Nell'ambito dell'elettrificazione dei macchinari industriali, l'attenzione si concentra spesso su due componenti critici: la batteria e il caricabatterie. Tuttavia, tra di essi si trova un terzo sistema, responsabile di una ricarica sicura ed efficiente.
Si tratta del sistema di gestione della batteria ovvero Battery Management System (BMS).
Nel recente webinar “Charging Ahead: Adapting to Emerging Battery Chemistries”, Matthew Moore, Application Engineer di ZIVAN, ha esplorato il ruolo in evoluzione della tecnologia BMS. Per gli OEM, la comprensione di questo aspetto è un prerequisito per costruire piattaforme elettriche sicure, scalabili e pronte per il futuro.
Se abbinato alla giusta batteria e alla soluzione di ricarica, il BMS consente ai veicoli elettrici (EV) e ai macchinari industriali elettrificati di funzionare in modo sicuro, affidabile e il più prolungato possibile.
Il BMS può essere paragonato al “cervello” di una batteria. Questo componente gestisce le condizioni interne di ciascuna cella della batteria, coordinando le operazioni per garantire la massima efficienza senza compromettere la sicurezza.
Alcune responsabilità del BMS includono:
Molto più di un semplice strumento di monitoraggio, il BMS svolge un ruolo attivo nel funzionamento sicuro e intelligente del veicolo elettrificato.
Considerando che i veicoli elettrici e le macchine mobili non stradali (NRMM) operano con una varietà di chimiche di batterie, le capacità dinamiche di un BMS sono particolarmente impressionanti. Tuttavia, le funzioni sopra descritte sono solo l'inizio.
Si notino altri tre ruoli che il BMS svolge in un ecosistema di trasmissione elettrica.
Per i tipi di batterie tradizionali, come quelle al piombo, la ricarica è relativamente semplice. I caricabatterie sono pre-programmati con curve fisse di tensione-corrente, abbinate al tipo di batteria per garantire una carica sicura dall'inizio alla fine.
Pur essendo efficace, questo approccio manca di versatilità: la batteria deve completare la carica da quasi vuota a piena, altrimenti si rischiano perdite di capacità dovute alla solfatazione e all'effetto memoria.
Con l'adozione delle batterie agli ioni di litio, le curve gestite dal caricabatterie sono solo una parte dell'equazione. Non più limitati dai vincoli del piombo-acido e ora in grado di ricaricare molto più velocemente, i sistemi basati sul litio richiedono un controllo molto più articolato. È qui che entra in gioco il BMS.
Agendo come un meccanismo decisionale in tempo reale, il BMS integra il caricabatterie regolando continuamente i parametri di carica in base ai dati in tempo reale della batteria. Ciò include:
Le variazioni tra le celle, i rischi di surriscaldamento e il potenziale di fuga termica vengono eliminati con un BMS efficace. Questo aspetto è particolarmente critico negli ambienti ad alta potenza o a ricarica rapida, dove anche piccoli errori di calcolo possono causare danni.
La gestione sicura del flusso di energia tra batteria, veicolo e caricabatterie richiede protocolli e interfacce fisiche standardizzate. Ciò è particolarmente vero quando si utilizzano le apparecchiature di alimentazione dei veicoli elettrici (EVSE), note anche come stazioni pubbliche di ricarica dei veicoli elettrici.
Ricaricare i veicoli elettrici attraverso questa infrastruttura non è così semplice come “plug and play”. Dipende innanzitutto dalla compatibilità hardware, stabilita attraverso connettori standardizzati, tra cui:
Una volta collegato, i protocolli di comunicazione sottostanti supportano uno scambio di dati in tempo reale tra il veicolo e l'infrastruttura di ricarica, definendo parametri quali tensione, corrente e soglie di sicurezza.
In questo contesto, il BMS svolge un ruolo di supervisione, monitorando e regolando attivamente il trasferimento di energia in base alle condizioni della batteria e alla capacità di carica. I connettori di cui sopra lavorano in tandem con i sistemi interni - protocolli di comunicazione e BMS - per supervisionare il processo di ricarica.
Sebbene gli ioni di litio rimangano il gold standard per la maggior parte dei veicoli elettrici, i prodotti chimici emergenti potrebbero richiedere un'evoluzione parallela delle funzionalità BMS. Questi prodotti chimici offrono alternative promettenti al litio, che richiede metalli rari e solleva problemi ambientali.
Consideriamo alcuni di questi prodotti chimici emergenti:
Ogni chimica presenta vantaggi e sfide, oltre a un proprio insieme di variabili. La gestione di fattori come la gestione termica, la protezione da sovraccarichi e l'ottimizzazione dei programmi di carica, tutti fattori che dipendono dalla chimica della batteria, si riconducono in ultima analisi al BMS.
Con l'emergere di nuove tecnologie e l'espansione dell'elettrificazione in applicazioni sempre più complesse, i BMS saranno sempre più necessari. Tali componenti si rivelano essenziali per garantire la sicurezza, l'efficienza e l'interoperabilità dei veicoli elettrici di nuova generazione.
Tuttavia, questa integrazione è efficace solo quanto il sistema di ricarica su cui poggia.
Le soluzioni di ricarica di ZIVAN, studiate su misura per un'ampia gamma di OEM verticali, offrono la piattaforma giusta per massimizzare il valore della batteria e del sistema BMS. Più che un semplice fornitore di hardware, ZIVAN applica decenni di esperienza nel campo dell'elettrificazione per aiutare gli OEM a ottimizzare l'intera infrastruttura di ricarica, la base delle prestazioni di batterie e BMS.
Per scoprire come ZIVAN può supportare la vostra strategia di elettrificazione, guarda il webinar completo o contattaci direttamente per una consulenza.
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