Mercedes si sta preparando a controllare singoli elementi della batteria. Microcontrollori, gestione diretta di corrente continua e alternata

Mercedes sta lavorando a un progetto chiamato Power Converter, nel quale ogni piccolo insieme di celle della batteria disporrebbe di un proprio microcontrollore con microconvertitore. Questo dispositivo regolerebbe il flusso di energia in modo che all’uscita dalla batteria si ottengano esattamente le tensioni e le intensità necessarie. La tecnologia si trova ancora in una fase molto preliminare, ma già oggi permette di raggiungere una potenza fino a 3 kW. La direzione dello sviluppo sembra promettente.

Collegamenti in parallelo e microcontrolleuri. Non è affatto così costoso come potrebbe sembrare.

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Collegamenti in parallelo e microcontrolleuri. Non è affatto così costoso come potrebbe sembrare.

E com’è la situazione oggi?

Iniziamo da quanto afferma il produttore: grazie alla connessione parallela dei gruppi di cellule – presumibilmente insieme ai moduli di comunicazione – l’intero insieme è in grado di coordinarsi affinché la batteria possa alimentare direttamente il motore, indipendentemente dal livello di carica e dall’età delle cellule (fonte), ovviamente entro i limiti consentiti dalla fisica. L’azienda non dovrebbe più progettare l’auto attorno a una specifica architettura (400 V, 800 V, ecc.), poiché ne deciderebbe il software presente nella batteria.

I sistemi di controllo presenti nell’involucro del pacchetto farebbero sì che i convertitori di frequenza smettessero di svolgere una delle funzioni fondamentali nelle installazioni delle auto elettriche. La batteria invierebbe “da sola” energia ai principali consumatori, poiché i microconvertitori possono fornire in uscita corrente continua (DC) o alternata (AC). Lo stesso vale per i dispositivi esterni (V2L) o per il flusso di energia in direzione opposta, ovvero la ricarica. I microconvertitori riceverebbero corrente alternata e la trasformerebbero in corrente continua da inviare alle cellule, senza l’intervento di caricabatterie AC-DC integrati.

Il gruppo Stellantis ha un’idea simile per eliminare i costosi inverter: ogni modulo batteria disporrebbe del proprio sistema di controllo (microinverter), permettendo così di collegare i motori direttamente alla presa della batteria

Tuttavia non è tutto: poiché la cella Li-ion passerebbe da un semplice cilindro metallico a uno dotato di interfaccia di comunicazione, ogni cella potrebbe avere un’età e una composizione chimica diverse. L’elettronica si assicurerebbe comunque che la corrente in uscita rispetti parametri specifici. E se si scoprisse che una cella è degradata e non riesce a rimanere entro determinati limiti, verrebbe disconnessa permanentemente. Per il conducente il cambiamento sarebbe impercettibile, visto che si tratta della rimozione di un solo elemento tra centinaia o migliaia di componenti presenti nel sistema.

E com’è la situazione oggi?

Oggi la situazione è del tutto diversa: anche un solo pacco batteria che non funziona correttamente può far sì che l’intera batteria operi soltanto nei parametri sicuri per esso. Un ampio intervallo di tensioni fa sì che la batteria si carichi solo al 80 percento del livello di fabbrica [poiché alcuni pacchi raggiungono tensioni pericolosamente elevate] e si scarichi al 40 percento [poiché altri pacchi raggiungono tensioni pericolosamente basse]. In altre parole, su una capacità iniziale del 100 percento, all’utente rimangono effettivamente solo il 40 percento.

Aggiungiamo che mescolare celle con chimie diverse non è un’idea nuova: la cinese CATL dispone già di tali pacchetti (CATL Freevoy, illustrazione qui sotto). Tuttavia, essi vengono progettati con grande attenzione, dotati di diverse strategie operative per le varie chimie. Nella concezione di Mercedes, il BMS principale non dovrebbe nemmeno sapere esattamente cosa gestisce, poiché la gestione microscopica verrebbe svolta da un microcontrollore a livello di cella o di alcune celle.

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