Pillerde SoC, SoH, DoD Terimlerini Anlamak

Pillerin teknik tarafına ilgi duymaya başladığınızda SoC, DoD, SoH gibi terimlerle karşılaşma ihtimaliniz çok yüksektir. Tüm dünyada kullanılan bu terimleri bilmek pilleri daha iyi anlamanın kapısını da aralayacaktır. Taşınabilir elektronik ürünlerin en önemli bileşeni olan piller hakkında kavramları öğrenmek için içeriğimizi okuyabilirsiniz.

Pillerde Kullanılan Terimleri Anlamak

Piller için pek çok farklı terim bulunmaktadır. Bunların en temelleri nominal gerilim, iç direnç, kapasite gibi terimlerdir. Ancak işi ileri boyuta taşımaya karar verdiyseniz muhakkak bu terimler ile karşılaşacaksınız demektir. Bunların en başında “SoC (State of Charge)”, “SoH (State of Health)” ve “DoD (Depth of Discharge)” terimleri gelmektedir.

1. SoC (State of Charge): SoC, bir pilin mevcut şarj seviyesini belirtir. Yani, bir pilin ne kadar dolu olduğunu gösterir. Örneğin, bir pilin %50 SoC’ye sahip olduğu durumda, pilin yarısı doludur. Bu terim, elektrikli araçlar, cep telefonları ve dizüstü bilgisayarlar gibi birçok cihazın pil göstergelerinde görülebilir.

Örnek: Bir elektrikli aracın pil göstergesi %75 SoC gösteriyorsa, aracın pilinin dörtte üçü doludur. Diğer bir örnekle aslında akıllı telefonunuzun bildirim çubuğunda gördüğünüz şarj göstergesi, pilin SoC değeridir.

2. SoH (State of Health): SoH, bir pilin genel sağlık durumunu belirtir. Yani, bir pilin orijinal kapasitesine göre ne kadar etkili olduğunu gösterir. Pilin yaşlanması ve kullanım süresi SoH üzerinde doğrudan etkilidir.

Örnek: Bir pilin SoH’si %80 ise, pilin orijinal kapasitesinin yalnızca %80’ini koruduğu anlamına gelir. Yani 1000mAh bir piliniz %80 SoH değerine sahipse kapasitesi 800mAh’e düşmüş demektir.

3. DoD (Depth of Discharge): DoD, bir pilin deşarj edilme derinliğini belirtir. Yani, bir pilin ne kadar boşaltıldığını gösterir. DoD’nin yüksek olması, pilin ömrünü kısaltabilir ve performansını olumsuz etkileyebilir.

Örnek: Bir pilin DoD’u %50 ise, pilin yarısı boşaltılmış demektir. %20 DoD ise pilin %80’ini deşarj ettiğinizi gösterir.

Buradan; %100 = %SoC değeri + %DoD değeri çıkarımı yapılabilir.

Bu terimler, pil performansını değerlendirmek ve pilin kullanımını optimize etmek için önemlidir. Pil teknolojisi hakkında daha fazla bilgi edinmek ve pilinizin optimum performansını sağlamak için bu terimleri anlamak önemlidir.

SoC, SoH ve DoD Arasındaki İlişki

Tüm terimlere hakim olduktan sonra bu 3 önemli durumun birbiri arasındaki ilişkiyi anlamak da kolay olacaktır. Özellikle SoC ile DoD birbiri ile doğrudan alakalıdır. Temelde %100 değeri SoC değeri ile DoD değerinin toplamına eşittir.

Diyelim ki pilinizin %40 kadarını kullandınız. Bu durumda DoD değeriniz %40 olacaktır. SoC değeriniz ise %100 – %40 = %60 değerine eşit olacaktır. Aşağıdaki görselde olduğu gibi SoC ile DoD arasındaki ilişki net bir şekilde anlaşılabilir.

SoC Değeri Hesaplama Yöntemleri

Özellikle lityum iyon pillerde SoC değerini hesaplamak zannedildiği kadar kolay değildir. Genellikle gerilim okuma yöntemi ile SoC kestirimi yapılmaya çalışılsa da bulunan değerlerin doğruluk oranı zayıf olacaktır. Daha yakın değerlerde SoC kestirimi yapmak için geliştirilen algoritmalar bulunmaktadır. Bunlardan bazıları ise şunlardır;

1. Gerilim Tabanlı Formül:
   • Pilin gerilimi (V) ile şarj durumu (SoC) arasındaki ilişkiyi ifade eden basit bir formül:
     
     Burada,
     •  pilin anlık gerilimi,
     • ​ minimum çalışma gerilimi,
     • ​ maksimum çalışma gerilimi.
2. Kapasite Tabanlı Formül:
   • Pilin toplam kapasitesi (Q) ile kullanılan veya kalan kapasite (Q’) arasındaki ilişkiyi ifade eden formül:
     
     Bu formülde, $Q$ pilin nominal kapasitesi ve Q′ şimdiye kadar kullanılan veya kalan kapasiteyi temsil eder.
3. Akım Metodu ile Formül:
   • Bu yöntemde, pilin kullanılan ve kalan kapasitesini integral alarak SoC hesaplanır.
     
     Burada,
     • $SoC(0)$ başlangıçta pilin şarj durumu,
     • $I(t)$ pildeki anlık akım,
     • $Q$ pilin nominal kapasitesi.

Bu formüller, pilin içsel özelliklerine ve ölçüm metodlarına bağlı olarak değişebilir. Ayrıca, bu formüllerin kullanılması genellikle pilin tam olarak doğru bir SoC değeri vermediğini, ancak yaklaşık bir tahmin sağladığını unutmamak önemlidir. Gerçek pil performansı, ölçüm metodlarına ve çeşitli dış etkenlere bağlı olarak değişebilir.