Verschillen en discrepanties in de SoH: wat zijn de oorzaken?

Is de SoH die wordt weergegeven op het voertuigdisplay correct? Deze vraag is niet zo eenvoudig te beantwoorden als het lijkt. De relevante SoH van een batterij hangt sterk af van de betrouwbaarheid van de gegevens die bij de SoH-berekening werden gebruikt.

De gezondheid van de tractiebatterij, ook wel State of Health (SoH) genoemd, is momenteel een veelbesproken onderwerp op het gebied van batterijdiagnostiek. De SoH van de batterij is een van de belangrijkste parameters voor de staat en materiële waarde van de batterij. Daarnaast is de SoH ook een indicator voor veilig rijden en accelereren.

De SoH geeft informatie over hoe goed een batterij nog functioneert en hoeveel energie hij kan opslaan in vergelijking met de nieuwstaat. Dit roept een belangrijke vraag op bij veel bestuurders van elektrische auto's: is de SoH die wordt weergegeven op het display van het voertuig correct? Het antwoord hierop is niet zo eenvoudig als het lijkt. De relevante SoH van een batterij is ook sterk afhankelijk van de betrouwbaarheid van de gegevens die zijn gebruikt om de SoH te berekenen.

Om dit beter te begrijpen, moet u weten

1. wat de SoH is,
2. hoe dit wordt berekend en
3. waarom verschillende bronnen verschillende gegevens leveren. We geven het antwoord in deze tekst.

De SoH-waarden van verschillende bronnen zijn in principe niet vergelijkbaar

Ter illustratie van het probleem hebben we een grafiek gemaakt met 1000 statistisch relevante gevallen, waarin de uitgelezen SoH-waarden worden vergeleken en gevisualiseerd met de SoH-waarden die daadwerkelijk zijn geanalyseerd op basis van werkelijke gegevens. De grafiek toont de afwijkingen in procentpunten (%P) tussen deze twee waarden. "Uitgelezen SoH-waarden" zijn de waarden die worden berekend door het batterijbeheersysteem (BMS) van het betreffende voertuig en die worden gebruikt voor het berekenen van de actieradius. "SoH-waarden geanalyseerd op basis van werkelijke gegevens" zijn de exacte resultaten van de batterijgezondheid die zijn gegenereerd via een proces, bijvoorbeeld een ontladingsproces.

De nullijn die de exacte SoH-waarden weergeeft, is de basislijn. De uitgelezen SoH-waarden worden weergegeven als lijnen naar links (uitgelezen SoH-waarde is lager dan de werkelijke SoH-waarde) of naar rechts (uitgelezen SoH-waarde is hoger dan de werkelijke SoH-waarde).

Bij deze taak is het niet van belang of de absolute waarde bijvoorbeeld 90% of 50% SoH is. Wat belangrijk is, is hoeveel de uitgelezen waarden afwijken van de gemeten werkelijke waarden. In sommige gevallen is de afwijking van de vergelijkende waarden ±5 %P, in extreme gevallen zelfs tot +91 %P.

De redenen voor de afwijkingen

Er zijn verschillende redenen voor deze afwijkingen, die we in verschillende groepen kunnen verdelen:

• Technische redenen: Deze extreme spreiding komt eenvoudigweg door de onnauwkeurigheid van het algoritme dat wordt gebruikt om de gezondheid van de batterij te bepalen. In het batterijbeheersysteem (BMS) wordt een prognose van de gezondheidsstatus gegegeven. Elke BMS-fabrikant (en elke softwarevariant) maakt hiervoor een algoritme op basis van modellen van batterijcellen, werkingsmodellen en wiskundige modellen. Deze zijn bedoeld om de gezondheid in het BMS in kaart te brengen. Voor het uitvoeren van de berekeningen worden zeer kleine processors met een beperkt vermogen gebruikt. Gedurende hun levensduur moeten deze processors zo nauwkeurig mogelijk SoH-schattingen berekenen, maar hier zien we dat veel van deze processors hierbij hun prestatielimieten bereiken. Bij de AVILOO-beoordelingsmethode, die is gebaseerd op de extreem krachtige AVILOO Battery Data Cloud, worden de gegevens continu beoordeeld, wat een enorm technisch voordeel is.

• Werkelijke (in realtime gemeten) gegevens vs. uitleesgegevens: Er zijn werkelijke gegevens nodig om de feitelijke SoH-waarde te berekenen. Dit betekent dat gegevens moeten worden verzameld tijdens een proces (ontladen, opladen, enz.). Het BMS werkt echter met statistisch geëxtrapoleerde laboratoriumgegevens.

• Gebruik van verschillende methoden en een niet-uniforme benadering: Wat hier ook een rol speelt bij de nullijn is dat steeds dezelfde regels, methodologieën en wiskundige modellen worden aangepast aan verschillende automodellen. Een andere reden voor de verspreiding is de verschillende benaderingen van fabrikanten. Fabrikant A gebruikt methode A, fabrikant B gebruikt methode B, enz. De een baseert zijn schatting op ontladen, de ander op opladen. De een meet op basis van capaciteit, de ander op basis van stroom. De ene fabrikant geeft aan dat dit geldt bij een bepaalde ontlaadsnelheid, bijvoorbeeld de juiste WLTP-cyclus. Een ander zegt "er is sprake van een heel langzame ontlading" of "er is sprake van heel langzaam opladen". Anderzijds hanteren fabrikanten van cellen vaak compleet andere definities dan autofabrikanten. Al deze factoren dragen bij aan een grote variatie. De belangrijkste reden is echter niet alleen de verschillende methodes, maar ook de onnauwkeurigheid in het algoritme. Het gebruik van verschillende methoden veroorzaakt een spreiding van ongeveer +15% tot -10%. De resterende afwijking is gebaseerd op onnauwkeurigheden in het algoritme. Dit kan echter in de loop van de tijd veranderen. Een goed voorbeeld hiervan is een klant die de SoH-waarde van zijn batterij aflas en een waarde van bijvoorbeeld 80% kreeg. Na een software-update in de garage stond de waarde veilig op 100%. Hier zien we dus dat de fabrikant zelf voorafgaand aan de software-update een SoH van 80% leverde, terwijl de SoH na de software-update ineens op 100% stond.

Dus als u wilt weten hoe ver u eigenlijk met een voertuig kunt rijden zonder halverwege plots stil te staan, kunt u het meten van de SoH-waarde beter overlaten aan iemand met wiens technologie u bekend bent. Bij AVILOO krijgt u niet alleen berekende gegevens van hoge kwaliteit, maar ook de werkelijke waarden van de geteste auto. Bij ons is de gezondheid van de tractiebatterij transparant voor iedereen. Daar werken we elke dag aan. Maak verbinding en ontdek het.