Έλεγχος μπαταρίας ηλεκτρικών αυτοκινήτων

O έλεγχος e-BATTERY CHECK μετρά πολλές παραμέτρους σε διαφορετικές κατηγορίες δοκιμών:

Επικοινωνία οχήματος: ελέγχεται εάν όλα τα απαιτούμενα σήματα είναι διαθέσιμα και εύλογα, εάν ο ρυθμός δειγματοληψίας κάθε σήματος είναι σωστός και εάν η ποιότητα του σήματος πληροί τις απαιτήσεις.

Ελεγκτής μπαταρίας: ελέγχεται εάν το εκτιμώμενο SoC της μπαταρίας είναι σωστό, εάν το εκτιμώμενο SoH της μπαταρίας είναι λογικό, εάν τα SoC κυψέλης είναι σωστά και τα SoH των κυψελών είναι λογικά, εάν όλοι οι αισθητήρες θερμοκρασίας καθώς και οι αισθητήρες τάσης κυψέλης είναι εντάξει.

Κατάσταση μπαταρίας HV: Ρεύμα μπαταρίας, τάση μπαταρίας, απόκλιση τάσης κυψέλης και απόκλιση θερμοκρασίας κυψέλης.

Ιστορικό μπαταρίας: Εκτιμώμενη υγεία Battery Management System, μέση κατανάλωση, κύκλοι γρήγορης φόρτισης και κανονικοί κύκλοι φόρτισης, ιστόγραμμα SoC (StateOfCharge) και DoD (Depth Of Dicharge), χρόνοι εξισορρόπησης και πλήρεις κύκλοι μπαταρίας.

Κατά μέσο όρο, η μπαταρία κίνησης αντιπροσωπεύει έως και το 50% της αξίας ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου και η αλλαγή της μπορεί να κοστίσει περισσότερα και από 15,000€.

Το SoH σημαίνει "State of Health", που είναι η υγεία της μπαταρίας ενός ηλεκτρικού ή plug-in υβριδικού αυτοκινήτου. Για να γνωρίζετε σε ποια κατάσταση βρίσκεται η μπαταρία ενός ηλεκτρικού ή plug-in υβριδικού αυτοκινήτου, πρέπει να προσδιοριστεί το SoH. Ωστόσο, η ηλεκτροκίνηση εξακολουθεί να είναι μια νέα βιομηχανία στην οποία δεν υπάρχουν ενιαία πρότυπα. Η έλλειψη προτύπων σημαίνει επίσης ότι δεν υπάρχει ενιαία μέθοδος για τον υπολογισμό της υγείας της μπαταρίας (SoH). 

Ο προσδιορισμός του SoH χρησιμοποιώντας την αυτονομία θα μπορούσε να βασίζεται στον ακόλουθο υπολογισμό:
"Αυτονομία παρούσας κατάστασης" (που αντιστοιχεί στην τρέχουσα κατάσταση της μπαταρίας) διαιρούμενο με "Αυτονομία καινούριας κατάστασης" - το αποτέλεσμα δίνεται στη συνέχεια ως ποσοστιαία τιμή. Ωστόσο, ο καθοριστικός παράγοντας σε αυτήν τη μέθοδο υπολογισμού είναι ότι το ίδιο στυλ οδήγησης χρησιμοποιείται ως βάση και για τις δύο τιμές. Κάθε οδηγός έχει το δικό του ατομικό οδηγικό προφίλ. Οι εξωτερικοί παράγοντες επηρεάζουν επίσης την εξαγώγιμη ενέργεια της μπαταρίας και συνεπώς την αυτονομία του οχήματος που δοκιμάζεται.

Η πιο διαφανής μέθοδος υπολογισμού, ανεξάρτητη από εξωτερικές επιρροές, θα ήταν ο προσδιορισμός του SoH με βάση τον λεγόμενο κύκλο οδήγησης WLTP (Worldwide Harmonized Light-Duty Vehicles Test Procedure). Το WLTP είναι μια διαδικασία δοκιμής που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της κατανάλωσης ενέργειας των οχημάτων. Τα δεδομένα WLTP προορίζονται να αντικατοπτρίζουν ένα οδηγικό προφίλ που είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στην πραγματικότητα, λαμβάνοντας υπόψη διάφορους παράγοντες που επηρεάζουν. Φυσικά, θα μπορούσε κανείς τώρα να διαφωνήσει ξανά για τον όρο «εγγύτητα στην πραγματικότητα», και δεν είναι μυστικό ότι για πολλά αυτοκίνητα η πραγματική αυτονομία είναι πολύ κάτω από την εμβέλεια WLTP. Το πλεονέκτημα, ωστόσο, είναι ότι αυτή η μέθοδος είναι η ίδια παγκοσμίως και επομένως είναι συγκρίσιμη και ανεξάρτητη από το στυλ οδήγησης του οδηγού.

Κατ 'αρχήν, θα χρησιμοποιηθεί ξανά ο τύπος "WLTP παρούσας κατάστασης" δια "WLTP καινούριας κατάστασης" (η τιμή για "WLTP καινούριας κατάστασης" είναι αυτή που καθορίζεται από τον κατασκευαστή για την αυτονομία). Για να προσδιοριστεί το "WLTP τωρινής κατάστασης", το αυτοκίνητο που θα δοκιμαστεί θα έπρεπε στην πραγματικότητα να οδηγείται σύμφωνα με τα πρότυπα WLTP. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία κοστίζει τεράστια χρηματικά ποσά, είναι πολύ χρονοβόρα και επομένως δεν αποτελεί επιλογή για τον μέσο καταναλωτή. Η τιμή αναφοράς, (WLTP καινούριας κατάστασης), από την άλλη πλευρά, θα μπορούσε ωστόσο να ληφθεί εύκολα από το φύλλο δεδομένων του κατασκευαστή για τον υπολογισμό της ποσοστιαίας τιμής.

Μια απλή λύση είναι η μέτρηση κατά τη διαδικασία φόρτισης! Δυστυχώς δεν είναι τόσο απλό τελικά... Η πιο απλή λύση θα ήταν να μετρηθεί η ποσότητα με την οποία θα φορτωθεί. Ωστόσο, αυτή επηρεάζεται από εξωτερικούς παράγοντες, τη μέθοδο φόρτισης, κ.λπ., και έτσι θα αποδειχθεί μεγαλύτερη από την ποσότητα ενέργειας που είναι πραγματικά αποθηκευμένη στην μπαταρία. Επομένως, είναι άχρηστο ως καθοριστικός παράγοντας της κατάστασης της μπαταρίας.  Οι παράμετροι που καθορίζουν την απόδοση μιας μπαταρίας είναι η ονομαστική της τάση σε βολτ [V], η χωρητικότητά της σε αμπερώρες [Ah] και η προκύπτουσα ποσότητα αποθηκευμένης ενέργειας σε κιλοβατώρες [kWh]. Ωστόσο, αυτές οι παράμετροι αλλάζουν όχι μόνο λόγω της ποσότητας χρήσης, αλλά και λόγω περιβαλλοντικών επιρροών (όπως θερμοκρασία), χαρακτηριστικών εκκένωσης (προφίλ οδήγησης) κ.λπ.

Προκειμένου να μπορούμε να παρέχουμε στους πελάτες μας ένα ειλικρινές, ουσιαστικό αποτέλεσμα, ο υπολογισμός μας για την κατάσταση της υγείας της μπαταρίας βασίζεται στην εξαγώγιμη ενέργεια σε kWh. Η εξαγώγιμη ενέργεια σε kWh είναι συγκρίσιμη με τη χωρητικότητα της δεξαμενής σε λίτρα καυσίμου που μπορεί να εξαχθεί από ένα όχημα εσωτερικής καύσης.

Υπάρχουν όμως και άλλες σοβαρές διαφορές ή ιδιαιτερότητες σε αυτή τη σύγκριση που δεν είναι γνωστές από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης. Όπως ήδη γνωρίζουμε, η εξαγόμενη ενέργεια σε kWh εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία της μπαταρίας, από τα χαρακτηριστικά εκφόρτισης και άλλες πτυχές. Σε σύγκριση με τη χωρητικότητα της δεξαμενής ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης, για παράδειγμα, η ποσότητα ενέργειας που αποθηκεύεται στην μπαταρία δεν μπορεί πάντα να χρησιμοποιηθεί στο 100%.

Επομένως, είναι σημαντικό για την μέτρηση να λαμβάνονται υπόψη πολλοί παράγοντες διόρθωσης, κατά τον υπολογισμό του αποτελέσματος. Για παράδειγμα, τα διαγνωστικά εργαλεία της auteco υπολογίζουν σύμφωνα με μια θερμοκρασία μπαταρίας 25° και ένα προφίλ οδήγησης τύπου WLTP για κάθε αξιολόγηση.

Έτσι υπολογίζεται το SoH (κατάσταση υγείας) χρησιμοποιώντας τη δοκιμή PREMIUM: Συνδέετε το διαγνωστικό κιτ στη διασύνδεση OBD του οχήματός σας και οδηγείτε με τον δικό σας τρόπο οδήγησης έως ότου η μπαταρία αποφορτιστεί από 100% σε 10%. Δεν χρειάζεται να δώσετε ιδιαίτερη σημασία σε τίποτα ή να προσαρμόσετε το στυλ οδήγησης. 

Η ανάλυση βασίζεται σε όλα τα δεδομένα που συλλέχθηκαν κατά την εκφόρτιση. Εκατομμύρια σημεία δεδομένων που σχετίζονται με την μπαταρία από το όχημα μεταφέρονται στην πλατφόρμα δεδομένων μπαταριών σε πραγματικό χρόνο. Μόλις ολοκληρωθεί η εκφόρτιση, τα μεταδιδόμενα δεδομένα επικυρώνονται και από αυτό αναλύεται η κατάσταση της υγείας της μπαταρίας (SoH). 

Όλα τα δεδομένα αξιολογούνται και μετατρέπονται σε συγκρίσιμα αποτελέσματα στους διακομιστές μας χρησιμοποιώντας τους απαραίτητους παράγοντες αντιστάθμισης. Ο υπολογισμός πραγματοποιείται σύμφωνα με την οθόνη SoC (StateOfCharge) στο όχημα στο σύνολο 100% και εμφανίζεται με διαφάνεια σε kWh στο πιστοποιητικό μπαταρίας. Το αποτέλεσμα είναι η τιμή που χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της κατάστασης της μπαταρίας. Με τον υπολογισμό "περιεχόμενο ενέργειας τώρα" (μετρημένη χρησιμοποιήσιμη ενέργεια του οχήματος δοκιμής /100% έως 0% σύμφωνα με την οθόνη) διαιρούμενο με την "ενεργειακή νέα κατάσταση" (μετρημένη χρησιμοποιήσιμη ενέργεια του δοκιμασμένου μοντέλου οχήματος σε νέα κατάσταση /100% σε 0% σύμφωνα με την οθόνη), λαμβάνουμε μια ποσοστιαία τιμή που παρέχει πληροφορίες για την κατάσταση της υγείας (SoH). 

Τα βασικά της ανάλυσης: Η κατάσταση της υγείας (SoH) της μπαταρίας διεξάγεται χρησιμοποιώντας πολύπλοκους υπολογισμούς, αλγόριθμους και μοντέλα. Δύο σημαντικοί παράγοντες που λαμβάνονται υπόψη στον υπολογισμό είναι η αντιστάθμιση θερμοκρασίας και η αντιστάθμιση του ρυθμού εκφόρτισης (τύπος οδήγησης). Για να διασφαλιστεί η ανεξαρτησία της θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια της δοκιμής μπαταρίας, κάθε αποτέλεσμα μέτρησης αντισταθμίζεται σε θερμοκρασία μπαταρίας 25°C. Για να εξασφαλιστεί η ανεξαρτησία του ρυθμού εκφόρτισης κατά τη διάρκεια της δοκιμής μπαταρίας, κάθε αποτέλεσμα μέτρησης αντισταθμίζεται σε έναν τυπικό ρυθμό εκφόρτισης σύμφωνα με τον κύκλο WLTP. 

Παράδειγμα: Η μετρούμενη χωρητικότητα της μπαταρίας (100% έως 0% σύμφωνα με την οθόνη) για ένα μοντέλο αυτοκινήτου είναι 60 kWh, που είναι η τιμή για "νέα κατάσταση ενεργειακού περιεχομένου". Στη δοκιμή PREMIUM, μόνο 54 kWh μπορούν ακόμα να αφαιρεθούν, αυτή είναι η τιμή για το "ενεργειακό περιεχόμενο τώρα". 

54 kWh/60 kWh = 0,9 * 100 = 90%  Αυτό σημαίνει ότι το SoH αυτής της μπαταρίας είναι στο 90% σε σύγκριση με τη νέα κατάσταση.

Οι μπαταρίες των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, όπως και όλες αυτές που χρησιμοποιούμε καθημερινά, με την πάροδο του χρόνου υποβαθμίζονται και χάνουν μέρος της χωρητικότητάς τους. Έτσι γίνονται λιγότερο αποτελεσματικές, με συνέπεια να μειώνεται κάθε χρόνο, έστω και ελάχιστα, η χωρητικότητά τους, άρα και η ηλεκτρική αυτονομία του αυτοκινήτου.

Η μείωση της αυτονομίας σύμφωνα με τους κατασκευαστές κυμαίνεται στο 20%-30% μετά από πάροδο 8 ετών, όμως αυτό εξαρτάται από πολλούς παράγοντες. Οι κύκλοι φόρτισης, ο τρόπος φόρτισης και εκφόρτισης, ακόμα και οι καιρικές συνθήκες επηρεάζουν την υγεία και εν τέλη, τη διάρκεια ζωής μίας μπαταρίας.

1. Χρησιμοποιούμε μόνο πιστοποιημένους φορτιστές από τον κατασκευαστή του οχήματος ή από εξειδικευμένους κατασκευαστές φορτιστών. Δε χρησιμοποιούμε ανεπίσημους φορτιστές ή πατέντες, καθώς αυτό μπορεί να οδηγήσει σε βλάβη του οχήματος ή ακόμη και σε κίνδυνο ανάφλεξης. 
2. Ακολουθούμε τις οδηγίες του κατασκευαστή σχετικά με τον χρόνο και τον τρόπο φόρτισης. Κάθε μοντέλο έχει διαφορετικές απαιτήσεις για την επίτευξη της καλύτερης απόδοσης της μπαταρίας. 
3. Δεν αφήνουμε το αυτοκίνητο στη φόρτιση για περισσότερο από όσο απαιτείται και δε φορτίζουμε την μπαταρία πάνω από το 80% της χωρητικότητάς της, εκτός αν χρειάζεται. Η φόρτιση στο 100% προκαλεί υπερθέρμανση της μπαταρίας, με αποτέλεσμα να μειώνεται η διάρκεια ζωής της. 
4. Αποφεύγουμε την πλήρη εκφόρτιση της μπαταρίας, καθώς αυτό θα μειώσει τη διάρκεια ζωής της. Καλό είναι να φορτίζουμε την μπαταρία όταν αυτή φτάνει στο 20-25%, ωστόσο αυτό εξαρτάται από τη μπαταρία και το όχημα. 
5. Φορτίζουμε το αυτοκίνητο σε μια καλά εξαεριζόμενη περιοχή. Αν το αυτοκίνητο φορτίζεται σε ένα κλειστό χώρο, μπορεί να αυξηθεί η θερμοκρασία της μπαταρίας και να επηρεαστεί η απόδοσή της.
6. Προσέχουμε την καλωδίωση κατά τη διάρκεια της φόρτισης. Βεβαιωνόμαστε ότι η καλωδίωση δεν έχει ζημιά ή φθορά και ότι είναι σωστά συνδεδεμένη στο αυτοκίνητο και στην πηγή ρεύματος.
7. Αποφεύγουμε τη φόρτιση της μπαταρίας σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι υψηλές θερμοκρασίες μπορούν να επιταχύνουν τη διάβρωση της μπαταρίας και να μειώσουν την απόδοσή της.  
8. Αποφεύγουμε τις ακραίες θερμοκρασίες. Όταν οι μπαταρίες εκτίθενται σε υπερβολικά υψηλές ή χαμηλές θερμοκρασίες, η χωρητικότητά τους μειώνεται σημαντικά. Αυτό σημαίνει ότι το καλοκαίρι παρκάρουμε πάντα στη σκιά και αποφύγουμε το άμεσο ηλιακό φως. Το χειμώνα προτιμάμε να φορτίζουμε την μπαταρία αμέσως μετά από μία διαδρομή, δηλαδή προτού προλάβει να κρυώσει η μπαταρία. 
9. Προσπαθούμε όσο μπορούμε να αποφεύγουμε τη γρήγορη φόρτιση της μπαταρίας. Αυτό μειώνει τη διάρκεια ζωής της. Η γρήγορη φόρτιση συνεχούς ρεύματος (DC) περισσότερο από 3 φορές το μήνα, επιφέρει 5 φορές μεγαλύτερη απώλεια χωρητικότητας της μπαταρία. 
10. Εάν το ηλεκτρικό αυτοκίνητο δεν πρόκειται να κινηθεί για κάποιο διάστημα, καλό είναι να μη φορτιστεί πλήρως. Αυτό θα τη βοηθήσει να διαρκέσει περισσότερο. 
11. Η απότομη επιτάχυνση και η σκληρή χρήση του αυτοκινήτου φθείρουν την μπαταρία ταχύτερα. Θα μειωθεί το εύρος μεταξύ των φορτίσεων, άρα θα υπάρξουν περισσότερες φορτίσεις με συνέπεια τη μείωση της χωρητικότητας. 
12. Αρκετά ηλεκτρικά αυτοκίνητα δίνουν τη δυνατότητα ενεργοποίησης του κλιματισμού εξ αποστάσεως. Αν γνωρίζουμε εκ των προτέρων τι ώρα θα φύγουμε, μπορούμε να ρυθμίσουμε τον κλιματισμό για να θερμάνουμε ή να δροσίσουμε την καμπίνα, χρησιμοποιώντας μάλιστα την ενέργεια του δικτύου και όχι της μπαταρίας, εφόσον το αυτοκίνητο βρίσκεται συνδεδεμένο. Συνήθως αυτό είναι κάτι που μπορείς να γίνει μέσω του smartphone. 
13. Στην ίδια λογική, αν το αυτοκίνητο είναι εξοπλισμένο με θερμαινόμενα καθίσματα και τιμόνι, είναι προτιμότερο να χρησιμοποιήσουμε αυτά, παρά να θερμάνουμε ολόκληρη την καμπίνα. Σε αντίθεση με τα αυτοκίνητα με κινητήρες εσωτερικής καύσης που μπορούν να θερμάνουν την καμπίνα με την θερμότητα που παράγεται από τη λειτουργία του κινητήρα, στα ηλεκτρικά η θέρμανση προέρχεται από την μπαταρία.

Η φόρτιση στο 100% προκαλεί υπερθέρμανση της μπαταρίας, με αποτέλεσμα να μειώνεται η διάρκεια ζωής της. Φόρτιση μέχρι 80% διατηρεί την μπαταρία σε καλή κατάσταση για περισσότερο καιρό. Ομοίως φορτίζουμε την μπαταρία όταν αυτή φτάνει στο 20% και δεν την αφήνουμε να αδειάσει τελείως.