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EVS TECH-FOCUS 55 - ELETTRONICA OGGI 495 - GIUGNO/LUGLIO 2021 la Tesla monta un pacco batterie di 7.000 batterie e la Chevrolet Spark 600. L’insieme completo di elementi delle batterie è costitui- to dalla Cella, dal Modulo batteria e dal Pacco batterie. La Cella si riferisce a una singola batteria delle numerose batterie costituenti il pacco batterie. Esistono molte dimensioni e forme diverse di una cella basata sulla tipologia di composizione chimica. La tipologia chimica più comunemente usata è la batteria al piom- bo e al litio. Queste batterie sono disponibili in molte forme diverse, come il tipo cilindrico, a moneta, prismatico e piatto. La tensione nominale di una cella è compresa tra 3,7 V per le batterie al litio e 12 V per le batterie al piombo. La Tesla, ad esempio, ha una tensione complessiva del pacco batterie di 356 Volt, quindi necessitano molte celle per ottenere tensioni di funzionamento elevata da celle al litio con tensione di 3,7 V. Per ottenere la tensione più elevata dalle celle al litio da 3,7 V, vengono utilizzati pacchi batteria che si formano combinando più di un insieme di batterie. Quando due batterie sono collegate in serie viene sommata la tensione nominale, mentre quando sono collegate in parallelo, viene sommata la corrente erogabile da cia- scuna batteria misurata in ampere/ora (Ah). La tensione e il valore di corrente in Ah ero- gabile di una singola cella al litio ovviamente non sono sufficienti per alimentare un veicolo elettrico, quindi più celle devono essere col- legate in serie e in parallelo per aumentare la tensione e la corrente per fornire la potenza necessaria. Questo sistema di collegamenti di batterie risultante è chiamato Modulo bat- terie. Una volta ottenuti i valori di tensione e corrente in Ah del sistema combinando vari moduli in serie e in parallelo, questa configu- razione dovrebbe essere collocata all’interno del veicolo elettrico, ma non è così facile, data la sua complessità. Le celle al litio sono di natura instabile, qualsiasi incidente come un cortocircuito o una carica o scarica eccessiva può far surriscaldare le batterie provocando incendi o esplosioni. Quindi la tensione, la corrente e la temperatura di ciascuna cella devono essere monitorate per un funziona- mento in sicurezza. Il compito di monitorare le celle durante la procedura di carica e scarica è affidato a un circuito denominato Sistema di Gestione della Batteria o in breve SGB. Quindi, una volta che il modulo della batteria è installato, deve essere collegato all’SGB e a un sistema di raffreddamento per un funziona- mento sicuro della batteria. La configurazione completa è contenuta in un contenitore di acciaio per evitare danni strutturali in caso di incidente. Questa disposizione completa, insieme all’SGB, al contenitore del sistema di raffreddamento e ai moduli della batteria, è chiamata Pacco batteria di un’auto elettrica. Questi pacchi batteria, normalmente grandi, possono occupare anche l’intera superficie di un veicolo elettrico come ad esempio quello mostrato nell’immagine di figura 1 relativo al pacco batterie del modello della Nissan Leaf. Il Sistema di Gestione della Batteria (SGB) è il controllore delle batterie, un componente assolutamente fondamentale considerando che ci sono molte batterie in un veicolo elettri- co e ogni batteria deve essere monitorata per garantire la sicurezza. Per le batterie al piom- bo l’SGB non è obbligatorio anche se alcuni lo usano, ma per le celle al litio a causa della loro natura instabile l’SGB diventa essenziale. Quasi tutte le celle al litio sono dotate di un circuito di protezione poiché se non vengono maneggiate correttamente, per sovraccarico o per scaricamento eccessivo, la batteria si surriscalda e potrebbe incendiarsi. Il circuito monitora la tensione o la corrente della cella e interrompe la connessione del carico se supe- ra i limiti di sicurezza. Ogni SGB misura solo tre parametri vitali della batteria: la tensione, la corrente e la temperatura della cella. Confronta costantemente questi valori con i limiti di sicu- rezza e scollega il carico se si superano i valori di soglia. Oltre allo scopo di sicurezza, l’SGB viene utilizzato anche per misu- rare il SOC (Sate of Charge) e il SOH (State of Health) di una batteria. A differenza di un’auto Fig. 1 – Pacco batterie della Nissan Leaf (Fonte: Wikipedia)