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:
la percentuale di carica (SoC, State of Charge) non sale o scende sempre in modo perfettamente continuo.
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
stima intelligente, non una misura diretta. E questa stima può aggiornarsi quando cambiano le condizioni
(potenza richiesta, temperatura, fase di carica/scarica, periodi di riposo), oppure quando il sistema si ricalibra.

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.
Il SoC viene stimato dal BMS (Battery Management System) usando misure come:
corrente, tensione e temperatura, insieme a un modello matematico.

In molte architetture si usa una combinazione di:
coulomb counting (contare quanta carica entra/esce nel tempo) e
correzioni basate sulla tensione a riposo (OCV) e sulla temperatura.
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 calibrazione (spesso chiamata self-learning).
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:

• resistenza interna e cadute di tensione sotto carico;
• la relazione tra tensione a riposo (OCV) e SoC;
• la dinamica di recupero tensione 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.

In particolare, sulle batterie LiFePO₄ (LFP) la stima del SoC è spesso più delicata perché la curva
OCV–SoC ha una zona centrale molto “piatta” (un plateau):
in quel range la tensione cambia poco anche se la percentuale di carica cambia parecchio.
Questo riduce l’“osservabilità” del SoC basata su tensione e rende più probabili correzioni non perfettamente lineari,
soprattutto con rumore, carichi variabili e temperature basse.

(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
in certe tecnologie sodio-ion la dipendenza di resistenza/impedenza da temperatura e SoC
può essere più marcata rispetto a celle LFP, e che in regioni di SoC più basse le perdite/inefficienze possono aumentare.

Dal punto di vista pratico, questo significa che vicino agli estremi (soprattutto in basso SoC e con freddo o potenze elevate):

• la tensione può essere più “sensibile” a cambi di carico (maggiore voltage sag);
• 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.

Inoltre, come per molte chimiche, le zone vicine ai limiti possono includere regioni con pendenze di tensione diverse e fenomeni
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. Temperatura batteria (se cambia molto, è normale che la stima si aggiorni);
2. Potenza di carica/scarica (picchi improvvisi cambiano la tensione sotto carico);
3. Fasi di riposo (in riposo la tensione si stabilizza e l’OCV è più informativa);
4. Zone vicine a fine carica/scarica (dove molti sistemi applicano logiche conservative e correzioni).

7) Quando preoccuparsi davvero

È sensato chiedere una verifica se noti:

• scatti molto ampi e ripetuti (es. 20–30%) senza variazioni di temperatura o potenza;
• allarmi ricorrenti o limitazioni improvvise frequenti;
• comportamenti incoerenti tra energia scambiata (kWh) e variazione SoC su lunghi periodi.