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POWER BMS SYSTEMS 35 - ELETTRONICA OGGI 477 - APRILE 2019 celle cilindriche nel formato comune 18650 (18 mm di diametro, 65 mm di lunghezza) offrono i massimi livelli di densità di energia e di stabilità meccanica, oltre a nu- merose opzioni efficienti di montaggio. In futuro, il nuovo formato 21700 (21 mm di diametro, 70 mm di lunghezza) svolgerà un ruolo essenziale sul mercato. Gli ultracon- densatori del produttore svizzero-cinese Sech SA sono caratterizzati da una tensione nominale della cella di 3,0 V. La densità di energia massima è pari a 8Wh/kg. Grazie alle loro basse resistenze interne in condizioni operative, nella maggior parte dei casi essi non sono dotati di siste- mi di raffreddamento attivo. Secondo le dichiarazioni del produttore, essi soddisfano le specifiche degli standard ISO 16750-3 e SAE 2464. Le caratteristiche principali di questi prodotti sono riassunti nella tabella 1. Sensori di corrente e di tensione I sensori di corrente e di tensione sono gli elementi che gestiscono tutte le funzioni di livello più elevato, come il monitoraggio delle sottotensioni e delle sovratensioni, la misura del consumo di energia, il calcolo della capacità residua della batteria, la misura della potenza, il moni- toraggio del cortocircuito e la misura della corrente di ricarica. Sensori di corrente La misura di corrente è effettuata tramite resistori di shunt o sensori di campo magnetico. Essa deve essere bidirezionale per supportare il funzionamento del motore sia in movimento, sia in generazione (recupero), oltre alla ricarica da un punto di misura esterno. La misura della corrente tramite shunt si può caratteriz- zare in questo modo: La potenza dissipata nello shunt aumenta in misura quadratica con la corrente secondo la relazione P tot = R I 2 . E S SYSTE S Per far fronte alla potenza dissipata, lo shunt deve avere determinate dimensioni meccaniche. Ciò assicura la dis- sipazione del calore e un livello minimo di capacità ter- mica. È affidabile rispetto ai campi di interferenze magnetiche. La misura è legata al potenziale, e ciò in molti casi ri- chiede una separazione galvanica dal percorso del se- gnale a valle. Permette di eseguire misure a banda larga. La precisione è determinata essenzialmente dalle pro- prietà dello shunt, soprattutto dalle sue tolleranze e dai coefficienti di temperatura. La taratura è semplice. La misura della corrente attraverso sensore magnetico offre le seguenti caratteristiche: Presenta una bassa dispersione di potenza. Offre un isolamento galvanico a livello di sistema. L’onere di sviluppo è maggiore rispetto a quanto richie- sto dalla soluzione shunt, poiché l’integrazione meccani- ca e magnetica del sensore di campo magnetico influen- za le prestazioni complessive del sistema di misura. Richiede competenze nel campo della fabbricazione e nel montaggio; una simulazione del campo magnetico consente di ridurre il lavoro sperimentale. A seconda della struttura si ha una sensibilità diversa ai campi di dispersione magnetica. Nella tabella 2 sono riportate le caratteristiche essenziali di alcuni dei più diffusi di corrente. Bilanciamento in presenza di celle agli ioni di litio Il bilanciamento delle celle tende a uniformare le tolle- ranze di produzione e l’invecchiamento individuale delle celle di batterie collegate in serie. Ciò serve a monitorare la tensione di ogni cella e a distribuire la corrente di ca- rica di modo che tutte le cellule abbiano lo stesso stato di carica. Tabella 2 – Caratteristiche essenziali di alcuni sensori di corrente disponibili sul mercato Sensori di corrente Produttore Tipo Serie Descrizione/caratteristiche Vishay Resistore di shunt WSBS Power Metal Strip, fino a 36 W, 50 μΩ, 1 mΩ KOA Resistore di shunt PSG4 Shunt di potenza a piastra metallica, 10 W (0,5 mΩ) e 8 W (1 mΩ) Panasonic Resistore di shunt ERJM Tecnologia a piastra metallica, 0,5 ΩmΩ-1, fino a 5 W ROHM Resistore di shunt PSRxxx fino a 5W, 0,2 mΩ-3 mΩ ST OpAmp di misura della corrente TSC201 bi-direzionale, 300 kHz Melexis IC Sensore a effetto Hall MLX912xx bi-direzionale, DC fino a 250 kHz TDK Micronas IC Sensore a effetto Hall diverse opzioni disponibili