Sviluppo di moduli batterie litio-ioni per avviamento - Enea
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Un primo approccio nel risolvere il problema si può avere in fase <strong>di</strong> costruzione del pacco,<br />
selezionando celle il più possibile simili tra loro e <strong>di</strong>sponendole in modo che la <strong>di</strong>stribuzione <strong>di</strong><br />
tem<strong>per</strong>atura all’interno del pacco sia la più uniforme possibile. In un veicolo, la tem<strong>per</strong>atura<br />
all’interno del vano motore, nel compartimento passeggeri o nel bagagliaio sono<br />
significativamente <strong>di</strong>fferenti e <strong>di</strong>stribuire le celle attraverso il veicolo <strong>per</strong> ripartire il peso può<br />
causare con<strong>di</strong>z<strong>ioni</strong> termiche <strong>di</strong> esercizio non uniformi. D’altro canto, se le celle sono<br />
concentrate in un unico grande pacco, le celle esterne, in contatto con l’ambiente esterno,<br />
possono raffreddarsi maggiormente <strong>di</strong> quelle interne, a meno che non si preveda un sistema <strong>di</strong><br />
raffreddamento.<br />
Per fornire una soluzione <strong>di</strong>namica a questi problemi, il BMS deve incorporare una funzione <strong>di</strong><br />
bilanciamento: ciò viene ottenuto sostanzialmente me<strong>di</strong>ante il monitoraggio dello stato <strong>di</strong><br />
carica delle singole celle ed il controllo della carica applicata ad ogni cella nel pacco durante la<br />
fase <strong>di</strong> carica. Una tecnica <strong>di</strong> equalizzazione efficace deve <strong>per</strong>mettere a tutti gli elementi <strong>di</strong><br />
raggiungere la tensione <strong>di</strong> carica finale inibendo la carica alle celle già completamente cariche;<br />
solo al raggiungimento della completa carica <strong>di</strong> tutte le celle <strong>di</strong> potrà interrom<strong>per</strong>e il processo.<br />
4.5 Meto<strong>di</strong> <strong>di</strong> bilanciamento.<br />
Le <strong>batterie</strong> al piombo e al nichel possiedono una sorta <strong>di</strong> metodo <strong>di</strong> bilanciamento naturale.<br />
Infatti, possono essere portate in regime <strong>di</strong> sovraccarica (<strong>per</strong> un <strong>per</strong>iodo <strong>di</strong> tempo non<br />
eccessivo ed un regime non troppo severo) senza recare danno <strong>per</strong>manente alle celle. Infatti,<br />
le celle cariche non continuano a caricarsi, ma rilasciano l’energia sotto forma <strong>di</strong> gas attraverso<br />
la valvola <strong>di</strong> sfiato <strong>di</strong> cui sono dotate, fino a quando le celle più deboli raggiungono lo stato <strong>di</strong><br />
carica completa. Similmente, in fase <strong>di</strong> sovrascarica (sempre <strong>per</strong> tempi limitati e regimi non<br />
troppo severi), l’energia viene rilasciata in forma <strong>di</strong> incremento della tem<strong>per</strong>atura <strong>di</strong> cella,<br />
senza che ciò ne comporti il danneggiamento <strong>per</strong>manente. Questo costituisce un metodo<br />
naturale <strong>di</strong> bilanciamento <strong>per</strong> una stringa <strong>di</strong> tali celle in serie. L’argomento è trattato nel report<br />
“Uso <strong>di</strong> <strong>batterie</strong> al <strong>litio</strong> in applicaz<strong>ioni</strong> SLI e navali” prodotto dall’Università <strong>di</strong> Pisa, al quale si<br />
rimanda <strong>per</strong> maggiori dettagli.<br />
L’idea base del bilanciamento <strong>per</strong> <strong>batterie</strong> al <strong>litio</strong> è quella <strong>di</strong> usare circuiti esterni <strong>per</strong> bilanciare<br />
le celle. Si fa <strong>di</strong>stinzione tra tecniche <strong>di</strong> bilanciamento <strong>di</strong> tipo passivo ed attivo. Nel caso del<br />
bilanciamento passivo, il circuito esterno è <strong>di</strong> tipo resistivo e viene utilizzato <strong>per</strong> <strong>di</strong>ssipare<br />
l’energia in eccesso su resistori connessi in parallelo ad ogni singola cella e livellare la<br />
<strong>di</strong>stribuzione dei valori <strong>di</strong> stato <strong>di</strong> carica delle varie celle all’interno del sistema <strong>batterie</strong>. Nel<br />
caso del bilanciamento attivo, il circuito esterno viene usato <strong>per</strong> estrarre l’energia dalle celle<br />
più cariche e <strong>di</strong>stribuirla a quelle meno cariche o <strong>per</strong> caricare selettivamente le celle in<br />
funzione del loro stato <strong>di</strong> carica: in tal modo il livellamento della <strong>di</strong>stribuzione dei valori dello<br />
stato <strong>di</strong> carica delle celle all’interno del sistema viene ottenuto senza <strong>di</strong>ssipazione dell’energia<br />
su componenti passivi.<br />
Sono <strong>di</strong>sponibili molti meto<strong>di</strong> <strong>di</strong> bilanciamento: nel seguito, i principali tra questi saranno<br />
brevemente presentati <strong>per</strong> tipologia <strong>di</strong> circuito [4], [6].<br />
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