L’elusione delle celle mira a prolungare la vita utile delle batterie dei veicoli elettrici.

Uno studio della Chalmers University of Technology analizza pacchetti batteria riconfigurabili in grado di eludere selettivamente le celle più deboli. In condizioni ottimali, ciò potrebbe prolungare la durata di vita delle batterie in alcuni veicoli ad alta tensione di oltre il 20 per cento.

Immagine: Chalmers University of Technology | Albert Skegro

I pacchetti batteria nei veicoli elettrici sono composti da numerose celle interconnesse che non invecchiano alla stessa velocità. Nelle architetture convenzionali, quindi, una cella particolarmente debole può limitare la capacità utilizzabile e la durata di vita dell’intero pacchetto.

Ecco proprio in questo contesto che entra in gioco un nuovo studio condotto da ricercatori dell’Università di Tecnologia Chalmers. Esso analizza i cosiddetti pacchetti batteria riconfigurabili, nei quali interruttori e sistemi di controllo possono modificare i collegamenti tra le singole celle o gruppi di celle. In questo modo è possibile aggirare selettivamente le celle più deboli, mantenendo comunque l’utilizzo della capacità residua.

Nel caso più avanzato, in cui ogni cella può essere controllata individualmente, le simulazioni dimostrano che la durata di vita di alcuni veicoli ad alta tensione può essere prolungata di oltre il 20 percento. Secondo lo studio, questo potenziale è particolarmente significativo per i camion elettrici e le auto elettriche ad lungo raggio dotate di molte celle collegate in serie.

I pacchetti batteria riconfigurabili mirano ad aggirare le celle deboli

Per illustrare l’entità dell’effetto, i ricercatori utilizzano un esempio con una batteria da 80 kWh e un chilometraggio annuo di 12.000 km. Se un pacco batteria convenzionale viene sostituito dopo dieci anni, il pacco riconfigurabile raggiunge nello stesso modello lo stesso stato di invecchiamento soltanto dopo circa undici anni, ovvero circa 14 mesi in più.

Inoltre, il valore residuo è più elevato poiché il pacco si è invecchiato meno. Sebbene la tecnologia richieda elettronica aggiuntiva e quindi comporti costi iniziali più alti, lo studio suggerisce che una durata di vita più lunga e un valore residuo maggiore possano compensare tali costi aggiuntivi in condizioni realistiche.

Questa tecnologia non è ancora disponibile nei veicoli di produzione. Tuttavia, è già stata testata su prototipi per ricerche e applicazioni industriali. Nella pratica, è più probabile che vengano utilizzati gruppi di celle piuttosto che un controllo individuale di ciascuna cella. La durata di vita superiore del 20 per cento rappresenta quindi un limite teorico massimo.

Oltre ad allungare la durata di vita, i ricercatori vedono anche vantaggi in termini di produzione. Attualmente, le celle con proprietà molto simili devono essere sottoposte a test approfonditi e abbinate tra loro. I pacchi riconfigurabili potrebbero tollerare differenze maggiori tra le celle, riducendo così lo sforzo necessario per il cosiddetto abbinamento delle celle.

L’architettura potrebbe anche offrire vantaggi per applicazioni in un secondo ciclo di vita. Le batterie potrebbero rimanere in uso nei veicoli per un periodo più lungo e successivamente essere riutilizzate più efficacemente come sistemi di storage fissi, poiché le singole celle meno performanti non costringerebbero necessariamente l’intera batteria a smettere di funzionare.

Chalmers sta già studiando diversi approcci per prolungare la durata delle batterie. A maggio, un team dell’università ha presentato una strategia di ricarica rapida basata sull’AI che adatta il processo di ricarica alle condizioni della batteria e dovrebbe, secondo le simulazioni, estenderne la vita utile di circa il 23 percento. L’architettura batterica riconfigurabile appena studiata, invece, agisce direttamente all’interno del pacco batterico ed è progettata per eludere selettivamente le celle meno performanti.