La batteria Mercedes con microconvertitori sulle singole celle

La Casa rivoluziona l'architettura interna delle batterie. Così possono avere celle con diverse chimiche e anche con diversi formati

Foto di: Mercedes-Benz

Di: Dr. Stefan Leichsenring

Tradotto da: Francesco Barontini

5 dic 2024 alle 15:00

Finora le auto elettriche hanno avuto bisogno di un inverter su ogni asse di trazione per convertire la corrente continua proveniente dalla batteria in corrente alternata adatta ad azionare il motore. Quindi, al momento, un'auto elettrica con un motore ha un inverter dedicato a quel motore e un'auto elettrica con due motori avrà due inverter, uno per l'unità all'avantreno e uno per l'unità al retrotreno.

In futuro, invece, ogni cella potrebbe avere la propria elettronica di potenza. Questa è la soluzione che è stata presentata al workshop tecnologico Mercedes Future Experience. Cerchiamo di capire come funziona.

Il collegamento in serie delle celle

Partiamo spiegando cosa succede attualmente. Per ora è necessario il collegamento in serie di un gran numero di celle per raggiungere la tensione richiesta della batteria. Per esempio, un sistema da 800 volt richiede quasi 200 celle collegate in serie, perché una singola cella agli ioni di litio non eroga più di circa 3,6-3,7 volt. La prossima CLA elettrica, restando in casa Mercedes, ha 192 celle collegate in serie.

La batteria della prossima Mercedes CLA elettrica

Foto di: Mercedes-Benz

Durante la marcia, la tensione della batteria diminuisce insieme al livello di carica della batteria (SoC). Poiché la potenza di azionamento in kW è uguale al prodotto della corrente in ampere e della tensione in volt, sono necessarie correnti maggiori per una potenza costante, il che comporta anche produzione di calore. Questo significa che l'efficienza diminuisce mano a mano che la batteria si scarica.

C'è di più. Le prestazioni dell'intera batteria dipendono dalla cella "più debole". Ciò significa che una singola cella difettosa può inficiare il funzionamento dell'intera batteria, sia durante la ricarica sia durante il recupero e la scarica durante la guida. Ed ecco quindi questa nuova tecnologia Mercedes.

Lo stato dell'arte dell'elettronica di potenza (a sinistra) e la soluzione con microconvertitori personalizzati

Tutti i vantaggi dei mcrovonvertitori

Secondo l'idea di base, collocando dei microconvertitori su ogni singola cella se ne potrebbe programma il funzionamento in modo indipendente. Quindi, si potrebbe ottimizzare il controllo di ogni cella e la comunicazione da celle per garantire prestazioni migliori dell'intera batteria.

Le celle, a tutti gli effetti, non sarebbero collocate in serie ma in parallelo e ogni cella avrebbe la sua piccola unità elettronica di potenza. In questo modo si potrebbe regolare per ciascuna di esse il livello della tensione di uscita e si potrebbe richiedere un voltaggio di 800v costanti a prescindere dallo stato di carica della batteria.

Un microtrasformatore di corrente non è molto più grande di una moneta da un euro

Questa nuova tecnologia ha altri vantaggi. Consentirà infatti di allungare la vita delle singole celle e rallentare la perdita di prestazioni. Inoltre, renderà la tensione in uscita fornita dalla batteria indipendente dal numero di celle collegate in serie. A questo si aggiunge il vantaggio che le celle possono essere caricate singolarmente.

Teoricamente, sarebbe anche più facile combinare celle con chimiche diverse, creando batterie con celle litio ferro fosfato e con celle nichel manganese cobalto, o creare batterie con celle dalla forma diversa. Il tutto, chiaramente nell'ottica dell'ottimizzazione delle prestazioni e dell'innalzamento dell'efficienza generale.