Discussione: La batteria che si carica in 2 minuti

Originariamente inviata da Stregatto

Insomma il passaggio per l'elettrico ti sembra una scelta obbligata perchè permette il recupero di energia in frenata.

Esatto, ma non solo. L'elettricità è la forma di energia più fruibile e malleabile che esista. I motori sincroni possono essere controllati a coppia costante da fermi fino a elevato numero di giri, permettendo l'eliminazione di cambi, frizioni e anche differenziali se si mettono uno per ruota. si può realizza anche un bel 4WD (che schifo non fa, per tenuta e controllo del mezzo).

Originariamente inviata da Stregatto

Ma quanta energia si recupera sul totale consumato ? In città una bella frazione, in autostrada quasi niente.

Ma in città si concentra il 60% dell'uso delle auto, e probabilmente oltre l'70% del consumo.

Originariamente inviata da Stregatto

Ma supponiamo pure di volere fare il recupero. Ci sono solo le batterie per questo ? Mi viene in mente un articolo letto recentemente in cui si parla di un sistema KERS usato da certe auto sportive (Porsche e Mercedes), che evita le batterie. Sull'asse motore è montato un generatore di corrente che in fase di rallentamento agisce da freno generando energia elettrica che, invece di venire immagazzinata in una batteria (con punte di energia di centinaia di kW) viene subito utilizzata in un motore/generatore elettrico per lanciare un volano.

I volani non possono accumulare sufficiente energia da fare qualche decina di Km senza accendere il motore termico.

Originariamente inviata da Stregatto

A proposito di combustibili sintetici, partendo dall'idrogeno la forma di utilizzo più razionale mi pare l'ammoniaca, che si può sintetizzare da idrogeno (ottenuto per elettrolisi) e da azoto (preso dall'atmosfera) con un processo chimico ben noto e che è una forma di accumulo di energia molto più efficiente dell'idrogeno.(La reazione fra idrogeno è azoto è poco esotermica, per cui l'ammoniaca prodotta contiene la maggior parte del potere calorifico dell'idrogeno di partenza; inoltre l'ammoniaca si può liquefare a pressioni moderate; è una specie di GPL). L'ammoniaca brucia dando acqua e azoto, senza ossidi di carbonio. Gli ossidi di azoto eventuali si potrebbero levare con il solito catalizzatore deNOx.

Sui combustibili sono poco ferrato in chimica. Ma io propenderei a orientarmi verso combustibili che possono essere estratti da materiali di rifiuto, come il bioetanolo, il metano, il biodisel.
E' inutile partire dall'idrogeno, che va prodotto con dispendio di energia. E' come un cane che si morde la coda, quell'energia la devi comunque produrre in qualche modo.
Ricordiamoci che ogni passaggio costa in termini di perdite.

Originariamente inviata da mariomaggi

eroyka,

non sono d'accordo su questo punto. I supercondensatori a carica rapida - gia' acquistabili oggi - possono risolvere molti dei problemi gia' evidenziati nei post qui sopra, ma il rapporto vantaggi/svantaggi non e' abbastanza interessante e quindi sono ancora poco impiegati.

I supercondensatori mi ispirano parecchio. Quali sarebbero gli svantaggi?
Tensioni di lavoro eccessive? Autoscarica eccessiva?

Originariamente inviata da mariomaggi

eroyka,

Cactaceo, hai mezzo uno zero di troppo, sono 600 A e non 6 kA

Mario

Mmmmm si, è vero, ho fatto il conto al volo mentre scrivevo e mi devo essere incartato in qualche esponenziale.
CMQ anche 600A sono un bel flusso da far passare....

Cactaceo,
spannometricamente i supercondensatori hanno un peso che e' 10 volte quello di una batteria ad alte prestazioni.
La batteria mantiene una tensione abbastanza costante durantela scarica, il supercondensatore ha una tensione proporzionale alla carica.
Altre info qui

CMQ anche 600A sono un bel flusso da far passare....

teniamo presente che si tratta di corrente continua ad alcune centinaia di volt, piu' difficile da commutare rispetto all'alternata. Mettere il convertitore AC/DC a ricarica rapida sull'auto e' improponibile, si potrebbe farlo solo sul tetto dei furgoni in quanto occuperebbe - ottimisticamente - non meno di 500 litri di volume, escluso il volume dei cavi/connettori/protezioni di legge; anche il peso non sarebbe ridotto.
Consideriamo poi che si sta delineando una struttura delle reti smart grid che prevede l'utilizzo istantaneo dell'energia contenuta nelle batterie delle auto collegate per la ricarica, per compensare eventuali necessita' di potenza sulla rete durante i transitori. In pratica l'auto resta collegata alla smart grid durante la carica, per esempio per il 99% del tempo si carica, e per l'1% si scarica contribuendo a compensare i buchi di tensione.


Ciao
Mario

esatto, quoto Mario...
forse quando le bat erano solo al Piombo (con qualche nicchia NiCd) i pesi erano diversi, ma le evoluzioni e le ultime novità in fatto di bat (non solo litio o altre performanti [Zebra], ma anche chimiche al nichel hanno fatto passi avanti.... prendere a riferimento i mAh delle stilo nell'ultimo quarto di secolo: da 500 a oltre 3000.) hanno riequilibrato la faccenda. Rimaneva in ultimo il problema dell'efficienza e i picchi di ricarica (ma anche , qui... coma da titolo/tema dsicussione, si stanno facendo passi avanti, pur con i problemi sottolineati da Mario e che sono da considerare)

Originariamente scritto da Stregatto
Ma quanta energia si recupera sul totale consumato ? In città una bella frazione, in autostrada quasi niente.

Sbagliato, enormemente sbagliato.
Vi fate "gabbare" da 4R ? Per questo (a torto) molti non hanno un'ibrida. Ma non voglio ripetermi con i soliti dati: provate a guidarne una in autostrada e ... osservate il display.. sorpresa!
E ogni volta che si recupera a 130 km/h le energie sono ben maggiori di un rallentamento cittadino!

Tuttavia... questo si.... lasciatemi ripetere il mio solito "catechismo":
scindere la considerazione delle batterie da quella del veicolo (mica Vi preoccupate delle raffinerie e di tutta la logistica di trasporto dai "pozzi"! intendo anche energeticamente parlando).
Due argomenti diversi da affrontare separatamente. L'auto finisce ai morsetti dell'inverter [così come un TV, lavatrice, magnetron (pardon! Microonde) "finisce" alla spina... non alla centrale dell'ennnel], dove si dovrebbe "vedere" una targa con xxx V (da-a) , xx A max... ed una eventuale classe energetica (qualcosa che esprime i kWh a chilometro medi)
A ragione, se prendete una Seicento Elettra e ci mettete il litio... le Zebra.... le NiMH, ecc. al posto delle PB.... funziona tutto come prima, mica dovete modificare inverter, motore,e cc.

corrente continua ad alcune centinaia di volt, piu' difficile da commutare rispetto all'alternata.

Qua vi "passo" questa:
premettendo che in bassa tensione si tende ad usare mosfet e in alta IGBT, in ogni caso si hanno problemi a commutare velocemente grandi correnti. Basti pensare alle induttanze "disperse" (quelle dei collegamenti fisici interni ai dispositivi, ma anche esterni tipo piste, ecc.) degli stessi componenti sulle quali si genera un "contropilotaggio" (*) quando si vuole un tanto più brusco cambio di corrente.
Tuttavia sono possibili "paralellaggi" (dove una minima simmetria è d'obbligo) che riducono drasticamente il problema: in pratica (esempio per mos), non potendo diminuire un'induttanza di source se ne può diminuire la corrente gestita (suddividendola).. o se vogliamo, vista da altra angolazione, si mettono più induttanze di source in parallelo [omissis] (provare a far due calcoli).
Quindi si "riuscirebbe" (condizionale) a commutare velocemente anche grandi "amperaggi". Quel che rimane però è che lo spettro in frequenza aumenta (tanto più i fronti sono ripidi) come le emissioni corrispondenti (che sempre perdite d'energia sono.... oltre a essere limitate da apposite norme).
Voglio dire che ad esempio, in base alle mie conoscenze, non avrei grossi problemi a commutarVi 500A in 100 mS.... ma ne avrei poi a rispettare le EMI (ecc.)
(* eccetto casi a favore, vedi rettificazione sincrona. NB tutto già "pubblico": usato sicuramente dal sottoscritto [in circuito che ho chiamato "autopilota"], ma anche pubblicato [poco dopo, quasi in... "parallelo"... pure questo] da una "application" della IR)
Questo per la corrente; aumentando le tensioni poi iniziano a "rompere" anche le capacità (es. drain-source e/o collettore-emittore)...

Originariamente inviata da gattmes

Vi fate "gabbare" da 4R ? Per questo (a torto) molti non hanno un'ibrida. Ma non voglio ripetermi con i soliti dati: provate a guidarne una in autostrada e ... osservate il display.. sorpresa!
E ogni volta che si recupera a 130 km/h le energie sono ben maggiori di un rallentamento cittadino!
[/I]

Purtroppo non solo Quattroruote ma almeno una ventina di riviste automobilistiche scrivono più o meno gli stessi dati...
Poi se lo stesso venditore dell'auto salone conferma quanto detto dalle riviste, spiegando che quest'auto non è conveniente ne per chi la compra ne per chi la produce ma è semplicemente un investimento per abassare i costi di una tecnologia futura/miglirabile.
Sopratutto spiega lo stesso venditore queste auto sono state vendute grazie agli incentivi che alla fine di essi quest'auto ha subito vendite prossime allo zero...

gattmes,

ci mettete il litio... le Zebra.... le NiMH, ecc. al posto delle PB.... funziona tutto come prima, mica dovete modificare inverter,

OK per un funzionamento grossolano, la macchina va comunque. Invece per un funzionamento ottimale con consumi minimizzati, la batteria deve far parte del veicolo in quanto e' parte integrante del sistema di trazione, e non puo' e non deve essere considerata come un oggetto a se stante. Non per niente le batterie piu' evolute hanno diversi sensori che colloquiano via CAN con l'inverter e con la centralina di controllo. A che scopo? Se la batteria non e' in quel momento in condizioni ottimali, il sistema non richiedera' alla batteria l'erogazione di correnti istantanee eccessive. Sul alcune auto con motore endotermico c'e' il controllo di trazione che limita la potenza in alcune situazioni, qui succede esattamente la stessa cosa, e' un pregio e non un difetto.

non avrei grossi problemi a commutarVi 500A in 100 mS.... ma ne avrei poi a rispettare le EMI (ecc.)

In ambiente industriale o civile sono d'accordo, su un'auto elettrica la questione e' facilmente risolvibile con una buona schermatura, che puo' essere costituita dallo stesso contenitore dell'inverter. I cavi al motore sono molto corti, possono essere schermati. I motori sono spesso raffreddati a liquido, quindi possono essere chiusi e quindi sono intrinsecamente schermati. Alcune batterie nascono in un contenitore metallico schermante, quindi il problema non si pone.
Ciao
Mario

Le norme sono norme.. d'accordo che il Testo Unico 08, rimanda (forse) al prossimo anno (dico in generale) la materia.... ma non c'è solo la Legge italiana, bensì le normative internazionali.
Concordo che i livelli dipendo dal campo/applicazione, ma -fissato uno- o lo rispetti o non sei a norma (che in campo "veicoli" si può leggere "non sei omologato")

poi permettimi di non essere d'accordo su questo (qua mia opinione, diversamente da quanto scritto sopra)

Se la batteria non e' in quel momento in condizioni ottimali, il sistema non richiedera' alla batteria l'erogazione di correnti istantanee eccessive. Sul alcune auto con motore endotermico c'e' il controllo di trazione che limita la potenza in alcune situazioni, qui succede esattamente la stessa cosa, e' un pregio e non un difetto.

La batteria generalmente non è "un oggetto", ma un "insieme di oggetti". Scrivo cose ovvie: di solito si usano motori a diverse decine (scooters) o centinaia (autoveicoli) di Volt (i motori omopolari al momento non sono impiegati nel settore), mentre la cella di una batteria è di qualche Volt.
Conseguentemente si sceglie (pur se altre strade sono possibili) la mera connessione in serie.
Ciò, per farla comprensibile, non è molto diverso dal canonico pannello solare, una serie di celle elementari. Tuttavia se una cella è in ombra tutto il pannello ne risente.
Per questo gli impianti FV spesso hanno configurazioni che riducono questi problemi.
Diminuire le prestazioni o bloccare il funzionamento se una cella ha dei problemi ultimamente non mi sembra l'ottimo. Inoltre, se accettabile su sistemi a bassa tensione (esempio 48V: 1 cella può essere 1/16 del sistema se al litio, 1/24 se al Pb... ecc.) lo considero assurdo invece su sistemi a più elevata tensione: ti fermi ... o non fai una salita (mica tutti vivono in pianura padana o nella puska ungherese!) perchè un elemento su più di 70 (ovvero un elemento che pesa meno dello 1,5% nell'oggetto ["batteria"] complessivo!!) fa i capricci?

Forse si può fare meglio... se si vuole che questi mezzi decollino una volta per tutte

Ad esempio una delle direttive in materia è la 72/245/CE più volte modificata. Allego l'ultimo ritocco, da cui si possono "ripercorrere" tutti i precedenti

gattmes,
non sto dicendo di non rispettare le norme, ma di mettere in pratica gli accorgimenti noti per evitare che i disturbi generati da IGBT e MOSFET possano uscire dall'ambiente schermato.
Se una cella della batteria e' ancora in uno stato non ottimale, non ha senso richiedere le massime prestazioni, e' ovvio che si accorcia la vita della cella stessa e quindi della batteria. Limitando le prestazioni si fara' ugualmente la salita, ma ad una velocita' inferiore.
Ciao
Mario

Li

Limitando le prestazioni si fara' ugualmente la salita, ma ad una velocita' inferiore.

dipende da quanto si devono limitare le prestazioni e dalla salita: se ti ritrovi con pendenze del 15% e oltre, quindi una "coppia" minima la devi sviluppare... o fornisci la corrispondente corrente al motore... oppure provi con la rincorsa
Ma mentre a Milano (ecc.) quest'ultimo metodo potrebbe essere sufficiente (esempio salita per uscire da un box) a Genova magari no (stai salendo a "Scarpino" o sui Giovi), idem a Trieste (es. sali sul colle di S. Giusto)...

gattmes,
non confondiamo la corrente del motore con la corrente della batteria. E' ovvio che per superare una certa salita serve una certa coppia a cui corrisponde una certa corrente nel motore. La corrente di batteria invece puo' essere limitata anche senza limitare la coppia, riducendo la velocita' e lo stress nella batteria.
Ciao
Mario

Ovviamente non confondiamo!...
Però, per esperienza, su salite impegnative con scooter 1,5 kW - 48 V nominali leggevo valori (mi riferisco dalle batterie) non distanti dai 100 A (parlo di acceleratore aperto quel che basta per avere movimento in avanti.. ossia "a salire")... e anche sulla Seicento ricordo che, in queste condizioni, l'econometro si sposta abbondantemente anche con la limitazione a 15 kW (cambio in D) e acceleratore premuto parzialmente...
Parlando di quest'ultima (anche se non è applicabile propriamente al caso) a batteria ben ben scarica in perfetta pianura si riesce ad andare a velocità apparentemente normali per l'uso cittadino (diciamo 35-40 km/h), ma al minimo "falsopiano" si ferma dopo pochi metri (diciamo che sono diventato un esperto nel calcolo "a mente" di .... rincorse )
Comunque è facile fare due calcoli approssimativi (neanche poi tanto), data la massa e la pendenza... gli stessi che, guarda caso, tornano con i dati della pendenza massima superabile che, nel caso Seicento, è del 25% in condizioni "normali":
FIAT SEICENTO Elettra: informazioni e specifiche tecniche - INDICE - )

Tuttavia, per spezzare una lancia, ciò fa emergere una cosa: su un'auto normale quando rimani a secco ... sei certamente fermo. Su un'auto elettrica... dipende: se hai solo una piccola salita, basta qualche accorgimento (che arriva fino alla spinta di qualche passante) per "passarla"... se poi oltre c'è pianura... o ancor meglio discesa (ricarica parziale)... si può continuare a guidare per svariati chilometri !
Altro fatto: spesso basta far "rilassare" le batterie per un certo tempo (parlo di decine di minuti/ore.. non di 10secondi!)... per poter avere a disposizione "magicamente" altri Wh !

Altro fatto: spesso basta far "rilassare" le batterie per un certo tempo (parlo di decine di minuti/ore.. non di 10secondi!)... per poter avere a disposizione "magicamente" altri Wh !

concordo, gira e rigira il concetto e' lo stesso, se l'automatismo ti permette di non stressare la batteria, non sei obbligato a farla "rilassare" e di fatto ottieni una percorrenza superiore.
Ciao
Mario

Secondo me questo automatismo dovrebbe permettere di escludere la singola cella che ha il problema e poi compensare con l'inverter la minore tensione della batteria (o della serie): i BMS funzionano già così (ma occorre un contatto da vari amper su ogni cella) o limitano solo la corrente massima prelevabile dalla serie in cui c'è la cella difettosa?

Carest: ""$£$?##ù"§§€€?== GFE|èéjghthio+//(!RRR ((((=)""E$£!|

(pur se non comprensibile, non è ot
credo tu sia in grado di decifrante il contenuto)

Scusami gattmes, ma sinceramente non sono in grado di decifrarlo...
se vuoi darci la tua chiave di lettura te ne sarei grato.
Quindi vado per tentatvi:
- Ho scritto cavolate (cosa possibile, dato che io non lavoro con le batterie al litio e ho visto materialmente solo quelle del cellulare, del PC portatile, della telecamera, ecc.. quindi con 1 o pochi elementi tutti in serie o al massimo uno in parallelo nel PC), quindi puoi correggermi.
- Ho scritto cose non fattibili (cosa ugualmente possibile, dato che non lavoro neppure in ambito elettrico/eletronico, ma per me sono solo un hobby), bastava dirlo.
- Ho svelato qualche brevetto (in realtà l'idea mi è venuta da quando ho letto che la batteria della Tesla Roadster è formata da oltre 68.000 celle da PC collegate in serie e parallelo, quindi un sistema del genere poteva anche essere possibile, sempre secondo me), ma ho parlato solo di idea personale.

In realtà l'intervento di ieri l'ho fatto principalmente per rimanere aggiornato sullo sviluppo di questa discussione che ritenevo interessante.
Tempo fa volevo intervenire riportando nuovamente l'esperienza che la microvett fece ancora 4 anni fa con le batterie Altairnano e un carica batterie speciale da 10 minuti (per 18 kWh di batterie: Fiat Doblo by Altairnano makes 300km Journey - 2007 - Pictures 07JGG294108797 ), quindi perfettamente in tema con la discussione, ma visto che poi la cosa non ha avuto sviluppi ulteriori (perchè le batterie hanno un rapporto peso/potenza basso e non hanno avuto quel calo di costo che ci si aspettava), ho preferito non intervenire.

saluti
carest

F.B.I. la chiave di lettura mi è stata fornita con un messaggio privato.
Le soluzioni non sono semplici, ma però sono conosciute; si tratta solo di avere la volontà e la forza (anche economica) di portarle avanti.