SOC 告诉您还剩多少电量；SOE 告诉您还剩多少可用能量。荷电状态（SOC）是电池剩余库仑容量相对于电池最大容量的比例。能量状态（SOE）是电池剩余可输出能量相对于最大可用能量的比例，同时考虑电压和电量。
SOC 衡量数量，而 SOE 衡量能力。电池可能保留了一定百分比的电量，但由于电压在工作范围内发生变化，其可输出能量的百分比可能不同。因此，可靠的电池表征需要同时使用这两个指标。
SOC 和 SOE 实际衡量的内容
荷电状态是一种电化学量
SOC 表示电芯中剩余的电量，通常通过对电流随时间进行积分，并将剩余库仑容量与电芯最大容量进行比较来确定。
概念上：
[ SOC = \frac{Q_{\text{remaining}}}{Q_{\text{maximum}}} \times 100% ]
这使得 SOC 与电芯内电化学可用锂或电子的数量密切相关。
能量状态包含电压因素
SOE 表示电池最大可用能量中剩余的比例。能量同时取决于电量和电压：
[ E = \int V(t)I(t),dt ]
在实验室表征中，通常使用开路电压（OCV）来建立受控条件下 SOC 与能量之间的关系。在实际运行中，端电压、电流、温度、倍率和运行限制也会影响输出能量。
为什么相同的 SOC 并不意味着相同的能量
在较高 SOC 下移除相同电量通常比在较低 SOC 下移除该电量输出更多能量，因为此时电芯电压更高。
因此，在放电过程中，剩余能量百分比通常低于剩余电量百分比：
[ SOE \leq SOC ]
这是一个有用的实际趋势，但对于所有可能的定义、负载曲线、电池化学体系或归一化方法而言，并非绝对的数学规则。
为什么这两个参数对电池研发都至关重要
SOC 支持电化学和容量分析
SOC 是测量可用容量、库仑效率、循环寿命和充电接受能力的基础。它还为比较电芯以及重复受控测试流程提供了通用参考。
研究人员使用 SOC 来定义充放电窗口、设置测试条件，并研究电芯在工作范围内不同状态点的性能变化。
SOE 代表实际运行时间
应用消耗的是能量，而不仅仅是库仑。因此，SOE 能够更直接地估算设备可以运行多长时间，或电动汽车可以行驶多远。
即使两个电芯具有相同的容量额定值，如果其电压曲线、内阻或允许的运行限制不同，也可能提供不同的可用能量。
SOE 揭示电压曲线差异
OCV 通常并不随 SOC 呈线性变化。其曲线形状取决于化学体系、电极配方、电芯设计、温度和老化程度。
SOE 分析能够捕捉这些差异，帮助研究人员评估可用能量，而不是仅依赖标称容量或安时数。
两者都能改进电池管理算法
电池管理系统可以使用 SOC 来控制充电限制和电芯均衡，也可以使用 SOE 来估算剩余运行时间、可用续航里程或能量储备。
将两者区分开来，可以避免系统把电量估算当作可输出能量的直接测量值。
研究人员如何建立 SOC–SOE 关系
测量受控的容量增量
实验室测试可以按照规定的容量增量对电芯进行充电或放电，同时记录电流、电压以及相关的静置时间。
这些测量结果可以确定每个 SOC 点对应的电量，以及电压在工作范围内的变化情况。
建立 OCV–SOC–SOE 映射
让电芯在选定的 SOC 值下静置后，研究人员可以测量 OCV，并将其与相应的电量和能量值关联起来。
生成的查找表可以让测试设备或电池管理系统利用预先表征的数据高效估算 SOE，而不必反复执行计算量较大的能量计算。
整合动态功率数据
对于真实运行条件，测试系统会在充放电过程中连续记录电流和电压：
[ E_{\text{delivered}} = \int V(t)I(t),dt ]
这可以反映负载变化、放电倍率、静置时间和电压响应的影响。与仅基于电流积分得到的 SOC 估算相比，这种方法更能代表实际能量输出。
跟踪随时间发生的衰减
随着电芯老化，其容量和电压特性都可能发生变化。SOC 分析可以识别容量损失，而 SOE 分析则可以显示实际减少了多少可用能量。
这一差异十分重要，因为即使测得的容量损失看起来并不明显，能量能力也可能因电压下降、内阻增加或电压曲线改变而降低。
工作 SOC 不等同于物理极限
物理 SOC 描述电芯的电化学状态
从物理意义上说，SOC 与电极内可移动离子的分布和浓度有关。理论上的极限并不一定是安全的工作点。
将电芯驱动至具有破坏性的电化学极限，可能导致严重衰减、内部短路或其他永久性损坏。
工作 SOC 定义安全测试窗口
实际测试采用受限的工作 SOC 范围，该范围由电压、温度、化学体系和制造商限制共同确定。
保持在这一窗口内可以保护电芯、提高重复性，并防止将破坏性失效误认为正常性能表现。
能量型电芯和功率型电芯采用不同的测试重点
能量型电芯通常围绕高能量密度和相对较低的放电倍率进行表征。功率型电芯则需要在更高的动态电流下进行测试，此时电压下降和热特性会显著影响 SOE。
缓冲应用可能在中等 SOC 范围附近运行，并优先考虑响应速度、使用寿命和重复循环，而不仅仅是最大储存能量。
了解其中的权衡
SOC 更简单，但并不完整
库仑计数使 SOC 相对直观且计算效率高。然而，它会累积测量误差，并不能直接表示负载可以获得多少能量。
基于电压的修正可以提供帮助，但电压还会受到电流、温度、滞后、松弛和老化的影响。
SOE 更有用，但更加依赖条件
SOE 能够更准确地反映实际能量输出，但需要可靠的电压和电流测量，以及明确定义的能量边界。
结果取决于放电倍率、温度、截止电压、静置条件，以及计算使用的是 OCV 还是带载端电压。
百分比需要明确的参考值
只有在最大可用能量已经定义的情况下，“剩余 SOE”才具有实际意义。该参考值可能取决于所选的工作窗口和测试协议，而不是电芯理论上的物理极限。
如果限制条件和测试条件不一致，不同实验室或不同电芯设计得到的 SOE 数值可能无法直接比较。
如何将这些内容应用于您的项目
应当将两个参数结合起来测量和解读，而不是将其中一个视为另一个的替代指标。
- 如果您的主要关注点是容量、库仑效率或循环寿命测试：将 SOC 作为主要状态变量，采用受控的电流积分方法，并明确规定工作窗口。
- 如果您的主要关注点是运行时间、车辆续航或可用能量：基于电压–电流积分数据计算 SOE，并结合具体应用的电压、负载和截止条件。
- 如果您的主要关注点是电池管理系统开发：建立 OCV–SOC–SOE 查找关系，并在动态电流、温度和老化条件下进行验证。
- 如果您的主要关注点是比较电芯化学体系或设计：同时报告基于容量的 SOC 特性和基于能量的 SOE 特性，因为相同容量并不保证相同的可用能量。
SOC 解释还剩多少电量，而 SOE 解释这些电量实际还能发挥什么作用。
总结表：
| 参数 | 定义 | 测量方法 | 主要应用 |
|---|---|---|---|
| SOC（荷电状态） | 剩余容量（%） | 电流积分（库仑计数） | 容量测试、循环寿命、库仑效率 |
| SOE（能量状态） | 剩余能量（%） | 电压和电流积分 | 运行时间预测、续航里程估算、电池管理系统算法 |
| 关系 | SOC ≥ SOE（通常情况下） | 根据 OCV–SOC–SOE 映射得出 | 比较化学体系、设计电池管理系统 |
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