Accu meten op state of -charge -health -function

Een belangrijk onderdeel van energiemanagement is batterijmanagement. Kerntaak van batterijmanagement is het bepalen van de toestand van de batterij. Een nauwkeurige bepaling van die toestand leidt tot een efficiënte inzet en een lange levensduur van de batterij. Met behulp van een batterijsensor worden batterijparameters elektrische stroom temperatuur en spanning gemeten. Als de auto geparkeerd staat, worden de batterijparameters om de 40 ms gemeten. Tijdens deze stilstand worden de meetwaarden in het ruststroomgeheugen van de batterijsensor opgeslagen. Na het opnieuw starten van de auto leest de motormanagementregeleenheid het rustroomgeheugen van de batterijsensor uit. Wanneer de ruststroom een verstoring laat zien, slaat het storingsgeheugen van de motormanagementregeleenheid deze als storing op. 

De batterijparameters dienen als invoer voor de geprogrammeerde algoritmen. Deze algoritmen bepalen de volgende batterij toestanden:

• State of Charge (SOC)
• State of Health (SOH)
• State of Function (SOF)

State of Charge (SOC):

De SOC kan gezien worden als het belangrijkste gegevens voor het energiemanagement en het batterijmanagement. SOC geeft de ladingtoestand weer van de batterij. SOC wordt omschreven als het percentage beschikbare lading ten opzichte van de energie-inhoud van een nieuwe batterij.

In formulevorm: SOC = Qwerkelijk / Qmax * 100%

Hierin is:

Qwerkelijk = Huidige energie-inhoud batterij.

Qmax = Energie-inhoud volgeladen nieuwe batterij.

Het bepalen van de SOC is een complexe aangelegenheid. Dit heeft voornamelijk te maken met de chemische reacties in de batterij. De chemische reacties in de batterij worden beïnvloed door onder andere temperatuur, laad-/ontlaadsnelheid samenstelling elektrolyt, veroudering en interne verliezen. 

De hoeveelheid laad- en ontlaadstroom is dan ook één van de belangrijkste parameters voor het BMW om de SOC te bepalen. Het laden, met externe lader, of "overstarten" van een batterij dient dan ook plaats te vinden op de door fabrikant aangebrachte pluspool en minpool. Wanneer er rechtstreeks op de plus- en minpool van de batterij wordt geladen, neemt het BMS de stroomwaarden niet mee bij de SOC-bepaling en ontstaat er een conflict, dat kan resulteren in een storingsmelding.

State of Health (SOH):

Naarmate een batterij ouder wordt, neemt:

• Het actieve plaatmateriaal af.
• De capaciteit af.
• De interne weerstand toe.
• De zelfontlading toe.
• De laad-/ontlaadefficiency af.

Het omzetten van chemische energie in elektrische energie verloopt steeds moeizamer en er kan steeds minder energie worden opgeslagen. De gezondheid van de batterij loopt terug. De mate waarin de huidige capaciteit van een geladen batterij overeenkomt met de door de fabrikant opgegeven capaciteit uitgedrukt in procenten wordt State of Health(SOH) genoemd.

In de formulevorm:

SOH = Cwerkelijk / Cmax * 100%

Hierin is:

• Cwerkelijk = Werkelijke capaciteit geladen batterij.
• Cmax = Maximale capaciteit nieuw batterij.

Een manier om de SOH te bepalen is om de spanningsval door een grote energieverbruiker bij een nieuwe batterij vast te leggen in een profiel "stroom nieuw". Tijdens het gebruik van de batterij wordt de meting telkens herhaald, opgeslagen en vergeleken met het profiel "stroom nieuw". De verhouding geeft de SOH weer.

In de formule vorm:

SOH = Unieuw - U1 / Umin - U2 * 100%

Hierin is:

• Unieuw = Onbelaste batterijspanning nieuwe batterij.
• Umin = Onbelaste batterijspanning gebruikte batterij.
• U1 = Belaste batterijspanning nieuwe batterij.
• U2 Belaste batterijspanning gebruikte batterij.

De veroudering wordt (in de vorm van profielen) opgeslagen in het BMS. Deze profielen worden ook wel verouderingskenvelden genoemd. Tijdens bedrijf houdt het BMS rekening met de specificaties en SOH van de gemonteerde batterij. Belangrijk is dan ook dat bij vervanging een batterij met de voorgeschreven specificaties geplaats wordt, de verouderingskenvelden gewist worden en in het BMS kenbaar wordt gemaakt dat er een nieuwe batterij is geplaats. Dit is het zogenaamde "inleren".

State of Function (SOF):

Tijdens bedrijf dient er continu bepaald te worden in hoeverre de batterij in staat is om zijn functie uit te voeren. We nemen als voorbeeld het start-stopsysteem. Er moet tijdens fase "motor-stop" bepaald worden of de startcapaciteit van de batterij voldoende is om een volgende motorstart te leveren. De gegevens (SOC en SOH zijn echter niet voldoende om dit te bepalen. Er is namelijk compensatie mogelijk wanneer de SOC, SOH en de temperatuur met elkaar vergeleken woorden. 

De te verwachten startcapaciteit van een nieuwe batterij met een hoge SOH en een lage SOC kan voldoende zijn voor een volgende motorstart. Omgekeerd kan deze vergelijking ook gemaakt worden. Een relatief oude batterij met een lage SOH kan een voldoende te verwachten startcapaciteit hebben wanneer de batterij een hoge SOC heeft. 

De te verwachten startcapaciteit, ofwel in hoeverre kan de batterij zijn functie uitvoeren, wordt State of Function (SOF) genoemd. Deze waarde wordt bepaald in het batterijmanagement.

Foxwell BT-780 (Accutest)

Op de foto is er een accutest afgebeeld. Het accu is in prima staat, maar zal bijgeladen moeten worden. Indien de accu niet in orde zou zijn zal er (Vervang de batterij) worden aangegeven.

Wilt u ook een batterijtester om uw accu te kunnen meten en vervelende storingen te voorkomen bekijk onze catalogus:

• Foxwell Accutesters / (Onze voorkeur, het best getest)
• Autel Accutesters
• Launch X431 Accutesters
• Topdon Accutesters
• Ancel Accutesters

Foxwell BT-780 (Het best geteste accutester)

Heeft u vragen over een product of komt u er toch niet onderuit, dan kunt ook contact opnemen met onze klantenservice, zodat wij u kunnen helpen bij het kiezen van de juiste product.