Lo scorso aprile, il primo prototipo di scooter dotato del sistema di batterie EMIC è stato presentato presso il Centro Tecnologico per Batterie Industriali (CTBI) di Saft Batteries a San Sebastián de los Reyes. Contemporaneamente, il sistema è stato presentato a Bruxelles in occasione di un evento specificamente dedicato alla mobilità elettrica. I principali produttori di questo tipo di veicoli hanno accolto con entusiasmo l'invenzione e hanno approvato l'avvio di diverse prove del sistema sui propri veicoli.

Il concetto fondamentale alla base di questa innovazione è la "vera portabilità". Il sistema consiste essenzialmente nel suddividere la batteria di trazione del veicolo in diverse parti, rendendo ciascuna facilmente trasportabile da una sola persona. Ad esempio, il sistema attualmente mostrato nel prototipo è composto da due cartucce di batteria che, singolarmente, forniscono energia sufficiente per percorrere circa 15 km in ambiente urbano, con tutta l'accelerazione e la potenza necessarie al veicolo. Con entrambe le cartucce installate, il veicolo può percorrere 30 km. E ogni cartuccia pesa solo 2 kg.

Ovviamente, la quantità di energia, o in altre parole, il numero di chilometri che possiamo percorrere con il veicolo, dipende dal peso della batteria. Pertanto, è possibile assemblare cartucce di batteria con diverse capacità energetiche per soddisfare le diverse esigenze di autonomia di ciascun utente. Ciò apre a una vasta gamma di vantaggi, tra cui spiccano i seguenti:

La moto elettrica può essere venduta senza batterie, consentendo a ogni acquirente di scegliere la dimensione della batteria più adatta alle proprie esigenze.
Le cartucce della batteria possono essere ricaricate presso una stazione di ricarica urbana collegando il veicolo con un cavo standard, oppure singolarmente a casa o in ufficio utilizzando caricabatterie da tavolo, rimuovendole dalla moto.
Una singola moto è sufficiente per gestire una flotta su più turni. Ogni turno porta con sé le cartucce corrispondenti al proprio fabbisogno di autonomia, che vengono ricaricate durante il turno successivo, al di fuori del veicolo, mentre un altro set di cartucce fornisce la trazione per il turno successivo ancora.
È possibile assemblare cartucce con diverse capacità energetiche; ad esempio, si possono produrre cartucce per un'autonomia di 15, 30 o 45 km. Cartucce di diverse dimensioni e pesi possono essere combinate all'interno dello stesso veicolo durante tutto il suo ciclo di vita per adattarsi alle variazioni del fabbisogno di autonomia.

Il sistema attualmente progettato collega fino a quattro cartucce al veicolo tramite una scheda denominata connettore. Le funzioni principali di questa scheda connettore sono le seguenti:

Gestione individualizzata della carica e della scarica per ogni cartuccia (BMS).
Gestione collettiva delle prestazioni del sistema batteria in base a fattori esterni (fabbisogno energetico, temperatura esterna, ecc.).
Monitoraggio continuo dello stato del sistema e trasmissione di allarmi e informazioni al veicolo.
Protezione del sistema batteria da potenziali abusi (sovratensione, surriscaldamento, ecc.).
Memorizzazione dei dati per la determinazione dello stato di salute della batteria e il monitoraggio della sua durata.

In parole semplici, il funzionamento del sistema si basa sulla caratteristica curva di carica e scarica di alcuni sistemi elettrochimici della famiglia degli ioni di litio, dove lo stato di carica della batteria può essere determinato in modo relativamente semplice tramite la tensione a circuito aperto (vedere Figura 1). È importante notare che non tutti i sistemi agli ioni di litio sono adatti all'uso con il sistema EMIC. Quelli con curve di carica e scarica molto piatte, come quelli basati su catodi di LiFePO4, non possono essere gestiti con questo sistema (vedere Figura 2).

Degno di nota è anche l'approccio algoritmico del sistema per la visualizzazione e la gestione delle informazioni sullo stato di salute della batteria. Ogni tecnologia elettrochimica presenta caratteristiche comportamentali diverse in risposta a determinati segnali. Studi approfonditi condotti presso il nostro CTBI ci stanno consentendo di correlare le misurazioni di tensione, temperatura e corrente, comuni in questi sistemi, con la durata della batteria, un parametro particolarmente utile per applicazioni cicliche come quella presentata in questo articolo.

Va da sé che, oltre alle diverse dimensioni, forme e pesi, la flessibilità di installazione del sistema in un veicolo elettrico è impressionante. La possibilità di suddividere la batteria in diverse parti (cartucce) consente di posizionare ciascuna in punti e luoghi diversi all'interno del veicolo, bilanciando, ad esempio, i carichi aerodinamici, consentendo così molteplici soluzioni. In definitiva, ogni parte dovrà essere collegata tramite un semplice cavo corto alla scheda di connessione, che verrà installata in un punto sicuro all'interno della motocicletta. Immaginate il numero di possibili configurazioni che si possono progettare.
Inoltre, è importante notare che le batterie agli ioni di litio sono disponibili in diversi formati a seconda della loro applicazione (Figura 3). Esistono quindi modelli di batterie ad alta capacità e bassa potenza, modelli specificamente progettati per elevate correnti di carica e scarica, modelli con cicli di vita variabili e così via, tutti configurabili utilizzando il sistema EMIC. In altre parole, il sistema EMIC non è solo un sistema di batterie per l'uso nella mobilità elettrica per veicoli di piccole dimensioni; Si tratta di un'invenzione che apre le porte a molteplici applicazioni in cui la batteria, come la conosciamo oggi, è necessaria ma presenta svantaggi in termini di installazione e autonomia per diverse ragioni.

Infine, vorrei anche sottolineare la facilità con cui il sistema EMIC può essere integrato nelle reti intelligenti, grazie alla quantità e alla qualità delle informazioni che gestisce sullo stato delle batterie e alla sua capacità di comunicare, utilizzando diversi protocolli, con vari dispositivi in ​​sistemi complessi. Questo apre un nuovo mondo per la gestione delle batterie nelle reti del futuro.

Autore:

Joaquín J. Chacón Guadalix, Direttore Generale – Saft Baterías SL.