Is bij 0% en 100% SoC de accu daadwerkelijk ook helemaal leeg of vol?

Bij een accu wordt met de SoC (State of Charge) waarde in procenten weergegeven hoe vol of leeg de accu is. Maar is een accu bij 0% SoC daadwerkelijk "leeg" en bij 100% SoC écht helemaal vol?

Het antwoord is, nee, die 0% en 100% geven aan wanneer de fabrikant van het apparaat waarin de accu zit deze als leeg of vol beschouwd. De fabrikant heeft goede reden om de technische capaciteit van de accu niet volledig te gebruiken.

Het dilemma

Stel dat door twee fabrikanten een thuisbatterij wordt gemaakt die wat specificaties betreft vergelijkbaar zijn. Stel dat in beide producten exact dezelfde accu wordt gebruikt. Die kans is groot, want door maar een handje vol fabrikanten worden LFP accucellen gemaakt. Dus de kans is zeer groot dat deze twee fabrikanten bij dezelfde accufabrikant hun accucellen bestellen (geen enkele fabrikant van thuisbatterijen of een EOS maakt zelf zijn accu's). Stel dat de accu die in beide thuisbatterijen gebruikt wordt een capaciteit heeft van 10 kWu.

Fabrikant A, die denkt op lange termijn. Die wil tevreden klanten en wil dat deze zo lang als redelijk mogelijk is gebruik kunnen maken van de accu in de thuisbatterij. Daardoor maakt deze fabrikant conservatieve keuzes tijdens het laden en ontladen van de accu.

Als de accu geladen wordt, dan zal de fabrikant niet "tot het laatste restje gaan wat mogelijk en in de accu kan", maar zal eerder dan de maximum ladingsgraad die de fabrikant van de accu heeft gespecificeerd, stoppen met laden. Dus de accu wordt niet voor de volle 100% geladen, maar bijvoorbeeld tot 95%.

Ook tijdens het ontladen gaat deze fabrikant conservatief te werk en stopt met ontladen als de accu bijvoorbeeld tot 15% ontladen is.

De keuze om de accu maar te gebruiken tussen 15 en 95% wordt gemaakt omdat de fabrikant van de accucellen heeft aangegeven dat bij zo'n conservatiever laad/ontlaadregiem de levensduur flink langer zal zijn dan dat je grenzen stelt bij 0 en 100%. Ook zal mogelijk in de overweging meegenomen zijn dat als de accu leegraakt, en deze langdurig niet opnieuw geladen wordt (men zet het apparaat een paar maanden uit) dat door zelfontlading niet een diepontlading zal ontstaan waardoor de accu defect raakt.

Hoewel de accu een technische capaciteit heeft van 10 kWu, is voor de eigenaar dus maar 8 kWu accucapaciteit beschikbaar. Daardoor zal deze fabrikant de thuisbatterij aanprijzen dat deze thuisbatterij een capaciteit heeft van wel 8 kWu en dat de accu zeer lang meegaat.

Fabrikant B, die denkt op korte termijn. Die wil "scoren", en de focus ligt op het zoveel mogelijk verkopen van het product, en maakt keuzes tijdens het ontwerp die ten nadelen zijn van de klant, maar vertelt dit niet. Sterker nog, hij vertelt de klant dat zijn accu een grotere capaciteit heeft dan concurrent A, want bij zijn product is de accucapaciteit 10 kWu, dat is 25% meer dan die van concurrent A, die maar een capaciteit biedt van 8 kWu.

Fabrikant B kiest namelijk "om de randen van wat technisch mogelijk is" op te zoeken en laad de accu tot de volle 100% en ontlaad de accu tot 0%. Hierdoor is de volle 10 kWu van de accu beschikbaar voor de gebruiker.

Een potentiële koper zal snel geneigd zijn om de thuisbatterij bij B te kopen, daar krijg je namelijk 25% meer accucapaciteit dan bij A, terwijl de prijs vrijwel identiek is.

Wat die koper niet weet, dat de accu in deze twee producten identiek is, alleen gaar fabrikant A hier conservatiever / voorzichtiger mee om waardoor een veel langere levensduur van de accu mogelijk wordt. Maar ja, dat vertelt fabrikant B er niet bij. Die zal nooit zeggen "bij ons krijgt u 10 kWu maar de accu gaat een aantal jaren korter mee dan bij fabrikant A.

Welke kies jij?

Nu je dit weet, voor welke fabrikant zou jij kiezen? Fabrikant A of B?

Mocht je kiezen voor fabrikant A, dan zal je begrijpen dat als de accu geladen wordt en hij de 95% ladingsgraad heeft bereikt, dat de fabrikant via een display op het apparaat laat weten dat de accu volgeladen is. Dus zal hij een SoC tonen van 100%. Immers, vanuit jouw gebruikersperspectief is de accu volledig vol, terwijl wij nu weten dat de accu feitelijk maar geladen is tot 95%.

Bij het ontladen raad je al wat er gebeurd. Zie jij op de thuisbatterij dat de accu volledig ontladen is, het display geeft immers een SoC van 0% weer, weten wij dat hij eigenlijk maar tot 15% ontladen is.

Is 0% dan ook werkelijk ook 0% en 100% ook daadwerkelijk 100%? Je weet het antwoord nu, dat is nee. Maar vanuit het gebruikersperspectief is het antwoord "ja".

Iedere fabrikant maakt zo zijn eigen afweging tot waar de accu "volgeladen wordt" en tot waar de accu "geheel ontladen wordt".

Vreemde SoC sprongen

Als je een thuisbatterij of EOS gebruikt zal je waarschijnlijk al gemerkt hebben dat de SoC indicator, die in procenten de ladingsgraad van de accu weergeeft, soms vreemde sprongen maakt.

Tijdens het laden zie je de SoC netjes oplopen van bijvoorbeeld 40% naar 95%, maar de tijd tussen 95% en 100% lijkt een eeuwigheid te duren (het sprongetje is niet altijd van 95% naar 100% maar kan iedere waarde tussen de circa 80% en 99% zijn).

De reden dat dit gebeurd is heel goed verklaarbaar. Dat zit als volgt, en wat hierna volgt is een vereenvoudigde uitleg.

Veel fabrikanten maken gebruik van een vereenvoudigde, dus goedkoper te produceren, SoC meetelektronica. De SoC wordt hierbij "een beetje gemeten en een beetje geschat". Het is dus een indicatie, maar daar moet je niet al te veel waarde aan hechten.

Als de accu bijvoorbeeld tot 30% ontladen is en daarna opgeladen wordt, verwacht je dat hij dus 70% van de accucapaciteit in de accu moet laden. Maar wat nu als de getoonde waarde van 30% niet juist is (en die kans is behoorlijk groot). Als deze bijvoorbeeld 40% is dan zal na het laden van 60% accucapaciteit de accu al vol zijn. De SoC meting denkt echter, Het was eerst 30%, daar is nu 60% bijgekomen, dus dan is het 90%. Maar op het moment dat de accu echt vol is, dan krijgt de SoC meetelektronica een seintje die aangeeft "de accu is vol". En dat is dan de aanleiding dat de SoC waarde in één klap op 100% gezet wordt. Hij springt in dit geval van bijvoorbeeld 90% in een keer naar 100%.

Maar het kan natuurlijk ook zijn dat de SoC meter die 30% aangeeft zichzelf overschat en dat de accu in werkelijkheid een SoC heeft maar 20% is. Als na een bepaalde tijd 70% lading in de accu is gestopt, denkt de SoC meting dat hij op 100% zit, maar krijgt dan nog geen seintje "de accu is echt vol". Hij blijft dan langdurig op bijvoorbeeld 99% hangen. Pas als er nog 10% lading bijgeladen is, dan pas springt hij naar 100%.

Dit zijn maar twee hele simpele verklaringen voor vreemd SoC waarde gedrag. Omdat niet exact gemeten wordt, worden bepaalde schattingen gemaakt op basis van bepaalde algoritmes. Die algoritmes kunnen op een bepaald moment besluiten dat de accu niet voor 37% maar 46% geladen is en past deze dan meteen aan. Dan zie je dus hele vreemde SoC sprongen.

Een betrouwbare SoC meting uitvoeren vereist vrij kostbare componenten, daarom kiest menig fabrikant om het wat goedkoper uit te voeren, met grote SoC onnauwkeurigheden tot gevolg. Meer hierover in het artikel over het meten van de SoC.

0% SoC is niet 0 Volt

Wil je een accu gezond houden en zorgen dat hij lang meegaat, dan moet je bepaalde grenzen niet overschrijden. Twee van die grenzen zijn de minimale accuspanning en de maximale accuspanning.

Stel dat de accu verder ontlaad wordt dan een bepaald minimum, dat wordt een "diepontlading" genoemd, dan zal dat bij de meeste accu's het einde van zijn leven betekenen.

De meeste accu's gaan kapot doordat ze langdurig niet gebruikt worden en vaak "in een hoekje staan te verstoffen". Vanwege de zelfontlading, die bij LFP accu's op zo'n 3% per maand ligt, zal de accu, als deze niet om de zoveel tijd geladen wordt, vanzelf onder de "diepontlading spanningsgrens" zakken waardoor hij defect raakt. Bij LFP accucellen geldt dat de spanning niet verder moet dalen dan 2,5 Volt.

Bij 2,5 Volt wordt de LFP accucel gezien als "absoluut leeg", veelal wordt een bepaalde veiligheidsmarge aangehouden die dan bijvoorbeeld bij 2,8 of 3 Volt ligt. Die 2,8 of 3 Volt wordt dan gezien als "leeg" en dan wordt dat gezien als 0% SoC. Dus bij 0% SoC zit er nog wel een klein beetje lading in de accu, maar als je die benut zal hij defect raken.

Andersom geldt dit ook, wil je de levensduur van een accu maximeren dan moet de accuspanning niet te ver oplopen tijdens het laden. Bij LFP accucellen wordt 3,65 Volt gezien als maximum. Sommigen houden zelfs een nog lagere spanning aan van 3,55 of 3,45 Volt. Bij een spanning van 3,65 Volt wordt een LFP accucel dus als "vol" gezien, dus een SoC van 100%. Je kan de spanning nog iets verder laten oplopen voorbij die 3,65 Volt, en dan kan je nog iets meer lading in de accucel brengen, maar dat gaat sterk ten koste van de levensduur. Mocht de accuspanning nog verder oplopen dan bestaat zelfs de kans op "gassen" en dan heb je de poppen aan het dansen en zijn de rapen gaar.

Resumé

De SoC waarden 0% en 100% zijn geen in beton vaste waarden. Het is maar waar de fabrikant de grens van 0% en 100% legt. Dat soms de accu al leeg is terwijl het apparaat nog een SoC van bijvoorbeeld 29% aangeeft, komt doordat de fabrikant gekozen heeft om weinig geld uit te geven aan de SoC meetelektronica, en dit tref je aan bij veel apparaten. De SoC is dan een grove benadering van de werkelijke SoC. Lees hier meer over in het artikel over het meten van de SoC.