Un nuovo sistema di gestione della batteria potrebbe aumentare l’autonomia dei veicoli elettrici del 20%.

Jonathan M. Gitlin - 4 gennaio 2023 15:30 UTC

Uno degli sviluppi più interessanti apportati ai veicoli elettrici negli ultimi anni è stato lo sviluppo di celle al litio-ferro fosfato come alternativa ai più tradizionali prodotti chimici agli ioni di litio che utilizzano minerali come nichel, manganese e cobalto. Ora, un nuovo sistema di gestione della batteria, o BMS, potrebbe significare previsioni di autonomia molto più accurate per i veicoli elettrici con queste batterie.

Le batterie LiFePO4, o LFP, erano per lo più appannaggio dei produttori cinesi di veicoli elettrici fino allo scorso anno grazie a una serie di licenze di brevetto esclusive firmate con i ricercatori statunitensi e canadesi che per primi hanno sviluppato la tecnologia. Ma questi brevetti stanno scadendo e le case automobilistiche non cinesi stanno iniziando ad adottare le batterie LFP.

Le celle LFP temono il clima molto freddo più di una cella equivalente NMC o di alluminio al nichel-cobalto e immagazzinano anche meno energia. Ma quest'ultima parte potrebbe in effetti essere un vantaggio per questa chimica: non c'è pericolo che un pacco LFP bruci o esploda in un incidente, quindi c'è molto meno bisogno di circondare il pacco con un pesante guscio protettivo.

Ciò a sua volta significa che mentre le celle hanno una minore densità energetica, la densità energetica a livello di pacco in realtà aumenta perché una parte maggiore del volume è assegnata alle celle della batteria anziché alle strutture d’urto. Le batterie LFP hanno inoltre una durata utile più lunga rispetto ai pacchi NMC o NCA. Nel 2022 le celle LFP costavano circa il 20% in meno per kWh rispetto alle celle NMC.

Non c’è da meravigliarsi, quindi, che Tesla sia passata alle celle LFP per molte auto nel 2021 e che Ford stia aggiungendo celle LFP al Mustang Mach-E quest’anno e al camioncino F-150 Lightning nel 2024.

Per ottenere il massimo vantaggio dalla chimica delle batterie LFP, Texas Instruments ha sviluppato un nuovo BMS (sia per i pacchi batteria che per le celle) che è molto più sensibile dei sistemi esistenti. "Nella nostra generazione precedente, siamo in grado di scendere a 3,5 millivolt, e questo è lo stato dell'arte. Ora in quest'ultima generazione, siamo circa tre volte e mezzo migliori: 1 millivolt," ha spiegato Sam Wong, che lavora sui BMS presso TI.

Ciò è necessario a causa della curva di scarica molto piatta delle celle LFP. "Inizierà da 4 volt, scenderà, rimarrà molto piatto", ha spiegato Mark Ng, responsabile marketing per i propulsori EV presso TI. "Quando la carica è compresa tra il 70% e il 30%, in quella regione [la curva di scarica] rimane piatta, ed è lì che hai bisogno di questa precisione di 1 millivolt. Perché se non sono preciso, non ho idea se io "Sono al 70% o al 40% di carica," mi ha detto Ng.

Tale imprecisione potrebbe arrivare fino a 63 miglia (100 km) per un EV di 300 miglia (483 km) rispetto a un BMS con una precisione di soli 10 mV. I BMS più accurati avvantaggiano anche le chimiche NMC o NCA, anche se in misura molto minore: c'è un miglioramento nel margine di errore da circa sei miglia per un EV di 300 miglia fino a circa mezzo miglio.

I nuovi BMS offrono anche un vantaggio in termini di sicurezza funzionale, poiché soddisfano i più severi standard di sicurezza automobilistica ASIL-D. "Con questo dispositivo, siamo in grado di misurare la tensione due volte utilizzando la ridondanza all'interno del chip per dire al sistema che c'è qualcosa che non va se non concordano tra loro. È quasi come un sistema di voto: 'Sto dicendo questa batteria è da 4 volt e l'altro lato dice 3 volt: "qualcosa deve essere sbagliato con [la batteria]", ha spiegato Ng.

Oltre a ciò, i nuovi BMS sono in grado di gestire sia pacchi da 400 V che da 800 V e possono essere specificati in modalità wireless (qualcosa che General Motors ha già adottato per la sua famiglia di pacchi Ultium utilizzando una precedente iterazione della tecnologia TI) che riduce la necessità di rame. cablaggio nei pacchi, che a sua volta riduce sia il costo che il peso.