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:
a percentagem de carga (SoC, Estado de carga) nem sempre aumenta ou diminui de uma forma perfeitamente contínua.
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
estimativa inteligente, non una misura diretta. E questa stima può aggiornarsi quando cambiano le condizioni
(procura de energia, temperatura, fase de carga/descarga, períodos de repouso), ou quando o sistema é recalibrado.

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.
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 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 calibração (frequentemente designado por auto-aprendizagem).
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:

• resistência interna e a tensão cai sob carga;
• a relação entre tensão em repouso (OCV) e SoC;
• a dinâmica de recuperação de tensões 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.

Nomeadamente, nas baterias LiFePO₄ (LFP) la stima del SoC è spesso più delicata perché la curva
OCV–SoC ha una zona centrale molto “piatta” (un planalto):
Nesse intervalo, a tensão muda pouco, embora a percentagem de carga mude bastante.
Questo riduce l’“osservabilità” del SoC basata su tensione e rende più probabili correzioni non perfettamente lineari,
especialmente com ruído, cargas variáveis e baixas temperaturas.

(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
em certas tecnologias de iões de sódio a dependência da resistência/impedância em relação a temperatura e SoC
può essere più marcata rispetto a celle LFP, e che in regioni di SoC più basse le perdite/inefficienze possono aumentare.

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

• la tensione può essere più “sensibile” a cambi di carico (maggiore queda de tensão);
• 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.

Além disso, tal como acontece com muitos produtos químicos, as áreas próximas dos limites podem incluir regiões com diferentes gradientes de tensão e fenómenos
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 da bateria (se cambia molto, è normale che la stima si aggiorni);
2. Potência de carga/descarga (picos súbitos alteram a tensão sob carga);
3. Fases de repouso (in riposo la tensione si stabilizza e l’OCV è più informativa);
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

È sensato chiedere una verifica se noti:

• disparos muito amplos e repetidos (es. 20–30%) senza variazioni di temperatura o potenza;
• alarmes recorrentes ou limitações súbitas frequentes;
• comportamento incoerente entre a energia trocada (kWh) e a variação do SoC durante longos períodos.