Porque é que a percentagem de carga (SoC) por vezes “salta”? (Também acontece com o lítio, especialmente com o LFP)

Se tiver uma bateria doméstica ligada à energia fotovoltaica, poderá observar um comportamento surpreendente:
a percentagem de carga (SoC, Estado de carga) nem sempre aumenta ou diminui de uma forma perfeitamente contínua.
Por vezes, parece fazer pequenos “cliques” (por exemplo, 52% → 47% ou 18% → 23%).

Na grande maioria dos casos, isto não indica uma falha: é o efeito natural do facto de o SoC ser um
estimativa inteligente, e não uma medição direta. E esta estimativa pode ser actualizada quando as condições mudam
(procura de energia, temperatura, fase de carga/descarga, períodos de repouso), ou quando o sistema é recalibrado.

1) O que é realmente o SoC? Uma estimativa, não um “sensor”

Não existe um sensor que “leia” a percentagem de carga como um flutuador no depósito.
O SoC é estimado por BMS (Sistema de gestão da bateria) utilizando medidas como:
atual, tensão e temperatura, juntamente com um modelo matemático.

Em muitas arquitecturas, uma combinação de:
contagem de coulomb (contando a quantidade de carga que entra/sai ao longo do tempo) e
correcções baseadas em tensão em repouso (OCV) e no temperatura.
Quando as condições se alteram ou as informações disponíveis melhoram, o algoritmo pode “realinhar” a estimativa,
e isto pode parecer um salto.

2) Porque é mais percetível no início da vida (ou após a reinicialização/atualização)

Nos primeiros dias/semanas de utilização - ou após uma reinicialização, uma atualização do firmware ou uma alteração importante dos parâmetros
o sistema pode passar por uma fase de calibração (frequentemente designado por auto-aprendizagem).
Nesta fase, o algoritmo aperfeiçoa os parâmetros com os quais traduz os sinais eléctricos em percentagens.

Quando o algoritmo encontra novos “pontos de referência” (por exemplo, condições próximas do fim da carga ou do fim da descarga),
ou períodos de repouso úteis para a leitura do OCV), pode corrigir a estimativa e fazer aparecer um instantâneo.

3) Excursão térmica: porque o calor/frio torna o SoC mais “nervoso”.”

A temperatura afecta todas as pilhas porque altera a sua resposta eletroquímica e eléctrica.
Em geral, a temperatura pode mudar:

• resistência interna e a tensão cai sob carga;
• a relação entre tensão em repouso (OCV) e SoC;
• a dinâmica de recuperação de tensões quando a carga muda ou a bateria “relaxa”.

Resultado: para a mesma quantidade de energia efetivamente presente, a tensão medida pode variar de forma diferente consoante a temperatura e a potência instantânea.
Se o algoritmo (também) utilizar a tensão para corrigir o SoC, pode atualizar a estimativa quando as condições mudam abruptamente.

4) Isto também acontece com o lítio? Sim. E é frequentemente mais visível no LiFePO₄ (LFP)

Este fenómeno não é “típico do sódio”: é comum a muitos produtos químicos (incluindo o lítio) porque depende da forma como o SoC é estimado.

Nomeadamente, nas baterias LiFePO₄ (LFP) A estimativa do SoC é frequentemente mais delicada porque a curva
OCV-SoC tem uma zona central muito “plana” (uma planalto):
Nesse intervalo, a tensão muda pouco, embora a percentagem de carga mude bastante.
Isto reduz a ’observabilidade“ baseada na tensão do SoC e torna mais prováveis as correcções não perfeitamente lineares,
especialmente com ruído, cargas variáveis e baixas temperaturas.

(Para uma contextualização técnica: vários trabalhos referem que o LFP tem um patamar OCV-SoC que torna a estimativa do SoC mais difícil e que pequenos erros/ruído de tensão
pode amplificar-se em erros de SoC; além disso, a histerese entre carga e descarga deve ser cuidadosamente gerida).

5) Porque, em alguns casos, o sódio pode ser mais sensível a extremos (SoC baixo / SoC alto)

Neste ponto, é importante ser preciso: não existe um comportamento único do “sódio”, porque este depende da especificação química (cátodo/ânodo),
pela conceção da embalagem e pelo algoritmo BMS. Dito isto, algumas provas experimentais em células comerciais mostram que
em certas tecnologias de iões de sódio a dependência da resistência/impedância em relação a temperatura e SoC
pode ser mais pronunciado do que nas células LFP e que, nas regiões de SoC mais baixo, as perdas/ineficiências podem aumentar.

De um ponto de vista prático, isto significa que se aproxima dos extremos (especialmente em baixo SoC e frio ou alta potência):

• A tensão pode ser mais “sensível” às variações de carga (maior queda de tensão);
• a energia imediatamente utilizável pode ser temporariamente reduzida por razões de tensão/potência;
• o estimador SoC pode fazer correcções mais visíveis porque os parâmetros eléctricos mudam mais rapidamente.

Além disso, tal como acontece com muitos produtos químicos, as áreas próximas dos limites podem incluir regiões com diferentes gradientes de tensão e fenómenos
relacionadas com transições de fase ou planaltos/ declives (dependendo dos materiais): isto pode tornar o mapeamento da tensão↔SoC mais “não linear”
e, por conseguinte, mais susceptíveis de serem recalculados quando a temperatura e a carga mudam.

6) Como ler a imagem inserida abaixo (e perceber se é “normal”)

Ao olhar para um gráfico ou captura de ecrã com o SoC, para interpretar corretamente quaisquer “saltos”, verifique sempre também:

1. Temperatura da bateria (se mudar muito, é normal que a estimativa seja actualizada);
2. Potência de carga/descarga (picos súbitos alteram a tensão sob carga);
3. Fases de repouso (em repouso, a tensão estabiliza e o OCV é mais informativo);
4. Zonas próximas do fim da carga/descarga (em que muitos sistemas aplicam uma lógica e correcções conservadoras).

7) Quando é que nos devemos realmente preocupar

Faz sentido pedir uma verificação se se aperceber:

• disparos muito amplos e repetidos (por exemplo, 20-30%) sem alterações de temperatura ou potência;
• alarmes recorrentes ou limitações súbitas frequentes;
• comportamento incoerente entre a energia trocada (kWh) e a variação do SoC durante longos períodos.