Una batteria EV riconfigurabile potrebbe durare oltre il 20% in più secondo il modello
Chalmers ha modellato una batteria EV riconfigurabile capace di escludere le celle deboli. Con 80 kWh e 12.000 km l’anno, la sostituzione slittava di circa 14 mesi.
Una singola cella degradata può limitare la durata di un intero pacco batteria per auto elettrica anche quando gli altri elementi funzionano ancora bene. I ricercatori della Chalmers University of Technology in Svezia hanno valutato un’architettura riconfigurabile capace di escludere le celle indebolite e continuare a utilizzare la capacità residua. In uno scenario modellizzato con batteria da 80 kWh e 12.000 km all’anno, la sostituzione poteva essere rimandata di circa 14 mesi.
Nei pacchi convenzionali i collegamenti elettrici sono in gran parte fissi, quindi la cella più debole può limitare un’intera stringa in serie. Il progetto studiato aggiunge interruttori elettronici e logica di controllo per isolare una cella o un gruppo degradato e instradare la corrente attraverso gli elementi rimanenti.
Lo studio pubblicato su Nature Communications indica che la configurazione più dettagliata e idealizzata potrebbe aumentare la durata di oltre il 20% per alcune batterie ad alta tensione. Il vantaggio risulta particolarmente evidente nei camion elettrici e nelle auto a lunga autonomia con molte celle collegate in serie. I ricercatori sottolineano però che oltre il 20% rappresenta un limite superiore teorico, perché il modello presuppone il controllo individuale di ogni cella. Sistemi più pratici che gestiscono gruppi di celle richiedono meno elettronica ma offrono un beneficio inferiore.
C’è anche un compromesso economico. Con le attuali stime dei componenti, l’elettronica aggiuntiva aumenta il costo del pacco di circa il 9%. I ricercatori collocano il punto di pareggio indicativo vicino al 12%; oltre tale soglia il vantaggio economico lungo la vita utile diventa meno probabile. Uno scenario più robusto prevedeva un sovraccosto inferiore a circa il 7%, capacità superiore a 50 kWh e meno di 12.150 km annui. La stima attuale dell’hardware assume inoltre una produzione di appena circa 1.000 set, quindi prossima alla scala prototipale.
La tecnologia va oltre la normale diagnostica dello stato delle singole celle. Il sistema deve non solo rilevare il degrado, ma anche modificare dinamicamente la configurazione elettrica della batteria, escludendo dal circuito attivo le celle o i gruppi più deboli.
Non esistono ancora auto o camion di serie con esattamente l’architettura studiata. Esistono però sistemi sperimentali e dimostratori; Chalmers cita Volvo SmartCell e test su strada di un prototipo da parte di un grande costruttore. I risultati della simulazione non vanno quindi trasferiti direttamente alle batterie degli EV di produzione attuali. Lo studio mostra piuttosto una possibile strada per utilizzare il pacco più a lungo e ridurre il rischio che poche celle che invecchiano più rapidamente impongano la sostituzione prematura dell’intera batteria.