De batterijgezondheid controleren met een capaciteitsschatting

Een lange rit kan een bruikbare schatting geven van de batterij-energie die beschikbaar is binnen het laadstatusvenster dat de auto weergeeft. Daarmee kan echter niet op zichzelf de volledige gezondheidstoestand van de batterij worden vastgesteld.

Het korte antwoord

Deze methode combineert de afstand, het energieverbruik van de boordcomputer en de verandering in de weergegeven State of Charge (SOC), oftewel laadstatus. Het resultaat is een schatting van de energie die het weergegeven SOC-venster onder de omstandigheden van die rit vertegenwoordigde.

Wanneer de schatting wordt vergeleken met een passende referentiewaarde van een nieuwe batterij, kan zij een indicatie geven van het capaciteitsbehoud. Capaciteitsbehoud is slechts één onderdeel van State of Health (SoH). Het is geen universele SOH-waarde en meet niet rechtstreeks de interne weerstand, het beschikbare vermogen, de toestand op celniveau of de foutstatus.

Gebruik dit als een herhaalbare controle voor de eigenaar, niet als beoordeling voor garantie of veiligheid. Ontlaad de batterij niet verder dan veilig is voor de route, het weer en de beschikbare laadmogelijkheden.

Voordat je begint

De schatting is het nuttigst wanneer aan alle volgende voorwaarden wordt voldaan:

• De boordcomputer rapporteert het verbruik van de volledige testrit en niet alleen dat van een recente voortschrijdende afstand.
• Je weet of het weergegeven verbruik alle relevante energieverbruikers van het voertuig omvat. De definitie verschilt per voertuig.
• Je hebt een referentiewaarde van een nieuwe batterij met dezelfde begrenzing als de schatting. Bruto capaciteit, netto- of bruikbare capaciteit, het weergegeven venster van 100–0% en energie die onder de weergegeven 0% beschikbaar is, zijn niet onderling uitwisselbaar. Zie Gross and Net Battery Capacity en Battery Buffer and Usable Capacity.
• De batterij bevindt zich rond de normale bedrijfstemperatuur en het voertuig geeft geen waarschuwingen voor de batterij of het thermische systeem.
• Het BMS heeft een redelijke mogelijkheid gehad om de SOC te kalibreren. Volg de laadinstructies van de fabrikant; sommige voertuigen kunnen de weergegeven SOC corrigeren na laden, rusten of een rit waarbij een groot deel van de batterij is gebruikt.
• Het voertuig wijzigt de bruikbare buffer niet wezenlijk naarmate de batterij ouder wordt, of je weet dat de vergelijking rekening houdt met zo'n wijziging.

Een groot SOC-interval vermindert het effect van afronding op het dashboard. Probeer waar praktisch minstens 70–80 procentpunten te gebruiken, maar stop eerder als doorgaan risico of veel ongemak oplevert. Een test over 10 of 20 procentpunten is doorgaans te gevoelig voor afronding en schattingsfouten.

Zo maak je de schatting

1. Laad het voertuig tot bijna 100% en noteer daarna de weergegeven SOC bij aanvang.
2. Reset een dagteller die zowel de afstand als het gemiddelde energieverbruik van de volledige rit vastlegt.
3. Rijd normaal over een groot SOC-interval. Vermijd ongebruikelijk hoog vermogen, lange perioden van klimaatregeling terwijl het voertuig geparkeerd staat en omstandigheden die de test moeilijk herhaalbaar maken.
4. Noteer afstand, gemiddeld verbruik en weergegeven eind-SOC voordat je reset of laadt.
5. Bereken het energiegebruik dat de boordcomputer rapporteert.
6. Deel die energie door het gebruikte deel van de weergegeven SOC.

Voor een voertuig dat kWh/100 km weergeeft:

Gerapporteerde energie van de rit (kWh) =
Afstand (km) × Verbruik (kWh/100 km) ÷ 100

Voor een voertuig dat miles/kWh weergeeft:

Gerapporteerde energie van de rit (kWh) =
Afstand (miles) ÷ Efficiëntie (miles/kWh)

Bereken vervolgens het weergegeven SOC-interval en extrapoleer het:

Gebruikte weergegeven SOC = Begin-SOC - Eind-SOC

Geschatte energie voor het volledige weergegeven venster (kWh) =
Gerapporteerde energie van de rit ÷ (Gebruikte weergegeven SOC ÷ 100)

Als je een passende referentiewaarde van een nieuwe batterij hebt:

Schatting van het capaciteitsbehoud (%) =
Geschatte energie in weergegeven venster ÷ Passende nieuwreferentie × 100

De berekening veronderstelt dat elk weergegeven procentpunt een even groot deel van de bruikbare energie vertegenwoordigt. De toewijzing door het BMS is een schatting en hoeft vooral bij de boven- en ondergrens niet volledig lineair te zijn.

Rekenvoorbeeld in kilometers

Stel dat een voertuig een passende nieuwreferentie voor bruikbare energie van 86.5 kWh heeft. Het rijdt 308 km met een weergegeven gemiddeld verbruik van 25 kWh/100 km, begint bij 100% en eindigt bij 5%.

Gerapporteerde energie van de rit = 308 × 25 ÷ 100
                                   = 77.0 kWh

Gebruikte weergegeven SOC = 100% - 5%
                           = 95%

Geschatte energie voor het volledige venster = 77.0 ÷ 0.95
                                               = 81.1 kWh

Schatting van het capaciteitsbehoud = 81.1 ÷ 86.5 × 100
                                     = 93.7%

Deze rit leverde een schatting op die ongeveer 6.3% onder de gekozen nieuwreferentie lag. Dat bewijst geen permanente degradatie van 6.3%. Het verschil omvat ook meetonzekerheid en effecten die van de omstandigheden afhangen.

Rekenvoorbeeld in mijlen

Gebruik dezelfde referentie van 86.5 kWh en stel dat het voertuig 169 miles rijdt met 2.6 miles/kWh, begint bij 100% en eindigt bij 21%.

Gerapporteerde energie van de rit = 169 ÷ 2.6
                                   = 65.0 kWh

Gebruikte weergegeven SOC = 100% - 21%
                           = 79%

Geschatte energie voor het volledige venster = 65.0 ÷ 0.79
                                               = 82.3 kWh

Schatting van het capaciteitsbehoud = 82.3 ÷ 86.5 × 100
                                     = 95.1%

Deze rit leverde een schatting op die ongeveer 4.9% onder de referentie lag. Resultaten van afzonderlijke ritten mogen niet zonder meer worden gemiddeld, tenzij temperatuur, SOC-venster, software en energieregistratie redelijk vergelijkbaar zijn.

Beschikbare energie is niet hetzelfde als SOH

De berekening schat één energiegrootheid. Batterijgezondheid omvat meer.

State of Health (SoH) kan verwijzen naar de resterende energiecapaciteit, het resterende beschikbare vermogen, een toename van de weerstand of een fabrikantspecifieke combinatie. UN Global Technical Regulation No. 22 gebruikt voor energiebehoud de beperktere term State of Certified Energy (SOCE) en maakt onderscheid tussen een schatting aan boord en gemeten bruikbare batterij-energie. UNECE: UN Global Technical Regulation No. 22

Een batterij kan veel van haar bruikbare energie behouden terwijl Battery Internal Resistance toeneemt. Dat kan onder belasting meer spanningsval en warmte veroorzaken, spanningsgrenzen eerder bereiken, acceleratie of regeneratie verminderen en snelladen vertragen. Een rustige, op een rit gebaseerde capaciteitsschatting meet deze effecten niet rechtstreeks.

De berekening sluit ook het volgende niet uit:

• Een zwakke of ongebalanceerde celgroep
• Abnormale zelfontlading
• Storingen in isolatie, contactoren, sensoren of koelsysteem
• Een batterij die bij hoge belasting te vroeg spannings- of temperatuurgrenzen bereikt
• Een gewijzigde softwarebuffer
• Fysieke schade of een reparatiegeschiedenis

Capaciteitsverlies en vermogensverlies zijn verwante maar afzonderlijke onderdelen van Battery Degradation. Een volledige beoordeling kan daarom een energietest combineren met diagnose, vergelijking van celspanningen, weerstands- of pulsvermogentests, storingsgeschiedenis en inspectie.

Waarom de schatting varieert

Eén resultaat kan meerdere procentpunten verschuiven zonder een overeenkomstige permanente verandering in de batterij. Veelvoorkomende oorzaken zijn:

• Afgeronde begin- en eindwaarden voor SOC
• Afgeronde afstand en verbruikswaarden
• Energieverbruikers die de boordcomputer niet meetelt
• Batterijtemperatuur en temperatuurverandering tijdens de rit
• Hoge stroom en weerstandsverliezen
• Wind, natte wegen, hoogteverschillen, banden en rijsnelheid
• Celonbalans of een kalibratiecorrectie door het BMS
• Softwarewijzigingen aan het bruikbare venster of de verbruiksweergave
• De test beëindigen terwijl de batterij nog wordt belast, in plaats van na vergelijkbare rustomstandigheden

Een hoog verbruik wijst op zichzelf niet op een hoge interne weerstand. De batterij kan simpelweg te maken hebben gehad met hogere snelheid, klimmen, koud weer, interieurverwarming of andere belastingen. Voor een weerstandsbeoordeling is het gedrag van spanning en stroom bij een vastgelegde belasting en temperatuur nodig, niet alleen een ritgemiddelde.

Herhaal de test over een vergelijkbaar SOC-interval en onder grotendeels vergelijkbare omstandigheden om een trend te volgen. Registreer indien beschikbaar de batterijtemperatuur, plus omgevingstemperatuur, softwareversie, begin- en eind-SOC, afstand, verbruik en de berekende schatting. Zoek naar een blijvende trend in plaats van het laagste afzonderlijke resultaat als de batterijgezondheid te beschouwen.

Het historische eigenaarslogboek hieronder laat zien hoe herhaalde schattingen kunnen worden uitgezet tegen het totale energiegebruik en het verbruik van de rit. De referentiewaarde van 83.6 kWh hoort bij dat logboek en is geen universele referentie voor elke versie van de e-tron 55.

Wanneer een professionele of fabrikanttest nodig is

Gebruik de door de voertuigfabrikant goedgekeurde procedure wanneer het resultaat invloed kan hebben op een garantieclaim, aankoopbeslissing of reparatie. De geaccepteerde maatstaf kan verschillen van deze berekening.

Sommige voertuigen bieden een ingebouwde test. Tesla beschrijft bijvoorbeeld voor ondersteunde voertuigen een test die tot 24 uur kan duren en energiebehoud rapporteert ten opzichte van toen de batterij nieuw was. Dit gecontroleerde proces verschilt van het extrapoleren van één rit. Tesla Model Y Owner's Manual: High Voltage Battery Health

Laboratorium- en werkplaatsprocedures beoordelen energie en vermogen vaak afzonderlijk. De testhandleiding voor EV-batterijen van het Amerikaanse ministerie van Energie definieert capaciteit, beschikbare energie en piekvermogen als afzonderlijke prestatiematen. Een door NREL ondersteunde batterijbeoordeling beschrijft capaciteits- en interne-weerstandstests eveneens als afzonderlijke gezondheidsindicatoren. US Department of Energy: Battery Test Manual for Electric Vehicles NREL: Procedure for Assessing the Suitability of Battery Second Life Applications

Zie Battery Management System voor uitleg over hoe het BMS SOC, energie, vermogen en gezondheid schat.

Bronnen

• 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