La stragrande maggioranza dei dispositivi che utilizziamo quotidianamente è dotata di batterie. Nell’ambito automotive stanno prendendo piede accumulatori sempre più elaborati e performanti ,capaci di unire caratteristiche elettriche e meccaniche. Ma quali sono i parametri più importanti per le batterie delle auto elettriche e non?
Funzionamento e parametri delle batterie elettriche
Per dirla in breve, le batterie che tutti conosciamo convertono l’energia chimica che si sviluppa dalla reazione dei propri elementi interni in energia elettrica. Capiamo quindi che avere una chimica interna (ovvero gli elementi interni) diversa dalle altre può fornire proprietà differenti. Le batterie si differenziano in base a due parametri importanti: l’energia e la potenza specifica. Per specifica si intende l’energia o la potenza che la batteria può fornire per unità di massa. L’energia specifica (importantissima nelle auto elettriche) dice quanta energia può fornire quella batteria. Questo discorso riguarda principalmente l’autonomia dell’auto. Se essa aumenta (a parità di consumi) si percorreranno più chilometri. Un’elevato valore di potenza specifica invece è essenziale nei veicoli ibridi ed in questo caso abbiamo bisogno di un pacco batterie che dia quanta più energia possibile in un piccolo intervallo di tempo (cioé proprio la potenza). In questo caso il discorso dell’energia viaggia leggermente in secondo piano perché sì può implementare la ricarica della batteria.
L’indicatore SoC
Dopo aver compreso questa prima differenza parliamo di alcuni parametri utilizzati molto spesso in ambito tecnico. Il primo è il SoC (State of Charge, ovvero stato di carica). Come possiamo immaginare esso indica il livello di carica della batteria vista in forma percentuale. Esso è il rapporto tra la capacità attuale (livello di carica) della batteria e la capacità di riferimento. Facendo un paragone con le motorizzazioni a combustibile il SoC al 100% equivale ad un pieno di carburante e 0% equivale ad essere a secco. Attenzione però ad interpretare il dato siccome il SoC è relativo alla carica massima che la batteria mi può dare. Quindi una batteria vecchia rispetto ad una nuova (entrambe con SoC al 100%, cioè cariche completamente) mi darà meno energia, cioè durerà di meno come autonomia, rispetto a quella nuova.
Proprio per questo motivo quando si parla di SoC ci si riferisce all’A-SoC (stato di carica assoluto) e l’R-SoC (quello relativo). Il primo tiene conto della carica della batteria ragionando sul livello di carica nominale (ovvero la batteria nuova). Invece l’R-SoC tiene conto del livello di carica rispetto alla capacità massima attuale. Ovvero si considera che la batteria avrà perso una parte della sua capacità energetica, di conseguenza si valuta quanto sono lontano dal massimo valore di energia che la batteria invecchiata può contenere.
Indicatori SoH e SoF
È importante valutare anche il SoH (State of health, lo stato di salute). Esso dipende da vari parametri tra cui la capacità della batteria (inteso come i kWh, cioè l’energia immagazinabile), il valore di resistenza interna e la scarica della batteria nel tempo da ferma (cioè quando non viene utilizzata). Il SoH corrisponde al rapporto tra la capacità massima della batteria (allo stato attuale) e la capacità nominale (batteria appena realizzata). Ci dice quindi quanto siamo lontani dal livello nominale, ovvero quanto si è degradata la batteria nel tempo. Come fatto nel SoC possiamo individuare il A-SoH ed il R-SoH (quest’ultimo è proprio quello che abbiamo chiamato SoH) relativi alla batteria nuova e degradata.
Abbiamo poi anche il SoF (state of function, ovvero lo stato di funzionamento), il quale valuta le prestazioni della batteria in termini di energia utilizzabile valutando il SoC rispetto alla capacità disponibile.
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