Teil 2
Wie wird das Excelsheet bei der eigenen SoH-Berechnung benutzt?
Als Datenfutter wird gebraucht:
1. Für die Berechnung des Innenwiderstandes Ri:
1a. eine Stromsprung-Aufzeichnung bei höchstens 366 V Akkuspannung (ca. 5% SoC bei normal kalibriertem BMS) und stehendem MG4 ohne aktive Großverbraucher (AC, Akkuheizung, Heckschiebenheizung, Fahrlicht…).
Dafür den MG4 bei einer AC-Wallbox parken und eine Aufzeichnung mit Akkuspannung und Akkustrom starten, die spätestens alle 2 Sekunden gespeichert werden.
Wenn zusätzlich max. und min. Zellspannung und max. und min. Zelltemperatur aufgezeichnet werden, können diese Daten weitere Hinweise zum Akkuzustand liefern.
1b. bei laufender Aufzeichnung eine Ladung mit hoher Leistung (optimal: 11kW) starten, die Ladung ca. 5 – 10 sec nach dem Erreichen der vollen Leistung beenden, nach weiteren ca. 5 - 10 sec nochmal starten und nach ca. 5 – 10 sec wieder beenden.
1c. die Aufzeichnung beenden und die Spannungs- und Stromdaten ins Blatt Berechnung_Ri (orange Spalten) übernehmen. Aufgezeichnete Zeiten ändern hier nichts am Ergebnis und können auch weggelassen werden.
1d. in Zelle I2 den Wert eintragen, mit dem alle Sprünge der U-stromlos-Kurve im Diagramm beim Ein- und Ausschalten des Ladestroms möglichst klein werden: das ist der ermittelte Innenwiderstand für die eigentliche SoH-Berechnung.
2. für die SoH-Berechnung:
2a. möglichst kurz nach der Stromsprung-Aufzeichnung (damit der ermittelte Ri bei der SoH-Aufzeichnung noch paßt, bevor sich die Akkutemperatur ändert) eine durchgehende Kalibrierungsladung bis 100% SoC starten; die Ladeleistung kann frei gewählt werden, aber darf dann bis zum Ende der Ladung nicht mehr geändert werden!
2b. Während der laufenden Ladung im Spannungsbereich von ca. 366V bis 373V jeweils spätestens nach 2 Volt Spannungsanstieg die Daten aus 1a plus minutengenauer Uhrzeit aufzeichnen.
2c. ab 439V spätestens alle 60 Sekunden jeweils Uhrzeit, Akkuspannung und Akkustrom aufzeichnen, und nachdem der MG4 die Ladung beendet hat (d.h. Ladestrom < 0,5A, auch wenn danach „Batterieausgleich“ angezeigt wird), noch ca. 1 Minute weiter aufzeichnen. Der Abschaltzeitpunkt ist sehr wichtig und sollte mindestens minutengenau notiert werden, falls die Aufzeichnung nicht glatt durchläuft.
2d. Die Aufzeichnungsdaten Uhrzeit, Akkuspannung und Akkustrom ins Blatt Berechnung_SoH (orange Spalten) übernehmen. Wenn mehr Datenzeilen übertragen werden als in den Berechnungsspalten E bis J stehen, die Berechnungsspalten einfach so weit nach unten verlängern, bis alle Aufzeichnungsdaten abgedeckt sind.
2e. Die Daten für Spannung und kWh kumuliert von ca. 1 Minute nach dem Lade-Ende (in den SoH-Beispiel-Blättern gelb markiert) in die Zellen C3 und C4 eintragen; in C2 den mOhm-Wert aus I2 im Blatt Berechnung Ri eintragen.
2f. den berechneten SoH in Feld L6 ablesen.
3. optional ein weiterer Ri-Test nach der Kalibrierungsladung incl. Batterieausgleich:
3a. den Akku ohne Vollstrom-Orgien (um starke Erwärmung zu vermeiden) bis ca. 97% SoC runterfahren und den Ri-Test aus 1. wiederholen.
3b. den Mittelwert beider Ri-Ergebnisse ins Blatt Berechnung_SoH, Zelle C2 eintragen.
Das ist statistisch genauer als die Berechnung nur mit dem RI-Wert vor der Kalibrierungsladung.
Wie soll aufgezeichnet werden?
Bei Ri-Aufzeichnungen kommt man wegen der benötigten Samplerate (alle 2 Sekunden oder schneller) kaum um die Carscanner-App oder etwas vergleichbares herum, z.B. ein Werkstatt-Diagnosetool.
Carscanner-Aufzeichnungen können Sampleraten um ca. 1 Hz liefern. Das ist für Ri-Aufzeichnungen sehr gut, für SoH-Aufzeichnungen zwar oversized, aber unschädlich für die Genauigkeit des Ergebnisses.
Für SoH-Aufzeichnungen reichen z.B. auch Screenshots oder Notizen von Uhrzeit, Spannung und Strom aus, falls man die nötige Geduld und Ausdauer hat.
Da der MG4 bis ca. 439V mit konstanter Leistung lädt, werden zwischen 373V und 439V keine Aufzeichnungen gebraucht: das Excelsheet berechnet trotzdem die gesamte geladene Energie.
Die in 1a. genannten Daten der minimalen und maximalen Zellspannungen und –temperaturen werden für die SoH-Berechnung nicht gebraucht.
Aber sie können Hinweise auf Akkuprobleme geben, wenn z.B. der Zelldrift-Betrag sich bei jedem Start und Ende der Ladungen für die Ri-Bestimmung erheblich ändert: das deutet auf eine relativ große Ri-Streuung zwischen den Einzelzellen hin, die den Akku bei weiterer Degradation bald unbrauchbar machen könnte.
Auch wenn die max. und min. Zelltemperaturen während der Kalibrierungsladung deutlich auseinanderdriften anstatt sich anzunähern, ist das kein gutes Zeichen.
Vorsicht Akkuheizung!
Im Winter zeigt die Akkuheizung beim AC-Laden meines XP unterhalb 15°C Zelltemperatur (der kältesten Zelle) ein schwer kalkulierbares Eigenleben, auch wenn der Schalter im Lademenü auf OFF steht. Den Strombedarf der getakteten Akkuheizung aus der SoH-Aufzeichnung herauszurechnen, wäre schwierig und meistens auch ungenau.
Daher empfehle ich Aufzeichnungen zur verläßlichen SoH-Berechnung nur, wenn Umgebungsluft und Akku mindestens 15°C warm sind und das auch für die Dauer der Ladung sicher so bleibt.
Dagegen sind kurze Ri-Messungen ohne besonderes Fehlerrisiko auch im Winter möglich, wenn im Lademenü „maximaler Ladestrom“ eingestellt ist.
Schlußbemerkungen
Für Akkus außer dem 64kWh-NMC habe ich bisher keine Daten, anhand derer man den SoH nach der o.a. Methode berechnen kann. Aber wenn Besitzer eines Standard oder ER77kWh Lade-Aufzeichnungen oder sonstige Infos zu einem entsprechenden Projekt beitragen möchten, bin ich bereit, mich daran zu beteiligen.
Ja, meine SoH-Berechnung ist wohl nicht so bequem wie z.B. ein Aviloo-Premiumtest oder das Erstellenlassen eines VAG-Batteriezertifikats. Aber beim MG4 ist sie bisher der einzige mir bekannte Ansatz, der Meßdaten auswertet anstatt nur den angeblichen SoH auszulesen. Zudem spart sie jedes Mal ca. 100€ und liefert die Zusatzinformation des Akku-Innenwiderstands, der als ergänzendes Degradations-Kriterium herangezogen werden kann.
Zur Genauigkeit der Ergebnisse vermute ich, daß sie im Bereich des Aviloo-Premiumtests liegt. Da ich kein Akkuprofi bin, wird man die Ergebnisse wohl einfach vom Tisch wischen, wenn es z.B. um die garantierten 70% SoH bis 7 Jahre nach EZ geht.
Doch niemand kann mich daran hindern, sie z.B. bei meiner Entscheidung zu verwenden, ob ich den geleasten MG4 zurückgebe oder kaufe.
Und wenn ich an einem gebrauchten MG4 mit dem 64kWh-NMC-Akku interessiert wäre, würde ich bei Händlerangeboten eine Testzeit z.B. über 1 Wochenende erfragen, während der ich den SoH nach meinem Ansatz prüfen kann.
Wenn hier jemand den SoH seines 64kWh-NMC-Akkus nach meinem Ansatz ermittelt, wäre ich an den Ergebnissen für Ri und SoH interessiert, um ggf. eine parallele Datensammlung zu den ausgelesenen SoHs aufzubauen.
Der Carscanner-csv-Datenexport der beiden Kalibrierungsladungen von Romeo hat mir gezeigt, daß scheinbar chaotisch verstreute Daten erstmal geordnet werden müssen, bevor man sie für das Excelsheet im Anhang verwenden kann. Falls jemand damit Probleme haben sollte, kann ich helfen. Näheres dann bitte per PN-Konversation.
