De oplaadstatus (SOC) is een meting van de hoeveelheid energie die op een bepaald moment in een batterij beschikbaar is, uitgedrukt in een percentage. De SOC-waarde voor een computer kan bijvoorbeeld 95% vol of 10% vol zijn. De SOC geeft de gebruiker informatie over hoe lang de batterij nog kan presteren voordat hij moet worden opgeladen of vervangen. Inzicht in de laadstatus is belangrijk omdat inzicht in de resterende capaciteit van een batterij kan helpen bij het maken van een regelstrategie.
In wezen werkt de SOC als een brandstofmeter in een auto. Het informeert de gebruikers over hoe lang ze het apparaat of de machine nog kunnen gebruiken voordat de energie op is en ze niet meer kunnen presteren. In feite hebben SOC-lezers de brandstofmeter in elektrische auto's vervangen. Elektronica met batterijen maakt gebruik van verschillende methoden om de SOC te meten, zoals het meten van spanning, soortelijk gewicht, interne impedantie en het tellen van coulombs. Vooruitgang op het gebied van kunstmatige intelligentie (AI) heeft ook nieuwe manieren gecreëerd om de ladingstoestand in te schatten.
Diepte van ontlading (DOD) is het tegenovergestelde van SOC. Deze nauw verwante term verwijst naar het meten van de hoeveelheid lading die in de batterij is verbruikt.
Methodes voor het bepalen van de ladingstoestand
Zoals hierboven vermeld, zijn de primaire methoden voor het berekenen van de ladingstoestand: het meten van de spanning, het soortelijk gewicht of de interne impedantie en het tellen van coulomb. Deze methoden zijn afhankelijk van meetniveaus die veranderen naarmate de batterij wordt opgeladen of ontladen.
Bij de spanningsmethode geldt: hoe hoger de spanning, hoe voller de batterij is. Een hoog voltage geeft aan dat de energie in de batterij onder grote druk staat en dat de batterij dus vol is.
Het meten van de SOC met behulp van spanning is eenvoudig, maar kan onnauwkeurige resultaten opleveren omdat temperatuur en celmateriaal van invloed zijn op de spanning. Voor een nauwkeurige meting met de spanningsmethode moeten batterijen ten minste vier uur in een open circuit rusten, maar de meeste batterijfabrikanten adviseren 24 uur te laten rusten. Daarom is de spanningsmethode ongeschikt voor het meten van batterijen die actief en continu worden gebruikt.
Het gebruik van het soortelijk gewicht om de SOC te bepalen houdt in dat een hydrometer wordt gebruikt om de relatieve dichtheid van vloeistoffen te meten op basis van het drijfvermogen. De hydrometer volgt veranderingen in het gewicht van actieve chemicaliën in de batterij tijdens het ontladen. Naarmate een batterij wordt gebruikt, neemt de hoeveelheid zwavelzuur - een actief elektrolyt - af, waardoor het soortelijk gewicht van de batterij evenredig afneemt.
Sommige moderne loodzuur-batterijen zijn uitgerust met elektronische sensoren, in plaats van met hydrometers, die in real time het soortelijk gewicht aflezen en een vrij nauwkeurige aanduiding van de ladingstoestand geven. Een groot nadeel van het gebruik van specifieke zwaartekrachtmetingen om de SOC te bepalen, is dat de methode alleen kan worden gebruikt voor loodzuur-accu's, omdat deze niet effectief is bij andere accutypen.
Omdat de actieve chemicaliën in de accu van samenstelling veranderen bij het omzetten van de ene vorm in de andere tijdens het laad- en ontlaadproces, kan de interne impedantie worden gebruikt om de ladingstoestand te meten. Het meten van de interne impedantie betekent het meten van de mate van weerstand die een circuit biedt aan een stroom wanneer er spanning wordt aangelegd. Deze methode wordt niet vaak gebruikt om de ladingstoestand te bepalen, omdat de impedantie afhankelijk is van de temperatuur en moeilijk te meten is bij actieve cellen.
Tot slot kan met behulp van coulombtelling de ladingstoestand worden bepaald door de stroom te meten die in en uit de batterij stroomt. Ampère-seconde (As) is de meeteenheid die zowel voor het laden als voor het ontladen wordt gebruikt. In sommige elektronische apparaten is een kleine coulombteller ingebouwd die de door het gastapparaat gebruikte stroom meet, deze in de tijd optelt en deze metriek vervolgens vergelijkt met de geprogrammeerde accucapaciteit om de SOC te bepalen. Deze methode houdt echter geen rekening met de efficiëntie van de batterij en het is duur en moeilijk om nauwkeurige stroommetingen te vinden.
Voorbeelden van methoden om de ladingstoestand te bepalen
De spanningsmethode levert weliswaar onnauwkeurigheden op, maar is door zijn eenvoud de meest gebruikte methode om metingen van de ladingstoestand te produceren. Ze wordt vaak gebruikt in golfkarretjes, rolstoelen en scooters.
Professionele draagbare apparaten, zoals laptops en medische apparatuur, vertrouwen vaak op de coulomb-telmethode om SOC-metingen te produceren.
De interne impedantiemethode vindt toepassingen in de autoproductie. Tijdens het testen en debuggen worden sommige batterijen langer ontladen dan andere en moeten ze voor het vervoer worden opgeladen. Het meten van de interne impedantie wordt ook gebruikt door load leveling systemen die vereisen dat een batterij voortdurend wordt opgeladen of ontladen.