SOC, SOH e SoF, stato di carica e condizioni della batteria

Gli indicatori principali dello stato di una batteria sono il SoC (State of Charge) e il SoH (State of Health). Scopriamo quali informazioni possiamo dedurre da questi dati in merito alla situazione dell’accumulatore del nostro mezzo elettrico o ibrido.

Stato carica batteria SoC (State of Charge)

Lo State of Charge (letteralmente “Stato di Carica”) ci informa sul livello di carica della batteria, in formato percentuale. È un dato che va interpretato accuratamente: un SoC del 100% di una batteria nuova permette un’autonomia molto maggiore rispetto allo stesso dato letto su una batteria più vecchia. Paragonandolo ad un’auto alimentata con carburante tradizionale, benzina o diesel, il SOC è l’indicazione del “livello” del carburante ovvero in caso di 100% rappresenta il pieno.

Infatti il valore SoC è spesso riportato con altri due dati ausiliari:

• A-SoC, ovvero SoC Assoluto, relativo alla capacità energetica di una batteria nuova
• R-SoC, ovvero SoC relativo, che tiene conto dell’effetto dell’invecchiamento della batteria

Stato salute batteria (State of Health)

I tre indicatori principali del SoH (Stato di Salute) sono:

• Capacità, cioè la quantità di energia (kWh) immagazzinabile
• Resistenza interna, che influisce sull’intensità della corrente erogata
• Auto scarica, cioè il fenomeno che fa perdere energia alla batteria, da ferma, al passare del tempo, che fornisce informazioni sull’integrità meccanica e l’affaticamento delle celle

Anche il SoH è diviso in:

• A-SoC, ovvero SoH Assoluto, relativo alla batteria nuova
• R-SoC, ovvero SoH relativo, che si riferisce alla capacità di accumulo quando la batteria è danneggiata

L’utilizzo in maniera più approfondita del SoH avviene in particolari esigenze come in campo medico.
Qui i tecnici si sono accorti che le batterie dei defibrillatori, per le quali è prevista la sostituzione ogni due anni, spesso avevano ancora il 90% della capacità di carica, e quindi venivano cambiate inutilmente e con notevole dispendio economico.

Sotto si può notare lo stato carica di una batteria con SOC al 50% (rispetto alla capacità originaria) ed SOH al 70%. Il 100% della batteria diventa il 70% della capacità originaria. In questo caso l’accumulatore ha perso il 30% della capacità.

Inoltre, la maggior parte delle chiamate di assistenza per gli apparati medici era dovuta proprio a malfunzionamenti di batterie, che non venivano usate in modo corretto. Questo tipo di analisi allunga la vita delle batterie e riduce il numero di guasti imprevisti.

SoF (State of function) prestazioni della batteria

Un altro indicatore molto importante, di solito però leggibile solo dai sistemi di diagnostica del personale specializzato, è il SoF (Stato di Funzionamento) che informa in merito alle prestazioni della batteria in termini di energia utilizzabile, osservando lo stato di carica rispetto alla capacità disponibile (non a quella nominale, che è disponibile solo teoricamente).

Questo valore può essere illustrato con il misuratore di carica a tre livelli in cui la capacità utilizzabile è indicata come energia immagazzinata sotto forma di carica (RSoH); la capacità  ancora disponibile è l’area “libera”, mentre la capacità persa a causa del deterioramento della batteria e non più disponibile è l’area indicata come “impronta”.

Analisi SoF della batteria con “Battery Parser“

Il SoF può essere letto tramite appositi dispositivi chiamati “Battery Parser” che estrapolano i dati intrinseci della batteria e li mostrano graficamente in un grafico chiamato “Fishbowl”. Il grafico elaborato dallo strumento è costituito dall’anello di carica, che indica lo stato di carica, e dall’area di stato con i messaggi PASS, CHARGE, CHECK e FAIL. L’area di stato illustra anche la capacità di immagazzinamento dell’energia tramite la linea di decadimento che si abbassa sempre di più con l’uso e l’età della batteria.

Le soglie mostrate nel grafico Fishbowl possono essere modificate: per esempio può essere alzata la soglia di carica rimanente sotto la quale la strumentazione di bordo deve indicare al guidatore che è necessario ricaricare la batteria. Questa analisi è molto importante non solo per le batterie dei veicoli, ma anche per gli altri dispositivi per i quali lo stato di salute degli accumulatori è fondamentale, come i dispositivi medici e i droni.

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