O estado de carga (SOC) é uma medida da quantidade de energia disponível em uma bateria em um ponto específico no tempo, expressa como uma porcentagem. Por exemplo, a leitura do SOC para um computador pode ler 95% cheio ou 10% cheio. O SOC fornece ao usuário informações sobre quanto tempo mais a bateria pode funcionar antes que ela precise ser carregada ou substituída. Compreender o estado de carga é importante porque compreender a capacidade restante de uma bateria pode ajudar a fazer uma estratégia de controlo.
Essencialmente, o SOC actua como um indicador de combustível num carro. Ele informa os usuários sobre quanto tempo mais eles podem operar o dispositivo ou máquina antes que ele fique sem energia e não possa mais funcionar. Na verdade, os leitores SOC substituíram o indicador de combustível em carros elétricos. A electrónica com baterias utiliza vários métodos para medir o SOC, tais como medição de tensão, gravidade específica, impedância interna e contagem de coulombs. Avanços feitos com inteligência artificial (IA) também criaram novas formas de estimar o estado de carga.
Depth of discharge (DOD) é o oposto de SOC. Este termo estreitamente relacionado refere-se à medição da quantidade de carga que foi utilizada na bateria.
Métodos para determinar o estado de carga
Como mencionado acima, os métodos primários para calcular o estado de carga são: medição de tensão, gravidade específica ou impedância interna e contagem de coulombs. Estes métodos dependem dos níveis de medição que mudam à medida que a bateria é carregada ou descarregada.
No método de tensão, quanto maior for a tensão, mais cheia é a bateria. Uma tensão alta indica que a energia na bateria está sob muita pressão e, portanto, que a bateria está cheia. Uma tensão mais baixa indica uma pressão menor devido ao excesso de espaço dentro da bateria.
Measuring SOC with voltage is simple, but it can produce incorrect results as temperature and cell materials affect the voltage. A fim de produzir uma leitura precisa com o método de voltagem, as baterias devem primeiro descansar num estado de circuito aberto durante quatro horas no mínimo, mas a maioria dos fabricantes de baterias recomenda que se deixe descansar durante 24 horas. Portanto, o método de voltagem é inadequado para medir baterias que estão sendo usadas ativa e continuamente.
Usar gravidade específica para determinar SOC envolve usar um hidrômetro para medir a densidade relativa dos líquidos com base na flutuabilidade. O hidrômetro rastreia mudanças no peso de produtos químicos ativos dentro da bateria à medida que ela descarrega. Como uma bateria é usada, a quantidade de ácido sulfúrico -- um eletrólito ativo -- diminui, diminuindo assim proporcionalmente a gravidade específica da bateria.
algumas baterias modernas de chumbo ácido incorporam sensores eletrônicos, em vez de usar hidrômetros, que produzem leituras em tempo real de medições de gravidade específica e fornecem um estado de carga bastante preciso. Uma grande desvantagem em usar medições de gravidade específica para determinar a SOC é que o método só pode ser usado com baterias de chumbo-ácido, pois não será eficaz com outras químicas da bateria.
Desde que os produtos químicos ativos dentro da composição de mudança de uma forma para outra durante os processos de carga e descarga, então a impedância interna pode ser usada para medir o estado de carga. Medir a impedância interna significa medir a quantidade de oposição apresentada por um circuito a uma corrente sempre que a tensão é aplicada. Este método não é uma escolha comum para determinar SOC porque a impedância depende da temperatura e é difícil de medir com células activas.
Finalmente, a contagem de coulomb pode ser usada para determinar o estado de carga medindo a corrente que entra e sai da bateria. Ampere-second (As) é a unidade de medida usada tanto para carregar como para descarregar. Alguns dispositivos eletrônicos incorporam um pequeno contador de coulomb que mede a corrente usada pelo dispositivo hospedeiro, adiciona-a ao longo do tempo e depois compara essa métrica com a capacidade programada da bateria a fim de determinar o SOC. No entanto, este método não considera a eficiência da bateria e é caro e difícil encontrar medições precisas da corrente.
Exemplos de métodos de determinação do estado da carga
p>Embora o método de tensão produza imprecisões, é o método mais utilizado para produzir medições do estado da carga devido à sua simplicidade. É frequentemente utilizado em carros de golfe, cadeiras de rodas e scooters.
Os dispositivos portáteis profissionais, tais como computadores portáteis e equipamentos médicos, dependem frequentemente do método de contagem de coulomb para produzir medições SOC.
O método de impedância interna encontra aplicações na fabricação de automóveis. Durante os testes e depuração, algumas baterias são descarregadas por períodos mais longos do que outras e requerem carga antes do trânsito. A medição da impedância interna também é utilizada por sistemas de nivelamento de carga que requerem que uma bateria esteja continuamente sob carga ou descarga.