Il bypass cellulare dovrebbe rendere le batterie delle auto elettriche più durature.

Uno studio della Chalmers University of Technology analizza pacchetti batteria riconfigurabili in grado di eludere in modo mirato le celle più deboli. In condizioni ottimali, la durata di vita delle batterie in determinati veicoli ad alta tensione potrebbe aumentare di oltre il 20 percento grazie a questo sistema.

Immagine: Chalmers University of Technology | Albert Skegro

I pacchetti batteria dei veicoli elettrici sono composti da numerose celle collegate tra loro, che non invecchiano alla stessa velocità. Pertanto, nelle architetture convenzionali, una cella particolarmente debole può limitare la capacità utilizzabile e la durata di vita dell’intero pacchetto.

È proprio qui che parte lo nuovo studio condotto da ricercatori dell’Chalmers University of Technology di Göteborg. Sono stati analizzati i cosiddetti pacchetti batteria riconfigurabili, in cui interruttori e sistemi di controllo possono modificare la connessione tra singole celle o gruppi di celle. In questo modo è possibile eludere in modo mirato le celle più deboli, mantenendo comunque l’utilizzo della capacità rimanente.

Nel caso più avanzato, in cui ogni cella può essere controllata individualmente, secondo i calcoli di modellizzazione la durata di vita aumenta di oltre il 20 percento in alcuni veicoli ad alta tensione. Secondo lo studio, il potenziale è particolarmente elevato nei camion elettrici e nelle auto elettriche per lunghe distanze dotate di molte celle collegate in serie.

I pacchetti batteria riconfigurabili mirano a superare le celle deboli

I ricercatori illustrano l’entità dell’effetto attraverso un esempio che prevede una batteria da 80 kWh e una percorrenza annuale di 12.000 chilometri. Mentre un pacchetto batteria convenzionale viene sostituito dopo dieci anni, il pacchetto riconfigurabile raggiunge lo stesso stato di invecchiamento nel modello solo dopo circa undici anni, ovvero circa 14 mesi in più.

Inoltre, il valore residuo è più elevato poiché il pacchetto si invecchia meno. Sebbene questa tecnologia richieda elettronica aggiuntiva e quindi comporti costi iniziali più alti, secondo lo studio la maggiore durata di vita e il valore residuo più elevato possono compensare tali costi in condizioni realistiche.

Negli veicoli di serie questa tecnologia non è ancora disponibile. Tuttavia è già stata testata su prototipi per ricerche e nell’industria. Nella pratica, è più probabile che si lavori con gruppi di cellule piuttosto che con un controllo individuale di ciascuna cellula. La durata di vita superiore del 20 percento rappresenta quindi un limite teorico massimo.

Oltre alla durata di vita, i ricercatori vedono vantaggi anche nella produzione. Attualmente le cellule con proprietà il più possibile simili devono essere sottoposte a test approfonditi e combinate tra loro. I pacchi riconfigurabili potrebbero tollerare maggiori differenze tra le cellule, riducendo così lo sforzo necessario per il cosiddetto “Cell Matching”.

Anche per le applicazioni Second-Life l’architettura potrebbe offrire vantaggi. I pacchetti di batterie potrebbero essere utilizzati per più tempo all’interno del veicolo e successivamente riutilizzati in modo più efficace rispetto ai sistemi di storage fissi, poiché le singole celle meno performanti non costringono necessariamente l’intero pacchetto a smettere di funzionare.

L’università svedese sta già studiando diversi approcci per prolungare la durata delle batterie. A maggio, un team dell’ateneo ha presentato una strategia di ricarica rapida basata sull’intelligenza artificiale, in grado di adattare il processo di ricarica allo stato della batteria e di prolungarne la durata nel modello di circa il 23 percento. L’architettura della batteria riconfigurabile ora analizzata, invece, interviene direttamente all’interno del pacchetto di batterie e mira a eludere in modo mirato le celle meno performanti.