Modelli per la Simulazione del Comportamento della Batteria di Veicoli ELettrici

Le batterie ricaricabili sono una delle tecnologie chiave nella società moderna. Il loro mercato ha recentemente visto un rapido sviluppo grazie all’interesse nei veicoli ibridi plug-in e nei veicoli elettrici. Le batterie più utilizzate per questo tipo di applicazione sono quelle agli ioni di litio che presentano alcuni vantaggi, fra cui: elevata densità di energia e di potenza, basso tasso di auto-scarica e lunga vita. Esse, però, hanno anche alcuni svantaggi, uno su tutti la sensibilità alle variazioni di temperatura. Un secondo punto debole è il degrado irreversibile della batteria in caso di “overcharge” o “overdischarge”. È pertanto necessario che il sistema di gestione della batteria (battery management system, o BMS) monitori temperatura, tensione e corrente e stimi in tempo reale lo stato della batteria. Non è tuttavia facile determinare direttamente gli stati della batteria, come lo stato di carica (state of charge, SoC), a causa del complicato processo elettrochimico che avviene al suo interno. Per fare questo, quindi, vengono sviluppati metodi, come quello dell'Extended Kalman Filter, basati su un modello di batteria. Molti modelli concentrati con un numero relativamente piccolo di parametri sono stati proposti. I più comunemente utilizzati si distinguono in modelli elettrochimici e modelli di circuiti equivalenti. La già citata dipendenza delle prestazioni di una cella agli ioni di litio dalla temperatura è un problema di fondamentale importanza che va preso in considerazione nel progetto di un efficiente e completo sistema di controllo di un pacco batterie per applicazioni automotive. A questo scopo, si deve determinare la modalità di scambio di calore della cella con il mondo esterno e per fare ciò è necessario avere un buon modello termico della stessa, il quale consente di ottenere come risultato della simulazione la temperatura della cella, passando come ingressi al sistema solamente i differenti profili di carica e scarica e e la Tamb.