Bateria Incomprendida o algo se me escapa

[luchotb]

Aquí va el pantallazo. Esta noche cargaré al 100% a ver que sale mañana

[Ritxi]

Una batería en buen estado Lucho (bueno, para ser una AESC de más de tres años  ) pero con unas/una célula un poco baja. En la captura se ve que la célula más cargada (la mejor del paquete) está cercana a la media (11 mV) pero la peor está 28 mV por debajo de la media y cerca del "weak cell threshold". De momento no es preocupante, pero será cuestión de vigilar esa célula. Si tocas en la imagen de la batería te sale el gráfico de las células y su carga, y ampliando con los dedos es fácil identificar la carga de cada uno de los 96 pares de células con su numeración correspondiente.

Cuanto más bajo esté el SOC más fácil será identificarla. Pero por debajo del 5% del SOC las diferencias de Voltaje entre las células se disparan, aunque no es significativo porque a ese SOC las células almacenan muy poca energía y a una pequeña diferencia de carga la respuesta es una gran modificación del voltaje. Para valorar esa diferencia  en función del SOC está el valor de referencia weak cell threshold.

[abaint]

Se comenta mucho de la alta degradación con el tiempo y la temperatura de las baterías AESC, pero me pregunto si hay algún tipo de batería que tenga una mejor respuesta a estos dos parámetros. Cuando uno compra un EV, ¿mira el tipo de batería y los índices de degradación de olas mismas? De las baterías AESC hay mucha información respecto a degradaciones y proyecciones. En el web http://www.electricvehiclewiki.com/Battery_Capacity_Loss se pueden ver perfectamente como a los seis años a una temperatura media de 25ºC la batería se va a encontar al 70% de capacidad con una SOC del 60%. También hay un estudio de optimización de los ciclos de carga/descarga que aporta información muy interesante sobre cual es  el comportamiento adecuado para sacar el máximo rendimiento de las mismas.

En definitiva, ¿alguien podría aconsejarme respecto a cuales son actualmente las mejores baterías y que fabricante hace la mejor de las mismas?

[Fernando M]

La mejor no lo sé, una buena en cuanto a degradación es la LG.

El ZOE de Ruben seguro que llega a 22 kWh... y va a hacer tres años.

[luchotb]

Bueno hoy tocaba partido de los niños así que la captura es al 90%. Mientras juegan yo cacharrero.



Esa celda insana. El mio esta matriculado en agosto 2013. Pero paso la revisiones en marzo, es una cosa que no me ha gusta renault las fechas no coinciden

[FLUENZE]

Bueno pues tras varias semanas utilizando Fluence Spy, creo que a mi también se me repite el patrón de perder 0,5% de SOH cada 15 días aproximadamente, en mi caso recorriendo 100 kms diarios excepto fines de semana que no paso de los 50 kms diarios. En total unos 2000 - 2200 kms/mes.

Empecé a tomar capturas de Fluence Spy hace aproximadamente un mes con SOH al 70,5%.

Pues bien, hoy llevo como 3-4 días con SOH al 69% y bajando.

Os pongo varias capturas a plena carga y antes de enchufarlo para que me comentéis con vuestras expertas valoraciones las cuales agradezco enormemente (¿alguno sabéis que son las barras verdes que aparecen en la gráfica?):






Disculpad, la primera vez que subo fotos y hasta que no he descargado Tapatalk he probado mil APP.

[Fernando M]

Adjuntas

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[luchotb]

Jo si que tienes chunga la batería. Supongo que la tienes en propiedad si no la hubieras cambiado ya.

Yo no la tengo mal pero sólo me estima 90km con una media de 15 kwh.

Lo que me mosquea de la mía es que algunas celdas bajan mucho y hay mucha diferencia entre las más y menos cargadas. Aparte me da la sensación que en el último tramo con la primera alarma la batería se descarga más rápido




Ya cargada al 100%

[Greybeard]

Me sorprende la falta de equilibrado de la batería del Fluence con la batería cargada a tope:



El pelotillo las deja todas igualaditas, al terminar la carga:



Eso sí, a medida que se profundiza en la descarga las diferencias van surgiendo.



Pero qué menos que equilibrarlas correctamente al final de la carga... no sé yo si el BMS del Fluence hace las cosas del todo bien.

[Ritxi]

No sólo pasa con el Fluence, con el Leaf también ocurre lo mismo, el equilibrado se detiene aún con diferencias de voltaje entre células de entre 10 mV y 18 mV.

Capturas de Leaf Spy con carga completada:





Lo más probable es que Fluence y Leaf compartan el mismo BMS de AESC.

No me parece grave, teniendo en cuenta que a media carga/descarga las células parecen equilibrarse  solas, manteniendose o incluso disminuyendo la diferencia de voltaje entre células. Supongo que se debe a  que las células más débiles son las primeras en cargarse y también las primeras en descargarse, por lo que en baterías equilibradas los voltajes de las células más y menos sanas se cruzan, tanto durante la carga como en la descarga, provocando un cierto equilibrado automático.

[luchotb]

Tienes razón a un cuarto de batería las celdas parecen algo más equilibradas, pero todavía hay una diferencia de 14 mv.

[abaint]

Me ha sorprendido mucho la precisión que tiene el "Pelotillo" para igualar la tensión de todas las celdas durante el proceso de carga. Personalmente creo que igualar correctamente es importante, ya que en caso contrario, las celdas que tienen menor capacidad sufrirían mucho más, ya que al inicio tienen una tensión mayor por el hecho de tener menor capacidad (alcanzan la tensión máxima antes) y la tensión llega al nivel inferior más rápido debido también, a su menor capacidad. Eso hace que sufran un mayor estrés que las que se encuentran en mejor estado y que terminen su vida útil antes de tiempo. Que vayan aumentando las diferencias a medida que se descargan es normal. No todos los paquetes de baterías tienen la misma impedancia interna, y al estar conectadas en serie, la intensidad es igual para todas (internamente hay 2S+2P, por lo que en el interior de cada battery pack pasan cosas que no podemos ni ver ni controlar), por lo quelos  16mV representan una diferencia del 0,03% en la impedancia (aproximadamente 30m ohm) lo que parece un a buena cifra en cuanto a homogeneidad de las celdas.

Sería fantástico poder disminuir/aumentar la tensión de todas las celdas a la misma velocidad variando únicamente la intensidad para que todas sufran el mismo esfuerzo, pero por ahora eso no es posible. Seguramente requiere un diseño de la BMS muy complejo o quizás imposible.

La diferencia entre el "Pelotillo" y el Fluence" puede indicar que utilizan métodos de equilibrado distintos. Yo apuesto por que el Fluence utiliza un método pasivo. Este método tiene el problema de que la carga termina cuando la celda que tiene más tensión, que no significa forzosamente que ha acumulado más energía, y entonces hace descargas parciales para igualar las tensiones de todos los paquetes. Es un método sencillo pero poco eficiente ya que afecta al rendimiento de la carga, pero necesario para que el deterioro del conjunto sea lo más uniforme posible.

Aunque hace poco tiempo que tengo medidas de la reducción de capacidad, he obtenido una posible ecuación sobre la capacidad de la batería en kWh en función a los meses de uso: y = 21,993e^(-0,0108x)

No sé si vosotros tenéis alguna predicción respecto a la velocidad de deterioro de la batería, pero de ser cierta la aproximación que tengo, la batería del Fluence sufrirá un deterioro muy grande en pocos años, lo que demostraría que o bien los paquetes utilizados son de mala calidad o bien el diseño del compartimento o del sistema de ventilación, no han funcionado como se esperaba. Yo me inclino por lo segundo, aunque de lo primero tenemos datos suficientes para pensar que la calidad no es la esperada.

Por último, he pensado que quizás se podría bajar la altura del Fluence cambiando los muelles para intentar reducir el consumo. ¿Alguna sugerencia?.

Os rogaría que cualquier error o impresión me la hicierais llegar para no vivir equivocado toda la vida 
Muchas gracias.

[Greybeard]

...No me parece grave, teniendo en cuenta que a media carga/descarga las células parecen equilibrarse  solas, manteniendose o incluso disminuyendo la diferencia de voltaje entre células. Supongo que se debe a  que las células más débiles son las primeras en cargarse y también las primeras en descargarse, por lo que en baterías equilibradas los voltajes de las células más y menos sanas se cruzan, tanto durante la carga como en la descarga, provocando un cierto equilibrado automático.

Te lo compro, pero sólo a medias.

Tomemos la batería de luchotb; cuando está bastante descargada, fijémonos en las 6 celdas que marca en color naranja, parecen ser las más débiles:



Y volvamos a mirar las mismas con la batería plenamente cargada, creo que las he contado bien (me he podido equivocar, creo que no):



De izquierda a derecha, las 3ª (que ha llegado a la máxima tensión), 5ª y 6ª (que casi lo han hecho) muestran comportamiento de celdas con poca capacidad restante: se cargan y descargan más deprisa que la media (almacenan menos energía)

Pero la 1ª, 2ª y 4ª siguen estando, con la batería cargada a tope, entre las de tensión más baja. Podrían almacenar más energía, pero el sistema no las carga más, y si no están cargadas a tope luego flaquean durante la descarga. Especialmente fijémonos en el caso de la primera: es la que más flaquea en descarga, y a la vez es la que menos nivel alcanza en la carga. Esa celda puede tener buena capacidad pero simplemente estar menos cargada que las demás, haciendo poco el BMS por igualarla (equilibrarla) con las demás. El BMS hubiera debido de seguir metiendo carga en esas celdas durante la carga para equilibrarlas, en mi opinión (es probable que lo haya hecho, pero sea insuficiente; no conozco el sistema de gestión de esa batería)

Saludos,

[abaint]

Pero la 1ª, 2ª y 4ª siguen estando, con la batería cargada a tope, entre las de tensión más baja. Podrían almacenar más energía, pero el sistema no las carga más, y si no están cargadas a tope luego flaquean durante la descarga. Especialmente fijémonos en el caso de la primera: es la que más flaquea en descarga, y a la vez es la que menos nivel alcanza en la carga. Esa celda puede tener buena capacidad pero simplemente estar menos cargada que las demás, haciendo poco el BMS por igualarla (equilibrarla) con las demás. El BMS hubiera debido de seguir metiendo carga en esas celdas durante la carga para equilibrarlas, en mi opinión (es probable que lo haya hecho, pero sea insuficiente; no conozco el sistema de gestión de esa batería)

Muy interesante. A primera vista no le veo una explicación, pero es posible que estas celdas tengan una barra de conexión mas larga que las otras y que eso genere una impedancia que reduce su tensión en todo el rango de funcionamiento. También puede ser cosa del propio sensor que mide la tensión. Estamos hablando de pocos mV, y cualquier pequeña variación en la impedancia puede afectar a la variable que estamos midiendo. Pero son meras especulaciones.

[Ritxi]

Te lo compro, pero sólo a medias.

Muy buena vista señor Greybeard. He mirado en la mía y sucede lo mismo que en la de Lucho. Hay células que tienen un comportamiento típico, son las primeras en cargarse/descargarse (en la mía las peores) y otras que aunque parecen tener buena capacidad no terminan de cargarse del todo. No entiendo el comportamiento de estas últimas.

De todas formas estamos hablando de diferencias de 15 mV (por encima de 3,6 V), que aunque modificando con los dedos la escala del gráfico parecen gran cosa, en realidad son casi despreciables. No ganaríamos apenas nada con un BMS como el de los trillizos o cambiando el peor módulo, ni en capacidad ni en degradación, porque en la mía por ejemplo, a pesar de que está muy degradada después de 4 años de uso, en cuanto a equilibrio entre células está casi al mismo nivel que baterías nuevas de Leafs.

No sé si vosotros tenéis alguna predicción respecto a la velocidad de deterioro de la batería, pero de ser cierta la aproximación que tengo, la batería del Fluence sufrirá un deterioro muy grande en pocos años, lo que demostraría que o bien los paquetes utilizados son de mala calidad o bien el diseño del compartimento o del sistema de ventilación, no han funcionado como se esperaba. Yo me inclino por lo segundo, aunque de lo primero tenemos datos suficientes para pensar que la calidad no es la esperada.

No es sólo un sistema de ventilación. Es un sistema de refrigeración Peltier. Ahora con el Fluence Spy es posible monitorizar las temperaturas. Yo creo que si es un sistema eficaz, porque en la carga cuando funciona siempre logra reducir la temperatura de la batería, a veces hasta más de 10ºC, por lo menos ahora en invierno con tª exteriores frescas. Otra cosa es que sea eficiente, que no lo es.

El gran problema de esta refrigeración es que sólo se conecta durante la carga, nunca en marcha. Ahora que disponemos del F spy podremos ver que pasa con la tª de la batería en pleno verano, aparcado al sol y circulando a 40 ºC. Me imagino que las tª serán de asustar....