KTH-forskare har utvecklat en metod för att ta reda på hur elbilsbatterier mår. Metoden ersätter dyra och komplicerade labbtester av batterierna då den kan bäddas in i en mobilapp. Den visar bland annat körsträcka per laddning för elbilsbatterier, och kan vara ett stöd för de som ska köpa en begagnad elbil.
– Fram till idag har man vetat väldigt lite om batteriets hälsotillstånd så länge man inte plockat ut det ur elbilen och gjort ett labbtest, säger Verena Klass, forskare och doktorand i elektrokemi på KTH.
Men först en kort bakgrund.
Eftersom batterier i laddfordon utsätts för stora påfrestningar är de ofta överdimensionerade - som en säkerhetsåtgärd. Det kan dessutom finnas begränsningar inom vilka ström- och spänningsintervaller som batterierna får lov att användas. Biltillverkare kan justera ner dessa, för att vara på den säkra sidan och därmed undvika batterihaverier. Dessutom kan biltillverkarnas använda förenklade modeller som påverka batteriets prestanda negativt och gör att bilen tappar effekt
Med löpande information om batteriets hälsostatus skulle användningen kunna anpassas bättre och bli både säkrare och effektivare
– Om man hela tiden vet hur batterier mår kan ström- och spänningsområdena anpassas efter detta, och då kan batteriet användas optimalt. Det ger elbilen bättre räckvidd, och elmotorn mer effekt. Variationer mellan enskilda elbilsbatterier kan också finnas, trots att det är samma batteri i grunden med samma specifikation. Även här kan metoden vara till nytta, säger Verena Klass.
Varför vill man veta hur batterierna mår under pågående körning? Det är när batteriet används som det går att dra slutsatser om hur batteriets hälsostatus.
Skulle man i framtiden kunna använda metoden som grunden i en mobilapp för att testa om batteriet är fräscht i en begagnad elbil?
– Ja. När jag forskade om detta hade jag inte bara biltillverkarna i fokus. Det finns även ett samhällsperspektiv här. Metoden skulle kunna användas som en mobilapp och därmed hjälpa människor att fatta beslut om exempelvis vilken begagnad Tesla eller Toyota Prius som har elbilsbatteriet med mest hälsa kvar, säger Verena Klass.
Detta innebär att metoden i förlängningen även kan påverka marknaden för elbilar - i relation till andra former av drivlinor - positivt?
– Ja, så är det. Kan man göra en bra uppskattning om batteriets hälsotillstånd så blir batterierna mindre mytiska och mystiska. Man kan ju inte se på utsidan av ett batteri hur det mår. Man ser ju bara ett skal, vilket kan bidra till den så kallade räckviddsångesten. Det finns av naturliga skäl en liten förståelse bland allmänheten om hur elbilsbatterier fungerar, säger Verena Klass.
Hon berättar att det nya med hennes metod är att den är fullt jämförbart med ett elektrokemiskt test. Det vill säga att man kan får fram
samma information som man skulle få vid ett dyrt och komplext labbtest av ett elbilsbatteri. Metoden kan alltså användas för att få fram batteriets hälsoindikatorer, det vill säga kapacitet (påverkar körsträcka per laddning) och resistans (påverkar bilens acceleration, alltså direkt kopplat till bilens prestanda).
Metoden ska fungera för alla typer av motorer och vilket batteri som helst.
– Man behöver inte veta något om batteriet man testar, till exempel batteriets kemiska sammansättning. Detta är bra, då biltillverkarna vanligtvis inte brukar avslöja så mycket om det. Jag har testat metoden på batterier både från elbil, laddhybrid och hybridlastbil.
Elbilsbatterierna som testats är av typen Li-jon. Metoden bygger på en självlärande algoritm av samma typ som används av sökmotorer som exempelvis Google för att ranka sökresultat. Den har dock inte tillämpats tidigare inom batterihälsoestimering. Tillgång till batteriets loggdata och parametrar som strömstyrka, spänning och temperatur krävs för att metoden ska kunna användas.
Projektet, som går under namnet "State-of-health estimation of lithium-ion batteries in electric vehicles" har genomförts på Skolan för kemivetenskap vid KTH. Forskningen har bedrivits i samarbete med ETC Battery and FuelCells, Volvo Cars och Scania, och årojektet är en del av Svenskt el- och hybridfordonscentrum (SHC). KTH-forskarna Göran Lindbergh och Mårten Behm har varit handledare.
Verena Klass försvarar sin avhandling ”Battery Health Estimation in Electric Vehicles” den 9 oktober 2015 på KTH.
Källa: KTH
