BRICO-TALLER Híbridos: Control de la salud de la batería de alto voltaje

Formhector

Forero Experto
Ubicación
Alovera
Motor
1.4 e-HYBRID 245 CV DSG6
Versión
Formentor VZ
Color
Negro Midnight
Hola, lo prometido es deuda, aquí va un brico-taller para medir la salud de nuestras baterías con cosas de andar por casa.

Como ya sabemos, Cupra nos garantiza que nuestras baterías mantendrán su capacidad real de carga por encima de un 70% de su capacidad nominal, durante los primeros 8 años o los primeros 160.000 km, lo que antes ocurra. Pero ¿cómo podemos medir la capacidad real de carga?

En primer lugar, aviso de que no soy, ni mucho menos, experto en la materia (nivel 10-30% NPI 😊), pero leyendo mucho por ahí, creo que algo puedo aportar.

La salud de las baterías se determina, en su conjunto -ya sabemos que está formada por muchas celdas individuales interconectadas en serie/paralelo- midiendo dos parámetros fundamentales: SoC, SoH y uno derivado o resultante, que es el % de degradación.

Hay varios métodos fiables para determinar la degradación de nuestras baterías, pero ninguno de ellos en nuestra mano.

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En el mejor de los casos, podemos echar mano de un OBD y con aplicaciones como Torque, OBDeleven, … podemos tener una estimación de estos parámetros y de la degradación, a partir de información que los BMS (battery management system… el “cargador interno”) sueltan por el bus.

Pero mucho se ha hablado en este foro del temor que tenemos a enchufar algo en el OBD y tener luego problemas con la garantía.

Entonces, no queda otro remedio que vigilar la salud de nuestra batería por métodos caseros.

Este método que os presento es la mejor baza que he encontrado para determinar el % de degradación. Es el que siguen muchos propietarios de coches PHEV y BEV y no es nada complicado realizarlo.

No tengáis miedo a ejecutarlo y jugar con los 100% y 0% de carga (neta) de la batería. Ya sabemos que el BMS de nuestros coches guarda un buffer superior e inferior para protegerla de sobre cargas y drenajes de carga. Recordemos: la capacidad bruta nominal de nuestras baterías es, según Cupra, de 13 kWh y la capacidad neta (sin los buffers) de 10,8 kWh. Es decir, el BMS se reserva un 17% de la capacidad total para evitar que nos aproximemos al 0% real y al 100% real. A día de hoy, aquí no sabemos las anchuras del buffer superior e inferior.

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Al lío. Los tres indicadores principales de estado de la salud de una batería son:

  • Capacidad de almacenar energía.
  • Resistencia interna: capacidad de entregar corriente.
  • Auto descarga: refleja la integridad mecánica y las condiciones relacionadas con el estrés.
Este método se centra en determinar el primer indicador. Definiciones:

SoC (state of charge o estado de carga): Es la diferencia de la capacidad nominal y el equilibrio de carga en relación con la capacidad nominal. El estado de carga es 1 cuando se alcanza el estado de carga completa y 0 después de una descarga de la capacidad nominal.
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dónde DOD es la profundidad de descarga (depth of discharge), CN es la carga máxima nominal (mejor dicho, capacidad de energía máxima nominal) y QB la carga real (energía real) en equilibrio.

SoH (state of health o estado de salud): Se puede definir en términos de degradación de la capacidad, es decir, la relación de la capacidad actual y la capacidad de la batería cuando era nueva.
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dónde QMáxima es la máxima capacidad de carga real (capacidad de energía real) de la batería y Qnominal es la máxima capacidad declarada por el fabricante.

El SoC, más allá del porcentaje de carga que nos ofrece el infotaiment, no nos da, por sí sólo, demasiada información acerca de la salud de la batería. Menos aún la autonomía eléctrica en km. En estos días fríos de invierno hemos visto como los más de 60 km de autonomía que teníamos en septiembre se quedan en unos pírricos 47-50 km. Ya sabemos que hay muchos factores que intervienen en la estimación de autonomía que hace el coche, sobre todo la temperatura.

El SoH sí nos da una buena medida del estado de salud de la batería. En casa no podemos medirla con mucha precisión, pero sí tener un valor aproximado de degradación que podemos graficar y vigilar para, en su caso, encargar una medida más precisa y certificada y reclamar la ejecución de la garantía a Cupra.

Podemos ejecutar dos métodos, en función de los medios que tengamos.

MÉTODO 1 (Prueba de descarga): Este lo podemos hacer todos.
  1. Carga la batería al 100%.
  2. Circula en E-MODE hasta la descarga total de la batería.
  3. En ese momento, anotar los kWh/100 km consumidos, Cc, y los km recorridos, d, para hacernos una ide a de los kWh totales consumidos con un ciclo completo de carga de la batería.
  4. Calcula:
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MÉTODO 2 (Prueba de carga): Este lo podemos hacer los que tengamos instalado un medidor de consumo eléctrico dedicado en nuestra instalación de carga.
  1. Descarga la batería de alto voltaje por completo (0% neto). Si es necesario, usa consumidores eléctricos, una vez detengas el coche.
  2. Pon inmediatamente a cargar el coche. Mejor a 16A (mayor eficiencia de carga, a intensidades menores hay una mayor pérdida de corriente carga en la línea del cargador).
  3. Con la carga al 100% (dale su tiempo, queremos asegurar una carga completa. P.e., toda la noche). Anota los kWh consumidos, Qc, que te indica el wallbox, medidor de carga o pinza amperimétrica que hayas instalado.
  4. Calcula:
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La degradación, D, en % sería D = 100 – SoH[%]

Aunque no contemos con herramientas precisas y calibradas, sería muy interesante que, periódicamente, hiciéramos una medición y fuéramos construyendo una base de datos de estadísticas.

En primer lugar, veríamos si los datos son coherentes y consistentes y, en segundo, creo que podríamos sacar muchas conclusiones de la estimación de vida útil de las baterías que nos monta Cupra y de los posibles usos/cuidados y su efecto en las baterías de los que participemos.
 
Última edición:
Ahora cómo me las apaño para hacer medidas en ciclo de carga.

En el hilo siguiente, explico que en el cargador doméstico que me he montado (schuko reforzado con protecciones y telemetría de energía integrable en asistente domótico Home Assistant), puedo monitorizar el proceso de carga (lenta, a 10 o 8 A) del Cupra en mi garaje.

Pues bien, aquí dejo un ejemplo de cómo he hecho una medidas con el procedimiento de arriba ( MÉTODO 2 (Prueba de carga ):

Pongo a cargar el coche, más seco que un pulpo un fin de semana en el desierto.
Lo dejo enchufado un día entero (finde).
Obtengo estas estadísticas en mi asistente domótico:
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Calculo, mediante el procedimiento de arriba, el SoH:

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SoH = (31,99-21,17)/10,8 x 100 = 10,82/10,8 = 100%

Vamos, que se ha tragado los 10,8 kWh nominales y un poquito más, que seguramente son pérdidas de corriente del proceso de carga, que tengo que ver cómo calculo para tener un dato de SoH más preciso, con este efecto tenido en consideración.

Y voy alimentando una hoja Excel que os dejo adjunta.

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Ya haré medidas en descarga, a ver qué tal salen.
 

Adjuntos

Última edición:
Hola, lo prometido es deuda, aquí va un brico-taller para medir la salud de nuestras baterías con cosas de andar por casa.

Como ya sabemos, Cupra nos garantiza que nuestras baterías mantendrán su capacidad real de carga por encima de un 70% de su capacidad nominal, durante los primeros 8 años o los primeros 160.000 km, lo que antes ocurra. Pero ¿cómo podemos medir la capacidad real de carga?

En primer lugar, aviso de que no soy, ni mucho manos, experto en la materia (nivel 10-30% NPI 😊), pero leyendo mucho por ahí, creo que algo puedo aportar.

La salud de las baterías se determina, en su conjunto -ya sabemos que está formada por muchas celdas individuales interconectadas en serie/paralelo- midiendo dos parámetros fundamentales: SoC, SoH y uno derivado o resultante, que es el % de degradación.

Hay varios métodos fiables para determinar la degradación de nuestras baterías, pero ninguno de ellos en nuestra mano.

Ver el archivo adjunto 10633


En el mejor de los casos, podemos echar mano de un OBD y con palicaciones como Torque, OBDeleven, … podemos tener una estimación de estos parámetros y de la degradación, a partir de información que los BMS (battery management system… el “cargador interno”) sueltan por el bus.

Pero mucho se ha hablado en este foro del temor que tenemos a enchufar algo en el OBD y tener luego problemas con la garantía.

Entonces, no queda otro remedio que vigilar la salud de nuestra batería por métodos caseros.

Este método que os presento es la mejor baza que he encontrado para determinar el % de degradación. Es el que siguen muchos propietarios de coches PHEV y BEV y no es nada complicado realizarlo.

No tengáis miedo a ejecutarlo y jugar con los 100% y 0% de carga (neta) de la batería. Ya sabemos que el BMS de nuestros coches guarda un buffer superior e inferior para protegerla de sobre cargas y drenajes de carga. Recordemos: la capacidad bruta nominal de nuestras baterías es, según Cupra, de 13 kWh y la capacidad neta (sin los buffers) de 10,8 kWh. Es decir, el BMS se reserva un 17% de la capacidad total para evitar que nos aproximemos al 0% real y al 100% real. A día de hoy, aquí no sabemos las anchuras del buffer superior e inferior.

Ver el archivo adjunto 10634

Al lío. Los tres indicadores principales de estado de la salud de una batería son:

  • Capacidad de almacenar energía.
  • Resistencia interna: capacidad de entregar corriente.
  • Auto descarga: refleja la integridad mecánica y las condiciones relacionadas con el estrés.
Este método se centra en determinar el primer indicador. Definiciones:

SoC (state of charge o estado de carga): Es la diferencia de la capacidad nominal y el equilibrio de carga en relación con la capacidad nominal. El estado de carga es 1 cuando se alcanza el estado de carga completa y 0 después de una descarga de la capacidad nominal.
Ver el archivo adjunto 10635
dónde DOD es la profundidad de descarga (depth of discharge), CN es la carga máxima nominal (mejor dicho, capacidad de energía máxima nominal) y QB la carga real (energía real) en equilibrio.

SoH (state of health o estado de salud): Se puede definir en términos de degradación de la capacidad, es decir, la relación de la capacidad actual y la capacidad de la batería cuando era nueva.
Ver el archivo adjunto 10636
dónde QMáxima es la máxima capacidad de carga real (capacidad de energía real) de la batería y Qnominal es la máxima capacidad declarada por el fabricante.

El SoC, más allá del porcentaje de carga que nos ofrece el infotaiment, no nos da, por sí sólo, demasiada información acerca de la salud de la batería. Menos aún la autonomía eléctrica en km. En estos días fríos de invierno hemos visto como los más de 60 km de autonomía que teníamos en septiembre se quedan en unos pírricos 47-50 km. Ya sabemos que hay muchos factores que intervienen en la estimación de autonomía que hace el coche, sobre todo la temperatura.

El SoH sí nos da una buena medida del estado de salud de la batería. En casa no podemos medirla con mucha precisión, pero sí tener un valor aproximado de degradación que podemos graficar y vigilar para, en su caso, encargar una medida más precisa y certificada y reclamar la ejecución de la garantía a Cupra.

Podemos ejecutar dos métodos, en función de los medios que tengamos.

MÉTODO 1 (Prueba de descarga): Este lo podemos hacer todos.
  1. Carga la batería al 100%.
  2. Circula en E-MODE hasta la descarga total de la batería.
  3. En ese momento, anotar los kWh/100 km consumidos, Cc, y los km recorridos, d, para hacernos una ide a de los kWh totales consumidos con un ciclo completo de carga de la batería.
  4. Calcula:
Ver el archivo adjunto 10637

MÉTODO 2 (Prueba de carga): Este lo podemos hacer los que tengamos instalado un medidor de consumo eléctrico dedicado en nuestra instalación de carga.
  1. Descarga la batería de alto voltaje por completo (0% neto). Si es necesario, usa consumidores eléctricos, una vez detengas el coche.
  2. Pon inmediatamente a cargar el coche. Mejor a 16A (mayor eficiencia de carga, a intensidades menores hay una mayor pérdida de corriente carga en la línea del cargador).
  3. Con la carga al 100% (dale su tiempo, queremos asegurar una carga completa. P.e., toda la noche). Anota los kWh consumidos, Qc, que te indica el wallbox, medidor de carga o pinza amperimétrica que hayas instalado.
  4. Calcula:
Ver el archivo adjunto 10638

La degradación, D, en % sería D = 100 – SoH[%]

Aunque no contemos con herramientas precisas y calibradas, sería muy interesante que, periódicamente, hiciéramos una medición y fuéramos construyendo una base de datos de estadísticas.

En primer lugar, veríamos si los datos son coherentes y consistentes y, en segundo, creo que podríamos sacar muchas conclusiones de la estimación de vida útil de las baterías que nos monta Cupra y de los posibles usos/cuidados y su efecto en las baterías de los que participemos.

Ahora cómo me las apaño para hacer medidas en ciclo de carga.

En el hilo siguiente, explico que en el cargado doméstico que me he montado (schuko reforzado con protecciones y telemetría de energía integrable en asistente domótico Home Assistant), puedo monitorizar el proceso de carga (lenta, a 10 o 8 A) del Cupra en mi garaje.

Pues bien, aquí dejo un ejemplo de cómo he hecho una medidas con el procedimiento de arriba ( MÉTODO 2 (Prueba de carga ):

Pongo a cargar el coche, más seco que un pulpo un fin de semana en el desierto.
Lo dejo enchufado un día entero (finde).
Obtengo estas estadísticas en mi asistente domótico:
Ver el archivo adjunto 10639
Ver el archivo adjunto 10640

Calculo, mediante el procedimiento de arriba, el SoH:

Ver el archivo adjunto 10641

SoH = (31,99-21,17)/10,8 x 100 = 10,82/10,8 = 100%

Vamos, que se ha tragado los 10,8 kWh nominales y un poquito más, que seguramente son pérdidas de corriente del proceso de carga, que tengo que ver cómo calculo para tener un dato de SoH más preciso, con este efecto tenido en consideración.

Y voy alimentando una hoja Excel que os dejo adjunta.

Ver el archivo adjunto 10642

Ya haré medidas en descarga, a ver qué tal salen.

Por un momento he vuelto a mis clases de tecnología electrónica, digo, otra vez que suspendo, menos mal que he visto quién es el profesor así que he respirado 🤣🤣🤣🤣🤣🤣
Gran brico @Formhector
 
Formhector, otra ocasión más que nos dejas impresionados con tus conocimientos. Bravo! 🔟🔟🔟
 
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