end at ekstrapolere én køretur. Tesla Model Y Owner's Manual: High Voltage Battery Health

Laboratorie- og værkstedsprocedurer vurderer ofte energi og effekt separat. Det amerikanske energiministeriums testmanual for elbilbatterier definerer vurderinger af kapacitet, tilgængelig energi og spidseffekt som separate ydelsesmål, mens en NREL-støttet batterivurdering beskriver kapacitets- og internmodstandstest som separate sundhedsindikatorer. US Department of Energy: Battery Test Manual for Electric Vehicles NREL: Procedure for Assessing the Suitability of Battery Second Life Applications

Se Battery Management System for en forklaring på, hvordan BMS'et skønner SOC, energi, effekt og sundhedstilstand.

Kilder

• UNECE: UN Global Technical Regulation No. 22
• US Department of Energy: Battery Test Manual for Electric Vehicles
• NREL: Procedure for Assessing the Suitability of Battery Second Life Applications
• Tesla Model Y Owner's Manual: High Voltage Battery Health