State of Charge (SOC) adalah pengukuran jumlah energi yang tersedia dalam baterai pada suatu waktu tertentu yang dinyatakan dalam persentase. Sebagai contoh, pembacaan SOC untuk komputer mungkin menunjukkan 95% penuh atau 10% penuh. SOC memberikan informasi kepada pengguna tentang berapa lama lagi baterai dapat digunakan sebelum perlu diisi ulang atau diganti. Memahami charge sangat penting karena mengetahui kapasitas tersisa dalam baterai dapat membantu dalam strategi pengendalian.
Pada dasarnya, SOC berfungsi seperti pengukur bahan bakar dalam mobil. Ini memberi tahu pengguna berapa lama lagi mereka dapat mengoperasikan perangkat atau mesin sebelum kehabisan energi. Bahkan, pembaca SOC telah menggantikan pengukur bahan bakar dalam mobil listrik. Perangkat elektronik dengan baterai menggunakan berbagai metode untuk mengukur SOC, seperti pengukuran tegangan, specific gravity, impedansi internal, dan penghitungan coulomb. Kemajuan dalam kecerdasan buatan (AI) juga telah menciptakan cara baru untuk memperkirakan SOC.
Depth of Discharge (DOD) adalah kebalikan dari SOC. Istilah ini mengacu pada pengukuran jumlah daya yang telah digunakan dari baterai.
Metode untuk Menentukan State of Charge
Seperti disebutkan sebelumnya, metode utama untuk menghitung SOC adalah pengukuran tegangan, specific gravity, impedansi internal, dan penghitungan coulomb. Metode ini bergantung pada pengukuran tingkat yang berubah saat baterai diisi atau dikosongkan.
Pada metode tegangan, semakin tinggi tegangan, semakin penuh baterainya. Tegangan tinggi menunjukkan bahwa energi dalam baterai berada di bawah tekanan tinggi, sehingga baterai penuh. Sebaliknya, tegangan rendah menunjukkan tekanan rendah akibat ruang kosong dalam baterai.
Pengukuran SOC dengan tegangan itu sederhana tetapi dapat menghasilkan hasil yang tidak akurat karena suhu dan bahan sel mempengaruhi tegangan. Agar pembacaan tegangan akurat, baterai harus dibiarkan dalam kondisi sirkuit terbuka selama minimal empat jam, tetapi sebagian besar produsen baterai merekomendasikan 24 jam. Oleh karena itu, metode tegangan tidak cocok untuk mengukur baterai yang terus digunakan.
Menggunakan specific gravity untuk menentukan SOC melibatkan penggunaan hidrometer untuk mengukur kepadatan relatif cairan berdasarkan daya apung. Hidrometer melacak perubahan berat bahan kimia aktif dalam baterai saat baterai dikosongkan. Seiring penggunaan baterai, jumlah asam sulfat—sebagai elektrolit aktif—berkurang, sehingga specific gravity baterai juga menurun.
Beberapa baterai timbal-asam modern mengintegrasikan sensor elektronik untuk pembacaan specific gravity secara real-time, memberikan perkiraan SOC yang cukup akurat. Namun, metode ini hanya dapat digunakan dengan baterai timbal-asam dan tidak efektif dengan jenis baterai lainnya.
Karena bahan kimia aktif dalam baterai berubah komposisi saat mengisi dan mengosongkan daya, impedansi internal dapat digunakan untuk mengukur SOC. Metode ini mengukur jumlah oposisi dalam sirkuit terhadap arus listrik saat tegangan diterapkan. Namun, metode ini jarang digunakan karena impedansi bergantung pada suhu dan sulit diukur pada sel yang aktif.
Terakhir, penghitungan coulomb dapat digunakan untuk menentukan SOC dengan mengukur arus yang mengalir masuk dan keluar dari baterai. Ampere-second (As) adalah satuan pengukuran yang digunakan untuk pengisian dan pengosongan daya. Beberapa perangkat elektronik mengintegrasikan penghitung coulomb kecil yang mengukur arus yang digunakan oleh perangkat, menjumlahkannya dari waktu ke waktu, lalu membandingkan hasilnya dengan kapasitas baterai yang diprogram untuk menentukan SOC. Namun, metode ini tidak mempertimbangkan efisiensi baterai dan cenderung mahal serta sulit mendapatkan pengukuran arus yang akurat.
Contoh Metode Penentuan State of Charge
Meskipun metode tegangan memiliki ketidakakuratan, metode ini paling umum digunakan untuk mengukur SOC karena kesederhanaannya. Metode ini sering digunakan dalam mobil golf, kursi roda, dan skuter.
Perangkat portabel profesional, seperti laptop dan peralatan medis, sering kali mengandalkan metode penghitungan coulomb untuk menentukan SOC.
Metode impedansi internal banyak digunakan dalam industri otomotif. Saat pengujian dan debugging, beberapa baterai dikosongkan lebih lama daripada yang lain dan perlu diisi ulang sebelum dikirim. Pengukuran impedansi internal juga digunakan oleh sistem penyeimbang beban yang mengharuskan baterai selalu dalam kondisi pengisian atau pengosongan daya.