Auto elettriche: il sensore “salva batteria” in caso di urti

TUTELIAMO UN BENE PREZIOSO - Le batterie al litio sono i componenti più costosi di un'auto elettrica ed è quindi logico che qualcuno abbia pensato a dei dispositivi per salvaguardarne lo stato di salute. Il più originale è senza dubbio quello della Continental chiamato Battery Impact Detection (BID) e che promette di riuscire a limitare il peso dei veicoli elettrici. Sappiamo infatti che le batterie al litio più diffuse sono potenzialmente pericolose dato che l’elettrolita liquido è infiammabile (la chimica litio-ferro-fosfato è meno soggetta al rischio incendi) e quindi esse vengono praticamente “corazzate” con un pesante contenitore che ne aumenta non poco il peso. L’insieme batteria più protezione è tipicamente sistemato sotto il pavimento, per non alzare il baricentro, ed è protetto efficacemente anche dalla struttura del veicolo nel caso di urti laterali. Il lato inferiore, quello che guarda il manto stradale, è invece meno esposto a impatti ingenti, ma può risultare vulnerabile sia ai detriti sull'asfalto sia a bassa velocità, ad esempio urtando un dosso o salendo su un gradino.

QUANTO È FORTE L’URTO? - Una volta avvenuto l’urto sotto la vettura, come possiamo valutare l’accaduto? Si è trattata di una “spanciata” senza conseguenze o c’è un danno nascosto? Il sensore BID è una possibile soluzione perché rileva e classifica gli impatti nel sottovettura per avvisare il guidatore che la batteria potrebbe esser stata danneggiata, attivando eventualmente il sollevamento della vettura se è presente la regolazione dell’altezza delle sospensioni. Il sistema BID identifica anche l'area del danno, agevolando quindi sia la messa in sicurezza della batteria sia la sua successiva riparazione. Il principio di funzionamento è simile a quello usato nel sistema di protezione dei pedoni PPS pSAT, collaudato in milioni di veicoli in più di un decennio. Un tubo di silicone a forma di serpentina, pieno d'aria e “tappato” alle estremità da sensori di pressione, è integrato nella parte inferiore del vano batteria. Se il tubo viene compresso a seguito di un urto si creerà un’onda di pressione che arriverà in tempi diversi ai sensori. Questa differenza temporale è dovuta alla diversa lunghezza dei “cammini” che l’onda deve percorrere dalla zona di compressione fino alle estremità del tubo. Se i tempi sono gli stessi allora l’onda nasce al centro del tubo e negli altri casi - ritardo misurato a un’estremità diverso da zero rispetto all’altra - la differenza permetterà di calcolare la zona dell’urto. L’intensità dell’onda di compressione permette di stimare la gravità dell'impatto, dando al guidatore un allarme proporzionale al danno eventualmente subito.

TRATTIAMO BENE LA BATTERIA - L’altro sensore presentato è il Current Sensor Module (CSM, nel disegno qui sopra), un sensore che misura sia la corrente che fluisce nella batteria sia la temperatura. Sappiamo infatti che caricare e scaricare una batteria la riscalderà e il fenomeno sarà più accentuato durante una ricarica fast ad alta potenza o guidando sportivamente. Per evitare il surriscaldamento della batteria stessa è quindi necessario controllare la corrente che fluisce. Il sensore CSM è stato sviluppato sia per proteggere la batteria da correnti troppo alte sia per mantenere i parametri della batteria nella zona ideale: una batteria agli ioni di litio ha un intervallo di temperatura ottimale in cui è molto sicura e invecchia lentamente. Il CSM misura la corrente sia con il sistema shunt (una resistenza elettrica molto alta viene messa in parallelo al conduttore principale: la corrente che circola in essa è quindi molto piccola e la tensione ai capi della resistenza è proporzionale alle ampere che circolano nel cavo principale) sia con un sensore a effetto Hall, che legge la corrente senza dover essere collegato ai conduttori. Il Current Sensor Module Continental, in produzione entro il 2022, arriva fino a 2.000 A con una precisione migliore del ±1% sul canale shunt e del ±3% sul canale a effetto Hall; le temperature rilevate vanno da - 40 a + 125°C. I dati rilevati vengono immessi nel CAN-Bus e da lì arrivano immediatamente al sistema di gestione della batteria BMS.