Buffer

Un buffer batteria è una funzione presente in alcune auto elettriche che crea una differenza tra la capacità lorda e la capacità netta della batteria. La capacità lorda è l'energia totale che il pacco batteria può immagazzinare, mentre la capacità netta è l'energia utilizzabile che il pacco batteria può fornire al veicolo. La differenza tra capacità lorda e capacità netta è chiamata buffer.

Il sistema di gestione della batteria (BMS) controlla il buffer.

Il buffer ha due funzioni principali: proteggere il pacco batteria da danni e ottimizzarne le prestazioni. Previene il sovraccarico o lo scaricamento eccessivo, che possono provocare degrado irreversibile o addirittura fuga termica. Inoltre, consente al pacco batteria di operare all'interno del suo intervallo ottimale di Stato di carica (SoC), dove può erogare potenza e efficienza maggiori.

Come funziona un buffer batteria?

Un buffer batteria limita i livelli massimi e minimi di SoC che il pacco batteria può raggiungere. Il livello massimo di SoC è chiamato buffer superiore, mentre il livello minimo di SoC è chiamato buffer inferiore. Il buffer inferiore è talvolta chiamato anche brick buffer perché impedisce al pacco batteria di raggiungere il 0% di SoC, il che può danneggiare o "brickare" le celle.

Lo schema qui sotto mostra come il brick buffer e il buffer superiore impediscano alla batteria di scaricarsi al di sotto del limite del brick buffer e di caricarsi al di sopra del buffer superiore.

La dimensione del buffer può dipendere dal tipo e dalla chimica delle celle utilizzate nel pacco batteria. Ad esempio, alcune celle possono avere una tolleranza maggiore al sovraccarico o allo scaricamento eccessivo rispetto ad altre, richiedendo quindi buffer più piccoli. Alcune celle possono inoltre presentare intervalli ottimali di SoC differenti e richiedere quindi buffer più grandi.

Il BMS regola la ricarica e la scarica del pacco batteria per mantenerlo entro i limiti consentiti.

Talvolta, i produttori scelgono di modificare le dimensioni del buffer tramite aggiornamenti software. Ciò avviene in genere quando apprendono di più su come una nuova batteria si comporta in termini di degrado.

I produttori usano i buffer per nascondere il degrado?

Un'idea comune è che il buffer nelle batterie delle auto elettriche sia utilizzato per mascherare il degrado della capacità utilizzabile della batteria. Tuttavia, questa non è una pratica adottata dai produttori. Regolare il buffer per mascherare il degrado accelererebbe in realtà il processo di degrado, poiché richiederebbe la modifica dei limiti di tensione massimi e/o minimi delle celle. A nostra conoscenza, nessun produttore adotta questa strategia.

Un segnale che una modifica del buffer sia utilizzata per nascondere il degrado sarebbe un cambiamento evidente nei livelli di tensione/SoC. Per esempio, se una batteria al 98% di SoC misura 4.16 volt da nuova, ma in seguito misura 4.19 volt allo stesso SoC, potrebbe suggerire che la dimensione del buffer sia stata alterata.

Buffer utilizzabile nascosto

Alcuni produttori nascondono una parte della capacità disponibile della batteria in un buffer utilizzabile nascosto. Cosa significa?

Ciò significa tipicamente che la scala di SoC non è lineare. Ad esempio, lo 0-1% di SoC potrebbe rappresentare una capacità maggiore rispetto ad altre percentuali. In molti casi, la percentuale dallo 0-1% può essere 5-10 volte più grande di altre percentuali. Questa energia aggiuntiva è spesso chiamata Zero Buffer.

Lo schema mostra come lo 0-1% di SoC sia molto più esteso rispetto alle altre percentuali.

Questa strategia rende meno probabile che l'auto elettrica rimanga senza batteria. Il problema di questo approccio è che i conducenti di solito ricaricano l'auto quando rimane il 5-10% di batteria per evitare di restarne senza. Tuttavia, con la capacità nascosta, il conducente finisce per ricaricare quando in realtà rimangono il 15-20% di batteria, facendogli percepire un'autonomia elettrica inferiore a quella reale.

EVKX.net ritiene che questa sia una cattiva pratica da parte dei produttori.

Bjørn Nyland ha testato diverse auto elettriche per verificare quanta energia aggiuntiva il produttore abbia nascosto tra lo 0 e l'1%. Più energia nascosta è peggio in quanto inganna il proprietario.

Alcuni risultati dei test:

Vedi i risultati dei test di Bjørn per ulteriori dati o per tutti i suoi Zero Miles Tests.