Een batterijscherm kan 70% SOC tonen, terwijl het systeem is ingesteld om tussen 90% en 20% SOC te werken en de batterij tot 0.5C mag ontladen. Alle drie de getallen beschrijven dezelfde batterij, maar ze beantwoorden verschillende vragen. Het ene zegt waar de batterij nu staat. Een ander definieert hoeveel van haar laadbereik het systeem wil gebruiken. Het derde beschrijft hoe snel lading naar binnen of naar buiten kan bewegen ten opzichte van de capaciteit van de batterij. Ze lezen als drie versies van “hoeveel batterij is er nog over” is waar de verwarring begint.State of charge, of SOC, is het startpunt omdat het het huidige laadniveau van de batterij beschrijft. IEEE beschrijft SOC als de resterende elektrische energie in een cel of pack, uitgedrukt als percentage van de bruikbare capaciteit onder huidige omstandigheden. In de praktijk wordt SOC geschat in plaats van rechtstreeks uit één meting gelezen. Het weergegeven percentage is dus een toestandsinschatting, geen tweede naam voor de kWh-rating van de batterij. Twee batterijen van heel verschillende grootte kunnen allebei op 70% SOC staan. Het percentage plaatst elke batterij ten opzichte van haar eigen capaciteitsreferentie; het betekent niet dat een van beide 70 kWh bevat. (technav.ieee.org) SOC moet ook niet worden verward met state of health, of SOH: SOC beschrijft de huidige laadtoestand, terwijl SOH beschrijft hoe goed de batterij energie kan opslaan en leveren ten opzichte van een referentie zoals een nieuwe batterij. (analog.com)
Een percentage heeft een referentie nodig
Depth of discharge, of DoD, benadert dezelfde batterij vanuit de andere richting. Analog Devices definieert DoD als het percentage capaciteit dat is ontladen ten opzichte van de nominale capaciteit. Onder een vereenvoudigde afspraak waarbij SOC en DoD dezelfde referentie gebruiken en verouderings- of rendementsaanpassingen worden genegeerd, bewegen ze in tegengestelde richting: 100% SOC komt overeen met 0% DoD, en 20% SOC komt overeen met ongeveer 80% DoD vanaf vol. Die relatie is nuttig, maar is geen reden om elke SOC-verandering automatisch als een gelijkwaardige DoD-uitspraak te behandelen. De referentie blijft belangrijk. (analog.com)
Het onderscheid wordt praktisch wanneer een systeem een bedrijfsvenster oplegt. De documentatie van het System Advisor Model, onderhouden door het National Laboratory of the Rockies, behandelt minimum- en maximum-SOC als dispatchlimieten. Een minimum-SOC van 20% voorkomt bijvoorbeeld dat het model onder 20% van de beschikbare capaciteit ontlaadt; een maximum-SOC stelt de bovenste laadgrens vast. Als een batterij tussen 90% en 20% SOC wordt gebruikt, beslaat het toegestane venster 70 procentpunten. Dat beschrijft het bedrijfsbereik zonder aan te nemen dat een fabrikant of software-interface “70% DoD” op precies dezelfde manier gebruikt. SAM merkt ook op dat zijn SOC-limieten percentages zijn van beschikbare capaciteit, die in de tijd kan veranderen. (samrepo.nlr.gov)
Een SOC-venster is daarom niet hetzelfde als een berekening van energielevering. Een batterij op 70% SOC bevindt zich ergens binnen haar toegestane laadbereik, maar het getal vertelt op zichzelf niet hoeveel AC-kilowattuur nog een belasting kan bereiken. Nominale versus bruikbare capaciteit en DC- versus AC-meetgrenzen zijn aparte vragen. De nuttige gewoonte is eenvoudiger: scheid de huidige toestand van de batterij van de bedrijfslimieten rond die toestand. SAM maakt zelf onderscheid tussen nominale batterijcapaciteit en een kleinere beschikbare of bruikbare capaciteit, en behandelt vermogensomzetting apart wanneer een batterij aan de AC-zijde is aangesloten. (samrepo.nlr.gov)
C-rate voegt de ontbrekende dimensie toe: snelheid
SOC en het bedrijfsvenster vertellen iets over positie en bereik. C-rate voegt snelheid toe. SAM definieert ontlaad-C-rate als ontlaadstroom gedeeld door nominale capaciteit, en gebruikt C-rate op batterijbankniveau ook als vermogen gedeeld door nominale energiecapaciteit. De normalisatie maakt de term nuttig. Voor een 100 Ah batterij is 100 A gelijk aan 1C en 50 A gelijk aan 0.5C. Dezelfde labels kunnen op een grotere of kleinere batterij worden toegepast omdat de stroom wordt uitgedrukt ten opzichte van de eigen capaciteit van die batterij. (samrepo.nlr.gov)
De bekende regel “1C betekent één uur” komt uit die relatie, maar is een geïdealiseerde interpretatie en geen runtime-garantie. Als een 100 Ah batterij haar volledige nominale 100 Ah constant met 100 A zou kunnen leveren, geeft de rekensom één uur; bij 50 A, of 0.5C, geeft die twee uur. Een echt systeem kan onder 100% SOC starten, stoppen bij een minimum-SOC, een uitschakelvoorwaarde bereiken of een bruikbare capaciteit hebben die afwijkt van de nominale waarde. C-rate vertelt de laad- of ontlaadsnelheid. Het belooft niet hoe lang een volledig opslagsysteem een belasting zal ondersteunen. SAMs eigen voorbeelden op systeemniveau maken hetzelfde onderscheid door C-rate te definiëren uit batterijvermogen en nominale energie, terwijl SOC-limieten apart worden behandeld. (samrepo.nlr.gov)
Keer nu terug naar de openingszin: de batterij staat op 70% SOC, werkt tussen 90% en 20% SOC en kan tot 0.5C ontladen. Het eerste getal plaatst de batterij binnen haar laadbereik. Het tweede paar stelt de grenzen waarbinnen het systeem haar normaal wil gebruiken. DoD beschrijft hoeveel capaciteit is ontladen ten opzichte van de opgegeven referentie, terwijl C-rate de ontlaadsnelheid ten opzichte van capaciteit aangeeft. Geen van die getallen is een kwaliteitsscore, en geen ervan kan de andere vervangen. Samen beschrijven ze toestand, diepte of gebruiksbereik, en snelheid.
Wanneer een percentage of C-rate in een datasheet, bedieningsscherm of technisch artikel verschijnt, begin dan niet met de vraag of het getal hoog of laag is. Vraag wat het beschrijft en welke referentie erachter zit. Is het de huidige toestand van de batterij, de hoeveelheid capaciteit die is ontladen, de grenzen van het bedrijfsvenster of de snelheid waarmee lading beweegt? Zodra die vraag is beantwoord, lijken SOC, DoD en C-rate niet langer drie stukken jargon, maar beschrijven ze verschillende delen van hetzelfde operationele beeld.
