In un precedente articolo (Leggi ora) abbiamo già parlato delle celle agli ioni di litio, ai loro vantaggi e svantaggi, ed il principio chimico/fisico su cui sono basate.
In questo articolo vedremo come sono realizzate e quali sono i componenti fondamentali per costruire “pacchi batterie” con alta tensione (espressa in Volt) e alta capacità (espressa in Ampere) per soddisfare le esigenze dei nostri dispositivi. Una delle applicazioni più attuali e ampiamente utilizzate è ad esempio quella delle batterie per mezzi di trasporto elettrici (e-bikes, monopattini, ecc..).
Al fine di ottenere batterie con capacità e potenziale superiori a quelli di una singola cella al litio (di cui abbiamo già visto essere limitata a 3,7 Volt per quanto riguarda il potenziale e di pochi Ampere per quanto riguarda la capacità) avremo bisogno di progettare il nostro “pacco batterie” composto da più celle connesse tra loro in serie ed in parallelo.
Un pò di teoria sull’elettronica
Vediamo ora come collegare due o più celle (più comunemente indicati come generatori) insieme nelle due modalità precedentemente menzionate: serie e parallelo.
Generatori di corrente in serie
Due o più generatori (o celle nel nostro caso) si definiscono collegati in serie quando il polo negativo del primo generatore è collegato al polo positivo del secondo, e così via per i successivi.
Collegando due o più generatori in serie otterremo come risultato un innalzamento della tensione (Volt) complessiva.
I valori di potenziale saranno definiti per ogni generatore con la nomenclatura standard di Vn (V1,V2,V3,ecc..) mentre quelli di capacità come In (I1, I2, I3, ecc…).
Nel caso di due generatori in serie (immagine qui sopra) la tensione complessiva sarà data dalla seguente formula:
Vtot = V1 + V2
Generatori di corrente in parallelo
Due o più generatori (o celle nel nostro caso) si definiscono collegati in parallelo quando i poli positivi di entrambi i generatori sono connessi tra loro, stesso avviene per i poli negativi.
Collegando due o più generatori in parallelo otterremo come risultato un innalzamento della capacità (Ampere) complessiva.
I valori di potenziale saranno definiti per ogni generatore con la nomenclatura standard di Vn (V1,V2,V3,ecc..) mentre quelli di capacità come In (I1, I2, I3, ecc…).
Nel caso di due generatori in serie (immagine qui sopra) la capacità complessiva sarà data dalla seguente formula:
Itot = I1 + I2
Esempio pratico (Pacco batterie per monopattino)
Supponiamo di avere un monopattino classico alimentato con tensione di 36 Volt e 250 Watt di potenza
Normalmente un monopattino di questo tipo avrà bisogno di di un pacco batterie che fornisca una tensione di 36 Volt ed almeno 6 Ampere / ora affinchè abbia abbastanza autonomia in termini di chilometri percorribili con una carica.
Supponendo di avere a disposizione delle celle agli ioni di litio di tipo 18650 (le più comuni per tale impiego) che possono erogare 3,7 Volt e 2 Ampere / ora, avremo necessità di collegare:
Collegheremo 3 celle in parallelo per ottenere una batteria con capacità complessiva di 6 Ampere e 3,7 volt.
Collegheremo 10 batterie (composte da 3 celle in parallelo) in serie per ottenere una tensione complessiva di 37 volt.
La nomenclatura standard per questa tipologia di pacco batterie è: 10s3p.
Qui sotto il diagramma di collegamento di quanto detto in precedenza.
