Sådan vurderer du et elbilbatteris tilstand med et kapacitetsestimat

En køretur kan hjælpe dig med at estimere den energi, der er til rådighed inden for elbilens viste batteriprocentinterval. Med ensartede aflæsninger og et passende referencegrundlag kan gentagne estimater hjælpe dig med at følge ændringer i den tilgængelige energi.

Hvad estimatet måler

Metoden dividerer den kørecomputerregistrerede energimængde med den andel af den viste ladetilstand (SOC), der er brugt. Den estimerer den energi, som hele det viste interval fra 100–0% repræsenterer under køreturens betingelser.

Den vigtigste antagelse er, at hvert vist procentpoint repræsenterer en lige stor andel af energien. SOC beskriver ladetilstanden, mens energien også afhænger af spændingen. Spændingen ændrer sig under afladning, og instrumentvisningen bruger bilens egen omregning, så de viste procenter behøver ikke at følge energien lineært. Analog Devices: SOC and SOH estimation

Et fælles målegrundlag kan give indbyrdes forbundne fejl, så overensstemmelse mellem aflæsningerne er ikke en uafhængig kontrol af batteriets kapacitet. Kapitlet Battery Management System forklarer, hvordan bilen estimerer batteriets tilstand.

En sammenligning med en tilsvarende værdi for et nyt batteri giver et estimat af, hvor stor en andel af energien der er bevaret. State of Health (SoH) kan også beskrive effektkapacitet, som denne køretur ikke måler. En diagnostisk vurdering undersøger fejl særskilt fra bevaret kapacitet og effekt. Mekanismerne bag tab af kapacitet og effekt behandles i Battery Degradation.

Vælg aflæsninger og referencegrundlag

Brug en turregistrering, der dækker hele køreturen. Se i bilens instruktionsbog, hvad forbrugstallet omfatter, især kabineklimatisering, opvarmning eller køling af batteriet og forbrug under parkering. Et gennemsnit for den seneste korte strækning repræsenterer ikke en længere tur.

Energi- og SOC-aflæsningerne skal dække samme periode. Teslas amerikanske instruktionsbog til Model Y skelner eksempelvis mellem energiforbrug under kørsel og under parkering. Hvis et energital, der kun dækker kørsel, kombineres med et SOC-fald, der omfatter et langt parkeringsophold, udelades noget forbrug fra beregningen. Tesla US Model Y manual: energy use while driving and parked

For at beregne bevaret energi i procent skal du finde en reference for et nyt batteri med samme batteriversion og energiinterval:

• Identificér den præcise batterikonfiguration og eventuelle softwareændringer, der påvirker den tilgængelige energi.
• Kontrollér referencens start- og slutgrænser. Bruttokapacitet, nettokapacitet og energi i det viste interval fra 100–0% er forskellige størrelser.
• Afklar, om referencen omfatter energi, der er tilgængelig under viste 0%, og om målebetingelserne er sammenlignelige.

EVKX definerer nettokapacitet som al den energi, føreren kan bruge fra viste 100%, indtil fremdriften stopper, inklusive en eventuel tilgængelig reserve under nul. Denne beregning ud fra en køretur ekstrapolerer kun det viste interval fra 100–0%. Kapitlet Battery Buffer and Usable Capacity forklarer denne afgrænsning; Gross and Net Battery Capacity definerer de overordnede kapacitetsbegreber.

Hvis en passende reference ikke findes, skal du beholde estimatet i kWh og sammenligne lignende køreture over tid. En tidligere tur kan bruges som personligt sammenligningsgrundlag, men den repræsenterer bilens tilstand på den pågældende dato, ikke nødvendigvis dens tilstand som ny.

Registrér en køretur, og beregn energien

Vælg en tur med gode lademuligheder og tilstrækkelig reserve til ændringer i vejr og rute. Et bredere SOC-interval reducerer den relative effekt af afrunding, men der findes ikke noget universelt minimumsinterval, der garanterer nøjagtighed. Du behøver ikke at starte ved 100%; kør ikke batteriet ned mod driftsstop for at gennemføre kontrollen.

1. Følg bilens ladevejledning. Vælg en tur, hvor batteriet har en driftstemperatur, der kan gentages, og hvor der ikke er advarsler om batteriet eller temperaturstyringen.
2. Notér den viste SOC umiddelbart før afgang, og nulstil turregistreringen for hele turen.
3. Kør normalt. Sørg for, at energiregistreringen og SOC-intervallet dækker det samme forløb, også ved stop; hvis parkeringsforbrug udelades og ikke kan medregnes, skal du bruge en anden tur.
4. Når du er parkeret sikkert ved turens afslutning, skal du notere SOC, afstand og forbrug samtidig, før opladning eller et længere ophold. Notér også turens varighed, dato, kilometerstand, softwareversion, udetemperatur og batteritemperatur, når den er tilgængelig.
5. Beregn den registrerede energi, og dividér derefter med den andel af den viste SOC, der er brugt.

Ved forbrug angivet i kWh/100 km:

Registreret turenergi (kWh) = afstand (km) × forbrug (kWh/100 km) ÷ 100

Ved energieffektivitet angivet i miles/kWh:

Registreret turenergi (kWh) = afstand (miles) ÷ energieffektivitet (miles/kWh)

En ændring fra 90% til 20% er 70 procentpoint, svarende til en andel på 0,70:

Estimeret energi i det viste interval (kWh) = registreret turenergi ÷ ((SOC ved start − SOC ved slut) ÷ 100)

Med en tilsvarende reference for et nyt batteri:

Estimeret bevaret energi (%) = estimeret energi i det viste interval ÷ tilsvarende referenceværdi som ny × 100

Disse ligninger bruger bilens registrerede energi. Den energi, en lader fakturerer, kan omfatte tab og hjælpeforbrug efter dens måler og kan derfor ikke erstatte turens energiforbrug fra batteriet. Charging loss forklarer målegrænserne.

Regneeksempler

Dette er hypotetiske input, der viser beregningen, ikke målinger af en bestemt model. Begge forudsætter en tilsvarende reference på 86,5 kWh for det viste interval fra 100–0% som ny. Afrundede resultater viser regnestykket; de dokumenterer ikke en målenøjagtighed på en tiendedel procent.

Kilometer og kWh/100 km

En tur dækker 308 km med et vist gennemsnit på 25 kWh/100 km, fra 100% til 5%:

Registreret energi = 308 × 25 ÷ 100 = 77,0 kWh

SOC-interval = 100 − 5 = 95 procentpoint

Estimeret energi i det viste interval = 77,0 ÷ 0,95 ≈ 81,1 kWh

Estimeret bevaret energi = (77,0 ÷ 0,95) ÷ 86,5 × 100 ≈ 93,7%

Estimatet ligger omkring 6,3% under referencen. Forskellen kombinerer eventuelle permanente ændringer med virkningen af betingelserne og estimeringsfejl.

Miles og miles/kWh

En anden hypotetisk tur dækker 140 miles ved 2,5 miles/kWh, fra 90% til 20%:

Registreret energi = 140 ÷ 2,5 = 56,0 kWh

SOC-interval = 90 − 20 = 70 procentpoint

Estimeret energi i det viste interval = 56,0 ÷ 0,70 = 80,0 kWh

Estimeret bevaret energi = 80,0 ÷ 86,5 × 100 ≈ 92,5%

Dette estimat ligger omkring 7,5% under referencen. Turen starter uden fuld opladning og slutter med en reserve. De to eksempler bruger forskellige input; de er ikke en omregning af den samme tur til andre enheder.

Fortolk variation mellem køreture

Afrunding og SOC-intervallet

Antag, at hvert SOC-endepunkt afrundes til nærmeste hele procentpoint. Hver aflæsning kan afvige op til et halvt point fra det underliggende estimat, så forskellen kan være forkert med op til ét point alene på grund af afrunding.

Hvis den registrerede energi holdes konstant, ændrer et interval på 9 eller 11 point i stedet for 10 den beregnede energi med henholdsvis cirka +11% eller −9%. Bruges 79 eller 81 point i stedet for 80, ændres den med cirka ±1,3%. Disse intervaller illustrerer kun afrunding; de omfatter ikke BMS-estimeringsfejl, afrunding af forbrug eller udeladt energi.

Forbrug og tilgængelig energi

Vind, bakker, dæk og hastighed ændrer den energi, en tur kræver. Højere forbrug alene betyder ikke et mindre batteri: Hvis turregistreringen medtager energien, og SOC-ændringen følger den korrekt, tager beregningen højde for det øgede forbrug.

Manglende energi er et andet problem. Hvis en belastning reducerer SOC, men ikke indgår i den registrerede turenergi, er tælleren for lille, og den beregnede energi i intervallet bliver for lav. Kontrollér bilens energiregnskab, før du tilføjer en korrektion; antag ikke en standardprocent for tab.

Temperatur og afladningsrate kan også ændre, hvor meget energi batteriet leverer, før det når sine grænser. DOE's batteritestmanual angiver derfor temperatur- og spændingsbetingelser og skelner mellem test af kapacitet, tilgængelig energi og effekt. US Department of Energy: Battery Test Manual for Electric Vehicles

SOC-korrektioner og ændringer i driftsintervallet

BMS estimerer ladetilstanden ud fra målinger og modeller. Ændringer i estimatet kan flytte den viste procent uden at tilføre energi eller genskabe cellernes kapacitet. Analog Devices: SOC and SOH estimation Registrér et uventet SOC-spring eller en korrektion efter parkering separat; kombinér ikke denne senere SOC med den tidligere turs energi, og betragt ikke resultatet som en sammenlignelig test.

Software kan også ændre det tilgængelige interval. Balancering kan genskabe adgang til energi, der er begrænset af uens ladetilstande, uden at ændre cellernes tabte lagerkapacitet. Cell balancing Notér softwareændringer og relevant servicearbejde i loggen, så et ændret estimat ikke automatisk betegnes som nedbrydning.

Sammenlign flere ture med lignende SOC-intervaller, temperaturer og energiregistrering. Behold de enkelte resultater og deres betingelser frem for at tage gennemsnittet af uforenelige test. En vedvarende reduktion under sammenlignelige betingelser giver større grund til at undersøge sagen end den laveste enkeltstående aflæsning.

Hvornår du bør få foretaget en diagnostisk test

Hvis et uventet lavt resultat ledsages af batteriadvarsler, gentagne pludselige SOC-ændringer eller unormale effektbegrænsninger, skal du følge bilens servicevejledning. En gentaget lang køretur kan ikke udelukke en fejl. Montes og kollegers undersøgelse af batterivurdering skelner mellem løbende tilstandsestimater og test af kapacitet og indre modstand og behandler fejl sammen med bevaret energi. Montes and colleagues: assessing batteries after EV use (2022)

Hvor den tilbydes, giver en producenttest en fastlagt procedure. Teslas amerikanske instruktionsbog til Model Y skelner mellem en BMS-baseret tilstandsvurdering og en valgfri Battery Health Test. På biler med denne funktion kan testen tage op til 24 timer med en AC-forbindelse og kan aflade batteriet til viste 0%, mens bilen holder parkeret og tilsluttet. Den angiver bevaret energi i forhold til som ny og kan genkalibrere det viste rækkeviddeestimat. Tesla anbefaler den kun, hvis der er bekymring for den bevarede energi. Følg alle forudsætninger og instruktioner i instruktionsbogen. Tesla Model Y Owner's Manual: High Voltage Battery Health

Ved en købs-, reparations- eller garantibeslutning skal du bede om en rapport, der identificerer bil og batteri, testdato, målt størrelse, referenceværdi, metode, betingelser og relevante fejl. Ved et kapacitetskrav skal den gældende grænse for godkendt/ikke godkendt indgå. Før du betaler for en test, der skal understøtte et krav, skal du afklare, hvilken procedure producenten accepterer. Battery warranty forklarer de særskilte krav til kapacitetsgarantier og dækning af fejl.