State of Health (SoH) tarkoittaa sähkö- tai ladattavan hybridiauton akun terveydentilaa. Jotta tiedetään, missä kunnossa sähkö- tai hybridiauton akku on, SoH-arvo on määritettävä. SoH:n määrittämiselle ei kuitenkaan ole olemassa standardia, ja koska laskentatapaa ei ole tarkasti määritelty ja standardoitu, jokainen voi tehdä sen omalla tavallaan.

Selvennetään ensin pari keskenään helposti sekaisin menevää termiä:
SoC = Varaustila (State of Charge)
Akun varaustila (SoC) kuvaa eron täyteen ladatun akun ja käytössä olevan saman akun välillä. Se kertoo jäljellä olevan sähkömäärän, joka on kennossa käytettävissä.

SoH = Terveydentila (State of Health)
Akun terveydentila (SoH) kuvaa eroa tarkasteltavan akun ja uuden, vastaavan akun välillä.

Kennon purkautumisprofiili riippuu sen terveydentilasta (SoH). Mitä alhaisempi SoH, sitä nopeammin akku purkautuu.

Ajoneuvovalmistajat ilmoittavat akun SoH-arvon napin painalluksella. Näitä arvoja ei kuitenkaan voida verrata keskenään, koska niiden laskentamenetelmissä ei ole riittävää läpinäkyvyyttä. Tästä syystä markkinat kaipaavat puolueettoman ja riippumattoman SoH-arvon määrittäjän.

Miksi eri lähteistä saadut SoH-arvot eivät ole vertailukelpoisia? Tämä ei johdu vain erilaisista laskentamenetelmistä, vaan myös eri viitearvoista. Bruttosähkö sisältää myös sen kapasiteetin osan, jota ei voi käyttää mm. turvallisuussyistä, kuten akun eliniän suojelemiseksi. Tämä voi antaa harhaanjohtavan kuvan akun todellisesta terveydentilasta, sillä se ei kerro käytettävissä olevan energian määrästä. Nettosähkön mittaaminen puolestaan antaa tarkempaa tietoa akun käytettävissä olevasta kapasiteetista, joka suoraan vaikuttaa ajoneuvon toimintaan ja ajomatkaan.

Esimerkiksi Volkswagen ID.3:n tapauksessa ero on huomattava: bruttosähkön määrä on 62 kWh, kun taas nettosähkön määrä on vain 58 kWh.

Lisää epäselvyyksiä syntyy itse akkujen valmistusprosessista. Yksittäisillä soluilla voi olla muutaman prosentin ero energiakapasiteetissa pelkästään valmistusprosessin vuoksi.

Yksi epävarmuustekijä puolestaan liittyy autovalmistajien akustonvalvontajärjestelmiin (Battery Management System, BMS). Kukaan ei tiedä, miten eri valmistajien akustojenvalvontajärjestelmät säätelevät akkua, jos energiaa on ajan myötä käytettävissä vähemmän. On hyvinkin mahdollista, että järjestelmä vapauttaa energiaa akulle koko sen elinkaaren ajan siten, että hävikit kompensoituvat ja käyttäjä ei huomaa niitä yhtä selvästi.

Varovaisuutta tulisi myös noudattaa valmistajan näyttämien arvojen suhteen. Akun fyysinen varaustila (SoC) ja näyttöön ilmestyvä varaustila voivat poiketa toisistaan. Edellä mainittuja poikkeamia esiintyy suuria määriä, ja ne voivat olla suuruudeltaan useiden prosenttiyksiköiden luokkaa. Esimerkiksi on mahdollista, että ajoneuvo näyttää yhtäkkiä muutaman prosentin enemmän akkukapasiteettia ilmateitse tehdyn ohjelmistopäivityksen jälkeen.

Menetelmävaatimusten puuttumisen vuoksi eri toimijat käyttävät erilaisia strategioita ja toisinaan myös erilaisia parametreja ja viitearvoja. Tällä hetkellä puolueeton ja riippumaton SoH on määritettävä dynaamisessa prosessissa, mikä tarkoittaa, että akkua on rasitettava. Konkreettisesti tämä tarkoittaa, että akkua on ladattava tai purettava.

Mitä varten WLTP on sitten kehitetty?

Läpinäkyvin laskentamenetelmä, joka on riippumaton ulkoisista tekijöistä, olisi SoH:n määrittäminen niin sanotun WLTP-ajosyklin perusteella. WLTP tarkoittaa "Worldwide Harmonized Light-Duty Vehicles Test Procedure" -testimenetelmää, jota käytetään ajoneuvojen energiankulutuksen määrittämiseen. WLTP-tiedot on tarkoitettu heijastamaan ajoprofiilia, joka on mahdollisimman lähellä todellisuutta ottaen huomioon erilaisia vaikuttavia tekijöitä. Tietenkin voisi taas kiistellä siitä, mitä "todellisuuden läheisyys" tarkoittaa, ja ei ole salaisuus, että monille autoille todellinen toimintamatka on kaukana niiden WLTP-toimintamatkasta. Etu kuitenkin on se, että tämä menetelmä on samanlainen ympäri maailmaa, ja siksi se on vertailukelpoinen ja riippumaton kuljettajan ajotyylistä.

Yksinkertainen ratkaisu olisi mitata latausprosessin aikana, mutta valitettavasti se ei olekaan niin helppoa. Kun energiaa siirtyy pisteestä A pisteeseen B tai muuntuu muodosta toiseen, esiintyy lataushäviötä. Näin tapahtuu, kun lataat autoa, tablettia, puhelinta tai mitä tahansa muuta laitetta, jossa on akku. Tämän vuoksi ajoneuvon SoH:n määrittäminen latauksen aikana ei ole käyttökelpoinen mittaustapa akun kunnon selvittämiseksi.

Akun suorituskykyä määrittävät parametrit ovat sen nimellisjännite (volteissa [V]), kapasiteetti (ampeeritunteina [Ah]) ja siitä johdettu varastoitavan energian määrä kilowattitunteina [kWh]. Kuitenkin nämä parametrit muuttuvat paitsi käytön määrästä myös ympäristötekijöiden (kuten lämpötila), purkautumisominaisuuksien (ajoprofiilin) jne. vuoksi.

Mitä AVILOO tarjoaa

Jotta voimme silti tarjota asiakkaillemme rehellisen ja merkityksellisen tuloksen, akun terveydentilan laskentamme perustuu saatavilla olevaan energiaan kWh-määrässä. Saatavilla oleva energia kWh-määrässä on verrattavissa polttoainesäiliön kapasiteettiin litroina, joka voidaan poistaa sisäisen polttomoottoriajoneuvon tankista.

Kuten aiemmin mainittiin, tässä vertailussa on kuitenkin myös muita vakavia eroja tai erityispiirteitä, joita ei tunneta sisäisen polttomoottorin voimansiirrosta. Kuten tiedämme, saatavilla oleva energia kWh-määrässä on vahvasti riippuvainen akun lämpötilasta, purkautumisominaisuuksista ja muista tekijöistä. Verrattuna sisäisen polttomoottorin tankin kapasiteettiin esimerkiksi akun varastoitua energiaa ei voida aina käyttää 100-prosenttisesti.

Siksi AVILOO:lle on tärkeää ottaa huomioon lukuisia korjaustekijöitä laskelman tekemisessä. Esimerkiksi AVILOO laskee aina akun lämpötilan olevan 25°C ja käyttää WLTP-tyyppistä ajoprofiilia jokaisessa arvioinnissa.

Näin SoH lasketaan AVILOO PREMIUM-testissä

AVILOO-laite yhdistetään ajoneuvosi OBD-liitäntään ja ajoneuvolla ajetaan, kunnes akku purkautuu 100 %:sta 10 %:iin. Ajon aikana ei tarvitse kiinnittää erityistä huomiota mihinkään, kuten ilmastointiin tai ajotapaan.

Analyysi perustuu kaikkiin purkautumisen aikana kerättyihin tietoihin. Miljoonat akun kannalta tärkeät tiedot siirretään ajoneuvosta AVILOO Battery Data Platformille reaaliajassa. Kun testi on päättynyt ja akun varaustila on 10% tai alle, siirretyt tiedot validoidaan, ja niiden perusteella analysoidaan akun terveydentila (SoH).

Kaikki tiedot arvioidaan ja muunnetaan tarvittavien korjaustekijöiden avulla vertailukelpoiseksi tulokseksi AVILOO:n palvelimilla. Laskenta perustuu ajoneuvon SoC-näyttöön kokonaistilassa 100 % ja se esitetään läpinäkyvästi kWh-arvona akun sertifikaatissa. Tämä tulos on se arvo, jota käytetään akun kunnon arvioinnissa.

Laskentakaavassa "nykyinen energiakapasiteetti" (mitattu käytettävissä oleva energia testiajon aikana /100 %:sta 0 %:iin näytön mukaan) jaettuna "uuden akun energiakapasiteetilla" (mitattu käytettävissä oleva energia testattavan ajoneuvomallin uudessa kunnossa /100 %:sta 0 %:iin näytön mukaan) saamme prosenttivertauksen, joka antaa tietoa akun terveydentilasta (SoH).

AVILOO PREMIUM analyysin perusteet:

Akun terveydentila (SoH) lasketaan monimutkaisilla laskelmilla, algoritmeilla ja malleilla. Kaksi tärkeää tekijää, jotka otetaan huomioon laskelmassa, ovat lämpötilakorjaus ja purkautumisnopeuden korjaus (ajotyyppi).

Varmistaakseen lämpötilariippumattomuuden akun testin aikana, jokainen mittaustulos korjataan akun lämpötilaksi 25°C:ksi.

Varmistaakseen purkautumisnopeuden riippumattomuuden akun testin aikana, jokainen mittaustulos korjataan purkautumisnopeudelle, joka on tyypillinen WLTP-syklin mukaan.

Esimerkiksi:
Mitattu akun kapasiteetti (100 %:sta 0 %:iin varaustilanäytön mukaan) automallille on 60 kWh, mikä vastaa arvoa "uuden akun energiakapasiteetti."

AVILOO PREMIUM -testissä akun käytettävissä olevaksi energiaksi mitataan 54 kWh. Tämä arvo on "nykyinen energiakapasiteetti."

54 kWh / 60 kWh = 0,9 * 100 = 90 %

Lopputulema on, että akun State of Health (SoH) on edelleen 90 % verrattuna uuteen kuntoon.