13/08/2024

Grazie alla collaborazione con il Prof. Ciani e l’Ing. Patrizi del Dipartimento dell’Informazione (DINFO) dell’Università di Firenze,è stato possibile svolgere un lavoro di tesi relativo alla progettazione del pacco batteria che alimenta il sistema autonomo della nostra vettura, lavorando principalmente sulla caratterizzazione delle celle che sarebbero state utilizzate mediante test climatici.

L’obiettivo era quello di valutare delle celle cilindriche LiFePO4, note per la loro sicurezza, durata e prestazioni a temperatura elevata, analizzando la durata della scarica,tale che l’alimentazione duri per l’intera prova del trackdrive (circa 15/20 minuti), e l’incremento di temperatura in differenti condizioni ambientali e differenti stress, soprattutto avvicinandosi alle condizioni che si possono trovare durante una competizione, quindi una temperatura tra i 30 e i 40 °C.

Come strumentazione sono stati utilizzati un tester della Arbin Instruments, un dispositivo per la spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS), datalogger esterno per le temperature e una camera climatica della Weiss Technik. Il piano di test consiste nell’effettuare 5 cicli di carica e scarica consecutivi, rispettivamente a 1C e 2C, intervallati da misure EIS tra i 100 mHz e i 100 kHz, poi ripetere la prova aumentando di 5 °C la temperatura all’interno della camera climatica fino ai 45 °C, partendo da 0 °C.

Risultati

• Fase di carica: a 0 °C la carica è molto più lenta (fino al doppio del tempo) a causa della rapida transizione alla fase a tensione costante, ma la capacità immagazzinata e i tempi migliorano con l’aumento della temperatura. A temperature sopra i 30 °C, le celle si avvicinano ai valori nominali.

• Fase di scarica: Durata della scarica e tensione media aumentano con la temperatura e le celle mostrano un comportamento più uniforme tra loro alle temperature più alte. A bassa temperatura, la resistenza interna risulta più alta e provoca maggiore surriscaldamento.

• Temperatura: Durante la scarica, il surriscaldamento è maggiore a basse temperature, mentre il surriscaldamento è trascurabile in fase di carica.

Queste celle risultano quindi adeguate per il tipo di lavoro che devono svolgere e per le condizioni tipiche di utilizzo, cercando però di evitare il superamento delle temperature di sicurezza, magari con l’ausilio di ventoline di raffreddamento.

L’aiuto del gruppo di ricerca del Professor Ciani è stato fondamentale per studiare il piano prove e per l’uso del software del tester, della camera climatica e della raccolta dati. Tutto ciò ci ha permesso di trovare la migliore soluzione per alimentare il sistema autonomo in sicurezza e con le corrette prestazioni.