Egy akkumulátor kijelzője 70% SOC értéket mutathat, miközben a rendszer úgy van beállítva, hogy 90% és 20% SOC között működjön, és az akkumulátor legfeljebb 0.5C kisütést engedélyezzen. Mindhárom szám ugyanazt az akkumulátort írja le, de más-más kérdésre válaszol. Az egyik azt mondja meg, hol tart most az akkumulátor. A másik azt határozza meg, hogy a rendszer a töltöttségi tartomány mekkora részét hajlandó használni. A harmadik azt írja le, milyen gyorsan mozoghat be vagy ki a töltés az akkumulátor kapacitásához viszonyítva. A zavar ott kezdődik, amikor mindhármat úgy olvassuk, mintha ugyanannak a kérdésnek - „mennyi akkumulátor maradt?” - három változata lenne.A töltöttségi állapot, vagyis az SOC, a kiindulópont, mert az akkumulátor aktuális töltöttségi szintjét írja le. Az IEEE az SOC-t úgy írja le, mint a cellában vagy akkumulátorcsomagban megmaradt elektromos energiát, amelyet az aktuális körülmények közötti használható kapacitás százalékában fejeznek ki. A gyakorlatban az SOC-t becslik, nem pedig egyetlen mérésből olvassák ki közvetlenül, ezért a kijelzett százalék állapotbecslés, nem az akkumulátor kWh besorolásának másik neve. Két nagyon különböző méretű akkumulátor egyaránt lehet 70% SOC szinten. A százalék mindkét akkumulátort a saját kapacitási referenciájához képest helyezi el; nem jelenti azt, hogy bármelyikben 70 kWh lenne. (technav.ieee.org) Az SOC-t nem szabad összekeverni az egészségi állapottal, vagyis az SOH-val sem: az SOC a jelenlegi töltöttségi állapotot írja le, míg az SOH azt, hogy az akkumulátor milyen mértékben képes energiát tárolni és leadni egy referenciához, például egy új akkumulátorhoz képest. (analog.com)
A százaléknak referenciára van szüksége
A kisütési mélység, vagyis a DoD, ugyanahhoz az akkumulátorhoz a másik irányból közelít. Az Analog Devices a DoD-t úgy határozza meg, mint a névleges kapacitáshoz viszonyítva kisütött kapacitás százalékát. Egy leegyszerűsített megállapodás szerint, ahol az SOC és a DoD ugyanazt a referenciát használja, és az öregedési vagy hatásfokbeli korrekciókat figyelmen kívül hagyjuk, ellentétes irányban mozognak: a 100% SOC 0% DoD-nek felel meg, a 20% SOC pedig teljes töltéshez képest körülbelül 80% DoD-nek. Ez az összefüggés hasznos, de nem ok arra, hogy minden SOC-változást automatikusan azzal egyenértékű DoD-állításként kezeljünk. A referencia továbbra is számít. (analog.com)
A különbség akkor válik gyakorlativá, amikor egy rendszer működési ablakot szab meg. A Rockies Nemzeti Laboratóriuma által karbantartott System Advisor Model dokumentációja a minimális és maximális SOC értékeket üzemirányítási korlátként kezeli. A 20% minimális SOC például megakadályozza, hogy a modell a rendelkezésre álló kapacitás 20%-a alá süsse ki az akkumulátort; a maximális SOC pedig a töltés felső határát állítja be. Ha egy akkumulátort 90% és 20% SOC között működtetnek, az engedélyezett ablak 70 százalékpontot fog át. Ez a működési tartományt írja le anélkül, hogy feltételezné, hogy egy gyártó vagy szoftveres felület pontosan ugyanígy használja a „70% DoD” kifejezést. A SAM azt is megjegyzi, hogy SOC-korlátai a rendelkezésre álló kapacitás százalékai, amely idővel változhat. (samrepo.nlr.gov)
Az SOC-ablak ezért nem azonos az energialeadási számítással. Egy 70% SOC szinten lévő akkumulátor valahol az engedélyezett töltöttségi tartományon belül van, de ez a szám önmagában nem mondja meg, hány AC kilowattóra juthat még el a fogyasztóhoz. A névleges és a használható kapacitás, valamint a DC és AC mérési határok külön kérdések. A hasznos szemlélet itt egyszerűbb: különítsük el az akkumulátor aktuális állapotát az e köré helyezett működési korlátoktól. Maga a SAM is megkülönbözteti a névleges akkumulátorkapacitást a kisebb rendelkezésre álló vagy használható kapacitástól, és külön kezeli a teljesítményátalakítást, amikor az akkumulátor az AC oldalon csatlakozik. (samrepo.nlr.gov)
A C-ráta hozzáadja a hiányzó dimenziót: a sebességet
Az SOC és a működési ablak a pozícióról és a tartományról szól. A C-ráta ehhez hozzáadja a sebességet. A SAM a kisütési C-rátát a kisütési áram és a névleges kapacitás hányadosaként határozza meg, akkumulátortelep-szinten pedig a teljesítmény és a névleges energiatároló kapacitás hányadosaként is használja. A normalizálás teszi hasznossá a fogalmat. Egy 100 Ah akkumulátornál a 100 A 1C, az 50 A pedig 0.5C. Ugyanezek a jelölések nagyobb vagy kisebb akkumulátorra is alkalmazhatók, mert az áramot az adott akkumulátor saját kapacitásához viszonyítva fejezik ki. (samrepo.nlr.gov)
Az ismerős „1C egy órát jelent” szabály ebből az összefüggésből ered, de ez idealizált értelmezés, nem üzemidő-garancia. Ha egy 100 Ah akkumulátor képes lenne teljes névleges 100 Ah kapacitását állandó 100 A árammal leadni, a számítás egy órát ad; 50 A, vagyis 0.5C esetén két órát. Egy valós rendszer indulhat 100% SOC alatt, megállhat egy minimális SOC-nál, elérhet egy lekapcsolási feltételt, vagy a használható kapacitása eltérhet a névleges értéktől. A C-ráta a töltés vagy kisütés sebességét mondja meg. Nem ígéri meg, mennyi ideig képes egy teljes energiatároló rendszer egy fogyasztót ellátni. A SAM saját rendszerszintű példái ugyanezt a különbséget teszik láthatóvá azzal, hogy a C-rátát az akkumulátorteljesítményből és a névleges energiából határozzák meg, miközben az SOC-korlátokat külön kezelik. (samrepo.nlr.gov)
Térjünk vissza a nyitó állításhoz: az akkumulátor 70% SOC szinten van, 90% és 20% SOC között működik, és legfeljebb 0.5C kisütésre képes. Az első szám elhelyezi az akkumulátort a töltöttségi tartományán belül. A második számpár kijelöli azokat a határokat, amelyek között a rendszer általában működtetni kívánja. A DoD azt írja le, hogy a megadott referenciához képest mennyi kapacitás merült ki, míg a C-ráta a kapacitáshoz viszonyított kisütési sebességet mutatja. Egyik szám sem minőségi pontszám, és egyik sem helyettesítheti a többit. Együtt az állapotot, a használat mélységét vagy tartományát, valamint a sebességet írják le.
Amikor egy százalék vagy C-ráta megjelenik egy adatlapban, vezérlőképernyőn vagy műszaki cikkben, ne azzal kezdjük, hogy a szám magas-e vagy alacsony. Azt kérdezzük meg, mit ír le, és milyen referencia áll mögötte. Az akkumulátor aktuális állapotáról van szó, a kisütött kapacitás mennyiségéről, a működési ablak határairól, vagy arról a sebességről, amellyel a töltés mozog? Ha erre a kérdésre megvan a válasz, az SOC, a DoD és a C-ráta már nem három különálló szakzsargonnak tűnik, hanem ugyanannak az üzemelési képnek különböző részeit írja le.
