Capire la deriva del SOC
Perché la percentuale della batteria salta - e come risolvere.
Di seguito la versione completa - cosa succede davvero dentro la batteria, perché la percentuale deriva e come funziona esattamente il reset.
Il problema: la curva di tensione piatta
Per capire la deriva del SOC devi conoscere una cosa su come il litio differisce dal piombo-acido - la curva di tensione.
L'"indicatore carburante" del piombo-acido
Una batteria piombo-acido tradizionale si comporta come il serbatoio di un'auto. Man mano che consumi energia, la tensione scende in linea retta e prevedibile. Un monitor guarda la tensione (ad esempio 12.2V) e sa quasi esattamente quanto è piena la batteria (circa 50%). Semplice.
Il "precipizio" del litio
Il LiFePO4 non si comporta così. È progettato per erogare potenza stabile per tutto l'intervallo utile, quindi la tensione si muove appena che la batteria sia all'80% o al 30%. Poi crolla all'improvviso alla fine.
È ottimo per gli elettrodomestici - il frigorifero vede la stessa tensione tutto il giorno - ma un incubo per il monitor. La tensione non può indicargli la percentuale, perché non cambia.
Come il monitor conta l'energia (conteggio Coulomb)
Poiché la tensione non aiuta, il BMS usa un metodo diverso: conteggio Coulomb. Gli shunt esterni (come il Victron BMV abbinato a una batteria TITAN) funzionano allo stesso modo - e la gamma di batterie TITAN espone gli stessi dati via Bluetooth, così puoi vederli nell'app TITAN Lithium sul telefono.
Immagina di stare a una porta con un contaclick, contando le persone che entrano ed escono da un edificio:
- Sai che l'edificio è partito con 100 persone (pieno).
- Conti 50 persone in uscita.
- Assumi che ne restino 50 dentro.
È esattamente ciò che fa il BMS. Misura la corrente (ampere) in entrata e in uscita nel tempo e da lì calcola quanti ampereora restano nel pacco.
Figura 3: animazione che mostra il BMS che conta l'energia in entrata e in uscita.
Perché avviene il "salto" (la deriva)
Il conteggio Coulomb è molto accurato per un giorno o una settimana. Ma piccoli errori di misura si accumulano nel corso dei mesi.
- Un errore di misura dello 0.1% oggi non conta.
- Dopo tre mesi di carica e scarica continua, quell'errore dello 0.1% può diventare una discrepanza del 10%, 20% o anche 30%.
Il monitor creda che la batteria sia al 40%, in base al conteggio cumulato. Ma fisicamente le celle sono vuote.
L'effetto "carico fantasma"
Il BMS TITAN è calibrato per ignorare correnti estremamente basse - possono sembrare rumore elettrico. C'è una buona ragione di sicurezza: se rendessimo il BMS più sensibile (ad esempio 0.2A), il rumore elettrico casuale potrebbe farlo credere che scorra corrente quando non è così. Conta perché il BMS usa la corrente di scarica come uno dei segnali di sicurezza - attende di vedere un carico reale prima di riaprire la porta di carica dopo un taglio a carica completa. Se il rumore imitasse la scarica, il BMS potrebbe riaprire la porta di carica su un pacco pieno, portando a sovraccarica e a un vero rischio d'incendio.
La soglia di 0,6A: il BMS TITAN arrotonda di fatto a zero tutto ciò che è sotto ~0.6A (circa 8W a 12V). Quindi una singola luce LED, un caricatore USB per telefono o l'indicatore standby di una TV possono essere invisibili al monitor.
Il risultato: un carico da 0,4A attivo tutta la notte (10 ore) rimuove fisicamente 4Ah di energia. Il BMS, però, ha registrato 0Ah. Lo schermo segna 100% quando la batteria è in realtà a circa 96%. Moltiplica per qualche mese e ottieni una deriva evidente.
(energia fisica)
Figura 4: come i carichi fantasma creano deriva del SOC e salti improvvisi.
La soluzione: risincronizzare il sistema
La correzione corretta è dare al BMS un punto di riferimento noto, così può azzerare il contatore a un vero 100%. Abbiamo integrato un trigger di reset esplicito nella logica di protezione proprio per questa situazione.
La soluzione: una carica completa al 100%
Carica la batteria completamente finché non accade una di queste due cose:
- Scatta la protezione da sovratensione del pacco (circa 14.4V).
- Scatta la protezione da sovratensione della cella (circa 3.60V su una singola cella).
Quando il caricabatterie spinge il pacco fino a uno di quei limiti, il BMS interrompe brevemente la carica. In quel momento preciso, il BMS sa con certezza che la batteria è fisicamente piena.
Resetta subito il contatore interno al 100%, cancellando tutta la deriva accumulata. Da lì il monitor torna allineato all'energia reale nelle celle.
Far arrivare davvero il caricabatterie
Qui è il punto che coglie quasi tutti. Sapere che serve una carica completa è una cosa; farla erogare dal caricabatterie è un'altra, e la maggior parte non ci riesce con le impostazioni di fabbrica.
L'abbiamo misurato sull'intera flotta: delle batterie che inviano dati utili, circa l'87% non raggiunge mai la tensione necessaria per attivare il reset. Non perché qualcosa non vada, ma perché il caricabatterie si ferma appena prima e nessuno ha mai avuto motivo di controllare. Se la percentuale deriva e hai caricato diligentemente fino a quello che il caricabatterie chiama "pieno", è quasi certamente questo il motivo.
Due tensioni, e non sono lo stesso numero
Confonderle è il motivo per cui questa correzione fallisce, quindi vale la pena essere precisi:
- 14.4V è ciò che la batteria deve raggiungere. È un dato delle celle, non un'impostazione che puoi cambiare. Al di sotto, non avviene alcun reset.
- 14.6V è ciò che devi impostare sul caricabatterie. Un caricabatterie impostato esattamente a 14.4V sfiora appena la soglia e, considerando la caduta di tensione sui cavi, potrebbe non arrivarci. Impostare 14.6V dà margine sufficiente per superarla correttamente.
Imposta 14.4V e molto probabilmente ripeterai tutto chiedendoti perché non è successo nulla.
Cosa fare, qualunque sia il caricabatterie
- Se la tensione di assorbimento è modificabile, impostala a 14.6V, esegui una carica completa, poi rimettila com'era. Basta una carica. È di solito la risposta giusta.
- Se non è modificabile, scopri cosa raggiunge davvero. Se è sotto 14.4V, quel caricabatterie non potrà mai correggere la lettura da solo e dovrai prendere in prestito o installarne uno che possa. Vale comunque la pena saperlo.
- Se hai un sistema Victron con DVCC attivo, c'è una seconda strada: disattiva DVCC per una singola carica così il caricabatterie segue il proprio profilo, poi riattivalo. Vedi la guida all'integrazione Victron per capire perché DVCC causa questo.
Tutte queste operazioni sono reversibili e nessuna richiede di aprire la batteria o toccare qualcosa all'interno.
14.6V è sicuro?
Sì, ed è una domanda legittima. Alzare la tensione di carica sembra qualcosa che dovrebbe avere un avvertimento.
Non serve, perché il BMS controlla ogni cella singolarmente per tutto il tempo e le protegge indipendentemente da ciò che chiede il caricabatterie. Quella protezione è ciò che attiva il reset. La tensione più alta non spinge di più la batteria: dà al caricabatterie margine sufficiente per raggiungere un limite che il BMS avrebbe comunque imposto.
Come capire che ha funzionato
Apri la scheda Protezioni nell'app TITAN e guarda il contatore di sovratensione cella. Se il reset è avvenuto, sarà aumentato di uno.
Un contatore etichettato sovratensione che sale suona allarmante, ma non lo è. È semplicemente la batteria che registra che una cella ha toccato il limite superiore, che è proprio l'evento che volevi produrre. Vedere quel numero aumentare è la conferma che cercavi, non un avvertimento.
