Stato di carica (State of Charge - SOC) , autonomia residua e stato di salute delle batterie (SOH)

[richiurci]

Inizio qui un'altra discussione tecnica per raccogliere i vari interventi e le domande disseminate nel forum riguardanti l'indicatore del 'livello di carburante' nei veicoli elettrici.

Ricordo brevemente che quello sui veicoli tradizionali è semplicemente un galleggiante o la sua evoluzione, quindi un sensore che dice quanto carburante c'è nel serbatoio. Il fatto che l'autonomia dei veicoli a scoppio è notevole ha evitato che si generasse l'apprensione presente invece sull'analogo dei veicoli elettrici... infatti non possiamo certo dire che l'indicatore di livello nelle auto a scoppio sia preciso, per lo meno su gran parte dei modelli.
Anche l'indicatore dell'autonomia residua in km, presente su auto recenti, è molto approssimativo perchè basato su una stima dei consumi.

Tornando ai veicoli elettrici, i problemi sono essenzialmente simili, cioè garantire un'indicazione che permetta all'utente 'ignorante' di stimare se e quando si deve fermare per il pieno.
Nei veicoli elettrici però il carburante è il contenuto energetico in kWh del pacco batterie, e questo complica le cose perchè non è proprio banale ricavare la quantità di kWh ancora presenti nel pacco da una semplice misura (per esempio la tensione del pacco).

Ecco quindi un elenco provvisorio dei parametri che si possono misurare per determinare il SOC delle batterie e l'autonomia residua. Provvisorio e probabilmente incompleto, scrivo di getto pensando alle esperienze fatte personalmente...

a- ovviamente la tensione del pacco batterie è un indice indispensabile; da misurare sia a vuoto che sotto carico, cioè col veicolo in movimento

b- importante anche un conteggio dell'energia immessa durante la ricarica e prelevata durante l'uso; quindi un sensore di corrente, e un algoritmo che calcoli e memorizzi il prodotto correntexintervallo di temo (Ah) x voltaggio batterie-> kWh

b1- con le vecchie batterie al piombo il calcolo in b andava corretto con l'indice di Peukert, perchè gli Ah effettivi erogabili da una batteria dipendono drasticamente dall'intensità di corrente di scarica. Sulle batterie recenti (es Litio) questo effetto è molto meno marcato ma potrebbe essere considerato comunque per una precisione maggiore

Con questi dati si può realizzare un primitivo SOC o indicatore di livello, equivalente alla vecchia lancetta del livello carburante.
Se invece si vuole calcolare anche l'autonomia residua in km, ecco che è necessario introdurre altri calcoli:

c1 - calcolo del consumo medio (es in Wh/km) dall'ultima ricarica
c2 - calcolo del consumo medio negli ultimi n minuti
c3 - calcolo del consumo istantaneo, o meglio dell'assorbimento istantaneo di potenza in W o kW

Il dato c3 servirebbe in realtà non per il SOC o per il calcolo dell'autonomia, ma per un'indicatore tipo 'econometro', che informi l'utente se sta esagerando con l'acceleratore.

c1 sarebbe in teoria il dato per calcolare l'autonomia residua, e può essere reso più preciso integrandolo col dato c2.
Per esempio, se dall'ultima ricarica ho consumato mediamente 100Wh/km e ho ancora 5kWh nelle batterie potrò percorrere ancora 50km... ma se negli ultimi 5 minuti ho consumato 150Wh/km (es il ritorno a casa è in salita) la stima dovrà essere opportunamente ridotta.

Bene, spero che anche questa discussione vi risulti interessante...dateci dentro!

[renatomeloni]

Ciao Riccardo,
nell'equazione si potrebbe anche tener conto delle T° ambientali e delle T° del pacco batterie. In quest'ultimo potrebbero essere rilevate su ogni singola batteria. Il dato può essere inserito in un algoritmo che, calcolando il variare delle T° durante i processi di scarica/scarica, in aggiunta ai valori di tensione e corrente, possa fare una stima molto più precisa dell'autonomia residua, effettuando un vero e proprio "previsioning of crash" piuttosto preciso. Simili tecnologie vengono impiegate negli hard disk per "predire" un probabile guasto imminente.
Se poi si riesce a monitorare la T° di ogni singolo accumulo, si puo capire se questi è al massimo dell'efficenza o meno, ed eventualmente sostituire solo quello che da i primi segni di esaustività.

Che ne pensi??

Saluti

PS: io l'ho fatta semplice giusto per dare un'idea di massima, poi nel dettaglio c'è da lavorarci sodo.

[richiurci]

Ciao Renato, non pensavo che curiosassi anche in questa sezione!
Si in effetti la temperatura sarebbe da considerare, per lo meno in un SOC industriale che vuole essere preciso, visto che la temperatura (soprattutto del pacco più che quella ambiente) modifica gli Ah effettivamente erogabili dalle batterie.

Sono un po' meno d'accordo sulla misura delle singole celle, o meglio non servirebbe per il SOC vero e proprio ma per la gestione della ricarica e di allarmistica.
Per spiegarmi meglio misure di temperatura delle singole celle possono sicuramente essere usate per modulare la carica (tutti i caricabatteria un minimo evoluti lo fanno) e per accendere una spia di anomalia e/o fermare il mezzo durante la marcia se una cella surriscalda, ma non parliamo più dell'indicazione di carica ma della gestione di un veicolo elettrico in generale.

PS: la nostra mitica Elettra già faceva tutte queste cose nei primi anni 2000...che gioiello!

[renatomeloni]

Ciao Riccardo, io curioso dappertutto!!! Hehehe

La T° è importante anche per la valutazione corretta del tempo di ricarica presunto, cosa che il SOC dovrebbe a mio avviso poter indicare al conducente, per fargli capire di quanto tempo necessita la carica completa del pacco.
Certo magari siamo già ad una fase forse un pò evoluta di progetto, ma magari evidenziando le varie problematiche in gioco, si riesce a partorire qualcosa di carino.
Come ben sai, ormai elettronica e l'informatica vanno a braccetto di pari passo e non la vedo cosi difficile far gestire ad un micro computer poche informazioni da comparare, che alla fine portano all'informazione voluta su un banale display; del tipo:

Autonomia : 100Km
Carica Residua : 60%
Tempo x Ricarica : 2':30"
T° Batterie : 31,5°C
Tensione : 122 V

Non sarebbe interessante?

Saluti

[Spuzzete]

Ciao a tutti,

io ho realizzato un computer sulla mia bici elettrica che dà la stima dei Km resisdui.
Ovviamente è una stima, ma devo dire che pur essendo una cosa realizzata da hobbista si rivela abbastanza precisa. Il calcolo lo fà sugli Ah consumati, rispetto agli Ah totali della batteria.Questi li calcolo all'80% circa, così che quando mi segnala "zero" km residui la batteria non è completamente a terra ed ha un 20% di carica residua.
I km residui vengono calcolati in base al consumo ed alla distanza, ottenendo gli Ah/km (o Km/Ah).
Il mio computer visualizza anche la % di carica delle batterie a riposo, questo dato è meno preciso perchè non è lineare, ma grosso modo si avvicina alla realtà.

Devo dire che è anche molto importante educare l'utente all'utilizzo del mezzo...a me permette di andare e tornare al lavoro senza ricaricare "in mezzo" (12-15km a tratta per un totale di 25-30km), cosa che non sarebbe possibile se utilizzassi il mio mezzo senza curarmi dell'uso e del percorso.

[richiurci]

Ben fatto Spuzzete! Sicuramente l'uso di un micro è indispensabile per un SOC degno di tale nome.
Anche io sulla EColà (con l'aiuto del mio amico Giovanni) avevo realizzato un SOC su display, che calcolava e teneva conto anche dell'effeto Peukert!

@Renato: sicuramente tutto interessante e condivisibile quanto scrivi, ma secondo me meriterebbe altra discussione. Io la vedo così: 3d sul SOC e sulla frenata rigenerativa, due argomenti interessanti e complessi ma in teoria realizzabili anche in DIY. Altri 3d su altri aspetti dei veicoli elettrici.

Quello che dici tu andrebbe in un 3d che riasume quanto io e altri stiamo realizzando, cioè una gestione il più possibile integrata dell'intero veicolo, quindi caricabatterie, motore, inverter, freni, batterie, ecc ecc...

[richiurci]

SOH!

provo ad aggiornare questo 3d con qualcosa tratta da internet, per chi volesse cimentarsi in un SOC fai da te.

Ovviamente un SOC serio non può basarsi solo sulle tensioni ca deve fare anche un 'coulomb counting'. Poi inevitabilmente il SOC calcolato si allontana dal reale nel tempo.
Questo può essere ovviato manualmente come avevamo fatto sulla Ecolà (e come credo abbia fatto Spuzzete) azzerando il conteggio dopo ogni ricarica (completa), e facendo il conto solo calcolando gli Ah consumati e quelli disponibili nelle batterie (ev corretti da una formula tipo effetto Peukert, soprattutto con batterie al Pb).

Il libro che ho trovato in soldoni spiega che i SOC automatici si calibrano sfruttando tipici valori di tensione, che sono Vfull e Vempty (per le litio diciamo 3,6 e 2,7V circa) e Vtop e Vbottom che sono le tensioni corrispondenti ai 'ginocchi' nelle curve (circa 3,6V e 2,9 nelle LiFeYPO4).
In ricarica integra le correnti solo finchè tutte le celle sono sotto Vtop e 'clampa' il SOC al 100%quando una delle celle lo supera, in scarica viceversa integra finchè sono tutte sopra Vbottom, e clampa a 0% quando una cella va sotto.

Il libro non è completo ma mi ha fatto conoscere un altro termine che non ricordo di aver già sentito: il SOH (State of Health), cioè lo stato di salute delle batterie.
In pratica il SOC viene calcolato misurando la corrente immessa o prelevata, ma lo stato di salute delle batterie invece si stima misurandone la capacità, o la resistenza interna.

Ma in casi come i veicoli elettrici, dove la scarica non è mai o quasi al 100%, bisogna usare altri criteri...per esempio il numero di cicli.
Ma se si fanno tante scariche a basso DOD il numero di cicli non ha più senso...e allora si può misurare il tempo trascorso (es in batterie tampone), o algoritmi complessi che analizzano le curve Ah-V.

Interessante una considerazione: il degrado inevitabile della capacità delle batterie oltre che dal tempo, dalla temperatura e dalle sovrascariche, dipende ovviamente anche dalle sovraccariche...

[Dormouse75]

Ciao a tutti!
Parlando di SOC, nel mio scooter (Etropolis Belair al piombo), l’unico strumento è un volmetro senza valori sulla scala.
Non ho ancora misurato su quali range di tensione è tarato.
E’ un metodo chiaramente grossolano, tuttavia per un utilizzo quotidiano su percorso conosciuto, unito ai cali di prestazione del mezzo, ti dà effettivamente un’idea della carica residua e dei KM mancanti. Il suo comportamento è quello di calare nei momenti di maggiore assorbimento (partenze, accelerazioni, salite) e lo fa puntualmente dopo un tot di KM...

Pensando oltre, ovvero ad un eventuale upgrade al LiFepo4, da quello che leggo nel forum, la tensione si mantiene più stabile anche negli spunti, quindi ipotizzo che per il LifePo4 con il voltmetro c’è il rischio di accorgersi troppo tardi della fine dell’autonomia e di arrivare all’undervoltage delle celle, con il BMS che spegne tutto.

Chiaramente con un microcontrollore si riesce a fare cose eccezzionali, ma ci vuole tempo e bravura per progettarlo...
Stavo invece pensando se si può cominciare con uno strumento in commercio che sia sufficientemente attendibile.

La mia prima domanda è questa: potrebbe essere un metodo accettabile misurare gli Ah residui partendo da batteria carica (secondo la sua capacità togliendo un 20% come fa Spuzzete per esempio) e sottraendo gli ah in fase di scarica (utilizzo del mezzo) e sommandoli in fase di ricarica?

Seconda domanda riguardante SOH: quando la batteria LiFepo4, dopo tanti cicli comincia a deteriorarsi, potrei accorgermene dal fatto che aumentano le differenze tra gli ah di carica rispetto agli ah consumati in scarica? (esempio consumo 15 Ah, ma ne ricarico 14 Ah?)

[richiurci]

Ciao Dormhouse,
viste le tue domande e il tempo passato posso darti qualche spunto in base al mio anno di esperienza con le litio (e l'inverno..).

Le litio sono effettivamente a scarica più 'piatta', ma comunque con un voltmetro digitale si potrebbe apprezzare il calo perchè le serie sono 'lunghe'.
Sicuramente ti consiglio di implementare come me un cicalino che bippi nell'abitacolo; se prendi qualcosa di regolabile, io con le LiFeYPO4 consiglio di impostare la soglia a 2,8V.
Vedrai che man mano che la scarica prosegue il cicalino comincerà a bippare ad acceleratore sempre meno premuto. In tal modo ti rendi conto della scarica e ti insegna anche a risparmiare energia.
In inverno le tensioni scendono, anche se la scarica resta comunque abbastanza piatta.
Insomma ho notato che l'allarme a 2,8 suonava anche dopo soli 20-30 km a potenza medio-alta, ma non corrispondeva ad un'autonomia ridotta drasticamente.

I Wh-metri ci sono, ne hanno già acquistati alcuni del forum. Immagino possano considerare anche gli Ah immessi, però in generale ogni tanto va 'riazzerato' il counter perchè l'efficienza della chimica cambia con età e temperatura.

E questo si collega con l'ultima domanda: temo sia molto maggiore l'effetto della temperatura ambiente che quello dell'invecchiamento, almeno per i primi anni.

[Dormouse75]

Ciao Riccardo,
dalle tue indicazioni e dal comportamento del cicalino, deduco che la tensione sugli spunti cala in maniera apprezzabile.
Però allora ti chiedo aiuto perchè fatico ad interpretare il grafico delle batterie che vorrei utilizzare io: le Wina 36Ah (in allegato)
Da come lo capisco io, fino al 75% della carica quindi 27Ah circa, anche per assorbimenti 3C (108A la centralina del mio scooter credo tagli molto prima ) la tensione della cella non dovrebbe scendere sotto i 3v (20 celle = 60V).
Se per esempio la lancetta del voltmetro del mio scooter, iniziasse ad abbassarsi sotto i 56v, ecco che io non mi renderei conto del fatto che ho già consumato 3/4 di batteria. Se mettessi un buzzer che suona sotto i 2,8V, comincerebbe a suonare all'85% di scarica.

[Furio57]

Ciao a tutti!
Desidero evidenziare un link su strumentazione in "schedina" già presente sul forum e utile per il Vostro veicolo elettrico :

https://www.energeticambiente.it/veicoli-elettrici-auto-elettriche-moto-elettriche-veicoli-propulsione-elettrica/14759772-strumentazione-per-veicoli-elettrici.html#post119536763

Salutoni
Furio57

[richiurci]

Si grazie Furio, magari accorpo il 3d a questo. L'indicazione di velocità è abbastanza inutile tranne che su veicoli autocostruiti (di solito c'è già su tutti i veicoli), il problema di quelle schedine è che vanno 'programmate', cioè l'utente deve metterci qualche dato immagino per tararle su veicolo e batterie.

Dormhouse, se leggi il mio 3d sulle batterie ricavi che l'allarme suona anche a causa della caduta di tensione sui cavi. In tutti i veicoli ci sono collegamenti più o meno lunghi e sottili la cui caduta di tensione si somma a quella delle batterie.
Ovviamente non è propriamente proporzionale allo stato discarica, però ti assicuro che con un po' di pratica aiuta.
Inoltre quel grafico è in funzione di C, poi dovresti 'aggiungerci' l'effetto della temperatura.

E' per questo che un SOH preciso DEVE affidarsi a un micro e deve essere progettato sul sistema veicolo/batterie, o almeno deve prevedere dei parametri variabili dall'utente.

Io sulla Eli ho comunque la BM (Battery Management) originaria, che faceva tutta una serie di conti ed è ragionevolmente precisa, anche se in estate è pessimista perchè non considera la migliorata efficienza della chimica Litio (ho sostituito le batterie originali Pb)

[Furio57]

Ciao a tutti
Ciao Riccardo prima di inserire le foto ed i link di Ebay ho pensato se aprire un nuovo thread o inserire l'info su questo.
Ho pensato di aprirne uno nuovo per avere un titolo più diretto a chi serve questo tipo di strumentazione senza ricercare troppo.
Comunque se accorparlo o no vedi tu.

Salutoni
Furio57

[richiurci]

aggiorno questo 3d per rispondere ad alcune domande poste nella sezione vectrix, e avviare una discussione.

Non ho seguito bene tutta la diatriba, ma mi sembra di capire che la domanda principale fosse:

"quanti cicli di carica/scarica, oppure quanti km si possono prevedere di percorrere con un certo pacco batterie su un particolare veicolo?"

Leggendo quanto scritto nei primi post, e in base alle esperienze di tutti noi, è chiaro che la risposta non è unica e neanche può essere precisa.

Dipende da TROPPI fattori, in particolare da come le batterie vengono usate sul mezzo.

L'unico dato abbastanza preciso è costituito dal numero di cicli garantito dal produttore delle batterie: ma è un numero di cicli calcolato con una certa profondità di scarica (DOD) e una precisa corrente di scarica costante, a una certa temperatura!
Se ne parla per esempio qui:
Gestione batterie : DOD, C, funzionamento integrato di BMS, CB e inverter

Su un veicolo subentrano mille altre variabili, cito quelle che mi vengono in mente al volo:

1) Temperatura di esercizio (dipendente da clima, stagione, rimessaggio e anche intensità di scarica)
2) Intensità di scarica tutt'altro che costante, anzi addirittura con ricariche intermedie e molto brevi (regen)
3) profondità di scarica ammessa, cioè quanti Ah il produttore del veicolo permette effettivamente di estrarre dal pacco

Cristiano2B in altro 3d afferma:

Alla seconda domanda c'è sempre da chiedersi in che "magico" modo possano mai limitare l'assorbimento del pacco batteria.
E a quanto ne so io, le strade sono soltanto 2:

1) limite in tensione della cella più debole, tramite BMS.
e qui non c'è modo di stabilire la limitazione percentuale dei kWh estraibili.

2) algoritmo che calcola quando "il serbatoio" raggiunge il limite di soglia voluta.
e qui risulta impossibile qualsiasi verifica e bisogna "fidarsi" dei costruttori.
Però sinceramente, un algoritmo che abbia tale funzione, non so che efficacia reale possa mai avere.
A meno che sia così complesso da gestire centinaia di dati, da tutte le tensioni delle singole celle, alla loro temperatura, C di scarica, etc. etc. etc.

a mio avviso non si tratta di "due" metodi ma di una infinità di possibilità, che le comprende entrambe.

Solo mezzi molto semplici (probabilmente monopattini elettrici e poco più) fermano il motore quando una cella debole raggiunge la tensione minima.

Molti mezzi, compresa la mia Elettra del 2001 (quindi mica recente) fanno misure molto complesse e "memorizzano" pure cosa succede... quindi la Vmin è solo una limitazione "estrema", ma in generale la centralina/BMS fa moltissime operazioni, per esempio:

1) misura e controllo delle tensioni di TUTTE le celle
2) misura e correlazione delle tensioni con intensità di scarica e T ambiente
3) conteggio dei kWh immessi e prelevati nelle celle
4) stima della capacità EFFETTIVA del pacco, che cambia con la temperatura e con l'invecchiamento
ecc ecc

Quindi per es la centralina deve fornire indicazione di autonomia residua (SOC) che tenga conto anche di questi fattori!

Un'ultima nota: i cicli "garantiti" oltre a i vincoli già esposti si riferiscono di solito a una certa autonomia effettiva residua, es dell'80%.
Quindi dopo quel numero di cicli (già difficile da stimare) le batterie sono ancora funzionanti.... e se il veicolo lo fermiamo o no dipende dalle nostre esigenze e da come è gestito dall'elettronica.

Esempio: se la BMW i3, come dicono, permette di usare solo 19 kWh dei 22 disponibili, come permette questa cosa?
i 22 in inverno saranno meno, e con l'invecchiamento diminuiscono... questo limite si "muove" con freddo e anni di utilizzo o è fisso e usato come limite per richiamare l'auto in officina?

Infine, rimetto il link ad un mio articolo recente nel quale ho provato a fare alcune misure e considerazioni dopo 5 anni e 50000km percorsi col mio bolide
Storia di Eli parte III: test batterie ed autopsia cella dopo 50000 km - ElectroYou

[cristiano2B]

Riccardo, sulla prima domanda posta da Tesla_dream, (ovvero su quanti cicli?) avevo già risposto come te, tu qui hai ampliato la risposta inserendo ulteriori elementi.

Invece sugli altri due temi, il discorso è che Tesla_dream sottolineava come le moto della Zero sul depliant indicassero una non meglio specificata capacità nominale (circa il 12/13% in meno), sostenendo che fosse quella da prendere in considerazione.
Qui sotto un esempio della Zero:

Example
A 2015 SR w/ Power Tank has 15.3kWh max, 13.5 kWh nominal, with a 102V nominal voltage, so is nominally rated at 133 Ah.
1C rate means that it can charge at up to 133A.
At 10% actual SOC (3.4 volts per cell), 1C = 3.4 volts per cell × 28 cells in series × 133 A = 12.7 kWh.
At 95% SOC (4.1 volts per cell), 1C = 4.1 volts per cell × 28 cells in series × 133 A = 15.3 kW.
These are DC power ratings; AC input power will read 10 to 20% higher (due to conversion losses).

Io ho contestato dicendo che per fare dei paragoni corretti tra i diversi pacchi batteria, TUTTI i costruttori necessariamente si debbano attenere agli stessi parametri e il calcolo oggi comunemente usato è il solito:

TENSIONE DI TARGA (della singola cella) x N° celle x capacità (della singola cella)

quindi continuavo dicendo che
"il 10% o il 95% del SoC della cella, non significa assolutamente niente.
Se poi un domani... TUTTI decideranno che il nuovo standard sarà il 10% o il 95% del SoC, allora e solo allora ci adegueremo."

E poi ancora:
il discorso del "preservare" il pacco, che ha originato la "fantomatica" capacità nominale, non dipende solo dal SoC, dipende dai più svariati motivi, dalla profondità di scarica alla temperatura, dai C di scarica al bilanciamento, etc, per cui non ha alcun senso parlare di un ipotetico stop all'erogazione, quando si arriva al 12/13% di energia nel pacco.

Quindi il succo del discorso è che tagliando l'erogazione al 12/13% di energia complessiva nel pacco, non siamo affatto sicuri di poter preservare lo stesso, perchè anche tenendo conto di tutti gli infiniti parametri che un algoritmo può avere, ci può essere il caso di una o più celle che raggiungendo prima delle altre il loro limite di energia, invalidano qualsiasi calcolo complessivo energetico.

Esempio stupido e banale, solo per far capire:
Se ho 100 celle di cui 2 hanno il 10% di energia residua e le rimanenti 98 ne hanno il 40%, il calcolo complessivo determinerà che il pacco avrà ancora il 39,4% di energia residua, quando invece sappiamo benissimo che ne resta utilizzabile il 10% appena.

Quindi in conclusione ben vengano tutti i controlli possibili ed immaginabili che le case hanno e si inventeranno per preservare i pacchi batteria, ma il solo limitare l'energia del pacco (i kWh ancora complessivamente disponibili) lascia un po' il tempo che trova, ed è per questo che ho scritto che questa fantomatica capacità nominale, è poco indicativa.

[Tesla_dream]

Quindi il succo del discorso è che tagliando l'erogazione al 12/13% di energia complessiva nel pacco,
non siamo affatto sicuri di poter preservare lo stesso, perché anche tenendo conto di tutti gli infiniti parametri
che un algoritmo può avere, ci può essere il caso di una o più celle che raggiungendo prima delle altre
il loro limite di energia, invalidano qualsiasi calcolo complessivo energetico.

Esempio stupido e banale, solo per far capire:
Se ho 100 celle di cui 2 hanno il 10% di energia residua e le rimanenti 98 ne hanno il 40%,
il calcolo complessivo determinerà che il pacco avrà ancora il 39,4% di energia residua,
quando invece sappiamo benissimo che ne resta utilizzabile il 10% appena.

Quindi in conclusione ben vengano tutti i controlli possibili ed immaginabili che le case hanno e si inventeranno
per preservare i pacchi batteria, ma il solo limitare l'energia del pacco (i kWh ancora complessivamente disponibili)
lascia un po' il tempo che trova, ed è per questo che ho scritto che questa fantomatica capacità nominale,
è poco indicativa.

Riccardo (che a quanto leggo è una persona molto competente e preparata) ti risponde quanto segue:

Molti mezzi, compresa la mia Elettra del 2001 (quindi mica recente) fanno misure molto complesse
e "memorizzano" pure cosa succede... quindi la Vmin è solo una limitazione "estrema",
ma in generale la centralina/BMS fa moltissime operazioni, per esempio:

1) misura e controllo delle tensioni di TUTTE le celle
2) misura e correlazione delle tensioni con intensità di scarica e T ambiente
3) conteggio dei kWh immessi e prelevati nelle celle
4) stima della capacità EFFETTIVA del pacco, che cambia con la temperatura e con l'invecchiamento ecc ecc

Quindi non penso che una Centralina sofisticata dedicata al controllo e monitoraggio di tutte le celle che costituiscono
il pacco batterie non capisca che c'è uno squilibrio evidente all'interno di esse.
Inoltre è vero che ci sono e ci saranno, sempre per svariate cause, celle che nascono con delle piccole deficienze,
che le portano ad avere qualche Ah o più facilmente MAh in meno.

Quindi siamo tutti d'accordo che queste celle “deboli” raggiungeranno per prime la scarica totale rispetto alle altre
o più facilmente subiranno maggiori cicli di profondità di scarica DOD.
Il che non giova alla salute di queste “povere” celle deboli nate male.
Le quali purtroppo a causa della loro deficienza tecnica se si persevera a scaricare l'intero Pacco batterie
con profondi cicli di scarica DOD saranno quelle che subiranno i maggiori effetti del degrado
e dell'invecchiamento precoce.

Se invece abbiamo l'accortezza (e soprattutto il denaro) ed il produttore ci permette di scegliere (ed acquistare)
il pacco batterie che meglio ci soddisfa, allora ci conviene acquistarne uno con maggiore capacità (KWh).

Un pacco batterie di grande capacità sopporterà meglio alte correnti di scarica a cui è sollecitato dall'utilizzatore
(motore elettrico in primis) ed inoltre non avremo la necessità di dover arrivare a scaricare profondamente
il nostro pacco batterie.

Entrambi questi fattori sono fondamentali per donare una maggiore longevità al nostro costoso e prezioso
“cuore energetico”.
Senza contare che avendo grande autonomia potremmo permetterci di ridurre il numero di cicli di Carica / Scarica.
Ad ogni modo ritengo che veicoli elettrici progettati con cura abbiano la tecnologia per poter monitorare
l'effettiva quantità di KWh immessi nel pacco batterie e quanti ne sono stati prelevati
(tenendo conto di tutte le variabili in gioco che giustamente avete esposto).

Una domanda:
Seguendo l'esempio citato da Riccardo relativo alla BMW i3 da 22 KWh di Capacità Massima
di cui solo 19 KWh realmente estraibili (Capacità Nominale), il quesito è il seguente:

Questi 19 KWh realmente estraibili lo sono per far preservare più a lungo il pacco batterie oppure per “normalizzare”
la quantità di energia elettrica (KWh) estraibile dal pacco batterie?

Questo a causa soprattutto delle due variabili che modificano le carte in tavola:
1) Temperatura ambiente e Temperatura pacco batterie
(A causa del clima, della stagione ecc.).
2) Pacco batterie sottoposto ad una certa intensità di scarica C
(Guida aggressiva e sportiva, guida in strade montane ricche di tornanti e salite ripide, accensione del Climatizzatore).
In questo modo i conducenti del veicolo elettrico BMW i3 noterebbero meno le differenze di autonomia
data dal loro pacco batterie (ma la profondità di scarica DOD) sarebbe maggiore ad esempio in inverno
con il clima rigido.
Non so se mi sono spiegato bene. Spero abbiate capito quello che intendo dire.

Saluti

[cristiano2B]

Quindi non penso che una Centralina sofisticata dedicata al controllo e monitoraggio di tutte le celle che costituiscono
il pacco batterie non capisca che c'è uno squilibrio evidente all'interno di esse.

E anche se la centralina se ne accorge, cosa può fare in merito alla capacità nominale?
Fa molte cose, ma di certo la soglia della capacità nominale, è l'ultimo dei suoi problemi.

Inoltre è vero che ci sono e ci saranno, sempre per svariate cause, celle che nascono con delle piccole deficienze,
che le portano ad avere qualche Ah o più facilmente MAh in meno.

Quindi siamo tutti d'accordo che queste celle “deboli” raggiungeranno per prime la scarica totale rispetto alle altre
o più facilmente subiranno maggiori cicli di profondità di scarica DOD.
Il che non giova alla salute di queste “povere” celle deboli nate male.
Le quali purtroppo a causa della loro deficienza tecnica se si persevera a scaricare l'intero Pacco batterie
con profondi cicli di scarica DOD saranno quelle che subiranno i maggiori effetti del degrado
e dell'invecchiamento precoce.

Se invece abbiamo l'accortezza (e soprattutto il denaro) ed il produttore ci permette di scegliere (ed acquistare)
il pacco batterie che meglio ci soddisfa, allora ci conviene acquistarne uno con maggiore capacità (KWh).

Un pacco batterie di grande capacità sopporterà meglio alte correnti di scarica a cui è sollecitato dall'utilizzatore
(motore elettrico in primis) ed inoltre non avremo la necessità di dover arrivare a scaricare profondamente
il nostro pacco batterie.

Questi sono tutti elementi risaputi, ma ancora non capisco il nesso con la tua capacità nominale.
il tema è questo, non divagare inutilmente.

Una domanda:
Seguendo l'esempio citato da Riccardo relativo alla BMW i3 da 22 KWh di Capacità Massima
di cui solo 19 KWh realmente estraibili (Capacità Nominale), il quesito è il seguente:

Questi 19 KWh realmente estraibili lo sono per far preservare più a lungo il pacco batterie oppure per “normalizzare”
la quantità di energia elettrica (KWh) estraibile dal pacco batterie?

Proprio non capisco la domanda, cosa intendi x "normalizzare"?

[richiurci]

Arieccomi...vi chiedo solo di non lasciarvi prendere troppo dalle polemiche personali. Questo 3d langueva e possiamo fare una discussione interessante se non ci lasciamo prendere dalla foga!

Le vostre domande, ma anche altre sentite in rete, evidenziano che in effetti la materia è poco conosciuta, o almeno spiegata male, perfino dagli esperti.
Provo a dare altri chiarimenti, che sono sempre frutto della mia esperienza empirica e non di preparazione specifica (se non quella fatta "sul campo").

In linea di massima capisco i dubbi di Tesla_dream ma devo dar ragione a Cristiano... i dati riportati da Zero sono fuorvianti e poco significativi (o magari solo esposti male).

Perchè i costruttori indicano la capacità delle batterie in Ah e non in kWh? Ovviamente perchè gli Ah sono i più facili da misurare, e perchè di solito si fanno scariche a I costante.

Invece i kWh vanno "calcolati" integrando la curva di scarica, cioè moltiplicando istante per istante gli A erogati e i V ai capi della cella. Ormai lo fanno tantissimi strumentini...

Quindi distinguere tra due tipi di capacità (in kWh) in base alla tensione di cella NON HA SENSO! Il tutto è già abbastanza complicato senza legarsi a un parametro che dipende fortemente da I di scarica, temperatura, chimica e perfino dal costruttore.

A mio avviso esistono solo due capacità:
la capacità nominale, in Ah o kWh, che è quella di targa (da costruttore) della cella (a una certa T e I di scarica), ed è uguale per tutte le celle di un pacco
la capacità effettiva che è quella che si può misurare testando una specifica cella, magari dopo n cicli, e cambia tra una cella e l'altra anche per le piccole differenze costruttive, oltre che per come è stata usata.

Se avete letto i miei articoli, in particolare
Storia di Eli parte III: test batterie ed autopsia cella dopo 50000 km - ElectroYou

le mie celle da 60Ah hanno mostrato da nuove capacità maggiori anche del 10-15%, e ridotte (ma ancora superiori a quella nominale) dopo 50000km.

Cristiano ha ovviamente ragione anche quando dice che la cella più debole "comanda"...ma.. in TEORIA esistono BMS attivi, e sarebbe possibile "travasare" energia dalle celle migliori alle peggiori anche durante la marcia...
Qui avevo spiegato banalmente l'equalizzazione emesso anche un link ad un equalizzatore attivo
Bilanciamento (equalizzazione) e controllo (BMS) di celle o batterie in serie - ElectroYou

Dubito lo abbi ala Zero, ma essendo una moto top di gamma potrebbe anche essere

Riguardo la domanda di Tesla sulla i3... posso solo ipotizzare...
Poichè tutti i possessori di veicoli elettrici parlano di un calo dell'autonomia a freddo (non so se anche i3 ma imagino di si), e poichè il rendimento di inverter e motore a freddo non peggiora in maniera apprezzabile (potrebbe addirittura migliorare) ne deduco che i 19 kWh "utilizzabili" siano in realtà il valore massimo (estivo e a inizio vita), ma la centralina faccia le sue misure e poi tenga sempre quel margine del 10-15%... e questo la sapremo quando qualche possessore ci dirà se l'autonomia drecresce in inverno, e anche con gli anni.

Tenere costanti i 19kWh non avrebbe molto senso perchè porterebbe a un sottoimpiego iniziale ed estivo, e un rapido degrado con la temp fredda e gli anni.

Questa è una mia opinione che per ora è confermata da quanto sento dire...e cmq un possessore elettrico si abitua in fretta alle variazioni di autonomia (che comunque avvengono gradualmente e non da un giorno all'altro).

L'indicatore aiuta, perchè quelli seri indicano i km residui nella effettiva condizione di uso del momento

[cristiano2B]

Cristiano ha ovviamente ragione anche quando dice che la cella più debole "comanda"...ma.. in TEORIA esistono BMS attivi, e sarebbe possibile "travasare" energia dalle celle migliori alle peggiori anche durante la marcia...

ah certo... io davo per scontato che quei miei ragionamenti, valgono esclusivamente x BMS passivi, con un BMS attivo cambia tutto ed anzi.... una riduzione dell'erogazione quando si arriva alla soglia del 12-15% del SoC del pacco è il dato principale.
Proprio perchè con un BMS attivo quella stima è assolutamente reale.

Che sappia io però, nessun veicolo elettrico in commercio ha il BMS attivo.
Ed è per questo che... circa un annetto fa avevo pensato alla progettazione e commercializzazione di una mia idea di BMS attivo.
Ma i progettisti mi hanno chiesto SOLO per il circuito 1.000€...
Per integrarlo in un chip poi... cifre mostruose, perchè per produrre un integrato economico, si parte dai milioni di pezzi in su...
Alla fine ho lasciato perdere, ma ce l'ho sempre li sta storia... grrrr

[richiurci]

io ho il dubbio che finchè non si tratta di veicoli costosissimi come Tesla o più non ne varrà mai la pena..vedremo.

Dalla mia esperienza alla guida per limitare l'erogazione basta un BMS semplice come il mio, basato solo sulla lettura della tensione di tutte le celle...con le mie per esempio bippa quando le celle scendono a 2,8V...considerate le intensità di scarico, in estate bippa solo a piena potenza e batteria parzialmente scarica, in inverno bippa se vai appena oltre la potenza della modalità tranquilla ("drive"), che nel mio caso equivale a 15 kW -> circa 60-70A (1C)

[Alby62]

SECONDO ME avere una batteria di maggior e capacità porta ad una minore richiesta di potenza / su cella , per cui a parità di uso le celle si mantengono meglio, è una teoria di mia sensazione , in quanto, di elettricità capisco un acca, diciamo che riesco a trovare i fusibili bruciati nei miei impianti fotovoltaici , e bona lì.
cmq l'hanno prossimo , anche se sarà + che costoso 900€/kw effettuerò l'upgrade delle batterie della mia zero con il power tank di 3.6 kw , che sono il 27.5% in più dell'attuale , non che ne abbia bisogno, in quanto in questo mese dopo 1800 km percorsi, solo una volta ( il primo giorno ) sono arrivato a casa con il 15% di carica , ma poi adeguando la guida all'elettrico ( ovvero prevedere fermate e rotonde ) e il con il regen al 100%, arrivo a casa sempre con + del 40%. , la mia autonomia media è sempre del 150 - 190 km , a secondo i km di autostrada percorsa .
diciamo che la moto è per di + per percorsi extraurbani e urbani, gli yenkees l'autostrada la percorrono a 89Km/h , e non a 130 .
ma con 16.6 kw al mare e montagna ci arrivo tranquillo . saluti

[richiurci]

alby non è una teoria tua ma è verissima: aumentando la capacità C a parità di impiego si riduce sia l'intensità di scarica (che è infatti indicata in frazioni di C) sia la profondità di scarica DOD media.

Che poi convenga economicamente è un altro discorso, visto che le pagheresti di più. Non ricordo bene ma l'ottima sarebbe avere batterie che garantiscano un'autonomia circa doppia rispetto alla percorrenza media tra una ricarica e l'altra

[Mirko2016]

Ciao sto guardando per l'acquisto di un mezzo elettrico, ne ho adocchiato uno del 2017 con 3800 km (in asta non so se lo riesco a prendere a prezzo ragionevole)... mezzo sempre stato del concessionario quindi tolte le dimostrazioni dovrebbe essere stato al coperto...

Queste premesse lasciano ben sperare per la salute delle batterie? (non posso verificare prima purtroppo causa distanza)

[cristiano2B]

Dipende da quanto è stato lasciato senza essere ricaricato.
Se sono passati più di 6 mesi senza nemmeno una ricarica, potresti (ma non è detto) avere dei problemi.
Chi lo vende dovrebbe sapere sta cosa però ehh