Impatto delle basse temperature sui tempi di carica e sulle prestazioni della batteria

Introduzione

La rivoluzione dei veicoli elettrici ha portato numerosi cambiamenti nel modo in cui operiamo, carichiamo e comprendiamo le dinamiche di guida. Come per ogni nuova tecnologia, dovrebbe esserci un periodo di adattamento e di apprendimento del suo utilizzo. Per gli ultimi e potenziali utenti di veicoli elettrici, la cosa più curiosa è la ricarica stessa. Sebbene collegare il veicolo al caricabatterie sia una cosa abbastanza semplice da fare, il processo di ricarica ha alcuni aspetti particolari che tutti i proprietari di veicoli elettrici dovrebbero conoscere. Uno dei più interessanti è l'effetto del freddo sui tempi di ricarica e sulle prestazioni della batteria. Questo è il momento perfetto per discuterne, poiché l'inverno è alle porte e la maggior parte dei nostri clienti vive in climi continentali. Ciò significa che incontreranno tempi di ricarica diversi e prestazioni variabili dai loro veicoli alimentati a batteria man mano che la temperatura esterna si avvicina allo zero. Quindi, spieghiamo perché ci vuole più tempo per caricare un veicolo elettrico in inverno e la fisica alla base di questo fenomeno.

Batterie agli ioni di litio contro il freddo

Indipendentemente dal tipo di veicolo elettrico che utilizzi, dalle dimensioni della batteria o dall'anno del modello, il freddo influirà sempre sulle prestazioni della batteria. Le batterie agli ioni di litio sono particolarmente soggette alle basse temperature e, poiché questa tecnologia di batterie è dominante nei moderni modelli EV, ciò significa che il problema è diffuso.

Le batterie agli ioni di litio funzionano in modo ottimale a una temperatura compresa tra 20°C e 25°C. Nella maggior parte delle regioni con clima continentale, le temperature esterne durante l'autunno, l'inverno e la primavera sono molto al di sotto dell'intervallo ideale, soprattutto di notte. Ciò riguarda tutti i veicoli, in particolare quelli parcheggiati all'esterno. Con il calo delle temperature, gli elettroliti nella batteria diventano più viscosi, rallentando il flusso di ioni tra l'anodo e il catodo. Ciò riduce la capacità della batteria di immagazzinare e rilasciare energia, con un impatto diretto sia sulle prestazioni che sulla velocità di ricarica.

Cosa succede all'interno della batteria dei veicoli elettrici quando le temperature sono basse?

Il problema principale con il freddo e le batterie è che le reazioni chimiche all'interno della batteria rallentano quando le temperature scendono. Le batterie agli ioni di litio si basano sul movimento degli ioni di litio tra l'anodo e il catodo per generare e immagazzinare energia. Le basse temperature rallentano questo movimento, riducendo l'efficienza della batteria.

Aumento della resistenza interna

Semplicemente, le basse temperature rendono più difficile per la batteria svolgere il suo compito. La resistenza interna della batteria aumenta, il che significa che deve lavorare di più per immagazzinare e rilasciare energia. Ciò riduce significativamente la potenza in uscita e fa sì che la batteria perda la carica più rapidamente rispetto alle condizioni più calde.

Capacità ridotta

La capacità di una batteria si riduce a basse temperature. Ciò significa che anche quando è completamente carica, la batteria non fornirà la stessa autonomia che avrebbe a temperature moderate o calde. Ciò è dovuto alla ridotta efficienza di trasferimento di energia al freddo.

Perdite di energia dovute alle esigenze di riscaldamento

Gli EV spesso consumano più energia nei mesi più freddi per riscaldare l'abitacolo e gestire la temperatura della batteria, mettendo ulteriormente a dura prova la potenza disponibile e riducendo l'autonomia. Negli EV, la batteria fornisce energia per tutto, dal movimento, alle luci, ai suoni e al riscaldamento.

Cosa sapere sulla ricarica in climi freddi

Sapendo tutto quanto sopra, è comprensibile perché le batterie reagiscono lentamente nei freddi inverni. Quando colleghi il tuo veicolo alimentato a batteria al caricabatterie, ecco cosa succede.

Attivazione del sistema di riscaldamento della batteria

I moderni veicoli elettrici sono dotati di sistemi di gestione della batteria che tentano di regolare la temperatura del pacco batteria. Quando la temperatura scende sotto una certa soglia, questi sistemi si attivano e utilizzano energia per riscaldare la batteria a una temperatura di carica ottimale. Questo processo assicura che la batteria non venga danneggiata dalla carica a una temperatura troppo fredda, ma prolunga anche il tempo di carica.

Efficienza di carica ridotta

Come accennato in precedenza, il freddo aumenta la resistenza interna nelle batterie agli ioni di litio. Quando si collega il veicolo elettrico al freddo, la batteria potrebbe non essere in grado di assorbire energia altrettanto rapidamente a causa di questa resistenza. Questa ridotta efficienza causa velocità di ricarica più lente, specialmente durante le fasi di ricarica iniziali.

Limitazioni della ricarica rapida in condizioni di freddoLe stazioni di ricarica rapida, come quelle che si trovano in molte aree di sosta autostradali, stazioni di servizio o centri commerciali, offrono livelli di potenza elevati per caricare rapidamente le batterie. Tuttavia, la maggior parte dei veicoli elettrici limiterà la quantità di potenza che assorbono dai caricabatterie rapidi in condizioni di freddo per prevenire potenziali danni alla batteria. Mentre potrebbero essere necessari solo 30 minuti per raggiungere l'80% di carica durante l'estate, la stessa ricarica rapida potrebbe richiedere molto più tempo durante l'inverno.

Pre-condizionamento della batteria

Alcuni veicoli elettrici offrono una funzionalità chiamata pre-condizionamento della batteria. È come riscaldare il motore di un'auto a benzina prima di un viaggio, ma per il tuo veicolo a batteria. Riscalda la batteria prima della carica, il che può aiutare a ridurre gli effetti negativi delle basse temperature sui tempi di carica. Tuttavia, il pre-condizionamento richiede anche energia e tempo, portando a un processo di carica complessivo più lungo.