Så kontrollerar du batterihälsan med en kapacitetsuppskattning
En lång körning kan ge en användbar uppskattning av den batterienergi som är tillgänglig inom bilens visade laddningsfönster. Den kan inte på egen hand verifiera batteriets fullständiga hälsotillstånd.
Det korta svaret
Metoden kombinerar körsträcka, färddatorns energiförbrukning och förändringen i visad State of Charge (SOC), alltså laddningsnivå. Resultatet är en uppskattning av den energi som det visade SOC-fönstret representerade under förhållandena för den aktuella körningen.
Om uppskattningen jämförs med en motsvarande referens för ett nytt batteri kan den indikera kapacitetsbevarande. Kapacitetsbevarande är bara en del av State of Health (SoH). Det är inte ett universellt SOH-värde och mäter inte direkt intern resistans, effektförmåga, tillstånd på cellnivå eller felstatus.
Använd detta som en upprepningsbar ägarkontroll, inte som en garanti- eller säkerhetsbedömning. Kör inte ned batteriet längre än vad som är säkert med hänsyn till rutt, väder och tillgänglig laddning.
Innan du börjar
Uppskattningen är mest användbar när allt följande stämmer:
- Färddatorn visar förbrukningen för hela testkörningen, inte bara för en senast tillryggalagd rullande sträcka.
- Du vet om den visade förbrukningen omfattar alla relevanta energiförbrukare i bilen. Definitionen varierar mellan fordon.
- Du har en referens för ett nytt batteri med samma avgränsning som uppskattningen. Bruttokapacitet, netto- eller användbar kapacitet, det visade fönstret 100–0% och energi som är tillgänglig under visade 0% är inte utbytbara storheter. Se Gross and Net Battery Capacity och Battery Buffer and Usable Capacity.
- Batteriet är nära sin normala driftstemperatur och bilen har inga varningar för batteriet eller temperatursystemet.
- BMS har fått en rimlig möjlighet att kalibrera SOC. Följ tillverkarens laddningsanvisningar; vissa fordon kan justera visad SOC efter laddning, vila eller en körning som använder en stor del av batteriet.
- Fordonet ändrar inte den användbara bufferten väsentligt när batteriet åldras, eller så vet du att jämförelsen tar hänsyn till förändringen.
Ett brett SOC-intervall minskar effekten av avrundning i instrumenteringen. Försök använda minst 70–80 procentenheter när det är praktiskt, men avsluta tidigare om det skulle medföra risk eller stora olägenheter att fortsätta. Ett test över 10 eller 20 procentenheter är vanligtvis för känsligt för avrundning och uppskattningsfel.
Så gör du uppskattningen
- Ladda fordonet till nära 100% och notera sedan visad SOC vid start.
- Nollställ en trippmätare som registrerar både sträcka och genomsnittlig energiförbrukning för hela körningen.
- Kör normalt över ett brett SOC-intervall. Undvik ovanligt hög effekt, långa perioder med klimatanläggningen igång under parkering och förhållanden som gör testet svårt att upprepa.
- Notera sträcka, genomsnittlig förbrukning och visad SOC vid slutet innan du nollställer eller laddar.
- Beräkna den energianvändning som färddatorn rapporterar.
- Dela denna energi med den andel av visad SOC som användes.
För ett fordon som visar kWh/100 km:
Rapporterad energi för körningen (kWh) =
Sträcka (km) × Förbrukning (kWh/100 km) ÷ 100
För ett fordon som visar miles/kWh:
Rapporterad energi för körningen (kWh) =
Sträcka (miles) ÷ Effektivitet (miles/kWh)
Beräkna sedan det visade SOC-intervallet och extrapolera resultatet:
Använd visad SOC = SOC vid start - SOC vid slut
Uppskattad energi för hela det visade fönstret (kWh) =
Rapporterad energi för körningen ÷ (Använd visad SOC ÷ 100)
Om du har en motsvarande referens för ett nytt batteri:
Uppskattat kapacitetsbevarande (%) =
Uppskattad energi i visat fönster ÷ Motsvarande nyreferens × 100
Beräkningen förutsätter att varje visad procentenhet motsvarar en lika stor andel av den användbara energin. BMS-kartläggningen är en uppskattning och behöver inte vara helt linjär, särskilt nära de övre och nedre gränserna.
Räkneexempel i kilometer
Anta att ett fordon har en motsvarande ny referens för användbar energi på 86.5 kWh. Det kör 308 km med en visad genomsnittsförbrukning på 25 kWh/100 km, startar vid 100% och slutar vid 5%.
Rapporterad energi för körningen = 308 × 25 ÷ 100
= 77.0 kWh
Använd visad SOC = 100% - 5%
= 95%
Uppskattad energi i hela fönstret = 77.0 ÷ 0.95
= 81.1 kWh
Uppskattat kapacitetsbevarande = 81.1 ÷ 86.5 × 100
= 93.7%
Den här körningen gav en uppskattning cirka 6.3% under den valda referensen för ett nytt batteri. Det bevisar inte 6.3% permanent degradering. Skillnaden innehåller också mätosäkerhet och effekter som beror på förhållandena.
Räkneexempel i miles
Använd samma referens på 86.5 kWh och anta att fordonet kör 169 miles vid 2.6 miles/kWh, startar vid 100% och slutar vid 21%.
Rapporterad energi för körningen = 169 ÷ 2.6
= 65.0 kWh
Använd visad SOC = 100% - 21%
= 79%
Uppskattad energi i hela fönstret = 65.0 ÷ 0.79
= 82.3 kWh
Uppskattat kapacitetsbevarande = 82.3 ÷ 86.5 × 100
= 95.1%
Den här körningen gav en uppskattning cirka 4.9% under referensen. Resultat från separata körningar bör inte medelvärdesberäknas okritiskt om inte temperatur, SOC-fönster, programvara och energiredovisning är rimligt jämförbara.
Tillgänglig energi är inte samma sak som SOH
Beräkningen uppskattar en energistorhet. Batterihälsa omfattar mer.
State of Health (SoH) kan avse kvarvarande energikapacitet, kvarvarande effektförmåga, ökande resistans eller en tillverkarspecifik kombination. UN Global Technical Regulation No. 22 använder den snävare termen State of Certified Energy (SOCE) för energibevarande och skiljer mellan en uppskattning ombord och uppmätt användbar batterienergi. UNECE: UN Global Technical Regulation No. 22
Ett batteri kan behålla mycket av sin användbara energi samtidigt som Battery Internal Resistance ökar. Det kan ge större spänningsfall och mer värme under belastning, tidigare spänningsgränser, minskad acceleration eller regenerering och långsammare snabbladdning. En skonsam, körningsbaserad kapacitetsuppskattning mäter inte dessa effekter direkt.
Beräkningen utesluter inte heller:
- En svag eller obalanserad cellgrupp
- Onormal självurladdning
- Fel i isolation, kontaktorer, sensorer eller kylsystem
- Ett batteri som når spännings- eller temperaturgränser för tidigt under hög belastning
- En ändrad programvarubuffert
- Fysisk skada eller reparationshistorik
Kapacitetsförlust och effektförlust är relaterade men skilda delar av Battery Degradation. En fullständig bedömning kan därför kombinera ett energitest med diagnostik, jämförelse av cellspänningar, mätning av resistans eller pulseffekt, felhistorik och inspektion.
Varför uppskattningen varierar
Ett enskilt resultat kan flytta sig flera procentenheter utan en motsvarande permanent förändring i batteriet. Vanliga orsaker är:
- Avrundade SOC-värden vid start och slut
- Avrundad sträcka och förbrukning
- Energiförbrukare som färddatorn inte räknar med
- Batteritemperatur och temperaturförändring under körningen
- Hög ström och resistiva förluster
- Vind, våta vägar, höjdskillnader, däck och körhastighet
- Cellobalans eller en kalibreringskorrigering från BMS
- Programvaruändringar i det användbara fönstret eller förbrukningsvisningen
- Att testet avslutas medan batteriet fortfarande belastas i stället för efter jämförbara viloförhållanden
Hög förbrukning diagnostiserar inte i sig hög intern resistans. Batteriet kan helt enkelt ha utsatts för högre hastighet, stigning, kyla, kupévärme eller andra belastningar. En resistansbedömning kräver spännings- och strömbeteende under en definierad belastning och temperatur, inte bara ett genomsnitt för körningen.
För att följa en trend bör testet upprepas över ett liknande SOC-intervall och under i stort sett jämförbara förhållanden. Registrera batteritemperatur när den är tillgänglig, omgivningstemperatur, programvaruversion, SOC vid start och slut, sträcka, förbrukning och den beräknade uppskattningen. Sök efter en varaktig trend i stället för att behandla det lägsta enskilda resultatet som batteriets hälsa.
Den historiska ägarloggen nedan visar hur upprepade uppskattningar kan plottas mot total energianvändning och körningens förbrukning. Referensen på 83.6 kWh är en del av den loggen, inte en universell referens för alla versioner av e-tron 55.
Körningsbaserade uppskattningar av batterienergi jämfört med total energiförbrukning
Körningsbaserade uppskattningar av batterienergi jämfört med körningens förbrukning
När du bör använda ett professionellt test eller tillverkarens test
Använd fordonstillverkarens godkända procedur när resultatet kan påverka ett garantiärende, ett köpbeslut eller en reparation. Det godkända mätvärdet kan skilja sig från denna beräkning.
Vissa fordon har ett inbyggt test. Tesla beskriver till exempel ett test för fordon som stöder funktionen, vilket kan ta upp till 24 timmar och rapporterar energibevarande jämfört med när batteriet var nytt. Den kontrollerade processen skiljer sig från att extrapolera en enskild körning. Tesla Model Y Owner's Manual: High Voltage Battery Health
Laboratorie- och verkstadsprocedurer bedömer ofta energi och effekt separat. Det amerikanska energidepartementets testmanual för elbilsbatterier definierar bedömningar av kapacitet, tillgänglig energi och toppeffekt som separata prestandamått, medan en NREL-stödd batteribedömning beskriver kapacitets- och internresistanstester som separata hälsoindikatorer. 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 för en förklaring av hur BMS uppskattar SOC, energi, effekt och hälsa.