Wie BattGrade den State of Health berechnet
1. Überblick
BattGrade stellt Zertifikate über den Batteriezustand von Elektrofahrzeugen aus. Dieses Dokument erklärt in einfachen Worten, wie ein Wert für den Batteriezustand (State of Health, SoH) entsteht, von den Rohdaten, die wir aus einem Fahrzeug auslesen, bis zur Buchstabennote auf einem Zertifikat. Wir veröffentlichen es, damit jeder, der ein Zertifikat liest, nachvollziehen kann, wie sein Ergebnis zustande gekommen ist.
2. Was State of Health bedeutet
Der State of Health ist die heute nutzbare Energie oder Kapazität der Batterie, ausgedrückt als Prozentsatz dessen, was dieselbe Batterievariante im Neuzustand bot. Bezugsgröße ist die genaue im Fahrzeug verbaute Variante, etwa eine bestimmte Akkugröße, nicht ein Durchschnitt für das Modell.
Das Zertifikat zeigt den SoH auf 0,1 Prozentpunkte gerundet und nie über 100 %. Manche junge Akkus melden etwas mehr als ihren Nennwert; das Zertifikat zeigt dann 100 % und vermerkt einen Hinweis, dass der Rohwert höher lag.
3. Daten, die wir auslesen
Die BattGrade-App verbindet sich mit einem Bluetooth-OBD2-Adapter in der Diagnosebuchse des Fahrzeugs und liest die Werte aus, die das Batteriemanagementsystem (BMS) und zugehörige Steuergeräte bereitstellen. Was verfügbar ist, hängt vom Modell ab. Typischerweise:
- Der vom BMS gemeldete SoH, der Ladezustand und, sofern verfügbar, die Rest- oder Vollladeenergie sowie die Kapazität in Amperestunden
- Die Spannung jeder einzelnen Zelle und die Temperaturen der Batteriemodule
- Der Isolationswiderstand des Hochvoltsystems
- Energiezähler über die gesamte Lebensdauer und die Anzahl der Ladevorgänge, sofern das Fahrzeug sie speichert
- Fahrzeugidentität (FIN), Kilometerstand und Modelljahr
Jede an das Fahrzeug gesendete Anfrage und jede empfangene Antwort wird als Rohdaten mit dem Test gespeichert. Unser Server nutzt diese Rohdaten, um das Ergebnis neu zu berechnen (Abschnitt 9).
4. Testbedingungen
Das Fahrzeug muss wach sein, je nach Modell mit eingeschalteter Zündung oder im READY-Modus. Ein schlafendes Fahrzeug liefert keine Batteriedaten, und der Test endet ohne Ergebnis.
Der Test verwendet ausschließlich lesende Diagnoseanfragen. Die App sendet Standard-OBD2-Anfragen (Modi 01 und 09), herstellerspezifische Datenabfragen (Dienste 21 und 22) und eine Identifikationsabfrage, die bei einigen Hyundai- und Kia-Modellen die FIN liefert, und blockiert jede andere Anfrage, bevor sie den Adapter erreicht. Sie schreibt nichts in das Fahrzeug, löscht keine Fehlercodes, setzt kein Steuergerät zurück und schreibt nie in die gespeicherte Konfiguration des Adapters.
5. Methoden und Unsicherheit
Je nachdem, was das Fahrzeug bereitstellt, wird der SoH mit einer von drei Methoden ermittelt. Das Zertifikat nennt die verwendete Methode und eine Unsicherheitsspanne in Prozentpunkten (±). Die Spanne hängt von der Methode und vom Fahrzeug ab.
- Energiebasiert: die aus BMS-Daten geschätzte Energie bei voller Ladung, geteilt durch die nutzbare Energie derselben Variante im Neuzustand. Wird nur verwendet, wenn Ladezustand und Akkutemperatur eine verlässliche Schätzung erlauben.
- Kapazitätsbasiert: die aktuelle Kapazität in Amperestunden, geteilt durch die Kapazität derselben Variante im Neuzustand.
- Vom BMS gemeldet: der SoH-Wert, den das Batteriemanagementsystem meldet, unverändert übernommen.
Stehen mehrere Methoden zur Verfügung, hat die energiebasierte Vorrang, dann die kapazitätsbasierte, dann der BMS-Wert. Weichen der BMS-Wert und ein energie- oder kapazitätsbasierter Wert um mehr als 5 Prozentpunkte voneinander ab, wird ein Hinweis vermerkt, die Note richtet sich nach dem niedrigeren der beiden Werte, und die Unsicherheitsspanne wächst um 2 Prozentpunkte.
6. Normalisierung nach Marke, Modell und Variante
Hersteller speichern Batteriedaten an unterschiedlichen Stellen und in unterschiedlichen Formaten. Für jede unterstützte Fahrzeugfamilie pflegen wir einen Decoder und eine Tabelle der Batterievarianten mit ihren Referenzwerten im Neuzustand: nutzbare Energie und Bruttoenergie, Kapazität in Amperestunden, Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen und Zellchemie. So bedeutet ein Wert bei einem Hyundai, einem Nissan und einem Renault dasselbe.
Die Variante wird aus den eigenen Antworten des Fahrzeugs bestimmt, etwa der Zellenzahl oder der gemeldeten Kapazität; das Modelljahr entscheidet nur bei Gleichstand. Lässt sich die Variante nicht bestimmen, werden die energie- und die kapazitätsbasierte Methode nicht verwendet, und ein Hinweis wird vermerkt. Ist der Referenzwert für einen neuen Akku selbst eine Schätzung, weist ein Hinweis darauf hin.
7. Prüfungen und Hinweise
Neben dem SoH enthält das Ergebnis Prüfungen, die Probleme aufdecken können, die ein einzelner Prozentwert verbirgt. Jede Prüfung läuft nur, wenn das Fahrzeug die dafür nötigen Daten liefert. Die Ergebnisse werden auf dem Zertifikat angezeigt und ändern die Note für sich genommen nicht.
- Spannungsstreuung der Zellen: der Abstand zwischen der höchsten und der niedrigsten Zellspannung. Über 30 mV wird sie zur Beobachtung markiert, über 50 mV als schlecht. LFP-Batterien haben eine flache Spannungskurve, daher wird ihre Streuung nur bei sehr hohem oder sehr niedrigem Ladezustand bewertet.
- Temperaturstreuung: der Abstand zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Temperaturwert der Batterie. Über 5 °C ist sie eine Warnung, über 8 °C wird sie als hoch markiert.
- Isolation: der Isolationswiderstand des Hochvoltsystems im Verhältnis zu dessen Spannung. Unter 500 Ω/V ist er eine Warnung, unter 100 Ω/V ein Fehler, gemäß UN-Regelung Nr. 100.
- Anzeichen eines BMS-Resets: ein gemeldeter SoH, der mehr als 5 Prozentpunkte über dem kapazitätsbasierten Wert liegt, oder ein SoH nahe dem Neuzustand bei einem Fahrzeug, dessen über die Lebensdauer entladene Energie für seine Laufleistung zu gering ist. Beides kann auf einen BMS-Reset oder einen Akkutausch folgen.
8. Noten
Die Note ergibt sich ausschließlich aus dem auf 0,1 gerundeten SoH, mit denselben Bereichen für alle Marken:
- A: 85 % und mehr
- B: 70 % bis 84,9 %
- C: 55 % bis 69,9 %
- D: 40 % bis 54,9 %
- F: unter 40 %
Die Noten werden aus dem Wert abgeleitet und niemals von Hand vergeben.
9. Neuberechnung auf unserem Server
Die App zeigt vor Ort ein Ergebnis an, kann aber den Wert auf einem Zertifikat nicht festlegen. Sie sendet mit jedem Test die Rohdaten, und unser Server wendet denselben Dekodier- und Bewertungscode auf diese Rohdaten an. Das Zertifikat wird auf Grundlage des Ergebnisses und der Messwerte des Servers ausgestellt. Stimmen das Ergebnis oder die Messwerte, die die App sendet, nicht überein, wird kein Zertifikat ausgestellt.
Tests im Demomodus der App verwenden synthetische Daten und können niemals zu Zertifikaten werden.
10. Gültigkeit
Ein Zertifikat ist ab dem Ausstellungsdatum 6 Monate gültig. Danach lässt es sich weiterhin überprüfen, wird aber als abgelaufen angezeigt. Ein Aussteller kann ein Zertifikat widerrufen, etwa nach einem Fehler; die Prüfseite zeigt es dann als widerrufen an.
Auch BattGrade kann ein Zertifikat widerrufen, etwa wenn es aus falschen Daten oder unter Verstoß gegen unsere Nutzungsbedingungen ausgestellt wurde.
11. Integrität und Überprüfung
Bei der Ausstellung eines Zertifikats berechnen wir einen SHA-256-Hash über eine kanonische Form seiner öffentlichen Daten (Fahrzeug, Ergebnis, Messwerte, ein Hash der Rohdaten und Aussteller) und signieren ihn mit einem ECDSA-P-256-Schlüssel. Die Kundendaten gehören nicht zu den signierten Daten.
Die Prüfseite berechnet bei jedem Öffnen eines Zertifikats den Hash aus den gespeicherten Daten neu und prüft die Signatur. Unsere öffentlichen Schlüssel sind unter /api/certificates/keys veröffentlicht, sodass jeder eine Signatur unabhängig prüfen kann.
Die Signatur beweist, dass die öffentlichen Daten des Zertifikats seit seiner Ausstellung nicht verändert wurden. Sie ist keine qualifizierte elektronische Signatur und kein qualifiziertes elektronisches Siegel im Sinne der eIDAS-Verordnung der EU (Verordnung (EU) Nr. 910/2014).
12. Was BattGrade ist und was nicht
Der Wert auf einem Zertifikat wird vom Server von BattGrade aus den aus dem Fahrzeug ausgelesenen Rohdaten berechnet und signiert. Niemand kann ihn eintippen oder ändern, weder der Prüfer noch der Verkäufer, und das Zertifikat zeigt, wer den Test durchgeführt hat.
BattGrade ist ein privates Unternehmen. Es ist weder eine Behörde noch ein akkreditiertes Prüflabor und nicht Partei eines Verkaufs. Prüfer sind unabhängige Unternehmen, die BattGrade nutzen, um Zertifikate auszustellen; BattGrade prüft weder ihre Qualifikation noch die Lizenznummern, die sie eingeben.
13. Grenzen
Ein Zertifikat ist nützlich, weil es genau angibt, was es gemessen hat. Ebenso wichtig ist es zu wissen, was es nicht zeigt:
- Es ist eine Momentaufnahme der am Testtag ausgelesenen Daten. Die Batterie altert danach weiter.
- Das Ergebnis hängt von den Werten ab, die das Batteriemanagementsystem meldet. BattGrade kann die Zellen nicht direkt messen und nicht jede Manipulation dieser Werte erkennen.
- Es gibt keinen physischen Lade- oder Entladetest. Die energie- und die kapazitätsbasierte Methode verwenden die vom BMS gespeicherten Schätzungen.
- Jede Prüfung läuft nur, wenn das Fahrzeug die dafür nötigen Daten bereitstellt. Ein Zertifikat ohne Ergebnis einer Prüfung sagt nichts über diese Prüfung aus.
- Einige Referenzwerte für neue Akkus sind Schätzungen. Ein Hinweis auf dem Zertifikat weist darauf hin.
- Die VIN wird aus dem Fahrzeug ausgelesen, wenn das Fahrzeug sie meldet; andernfalls gibt der Prüfer sie ein, und das Zertifikat weist darauf hin. Der Kilometerstand wird vom Prüfer eingegeben.
14. Versionierung
Jedes Zertifikat trägt die Algorithmusversion, mit der es erstellt wurde. Wenn sich die Methodik wesentlich ändert, veröffentlichen wir hier eine neue Version und bewahren frühere Versionen auf, damit jedes historische Zertifikat stets anhand der zum Zeitpunkt seiner Ausstellung geltenden Regeln interpretiert werden kann.