Tutte le vetture esposte ad un intervallo di temperatura tra -7°C e +35°C hanno mostrato lo stesso comportamento, perdendo circa il 12% delle prestazioni operando a basse temperature. Se viene attivato anche il sistema di climatizzazione interno al veicolo, la perdita di prestazione media può raggiungere anche il 41% (fonte: American Automobile Association). Le batterie agli ioni di litio, infatti, sono molto sensibili alla temperatura. A bassi valori termici i componenti sviluppano una resistenza crescente, influenzandone la capacità e la velocità di carica e scarica. D’altro canto, la corrente che fluisce nelle celle e le connessioni associate generano calore, per cui il raffreddamento è di vitale importanza. Questo riscaldamento è proporzionale al quadrato della corrente, moltiplicato per la resistenza interna delle celle e dei cablaggi:
H = k * I2 *R
La resistenza interna delle celle
aumenta al diminuire della temperatura di esercizio. Alcune case
automobilistiche raccomandano di non ricaricare rapidamente (fast-charging)
batterie esposte a temperature al di sotto degli 0°C. Ma anche il caldo
influisce sul comportamento delle batterie. Le celle agli ioni di litio
cominciano a degradare rapidamente se la loro temperatura è eccessivamente alta
(in genere il valore soglia è stimato sopra i 45°C), con conseguente impatto
sulla sicurezza delle stesse. Elevate temperature, non costituiscono un
problema solo per le prestazioni ma anche per la possibilità di eventi termici
incontrollati. Per controllare il fattore temperatura, le batterie sono dotate
di un sistema di raffreddamento/riscaldamento chiamato Thermal Management
System (TMS), il quale gestisce i valori interni della batteria in funzione
delle condizioni di esercizio, evitando di esporre il pacco batteria a valori
estremi sia freddi che caldi.
Il freddo e la ricarica
Quando le temperature si avvicinano a 0
gradi, l'elettrolita diventa molto più denso e questa viscosità così alta rende
difficile il passaggio degli ioni di litio. Di conseguenza, il rendimento della
batteria scende anche del 15-20 per cento rispetto a quello ottimale. Anche la
ricarica non è al top per gli stessi motivi. Se colleghiamo la vettura
elettrica alla corrente con basse temperatura, la viscosità dell'elettrolita
rallenterà la velocità di carica. Ecco spiegato perché un numero sempre
maggiore di modelli a zero emissioni vengono equipaggiati con batterie
climatizzate, che vengono raffreddate d'estate (anche il caldo eccessivo
influisce negativamente sulla viscosità dell'elettrolita) e riscaldate in
inverno. Ci sono poi modelli che quando viene impostata una colonnina di
ricarica come destinazione sul navigatore, attivano un sistema di riscaldamento
del pacco batterie così da ‘preparare' le celle a una ricarica più efficiente.
Il sistema di gestione termica (TMS) è
una parte altrettanto o più importante di un veicolo elettrico a batteria
(BEV)/ibrido elettrico (HEV) rispetto a un veicolo con motore a combustione
interna (ICE). In un veicolo ICE, il TMS garantisce le prestazioni del gruppo
propulsore/motore, del sistema di post-trattamento/scarico e HVAC (controllo
del clima), mentre è collegato anche alla sicurezza e all'eliminazione
dell'ansia da autonomia nel caso del veicolo elettrico. Il propulsore elettrico
non è una tecnologia nuova al mondo, ma la tecnologia si sta evolvendo negli
ultimi decenni, per superare i costi e renderlo commercialmente fattibile,
caricando lo sviluppo infrastrutturale e l’eliminazione dell’ansia da
autonomia. Negli ultimi anni, l’industria automobilistica indiana ha compiuto
passi importanti verso l’elettrificazione sia delle autovetture che dei veicoli
commerciali.
Sitografia
