De accugezondheid van een elektrische auto controleren met een capaciteitsschatting

Een rit kan helpen om de energie te schatten die beschikbaar is binnen het weergegeven accupercentagebereik van een elektrische auto. Met consistente aflezingen en een passende referentie kunnen herhaalde schattingen helpen om veranderingen in de beschikbare energie te volgen.

Wat de schatting meet

De methode deelt het door de boordcomputer gerapporteerde energieverbruik door het verbruikte deel van de weergegeven laadstatus (SOC). Ze schat de energie die het volledige weergegeven bereik van 100–0% vertegenwoordigt onder de omstandigheden van die rit.

De belangrijkste aanname is dat elk weergegeven procentpunt een even groot aandeel energie vertegenwoordigt. SOC beschrijft de laadstatus, terwijl energie ook van de spanning afhangt. De spanning verandert tijdens het ontladen en het dashboard past de eigen omzetting van de auto toe. Daardoor hoeven de weergegeven percentages de energie niet lineair te volgen. Analog Devices: SOC and SOH estimation

Gedeelde meetgegevens kunnen samenhangende fouten opleveren. Overeenstemming tussen de aflezingen vormt daarom geen onafhankelijke verificatie van de accucapaciteit. Het hoofdstuk Battery Management System legt uit hoe de auto de accutoestand schat.

Een vergelijking met een overeenkomstige waarde voor een nieuwe accu geeft een schatting van het energiebehoud. State of Health (SoH) kan ook het vermogen beschrijven dat de accu kan leveren; deze rit meet dat niet. Een diagnostisch onderzoek controleert storingen afzonderlijk van het behoud van capaciteit en vermogen. De mechanismen achter capaciteitsverlies en afnemend vermogen worden behandeld in Battery Degradation.

Kies de aflezingen en de referentie

Gebruik een ritregistratie die de volledige rit omvat. Controleer in de handleiding van de auto wat het verbruikscijfer meerekent, vooral klimaatregeling van het interieur, verwarming of koeling van de accu en verbruik tijdens het parkeren. Een gemiddelde over de recentste afstand is niet representatief voor een langere rit.

De energie- en SOC-aflezingen moeten dezelfde periode bestrijken. Zo maakt de Amerikaanse handleiding van de Tesla Model Y onderscheid tussen energieverbruik tijdens het rijden en tijdens het parkeren. Als je een energiewaarde voor alleen het rijden combineert met een SOC-daling waarin een lange parkeerperiode zit, blijft een deel van het verbruik buiten de berekening. Tesla US Model Y manual: energy use while driving and parked

Voor een percentage energiebehoud heb je een referentie voor een nieuwe accu nodig met dezelfde accuversie en hetzelfde energiebereik:

• Identificeer de exacte accuconfiguratie en eventuele softwarewijzigingen die de toegankelijke energie beïnvloeden.
• Controleer de begin- en eindgrenzen van de referentie. Bruto capaciteit, netto capaciteit en energie binnen het weergegeven bereik van 100–0% zijn verschillende grootheden.
• Controleer of de referentie ook energie omvat die onder de weergegeven 0% beschikbaar is en of de meetomstandigheden vergelijkbaar zijn.

EVKX definieert netto capaciteit als alle energie die de bestuurder kan gebruiken vanaf de weergegeven 100% totdat de aandrijving stopt, inclusief een eventuele toegankelijke reserve onder nul. Deze berekening op basis van een rit extrapoleert alleen het weergegeven bereik van 100–0%. Het hoofdstuk Battery Buffer and Usable Capacity legt die grens uit; Gross and Net Battery Capacity definieert de belangrijkste capaciteitstermen.

Als een passende referentie ontbreekt, houd de schatting dan in kWh en vergelijk soortgelijke ritten door de tijd heen. Een eerdere rit kan een persoonlijke uitgangswaarde bieden, maar die vertegenwoordigt de toestand van die auto op die datum, niet noodzakelijk de toestand toen hij nieuw was.

Registreer een rit en bereken de energie

Kies een reis met geschikte laadmogelijkheden en voldoende reserve voor veranderingen in het weer en de route. Een groter SOC-interval verkleint het relatieve effect van afronding, maar er bestaat geen universeel minimuminterval dat nauwkeurigheid garandeert. Beginnen bij 100% is optioneel; rijd de accu niet bijna leeg tot stilstand om de controle af te ronden.

1. Volg de laadinstructies van de auto. Kies een rit waarbij de accu een reproduceerbare bedrijfstemperatuur heeft en er geen waarschuwingen voor de accu of het thermische systeem zijn.
2. Noteer direct voor vertrek de weergegeven SOC en zet de ritregistratie voor de volledige reis op nul.
3. Rijd normaal. Zorg dat de energieregistratie en het SOC-interval ook bij stops dezelfde periode blijven omvatten; gebruik een andere rit als parkeerenergie ontbreekt en niet kan worden meegerekend.
4. Noteer na afloop, zodra je veilig geparkeerd staat, SOC, afstand en verbruik tegelijk, voordat je gaat laden of langere tijd stilstaat. Noteer ook de ritduur, datum, kilometerstand, softwareversie, buitentemperatuur en, indien beschikbaar, accutemperatuur.
5. Bereken de gerapporteerde energie en deel die vervolgens door het verbruikte deel van de weergegeven SOC.

Bij verbruik in kWh/100 km:

Gerapporteerde ritenergie (kWh) = afstand (km) × verbruik (kWh/100 km) ÷ 100

Bij efficiëntie in mijl/kWh:

Gerapporteerde ritenergie (kWh) = afstand (mijl) ÷ efficiëntie (mijl/kWh)

Een verandering van 90% naar 20% is 70 procentpunt, oftewel een fractie van 0,70:

Geschatte energie binnen het weergegeven bereik (kWh) = gerapporteerde ritenergie ÷ ((SOC bij vertrek − SOC bij aankomst) ÷ 100)

Met een passende referentie voor een nieuwe accu:

Geschat energiebehoud (%) = geschatte energie binnen het weergegeven bereik ÷ passende nieuwwaarde × 100

Deze vergelijkingen gebruiken de door de auto gerapporteerde energie. De door een laadpunt in rekening gebrachte energie kan verliezen en hulpverbruik na de meter omvatten en kan daarom niet worden gebruikt in plaats van het energieverbruik uit de accu tijdens de rit. Charging loss legt de meetgrenzen uit.

Rekenvoorbeelden

Dit zijn hypothetische invoerwaarden die de berekening demonstreren, geen metingen van een specifiek model. Beide gaan uit van een passende referentie van 86,5 kWh voor het weergegeven bereik van 100–0% bij een nieuwe accu. De afgeronde resultaten laten de rekensom zien; ze tonen geen meetnauwkeurigheid tot op een tiende procent aan.

Kilometers en kWh/100 km

Een rit beslaat 308 km met een weergegeven gemiddelde van 25 kWh/100 km, van 100% naar 5%:

Gerapporteerde energie = 308 × 25 ÷ 100 = 77,0 kWh

SOC-interval = 100 − 5 = 95 procentpunt

Geschatte energie binnen het weergegeven bereik = 77,0 ÷ 0,95 ≈ 81,1 kWh

Geschat energiebehoud = (77,0 ÷ 0,95) ÷ 86,5 × 100 ≈ 93,7%

De schatting ligt ongeveer 6,3% onder de referentie. Dat verschil combineert eventuele blijvende veranderingen met de invloed van omstandigheden en schattingsfouten.

Mijlen en mijl/kWh

Een andere hypothetische rit beslaat 140 mijl bij 2,5 mijl/kWh, van 90% naar 20%:

Gerapporteerde energie = 140 ÷ 2,5 = 56,0 kWh

SOC-interval = 90 − 20 = 70 procentpunt

Geschatte energie binnen het weergegeven bereik = 56,0 ÷ 0,70 = 80,0 kWh

Geschat energiebehoud = 80,0 ÷ 86,5 × 100 ≈ 92,5%

Deze schatting ligt ongeveer 7,5% onder de referentie. De rit begint zonder volle accu en eindigt met een reserve. De twee voorbeelden gebruiken verschillende invoerwaarden; het gaat niet om een omrekening van eenheden voor dezelfde reis.

Interpreteer verschillen tussen ritten

Afronding en het SOC-interval

Stel dat de SOC aan beide uiteinden wordt afgerond op het dichtstbijzijnde hele procentpunt. Elke aflezing kan tot een half punt afwijken van de onderliggende schatting, zodat het verschil door afronding alleen al maximaal één punt fout kan zijn.

Bij een gelijkblijvende gerapporteerde energie verandert een interval van 9 of 11 punten in plaats van 10 de berekende energie met respectievelijk ongeveer +11% of −9%. Het gebruik van 79 of 81 punten in plaats van 80 verandert die met ongeveer ±1,3%. Deze bereiken illustreren alleen afronding; schattingsfouten van het BMS, afronding van het verbruik en ontbrekende energie zijn niet inbegrepen.

Verbruik en beschikbare energie

Wind, hellingen, banden en snelheid veranderen de energie die voor een reis nodig is. Een hoger verbruik op zichzelf betekent niet dat de accu kleiner is: als de ritregistratie de energie vastlegt en de SOC-verandering die correct volgt, houdt de berekening rekening met dat hogere verbruik.

Ontbrekende energie is een ander probleem. Als een verbruiker de SOC verlaagt maar niet is opgenomen in de geregistreerde ritenergie, is de teller te klein en wordt de berekende energie binnen het bereik onderschat. Controleer hoe de auto energie registreert voordat je een correctie toevoegt; ga niet uit van een standaardverliespercentage.

Ook de temperatuur en ontlaadsnelheid kunnen veranderen hoeveel energie de accu levert voordat hij zijn grenzen bereikt. Daarom specificeert het accutesthandboek van het DOE temperatuur- en spanningsvoorwaarden en maakt het onderscheid tussen tests van capaciteit, beschikbare energie en vermogen. US Department of Energy: Battery Test Manual for Electric Vehicles

SOC-correcties en wijzigingen van het gebruiksbereik

Het BMS schat de laadstatus op basis van metingen en modellen. Veranderingen in die schatting kunnen het weergegeven percentage verschuiven zonder energie toe te voegen of celcapaciteit te herstellen. Analog Devices: SOC and SOH estimation Noteer een onverwachte SOC-sprong of een correctie na het parkeren afzonderlijk; combineer die latere SOC niet met de energie van de eerdere rit alsof het resultaat een vergelijkbare test is.

Software kan ook het toegankelijke bereik veranderen. Balanceren kan de toegang herstellen tot energie die door ongelijke laadniveaus was beperkt, terwijl de verloren opslagcapaciteit van de cellen onveranderd blijft. Cell balancing Leg softwarewijzigingen en relevant onderhoud vast in het logboek, zodat een veranderde schatting niet automatisch als degradatie wordt aangemerkt.

Vergelijk meerdere ritten met soortgelijke SOC-bereiken, temperaturen en energieregistratie. Bewaar de afzonderlijke resultaten en hun omstandigheden in plaats van onverenigbare tests te middelen. Een blijvende daling onder vergelijkbare omstandigheden geeft meer aanleiding tot onderzoek dan de laagste losse aflezing.

Wanneer een diagnostische test nodig is

Als een onverwacht laag resultaat samengaat met accuwaarschuwingen, herhaalde abrupte SOC-veranderingen of abnormale vermogensbeperkingen, volg dan de serviceaanwijzingen van de auto. Nogmaals een lange rit maken kan een storing niet uitsluiten. Het onderzoek van Montes en collega's naar accubeoordeling maakt onderscheid tussen doorlopende gezondheidsschattingen en tests van capaciteit en interne weerstand, en behandelt storingen naast het energiebehoud. Montes and colleagues: assessing batteries after EV use (2022)

Waar beschikbaar biedt een fabrikanttest een vastgelegde procedure. De Amerikaanse handleiding van de Tesla Model Y maakt onderscheid tussen een op het BMS gebaseerde gezondheidsbeoordeling en een optionele Battery Health Test. Bij auto's met deze functie kan de test tot 24 uur duren met een AC-aansluiting en kan hij de accu ontladen tot de weergegeven 0% terwijl de auto geparkeerd en aangesloten blijft. Hij rapporteert het energiebehoud ten opzichte van nieuw en kan de weergegeven actieradiusschatting opnieuw kalibreren. Tesla beveelt de test alleen aan bij zorgen over het energiebehoud. Volg alle voorwaarden en instructies in de handleiding. Tesla Model Y Owner's Manual: High Voltage Battery Health

Vraag voor een aankoop-, reparatie- of garantiebeslissing om een rapport dat de auto en accu, testdatum, gemeten grootheid, referentiewaarde, methode, omstandigheden en relevante storingen vermeldt. Neem bij een capaciteitsclaim de toepasselijke grens voor goedkeuring of afkeuring op. Controleer voordat je betaalt voor een test die een claim moet ondersteunen welke procedure de fabrikant accepteert. Battery warranty legt de afzonderlijke eisen voor capaciteitsgaranties en dekking van defecten uit.