Obrazovka baterie může ukazovat 70% SOC, zatímco systém je nakonfigurován pro provoz mezi 90% a 20% SOC a baterie se smí vybíjet až rychlostí 0.5C. Všechna tři čísla popisují stejnou baterii, ale odpovídají na různé otázky. Jedno říká, kde je baterie teď. Druhé definuje, jakou část jejího rozsahu nabití je systém ochoten používat. Třetí popisuje, jak rychle se náboj může pohybovat dovnitř nebo ven vzhledem ke kapacitě baterie. Číst je jako tři verze otázky „kolik baterie zbývá“ je začátek zmatku.State of charge, neboli SOC, je výchozím bodem, protože popisuje současnou úroveň nabití baterie. IEEE popisuje SOC jako zbývající elektrickou energii v článku nebo packu vyjádřenou jako procento použitelné kapacity za aktuálních podmínek. V praxi se SOC odhaduje, nikoli přímo čte z jediného měření, takže zobrazené procento je odhad stavu, ne druhé jméno pro kWh hodnocení baterie. Dvě baterie velmi odlišných velikostí mohou být obě na 70% SOC. Procento umisťuje každou baterii vůči jejímu vlastnímu kapacitnímu referenčnímu bodu; neznamená, že kterákoli z nich obsahuje 70 kWh. (technav.ieee.org) SOC by se také neměl zaměňovat se state of health, neboli SOH: SOC popisuje současný stav nabití, zatímco SOH popisuje schopnost baterie ukládat a dodávat energii ve vztahu k referenci, například nové baterii. (analog.com)
Procento potřebuje referenci
Depth of discharge, neboli DoD, přistupuje ke stejné baterii z opačného směru. Analog Devices definuje DoD jako procento kapacity, které bylo vybito vzhledem ke jmenovité kapacitě. Podle zjednodušené konvence, v níž SOC a DoD používají stejnou referenci a ignorují se úpravy stárnutí nebo účinnosti, se pohybují opačnými směry: 100% SOC odpovídá 0% DoD a 20% SOC odpovídá přibližně 80% DoD z plného stavu. Tento vztah je užitečný, ale není důvodem zacházet s každou změnou SOC jako s automaticky ekvivalentním tvrzením o DoD. Na referenci stále záleží. (analog.com)
Rozdíl se stává praktickým, když systém zavádí provozní okno. Dokumentace System Advisor Model spravovaná National Laboratory of the Rockies zachází s minimálním a maximálním SOC jako s dispečerskými limity. Minimální SOC 20 % například brání modelu vybíjet pod 20 % dostupné kapacity; maximální SOC nastavuje horní hranici nabíjení. Pokud je baterie provozována mezi 90% a 20% SOC, povolené okno má rozsah 70 procentních bodů. Popisuje to provozní rozsah, aniž by se předpokládalo, že výrobce nebo softwarové rozhraní používá „70% DoD“ přesně stejným způsobem. SAM také uvádí, že jeho limity SOC jsou procenty dostupné kapacity, která se může v čase měnit. (samrepo.nlr.gov)
Okno SOC proto není totéž jako výpočet dodávky energie. Baterie na 70% SOC je někde uvnitř svého povoleného rozsahu nabití, ale číslo samo o sobě neříká, kolik AC kilowatthodin ještě může dosáhnout zátěže. Jmenovitá versus použitelná kapacita a hranice měření DC versus AC jsou samostatné otázky. Užitečný návyk je zde jednodušší: oddělte aktuální stav baterie od provozních limitů kolem tohoto stavu. SAM sám rozlišuje jmenovitou kapacitu baterie od menší dostupné nebo použitelné kapacity a při připojení baterie na AC straně zachází s výkonovou konverzí odděleně. (samrepo.nlr.gov)
C-rate přidává chybějící rozměr: rychlost
SOC a provozní okno říkají něco o poloze a rozsahu. C-rate přidává rychlost. SAM definuje vybíjecí C-rate jako vybíjecí proud dělený jmenovitou kapacitou a na úrovni bateriové banky používá C-rate také jako výkon dělený jmenovitou energetickou kapacitou. Normalizace je tím, co dělá tento pojem užitečným. U baterie 100 Ah je 100 A rovno 1C a 50 A je 0.5C. Stejná označení lze použít na větší nebo menší baterii, protože proud je vyjádřen vůči vlastní kapacitě dané baterie. (samrepo.nlr.gov)
Známé pravidlo „1C znamená jednu hodinu“ vychází z tohoto vztahu, ale je to idealizovaný výklad, nikoli záruka doby provozu. Pokud by baterie 100 Ah dokázala dodat celých svých jmenovitých 100 Ah při konstantních 100 A, aritmetika dává jednu hodinu; při 50 A, neboli 0.5C, dává dvě hodiny. Skutečný systém může začínat pod 100% SOC, zastavit na minimálním SOC, narazit na vypínací podmínku nebo mít použitelnou kapacitu odlišnou od jmenovité hodnoty. C-rate říká rychlost nabíjení nebo vybíjení. Neslibuje, jak dlouho kompletní úložný systém podpoří zátěž. Vlastní systémové příklady SAM dělají stejné rozlišení tím, že definují C-rate z výkonu baterie a jmenovité energie, zatímco limity SOC řeší odděleně. (samrepo.nlr.gov)
Vraťme se nyní k úvodnímu tvrzení: baterie je na 70% SOC, pracuje mezi 90% a 20% SOC a může se vybíjet až 0.5C. První číslo umisťuje baterii v jejím rozsahu nabití. Druhá dvojice nastavuje hranice, v nichž ji systém obvykle zamýšlí provozovat. DoD popisuje, kolik kapacity bylo vybito vzhledem ke své uvedené referenci, zatímco C-rate říká rychlost vybíjení vzhledem ke kapacitě. Žádné z těchto čísel není skóre kvality a žádné nemůže nahradit ostatní. Společně popisují stav, hloubku nebo rozsah použití a rychlost.
Když se v datovém listu, řídicí obrazovce nebo technickém článku objeví procento nebo C-rate, nezačínejte otázkou, zda je číslo vysoké nebo nízké. Ptejte se, co popisuje a jaká reference za ním stojí. Je to aktuální stav baterie, množství kapacity, které bylo vybito, limity provozního okna, nebo rychlost, jakou se náboj pohybuje? Jakmile je tato otázka zodpovězena, SOC, DoD a C-rate přestanou vypadat jako tři kusy žargonu a začnou popisovat různé části stejného provozního obrazu.
