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Jun 03, 2023

Quali priorità stanno determinando lo sviluppo delle batterie?

James Eaton explores the many considerations that come into designing an

James Eaton esplora le numerose considerazioni che entrano in gioco nella progettazione del pacco batterie di un veicolo elettrico

Attualmente, i costi di sviluppo dei veicoli elettrici (EV) sono incredibilmente elevati, determinati principalmente dal pacco batterie, e bilanciare l’attrattiva del modello e il costo è una sfida anche per le case automobilistiche affermate. Inutile dire che questo è ancora più difficile per molti piccoli produttori e produttori di veicoli di nicchia, che possono facilmente essere quotati fino a 30 milioni di sterline (37 milioni di dollari) solo per la progettazione del pacco batteria. Sebbene esista una chiara necessità di soluzioni di sviluppo prodotto più efficienti e ottimizzate in termini di costi, ce ne sono ancora poche in circolazione. Di fronte alla progettazione di un pacco batteria, molti non hanno ancora chiaro da dove iniziare o a cosa dare la priorità.

La densità energetica è un parametro chiave per molti e un’ovvia priorità per i produttori. Un pacco batteria che non è ad alta densità di energia può portare a un veicolo pesante, grande e difficile da guidare, non una buona vendita per i consumatori. Tuttavia, ciò che spesso viene dimenticato è che l'aumento della tensione può aiutare ad aumentare la densità di energia. Molti si avvicinano alla produzione delle batterie con l’idea radicata che 400 V siano il limite per i veicoli elettrici. Poiché la tensione del veicolo elettrico può aumentare fino a 800 o 900 volt, accontentarsi di una tensione di 400 limita inutilmente il potenziale del veicolo. I veicoli elettrici con tensione più elevata possono produrre la stessa potenza con una corrente inferiore, il che significa che cavi, sbarre collettrici e altri componenti possono essere più piccoli e di conseguenza il pacco diventa più leggero.

Tuttavia, quando si tratta di progettare un pacco batteria, quasi ogni variabile dipende da un’altra e comporta un qualche tipo di compromesso. La tensione non ne è esente. In generale, all’aumentare della tensione, gli inverter e gli altri componenti aumentano di dimensioni a causa dell’isolamento della tensione, quindi il gruppo propulsore complessivo potrebbe diventare più grande.

Questa necessità di scendere a compromessi ponderati si estende ad altri fattori presi in considerazione durante la progettazione di un pacco batteria ed è importante comprendere che alcune combinazioni di parametri non sono sempre realizzabili. La capacità di considerare il design e comprendere veramente ciò che è importante per il tuo veicolo e ciò che è attraente per il consumatore è fondamentale. Si pensa spesso che un tempo di ricarica basso sia incredibilmente desiderabile in un veicolo elettrico e, anche se questo può essere il caso, una ricarica più rapida può causare un aumento del degrado della batteria e può vedere l'autonomia del veicolo ridursi più rapidamente nel tempo. Esistono modi intelligenti per raggiungere un buon equilibrio, come progettare sistemi di gestione termica di potenza più elevata che consentiranno una diminuzione del tempo di ricarica, ma ciò può far sì che altri sistemi di veicoli diventino più grandi e più costosi.

Quando si tratta di progettare un pacco batteria, quasi ogni variabile dipende da un'altra

Sebbene i compromessi siano inevitabili nella maggior parte dei settori, la sicurezza è un’area in cui non si accettano compromessi. In generale, la maggior parte delle celle e dei moduli delle batterie deve soddisfare la norma UN38.3, ma alcune normative, come il Regolamento UN ECE 100, potrebbero non sembrare immediatamente necessarie e di conseguenza i produttori più piccoli potrebbero evitarle. Sebbene inizialmente evitabili in volumi molto bassi, le norme di sicurezza potrebbero essere evitate a favore di uno sviluppo più rapido ed economico, in particolare da parte dei piccoli OEM che sono sottoposti a varie pressioni. Tuttavia, è essenziale costruire un pacco batteria quanto più sicuro possibile. Oltre agli ovvi rischi legati alla produzione di un veicolo elettrico che non sia stato sottoposto a controlli di sicurezza quanto più scrupolosi possibile, è importante considerare che questi sono standard nella produzione di massa, quindi qualsiasi livello di scala alla fine richiederà questi test. Evitando i test di sicurezza, molti produttori più piccoli stanno creando problemi maggiori per il futuro quando il veicolo sarà stato riprogettato tenendo presente queste normative.

I prossimi anni vedranno grandi cambiamenti nel settore automobilistico. Con livelli senza precedenti di interesse dei consumatori per i veicoli elettrici, il mercato è destinato a crescere rapidamente. Non sorprende che questa crescita abbia attirato tutti i tipi di OEM e che nel mercato dei veicoli elettrici si stia investendo più tempo e impegno che mai. Per avere successo, i produttori devono sviluppare un prodotto che sia competitivo al momento del lancio e che rimanga competitivo negli anni a venire. Essere intelligenti ed economici, oltre a comprendere le esigenze del pacco batteria, è più importante che mai.