Gestione termica della batteria

La temperatura di esercizio ottimale per una batteria è di circa 20-30 gradi Celsius. Per lo stoccaggio, la temperatura ottimale è ancora più bassa.

Un pacco batteria dispone di un sistema di gestione termica per mantenere la batteria nelle migliori condizioni di funzionamento. Questo sistema include meccanismi sia di raffreddamento che di riscaldamento.

Riscaldamento della batteria

Quando la batteria è troppo fredda, non può accettare o erogare la corrente massima, il che riduce l’autonomia, le prestazioni, la frenata rigenerativa massima e la velocità di ricarica. Questa limitazione si verifica perché le reazioni chimiche all’interno della batteria rallentano quando la temperatura scende, aumentando la resistenza interna.

Caricare una batteria fredda ad alta potenza può anche danneggiare le celle della batteria e accorciarne la durata.

Per risolvere questo problema, alcune auto elettriche sono dotate di una funzione chiamata precondizionamento della batteria. Questa funzione consente all’auto elettrica di riscaldare la batteria a una temperatura idonea prima di ricaricare o di guidare. In questo modo, l’auto elettrica può preservare la salute della batteria, aumentare l’autonomia e ridurre il tempo di ricarica.

Come funziona il precondizionamento della batteria?

Il precondizionamento della batteria sfrutta il sistema di riscaldamento di bordo o il calore residuo prodotto dal motore/gruppo motopropulsore per aumentare la temperatura del pacco batteria.

Precondizionamento automatico in navigazione verso un caricatore rapido DC

Il modo più comune per attivare il precondizionamento della batteria è navigare verso un caricatore rapido DC utilizzando il sistema di navigazione di bordo. Il sistema calcola, in base alla distanza dal caricatore e alla temperatura attuale, quanta riscaldamento è necessario per raggiungere la temperatura ottimale per la ricarica. In questo modo, la batteria sarà pronta ad accettare la corrente massima e a caricarsi più velocemente.

Precondizionamento attivabile manualmente

Alcuni modelli consentono l’attivazione manuale del precondizionamento della batteria. Questa funzione permette al conducente di attivare il riscaldamento senza bisogno di navigare verso un caricatore.

Precondizionamento prima del viaggio

Se disponi di ricarica domestica, un'ottima opzione è precondizionare la batteria e l’abitacolo prima di partire, mentre sei collegato al caricatore domestico. In questo modo, puoi iniziare con un abitacolo e una batteria caldi e una batteria completamente carica. Di solito, il conducente può avviare il precondizionamento dal sistema di infotainment o dall’app dell’auto.

Alcuni modelli non supportano il precondizionamento della batteria e precondizionano solo l’abitacolo. Per questi modelli, può essere utile assicurarsi che la ricarica sia terminata poco prima di partire.

Quanto sono potenti i circuiti di riscaldamento?

La potenza dei circuiti di riscaldamento dipende dal modello di auto elettrica e dalle dimensioni del pacco batteria. Ad esempio, la Tesla Model 3 ha un pacco batteria da 75 kWh e un sistema di riscaldamento da 6 kW, che può aumentare la temperatura della batteria di circa 18 °C (32 °F) in un’ora. La Nissan Leaf ha un pacco batteria da 40 kWh e un sistema di riscaldamento da 3 kW, che può aumentare la temperatura della batteria di circa 9 °C (16 °F) in un’ora.

Per alcuni modelli con riscaldamento a bassa potenza, portare la batteria alla temperatura ottimale in condizioni di freddo può risultare difficile. Consulta la tabella sottostante per alcuni esempi di potenza dei circuiti di riscaldamento della batteria:

In che modo il precondizionamento della batteria influisce sull’autonomia?

Il precondizionamento della batteria consuma dell’energia dalla batteria, riducendo l’autonomia disponibile. Tuttavia, questa perdita di energia è parzialmente compensata dalla maggiore efficienza e prestazioni della batteria a una temperatura più elevata. Inoltre, precondizionare la batteria mentre l’auto elettrica è collegata alla rete può minimizzare la perdita di energia, poiché l’auto elettrica può prelevare energia dalla rete anziché dalla batteria.

Livello minimo di SoC per il precondizionamento

La maggior parte delle auto elettriche ha un limite sullo stato di carica (SoC) minimo per poter attivare il precondizionamento.

Puoi vedere in questo test di Bjørn Nyland come la Kia EV9 disabiliti il precondizionamento al 12% di SoC.

Raffreddamento della batteria

La temperatura della batteria può aumentare a livelli elevati durante la ricarica ad alta velocità o la guida sportiva. Quando la batteria è troppo calda, può degradarsi più rapidamente, perdere capacità e ridurre l’autonomia. Questo effetto si verifica perché le reazioni chimiche all’interno della batteria accelerano quando la temperatura sale, e la resistenza interna diminuisce. Caricare una batteria calda ad alta potenza può anche danneggiare le celle e accorciarne la durata.

Di solito, i produttori riducono sia la potenza di ricarica sia la potenza in uscita se la temperatura della batteria è troppo elevata.

Per ovviare a questo problema, alcune auto elettriche dispongono di un raffreddamento attivo della batteria. Questa funzione consente all’auto elettrica di abbassare la temperatura della batteria a un livello idoneo durante la ricarica o la guida, per migliorare le prestazioni di ricarica o di guida.

Come funziona il raffreddamento della batteria?

Il raffreddamento della batteria utilizza un sistema a liquido che fa circolare un fluido refrigerante attraverso il pacco batteria. Il fluido assorbe il calore dalle celle batteria e lo trasferisce a un radiatore. Il radiatore poi disperde il calore nell’aria ambiente o in un altro circuito di raffreddamento utilizzando un refrigerante o una pompa di calore. Il fluido refrigerante può essere una miscela di acqua ed etilenglicole, un fluido dielettrico o un fluido contenente particelle termicamente conduttive.

In questo test da 1000 km di Bjørn Nyland, la BMW i50 ha un problema di surriscaldamento dopo la ricarica e una riduzione della potenza disponibile.