Perché a volte la percentuale di carica (SoC) “salta”? Una guida semplice (ma tecnica) per capirlo

Perché la percentuale di carica (SoC) a volte “salta”? (Succede anche al litio, soprattutto LFP)

Se hai una batteria domestica collegata al fotovoltaico, può capitare di vedere un comportamento che sorprende:
den Prozentsatz der Ladung (SoC, Zustand der Ladung) steigt oder fällt nicht immer vollkommen kontinuierlich.
A volte sembra fare piccoli “scatti” (ad esempio 52% → 47% oppure 18% → 23%).

Nella grande maggioranza dei casi questo non indica un guasto: è l’effetto naturale del fatto che il SoC è una
intelligente Schätzung, non una misura diretta. E questa stima può aggiornarsi quando cambiano le condizioni
(Leistungsbedarf, Temperatur, Lade-/Entladephase, Ruhezeiten) oder wenn das System neu kalibriert wird.

1) Cos’è davvero il SoC? Una stima, non un “sensore”

Non esiste un sensore che “legge” la percentuale di carica come un galleggiante nel serbatoio.
Der SoC wird geschätzt durch BMS (Batterie-Management-System) unter Verwendung von Maßnahmen wie:
aktuell, Spannung e Temperatur, zusammen mit einem mathematischen Modell.

In vielen Architekturen wird eine Kombination aus:
Coulombzählung (Zählen, wie viel Ladung im Laufe der Zeit ein- und ausgeht) und
Korrekturen aufgrund von Spannung im Ruhezustand (OCV) und am Temperatur.
Quando cambiano le condizioni o migliorano le informazioni disponibili, l’algoritmo può “riallineare” la stima,
e questo può apparire come un salto.

2) Perché si nota di più all’inizio vita (o dopo reset/aggiornamenti)

Nei primi giorni/settimane di utilizzo — o dopo un reset, un aggiornamento firmware, o un cambio importante di parametri —
il sistema può attraversare una fase di Kalibrierung (oft genannt selbstlernend).
In questa fase l’algoritmo affina i parametri con cui traduce segnali elettrici in percentuale.

Quando l’algoritmo trova nuovi “punti di riferimento” (per esempio condizioni vicine a fine carica o fine scarica,
o periodi di riposo utili per leggere l’OCV), può correggere la stima e far apparire uno scatto.

3) Escursione termica: perché caldo/freddo rende il SoC più “nervoso”

La temperatura influenza tutte le batterie perché cambia la loro risposta elettrochimica ed elettrica.
In generale, la temperatura può modificare:

• Innenwiderstand und Spannungsabfälle unter Last;
• die Beziehung zwischen Spannung im Ruhezustand (OCV) e SoC;
• die Dynamik der Spannungserholung quando il carico cambia o la batteria si “rilassa”.

Risultato: a parità di energia realmente presente, la tensione misurata può cambiare in modo diverso a seconda della temperatura e della potenza istantanea.
Se l’algoritmo usa (anche) la tensione per correggere il SoC, può aggiornare la stima quando le condizioni cambiano bruscamente.

4) Succede anche al litio? Sì. E spesso è più evidente su LiFePO₄ (LFP)

Questo fenomeno non è “tipico del sodio”: è comune a molte chimiche (litio incluso) perché dipende dal modo in cui si stima il SoC.

Insbesondere bei Batterien LiFePO₄ (LFP) la stima del SoC è spesso più delicata perché la curva
OCV–SoC ha una zona centrale molto “piatta” (un Hochebene):
In diesem Bereich ändert sich die Spannung nur geringfügig, der prozentuale Anteil der Ladung jedoch sehr stark.
Questo riduce l’“osservabilità” del SoC basata su tensione e rende più probabili correzioni non perfettamente lineari,
insbesondere bei Lärm, variablen Lasten und niedrigen Temperaturen.

(Per approfondire tecnico: diversi lavori riportano che l’LFP ha un plateau OCV–SoC che rende la stima SoC più difficile, e che piccoli errori/rumori di tensione
possono amplificarsi in errori di SoC; inoltre l’isteresi tra carica e scarica va gestita con cura.)

5) Perché, in alcuni casi, il sodio può risultare più sensibile agli estremi (basso SoC / alto SoC)

Qui è importante essere precisi: non esiste “il sodio” come comportamento unico, perché dipende dalla specifica chimica (catodo/anodo),
dal progetto del pack e dall’algoritmo del BMS. Detto questo, alcune evidenze sperimentali su celle commerciali mostrano che
bei bestimmten Natrium-Ionen-Technologien die Abhängigkeit von Widerstand/Impedanz von Temperatur e SoC
può essere più marcata rispetto a celle LFP, e che in regioni di SoC più basse le perdite/inefficienze possono aumentare.

Aus praktischer Sicht bedeutet dies, dass sie nahe an den Extremen liegen (insbesondere bei niedrigem SoC und kalter oder hoher Leistung):

• la tensione può essere più “sensibile” a cambi di carico (maggiore Spannungsabfall);
• l’energia immediatamente utilizzabile può ridursi temporaneamente per ragioni di tensione/potenza;
• l’estimatore del SoC può fare correzioni più visibili perché i parametri elettrici cambiano più rapidamente.

Darüber hinaus können, wie bei vielen chemischen Stoffen, Bereiche in der Nähe der Grenzwerte Regionen mit unterschiedlichen Spannungsgradienten und Phänomenen umfassen
legati a transizioni di fase o a plateaus/pendenze (a seconda dei materiali): questo può rendere la mappatura tensione↔SoC più “non lineare”
e quindi più soggetta a ricalcoli quando cambiano temperatura e carico.

6) Come leggere l’immagine che inserirai qui sotto (e capire se è “normale”)

Quando guardi un grafico o una schermata con il SoC, per interpretare correttamente eventuali “salti” controlla sempre anche:

1. Temperatur der Batterie (se cambia molto, è normale che la stima si aggiorni);
2. Leistung beim Laden/Entladen (plötzliche Spannungsspitzen verändern die Spannung unter Last);
3. Phasen der Ruhe (in riposo la tensione si stabilizza e l’OCV è più informativa);
4. Bereiche kurz vor Ende der Ladung/Entladung (wo viele Systeme konservative Logik und Korrekturen anwenden).

7) Wann man sich wirklich Sorgen machen sollte

È sensato chiedere una verifica se noti:

• sehr weite und wiederholte Schüsse (es. 20–30%) senza variazioni di temperatura o potenza;
• Wiederkehrende Alarme oder häufige plötzliche Einschränkungen;
• inkonsistentes Verhalten zwischen der ausgetauschten Energie (kWh) und der SoC-Schwankung über lange Zeiträume.