Danmark på vej med verdens første batteritester til elbiler

Illustration: GM

Med støtte fra Det Energiteknologiske Udviklings- og Demonstrationsprogram EUDP, FDM og Applus Bilsyn er Lithium Balance, Teknologisk Institut og Aalborg Universitet i fuld gang med at udvikle et batteridiagnostisk værktøjer til at vurdere levetiden af elbilbatterier.

Målet er at finde en metode, der kan bestemme restkapaciteten på et elbilbatteri på lige fod med, når man måler, hvor mange af de oprindelige hestekræfter der er tilbage i en gammel benzin eller dieselbil, forklarer forskning og udviklingschef hos Lithium Balance, Claus Friis Pedersen.

Udfordringen i projektet er, at der skal trækkes nogle elektroniske parametre ned over en kemisk fabrik, hvilket ifølge Claus Friis Pedersen er sværere end som så, da det er meget vanskeligt at sige noget om kemi, når man måler på det elektronisk.

»De fleste har prøvet at have en gammel mobiltelefon, der, selv om batteriindikatoren viser fuld batteri, kun kan holde strøm i 30 minutter,« forklarer Claus Friis Pedersen.

På den måde kan udfordringerne i projektet sammenlignes med udviklingen af brændselsceller, hvilket for Danmarks vedkommende har stået på i mere end 15 år, forklarer Claus Friis Pedersen.

Arbejder på to modeller

En af udfordringen bliver ifølge Claus Friis Pedersen at tolke de målinger, der kommer ud af forsøgene og omsætte dem til en model for udmåling af restlevetid på et givent batteri. Det er blandt andet her, at ekspertisen hos forskerne ved Institut for Energiteknik på Aalborg Universitet kommer ind i billedet.

»En af de metoder, vi arbejder med, går ud på, at man under ladesekvensen sender en svag strømpuls ind i batteriet og ud fra spændingsresponsen danner en model for State-of-health (SoH), altså helbredstilstanden på batteriet,« forklarer lektor Erik Schaltz fra Aalborg Universitet.

En anden metode er ren softwarebaseret og går ud på at analysere spændingskarakteristikken ved ladning på batteriet med konstant strøm.

»Afhængig af, hvordan batteriet er slidt, får vi forskellige karakteristikker for spændingskurven, hvilket vi kan analyser på,« forklarer Erik Schaltz.

Selve testen af batterierne kommer til at foregå hos Teknologisk Institut, som skal måle på både helt nye og brugte elbiler.

Først i verden

Der er afsat godt 12,5 millioner kr. til udvikling af værktøjet, som har fået navnet Batnostic. Hovedparten af pengene kommer via en støtte på godt 7,5 millioner kr. fra EUDP. De resterende midler til projektet kommer fra de involverede parter med Lithium Balance og Teknologisk Institut som hovedsponsorer.

Da der indtil videre ikke findes et lignende instrument i verden, ser Batnostic ud til at blive det første værktøj, der med rimelig nøjagtighed kan bestemme restlevetiden på elbilbatterier.

»Der er, så vidt vi ved, ingen andre, der endnu har udviklet et lignende diagnostisk værktøj,« forklarer Claus Friis Pedersen.

Eksisterende måleværktøjer er ifølge Claus Friis Pedersen langt fra nøjagtige nok og kan eksempelvis slet ikke anvendes på hybridbiler, hvor batteriet aldrig bliver hverken fuldt afladt eller lades helt op.

Til uafhængige værksteder

Det nye diagnosticeringsværktøj skal gøre det muligt for uafhængige værksteder, brugtbilsforhandlere og synsvirksomheder pålideligt at måle restlevetiden på et elbilbatteri.

Ifølge projektbeskrivelsen kan kun bilproducenterne selv og deres autoriserede forhandlerefå adgang til og fortolke batteriets data, uden at det påvirker garantien. Det er et problem både for elbilejerne og de uafhængige værksteder, mener Applus Bilsyns tekniske chef, Lars Kiholm.

»Producenterne holder kortene tæt til kroppen, når det gælder levetiden på deres elbilbatterier, hvilket går ud over både de frie værksteder og deres kunder,« siger han Lars Kiholm.

Opbakning fra branchen

FDM's afdelingschef Torben Lund Kudsk bakker op.

»Batteriet er den dyreste enhed i en elbil og har derfor afgørende betydning for bilens gensalgsværdi,« fastslår han.

Af samme grund har FDM spyttet en lille halv million i projektet og ser frem til at få det nye værktøj ud på sine testcentre.

Da oplysningerne om elbilbatterier ofte holdes hemmelige, har anden- og tredjegangskøbere af elbiler ikke en chance for vide, om de står med katten i sækken, fremhæver Lars Kiholm. Derfor har Applus Bilsyn på lige fod med FDM skudt knap en halv million kroner ind i projektet.

»Med det nye værktøj i hånden bliver det muligt for alle virksomheder i branchen, uanset tilhørsforhold, at rådgive købere og sælgere af elbiler om tilstanden på bilens batteri,« forklarer Lars Kiholm.

Ifølge planen skal det nye måleværktøj ligge klar i 2018.

Emner : Elbiler
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

I artiklen omtales måling af batteriers restlevetid. Er det mon en trykfjel, da det forekommer meget vanskeligere at forudsige en fremtidig degradering end at måle den aktuelle kapacitet?

  • 0
  • 0

Jeg synes at der må være et behov for at få elbilsleverandørerne med på banen. Det er superfint med en uafhængig måling af min elbils restkapacitet, men for at det skal være af andet end akademisk interesse, skal målingen og målemetoden være anerkendt af leverandøren i relation til den garanti, der ydes. Det er måske for at sikre uafhængigheden at ingen bilfabrikker er med i projektet, men hvordan vil man opnå deres accept, når nu de som beskrevet holder kortene tæt til kroppen?

  • 0
  • 0

Restlevetid eller hvor meget strøm man har tilbage.

Dette er ligeså umuligt af afgøre som det der med VW og andre Bilfabrikanters målinger af NOx eller andre målinger på forbrændingsmotorer.

Det er IKKE muligt at måle sig frem til; og sådan er DET!

  • 0
  • 0

Hvis man aflader batteriet helt ned til 0% SOC, derpå oplader til 100% SOC, måler hvor mange A man har fyldt på, sammenligner dette tal med batteriets Ah-størrelse, så har man en god vurdering af SOH. Her skal man selvfølgelig have styr på hvad 0% og 100% SOC er defineret som, samt hvor mange A-timer batteriet har som nyt. Fx er de batterier (LiFeYPo4), som jeg bruger i min el motorcykel opgivet til 60Ah, men i virkeligheden var de på +10% ca 66Ah, da de var nye for 3 år siden.

  • 0
  • 0

Den eneste vej frem er at lave en standardiseret metode hvor man måler batteriet (effektive?) kapacitet og dermed sætter det i forhold til batteriet nominelle kapacitet. Dette kræver blot at man gør det under kontrollerede forhold, hvor (af)lade forløb og temperatur holdes ensartede fra test til test. I de fleste tilfælde giver det kun mening med en sammenlignende måling, hvor man med samme testmetode gentager målingerne og dermed samler en historik. En udvidelse af OBD2 standarden kunne være en god løsning. Specielt hvis der også laves krav om at man skal kunne komme til de elektriske forbindelser til batteriet for at muliggøre uafhængige målinger. Specielt det sidste har været en af udfordringerne i dette projekt.

  • 0
  • 0

Fx er de batterier (LiFeYPo4), som jeg bruger i min el motorcykel opgivet til 60Ah, men i virkeligheden var de på +10% ca 66Ah, da de var nye for 3 år siden.

Så hvad ville du så sætte som værende 100% SOC og 100% SOH?

Det ses også at fabrikanter ændre i sammensætningen af batteriet og får en anden kapacitet en den tidligere type. Man vælger så at sælge produktet med den gamle produktbetegnelse - hvordan skal man så sammenligne cellerne? Ofte kan man aflæse producentens usikkerhed på processen i hvor meget ekstra de er nødt til at putte i cellen. De batterier / celler jeg normalt arbejder med er et sted mellem 95% og 105% af nominel kapacitet når jeg tester dem første gang. Ved VRLA batterier ser man en forbedring af kapaciteten i løbet af de første 5 - 20 op- og afladninger, så det er så den kapacitet (nogle) angiver som den nominelle - andre kalder deres initial kapacitet for den nominelle... Det er ofte ikke til at vide før man har målt det.

  • 0
  • 0

Så hvad ville du så sætte som værende 100% SOC og 100% SOH?

100% SOC på min el-mc har jeg valgt til at være 3,55 V/celle, her begynder topbalanceringen. SOH bruger jeg ikke til noget, og er kun nødvendig for mig i.f.m. evt. salg eller køb af el køretøj. Jeg dimensioner mit kørsel mønster efter et voltmeter: Normal kørsel: aldrig under 3 V/celle. Acceleration, op af en bakke, meget koldt: aldrig under 2,8 V/celle. Tomt batteri: aldrig under 3,1 V/celle hvilespænding.

  • 0
  • 0

Ifølge artiklen vil man måle State-of-health (SoH), altså batteriets helbred, ikke kapacitet. Det er også den mest interessante parameter for en brugtbil køber, fordi den siger noget om batteriets restlevetid.

Findes der en vedtaget definition på SoH?

Findes der et godt statistisk grundlag for at vide, hvor langt et batteri er fra at fejle ved en given SoH?

Hvis man i det omtalte projekt først skal til at danne det statistiske grundlag, må det være en opgave, der ikke kan nås inden for den fastsatte tidsramme. Man er jo nødt til at vente på, at batterierne faktisk fejler, efter at man nogen år forinden har målt deres SoH.

  • 0
  • 0

Så hvad ville du så sætte som værende 100% SOC og 100% SOH?

100% SOC på min el-mc har jeg valgt til at være 3,55 V/celle, her begynder topbalanceringen. SOH bruger jeg ikke til noget,

Det var egentlig mest et retorisk spørgsmål - du skriver netop at du selv har defineret hvad det er i DIT tilfælde - andre kan have andre meninger om det. Det er her en ensartet og standardiseret måling kommer i spil. Den kan være rigtig eller forkert, men den er altid den samme.

  • 0
  • 0

Det er vel mere et spørgsmål om ikke at vælge et fast parameter, men i stedet følge fabrikantens instrumenter og salgs materiale.

Forskellige batterier har jo forskellige op og afladnings spændinger, men hvis man går efter kWh som angivet af fabrikant så kan man vel "bare" bruge bilens egne instrumenter til at angive 0% og 100% opladningstilstand. Så kan man måle spændingen der i de to tilstande.

Derefter ville det være en smal sag at aflade til 0% med et eksternt system der måler strømmen, peak strøm og celle støj osv. Jeg vil gætte på at et par op og afledninger ville give et rimelig godt billede af pakkens tilstand.

Det største problem er vel i virkeligheden at få adgang til batteriets forbindelse i en ikke software kontrolleret tilstand, så man rent faktisk kan måle noget?

  • 0
  • 0

Det kan udvikle sig som huses ejerskifteforsikring. Batterier har det vist med at blive dårlige ret hurtigt, når først de begynder at fejle. Jeg frygter, at restlevetiden bliver meget svær at forudsige, fordi batteriet ser godt ud indtil det pludselig begynder at fejle, hvorefter det går meget hurtigt. Jeg ved ikke hvordan ladning/afladning styres, hvor cellespecifikt det er, men fejler een celle, kan det give en lavineeffekt meget hurtigt. Og der er mange celler i serie i et sådant batteri.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten