Quali comportamenti sconsigliabili per evitare guasti alle EV?

[Jeep]

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Buongiorno, ho letto con interesse le precauzioni consigliate dai più per preservare le batterie e sostanzialmente concordo in linea generale. Partendo dalle vostre indicazioni precauzionali la mia esperienza pratica con una Smart EQ mi lascia perplesso nell’interpretazione dei dati che risultano dal test batteria effettuato in officina Mercedes durante il primo tagliando dell’auto dopo 1 anni e 20 mila km di guida: la capacità della batteria risulta addirittura aumentata, di pochissimo, ma aumentata! Il risultato non risulta molto credibile soprattutto se relazionato con l’uso che faccio dell’ auto tutt’altro che accorto: carico quasi sempre l’auto al 100%, in AC con iccpd a 1,8 kw percorro circa 150 km scaricando la batteria fino al 0% di di carica e vado talvolta oltre di anche 6 km. Dopodiché a sera ricarico nello stesso faccio lo stesso percorso al ritorno scaricando sempre oltremodo la batteria. Stavo pensando, a causa dello stress a cui sottopongo la batteria, di cambiare auto per errato acquisto ma, sulla base del risultato del test manterrò l’auto: farò bene a farlo?

[Rudi Fallaci]

Ma ci sono differenze nei comportamenti da tenere o da evitare fra batterie LFP e NMC?

[luiriv]

/// ci sono differenze nei comportamenti da tenere o da evitare fra batterie LFP e NMC? \\\ Direi un comportamento sostanzialmente simile tranne per quanto riguarda gli "estremi" di SoC e le situazioni a basse temperature (come da schema all'inizio della discussione post412332.html#p412332), vedi ad esempio articoli linkati qui differenze-fra-lfp-e-nmc-t35056.html

[marco]

Direi che partire vicino al 100% dalla cima di una montagna in inverno e rigenerare per tutta la discesa, andando di Corsa e una delle principali cose da evitare.

C'è però da dire che l'auto taglia a batteria fredda, ovvero non ti fa rigenerare tanto e non ti fa ricaricare veloce: forse solo la potenza di scarica non viene tagliata a freddo (forse) ma non so se possa fare danno oppure no... ma se non taglia credo perché sia innocua.

[Kurdo]

Invece se guardiamo la durata in cicli, dalla studio che ho postato sembra che dallo 0-100% a 15°C a carica 1C, se passassi a 20-80% a 25°C caricando ad 0,5 C la durata di cicli (per stare sopra 80% di SoH, non 70% come la garanzia) aumenterebbe di 8 volte! (Da 200 a 1600 circa) e se stessi tra 40-60% anche 11 volte! (Fino 2200) Poi c’è anche quello studio che ho sentito dove dal 65 al 75 si arriverebbe a 12000 cicli equivalenti..

Avrei una domanda da farti..ho provato a cercare ma sul forum non sono riuscito a trovare nulla.
Cosa significa ricaricare a 2C, 0,5C e similari?
In rete se ne parla ma come rapporto tra corrente di carica e Ah della batteria.
Dati che ad esempio io non conosco..so solo che la mia batteria è da 14,5 kWh..o da 63 kWh..
Come faccio a sapere la velocità delle diverse ricariche? 8 A, 16 A o addirittura le DC a 50 kW o superiori?

Grazie in anticipo.

Marco

[pepo154]

2C significa 2 volte la capacità.
Semplificando se la batteria è da 50 kWh caricare a 2C equivale a caricare a 100 kW.
Se si carica a 0,5C significa 25 kW.

[Eosforon]

Il tasso-C è un parto delle menti degli ingegneri che producono le batterie per motivi pratici: dimensionalmente significa quanto carichi/scarichi la capacità della batteria in un'ora (tecnicamente è una capacità normalizzata su 1 h). Se pensate alla capacità in kWh e dividete per h vi accorgete che vi restano kW, infatti, perciò il tasso-C altro non è che una semplice potenza, ma normalizzata sull'autonomia della batteria, perché dal punto di vista pratico i problemi delle batterie dipendono da quel rapporto.

Entrando nel merito della discussione, premetto che parlo di quello che dovrebbe fare un veicolo a batteria sufficientemente evoluto (commento quello che fa il mio, ma vorrei evitare di pubblicizzare sempre l'azienda, gli stessi meccanismi vengono applicati anche da altri), a meno di veicoli senza un minimo sistema di gestione della batteria (BMS) il dubbio di questa discussione non dovrebbe neanche porsi: i veicoli ormai sono molto più sofisticati e controllati dall'elettronica di quando c'era un pistone controllato solo da una valvola a farfalla...

rigenera meno non vuol dire che non sta immettendo la stessa quantità di corrente, o sai come funziona una batteria o dici cose a caso.

Con tutto il rispetto questa è una grossa inesattezza: rigenera meno perché in quel momento il BMS accetta una potenza minore in ricarica e quindi certamente la corrente è minore e SICURAMENTE NON LA STESSA.
Il BMS si comporta così perché c'è il rischio avvengano delle transizioni di fase (lithium plating) caricando a temperature basse. Non ti rendi conto delle quantità di cui si parla tra l'altro: provo a farti un esempio concreto, se interrogo con lettore a basso livello d'inverno mi riporta che più o meno quando la batteria alla mattina sta su 10 °C ottengo solo 25 kW circa di rigenerazione (in realtà dipende anche dallo stato di carica se è basso migliora, ma dimentichiamocelo per ora), se preriscaldi la batteria e arriva a 20 °C diventa già un buon 40 kW, infatti nel primo caso sono costretto a frenare o lasciare rallentare l'auto molto prima (l'auto a schermo ti avvisa per evitare brutte sorprese).

una batteria fredda ha una resistenza interna maggiore, data dal fatto che l'elettrolita ha una densità maggiore, quindi la corrente in entrata da una frenata rigenerativa, è la stessa,

NO, NON può essere la stessa corrente: la prima legge di ohm dice proprio che a resistenza maggiore la corrente cala.
La minore potenza assorbita dai circuiti fino al motore è il riflesso nella batteria in scarica di una cinetica delle reazioni elettrochimiche che si riduce (non c'entra la densità, è il tasso di diffusione degli ioni fra anodo e catodo dentro la cella che si riduce con la temperatura e quindi anche la corrente degli elettroni fra catodo e anodo fuori dalla cella che li deve compensare cala), inoltre in carica influisce anche l'intercalazione degli ioni stessa (il movimento delle cariche positive coinvolge Li+) ha dei limiti energetici e se non c'è abbastanza agitazione termica appunto c'è il rischio che tanti ioni che tutti assieme non riescono a intercalare facciano altro, come crescere loro una fase diversa (litio metallico). Per questo hai una serie di comportamenti resistivi che impiegano energia (lavoro) a fare altro che non vuoi.

ma l'energia immagazzinata è minore xkè parte di quell'energia si perde in calore per vincere la resistenza maggiore.

Stai confondendo cose diverse, l'energia potenziale immagazzinata non c'entra quella dipende solo dalla capacità, cambia come avviene la corrente di ioni (+) dentro la cella che si riflette sulla corrente di elettroni (-) al suo esterno!
Tieni conto che scaldare la batteria è un'operazione prevista nella gestione termica di un BEV moderno, quindi è comunque un lavoro (energia spesa) utile e che dovresti fare lo stesso in una certa misura. Secondo la prima legge di ohm I = V/R e dato che si suppone la tensione della batteria pressoché costante (la puoi supporre un generatore di tensione), se aumenta la sua resistenza interna (non è un generatore ideale) in serie, nel circuito la corrente cala seguendo appunto tale legge. Il fatto che la resistenza poi dissipi quella potenza in calore segue la legge P = RI² ma appunto il BMS previene il fatto che tu possa esagerare con tale contributo limitandoti la corrente perché è lei che darebbe il maggiore contributo (quadratico) e come conseguenza ti ritrovi limitato in potenza.

quindi si la batteria a temperatura bassa IMMAGAZZINA meno energia, no la corrente non è limitata, ma solo persa in calore

Non è un argomento così semplice come si possa credeere: anche per una singola cella la capacità immagazzinata in realtà è la stessa, ciò che cambia è la curva di scarica a parità di corrente che ti portano a misurare in scarica una quantità di energia spesa (il lavoro è l'integrale sotto la curva) inferiore, ma come già detto il BMS per evitare ti possa ritrovare su una curva di scarica molto svantaggiosa può tagliare la potenza (cioè il tasso di variazione dell'energia nel tempo); questo per la potenza in uscita per la potenza in ingresso taglia ancora di più per evitare quegli altri fenomeni degenerativi che accennavo.

no la temperatura non è un valore che interessa il BMS (a meno che non sia quella troppo elevata di sicurezza)
al BMS interessa il voltaggio delle celle, la resistenza e la corrente.

In realtà il BMS si regola indirettamente anche in base alla gestione termica, c'è un circuito di raffreddamento e riscaldamento delle batterie che lavora per garantire l'uniformità della temperatura che preleva o cede calore per mezzo del sistema di climatizzazione o sistemi di riscaldamento attivi (sui primi veicoli c'era proprio una resistenza di riscaldamento ma molti oggi usano il motore anche da ferme o altre parti che si scaldano da cui prelevare con dei circuiti attivi calore per scaldare la batteria). Per esempio nella mia, se sei sopra al 20% dello stato di carica (altrimenti va in risparmio e la batteria può congelare con tutti gli annessi successivi), la batteria non si raffredda alla temperatura esterna, ma viene saltuariamente riscaldata in maniera attiva per evitare che si raffreddi troppo.

in fase di carica, la corrente di una batteria scarica è tenuta bassa a causa della tensione delle celle, sotto i 3.8v (circa, poi dipende dalla chimica) la cella NON può essere ricaricata velocemente questo xkè la chimica ha una reazione LENTA a batteria scarica e troppa corrente renderebbe instabile il processo danneggiando la batteria, indipendentemente dalla temperatura.

Storicamente le stilo al litio venivano caricate dai circuiti con una fase CC (a corrente costante) seguita dalla fase CV (a tensione costante) una volta raggiunta la tensione nominale e poi l'ultima fase con brevi impulsi, questo però non vale più con i BMS dei veicoli moderni che hanno maggiore controllo dei parametri di tensione e temperatura. Quindi stai semplificando cose che io eviterei di semplificare, se non conosci bene gli algoritmi applicati dai BMS: io non li conosco nel dettaglio, ma si possono trovare decine di pubblicazioni che riguardanti l'ottimizzazione del processo di carica.

Se la temperatura della batteria è bassa E QUINDI AUMENTA LA RESISTENZA, parte dell'energia andrebbe persa e se ne perde in quantità maggiore con l'aumentare della corrente e quindi ancora una volta la corrente deve essere abbassata, ma questo è in funzione della resistenza interna (causato dalla bassa temperatura se vuoi, ma la temperatura non interessa direttamente al BMS).
Non solo, caricare una batteria con troppa corrente nella fase "scarica" (quindi sotto i 3.8v) danneggerebbe la batteria. il BMS lo sa e la corrente è regolata in funzione del voltaggio e resistenza interna (non della temperatura).

Non è così semplice come pensi, come ti ho detto le limitazioni sono imposte dagli algoritmi del BMS per evitare fenomeni fisico-chimici nelle celle a priori non il contrario: quello che osservi non è direttamente la batteria limitata, ma il BMS che entra in azione a proteggerla ed evita che tu possa portare al limite la batteria. I problemi del freddo in carica non sono tutti gli stessi che hai in scarica, infatti anche nella situazione che ti ho descritto con bassa rigenerazione hai in scarica molta più potenza che in carica, non si tratta di -25 kW ma di 150 kW e più nel mio caso!

durante una frenata rigenerativa il tempo a cui la batteria viene sottoposta a corrente elevate è ridotto (a meno che non traini l'auto a 200km/h con la rigenerazione attiva) quindi quella quantità di energia può essere ignorata dal sistema e infatti il BMS non la calcola e non ne tiene conto. quello che ottieni è che in inverno nonostante la rigenerazione sia la medesima non ricarichi la stessa quantità di energia, perchè parte di essa è persa in calore.
Se ci fai caso, la decelerazione sia in inverno che in estate è la stessa, non è che se in estate hai la modalità "regen massima" in inverno la stessa modalità si trasforma in "regen minima ma ti segno massima così stai sereno"

Non è detto che la necessità di frenare sia ridotta, se devi scendere da un passo di montagna per esempio ti può servire una certa potenza e anche per un intervallo di tempo piuttosto lungo, perciò potresti notare che non sempre basta la rigenerazione, a seconda della temperatura, dello stato di carica, della chimica della batteria. Se guardi i dati di basso livello, ti accorgi che, appena usi la rigenerazione la potenza massima consentita in rigenerazione comincia a calare (come detto il BMS la limita), se sei a uno stato di carica alto e temperatura bassa, mentre, appena smetti di rigenerare, torna lentamente a riaumentare fino al livello originale, proprio perché il BMS cerca di regolare la potenza di carica gradualmente, senza farla restare troppo alta quando in quello specifico caso che potrebbe essere deleterio.
Quando è in eccesso quell'energia cinetica semplicemente resta sulle gomme, che continuano a rotolare, perché il motore fa meno resistenza, quando il BMS limita la corrente assorbita dalla batteria.
Le gomme continuano a girare e non viene persa assolutamente in calore resta energia cinetica, se si consumasse tutta per via della resistenza della batteria la scalderesti tantissimo, pensa ai freni! Come detto è anche errato pensare che in inverno a priori tu non abbia buona rigenerazione per via della temperatura, se il tuo stato di carica è basso il BMS lascia caricare abbastanza (già sotto la metà comincia a notarsi la differenza e al 30% la mia rigenera normale anche a 10 °C)

Oltre allo studio del 2023 riportato da @DarkAngel00
Ho trovato anche questo:

https://iopscience.iop.org/article/10.1 ... abae37/pdf

Lo ho trovato molto interessante.
Sembra che sotto i 25°C e sempre più importante limitare le correnti di carica,
Quindi col freddo, evitare cariche fast ed evitare di usare tanta frenata rigenerativa, specialmente se il SOC è alto.

Penso siano semplicemente consigli non necessari sui veicoli moderni perché già ci pensa il BMS a proteggere la batteria!
Se vado ad una HPC con la batteria ad 10°C semplicemente il BMS mi fa caricare a 20 kW invece di 150 kW e nel frattempo usa un paio di kW dal caricatore per scaldare la batteria, in maniera da potersi portare in condizione di aumentare la curva di ricarica e ridurre i tempi. Stessa cosa in discesa non è che devi ricordarti di usare il freno a priori perché altrimenti rischi che la batteria si carichi troppo da fredda, al contrario, è il BMS che limita la rigenerazione e come conseguenza di ciò sei obbligato a frenare!

Direi che partire vicino al 100% dalla cima di una montagna in inverno e rigenerare per tutta la discesa, andando di Corsa e una delle principali cose da evitare.

Semplicemente non lo puoi fare: acceleri solo e poi se non ti vuoi schiantare devi dare una bella pigiata al freno perché hai zero rigenerazione! Quando sei vicino al 100% il BMS non fa caricare nulla altrimenti sovraccaricheresti la batteria danneggiandola! Puoi anche andare di corsa basta che ti ricordi di usare il freno, semplicemente consumerai di più.

Vuoi scaldare la batteria per caricare più veloce alla Fast e non hai la funzione apposita? Tenere i 130 km/h va benissimo, accelerare e frenare per scaldare con la rigenerativa pessima idea! Correnti forti in ricarica con batteria fredda = danno.

Non lo puoi fare: semplicemente se il BMS dovesse sapere che la tua destinazione è un caricatore, comincerà a scaldare la batteria per evitare i danni alla stessa se fosse troppo fredda, ma se anche non lo sapesse, appena ti attaccherai al caricatore limiterà la corrente assorbita (i cosiddetti coldgate riportati dagli utenti) per evitare danni alla stessa. Per scaldare apprezzabilmente la batteria dovresti accelerare e rigenerare davvero a lungo, non a caso i sistemi attivi con scambiatore di calore sono più efficaci e invece di aumentare la temperatura della batteria di pochi gradi celsius la aumentano di +20 °C in mezz'ora o poco più!

Quindi in inverno tieni Soc bassino, e carica piano prima dell’uso, poi se riesci a scaldare la batteria scaricandola usa le fast, se no evita le Fast.

Evitare di usare la batteria sopra i 35°C, molte auto già intervengono a raffreddare la batteria, ma chi non ha la climatizzazione, evitare ricariche o l’uso sopra queste temperature, specialmente non tenete SoC alto in queste condizioni.

Ormai si sarà capito che non ritengo necessari porsi dei dubbi come questi con i veicoli in commercio attualmente (molti consigli che girano ancora erano utilissimi 10 anni fa ma ormai lasciano il tempo che trovano), semmai più che preoccuparmi di usare la batteria sopra i 35 °C (che è una temperatura che si può raggiunge tranquillamente già arrivando verso i 100 kW alle DC) e a livello accademico infatti considerata di normale esercizio durante la carica l'intervallo 20-40 °C, a parte il fatto che carica e scarica sono due processi con problemi diversi, avviene per poco tempo durante la vita della batteria e poi viene ricondizionata a temperature più nella norma, mi preoccuperei molto di più, invece, per un veicolo lasciato costantemente al sole per giorni senza usarla (condizione comunque poco probabile a meno di non vivere in un paese desertico e con temperature sempre alte).

Invece per chi la tiene ferma molto, più fredda e più scarica è meglio è (tipo 30%)
Il degrado da ferma è in funzione e della radice quadrata del tempo e dipende anche soprattutto dal SOC ed abbastanza anche dalla temperatura.

Esatto, è più il tempo lungo ad una certa temperatura ma non mi preoccuperei troppo del degrado comunque con le batterie attuali condizionate e si nota anche nelle statistiche. L'unico problema a cui si può incorrere se fa molto freddo è di valutare bene i tempi di ricarica maggiori poi quando servirà: se sotto il BMS andasse in risparmio (come fa nella mia sotto il 20% di SoC) e quindi non scalda più saltuariamente la batteria, è chiaro che la batteria potrebbe raffreddarsi fino al punto di non potersi più caricare immediatamente, per cui se metti in carica una batteria che è fredda a -20 °C dovrai prima aspettare che il sistema di condizionamento la scaldi prima a temperature accettabili, per iniziare la carica e sicuramente ciò porterà via molto più tempo che nel caso il BMS avesse cercato di tenerla un minimo riscaldata a temperature sopra il congelamento.

Se ipotizziamo che gli 8 anni di garanzia di stare sopra il 70% di SoH della mia Opel fossero calcolati con 100% di Soc e 35°C e fosse una cosa certa senza i più che probabili margini di sicurezza, se tenessi il fattore legato al SoC dimezzato magari il 70% di Soh mi arriverebbe dopo 32 anni invece che 8.. o dopo 8 anni sarei ad 85% invece che a 70%.. se invece dimezzassi il fattore legato alla temperatura, magari tenessi sempre a 15°C potrei avere un vantaggio simile. Se facessi entrambe le cose ci vorrebbero generazioni per arrivare al 70%!

Riguarda i grafici e rileggi l'articolo che citi perché non si deduce affatto ciò che scrivi, anzi se vedi nei grafici hai degrado minore se scaricate con la temperatura più alta delle tre (35 °C) per NCA e NMC, solo la LFP ha correlazione inversa ma comunque minima; penso che i norvegesi non si stiano strappando i capelli all'atto pratico visto le minime differenze. Anche per la scarica se ci fai caso il degrado è più rallentato per NCA e NMC a 2C rispetto che se scaricate con potenze minori in tale studio.

In ogni caso lo studio che hai citato non valuta il processo di carica, il processo di carica e di scarica non sono equivalenti come vi dicevo prima (per via della crescita della fase di litio metallico a basse temperature a scapito della minore intercalazione), infatti, ad oggi gli studi puntano ad evidenziare come soluzione a tale problema aumentare sia temperatura che potenza di carica, ti cito il grafico che è emblematico.


Mi fermo qui dato che si sarà capito che le ultime pubblicazioni sono controintuitive rispetto ai consigli e le valutazioni che potevano avere un senso nei primi anni, il campo è comunque in rapido divenire perché gli investimenti portano ovviamente più risorse investite in ricerca. Do solo il consiglio di tenere la mente aperta e riconsiderare i propri giudizi nel tempo, dando il giusto peso alle proprie preoccupazioni rispetto all'uso.

[MauroneRelax]

Grazie dei chiarimenti.
Volevo precisare che nell’ultimo discorso quotato, quello della garanzia, parlavo del tenere la batteria ferma, quindi non si parla di corrente 1C o 2C ma solo di SoC e temperatura. Se la tenessi ferma 8 anni nelle condizioni peggiori, quindi al 100% sopra i 35°C, mia spetto che la casa madre si aspetti una capacità maggiore del 70% rispetto all’originale dopo quegli 8 anni.

[MauroneRelax]

@Eosforon
Il grafico citato e uno a caso nella preview dell’articolo, e non la Fig. 1a e 1b c citata più sotto nel testo della preview.

La Fig. 1 di cui parla è questa:

IMG_3817.png (325.77 KiB) Visto 313 volte

la ho presa dall’articolo completo si può leggere con questo link: (view open manuscript)
https://www.sciencedirect.com/science/a ... 5318310462

Mentre questo grafico qui (Fig8 parte sulla alta densità di EV)

IMG_3818.png (394.16 KiB) Visto 299 volte

Mostra anche il C-rate. Spiega che all’aumentare della densità della cella, la temperatura di carica ideale si sposta da 20°C a 35°C.
Con la carica 2C hai un ampio range di temperature da 20°C in su con degrado accettabile. E che lo stesso degrado lo puoi avere anche a 10°C abbassando la carica ad 1C.

Comunque secondo me l’ideale è tenere sotto i 20°C la batteria quando è ferma, e sopra i 20°C nel caricare. Quindi meglio non tenerla troppo scarica nel lasciarla ferma perché bisogna poterla scaldare bene in ricarica..

Nel primo grafico la batteria non era ferma veniva continuamente caricata e scaricata a C-rate 1 e mostra che sotto i 20°C il Litiumplating è il problema maggiore, magari se 1C fosse stato solo in scarica e la carica fosse stata 0,1C avremmo potuto vedere un prolungamento della discendente invece di un cambio di tendenza andando sotto i 20°C