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Testo: <blockquote data-quote="eRAD77" data-source="post: 405316" data-attributes="member: 879"> <ul> <li data-xf-list-type="ul">Esposizione alle temperature estreme</li> </ul>La temperatura è certamente il fattore di degrado più influente tra tutte le condizioni, interne o esterne, cui le batterie sono sottoposte. E può essere un rilevante moltiplicatore di degrado se associata ad altre concause.In particolare sono molto temibili le alte temperature. Qualsiasi temperatura che ecceda i 30°C è considerabile deleteria ed il degrado cresce esponenzialmente al crescere della temperatura operativa o ambiente.In un sistema privo di raffreddamento attivo sarà il BMS, durante l’utilizzo, ad intervenire in caso di surriscaldamento tagliando la potenza (capacità di scarica) per abbassare le temperature minimizzando i danni.Ma il BMS nulla potrà contro i 60° del bagagliaio di un’auto parcheggiata fuori dall’autogrill mentre il proprietario si sta mangiando la Rustichella…Le basse temperature sono molto meno critiche perché la loro influenza sul sistema batteria è tendenzialmente temporanea. L’elettrolita, che a temperature medie ha la giusta densità di progetto, a basse temperature tende a gelificare rendendo meccanicamente più difficoltoso il flusso elettrico, quindi sia la capacità di (s)carica, sia la capacità effettiva dell’accumulatore sono temporaneamente ridotte in modo direttamente proporzionale all’abbassamento della temperatura.Un vero e proprio degrado permanente avviene solo in condizioni estreme con la richiesta di elevate potenze di (s)carica prima che le batterie si siano riscaldate con l’utilizzo (blando e continuativo) o attraverso un sistema di termoregolazione esterno.Questo è il motivo per cui quelle apparecchiature che non hanno un assorbimento lento e continuativo - che permette di portare progressivamente in temperatura le batterie - e che funzionano ad impulsi con repentine richieste di potenza (es. macchine fotografiche, utensili tipo trapani/avvitatori, chi spegne il motore in discesa dal Cervino per poi sparare il turbo… ) sono più suscettibili di blocchi funzionali.<ul> <li data-xf-list-type="ul">Temperature durante la ricarica</li> </ul>Le alte temperature, come abbiamo visto, sono sempre deleterie. La fase di carica non fa eccezione. Sono sempre da evitare.Le medio-basse temperature (±5°C) non rappresentano un grave fattore di rischio durante la fase di carica, a patto che questa sia sufficientemente lenta, cosa che abbiamo visto essere lo standard dei caricabatterie per eBike.Tra 5°C e 0°C la velocità di ricarica deve essere estremamente lenta per non essere un fattore di rischio.Al di sotto degli 0°C, senza un sistema di termoregolazione esterno, la carica è da evitare o addirittura inibita del tutto dal BMS.<ul> <li data-xf-list-type="ul">Stoccaggio (e temperature di)</li> </ul>Durante l’inutilizzo le batterie continuano il loro processo di invecchiamento naturale, ma tensione delle celle e temperatura ambiente possono essere dei grandissimi moltiplicatori di degrado oppure dei fattori di salvaguardia.La tensione ottimale per la lunga conservazione è attorno a 3.6-3.7v (corrispondente alla tensione nominale delle celle, non per caso…), approssimativamente e mediamente corrispondenti ad un SoC del 40%.Mano a mano che ci allontaniamo da quella tensione ideale il degrado cresce esponenzialmente.Stesso discorso per le temperature. La temperatura di stoccaggio ideale è tra i 10°C ed i 15°C. Tra i 10°C e 1°C non ci sono particolari problematiche e se non è possibile evitarlo possono essere temperature accettabili purché l’umidità ambiente non sia estrema. Da evitare lo stoccaggio sotto 0°C.Al di sopra dei 15°C, in particolare al di sopra dei 30-35°C, il degrado si fa più significativo. Sopra i 50° diventa facilmente distruttivo.Incrociando tensione residua e temperatura ambiente, passiamo quindi da una condizione ideale di 40% di SoC e 10°C, nella quale la perdita di capacità della batteria si attesta a qualche punto percentuale per anno di stoccaggio, fino alla condizione più critica con SoC al 100% e alte temperature nella quale le perdite di capacità possono arrivare anche al 10% per mese di stoccaggio.Nel mezzo tutte altre possibili combinazioni e relative conseguenze.<ul> <li data-xf-list-type="ul">Bilanciamento</li> </ul>Le “batterie” Li-Ion, quando non si tratta di singole celle ad utilizzo diretto, sono in realtà un assemblato di numerose celle collegate tra loro in serie e/o in parallelo allo scopo di raggiungere tensioni e capacità idonee all’utilizzatore, nel nostro caso il motore elettrico.In particolare, i collegamenti in serie (+ con -) moltiplicano la tensione, mentre i collegamenti in parallelo (+ con +, - con -) moltiplicano la capacità.Con due celle da 3000mAh, 10A di scarica e 4.2v di tensione massima posso ottenere un sistema da 6000mAh e 4.2v di tensione, oppure un sistema da 3000mAh e 8.4v di tensione.Combinando collegamenti in serie ed in parallelo è possibile controllare tensione, capacità e potenza di scarica a piacimento, peso ed ingombri permettendo.La condizione ideale è che tutte le singole celle del sistema abbiano le medesime proprietà elettrochimiche, la medesima resistenza interna, la medesima capacità e la medesima tolleranza agli stress cui sono sottoposte. Una condizione, quindi, nella quale dopo decine/centinaia di cicli di carica e scarica ognuna delle celle che compongono il pacco batterie si trovi ad una identica tensione e con una identica capacità residua.Tutto ciò nella pratica non è possibile, perché le celle Li-Ion sono manufatti e come tali presentano (pur minime) intrinseche differenze strutturali e di funzionamento.Ecco che, nel tempo, ci saranno delle singole celle con una tensione che si discosta da quella della maggioranza ed il BMS si troverà nella condizione di dover gestire questo sbilanciamento.Tendenzialmente, per semplificare (molto), il BMS durante l’utilizzo si adeguerà allo stato delle celle più “deboli” e si comporterà come se tutte le celle fossero nella condizione peggiore, in modo da salvaguardare l’anello debole in caso di scarica profonda o di richieste di potenza elevate.Da questa “politica” del BMS possono derivare percepibili diminuzioni di capacità, quindi di autonomia, ridotta capacità di erogazione, etc.Il cosiddetto “bilanciamento” è la strategia che il BMS utilizza per riportare ogni cella della batteria (salvo difettosità…) allo stesso livello di tensione a parità di livello di SoC e questo avviene durante, o meglio, al termine di una carica al 100%, quando la percentuale a display risulta già essere del 100% ma con la fase di carica che non si interrompe e sembra protrarsi oltremisura.È importante lasciare che il BMS porti fino in fondo questo processo, fino al segnale di carica completata e/o spegnimento del display.<ul> <li data-xf-list-type="ul">Calibrazione delle batterie</li> </ul>Il termine è scorretto perché le batterie di per sé non hanno bisogno di alcuna “calibrazione”, ma si dice così…Il BMS per formulare una percentuale di carica attendibile da mostrare a display ha bisogno di conoscere lo stato di “forma” attuale della singola cella o delle celle che compongono la batteria.Nel tempo, come abbiamo visto, le condizioni delle celle cambiano in funzione dell’invecchiamento e dell’usura ed il BMS è programmato per adattarsi alle fluttuazioni di stato delle celle. Può però capitare che, ad un certo punto, il BMS non riesca più a formulare una percentuale di carica attendibile perché il disallineamento tra il software e la reale tensione delle celle inizia ad essere eccessivo, quindi inizia a sbarellare mostrando fluttuazioni anomale del SoC, crolli apparenti della capacità residua, etc.Salvo difettosità hardware che non possono essere corrette, il modo per ricalibrare il BMS consiste in uno o più cicli di carica completi, da 0% al 100%.Questo permette al BMS di verificare la tensione effettiva delle celle in ogni condizione di SoC, ricostruire le opportune corrispondenze e attribuirvi la corretta percentuale da mostrare a display.In casi di grave disallineamento possono essere necessari più cicli.Resta inteso che non sono operazioni da fare se non ce n’è la reale esigenza, in quanto vanno a toccare entrambi gli estremi del SoC in un colpo solo e abbiamo visto che per le batterie non è un toccasana.Potrei consigliare di approfittare di quelle circostanze in cui esauriamo la batteria durante l’uscita e già che siamo a 0% possiamo approfittare per fare calibrazione preventiva e bilanciamento di fine carica. Altrimenti, solo in caso di evidente necessità.<ul> <li data-xf-list-type="ul">Rapporto tra capacità e potenze (di carica e scarica)</li> </ul>Come abbiamo visto precedentemente il “fattore C” è l’indicatore standard della velocità di (s)carica in funzione della capacità di un accumulatore.Essendo il “fattore C” direttamente proporzionale alla capacità della batteria (1C di 13Ah sono 13A, 1C di 20Ah sono 20A), la conseguenza è che una batteria di capacità maggiore, a parità di potenza di carica o di scarica, è meno stressata rispetto ad una con capacità inferiore.Esemplificando, una batteria da 750Wh usata in Turbo col massimo dell’erogazione del motore e quindi scaricata con relativa veemenza, soffre meno di una batteria da 400Wh sottoposta allo stesso assorbimento.Allo stesso modo, durante una ricarica a “x” Ampere una batteria più capiente è meno stressata di una meno capiente.La capacità della batteria, quindi, rappresenta un fattore di longevità della stessa, non solo perché permette di parzializzare le ricariche a parità di autonomia, ma anche perché permette di erogare più potenza di picco a parità di stress, motivo per il quale non vedrete mai una Porsche Taycan con batteria da 40KWh, così come non vedrete una citycar da 30KWh di batteria che può caricare a 250Kw....segue</blockquote>

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