Slik sjekker du batteritilstanden med et kapasitetsestimat

En lang kjøretur kan gi et nyttig estimat på batterienergien som er tilgjengelig innenfor bilens viste ladetilstandsvindu. Den kan ikke alene bekrefte batteriets samlede helsetilstand.

Kort fortalt

Denne metoden kombinerer kjørelengde, tripcomputerens energiforbruk og endringen i vist State of Charge (SOC), eller ladetilstand. Resultatet er et estimat på energien som det viste SOC-vinduet representerte under forholdene på den aktuelle kjøreturen.

Sammenligner du estimatet med en tilsvarende referanseverdi for et nytt batteri, kan det indikere kapasitetsretensjon. Kapasitetsretensjon er bare én del av State of Health (SoH). Det er ikke en universell SOH-verdi og måler ikke intern motstand, effektevne, tilstanden på cellenivå eller feilstatus direkte.

Bruk dette som en repeterbar eierkontroll, ikke som en garanti- eller sikkerhetsvurdering. Ikke kjør batteriet lenger ned enn det som er forsvarlig med tanke på ruten, været og tilgjengelige lademuligheter.

Før du begynner

Estimatet er mest nyttig når alle disse forutsetningene er oppfylt:

• Tripcomputeren viser forbruket for hele testkjøringen, ikke bare for en nylig rullerende distanse.
• Du vet om det viste forbruket inkluderer alle relevante energilaster i bilen. Definisjonen varierer mellom kjøretøy.
• Du har en referanseverdi for et nytt batteri med samme avgrensning som estimatet. Bruttokapasitet, netto eller utnyttbar kapasitet, det viste 100–0%-vinduet og energi som er tilgjengelig under vist 0%, er ikke utskiftbare størrelser. Se Gross and Net Battery Capacity og Battery Buffer and Usable Capacity.
• Batteriet er nær normal driftstemperatur, og bilen har ingen varsler om batteriet eller temperatursystemet.
• BMS-et har hatt en rimelig mulighet til å kalibrere SOC. Følg produsentens ladeanbefalinger; enkelte biler kan korrigere vist SOC etter lading, hvile eller en kjøretur som bruker en stor del av batteriet.
• Bilen endrer ikke den utnyttbare bufferen vesentlig etter hvert som batteriet eldes, eller du vet at sammenligningen tar hensyn til en slik endring.

Et bredt SOC-intervall reduserer virkningen av avrunding i instrumentpanelet. Prøv å bruke minst 70–80 prosentpoeng når det er praktisk, men avslutt tidligere dersom det medfører risiko eller store ulemper å fortsette. En test over 10 eller 20 prosentpoeng er vanligvis for følsom for avrunding og estimeringsfeil.

Slik beregner du estimatet

1. Lad bilen til nær 100%, og noter deretter vist SOC ved start.
2. Nullstill en tripteller som registrerer både kjørelengde og gjennomsnittlig energiforbruk for hele kjøreturen.
3. Kjør normalt over et bredt SOC-intervall. Unngå uvanlig høy effekt, lange perioder med klimaanlegget på mens bilen står parkert, og forhold som gjør testen vanskelig å gjenta.
4. Noter kjørelengde, gjennomsnittlig forbruk og vist SOC ved slutten før du nullstiller eller lader.
5. Beregn energibruken tripcomputeren rapporterer.
6. Del denne energien på andelen av vist SOC som ble brukt.

For en bil som viser kWh/100 km:

Rapportert energi på turen (kWh) =
Kjørelengde (km) × Forbruk (kWh/100 km) ÷ 100

For en bil som viser miles/kWh:

Rapportert energi på turen (kWh) =
Kjørelengde (miles) ÷ Effektivitet (miles/kWh)

Beregn deretter det viste SOC-intervallet og ekstrapoler resultatet:

Brukt vist SOC = SOC ved start - SOC ved slutt

Estimert energi for hele det viste vinduet (kWh) =
Rapportert energi på turen ÷ (Brukt vist SOC ÷ 100)

Hvis du har en tilsvarende referanseverdi for et nytt batteri:

Estimert kapasitetsretensjon (%) =
Estimert energi i vist vindu ÷ Tilsvarende ny-referanse × 100

Beregningen forutsetter at hvert viste prosentpoeng representerer en like stor andel av den utnyttbare energien. BMS-kartleggingen er et estimat og er ikke nødvendigvis helt lineær, særlig nær øvre og nedre grense.

Regneeksempel i kilometer

Anta at en bil har en tilsvarende ny referanse for utnyttbar energi på 86.5 kWh. Den kjører 308 km med et vist gjennomsnittsforbruk på 25 kWh/100 km, starter på 100% og avslutter på 5%.

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

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

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

Estimert kapasitetsretensjon = 81.1 ÷ 86.5 × 100
                             = 93.7%

Denne kjøreturen ga et estimat omtrent 6.3% under den valgte referansen for et nytt batteri. Det beviser ikke 6.3% permanent degradering. Forskjellen omfatter også måleusikkerhet og effekter som avhenger av forholdene.

Regneeksempel i miles

Bruk den samme referansen på 86.5 kWh, og anta at bilen kjører 169 miles med 2.6 miles/kWh, starter på 100% og avslutter på 21%.

Rapportert energi på turen = 169 ÷ 2.6
                            = 65.0 kWh

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

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

Estimert kapasitetsretensjon = 82.3 ÷ 86.5 × 100
                             = 95.1%

Denne kjøreturen ga et estimat omtrent 4.9% under referansen. Resultater fra separate kjøreturer bør ikke slås sammen ukritisk med mindre temperatur, SOC-vindu, programvare og energiregnskap er rimelig sammenlignbare.

Tilgjengelig energi er ikke det samme som SOH

Beregningen estimerer én energistørrelse. Batteriets helsetilstand omfatter mer.

State of Health (SoH) kan vise til gjenværende energikapasitet, gjenværende effektevne, økning i motstand eller en produsentspesifikk kombinasjon. UN Global Technical Regulation No. 22 bruker det snevrere begrepet State of Certified Energy (SOCE) for energiretensjon og skiller mellom et estimat fra bilen og målt utnyttbar batterienergi. UNECE: UN Global Technical Regulation No. 22

Et batteri kan beholde mye av den utnyttbare energien samtidig som Battery Internal Resistance øker. Det kan gi større spenningsfall og mer varme under belastning, tidligere spenningsbegrensninger, redusert akselerasjon eller regenerering og langsommere hurtiglading. Et skånsomt, kjøreturbasert kapasitetsestimat måler ikke disse effektene direkte.

Beregningen utelukker heller ikke:

• En svak eller ubalansert cellegruppe
• Unormal selvutlading
• Feil i isolasjon, kontaktorer, sensorer eller kjølesystem
• Et batteri som når spennings- eller temperaturgrenser for tidlig under høy belastning
• En endret programvarebuffer
• Fysisk skade eller reparasjonshistorikk

Kapasitetstap og effekttap er beslektede, men forskjellige deler av Battery Degradation. En fullstendig vurdering kan derfor kombinere en energitest med diagnostikk, sammenligning av cellespenning, måling av motstand eller pulseffekt, feilhistorikk og inspeksjon.

Derfor varierer estimatet

Ett resultat kan flytte seg flere prosentpoeng uten en tilsvarende permanent endring i batteriet. Vanlige årsaker er:

• Avrundede SOC-verdier ved start og slutt
• Avrundet kjørelengde og forbruk
• Energilaster som tripcomputeren ikke tar med
• Batteritemperatur og temperaturendring under kjøreturen
• Høy strøm og resistive tap
• Vind, våt vei, høydeforskjeller, dekk og kjørehastighet
• Celleubalanse eller en kalibreringskorrigering fra BMS-et
• Programvareendringer i det utnyttbare vinduet eller forbruksvisningen
• At testen avsluttes mens batteriet fortsatt er belastet, i stedet for etter sammenlignbare hvileforhold

Høyt forbruk diagnostiserer ikke i seg selv høy intern motstand. Batteriet kan ganske enkelt ha blitt utsatt for høyere hastighet, stigning, kulde, kupévarme eller andre belastninger. En motstandsvurdering krever spennings- og strømatferd under definert belastning og temperatur, ikke bare et tur-gjennomsnitt.

For å følge en trend bør testen gjentas over et lignende SOC-intervall og under stort sett sammenlignbare forhold. Registrer batteritemperatur når den er tilgjengelig, utetemperatur, programvareversjon, SOC ved start og slutt, kjørelengde, forbruk og det beregnede estimatet. Se etter en varig trend i stedet for å behandle det laveste enkeltresultatet som batteriets helsetilstand.

Den historiske eierloggen nedenfor viser hvordan gjentatte estimater kan plottes mot samlet energibruk og forbruk på kjøreturen. Referansen på 83.6 kWh er en del av denne loggen, ikke en universell referanse for alle versjoner av e-tron 55.

Når du bør bruke en profesjonell test eller produsentens test

Bruk bilprodusentens godkjente prosedyre når resultatet kan påvirke et garantikrav, en kjøpsbeslutning eller en reparasjon. Den godkjente måleverdien kan avvike fra denne beregningen.

Enkelte biler har en innebygd test. Tesla beskriver for eksempel en test for støttede biler som kan ta opptil 24 timer og rapporterer energiretensjon sammenlignet med da batteriet var nytt. Denne kontrollerte prosessen er noe annet enn å ekstrapolere én kjøretur. Tesla Model Y Owner's Manual: High Voltage Battery Health

Laboratorie- og verkstedprosedyrer vurderer ofte energi og effekt separat. Det amerikanske energidepartementets testmanual for elbilbatterier definerer vurderinger av kapasitet, tilgjengelig energi og toppeffekt som separate ytelsesmål, mens en NREL-støttet batterivurdering beskriver kapasitets- og internmotstandstester som separate helseindikatorer. 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 estimerer SOC, energi, effekt og helsetilstand.

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