Test de capacidad utilizable de batería

[Rey Arturo]

De ser mi caso creo que tendrían un grave problema conmigo, hago mínimo 100 kms diarios para trabajar y no hay combinación alguna con transporte público asi que miedo me da con lo que pueda suceder con mi batería.

El problema lo tendrias tu. Ellos, sencillamente pasarian.
Para hacer experimentos y fardar de ecologismo, estos coches estan bien. Para confiar en ellos... va a ser que no. Y mira que me gusta mi fluence, pero esta a años luz en prestaciones y fiabilidad de mi CLK 320 CDI. Con lo que se lee por aqui, mejor olvidarse de los E.V. (No es pais para E.V.)

[abaint]

Estoy tomando medias desde que tengo el Fluence y ahora que estamos en pleno verano, empiezo a vivir vuestras experiencias en primera persona. He podido comprobar que la batería se degrada a gran velocidad con la temperatura. Desde que hice la primera medición SOH al 85% y 16 kWh de capacidad, hasta la fecha 80%SOH 15,3 kWh (47,094 Ah) la degradación es considerable, teniendo en cuenta que en un mes me ha pasado de 15,8 kWh a 15,3 kWh (de 48,321Ah a 47,094 Ah).

Pero lo que realmente me ha sorprendido es la reducción en el consumo energético. Ahora obtengo con facilidad valores de 11,5 kWh/100 km mientras que antes me costaba obtener consumos por debajo de los 13 kWh y hago el mismo tipo de conducción por la misma carretera (la velocidad media es la misma). De esta manera, he perdido capacidad pero he ganado autonomía, y eso me extraña.

Pero os voy a dar mi opinión al respecto a ver que me decís. En realidad creo que los valores que da el coche son poco fiables. La reducción en el consumo lo atribuyo a el aumento de la tª del asfalto y con una reducción del rozamiento de rodadura (más presión en el neumático), pero además me parece que con la temperatura la medición del consumo de intensidad también se ve afectada. O dicho de otra manera, se falsea la medida. Respecto a la capacidad de la batería, creo que la degradación es excesiva. Para evitar calentamientos, procuro no regenerar a demasiada potencia. Eso calienta mucho la batería y una vez se calienta, no hay como bajar la temperatura a no ser que se conecte la refrigeración.  Me he impuesto un límite de regeneración de 10 kW y de descarga de 22 kW, que equivalen a carga a más de 2C, y de descarga a menos de 1C. Con ello he podido comprobar que la batería sube entre 2 y 3 ºC. Finalmente, cuando llego a casa, conecto el coche tantas horas sea posible ya que durante el proceso de carga, sobre todo cuando hace el equilibrado, la batería se calienta mucho y necesita mucha refrigeración. Pero incluso haciendo esto, es fácil llegar a los 30ºC al final de carga partiendo de 25 ºC.

También hay una cosa que no me encaja, y es el método como hace la evaluación de la capacidad.  Como que la variable Ah define la capacidad de una batería a intensidad constante, y ya que la tensión no va a ser constante debido a que varía en función del nivel de carga, la medida de los Ah no va a ser directa. Dicho de otra manera, la intensidad I multiplicada por la tensión V nos da la potencia instantánea, y ambas irán variando para un mismo nivel de potencia, pero los Ah expresados como unidad de medida de capacidad corresponden a un valor de descarga a intensidad constante y a potencia constante, variando únicamente la tensión.

(ecuación 1)

(ecuación 2)

Si podemos obtener la curva correspondiente a la ecuación 1, e igualamos ambas ecuaciones, teniendo en cuenta que el valor de V(t) de la ecuación 2 es experimental, obtendremos I, que es la capacidad en Ah de la batería.
Hay que tener en cuenta que la curva de capacidad de la batería varía con la temperatura, por lo que habrá que incorporar un factor multiplicador con la temperatura k:
     
(ecuación 3)

Supongo que el Fluence debe utilizar un método parecido, ya que he podido comprobar que el valor de capacidad lo calcula durante el proceso de descarga y lo mantiene fijo hasta la siguiente descarga. De esta manera no se requieren cargas completas. Si realmente existiera una curva V(t) para cada temperatura diferente, la capacidad calculada sería más exacta, pero me parece que el Fluence no lo hace así, ya que hay demasiadas discrepancias entre invierno (frío) y verano (caliente). Además, como que no se tiene en cuenta el ritmo de descarga para evaluar la capacidad total de la batería, la relación Ah y kWh se puede considerar constante (yo aplico Ah=0,33846·kWh y me da buenos resultados).
Por otro lado, el indicador de nivel de batería dudo que sepa diferenciar entre si la descarga es a 0,5C (una media de 11kWh/100km a velocidad media de 50 km/h) o 1C (una media de 22kWh/100km a velocidad media de 100 km/h ), y las curvas de tensión/Ah hemos podido comprobar en otros hilos que son diferentes para distintos ritmos de descarga, así como que en función de la tensión mínima de descarga, la energía almacenada que se puede extraer también es diferente en función del ritmo de descarga.
Todo lo que he expuesto es una suposición, y con esto quiero decir que el valor que muestra el FluenceSpy puede que no sea real y por eso supongo que admiten el SOH como medida de capacidad en lugar del calculado en Ah, que todos hemos podido comprobar que no es el real, y que además, incorpora otros factores correctores como el "age counter". De todas formas, me parece una degradación exagerada y poca o nula preocupación por parte de Renault por lo que les está sucediendo a los Fluence con la tª.

P.D. Adjunto un archivo pdf con las ecuaciones y el gráfico de descarga de baterías que Ritxi nos enseñó (muchas gracias  )

[Bipo]

Luego leo con detalle tu post, gracias por el pdf.

Ahora te dejo unas conclusiones rápidas:

Toda batería se puede modelar como una fuente de tensión y una resistencia interna en serie. Por lo tanto cuanta más potencia instantánea demandes a la batería, más amperios la atraviesan y más energía se desperdicia en su resistencia interna.

Con el calor la resistencia interna disminuye, con lo que a igualdad de descarga habrá más energía bruta de la batería que llegue netamente al motor (y por tanto a las ruedas). Eso explicaría por qué te bajan los consumos en verano (siempre que no uses el AA, claro).

La capacidad de la batería se suele hacer por "conteo de electrones" entre los umbrales de tensión que define el fabricante como utilizables. Normalmente el Vmax es 4,2 V (o menos) y el mínimo 2,5 V (aunque entre 3,5 y 2,5 V éste cae rápidamente, casi no hay energía aprovechable). Para contar los electrones basta con multiplicar los amperios por el tiempo, es sencillo y bastante eficaz.

La batería se va degradando haciendo que cada vez se almacenen menos electrones, por decirlo así. Por tanto para que el conteo sea eficaz, conviene descargar la batería totalmente de vez en cuando (y después cargarla a tope). Así el sistema "cuenta los electrones" que mete en la carga y los usa para posteriores valores de descarga.

De todos modos el software incluye algoritmos para predecir esta degradación sin necesitar una descarga total (aunque ésta mejora la precisión del % de batería al ser una medición y uno una estimación). Los algoritmos tienen en cuenta muchos parámetros, entre ellos la temperatura a la que se encuentra la batería constantemente. La química de las celdas sufre si está expuesta a temperaturas elevadas de manera prolongada.

También influye mucho el SOC (State Of Charge, estado de carga o % de carga) que tiene la batería cuando está expuesta al calor. Una batería cargada se degrada mucho más que una poco cargada al ser expuesta al calor. Si se va a pintar el coche en cabina, por ejemplo, conviene que la batería esté a un 20% de carga o así. No es necesario pero sí recomendable.

[Fernando M]

La temperatura está claro que afecta a la medición. Cuando llega septiembre y se baja de 25 grados aumenta la capacidad, los Ah. Pasa todos los años.

[abaint]

Gracias Bipo y FernandoM por vuestras respuestas.

Toda batería se puede modelar como una fuente de tensión y una resistencia interna en serie. Por lo tanto cuanta más potencia instantánea demandes a la batería, más amperios la atraviesan y más energía se desperdicia en su resistencia interna.

Con el calor la resistencia interna disminuye, con lo que a igualdad de descarga habrá más energía bruta de la batería que llegue netamente al motor (y por tanto a las ruedas). Eso explicaría por qué te bajan los consumos en verano (siempre que no uses el AA, claro).

Es lo primero que pensé cuando vi que la curva de consumo media se reducía tan rápidamente, pero pienso que tiene que haber algo más ya que una reducción/aumento de casi 2 kWh/100 km haría que en invierno se calentara mucho la batería (a una media de 60 km/h estaríamos hablando de algo más de 1 kW de potencia de forma continua). Por eso pensé que el aumento de la temperatura del asfalto puede hacer aumentar la presión del neumático y reducir la banda de rodadura, pero eso también choca con que a mayor temperatura más agarre y mayores pérdidas de rozamiento. Vaya, que me parece que hay varios factores que juegan en esto y no los tengo bien pillados. 

La capacidad de la batería se suele hacer por "conteo de electrones" entre los umbrales de tensión que define el fabricante como utilizables. Normalmente el Vmax es 4,2 V (o menos) y el mínimo 2,5 V (aunque entre 3,5 y 2,5 V éste cae rápidamente, casi no hay energía aprovechable). Para contar los electrones basta con multiplicar los amperios por el tiempo, es sencillo y bastante eficaz.

Nunca he llegado al modo de potencia degradada, pero por lo que ve en el FluenceSpy, parece que la tensión mínima de descarga del Fluence debe rondar los 3,4 V. Si fuera así, el ritmo de descarga sería determinante para sacar algún kWh de más, ya que en todas las curvas de descarga que he podido observar, la única manera de sacar el 100% de la energía de la batería y que no le afecte el ritmo de descarga es haciendo la descarga hasta cerca de los 2,5 V. Además, dependiendo de la tensión de corte, la tensión de la batería en relación a la energía extraída cambia y eso aún falsearía más el indicador de capacidad en % del coche.

Así como me ha sorprendido negativamente el exceso de degradación que hay en la batería del Fluence, me ha sorprendido muy positívamente la eficiencia del conjunto. Realmente se pueden hacer medias muy buenas de consumo únicamente siendo cuidadoso. Una pena que Renault no tenga prevista la substitución de nuestra batería por una con mayor rendimiento.

Si no os importa, también me gustaría decir que la refrigeración de la batería funciona bastante bien. Siguiendo las pautas que explico en el post anterior, he conseguido mantener la batería por debajo los 27ºC partiendo de 25ºC a las 15:00 horas del mediodía. Además, con la refrigeración activada durante toda la noche, por la mañana tengo la batería por debajo de los 25ºC. Lo único negativo es que eso tiene un coste, en mi opinión, demasiado elevado en el rendimiento del conjunto. En invierno consumo de la red unos 14kWh para hacer 70 km y ahora en verano gasto de la red unos 18 kWh para hacer el mismo recorrido.

Por desgracia desde entonces no han sido capaces de integrar la batería en la red CAN del coche. De esto hace casi dos meses y va para largo porque siguen estando tan perdidos como el primer día. En el taller están a lo que les digan desde Francia porque desde Renault España no han sido capaces de hacer un diagnóstico.

Justamente este es uno de los temas que más me preocupa a la hora de cambiar la batería por una fabricada por Kreisel. A ver si te lo solucionan rápido y nos cuentas como te va y en que condiciones se encuentra dicha batería. Mucha suerte.

[Bipo]

El umbral inferior de descarga son 2,50 V comprobado por mi mismo. Ahora bien, de 3,5 V a 2,5V descarga muy rápido, no hay casi energía en esa banda.

[abaint]

Gracias Bipo. Tomo nota. Si no me equivoco, el rango de tensiones de trabajo de los módulos de la batería del Fluence es de 4,1 V a 2,5 V. Si no es así, corrígeme por favor.

[abaint]

Por desgracia desde entonces no han sido capaces de integrar la batería en la red CAN del coche. De esto hace casi dos meses y va para largo porque siguen estando tan perdidos como el primer día. En el taller están a lo que les digan desde Francia porque desde Renault España no han sido capaces de hacer un diagnóstico.

¿Te han resuelto el problema de la nueva batería?

[Ritxi]

No     

[abaint]

No     

Pues vaya tela. Y yo que pensaba que uno de los puntos positivos del Fluence era el QuickDrop y ahora resulta que era un SlowDrop. Vaya tela con los del taller. Ya nos contarás las nuevas experiencias con la batería nueva cuando la consigan hacer funcionar. A ver con que capacidad te la encuentras. Cada vez veo más lejos poder actualizar la batería 

[Bipo]

Gracias Bipo. Tomo nota. Si no me equivoco, el rango de tensiones de trabajo de los módulos de la batería del Fluence es de 4,1 V a 2,5 V. Si no es así, corrígeme por favor.

Así es

No     

¿Entonces no puedes usar el coche? O sí que funciona pero con la capacidad antigua...