SoH Unterschiede und Diskrepanzen – Wo liegen die Ursachen?

Stimmt der SoH, der auf Fahrzeugdisplay angezeigt wird? Das zu beantworten ist nicht ganz so einfach wie es scheint. Der relevante SoH einer Batterie hängt nämlich stark auch von der Zuverlässigkeit, der zur SoH-Berechnung verwendeten Daten, ab.

Der Gesundheitszustand der Traktionsbatterie, auch bekannt als State of Health (SoH), ist derzeit ein heiß diskutiertes Thema im Bereich der Batteriediagnostik. Der SoH der Batterie ist einer der wichtigsten Parameter für ihren Zustand und ihren materiellen Wert. Darüber hinaus ist der SoH auch ein Indikator für sicheres Fahren und Beschleunigen.

Der SoH gibt Aufschluss darüber, wie gut eine Batterie noch funktioniert und wie viel Energie sie im Vergleich zu ihrem Neuzustand speichern kann. Das führt zu einer wichtigen Frage vieler Elektroautofahrer: Stimmt der SoH, der auf dem Fahrzeugdisplay angezeigt wird? Das zu beantworten ist nicht ganz so einfach wie es scheint. Der relevante SoH einer Batterie hängt nämlich auch stark von der Zuverlässigkeit, der zur SoH-Berechnung verwendeten Daten, ab.

Um das besser zu verstehen, muss man wissen,

1. was der SoH ist,
2. wie er berechnet wird,
3. warum unterschiedliche Quellen, unterschiedliche Daten liefern. – Das beantworten wir in diesem Text.

Die SoH-Werte unterschiedlicher Quellen sind grundsätzlich nicht vergleichbar

Um das Problem anschaulich darzustellen, haben wir eine Grafik mit 1000 statistisch relevanten Fällen erstellt, in der die ausgelesenen den tatsächlich aufgrund realer Daten analysierten SoH-Werte gegenübergestellt und visualisiert sind. Die Grafik zeigt die Abweichungen in Prozentpunkten (%P) zwischen diesen beiden Werten. „Ausgelesene SoH-Werte“ sind jene, die das Batteriemanagementsystem (BMS) des jeweiligen Fahrzeuges errechnet und für die Reichweitenberechnung heranzieht. „Aufgrund realer Daten analysierte SoH-Werte“ sind exakte Batteriegesundheitsresultate, die über einen Prozess, z.B. Entladungsprozess, generiert wurden.

Die Nulllinie, die exakte SoH-Werte repräsentiert, ist die Basisline. Die davon abweichenden ausgelesenen SoH-Werte sind als Linien nach links (ausgelesener SoH-Wert ist kleiner als der tatsächliche SoH-Wert) oder nach rechts (ausgelesener SoH-Wert ist größer als der tatsächliche SoH-Wert) dargestellt.

Ob die absoluten Werte zum Beispiel 90% oder 50% SoH beträgt, ist für diese Darstellung irrelevant. Es ist wichtig, wie sehr die ausgelesenen Werte von den gemessenen, tatsächlichen Werten abweichen. In einigen Fällen beträgt die Abweichung der vergleichenden Werte ±5 %P, in extremen Fällen sogar bis zu +91 %P.

Die Gründe für die Diskrepanzen

Es gibt mehrere Gründe für diese Diskrepanzen, die wir in verschiedene Gruppen einteilen können:

• Technische Gründe: Diese extreme Streuung kommt einfach durch die Ungenauigkeit des zur Bestimmung der Batteriegesundheit verwendeten Algorithmus zustande. Im Batteriemanagementsystem (BMS) wird der Gesundheitszustand hochgerechnet. Jeder BMS-Hersteller (ja sogar mit jeder Softwarevariante) erstellt dazu eine Algorithmik, basierend auf Modellen von Batteriezellen, Betriebsmodellen und mathematischen Modellen. Diese sollen die Gesundheit im BMS abbilden. Für die Berechnungen werden sehr kleine Prozessoren mit begrenzter Leistung eingesetzt. Im Laufe ihres Lebens müssen diese Prozessoren möglichst genaue SoH Schätzungen errechnen, doch hier sieht man, dass viele dieser Prozessoren dabei an ihre Leistungsgrenzen stoßen. Die AVILOO-Bewertungsmethode basiert auf der extrem leistungsfähigen AVILOO Battery Data Cloud und lernt kontinuierlich dazu, was ein riesiger technischen Vorteil ist.

• Reale (Echtzeitgemessene-) Daten vs. ausgelesene Daten: Um den tatsächlichen SoH-Wert zu berechnen, werden reale Daten benötigt. Das bedeutet, dass die Daten während eines Prozesses (Entladen, Laden usw.) erfasst werden müssen. Das BMS arbeitet jedoch mit statistisch hochgerechneten Labordaten.

• Verwendung unterschiedlicher Methoden und keine einheitliche Betrachtung: Was hier bei der Nulllinie ebenfalls eine Rolle spielt, sind die immer gleichen, auf verschiedene Automodelle angepassten Regeln, Methodiken und mathematischen Modelle. Eine weitere Streuung entsteht durch die unterschiedlichen Herstelleransätze. Hersteller A verwendet Methode A, Hersteller B verwendet Methode B, usw. Der eine basiert seine Schätzung auf der Entladung, der andere auf der Ladung. Der eine misst über die Kapazität, der andere über die Energie. Ein Hersteller legt fest, dass dies bei einer bestimmten Entladerate, z.B. dem entsprechenden WLTP-Zyklus, gilt. Ein anderer sagt "das ist eine sehr langsame Entladung" oder "eine sehr langsame Ladung". Die Zellhersteller haben, auf der anderen Seite, oft komplett andere Definitionen als die Autohersteller. All diese Faktoren tragen zu einer starken Streuung bei. Der Hauptgrund dafür ist jedoch nicht nur die unterschiedliche Methode, sondern auch die Ungenauigkeit in der Algorithmik. Die Verwendung unterschiedlicher Methoden verursacht eine Streuung von etwa +15% bis -10%. Die restliche Diskrepanz basiert auf Ungenauigkeiten in der Algorithmik. Dies kann sich im Laufe der Zeit aber ändern. Ein gutes Beispiel dafür ist ein Kunde, der den SoH-Wert seiner Batterie ausgelesen hat und dieser beispielsweise 80% betrug. Nach einem Softwareupdate in der Werkstatt war der Wert prozesssicher bei 100%. Also wir halten hier fest: Der Hersteller selber, lieferte vor Softwareupdate 80% SoH, nach Softwareupdate war der SoH plötzlich bei 100%.

Wenn man also wissen möchte, wie weit tatsächlich mit einem Fahrzeug gefahren werden kann, ohne auf halbem Weg liegen zu bleiben, sollte man die Messung des SoH-Werts denen überlassen, deren Technologie man kennt. Bei AVILOO erhält man nicht nur qualitativ hochwertig berechnete Daten, sondern auch reale Werte aus dem getesteten Auto. Wir machen den Gesundheitszustand der Antriebsbatterie für alle transparent. Dafür setzen wir uns tagtäglich ein. Connect to detect.