{"id":28322,"date":"2026-07-30T02:27:50","date_gmt":"2026-07-30T02:27:50","guid":{"rendered":"https:\/\/trumonytechs.com\/?p=28322"},"modified":"2026-07-30T09:07:15","modified_gmt":"2026-07-30T09:07:15","slug":"raffreddamento-della-batteria-ev","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.trumonytechs.com\/it\/ev-battery-cooling\/","title":{"rendered":"Raffreddamento delle batterie dei veicoli elettrici: abbinamento del metodo al carico termico e all'uniformit\u00e0 della temperatura delle celle."},"content":{"rendered":"

Il raffreddamento delle batterie dei veicoli elettrici mantiene il pacco agli ioni di litio all'interno di un intervallo di temperatura di funzionamento, limitando al contempo le differenze di temperatura tra le singole celle. Il metodo che permette di raggiungere entrambi gli obiettivi dipende dalla generazione di calore misurata nelle celle, dall'uniformit\u00e0 di temperatura desiderata e dalla tecnologia di confezionamento disponibile. Aria, piastre di raffreddamento a liquido indirette, refrigerante diretto, immersione, heat pipe e buffer a cambiamento di fase raggiungono ciascuno un limite fisico differente. La generazione di calore deve essere ricavata dai dati a livello di singola cella, considerando l'intervallo di corrente, stato di carica e temperatura previsti. La capacit\u00e0 del pacco moltiplicata per il C-rate descrive la potenza elettrica erogata, quindi non ne \u00e8 un sostituto.<\/p>\n

Come funziona il raffreddamento delle batterie dei veicoli elettrici e cosa controlla effettivamente<\/h2>\n

Il sistema di raffreddamento delle batterie di un veicolo elettrico dissipa il calore dal pacco batterie mantenendo al contempo due obiettivi distinti: un intervallo di temperatura assoluto per le celle e un limite massimo alla differenza di temperatura consentita tra le celle. L'obiettivo che viene raggiunto per primo dipende dal percorso del flusso, dall'incapsulamento e dall'interfaccia tra le celle e il liquido di raffreddamento.<\/p>\n

La generazione di calore all'interno del pacco batterie \u00e8 dovuta a diversi fattori. Il calore irreversibile deriva dalle perdite ohmiche e di polarizzazione nelle celle, mentre il calore entropico reversibile proviene dall'elettrochimica stessa. Le barre collettrici, le linguette e le resistenze di contatto contribuiscono ulteriormente, pertanto le giunzioni spesso diventano punti caldi prima dei corpi delle celle. Tutti questi fattori variano in funzione della corrente, della resistenza interna, dello stato di carica, della temperatura, dell'invecchiamento e della direzione di carica. Un carico termico adeguato per la progettazione del sistema di raffreddamento pu\u00f2 quindi essere determinato tramite calorimetria, una mappa di generazione di calore fornita dal produttore o un modello elettrotermico validato, eseguito durante il ciclo di utilizzo effettivo.<\/p>\n

Linee guida pubblicate sulle divisioni di banda assolute. Un Articolo di E-Mobility Engineering sul raffreddamento delle batterie dei veicoli elettrici.<\/a>, Secondo una rivista specializzata in ingegneria, le migliori prestazioni e la maggiore durata si ottengono a temperature comprese tra i 20 e i 25 \u00b0C. Confronto tra raffreddamento a liquido e ad aria a cura di Saur Energy<\/a> Descrive un intervallo operativo accettabile pi\u00f9 vicino a 20-40 \u00b0C. I due valori rispondono a domande diverse: quello pi\u00f9 ristretto rappresenta l'ottimo di durata, quello pi\u00f9 ampio la tolleranza operativa. Un progetto che adotta la tolleranza come obiettivo superer\u00e0 il proprio test di accettazione e invecchier\u00e0 comunque pi\u00f9 velocemente di quanto presupposto dalla scheda tecnica della cella. Entrambe sono generalizzazioni del settore e le specifiche approvate della cella hanno la precedenza su entrambe.<\/p>\n

\u00c8 opportuno definire un limite fin da subito. La normale gestione termica controlla la temperatura di esercizio, la sua dispersione, l'invecchiamento e il consumo di energia ausiliaria. Fuga termica<\/a> e la sicurezza della propagazione \u00e8 una disciplina separata: rilevamento, ventilazione, isolamento, avviso agli occupanti e resistenza alla propagazione da cella a cella. Per i veicoli stradali \u00e8 affrontata da ISO 6469-1:2019\/Amd 1:2022<\/a>, che riguarda la gestione della sicurezza della propagazione termica per i sistemi di accumulo di energia ricaricabili. Un circuito di raffreddamento dimensionato per il normale funzionamento non costituisce una strategia di propagazione e nessuna versione di tale standard prescrive un metodo di raffreddamento, una dimensione delle piastre o una temperatura ottimale delle celle.<\/p>\n

Perch\u00e9 il raffreddamento a liquido non \u00e8 automaticamente superiore al raffreddamento ad aria<\/h2>\n

La scelta tra raffreddamento ad aria e a liquido per un pacco batterie di un veicolo elettrico dipende dal flusso di calore superficiale, dal flusso effettivamente disponibile e dall'obiettivo di uniformit\u00e0, fattori che, presi singolarmente, lasciano la capacit\u00e0 del pacco e la classe del veicolo come indicatori poco affidabili. La capacit\u00e0 di raffreddamento ad aria varia in base alla portata massica dell'aria, all'aumento di temperatura dell'aria consentito, alla temperatura di ingresso, alla superficie di contatto tra celle e aria, al bypass dei condotti e alla distribuzione del flusso, alla pressione statica della ventola, alle condizioni ambientali e al fatto che l'aria venga preventivamente condizionata. La capacit\u00e0 di raffreddamento a liquido varia in base alla superficie delle piastre, alla resistenza di contatto, alla portata, alla temperatura di ingresso, alla geometria dei canali, alla caduta di pressione e alla capacit\u00e0 del refrigeratore. Nessuno di questi parametri si riduce a una singola soglia di potenza. Le soglie pubblicate si rivelano solitamente essere l'inviluppo di prodotto di un singolo fornitore.<\/p>\n

Ci\u00f2 che si pu\u00f2 affermare \u00e8 la differenza di scala tra i due. A circa 25 \u00b0C, l'aria trasporta circa 1,005 kJ\/kg\u00b7K a una densit\u00e0 di circa 1,225 kg\/m\u00b3, ovvero circa 1,2 kJ per metro cubo per kelvin. L'acqua trasporta circa 4,18 kJ\/kg\u00b7K a circa 1.000 kg\/m\u00b3, ovvero circa 4.180 kJ per metro cubo per kelvin. Per la stessa quantit\u00e0 di calore dissipata con lo stesso aumento di temperatura del fluido, l'aria necessita quindi di una portata volumetrica circa 3.000 volte superiore. Questa differenza definisce il confronto. I dati si basano sul solo calore sensibile, pressione atmosferica e acqua pura; una miscela di glicole trasporta meno calore. In pratica, un sistema di raffreddamento ad aria raggiunge i limiti del volume del condotto e della potenza della ventola consentiti dall'ingombro, e perde uniformit\u00e0 prima di perdere la temperatura media.<\/p>\n

\"Confronto<\/p>\n

I due percorsi si combinano anche. Il materiale a cambiamento di fase pu\u00f2 smorzare i picchi all'interno di un contenitore raffreddato ad aria, e un sistema prevalentemente raffreddato ad aria pu\u00f2 ospitare un piccolo circuito a liquido che serve solo i moduli a flusso pi\u00f9 elevato. L'accumulo stazionario \u00e8 soggetto a vincoli di ingombro e manutenzione diversi, e rappresenta un confronto a parte.<\/p>\n

Sei metodi di raffreddamento e il limite che ciascuno raggiunge per primo<\/h2>\n

Nell'attuale progettazione dei pacchi batteria per veicoli elettrici sono presenti sei approcci di raffreddamento, e quale di essi raggiunga per primo il suo limite dipende dal flusso di calore superficiale, dal volume di imballaggio e dalla compatibilit\u00e0 del fluido con le celle attive.<\/p>\n

\"Schema<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Metodo<\/th>\npercorso termico<\/th>\nPi\u00f9 adatto quando<\/th>\nLimite raggiunto per primo<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Aria forzata o condizionata<\/td>\nSuperficie della cella all'aria nel condotto o nell'involucro<\/td>\nIl flusso di calore \u00e8 basso, il flusso d'aria \u00e8 disponibile, una maggiore diffusione \u00e8 tollerabile.<\/td>\nBassa capacit\u00e0 termica volumetrica e distribuzione non uniforme del flusso d'aria<\/td>\n<\/tr>\n
Liquido indiretto, piastra fredda<\/td>\nCella per interfacciare materiale alla piastra al refrigerante<\/td>\nUn flusso di calore pi\u00f9 elevato o una maggiore diffusione devono essere stretti<\/td>\nResistenza dell'interfaccia, caduta di pressione, gestione delle perdite<\/td>\n<\/tr>\n
Prototipo diretto<\/td>\nCella o piastra per l'evaporazione del refrigerante<\/td>\nL'imballaggio favorisce il collegamento della confezione al circuito del refrigerante.<\/td>\nDistribuzione del refrigerante e controllo del surriscaldamento nei rami paralleli<\/td>\n<\/tr>\n
Immersione, dielettrico diretto<\/td>\nsuperficie esterna della cella al fluido dielettrico<\/td>\nIl flusso di calore superficiale \u00e8 elevato oppure l'imballaggio \u00e8 molto compatto<\/td>\nViscosit\u00e0 del fluido, potenza di pompaggio, compatibilit\u00e0, manutenibilit\u00e0<\/td>\n<\/tr>\n
tubo di calore<\/td>\nUna cella subisce un cambiamento di fase all'interno di un tubo sigillato, quindi verso un lavandino.<\/td>\nIl calore deve spostarsi da un luogo confinato verso una regione pi\u00f9 fredda.<\/td>\nIl limite capillare, l'orientamento e il pozzo devono ancora esistere<\/td>\n<\/tr>\n
buffering PCM<\/td>\nCella per l'accumulo di calore latente<\/td>\nI picchi transitori necessitano di essere smussati<\/td>\nIl calore immagazzinato necessita comunque di un percorso di rigenerazione o dissipazione.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Il livello di maturit\u00e0 di queste tecnologie varia notevolmente. Il raffreddamento ad aria e il raffreddamento indiretto a liquido sono ormai consolidati nella produzione, mentre le soluzioni basate sui refrigeranti sono gi\u00e0 presenti nei veicoli di serie. Raffreddamento a immersione<\/a> I sistemi PCM su larga scala rimangono pi\u00f9 comuni nei programmi pilota e nello sviluppo avanzato, mentre il raffreddamento a liquido indiretto \u00e8 oggi l'approccio pi\u00f9 consolidato per i pacchi batteria ad alta energia destinati ai passeggeri. Lo stesso articolo rileva che gli oli siliconici studiati come fluidi dielettrici sono sufficientemente viscosi da aumentare sensibilmente la potenza della pompa e che un fluido testato si \u00e8 comportato in modo non newtoniano sotto carico di pompaggio.<\/p>\n

Il formato delle celle influenza la definizione di questi limiti, poich\u00e9 modifica l'area di contatto disponibile, il percorso di conduzione interno e la direzione da cui il raffreddamento risulta pi\u00f9 efficace. Per un confronto preciso, \u00e8 necessario conoscere le dimensioni effettive delle celle e le superfici disponibili per il contatto termico. Anche la configurazione del flusso \u00e8 importante per lo stesso motivo. In un canale a serpentina a singolo passaggio, le celle vicine all'uscita possono raggiungere temperature pi\u00f9 elevate perch\u00e9 il refrigerante ha gi\u00e0 assorbito calore a monte, mentre configurazioni con ingressi paralleli o multipli possono ridurre o ridistribuire tale gradiente termico.<\/p>\n

Quali variabili del pacchetto determinano il metodo e quali stabilire per prime<\/h2>\n

Sette variabili influenzano la decisione relativa al raffreddamento delle batterie dei veicoli elettrici, e ognuna ha una sua origine legittima: la scheda tecnica di una cella, un requisito di validazione o il ciclo di lavoro effettivo del pacco batterie.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Variabile<\/th>\nDa dove proviene il valore<\/th>\nCi\u00f2 che limita<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
generazione di calore cellulare<\/td>\nCalorimetria, mappa di generazione di calore del fornitore o modello elettrotermico validato<\/td>\nOgni fase di dimensionamento a valle<\/td>\n<\/tr>\n
Limite di diffusione cellula-cellula<\/td>\nRequisiti di convalida della cella e del pacco, indicati con la condizione di misurazione<\/td>\nSe l'aria rimanga un'opzione valida<\/td>\n<\/tr>\n
Aumento della temperatura del liquido di raffreddamento<\/td>\nPortata, area della piastra, configurazione dei canali<\/td>\nUn termine del budget di spread<\/td>\n<\/tr>\n
resistenza dell'interfaccia<\/td>\nSpessore della linea di incollaggio, conduttivit\u00e0 del riempitivo, planarit\u00e0 della superficie<\/td>\nTemperatura della cella raggiungibile a una data temperatura della piastra<\/td>\n<\/tr>\n
Contenitore e percorso del flusso d'aria<\/td>\nGrado di protezione dall'ingresso, accesso al servizio, volume di imballaggio<\/td>\nFattibilit\u00e0 dell'aria condizionata<\/td>\n<\/tr>\n
fluido di lavoro<\/td>\nConduttivit\u00e0 elettrica, viscosit\u00e0 a bassa temperatura, compatibilit\u00e0 dei materiali<\/td>\nPorta di perdita e regime di servizio<\/td>\n<\/tr>\n
Riduzione della tariffa e soglie di spegnimento<\/td>\nSpecifiche delle celle approvate e concetto di sicurezza del BMS<\/td>\nComportamento di ricarica rapida sostenuto<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

I sette fattori convergono, sebbene due di essi meritino di essere definiti fin da subito. La generazione di calore della cella \u00e8 il primo elemento da considerare: l'area della piastra, il numero di canali, la portata e la scelta della pompa la prendono tutti in considerazione, quindi una modifica in questo ambito si ripercuote su ogni decisione successiva. Il limite di diffusione viene dopo, ed \u00e8 il fattore meno negoziabile dei due. Ha origine nella cella stessa, il che lo rende in gran parte al di fuori del controllo del progettista. Il tipo di involucro e il fluido di lavoro possono solitamente essere rivisti in una fase successiva della progettazione senza dover rifare il dimensionamento.<\/p>\n

A dirla senza mezzi termini: laddove la dissipazione misurata di un pacco \u00e8 modesta e l'imballaggio consente l'utilizzo di aria condizionata, un circuito a liquido aggiunge pompe, raccordi, manutenzione del refrigerante e rilevamento delle perdite, per un margine che il ciclo di lavoro potrebbe non richiedere mai. Un budget dettagliato sulla carta lo dimostrer\u00e0 pi\u00f9 rapidamente di un confronto tra fornitori.<\/p>\n

Limiti di conduttivit\u00e0 del liquido di raffreddamento che sono cambiati nel 2025<\/h3>\n

Due documenti spostati selezione del liquido di raffreddamento<\/a> Le specifiche pi\u00f9 recenti e quelle pi\u00f9 vecchie relative al liquido di raffreddamento potrebbero non rispecchiare nessuna delle due cose.<\/p>\n