Was ist der State of Health (SoH)?
Der "State of Health" (SoH) einer Batterie ist der Schlüsselparameter für die Batteriealterung / Degradation eines batteriebetriebenen Elektrofahrzeugs (BEV). Da die Batterie die wichtigste Komponente des Fahrzeugs ist, ist es sehr wichtig, den Zustand der Batterie zu bewerten und somit den Fahrzeug-Restwert zu bestimmen. Der SoH gibt Aufschluss darüber, welcher Anteil der Referenz- bzw. versprochenen Kapazität oder Energie der neuen Batterie heute noch verfügbar ist.
SoH = "Aktuelle Kapazität" / "Nennkapazität"
Er ist somit der Indikator, um die aktuelle Phase der Batterielebensdauer zu ermitteln. Im Allgemeinen ist das erwartete End-of-Life-Kriterium für ein Elektroauto ein SoH-Wert von 70 % - 80 %, je nach Anwendungsfall.
Es gibt keine einheitliche Methode zur Berechnung des SoH-Wertes einer Antriebsbatterie. Die Berechnung ist möglich, indem man sich auf die Reichweite, die Energie oder die Kapazität konzentriert.
Wie Battery Quick Check den SoH definiert
Um eine grundlegende Vorstellung von der Berechnung des SoH bei Battery Quick Check GmbH zu bekommen, konzentrieren wir uns auf die Erläuterung der verschiedenen Kapazitäten, die für diese Berechnung verwendet werden.
Die nominale Zellkapazität CN ist definiert als die minimale Kapazität, die die Zelle zwischen den vom Hersteller definierten Spannungsgrenzen liefern kann. Diese Werte können aus den Angaben des Zellenherstellers entnommen werden.
Die tatsächliche Kapazität CA, die die Zelle zwischen den festgelegten Spannungsgrenzen liefern kann, wird mit Labor- und Fahrzeugmessungen von Battery Quick Check ermittelt. Bei einer neuen Batterie ist dieser Wert wahrscheinlich höher als die definierte Mindestkapazität CN, was aufgrund des Puffers, der durch Produktionsschwankungen entsteht, zu einem SoHc > 100% führt.
Nehmen wir eine VW ID.3 als Beispiel:
nominale Zellkapazität CN = 78 Ah
tatsächliche Kapazität CA (Labormessungen des Batteriemoduls) = 80,44 Ah im Neuzustand
Daher errechnet sich der anfängliche SoH dieses Fahrzeugs zu CA/CN = 80,44/78= 103,1%
BEVs verstehen: Kapazität, Energie und Reichweite
Fragt man Besitzer von Elektrofahrzeugen nach den Parametern Kapazität, Energie und Reichweite, so ist die Reichweite der Parameter, mit dem die meisten von ihnen etwas anfangen können. Wenn es um Energie und vor allem um Kapazität geht, haben weniger Menschen ein gemeinsames Verständnis davon, wie sie diese Parameter in verständliche Leistungswerte für ihr Fahrzeug umsetzen können. Dennoch werden sie wissen, dass ihr Fahrstil einen Einfluss auf die Reichweite hat. Selbst wenn die Reichweite ihres Fahrzeugs, nehmen wir als Beispiel 400 km oder in Energie ausgedrückt 60 kWh beträgt, werden sie ein 400 km entferntes Ziel eher erreichen, wenn sie konstant 120 km/h fahren, als wenn sie 160 km/h fahren. Der Energieverbrauch steigt mit der Fahrgeschwindigkeit.
Dieses Beispiel zeigt, dass Reichweite und verbleibende Energie zwar gängige Parameter aber nicht zuverlässig sind, da sie in hohem Maße von der Fahrweise und den Umweltbedingungen wie Temperatur und Rekuperation abhängen, wie in der Abbildung unten dargestellt. Und seien wir ehrlich: Selbst wenn ein Leistungsindikator leicht verständlich ist, nützt er dem Fahrer nur dann etwas, wenn er genau ist.
Reichweite und Energie sind instabile Parameter
Eine einmalige Messung der Reichweite oder der Energie mag möglich sein, aber eine Wiederholung dieser Messung unter denselben äußeren Bedingungen und mit demselben Fahrstil ist nur auf einem Prüfstand möglich und mit enormen Kosten verbunden. Ohne Prüfstand, werden die Ergebnisse nicht vergleichbar sein und somit zu einer geringen Genauigkeit führen.
Die Kapazität ist zwar ein eher technischer Parameter, hat aber den großen Vorteil, dass sie ein zuverlässiger und vergleichbarer Indikator für die Batteriealterung ist. Sie ist unabhängig von äußeren Faktoren und den Lade- oder Entladeeigenschaften. Daher ist die kapazitätsbasierte SoH-Berechnungsmethode diejenige, der man vertrauen sollte, wenn es um die Alterung von Batterien und die Bestimmung des SoH geht.
Batteriealterung
Die Batteriealterung ist der Prozess, bei dem eine Batterie im Laufe der Zeit aufgrund chemischer und physikalischer Veränderungen in den Batteriezellen allmählich ihre Leistungsfähigkeit verliert. Zu den Faktoren, die zur Alterung beitragen, gehören die Anzahl der Zyklen, die Entladetiefe, die Temperatur und die Ladegeschwindigkeit. Die Alterung kann zu einer Verringerung der Energie- und Leistungskapazität sowie der Effizienz führen und den Innenwiderstand der Batterie erhöhen.
Bei Elektroautos bedeutet dies, dass die mögliche Reichweite Ihres Fahrzeugs mit der Zeit abnimmt. Das Ausmaß der Verringerung ist von den oben genannten Faktoren abhängig. Batterien mit einem solchen SoH-Wert können immer noch als Energiespeicher in Second-Life-Anwendungen verwendet werden, bevor sie recycelt werden müssen.
