Margine di protezione e capacità utilizzabile della batteria

La capacità lorda, la capacità netta (utilizzabile) e l’energia tra il 100–0% indicato di un’auto elettrica descrivono quantità diverse. I margini di protezione limitano la finestra di funzionamento, mentre alcuni veicoli offrono energia utilizzabile anche sotto lo 0% indicato.

Energia lorda, netta e nell’intervallo indicato

Costruttori e organizzazioni di prova usano termini come lordo, nominale, netto e utilizzabile con convenzioni di misura diverse. In questo capitolo, i valori di capacità in kWh descrivono energia; le condizioni iniziali e finali determinano quali dati si possono confrontare.

La capacità lorda è il contenuto energetico totale dichiarato dal costruttore prima di applicare la finestra di funzionamento accessibile al conducente. È un valore nominale in condizioni specificate, non tutta l’energia che si potrebbe estrarre portando le celle oltre i limiti consentiti.

EVKX definisce la capacità netta, o utilizzabile, come tutta l’energia accessibile al conducente dal 100% indicato fino all’arresto della propulsione. Include quindi un’eventuale riserva accessibile sotto lo 0% indicato. I costruttori possono adottare un limite diverso per un valore denominato netto o utilizzabile: occorre verificare la definizione della fonte. La voce di glossario Capacità lorda e netta della batteria offre un breve riferimento per questi termini.

L’energia nell’intervallo indicato comprende soltanto il tratto dal 100% allo 0% indicato. A parità di condizioni:

Energia tra il 100–0% indicato = capacità netta − riserva accessibile sotto zero

Per una batteria ipotetica con 80 kWh di capacità netta, inclusi 3 kWh disponibili sotto lo 0% indicato:

Energia tra il 100–0% indicato = 80 − 3 = 77 kWh

La riserva di 3 kWh fa parte della capacità netta. Il margine inferiore di protezione inaccessibile resta escluso, anche dopo l’arresto della propulsione.

Valori lordi e netti pubblicati

I seguenti valori dei costruttori illustrano la differenza dichiarata tra capacità lorda e netta. La differenza è calcolata dalla coppia di valori di ciascuna fonte.

Queste differenze rappresentano il 5,1%, circa il 7,0% e circa il 7,6% dei rispettivi valori lordi. Non stabiliscono come sia ripartito il margine sopra e sotto la finestra accessibile, né quanta energia resti dopo lo zero indicato. Questi limiti richiedono riscontri separati per la specifica versione della batteria.

Come funzionano i margini di protezione

Il sistema di gestione della batteria (BMS) controlla fino a che punto le stesse celle possono essere caricate e scaricate. Monitora le tensioni dei gruppi di celle e altre misure per mantenere il funzionamento entro i limiti consentiti. Analog Devices: stima di SOC e SOH Il margine di protezione è la parte esclusa dalla finestra accessibile al conducente.

Il diagramma è concettuale: le tensioni indicate sono illustrative, non limiti universali per le auto elettriche. La scala percentuale non va interpretata come la scala del SOC sul quadro strumenti. “Brick Buffer” indica il margine inferiore di protezione inaccessibile; il diagramma non mostra separatamente una riserva accessibile sotto zero. Dove presente, questa riserva si trova tra lo zero indicato e l’interruzione della trazione, all’interno della capacità netta.

Limiti superiore e inferiore

Il margine superiore lascia parte dell’intervallo nominale al di fuori della ricarica normale. Tenere le celle lontane dall’estremo superiore può ridurne l’esposizione a livelli di carica elevati, ma l’effetto sull’invecchiamento dipende dalla cella e dalle condizioni di funzionamento. Gli esperimenti di Smith e colleghi su celle grafite/NMC hanno mostrato che temperatura, livello di carica, profondità di scarica e tasso di ricarica influenzavano la perdita di capacità; l’invecchiamento calendariale non aumentava uniformemente con il livello di carica. Smith et al.: modello di durata delle batterie agli ioni di litio

All’estremo inferiore, i limiti di controllo restringono la scarica prima che i gruppi di celle raggiungano condizioni di sottotensione dannose. Un gruppo che raggiunge il proprio limite può interrompere la scarica dell’intero pacco mentre altri gruppi conservano energia. Bilanciamento delle celle spiega come le differenze di carica influenzano l’accesso all’energia del pacco.

Una maggiore differenza dichiarata tra lordo e netto fornisce quindi troppo poche informazioni per classificare la longevità delle batterie. La finestra di funzionamento va considerata insieme al progetto delle celle e alla loro storia termica e di ricarica. Sistema di gestione della batteria descrive le misure e le decisioni di controllo che fanno rispettare i limiti.

Che cosa significano il 100% e lo 0% indicati

Carica completa e limite scelto dal conducente

Il 100% indicato segna il limite superiore della normale scala di carica mostrata al conducente. Un limite scelto da quest’ultimo, come l’80%, interrompe la ricarica prima all’interno della stessa scala; non ridefinisce il margine di protezione del costruttore.

Anche la frenata rigenerativa carica la batteria e deve rispettarne la potenza di ricarica consentita. Un margine superiore inaccessibile non garantisce spazio aggiuntivo per la rigenerazione quando è indicata la carica completa. Per esempio, il manuale statunitense Tesla della Model 3 dal 2024 in poi afferma che la rigenerazione può essere limitata quando la batteria è fredda o completamente carica. Manuale statunitense della Tesla Model 3 (2024+): frenata e arresto La riduzione progressiva della potenza di ricarica e i limiti di potenza della batteria e della stazione sono trattati in Ricarica della batteria.

Zero indicato e riserva restante

Lo 0% indicato è un punto sulla scala del quadro strumenti. La propulsione può arrestarsi lì oppure continuare con una riserva accessibile. Quando l’energia scarseggia, il veicolo può emettere avvisi e ridurre la potenza; soglie e sequenza dipendono dal modello.

Nel settembre 2025, ADAC ha pubblicato una prova di sei auto elettriche: VW ID.3, Tesla Model Y, Kia EV6, Volvo EX40, BYD Seal e Nio EL6. Nessuna si è fermata immediatamente allo zero indicato, e ADAC ha descritto circa 15–20 km aggiuntivi a potenza ridotta. Le prove hanno utilizzato veicoli recenti su un percorso pianeggiante con bel tempo. ADAC ha avvertito che in inverno o con batterie invecchiate la riserva poteva essere molto minore o quasi assente. ADAC: sei auto elettriche guidate oltre lo zero indicato

Questa riserva di marcia misurata non fornisce un valore per l’energia inaccessibile rimasta dopo l’interruzione della trazione. Guidare fino all’arresto dell’auto misura la finestra accessibile nelle condizioni della prova.

Seguite gli avvisi del veicolo anziché pianificare di utilizzare una riserva. Il manuale statunitense Tesla della Model 3 dal 2024 in poi indica di non presumere che rimanga autonomia allo zero indicato. Spiega anche che esaurire l’autonomia può interrompere il sostegno alla batteria a bassa tensione, rendendo necessaria un’alimentazione esterna a bassa tensione prima di avviare la ricarica ad alta tensione. Le istruzioni per il ripristino sono specifiche del veicolo. Manuale statunitense della Tesla Model 3 (2024+): autonomia esaurita

Perché l’energia disponibile può cambiare

Condizioni e stime

L’energia disponibile durante un viaggio può differire dal valore netto nominale. Sotto carico, la tensione ai terminali di una cella diminuisce; una resistenza o corrente maggiore può portare prima il gruppo limitante alla tensione minima. Una corrente inferiore può ridurre questa caduta di tensione senza modificare la finestra di funzionamento programmata. La temperatura influisce anche sulla tensione e sulla resistenza usate per determinare la potenza consentita. MathWorks: stimatore della potenza della batteria

Il SOC indicato è una stima della carica, tradotta nella scala mostrata al conducente. L’energia dipende anche dalla tensione, quindi una variazione di un punto percentuale non deve necessariamente rappresentare una quantità fissa di kWh. Una correzione della stima può cambiare l’indicazione senza aggiungere energia né modificare i limiti fisici. Analog Devices: stima di SOC e SOH I metodi di stima sono spiegati in Sistema di gestione della batteria.

Modifiche della finestra tramite software

Un costruttore può rivedere la finestra consentita per una determinata batteria. L’annuncio di Audi Norvegia dell’ottobre 2021 offre un esempio documentato: gli e-tron 55 quattro idonei, prodotti da metà settembre 2018 fino a fine novembre 2019 e appartenenti a MY2019 e MY2020, potevano ricevere un aggiornamento che rendeva utilizzabili 86 kWh della batteria esistente da 95 kWh. Audi ha modificato anche il controllo dei motori e la gestione termica, quindi il vantaggio di autonomia non derivava soltanto da un aumento di capacità. Audi Norvegia: aggiornamento software per i primi e-tron 55 quattro

Si trattava di una modifica del funzionamento di un pacco esistente. Non dimostra che un’altra batteria abbia lo stesso margine per un aumento. Un aggiornamento può invece modificare la corrispondenza del SOC indicato o la stima della capacità: una diversa lettura sul quadro strumenti, da sola, non identifica quindi un limite superiore o inferiore modificato.

Distinguere le modifiche del margine dall’invecchiamento

Tre cambiamenti diversi possono influire sul risultato osservato dal conducente:

• L’invecchiamento delle celle riduce la capacità di accumulo o la capacità di erogare potenza.
• Una stima rivista cambia il SOC o la capacità disponibile riportati.
• Una finestra di funzionamento rivista cambia la quota accessibile della capacità residua delle celle.

Rendere accessibile una parte maggiore della capacità residua non ripristinerebbe la capacità persa per invecchiamento. Una capacità riportata stabile non dimostra, da sola, che il costruttore abbia liberato capacità riservata per compensare l’invecchiamento. Servono prove specifiche per il modello. Degrado della batteria spiega la perdita di capacità e l’aumento della resistenza.

Confrontare valori di capacità e misurazioni

Per un confronto utile, definite:

• La versione esatta della batteria e del software, e se il valore descrive una batteria nuova o un particolare veicolo usato.
• La grandezza misurata e i suoi limiti: energia lorda, netta o tra il 100–0% indicato, compreso il trattamento di un’eventuale riserva sotto zero.
• Le condizioni di prova e il punto di misura, inclusi temperatura, carico e misurazione dell’energia alla batteria o al caricatore.

Lordo meno netto è un calcolo basato su due valori specificati. Non consente di ricavare un valore netto mancante ipotizzando una percentuale standard di margine.

L’energia fatturata dal caricatore include perdite e consumi ausiliari a valle del suo contatore, quindi non può sostituire direttamente l’energia erogata dalla batteria. Perdite di ricarica spiega questi confini di misura.

Una stima basata sulla guida può aiutare a seguire i cambiamenti quando l’energia registrata e il SOC coprono lo stesso periodo e il confronto utilizza la stessa finestra energetica. Arrotondamenti del quadro strumenti, consumi omessi e correzioni del SOC ne limitano la precisione. Come verificare lo stato di salute della batteria di un’auto elettrica con una stima della capacità illustra la procedura e spiega come scegliere un riferimento equivalente per una batteria nuova.

Per una richiesta in garanzia, verificate quale definizione di capacità, procedura di prova e soglia accetta il costruttore prima di pagare un test. Garanzia della batteria tratta le garanzie sulla capacità e la copertura dei difetti.