Precondizionamento delle batterie nelle auto elettriche

Per preservare la batteria, quando le celle sono a basse temperature le auto elettriche moderne limitano la potenza della corrente di carica. Per questo motivo, sempre più modelli offrono la funzione di precondizionamento della batteria. In questo modo, la batteria viene preriscaldata durante la guida, in modo da raggiungere la temperatura ideale per la ricarica rapida. Questo studio esamina quanta energia in più consuma l'auto a causa del precondizionamento e se questo riduce il tempo di ricarica.

Sono stati testati 5 veicoli elettrici con una capacità della batteria compresa tra 52 e 100 kWh che, secondo il produttore, supportano la funzione di precondizionamento della batteria.

• Non in tutti i veicoli è stata misurata una differenza significativa nella potenza di ricarica.
• Ad eccezione di un modello, la potenza di ricarica media era superiore di almeno il 4%. In questo caso è stato possibile osservare un risparmio di tempo pari a 9 minuti. I modelli con potenze di ricarica e capacità della batteria già elevate tendono a beneficiare del precondizionamento più dei modelli con batterie più piccole.
• Salvo un modello, il consumo di tutti gli altri veicoli è aumentato di almeno il 3%.

5 veicoli di test sono stati guidati e ricaricati su un percorso predefinito con un ciclo predefinito. Sono stati registrati i seguenti valori/parametri:

• Temperatura interna
• Temperatura esterna
• Stato di carica (SOC) – Stato di carica della batteria in %
• Dati OBD relativi alla batteria/carica (ove possibile)
• Consumo
• Velocità
• Percorso
• Tempo
• Potenza, capacità e tempo di ricarica

Sono stati testati diversi veicoli e modelli popolari di vari produttori e gruppi automobilistici.

Tutti i veicoli hanno percorso sempre lo stesso tragitto e sono stati ricaricati presso la stessa stazione di ricarica. Si tratta di una stazione di ricarica pubblica che, secondo il fornitore, ha una potenza fino a 300 kW. È stata percorsa una distanza di 91,7 km. Il punto di partenza era a 510 m s.l.m., il punto più alto a 866 m s.l.m. e la stazione di ricarica, che rappresenta la destinazione, a 515 m s.l.m.

Sono stati effettuati sempre due viaggi per ogni veicolo. Prima di ogni viaggio, il veicolo è stato parcheggiato all'aperto la sera prima, in modo che la batteria fosse sufficientemente fredda all'inizio del viaggio. Una volta è stata utilizzata attivamente la guida stradale tramite navigatore, in modo da consentire il precondizionamento, e una volta senza guida stradale attiva, senza precondizionamento. In questo caso si è cercato di mantenere il SOC della batteria (stato di carica della batteria in percentuale) all'arrivo alla stazione di ricarica a circa il 18%. Il motivo è che nella maggior parte dei veicoli la potenza di carica massima è disponibile principalmente a livelli di carica bassi. Tuttavia, il SOC non dovrebbe essere troppo basso, altrimenti potrebbero essere disattivate funzioni come il riscaldamento o addirittura il precondizionamento.

Di conseguenza, si è partiti con un livello di carica del veicolo calcolato in base alla capacità della batteria, al consumo previsto e alla distanza da percorrere.

Prima di iniziare il viaggio, i contatori del veicolo sono stati azzerati e letti all'arrivo alla stazione di ricarica. Se possibile, sono stati registrati anche i dati OBD (diagnosi di bordo). Durante il viaggio, il riscaldamento è stato impostato a 22 °C e in modalità «automatica». Il riscaldamento dei sedili e del volante non è stato attivato. Si è guidato con il cruise control adattivo, in modo da garantire un profilo di guida il più simile possibile per i singoli viaggi.

È interessante notare che per il veicolo D il consumo è diminuito quando la modalità del precondizionamento avrebbe dovuto essere attiva. Poiché per questo veicolo non sono disponibili dati OBD e il risultato è rimasto lo stesso anche durante il secondo viaggio con precondizionamento, presumiamo che il precondizionamento non abbia funzionato e che il consumo di poco inferiore sia dovuto alla differenza di temperatura di 2 °C dell'aria esterna. Anche nel veicolo A la differenza è minima. Nonostante l'analisi dei dati OBD, non è stato possibile dimostrare che il precondizionamento abbia funzionato. Si può presumere che anche in questo caso la differenza sia dovuta allo scarto di temperatura di 1,5 °C. In tutti gli altri veicoli si riscontra un aumento del consumo compreso tra il 6,0% e l'8,15%.

Il precondizionamento dovrebbe consentire di risparmiare tempo alla stazione di ricarica. A nessuno piace aspettare, quindi questa funzione ha un impatto significativo sul comfort dei viaggi con i veicoli elettrici.

Mentre i veicoli A e D senza precondizionamento hanno utilizzato nel complesso meno energia e la differenze della durata della ricarica quasi impercettibili, per gli altri veicoli è stato osservato un risparmio di tempo compreso tra il 18% e il 28% circa. Nel concreto è stato possibile risparmiare tra i 6 e i 9 minuti alla colonnina di ricarica.

Lo studio ha dimostrato quanto tempo è possibile risparmiare alla stazione di ricarica grazie al precondizionamento. Ma quanto costa l'energia aggiuntiva utilizzata?

Sulla base di un confronto tra i diversi prezzi praticati dai fornitori di stazioni di ricarica rapida del TCS, il prezzo medio per kWh è compreso tra 60 e 80 centesimi. I costi aggiuntivi che ne risultano sono i seguenti:

Nella tabella riportata sopra, il veicolo D non è elencato perché il consumo con il precondizionamento in modalità attiva era inferiore rispetto a quello senza precondizionamento, motivo per cui si può supporre che il precondizionamento non abbia funzionato.

I costi aggiuntivi per 100 km dei veicoli utilizzati per lo studio variano tra 0,42 e 1,32 CHF al costo di 60 centesimi/kWh e tra 0,56 e 1,76 CHF al costo di 80 centesimi/kWh.

Lo studio ha dimostrato che esistono differenze significative tra i singoli modelli. Se il precondizionamento funziona come previsto, il risparmio di tempo è notevole. Il consumo aggiuntivo che ne deriva non è trascurabile, ma i costi aggiuntivi sono contenuti.

I modelli con potenze di ricarica e capacità delle batterie già elevate tendono a beneficiare maggiormente del precondizionamento rispetto ai modelli con batterie più piccole.

Per il conducente non è facile capire in tutti i modelli se la funzione è attiva o meno e possono sorgere dubbi sul fatto che il percorso sia stato impostato correttamente o che la funzione sia effettivamente supportata. Inoltre, solo pochi modelli dispongono della funzione di attivazione manuale del precondizionamento, e è per questo motivo che è necessario utilizzare il sistema di navigazione anche se si conosce il percorso.