Un ecran al bateriei poate afișa 70% SOC, în timp ce sistemul este configurat să funcționeze între 90% și 20% SOC, iar bateria poate fi descărcată până la 0.5C. Toate cele trei numere descriu aceeași baterie, dar răspund la întrebări diferite. Unul spune unde se află bateria acum. Altul definește cât din intervalul său de încărcare este dispus sistemul să utilizeze. Al treilea descrie cât de repede poate intra sau ieși sarcina electrică în raport cu capacitatea bateriei. Confuzia începe atunci când sunt citite ca trei versiuni ale ideii „câtă baterie a mai rămas”.State of charge, sau SOC, este punctul de plecare deoarece descrie nivelul actual de încărcare al bateriei. IEEE descrie SOC ca energia electrică rămasă într-o celulă sau într-un pack, exprimată ca procent din capacitatea utilizabilă în condițiile curente. În practică, SOC este estimat, nu citit direct dintr-o singură măsurătoare. Prin urmare, procentul afișat este o estimare de stare, nu un al doilea nume pentru ratingul în kWh al bateriei. Două baterii de dimensiuni foarte diferite pot fi ambele la 70% SOC. Procentul poziționează fiecare baterie în raport cu propria referință de capacitate; nu înseamnă că vreuna conține 70 kWh. (technav.ieee.org) SOC nu trebuie confundat nici cu state of health, sau SOH: SOC descrie starea actuală de încărcare, în timp ce SOH descrie capacitatea bateriei de a stoca și livra energie în raport cu o referință, cum ar fi o baterie nouă. (analog.com)
Un procent are nevoie de o referință
Depth of discharge, sau DoD, abordează aceeași baterie din direcția opusă. Analog Devices definește DoD ca procentul de capacitate care a fost descărcat în raport cu capacitatea nominală. Într-o convenție simplificată în care SOC și DoD folosesc aceeași referință, iar ajustările de îmbătrânire sau eficiență sunt ignorate, ele se deplasează în direcții opuse: 100% SOC corespunde cu 0% DoD, iar 20% SOC corespunde cu aproximativ 80% DoD de la nivelul complet încărcat. Această relație este utilă, dar nu reprezintă un motiv pentru a trata fiecare schimbare de SOC ca pe o afirmație DoD automat echivalentă. Referința rămâne importantă. (analog.com)
Distincția devine practică atunci când un sistem impune o fereastră de operare. Documentația System Advisor Model menținută de National Laboratory of the Rockies tratează SOC minim și maxim ca limite de dispecerizare. Un SOC minim de 20%, de exemplu, împiedică modelul să descarce sub 20% din capacitatea disponibilă; un SOC maxim stabilește limita superioară de încărcare. Dacă o baterie este operată între 90% și 20% SOC, fereastra permisă acoperă 70 de puncte procentuale. Aceasta descrie intervalul de operare fără a presupune că un producător sau o interfață software folosește „70% DoD” exact în același mod. SAM notează, de asemenea, că limitele sale SOC sunt procente din capacitatea disponibilă, care se poate schimba în timp. (samrepo.nlr.gov)
Prin urmare, o fereastră SOC nu este același lucru cu un calcul al energiei livrate. O baterie la 70% SOC se află undeva în intervalul său permis de încărcare, dar numărul nu spune de unul singur câți kilowatt-oră AC mai pot ajunge la o sarcină. Capacitatea nominală versus capacitatea utilizabilă și limitele de măsurare DC versus AC sunt întrebări separate. Obiceiul util este mai simplu: separați starea curentă a bateriei de limitele de operare plasate în jurul acelei stări. SAM însuși distinge capacitatea nominală a bateriei de o capacitate disponibilă sau utilizabilă mai mică și tratează separat conversia de putere atunci când o baterie este conectată pe partea AC. (samrepo.nlr.gov)
C-rate adaugă dimensiunea lipsă: viteza
SOC și fereastra de operare descriu poziția și intervalul. C-rate adaugă viteza. SAM definește C-rate de descărcare ca fiind curentul de descărcare împărțit la capacitatea nominală și folosește C-rate la nivel de banc de baterii ca putere împărțită la capacitatea energetică nominală. Normalizarea este ceea ce face termenul util. Pentru o baterie de 100 Ah, 100 A înseamnă 1C, iar 50 A înseamnă 0.5C. Aceleași etichete pot fi aplicate unei baterii mai mari sau mai mici deoarece curentul este exprimat în raport cu propria capacitate a bateriei. (samrepo.nlr.gov)
Regula familiară „1C înseamnă o oră” provine din această relație, dar este o interpretare idealizată, nu o garanție de autonomie. Dacă o baterie de 100 Ah ar putea livra întreaga sa capacitate nominală de 100 Ah la un curent constant de 100 A, aritmetica dă o oră; la 50 A, sau 0.5C, dă două ore. Un sistem real poate începe sub 100% SOC, se poate opri la un SOC minim, poate întâlni o condiție de oprire sau poate avea o capacitate utilizabilă diferită de ratingul nominal. C-rate indică rata de încărcare sau descărcare. Nu promite cât timp un sistem complet de stocare va susține o sarcină. Exemplele proprii la nivel de sistem ale SAM fac aceeași distincție, definind C-rate din puterea bateriei și energia nominală, în timp ce tratează separat limitele SOC. (samrepo.nlr.gov)
Reveniți acum la afirmația inițială: bateria este la 70% SOC, funcționează între 90% și 20% SOC și poate descărca până la 0.5C. Primul număr localizează bateria în intervalul său de încărcare. A doua pereche stabilește limitele în care sistemul intenționează în mod normal să o opereze. DoD descrie câtă capacitate a fost descărcată în raport cu referința declarată, iar C-rate indică rata de descărcare în raport cu capacitatea. Niciunul dintre aceste numere nu este un scor de calitate și niciunul nu le poate înlocui pe celelalte. Împreună descriu starea, adâncimea sau intervalul de utilizare și rata.
Când un procent sau C-rate apare într-o fișă tehnică, pe un ecran de control sau într-un articol tehnic, nu începeți prin a întreba dacă numărul este mare sau mic. Întrebați ce descrie și ce referință se află în spatele lui. Este starea curentă a bateriei, cantitatea de capacitate descărcată, limitele ferestrei de operare sau rata cu care se deplasează sarcina electrică? Odată ce această întrebare primește răspuns, SOC, DoD și C-rate nu mai par trei bucăți de jargon și încep să descrie părți diferite ale aceleiași imagini operaționale.
