Sviluppo di moduli batterie litio-ioni per avviamento - Enea

Proteggere la batteria da condizioni al di fuori di quelle operative è fondamentale per tutte le
applicazioni BMS. In pratica, il BMS deve assicurare una protezione completa delle celle
evitando tutti gli eventuali funzionamenti al di fuori dei limiti operativi. Nella protezione delle
celle in generale si dovrebbero affrontare i seguenti eventi indesiderati o condizioni:
- sovratensione o tensione sotto il limite di cut off;
- corrente eccessiva;
- corto circuito;
- temperatura e pressione all’interno della cella;
- temperatura ambiente;
- abusi.
A tale scopo è necessario monitorare le singole celle che compongono la batteria e mantenerle
nei loro limiti operativi, fornendo un segnale di allarme in caso di condizioni incontrollate, di
perdita di comunicazioni o di un abuso, isolando la batteria in caso di emergenza. Nella sua
forma più semplice, il BMS prevede un interruttore "ON/OFF” sensibile ad un guasto o ad una
condizione di allarme, come un sovraccarico, che isola completamente la batteria con
l'apertura dei contatti principali
controllo della carica
Questa è una caratteristica essenziale del BMS, che deve occuparsi di fornire l'algoritmo
ottimale di carica per caricare le celle. L’uso di un metodo inadeguato di ricarica può
seriamente ridurre la durata di una batteria o addirittura provocarne la rottura. Infatti, quando
la batteria è completamente carica, la corrente di ricarica non viene più usata dalla batteria per
caricarsi e conseguentemente deve essere dissipata in qualche modo: in tali condizioni la
dissipazione della corrente di carica provoca la generazione di calore e di gas che sono
entrambi dannosi per le batterie e la sicurezza degli operatori. L’essenza di una buona ricarica
deve essere in grado di rilevare quando la ricostruzione dei prodotti chimici elettrodici è
completa e fermare il processo prima che si verifichino dei danni, mantenendo sempre la cella
nei limiti di tensione e temperatura. Nella maggior parte dei casi la ricarica termina quando si
raggiunge un limite di tensione chiamata tensione di terminazione.
determinazione del SOC
La determinazione del SOC, oltre ad essere utile per fornire all'utente l'indicazione della
capacità residua della batteria (analogia col serbatoio di carburante di un veicolo), è necessaria
al fine di garantire un funzionamento ottimale della batteria. Il controllo della SOC è una
funzione importante del BMS e nelle applicazioni automobilistiche è fondamentale la sua
conoscenza per la gestione efficiente e sicura dei flussi di energia.
Il SOC è determinato essenzialmente integrando il flusso di corrente nel tempo.
bilanciamento delle celle:
In un pacco batteria si possono avere piccole differenze tra le celle, dovute alle tolleranze di
costruzione o alle condizioni di esercizio, che tendono ad incrementarsi con l’esecuzione di ogni
ciclo di carica/scarica. Le celle “più deboli” durante i processi di carica e scarica subiscono
sollecitazioni maggiori rispetto alle altre, che le portano a divenire ancora più deboli, fino a
giungere al fallimento precoce delle celle stesse. Il bilanciamento delle celle è un modo per
compensare le celle più deboli rispetto alle altre in modo da ottenere una maggiore durata
della vita della batteria ed un comportamento più uniforme delle celle, che si traduce in una
ottimizzazione delle prestazioni della batteria.
acquisizione e registrazione dei dati
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