BMS nelle batterie al litio: cos’è e qual è la sua azione nel bilanciamento
25/05/2021 – Batteria litio veicoli elettrici, Batterie litio industria, Blog, Tutto sulle batterie al litio
Quando si parla di batterie al litio si sente sempre nominare la parola BMS (Battery Management System), ma in pochi sanno esattamente che cos’è e che funzione abbia. Bene, tramite questo articolo ti spiegheremo in modo semplice di cosa si tratta.
Cos’è il sistema BMS delle batterie al litio
Questa strana funzione chiamata “bilanciamento”
Le batterie al litio sono molto performanti e hanno tantissimi vantaggi rispetto alle tradizionali batterie, ma hanno anche un tallone d’Achille: la produzione delle celle al litio non riesce a garantire un’uniformità di produzione tra i singoli elementi prodotti.
Pur avendo tutte le caratteristiche superiori al nominale, le celle hanno:
- Differenze di capacità nominale
- Differenze nella resistenza interna
- Differenze di autoscarica
Queste differenze, se pur piccole, con l’utilizzo della batteria, o semplicemente con il passare del tempo, fanno sbilanciare le celle all’interno di una batteria. Questo sbilanciamento può portare una differenza tra le celle anche del 3-6% in relazione alle condizioni di utilizzo e allo stato di invecchiamento della batteria al litio.
Le celle, essendo collegate in serie all’interno della batteria, vengono caricate e scaricate con la stessa energia, questo vuol dire che se non ci fosse un sistema di bilanciamento appropriato la differenza tra le celle aumenterebbe sempre di più azzerando progressivamente la capacità disponibile.
Scopriamo quindi la prima funzione dei sistemi BMS all’interno delle batterie al litio: il bilanciamento.
BMS e il bilanciamento nelle batterie al litio
Come agiscono i BMS tradizionali sul bilanciamento
Per contrastare questo fenomeno, i comuni sistemi BMS delle batterie applicano una resistenza alle celle più alte aspettando che le celle più basse arrivino allo stesso livello.
Vediamo quali sono i vantaggi e gli svantaggi di questa tecnologia:
PRO
- Economicità del sistema BMS, l’architettura semplice permette di contenere i costi dell’elettronica.
CONTRO
- Estrema lentezza nella fase di bilanciamento a causa della bassa corrente di bilanciamento (normalmente da 0,1A a 1A) occorrono dalle 6 alle 12 ore per completare questa fase. Ecco un esempio per capire quali sono i reali tempi di carica con un sistema di questo tipo: Una batteria da 400Ah a cui sono stati utilizzati 300Ah con un caricabatterie da 100A reintegra l’energia in 3 ore, a cui andranno aggiunte le 6-12 ore per terminare il bilanciamento. Totale tempo di carica 9-15 ore.
- Riduzione progressiva dell’energia disponibile. Il litio è utilizzato principalmente per le sue caratteristiche di carica rapida, ma i tempi lunghi di bilanciamento di un sistema tradizionale fanno sì che in applicazioni industriali, la batteria venga spesso utilizzata prima che il processo di bilanciamento sia terminato, con questo la differenza tra la cella più carica e quella più scarica aumenta progressivamente riducendo sempre più la capacità nominale del pacco (la cella più alta limita la carica e la più bassa limita la scarica), questo si traduce in macchinari che non terminano la loro missione e veicoli che perdono percorrenza ad ogni ciclo.
- Alti costi per la manutenzione con l’utilizzo di un BMS tradizionale non si può cambiare un elemento on-site, normalmente le batterie con questi sistemi vengono rimandate al costruttore sostenendo gli alti costi di spedizione.
Come agisce il Flash Balancing System proprietario di Flash Battery
A differenza dei sistemi BMS tradizionali, Flash Battery ha sviluppato un sistema di bilanciamento proprietario, il Flash Balancing System, che può agire su ogni singola cella con un bilanciamento combinato, ovvero sia attivo che passivo, e lo fa con una corrente almeno 20 volte superiore.
PRO
- Bilanciamento attivo e passivo ad alta potenza (20A)
- Tempi brevi e prevedibili di ricarica (tempo di bilanciamento inferiore ai 25 minuti)
- Supporto attivo delle celle più deboli durante la scarica
- Completo controllo delle temperature 2 sensori su ogni cella (50 sensori su una batteria da 80V)
CONTRO
- Applicabile su pacchi batterie da 5kWh in su a causa del costo superiore dell’elettronica.
Le altre funzioni del BMS nelle batterie al litio
Ecco quindi spiegato in parole semplici che cos’è il Battery Management System di una batteria al litio, come funziona la fase di bilanciamento nei BMS tradizionali e perché Flash Battery ha deciso di sviluppare una tecnologia totalmente innovativa: il Flash Balancing System proprietario, ora in corso di brevetto internazionale.
Ma non è finita qui! Il BMS è considerato il vero e proprio cervello della batteria e, se progettato con un’elettronica all’avanguardia, svolge numerose altre funzioni che controllano e monitorano in tempo reale il comportamento della batteria al litio all’interno dell’applicazione. Scopriamo insieme tutte le feature aggiuntive di un BMS intelligente.
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