BMS nelle batterie al litio: cos’è e qual è la sua azione nel bilanciamento
25 maggio 2021
Quando si parla di batterie al litio, si sente spesso nominare la parola BMS (Battery Management System): il complesso sistema elettronico che agisce come vero e proprio 'cervello' del pacco batteria. Pur trattandosi di un dispositivo di controllo essenziale per la sicurezza, in pochi sanno esattamente che cos’è e che funzione abbia. In questo articolo ti spiegheremo in modo semplice di cosa si tratta e perché è fondamentale per l’estensione della vita utile (Battery Lifetime Extension) e per abilitare il monitoraggio predittivo tramite algoritmi avanzati.
Cos’è il sistema BMS delle batterie al litio
Le batterie al litio sono molto performanti e offrono enormi vantaggi rispetto alle tecnologie tradizionali, ma hanno anche un tallone d’Achille: il processo di produzione delle celle non riesce a garantire un’assoluta uniformità tra i singoli elementi. Questa variabilità porta a discrepanze fisiologiche (di capacità e tensione) che richiedono un monitoraggio costante e puntuale, gestito tramite Cell Monitoring Units (CMU) ad alta precisione.
Pur avendo tutte le caratteristiche superiori al nominale, le celle mostrano inevitabilmente:
- 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, influenzando negativamente il calcolo del State of Charge (SoC) generale. Questo sbilanciamento può portare una differenza tra le celle anche del 3-6% in relazione alle condizioni di utilizzo e allo stato di invecchiamento, accelerando il degrado del State of Health (SoH) e del State of Aging (SoA) 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 delle celle per la massimizzazione dell'efficienza.
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, dissipando l'energia in eccesso sotto forma di calore, mentre aspettano che le celle più basse arrivino allo stesso livello. Questo metodo, noto come bilanciamento passivo, è spesso lento e limitato da correnti di bilanciamento molto basse, insufficienti per i moderni pacchi batterie ad alta capacità.
Vediamo quali sono i vantaggi e gli svantaggi di questa tecnologia:
A differenza dei sistemi BMS tradizionali, Flash Battery ha sviluppato un sistema di bilanciamento proprietario altamente sofisticato: il Flash Balancing System. Questa tecnologia può agire su ogni singola cella con un bilanciamento combinato, ovvero sia attivo che passivo, e lo fa con una potenza elevata, gestendo una corrente di bilanciamento almeno 20 volte superiore (High-Current Balancing). Questa architettura consente di ridurre drasticamente i tempi di ricarica e di garantire una perfetta uniformità del pacco batteria, agendo efficacemente sulla prevenzione del Thermal Runaway.
