Cómo comprobar la salud de la batería con una estimación de capacidad
Un recorrido largo puede proporcionar una estimación útil de la energía de la batería disponible dentro del intervalo de estado de carga que muestra el vehículo. Sin embargo, por sí solo no permite verificar el estado de salud completo de la batería.
La respuesta breve
Este método combina la distancia, el consumo de energía del ordenador de a bordo y el cambio del State of Charge (SOC), o estado de carga, mostrado. El resultado es una estimación de la energía que representaba el intervalo de SOC mostrado en las condiciones de ese recorrido.
Si la estimación se compara con una referencia equivalente de la batería cuando era nueva, puede indicar la retención de capacidad. La retención de capacidad es solo una parte de State of Health (SoH). No es un valor SOH universal ni mide directamente la resistencia interna, la capacidad de potencia, el estado a nivel de celda o la presencia de fallos.
Utiliza este método como una comprobación repetible para el propietario, no como una evaluación de garantía o seguridad. No descargues la batería por debajo de lo que resulte seguro para la ruta, el clima y las opciones de carga disponibles.
Antes de empezar
La estimación resulta más útil cuando se cumplen todas estas condiciones:
- El ordenador de a bordo informa del consumo de todo el recorrido de prueba, no solo del correspondiente a una distancia móvil reciente.
- Sabes si el consumo mostrado incluye todas las cargas energéticas relevantes del vehículo. La definición varía entre vehículos.
- Dispones de una referencia de batería nueva con los mismos límites que la estimación. La capacidad bruta, la capacidad neta o utilizable, el intervalo mostrado de 100–0% y la energía accesible por debajo del 0% mostrado no son magnitudes intercambiables. Consulta Gross and Net Battery Capacity y Battery Buffer and Usable Capacity.
- La batería está cerca de su temperatura normal de funcionamiento y el vehículo no muestra avisos relacionados con la batería o el sistema térmico.
- El BMS ha tenido una oportunidad razonable de calibrar el SOC. Sigue las recomendaciones de carga del fabricante; algunos vehículos pueden corregir el SOC mostrado después de cargar, reposar o realizar un recorrido que utilice gran parte de la batería.
- El vehículo no modifica de forma importante su margen utilizable a medida que envejece la batería, o sabes que la comparación tiene en cuenta ese cambio.
Un intervalo de SOC amplio reduce el efecto del redondeo del cuadro de instrumentos. Intenta utilizar al menos 70–80 puntos porcentuales cuando resulte práctico, pero detente antes si continuar supone un riesgo o una molestia importante. Una prueba de 10 o 20 puntos porcentuales suele ser demasiado sensible al redondeo y a los errores de estimación.
Cómo realizar la estimación
- Carga el vehículo hasta cerca del 100% y anota el SOC inicial mostrado.
- Reinicia un cuentakilómetros parcial que registre tanto la distancia como el consumo medio de energía de todo el recorrido.
- Conduce con normalidad a lo largo de un intervalo de SOC amplio. Evita potencias inusualmente altas, periodos prolongados de climatización con el vehículo estacionado y condiciones que dificulten repetir la prueba.
- Anota la distancia, el consumo medio y el SOC final mostrado antes de reiniciar el contador o cargar.
- Calcula el uso de energía indicado por el ordenador de a bordo.
- Divide esa energía por la fracción del SOC mostrado que se ha utilizado.
Para un vehículo que muestra kWh/100 km:
Energía indicada del recorrido (kWh) =
Distancia (km) × Consumo (kWh/100 km) ÷ 100
Para un vehículo que muestra miles/kWh:
Energía indicada del recorrido (kWh) =
Distancia (miles) ÷ Eficiencia (miles/kWh)
A continuación, calcula el intervalo de SOC mostrado y extrapólalo:
SOC mostrado utilizado = SOC inicial - SOC final
Energía estimada para todo el intervalo mostrado (kWh) =
Energía indicada del recorrido ÷ (SOC mostrado utilizado ÷ 100)
Si dispones de una referencia equivalente de batería nueva:
Estimación de retención de capacidad (%) =
Energía estimada en el intervalo mostrado ÷ Referencia nueva equivalente × 100
El cálculo presupone que cada punto porcentual mostrado representa la misma proporción de energía utilizable. La correspondencia que establece el BMS es una estimación y puede no ser perfectamente lineal, sobre todo cerca de los límites superior e inferior.
Ejemplo calculado en kilómetros
Supongamos que un vehículo tiene una referencia equivalente de energía utilizable cuando era nuevo de 86.5 kWh. Recorre 308 km con un consumo medio mostrado de 25 kWh/100 km, empieza al 100% y termina al 5%.
Energía indicada del recorrido = 308 × 25 ÷ 100
= 77.0 kWh
SOC mostrado utilizado = 100% - 5%
= 95%
Energía estimada para todo el intervalo = 77.0 ÷ 0.95
= 81.1 kWh
Estimación de retención de capacidad = 81.1 ÷ 86.5 × 100
= 93.7%
Este recorrido produjo una estimación aproximadamente un 6.3% inferior a la referencia nueva elegida. No demuestra una degradación permanente del 6.3%. La diferencia también incluye incertidumbre de medición y efectos que dependen de las condiciones.
Ejemplo calculado en millas
Con la misma referencia de 86.5 kWh, supongamos que el vehículo recorre 169 miles a 2.6 miles/kWh, empieza al 100% y termina al 21%.
Energía indicada del recorrido = 169 ÷ 2.6
= 65.0 kWh
SOC mostrado utilizado = 100% - 21%
= 79%
Energía estimada para todo el intervalo = 65.0 ÷ 0.79
= 82.3 kWh
Estimación de retención de capacidad = 82.3 ÷ 86.5 × 100
= 95.1%
Este recorrido produjo una estimación aproximadamente un 4.9% inferior a la referencia. Los resultados de recorridos distintos no deben promediarse sin criterio, salvo que la temperatura, el intervalo de SOC, el software y la contabilización de energía sean razonablemente comparables.
La energía disponible no es lo mismo que el SOH
El cálculo estima una magnitud energética. La salud de la batería abarca más aspectos.
State of Health (SoH) puede referirse a la capacidad energética restante, la capacidad de potencia restante, el aumento de la resistencia o una combinación específica del fabricante. El Reglamento Técnico Mundial de la ONU n.º 22 utiliza el término más concreto State of Certified Energy (SOCE) para la retención de energía y distingue entre una estimación a bordo y la energía utilizable medida de la batería. UNECE: UN Global Technical Regulation No. 22
Una batería puede conservar gran parte de su energía utilizable mientras aumenta Battery Internal Resistance. Esto puede provocar una mayor caída de tensión y más calor bajo carga, alcanzar antes los límites de tensión, reducir la aceleración o la regeneración y ralentizar la carga rápida. Una estimación de capacidad basada en un recorrido suave no mide estos efectos directamente.
El cálculo tampoco descarta:
- Un grupo de celdas débil o desequilibrado
- Una autodescarga anómala
- Fallos de aislamiento, contactores, sensores o del sistema de refrigeración
- Una batería que alcanza demasiado pronto los límites de tensión o temperatura bajo una carga elevada
- Un margen modificado por software
- Daños físicos o antecedentes de reparación
La pérdida de capacidad y la pérdida de potencia son partes relacionadas pero distintas de Battery Degradation. Por tanto, una evaluación completa puede combinar una prueba de energía con diagnósticos, comparación de tensiones de celda, pruebas de resistencia o potencia de pulso, historial de fallos e inspección.
Por qué varía la estimación
Un solo resultado puede cambiar varios puntos porcentuales sin que exista una modificación permanente equivalente en la batería. Entre las causas habituales se encuentran:
- Valores de SOC inicial y final redondeados
- Distancia y consumo redondeados
- Cargas de energía que el ordenador de a bordo no contabiliza
- Temperatura de la batería y su variación durante el recorrido
- Corriente elevada y pérdidas resistivas
- Viento, carreteras mojadas, desnivel, neumáticos y velocidad
- Desequilibrio de las celdas o una corrección de calibración del BMS
- Cambios de software en el intervalo utilizable o en la indicación de consumo
- Terminar la prueba mientras la batería sigue bajo carga en lugar de hacerlo tras unas condiciones de reposo comparables
Un consumo elevado no diagnostica por sí mismo una resistencia interna alta. La batería puede haberse enfrentado simplemente a una mayor velocidad, pendientes, frío, calefacción del habitáculo u otras cargas. Para evaluar la resistencia es necesario observar el comportamiento de tensión y corriente bajo una carga y temperatura definidas, no solo el promedio de un recorrido.
Para seguir una tendencia, repite la prueba con un intervalo de SOC similar y en condiciones ampliamente comparables. Registra la temperatura de la batería cuando esté disponible, la temperatura ambiente, la versión de software, el SOC inicial y final, la distancia, el consumo y la estimación calculada. Busca una tendencia sostenida en lugar de considerar el resultado individual más bajo como la salud de la batería.
El registro histórico del propietario que aparece a continuación muestra cómo pueden representarse estimaciones repetidas frente al uso total de energía y el consumo del recorrido. Su referencia de 83.6 kWh forma parte de ese registro y no es una referencia universal para todas las versiones del e-tron 55.
Estimaciones de energía de la batería basadas en recorridos frente al consumo total de energía
Estimaciones de energía de la batería basadas en recorridos frente al consumo del recorrido
Cuándo utilizar una prueba profesional o del fabricante
Utiliza el procedimiento aprobado por el fabricante cuando el resultado pueda afectar a una reclamación de garantía, una decisión de compra o una reparación. La métrica aceptada puede ser distinta de este cálculo.
Algunos vehículos ofrecen una prueba integrada. Tesla, por ejemplo, describe para los vehículos compatibles una prueba que puede durar hasta 24 horas e indica la retención de energía respecto a cuando la batería era nueva. Este proceso controlado es distinto de extrapolar un solo recorrido. Tesla Model Y Owner's Manual: High Voltage Battery Health
Los procedimientos de laboratorio y taller suelen evaluar por separado la energía y la potencia. El manual de pruebas de baterías para vehículos eléctricos del Departamento de Energía de EE. UU. define la capacidad, la energía disponible y la potencia máxima como medidas de rendimiento distintas. Una evaluación de baterías respaldada por NREL también describe las pruebas de capacidad y resistencia interna como indicadores de salud independientes. US Department of Energy: Battery Test Manual for Electric Vehicles NREL: Procedure for Assessing the Suitability of Battery Second Life Applications
Consulta Battery Management System para saber cómo estima el BMS el SOC, la energía, la potencia y la salud.