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POWER BMS SYSTEMS pacco batteria di fornire la potenza in diverse condizioni operative. Tra i parametri presi in considerazione dal SOF si possono annoverare le resistenze interne della cella, il comportamento termico del pacco batteria e le tensioni delle celle. Grazie al SOF è possibile ottimizzare il pacco batteria e le celle e stabilire quando è necessario effettuare la manutenzione o procedere alla sostituzione del pacco. Il bilanciamento delle celle è un’importante tecnica di otti- mizzazione del pacco batteria. A causa della composizione chimica delle celle, esistono sottili differenze nelle mo- dalità di funzionamento e invecchiamento delle celle, che creano uno squilibrio nella tensione di uscita e nella capa- cità durante la scarica. Il bilanciamento delle celle si basa sull’equalizzazione della carica tra tutte le celle per otti- mizzare le prestazioni complessive e prolungare la durata della batteria. L’obiettivo del monitoraggio della tensione e della corrente da parte del sistema BMS è duplice: ottenere un SOC uniforme ed evitare di caricare in modo errato (con una carica troppo alta o troppo bassa) le singole celle. Gestione termica e protezione da sovracorrenti sono le altre funzioni assolte da un sistema BMS, che deve anche garan- tire la conformità agli standard relativi alla sicurezza fun- zionale (come ISO26262) e all’integrità della sicurezza (fino ad ASIL-D). Un altro importante aspetto dei pacchi batteria per veicoli elettrici è la gestione termica. In misura sempre maggio- re, il monitoraggio della temperatura delle celle prevede il ricorso a sensori collocati in diversi punti della cella, e non semplicemente ubicati sull’involucro esterno o in una posi- zione centrale del modulo della cella. Punti caldi (hot spot) locali possono indicare un imminente guasto della cella che può estendersi alle celle circostanti, causando una fuga ter- mica (thermal runway) che potrebbe provocare un incen- dio. Poiché in ambienti freddi le prestazioni delle batterie sono penalizzate, il sistema BMS deve regolare in maniera attiva il carico per evitare danni permanenti alle celle. Nel caso di veicoli elettrici destinati a operare in modo conti- nuativo in ambienti con temperature estreme, potrebbe essere necessario il ricorso a tecniche di riscaldamento e raffreddamento termico di tipo attivo. Se una cella non riesce a supportare la carica o evidenzia cali di prestazioni, il sistema BMS può isolare tale cella per evitare ulteriori danni o impatti negativi sulle prestazioni complessive del modulo e del pacco batterie. Tipica architettura di un sistema per la gestione della batteria La figura 3 riporta l’architettura ad alto livello di un tipico sistema BMS per EV. A grandi linee, le funzioni hardware integrate rientrano in queste quattro categorie: rilevamen- to, microcontrollori e CI per la gestione delle celle, connes- sioni in rete all’interno del veicolo, sicurezza e isolamento. Dal punto di vista software, gli algoritmi per la gestione della batteria eseguono una stima realistica dello stato di carica. Sensori (monitoraggio di tensioni e correnti): Anche se il metodo adottato per il monitoraggio della corrente possa variare, l’approccio più efficiente che permette di ridurre il numero dei componenti richiesti (e il costo) pre- vede una sola catena per il segnale del sensore, che utilizza un amplifi- catore operazionale e un convertitore A/D. I sin- goli fili per il rilevamento della tensione vengono alimentati da ogni cel- la e modulo, mentre un Fig. 3 – L’architettura di un tipico sistema per la gestio- ne delle batterie utilizzato in un veicolo elettrico (Fon- te: Mouser Electronics) ELETTRONICA OGGI 520 - SETTEMBRE 2024 48