En batteriskärm kan visa 70 % SOC medan systemet är konfigurerat för drift mellan 90 % och 20 % SOC och batteriet får laddas ur upp till 0.5C. Alla tre siffrorna beskriver samma batteri, men de svarar på olika frågor. Den ena säger var batteriet befinner sig nu. En annan definierar hur stor del av laddningsintervallet systemet är villigt att använda. Den tredje beskriver hur snabbt laddning kan röra sig in eller ut i förhållande till batteriets kapacitet. Förvirringen börjar när de läses som tre versioner av ”hur mycket batteri som finns kvar”.Laddningstillstånd, eller SOC, är utgångspunkten eftersom det beskriver batteriets aktuella laddningsnivå. IEEE beskriver SOC som den återstående elektriska energin i en cell eller ett paket, uttryckt som en procentandel av användbar kapacitet under aktuella förhållanden. I praktiken uppskattas SOC i stället för att läsas av direkt från en enskild mätning, så den visade procentandelen är en tillståndsuppskattning, inte ett annat namn för batteriets kWh-klassning. Två batterier med mycket olika storlek kan båda ligga på 70 % SOC. Procentandelen placerar varje batteri i förhållande till dess egen kapacitetsreferens; den innebär inte att något av dem innehåller 70 kWh. (technav.ieee.org) SOC ska inte heller förväxlas med hälsotillstånd, eller SOH: SOC beskriver det aktuella laddningstillståndet, medan SOH beskriver batteriets förmåga att lagra och leverera energi i förhållande till en referens, till exempel ett nytt batteri. (analog.com)
En procentsats behöver en referens
Urladdningsdjup, eller DoD, närmar sig samma batteri från andra hållet. Analog Devices definierar DoD som den procentandel av kapaciteten som har laddats ur i förhållande till märkkapaciteten. Enligt en förenklad konvention där SOC och DoD använder samma referens och justeringar för åldrande eller verkningsgrad ignoreras rör de sig i motsatta riktningar: 100 % SOC motsvarar 0 % DoD och 20 % SOC motsvarar ungefär 80 % DoD räknat från fullt. Sambandet är användbart, men det är inte skäl att behandla varje SOC-förändring som ett automatiskt likvärdigt DoD-påstående. Referensen spelar fortfarande roll. (analog.com)
Skillnaden blir praktisk när ett system tillämpar ett driftfönster. Dokumentationen för System Advisor Model, som underhålls av National Laboratory of the Rockies, behandlar lägsta och högsta SOC som driftgränser. Ett lägsta SOC på exempelvis 20 % hindrar modellen från att ladda ur under 20 % av tillgänglig kapacitet; ett högsta SOC anger den övre laddningsgränsen. Om ett batteri drivs mellan 90 % och 20 % SOC omfattar det tillåtna fönstret 70 procentenheter. Det beskriver driftintervallet utan att anta att en tillverkare eller ett programgränssnitt använder ”70 % DoD” på exakt samma sätt. SAM noterar också att dess SOC-gränser är procentandelar av tillgänglig kapacitet, vilken kan förändras över tid. (samrepo.nlr.gov)
Ett SOC-fönster är därför inte samma sak som en beräkning av energileverans. Ett batteri på 70 % SOC befinner sig någonstans inom sitt tillåtna laddningsintervall, men siffran säger inte i sig hur många AC kilowattimmar som fortfarande kan nå en last. Nominell kontra användbar kapacitet och mätgränserna DC kontra AC är separata frågor. Den användbara vanan här är enklare: skilj batteriets aktuella tillstånd från de driftgränser som omger det tillståndet. SAM skiljer själv mellan nominell batterikapacitet och en mindre tillgänglig eller användbar kapacitet och behandlar effektomvandling separat när ett batteri är anslutet på AC-sidan. (samrepo.nlr.gov)
C-tal tillför den saknade dimensionen: hastighet
SOC och driftfönstret säger något om position och intervall. C-tal tillför hastighet. SAM definierar C-tal vid urladdning som urladdningsström dividerad med märkkapacitet, och använder även C-tal på batteribanksnivå som effekt dividerad med nominell energikapacitet. Normaliseringen är det som gör termen användbar. För ett 100 Ah-batteri är 100 A 1C och 50 A är 0.5C. Samma beteckningar kan användas för ett större eller mindre batteri eftersom strömmen uttrycks i förhållande till det batteriets egen kapacitet. (samrepo.nlr.gov)
Den välkända regeln ”1C betyder en timme” kommer från detta samband, men är en idealiserad tolkning snarare än en garanti för drifttid. Om ett 100 Ah-batteri kunde leverera hela sin märkta 100 Ah vid konstant 100 A, ger beräkningen en timme; vid 50 A, eller 0.5C, ger den två timmar. Ett verkligt system kan börja under 100 % SOC, stanna vid ett minsta SOC, stöta på ett frånslagsvillkor eller ha en användbar kapacitet som skiljer sig från den nominella märkningen. C-tal anger laddnings- eller urladdningshastigheten. Det lovar inte hur länge ett komplett lagringssystem kommer att stödja en last. SAM:s egna exempel på systemnivå gör samma åtskillnad genom att definiera C-tal utifrån batterieffekt och nominell energi, medan SOC-gränser hanteras separat. (samrepo.nlr.gov)
Återvänd nu till den inledande meningen: batteriet är på 70 % SOC, drivs mellan 90 % och 20 % SOC och kan laddas ur upp till 0.5C. Den första siffran placerar batteriet inom dess laddningsintervall. Det andra sifferparet anger de gränser inom vilka systemet normalt avser att driva det. DoD beskriver hur mycket kapacitet som har laddats ur i förhållande till dess angivna referens, medan C-talet anger urladdningshastigheten i förhållande till kapaciteten. Ingen av siffrorna är ett kvalitetsbetyg, och ingen kan ersätta de andra. Tillsammans beskriver de tillstånd, djup eller användningsintervall och hastighet.
När en procentsats eller ett C-tal förekommer i ett datablad, på en styrskärm eller i en teknisk artikel, börja inte med att fråga om siffran är hög eller låg. Fråga vad den beskriver och vilken referens som ligger bakom den. Är det batteriets aktuella tillstånd, mängden kapacitet som har laddats ur, driftfönstrets gränser eller hastigheten med vilken laddningen rör sig? När den frågan har besvarats slutar SOC, DoD och C-tal att se ut som tre delar av fackjargong och börjar beskriva olika delar av samma driftsbild.
