Sviluppo di moduli batterie litio-ioni per avviamento - Enea

Equalizzazione passiva
Con questa tecnica ogni cella (o gruppo di celle) ha in parallelo la serie di un resistore e un
elemento di commutazione (interruttore).
Gli interruttori vengono comandati da una logica di controllo che chiude selettivamente le
batterie che hanno raggiunto la carica completa sulle rispettive resistenze: l’intera corrente di
carica bypassa le celle completamente cariche e l’energia ad essa associata viene dissipata
sulle resistenze, fino a che le celle più deboli, che continuano a caricarsi, raggiungono
anch’esse lo stato di carica completa.
Figura 13 – Tecnica di equalizzazione passiva
I principali vantaggi di questa tecnica sono la semplicità circuitale e di realizzazione, la velocità
nell’equalizzazione. Gli svantaggi sono la richiesta di resistenze in grado di dissipare potenze
che possono essere anche notevoli e la necessità di avere interruttori capaci di interrompere
correnti elevate; queste esigenze possono portare a costi elevati e limitano il campo di utilizzo
ad applicazioni di potenze medio/basse.
Questo metodo, detto di “livellamento verso l’alto”, bypassa semplicemente le celle che hanno
raggiunto lo stato di carica completa. Altri metodi, detti di “livellamento verso il basso”,
individuano le celle più cariche all’interno del pacco e le scaricano sui resistori di bypass fino a
che raggiungono il valore di carica delle celle più deboli: la carica continua fino a che tutte le
celle sono completamente cariche, ma si limita la tensione che può essere applicata alle
singole celle e si bypassano le celle quando questa tensione è stata raggiunta. Siccome le
correnti di bypass usate sono basse, i tempi di equalizzazione sono molto lunghi. La
prestazione del pacco batterie è determinata dalla cella più debole, perché per completare la
carica bisogna attendere che si carichi completamente la cella più debole. Questo metodo è
comunque quello con costo più basso.
Equalizzazione attiva
L’equalizzazione attiva delle celle permette di avere un’efficienza energetica maggiore in
quanto l’energia immagazzinata dalla/e cella/e più cariche non viene dissipata ma ridistribuita
alle celle che si trovano a livelli di carica inferiori; per questa ragione vengono utilizzati
elementi non dissipativi quali condensatori, induttori o trasformatori. Esistono due tecniche di
equalizzazione attiva: a spostamento di carica (charge shuttling) e a convertitori di energia
(energy converters).
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