Como verificar a saúde da bateria de um elétrico com uma estimativa de capacidade

Um percurso pode ajudar a estimar a energia disponível no intervalo de percentagem da bateria apresentado por um veículo elétrico. Com leituras consistentes e uma referência comparável, estimativas repetidas podem ajudar a acompanhar alterações na energia disponível.

O que mede a estimativa

O método divide o consumo de energia indicado pelo computador de bordo pela fração do estado de carga (SOC) apresentado que foi utilizada. Estima a energia correspondente a todo o intervalo apresentado de 100–0%, nas condições desse percurso.

A principal premissa é que cada ponto percentual apresentado corresponde a uma parcela igual de energia. O SOC descreve o estado de carga, enquanto a energia depende também da tensão. A tensão varia durante a descarga e o painel de instrumentos aplica a correspondência definida pelo veículo, pelo que as percentagens apresentadas podem não acompanhar a energia de forma linear. Analog Devices: SOC and SOH estimation

Medições partilhadas podem produzir erros relacionados, pelo que a concordância entre as leituras não verifica de forma independente a capacidade da bateria. O capítulo Battery Management System explica como o veículo estima o estado da bateria.

Comparar o resultado com um valor equivalente para uma bateria nova permite estimar a retenção de energia. O conceito de State of Health (SoH) também pode descrever a capacidade de fornecer potência, que este percurso não mede. Uma avaliação de diagnóstico verifica avarias separadamente da retenção de capacidade e potência. Os mecanismos de perda de capacidade e de potência são abordados em Battery Degradation.

Escolher as leituras e a referência

Utilize um registo de viagem que abranja todo o percurso. Consulte o manual do veículo para saber o que está incluído no valor de consumo, sobretudo a climatização do habitáculo, o aquecimento ou arrefecimento da bateria e o consumo durante o estacionamento. Uma média relativa à distância mais recente não representa uma viagem mais longa.

As leituras de energia e SOC têm de abranger o mesmo período. Por exemplo, o manual norte-americano do Tesla Model Y distingue a energia utilizada durante a condução da utilizada durante o estacionamento. Combinar um valor de energia apenas da condução com uma descida de SOC que inclui um longo período de estacionamento deixa algum consumo fora do cálculo. Tesla US Model Y manual: energy use while driving and parked

Para obter uma percentagem de retenção de energia, estabeleça uma referência de bateria nova para a mesma versão da bateria e o mesmo intervalo de energia:

• Identifique a configuração exata da bateria e quaisquer alterações de software que afetem a energia acessível.
• Verifique os limites inicial e final da referência. A capacidade bruta, a capacidade líquida e a energia do intervalo apresentado de 100–0% são grandezas diferentes.
• Confirme se a referência inclui a energia disponível abaixo dos 0% apresentados e se as condições de medição são comparáveis.

A EVKX define capacidade líquida como toda a energia acessível ao condutor desde os 100% apresentados até a propulsão parar, incluindo qualquer reserva acessível abaixo de zero. Este cálculo a partir de um percurso extrapola apenas o intervalo apresentado de 100–0%. O capítulo Battery Buffer and Usable Capacity explica esse limite; Gross and Net Battery Capacity define os principais termos de capacidade.

Se não existir uma referência comparável, mantenha a estimativa em kWh e compare percursos semelhantes ao longo do tempo. Um percurso anterior pode servir de referência pessoal, mas representa o estado desse veículo nessa data, não necessariamente o seu estado em novo.

Registar um percurso e calcular a energia

Escolha uma viagem com carregamento conveniente e reserva suficiente para mudanças de tempo e de trajeto. Um intervalo de SOC mais amplo reduz o efeito relativo do arredondamento, mas não existe um intervalo mínimo universal que garanta precisão. Começar a 100% é opcional; não conduza até perto da paragem por falta de energia para concluir a verificação.

1. Siga as orientações de carregamento do veículo. Escolha um percurso com a bateria a uma temperatura de funcionamento reproduzível e sem avisos relativos à bateria ou ao sistema térmico.
2. Imediatamente antes de conduzir, registe o SOC apresentado e reinicie o registo de viagem para todo o percurso.
3. Conduza normalmente. Mantenha o registo de energia e o intervalo de SOC alinhados durante eventuais paragens; se a energia consumida durante o estacionamento for omitida e não puder ser contabilizada, utilize outro percurso.
4. No final, depois de estacionar em segurança, registe em conjunto o SOC, a distância e o consumo, antes de carregar ou de uma paragem prolongada. Registe também a duração da viagem, a data, a quilometragem total, a versão do software, a temperatura ambiente e a temperatura da bateria, quando disponível.
5. Calcule a energia indicada e divida-a pela fração do SOC apresentado que foi utilizada.

Para consumo indicado em kWh/100 km:

Energia indicada do percurso (kWh) = distância (km) × consumo (kWh/100 km) ÷ 100

Para eficiência indicada em milhas/kWh:

Energia indicada do percurso (kWh) = distância (milhas) ÷ eficiência (milhas/kWh)

Uma alteração de 90% para 20% corresponde a 70 pontos percentuais, ou a uma fração de 0,70:

Energia estimada do intervalo apresentado (kWh) = energia indicada do percurso ÷ ((SOC inicial − SOC final) ÷ 100)

Com uma referência comparável de bateria nova:

Retenção de energia estimada (%) = energia estimada do intervalo apresentado ÷ referência comparável em novo × 100

Estas equações utilizam a energia indicada pelo veículo. A energia faturada por um carregador pode incluir perdas e consumos auxiliares a jusante do seu contador, pelo que não pode substituir a energia retirada da bateria durante o percurso. Charging loss explica os limites de medição.

Exemplos de cálculo

Estes são valores hipotéticos que demonstram o cálculo, não medições de um modelo específico. Ambos pressupõem uma referência comparável de 86,5 kWh para o intervalo apresentado de 100–0% em novo. Os resultados arredondados mostram a aritmética; não demonstram uma precisão de medição de uma décima de percentagem.

Quilómetros e kWh/100 km

Um percurso cobre 308 km com uma média apresentada de 25 kWh/100 km, de 100% para 5%:

Energia indicada = 308 × 25 ÷ 100 = 77,0 kWh

Intervalo de SOC = 100 − 5 = 95 pontos percentuais

Energia estimada do intervalo apresentado = 77,0 ÷ 0,95 ≈ 81,1 kWh

Retenção de energia estimada = (77,0 ÷ 0,95) ÷ 86,5 × 100 ≈ 93,7%

A estimativa está cerca de 6,3% abaixo da referência. Essa diferença combina qualquer alteração permanente com os efeitos das condições e do erro de estimativa.

Milhas e milhas/kWh

Outro percurso hipotético cobre 140 milhas a 2,5 milhas/kWh, de 90% para 20%:

Energia indicada = 140 ÷ 2,5 = 56,0 kWh

Intervalo de SOC = 90 − 20 = 70 pontos percentuais

Energia estimada do intervalo apresentado = 56,0 ÷ 0,70 = 80,0 kWh

Retenção de energia estimada = 80,0 ÷ 86,5 × 100 ≈ 92,5%

Esta estimativa está cerca de 7,5% abaixo da referência. O percurso começa abaixo da carga completa e termina com uma reserva. Os dois exemplos utilizam dados diferentes; não são uma conversão de unidades da mesma viagem.

Interpretar a variação entre percursos

Arredondamento e intervalo de SOC

Suponha que o SOC em cada extremo é arredondado ao ponto percentual inteiro mais próximo. Cada leitura pode diferir da estimativa subjacente em até meio ponto, pelo que a diferença entre ambas pode apresentar um erro de até um ponto apenas devido ao arredondamento.

Mantendo a energia indicada constante, utilizar um intervalo de 9 ou 11 pontos em vez de 10 altera a energia calculada em cerca de +11% ou −9%, respetivamente. Utilizar 79 ou 81 pontos em vez de 80 altera-a em cerca de ±1,3%. Estes intervalos ilustram apenas o arredondamento; excluem o erro de estimativa do BMS, o arredondamento do consumo e a energia omitida.

Consumo e energia disponível

O vento, os declives, os pneus e a velocidade alteram a energia necessária para uma viagem. Um consumo mais elevado, por si só, não implica uma bateria menor: se o registo de viagem captar a energia e a alteração do SOC a acompanhar corretamente, o cálculo tem em conta esse aumento de utilização.

A energia não contabilizada é um problema diferente. Se um consumidor reduzir o SOC, mas não constar da energia registada do percurso, o numerador é demasiado pequeno e a energia calculada do intervalo fica subestimada. Verifique a contabilização de energia do veículo antes de aplicar qualquer correção; não pressuponha uma percentagem padrão de perdas.

A temperatura e a taxa de descarga também podem alterar a energia que a bateria fornece antes de atingir os seus limites. Por isso, o manual de ensaios de baterias do DOE especifica condições de temperatura e tensão e separa os ensaios de capacidade, energia disponível e potência. US Department of Energy: Battery Test Manual for Electric Vehicles

Correções do SOC e alterações do intervalo de funcionamento

O BMS estima o estado de carga a partir de medições e modelos. Alterações na estimativa podem modificar a percentagem apresentada sem adicionar energia nem restaurar a capacidade das células. Analog Devices: SOC and SOH estimation Registe separadamente um salto inesperado do SOC ou uma correção após estacionar; não combine esse SOC posterior com a energia do percurso anterior como se o resultado fosse um teste comparável.

O software também pode alterar o intervalo acessível. O balanceamento pode recuperar o acesso a energia limitada por níveis de carga desiguais, mantendo inalterada a capacidade de armazenamento perdida pelas células. Cell balancing Registe alterações de software e intervenções de manutenção relevantes, para que uma alteração da estimativa não seja automaticamente classificada como degradação.

Compare vários percursos com intervalos de SOC, temperaturas e contabilização de energia semelhantes. Guarde os resultados individuais e as respetivas condições em vez de calcular a média de testes incompatíveis. Uma redução persistente em condições comparáveis justifica melhor uma investigação do que a leitura isolada mais baixa.

Quando recorrer a um teste de diagnóstico

Se um resultado inesperadamente baixo for acompanhado por avisos de bateria, alterações bruscas e repetidas do SOC ou limitações anormais de potência, siga as orientações de assistência do veículo. Repetir um percurso longo não permite excluir uma avaria. O estudo de avaliação de baterias de Montes e colegas distingue as estimativas contínuas de saúde dos testes de capacidade e resistência interna, e considera as avarias a par da energia retida. Montes and colleagues: assessing batteries after EV use (2022)

Quando disponível, um teste do fabricante oferece um procedimento definido. O manual norte-americano do Tesla Model Y distingue uma avaliação de saúde baseada no BMS de um Battery Health Test opcional. Nos veículos equipados, o teste pode demorar até 24 horas com uma ligação AC e pode descarregar a bateria até aos 0% apresentados, enquanto o veículo permanece estacionado e ligado. Indica a retenção de energia em comparação com o estado em novo e pode recalibrar a estimativa de autonomia apresentada. A Tesla recomenda-o apenas se houver preocupação com a retenção de energia. Siga todos os pré-requisitos e instruções do manual. Tesla Model Y Owner's Manual: High Voltage Battery Health

Para uma decisão de compra, reparação ou garantia, peça um relatório que identifique o veículo e a bateria, a data do teste, a grandeza medida, o valor de referência, o método, as condições e as avarias relevantes. Numa reclamação relativa à capacidade, inclua o limiar aplicável de aprovação/reprovação. Antes de pagar um teste destinado a fundamentar uma reclamação, confirme qual o procedimento aceite pelo fabricante. Battery warranty explica os requisitos distintos das garantias de capacidade e da cobertura de defeitos.