Sviluppo di moduli batterie litio-ioni per avviamento - Enea

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sensore di corrente 500 A, touch screen 5.7” La funzione di equalizzazione viene realizzata all’interno della scheda slave, durante la carica. La comunicazione tra la scheda slave e quella master, e tra quest’ultima ed il caricabatteria e/o il controllore del motore, avviene tramite CAB BUS. Nel caso del prototipo da laboratorio il caricabatteria è sostituito dal ciclatore, che attualmente non è provvisto di capacità di comunicazione CAN: in questo caso, si rende necessaria l’aggiunta di un relè per disconnettere le batterie in caso di anomalie. Figura 27 - BMS Tipo C 38
5. Batterie litio-ioni per avviamento. L’argomento è trattato in dettaglio nel report “Uso di batterie al litio in applicazioni SLI e navali” prodotto dall’Università di Pisa. In questo paragrafo si riporta una sintesi dell’argomento, rimandando al documento suddetto per la trattazione dettagliata. Le batterie per l’alimentazione dei servizi ausiliari a bordo di veicoli a propulsione convenzionale, (ma anche, seppur con qualche differenza) a propulsione elettrica e ibrida, sono spesso designate con la sigla SLI: Starting-Lighting-Ignition. Per questo tipo di applicazioni lo standard di fatto indiscusso è costituito da accumulatori al piombo acido, effettivamente molto convenienti dal punto di vista del costo e della maturità della tecnologia. La recente disponibilità di accumulatori basati sul litio, con caratteristiche anche molto differenti da un modello all’altro, congiunta con la continua crescita del grado di elettrificazione a bordo e di conseguenza della quantità di energia da stoccare nell’accumulatorie per l’alimentazione dei carichi ausiliari, rende sempre più interessante la possibilità di utilizzare, anche per questa applicazione accumulatori al litio. Pertanto è stato valutato preventivamente se e quali delle tecnologie di batterie al litio sono in grado di inserirsi nei sistemi elettrici degli autoveicoli attuali con impatto pressoché nullo sul dimensionamento delle altre parti del veicolo stesso. La valutazione è stata condotta con riferimento ai parametri di maggior interesse per l’applicazione in esame. Tutti i carichi del veicolo sono compatibili con una finestra di tensione che va, tipicamente, dai 13,5V ai 15 V. Una nuova batteria che si voglia sostituire alle batterie esistenti dovrà analogamente fornire tensione in questo intervallo. Se si considerano ad esempio batterie Nichel/Cobalto/Alluminio, comunemente denominate NCA, dalle iniziali degli elementi che compongono il catodo, la finestra di tensione di normale funzionamento della singola cella porta all’impossibilità pratica di restare all’interno della finestra di tensione sopra individuata: 3 elementi comportano tensioni troppo basse, mentre 4 elementi comportano valori troppo elevati. E’ altrettanto ampiamente noto che le batterie al litio non possiedono, come quelle al piombo, una naturale capacità di equalizzarsi, e devono pertanto essere equalizzate con dispositivi esterni, per garantire una capacità utile sfruttabile nel tempo relativamente costante. Pertanto i sistemi di monitoraggio, che comunque devono sussistere per ragioni di sicurezza, vengono normalmente integrati da sistemi di equalizzazione che effettuano un bilanciamento della carica presente nelle varie celle in serie, scaricando quelle più cariche e/o caricando quelle meno cariche. Va inoltre valutato attentamente se sia opportuno procedere ad un’equalizzazione di tipo dissipativo, più semplice, o attivo energeticamente più efficiente. La sostituzione di una batteria di avviamento tradizionale con una batteria di altro tipo deve inoltre essere verificata a livello di capacità nominale e prestazione all’avviamento. Le batterie automobilistiche di tipo SLI solo in casi eccezionali vengono scaricate a fondo. Normalmente, invece, esse sono soggette a piccole scariche poco profonde ed il loro invecchiamento è dovuto all’effetto combinato di questi microcicli e dell’invecchiamento naturale, a prescindere dall’uso che se ne fa. Per valutare l’utilizzabilità di una batteria al litio in applicazioni SLI andranno quindi valutati con attenzione le i parametri di invecchiamento per scariche poco profonde ed invecchiamento cronologico (shelf-life). Per quanto riguarda le tensioni, si è visto che la compatibilità con l’applicazione SLI si ha con certezza utilizzando una serie di 4 celle aventi la chimica LFP. 39
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