sabato 22 maggio 2021

Batteria, volt e watt/ora

La batteria del V10F è composta da celle (pile) formato "18650" (quelle da 18x65mm) in configurazione 20S4P (quattro gruppi in parallelo composti da venti pile in serie ciascuno). A quanto pare sono le LG INR18650-MH1 (tecnologia Li-Ion, tensione nominale 3,7 volt e capacità nominale 3200 milliampere/ora, per cui al di là degli slogan pubblicitari il pacco batterie completo 20s4p va considerato 74V 12,8Ah (20x3,7V, 4x3200mAh), cioè 947,2 W/h (74Vx12,8Ah = 947,2 watt/ora). Le pile Li-Ion, secondo le indicazioni dei fabbricanti, non devono mai essere caricate oltre i 4,2V e non devono mai essere scaricate facendo scendere la tensione sotto i 3V.

Ai produttori piace far la gara a chi ha i numeri più alti e perciò conteggiano il voltaggio massimo (quando la batteria è al 100%) e arrotondano i watt/ora verso l'alto, per cui sulle pubblicità si legge "84V e 960 W/h" anziché "74V 947W/h"). Nessuno dice che man mano che la batteria si scarica, la tensione tende a scendere, e dunque a parità di potenza richiesta dal motore, l'assorbimento tende a salire (dunque il dire "ho fatto X chilometri e la batteria è diminuita di Y per cento" è impreciso perché quando è più scarica - cioè quando la tensione V è più bassa - occorre più corrente A per tirar fuori la stessa potenza W perché W=V×A).

Inoltre, per evitare il cut-off, il controller di bordo non sfrutta tutto il vero arco da 0% (3V) a 100% (4,2V) ma solo una sua parte (magari 15%-95%, ricalcolandolo come se fosse 0%-100%, dunque solo una parte di quei 947 watt sarà effettivamente utilizzabile). Infatti a batteria nuova completamente carica, la tensione rilevata arriva a stento a 82-83V (anziché 84V come dice la pubblicità), e - sempre per motivi di sicurezza - sotto il 60% il controller comincia a ridurre proporzionalmente le prestazioni. Sul V10F la batteria viene considerata scarica ("zero per cento") quando la tensione è 68V (cioè una media di 3,4V a cella): ciò è necessario sia per non invecchiare velocemente le celle, sia per avere una "riserva di potenza" in ogni momento.

La tensione "fluttua" a causa delle caratteristiche della batteria, della temperatura del pacco batterie in quel momento, e della quantità di corrente che si sta chiedendo. Per questo il 100% di carica non è praticamente mai 84,0V esatti; per lo stesso motivo, il fermarsi per due o tre minuti dopo un giretto di un'ora dà l'impressione di aver fatto riguadagnare anche un 5-10% di livello di carica. Inoltre, a lungo andare (centinaia di cicli di carica), le prestazioni della batteria degradano, cioè si scarica più velocemente (motivo in più per il firmware InMotion di considerare "completamente scariche" le celle a 3,4V anziché a 3,0V: a nessuno farebbe piacere un improvviso spegnimento mentre è in marcia).

La batteria ha un BMS (battery management system) che gestisce la fase di carica e il bilanciamento dei gruppi di celle.

Nota: ognuna delle 80 celle pesa 49 grammi. Il pacco batterie con involucro e i cavi pesa poco più di quattro chili. Per cui non avrebbe avuto molto senso rendere sostituibile dall'utente il pacco batterie con l'idea che uno vada in giro con quattro chili in più di batteria di riserva "che non si sa mai"... Inoltre il costo del pacco batterie è generalmente tre quarti del costo del V10F nuovo.