SOC, DOD và tuổi thọ pin

Tuổi thọ pin không phải một con số định sẵn trên vỏ mà là kết quả của cách dùng. Hiểu hai chỉ số SOC và DOD là bước đầu, nhưng để pin bền thật còn phải hiểu ba lực âm thầm bào mòn nó: xả càng sâu, để càng nóng và giữ sạc đầy càng lâu. Tài liệu này nối những mảnh đó thành một bức tranh dùng được.

SOC và DOD, hai mặt của một đồng xu

SOC viết tắt của state of charge, là mức pin còn lại. SOC 100 phần trăm là đầy, SOC 0 phần trăm là cạn. DOD viết tắt của depth of discharge, là mức pin đã xả ra. DOD 0 phần trăm là chưa dùng, DOD 100 phần trăm là dùng hết.

Hai chỉ số luôn bù nhau qua một công thức đơn giản, DOD bằng 100 phần trăm trừ SOC. Nếu app báo SOC 92 phần trăm thì DOD đang là 8 phần trăm, pin còn 92 và đã dùng 8. Nếu SOC tụt còn 40 phần trăm thì DOD đã lên 60 phần trăm.

Trong vận hành một ngày điển hình, hai số này lên xuống ngược nhau. Ban đêm pin xả cấp điện cho tải nên SOC giảm và DOD tăng. Ban ngày pin nhận điện từ tấm pin mặt trời nên SOC tăng trở lại và DOD giảm. Đêm tiếp theo lại lặp lại vòng đó. Mỗi vòng đầy rồi vơi như vậy là một phần của một chu kỳ, khái niệm quyết định tuổi thọ.

Vì sao xả sâu làm pin nhanh chai

Đây là phần bản infographic gốc chỉ chạm tới bằng một lời khuyên, còn ở đây ta nói rõ vì sao và bao nhiêu.

Mỗi lần pin nạp rồi xả, các phản ứng phụ làm dày lớp màng trên cực âm và gây ứng suất cơ học lên vật liệu điện cực. Xả càng sâu thì ứng suất mỗi chu kỳ càng lớn, nên pin đạt được ít chu kỳ hơn trước khi chai tới ngưỡng cuối đời. Quan hệ này là nghịch và đã được xác lập vững trong cả tài liệu hãng lẫn nghiên cứu.

Mức độ thì tùy từng dòng cell, nhưng trật tự độ lớn cho pin LFP điển hình như sau. Xả quanh 100 phần trăm mỗi chu kỳ cho khoảng vài nghìn chu kỳ. Xả quanh 80 phần trăm nâng con số lên rõ rệt. Xả nông quanh 50 phần trăm có thể đạt gấp nhiều lần. Vì lý do này, các hãng luôn ghi rõ số chu kỳ kèm một mức DOD, ví dụ “6000 chu kỳ ở DOD 80 phần trăm” và một con số chu kỳ không kèm DOD thì gần như vô nghĩa.

Ba lực bào mòn tuổi thọ

Xả sâu chỉ là một trong ba lực. Hai lực còn lại thường bị bỏ quên.

Lực thứ hai là thời gian, gọi là lão hóa theo lịch. Pin già đi ngay cả khi nằm yên không dùng, vì các phản ứng phụ vẫn tiếp diễn chậm. Pin LFP chất lượng trong điều kiện tốt có tuổi thọ theo lịch khoảng 10 đến 15 năm, đúng với các điều khoản bảo hành 10 đến 15 năm trên thị trường. Tuổi thọ thực tế là cái nào đến trước giữa hết chu kỳ và hết lịch.

Lực thứ ba là nhiệt độ và trạng thái sạc khi nghỉ. Nhiệt độ cao làm mọi phản ứng phụ nhanh hơn, nên pin nóng chai nhanh hơn pin mát. Một quy tắc nhớ thô là tuổi thọ giảm khoảng một nửa cho mỗi 10°C vượt trên 25°C, dù đây chỉ là kinh nghiệm gần đúng chứ không phải định luật chính xác. Việc để pin ở mức sạc đầy 100 phần trăm trong thời gian dài, nhất là khi trời nóng, cũng đẩy nhanh quá trình mất dung lượng. Đây là lý do khi cất pin lâu không dùng nên để ở mức sạc khoảng một nửa thay vì đầy.

Gộp ba lực lại, công thức dùng pin bền rất gọn. Đừng xả quá sâu mỗi ngày, giữ pin mát trong khoảng 15 đến 35°C và đừng để pin đầy 100 phần trăm nằm đó dưới nắng nóng.

Khuyến nghị dùng pin LiFePO₄

Gộp tất cả lại thành vài ngưỡng thực dụng. Mức xả tốt cho dùng hằng ngày là DOD khoảng 80 phần trăm, nghĩa là giữ SOC tối thiểu quanh 20 phần trăm. Muốn tối ưu tuổi thọ hơn nữa thì hạ xuống DOD 70 phần trăm, tức dùng trong khoảng SOC từ 15 đến 85 phần trăm. Tránh xả cạn tới 0 phần trăm một cách thường xuyên.

Theo dõi SOC qua app hoặc màn hình biến tần, ưu tiên sạc đầy ban ngày bằng điện mặt trời và dùng pin vào buổi tối để giảm điện lưới và giữ chu kỳ sạc xả đều đặn. Những thói quen này không cần thiết bị gì thêm, chỉ cần hiểu đúng.

Ghi nhớ cho Sales

Khi khách hỏi pin dùng được bao lâu, câu trả lời trung thực là tùy cách dùng và đó là cơ hội tư vấn chứ không phải né tránh. Pin xả vừa phải, để nơi thoáng mát, sẽ vượt xa tuổi thọ của pin bị vắt kiệt mỗi ngày dưới mái tôn nóng. Con số chu kỳ trên tờ rơi luôn gắn với một mức DOD, nên khi so sánh hai sản phẩm phải so cùng mức DOD mới công bằng.

Một mẹo bán hàng tử tế là khuyên khách chọn dung lượng dư một chút để pin xả nông hằng ngày, vừa bền hơn vừa có biên dự phòng khi mất điện. Đây cũng là cầu nối tự nhiên sang bài toán tính dung lượng ở tài liệu 03-06.

English summary

SOC is remaining charge, DOD is energy already discharged, and they always sum to 100%. Battery life is not a fixed number but the result of use: deeper discharge per cycle, higher temperature, and sitting at full charge all shorten it. Practical targets are about 80% DOD (optimally 70%), a minimum SOC near 20%, and keeping the pack cool between 15 and 35°C.