State of Charge (SOC) ist ein Begriff, der den Prozentsatz der verbleibenden Vollladung in den Batterien von Elektro- oder Hybridfahrzeugen beschreibt. Dieses Konzept drückt aus, wie „voll“ die Batterie in Prozent ist, wobei 100 % voll geladen und 0 % leer oder leer sind. Der SOC von Batterien lässt sich nicht direkt ermitteln, indem man einfach ein Messgerät oder ein Messgerät in den Stromkreis einfügt. Es gibt vier indirekte Methoden, die verwendet werden, um SOC zu erstellen. Diese Methoden erfordern Zugriff auf das Batteriegehäuse oder externe Berechnungen basierend auf Batteriemesswerten.
Die Bestimmung der verbleibenden nutzbaren Ladung in den Batterien von Elektro- und Hybridfahrzeugen ist nicht so einfach, wie es scheinen mag. Wenn Sie einfach ein Voltmeter in den Batteriestromkreis einführen, kann der Benutzer möglicherweise am 10. Loch gestrandet sein; die spannungsanzeige einer batterie ist kein zuverlässiger indikator dafür, wie lange sie ihre vorgesehenen geräte noch betreiben kann. Dies liegt daran, dass die meisten Batterien, insbesondere solche für Elektrofahrzeuge, dafür ausgelegt sind, ihre Nennspannung über ihren gesamten effektiven Ladebereich beizubehalten. Dies bedeutet, dass eine 12-Volt-Batterie immer noch eine Messung von 12 Volt oder sehr nahe daran liefert, auch wenn ihr die Ladekapazität fehlt, um den notwendigen Strom zum Antrieb des Fahrzeugs zu liefern. Der Ladezustand kann als Tankanzeige für Batteriefahrzeuge angesehen werden und ist als Messmethode ein zuverlässiger Indikator für die effektive Batteriestärke.
Es gibt vier gebräuchliche Methoden zum Messen des Ladezustands einer Batterie. Die erste ist eine chemische Analyse des Elektrolyten. Dies ist nur bei nicht versiegelten Batterien möglich und beinhaltet das Eintauchen einer Messsonde in das Batteriewasser. Diese Sonde misst den pH-Wert oder das spezifische Gewicht des Batteriewassers und die Messwerte werden dann verwendet, um den SOC der Batterie zu berechnen.
Die zweite Methode ist die Stromintegration, die mit Messwerten aus dem Batteriekreis berechnet wird. Diese Methode, auch Coulomb-Zählung genannt, verwendet mathematisch über die Nutzungsdauer integrierte Batteriestromwerte, um SOC-Werte zu berechnen. Obwohl die aktuelle Integration genau ist, weist sie mehrere Schwächen auf, wie etwa eine zeitliche Verschiebung der Berechnung und eine fehlende Referenzierung. Dies erfordert, dass bei Batteriefahrzeugen mit einem solchen Ladezustandssystem die Zähler regelmäßig neu kalibriert werden.
Das dritte Ladezustandsmesssystem ist eine Druckprüfung, die ebenfalls den Einbau eines Sensors in das Batteriegehäuse erfordert. Dieses System beruht auf der Tendenz einer Batterie, bei voller Ladung einen eingestellten Druck im Gehäuse zu entwickeln. Dieser Druck verflüchtigt sich oder fällt ab, wenn die Batterie entladen wird, und der Messwert kann in Verbindung mit Lade-/Entladeberechnungen basierend auf dem Peukert-Gesetz genaue SOC-Werte liefern. Diese Methode ist am effektivsten, wenn sie mit Nickel-Metallhydrid-NiMH-Batterien verwendet wird.
Die vierte Berechnungsmethode für den Ladezustand ist spannungsbasiert und verwendet eine ziemlich komplexe Berechnung der Entladekurve, um SOC-Werte zurückzugeben. Um dies zu erreichen, liefert das System eine Reihe von Umgebungsmesswerten wie die Temperatur der Batterie und die elektrochemischen Kinetikwerte. Obwohl dieses Verfahren im Allgemeinen ziemlich genau ist, erschwert der stabile Spannungsbereich der zuvor erwähnten Batterien die Implementierung.