Innovativa tecnologia di gestione della batteria per automobili elettriche più economiche e con prestazioni migliori
I sistemi di gestione delle batterie (BMS, Battery Management System) giocano un ruolo importante nell’ottimizzare l’uso dei sempre più grandi pacchi batterie, attraverso il miglioramento di autonomia, prestazioni e affidabilità. Essi assicurano un corretto ciclo di carica e scarica dei pacchi di batterie al litio che controlla la temperatura di ciascuna cella al litio al fine di evitare pericolosi guasti, e inoltre bilanciano e proteggono ciascuna cella nel sistema. I BMS sono degli elementi chiave delle batterie per EV, e rappresentano normalmente il 15 % dei costi complessivi del sistema. Il progetto SmartCharge, finanziato dall’UE, ha cercato di ridurre il costo dei BMS di circa un terzo usando la tecnologia dei circuiti integrati specifici per un’applicazione (ASIC) per sviluppare un nuovo circuito integrato per una gestione avanzata della batteria (ICAB). ICAB è un circuito integrato basato su ASIC da impiegare come unità di monitoraggio locale all’interno di grandi BMS. «La riduzione del costo dei BMS e il miglioramento delle prestazioni sono fondamentali per ridurre al minimo i punti di strozzatura relativi alla batteria per un’adozione diffusa degli EV», dice Lars Barkler, amministratore delegato del coordinatore del progetto LiTHIUM BALANCE in Danimarca. Soluzioni efficienti in termini di costo, affidabili e dal funzionamento ottimale per la gestione della batteria negli EV I partner del progetto hanno sviluppato e dimostrato un nuovo ICAB che verrà utilizzato nei BMS prodotti e fabbricati da LiTHIUM BALANCE. Il BMS può essere venduto ai fabbricanti di EV a un prezzo che è del 30 % inferiore a quello della concorrenza. Di conseguenza, il costo del componente più costoso dell’EV, ovvero il pacco batterie, verrà ridotto del 5 %. Questo contribuirà notevolmente alla riduzione del costo degli EV per gli utenti finali e faciliterà l’adozione del trasporto elettrico. Il team del progetto ha iniziato a condurre uno studio di fattibilità che ha incluso un’analisi di mercato al fine di convalidare la redditività del concetto SmartCharge per un ASIC per la gestione della batteria. Gli intervistati hanno chiaramente indicato che al momento esiste una domanda nel mercato e che il costo elevato degli attuali BMS rappresenta una preoccupazione tra i produttori di apparecchiature originali nell’industria automobilistica. Vi è un generale interesse da parte di questi produttori verso una riduzione del costo dei BMS e verso il miglioramento delle prestazioni, in modo da superare gli ostacoli connessi alla batteria che impediscono una diffusa adozione degli EV. Inoltre, lo studio di fattibilità ha aiutato a identificare potenziali partner per lo sviluppo e la fabbricazione di ASIC, per la certificazione internazionale e per le vendite dei risultanti BMS ai produttori del settore automobilistico. Al momento, non ci sono BMS ad alto voltaggio per uso automobilistico capaci di effettuare un bilanciamento attivo che siano prodotti in grande volume come standard, «anche se ASIC ulteriori possono essere aggiunti per fornire un bilanciamento attivo, ma con un incremento pari a tre volte dei costi del chip, che lo rende quindi insostenibile per l’uso in produzioni su larga scala», spiega Barkler. «Il concetto ibrido brevettato di bilanciamento di ICAB rappresenta una notevole svolta tecnica, dato che sfrutta i vantaggi del bilanciamento attivo senza variare i costi del chip, grazie a un innovativo approccio per il bilanciamento attivo nel modulo implementato direttamente sullo stesso chip ASIC». Inoltre, l’eccezionale terminale analogico di LiTHIUM BALANCE aiuta a evitare l’impatto di ambienti elettromagnetici rumorosi, consentendo l’uso di onde convogliate all’interno dei BMS. «ICAB viene visto dai nostri potenziali clienti come un notevole passo in avanti rispetto all’attuale stato dell’arte della tecnica in questo settore», conclude Barkler. Il consorzio si concentrerà ora sulla dimostrazione su vasta scala e sul lancio commerciale dello stesso ASIC e del BMS che utilizza il componente ASIC.
Parole chiave
SmartCharge, EV, BMS, batteria, ASIC, gestione della batteria, ICAB, batteria al litio