Verificare perfettamente la qualità della cella, misurando entrambe le resistenze mediante una misura sulle alte e sulle basse frequenze.
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La verifica delle celle con i battery tester
Un veicolo elettrico (EV) utilizza come fonte primaria l’energia immagazzinata in una o più batterie, le quali devono essere sicure e garantire una lunga durata. Solitamente un EV utilizza centinaia o addirittura migliaia di celle di batteria, il loro sicuro, corretto e quindi duraturo funzionamento dipende da quanto le specifiche elettriche delle varie celle in uso siano stabili e coerenti. Pertanto, quando le varie celle vengono assemblate in moduli è necessario verificarle individualmente. Questa verifica si può eseguire, ad esempio, con un battery HI tester (BT3562A HIOKI) , strumento utile per misurare due dei parametri fondamentali che consentono di individuare una cella difettosa, ovvero:
- Resistenza interna (IR) della batteria.
- Tensione di circuito aperto (OCV) della batteria.
Battery Tester: l'approccio tradizionale
Si noti che il valore dell’IR è legato al rapporto di carica/scarica di una batteria, maggiore è il valore della resistenza interna, minore è l’efficienza all’aumento della temperatura.
Con riferimento al modello del circuito equivalente di una batteria, i tradizionali battery tester utilizzano la misura DC-IR che consente di misurare solo la resistenza elettrolitica (R1) della batteria (valutabile nell’intorno di frequenza di 1KHz), ma non possono misurare la resistenza di reazione (R2) che si determina durante la reazione elettrochimica sulla superfice degli elettrodi (valutabile nell’intorno di frequenza di 1Hz). In particolare, il valore di R2 risulta importante per stabilire il livello di deterioramento della batteria.
La misura DC-IR consiste nel far scorrere una corrente elettrica attraverso le due resistenze per poi misurarne la caduta di potenziale, questo rende difficile valutare separatamente R1 e R2:
Il battery tester Hioki BT4560
Il battery tester Hioki BT4560 consente invece di verificare perfettamente la qualità della cella, misurando entrambe le resistenze mediante una misura alle alte e alle basse frequenze:
Questo strumento utilizza il metodo di misura AC-IR per determinare R1 ed R2:
Si noti inoltre che, per la misura DC-IR è necessario eseguire prove di carica/scarica al fine di ottenere i dati di tensione/corrente necessari e registrare i risultati su un lungo periodo di tempo. Il BT4560 consente di ridurre drasticamente i tempi del test determinando lo stato di deterioramento della batteria attraverso una misura diretta della resistenza elettrolitica e della resistenza di reazione. Questo strumento utilizza piccole correnti e segnali a bassa frequenza, oltre allo sweep di frequenza, per trovare i guasti della batteria senza comprometterle durante il test.
HIOKI BT4560: i vantaggi
Concludendo potendo misurare sia R1 che R2 diventa molto più semplice migliorare la qualità e la durata dei moduli di batteria individuando, velocemente, la cella deteriorata:
Il BT4560 è pensato per analizzare le celle di batteria di grandi dimensioni a ioni di litio o comunque in generale per celle la cui tensione non supera i 5V (su richiesta si possono fornire varianti che arrivano a 20V). Volendo salire in tensione ci sono altri modelli disponibili che misurano IR ed OCV ad 1KHz, ma di grande utilità per l’analisi di moduli di batteria fino a 1000V.
"Motor Measurement:dall'analisi delle prestazioni ai test di qualità"
