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Pubblicazioni - Articolo ISI

Electro-Thermal Modeling and Aging Evaluation of Lithium Battery Packs for Electric Vehicles

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Electro-Thermal Modeling and Aging Evaluation of Lithium Battery Packs for Electric Vehicles

Le batterie sono componenti fondamentali nei veicoli elettrici a batteria (BEV), ma stimarne la durata è complesso a causa di fattori come le temperature delle celle e i profili di utilizzo. Queste variabili, in particolare le temperature delle celle spesso sconosciute, rendono difficile una previsione accurata. Questo studio propone una metodologia per stimare la vita utile delle batterie utilizzando un modello completo che include il powertrain, il sistema elettrico e termico e un modello di degrado, calibrato con dati raccolti a bordo. Un caso di studio su percorsi italiani dimostra l’accuratezza del metodo, con un’adeguata modellazione termica che riduce gli errori di stima della durata del 40-50%. Lo studio sottolinea l’importanza della gestione termica attiva per preservare la salute delle batterie.

Le batterie sono componenti cruciali nei veicoli elettrici a batteria (BEV), ma stimarne la durata è difficile. Diversi fattori influenzano questo aspetto, tra cui le temperature delle celle e i profili di utilizzo, che sono i più rilevanti ma anche i più complessi da valutare. La variabilità dei modelli di utilizzo del veicolo rende difficile stimare gli stress tipici subiti dalla batteria, e spesso le temperature delle celle sono sconosciute, a differenza della temperatura ambiente, solitamente usata nei modelli di degrado.

 

Per queste ragioni, in questo studio presentiamo una metodologia per stimare la durata prevista delle batterie nei veicoli elettrici (EV), attraverso un modello completo che include il powertrain, il sistema elettrico e termico del veicolo, nonché un modello di degrado della batteria. Supportato da misurazioni sperimentali, l’intero modello, inclusivo del sistema di raffreddamento della batteria, è stato calibrato utilizzando dati ottenuti dalla rete di controllo a bordo (CAN) di un BEV, con un errore medio inferiore a 1°C.

 

Il caso di studio, che rappresenta le condizioni di traffico tipiche delle strade italiane, dimostra la robustezza dell’approccio: le durate previste delle batterie risultano adatte all’uso tipico dei veicoli, e una corretta modellazione termica della batteria può ridurre gli errori nella stima della durata del 40-50%. Lo studio evidenzia l’importanza della gestione termica attiva per preservare la salute della batteria e pone le basi per ulteriori modelli multidisciplinari sull’invecchiamento delle batterie negli EV.

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