Il trend positivo dell’auto elettrica sembra essere certo. A confermarlo sono anche la gran parte dei player di settore che investono ormai da tempo nello sviluppo delle e-car e dei loro sottosistemi.
Le prestazioni del motore di un’auto elettrica sono influenzate dal sistema di accumulo e dalla sua capacità di erogare l’energia. Lo conferma ASITA, che per questo segmento di mercato propone due interessanti soluzioni a marchio HIOKI.
di Sofia Cairo
Nel 2020 la produzione mondiale di veicoli elettrici è stata pari al 12% del totale, per poi salire al 20% nel 2021. Secondo uno studio realizzato dalla società di consulenza BCG di Boston, le vendite mondiali di auto a batteria dovrebbero mantenersi intorno al 20% del totale almeno fino al 2025, per poi raggiungere una quota vendite del 39% (sul totale) a fine decennio e del 59% entro il 2035.
Dati alla mano, il trend positivo dell’auto elettrica sembra essere ormai certo e a confermarlo sono la gran parte dei player di settore che investono e lavorano in questa direzione da tempo.
Com’è facile immaginare, quando si parla di mobilità elettrica un ruolo centrale è occupato dalle batterie. Se da un lato, infatti, questi dispositivi sono spesso visti banalmente come serbatoi in cui immagazzinare l’energia necessaria a far muovere le auto, in realtà sono molto di più, poiché le prestazioni del motore sono influenzate direttamente dalla capacità di accumulo e di erogare l’energia.
A confermarlo sono anche i tecnici ASITA, realtà specializzata nella produzione e commercializzazione di strumentazione elettrica ed elettronica di misura e test, che distribuisce sul mercato italiano le apparecchiature HIOKI da oltre 40 anni.
A loro parere, il pacco batterie ad alta tensione di cui sono dotate le auto elettriche deve essere in grado di erogare un’elevata corrente al motore elettrico così che possa far muovere la macchina con la giusta potenza. Ma perché questo avvenga, è necessario che, da un lato, le batterie abbiano una bassa resistenza intrinseca, e, dall’altro, che chi le costruisce disponga della tecnologia più adatta per misurarla.
Per il segmento elettrico del comparto Automotive, ASITA propone due sistemi, entrambi realizzati dal produttore giapponese HIOKI, considerato tra i leader nel settore delle apparecchiature per prova e misura. Da un lato l’RM2610, necessario per la misura della resistenza degli elettrodi, e dall’altro il milliohmetro RM3545 per determinare la resistenza di contatto dei giunti di saldatura.
Il milliohmetro HIOKI RM3545 si basa sul metodo di misurazione della resistenza a 4 terminali in corrente continua (metodo Kelvin).
CONTROLLO DEI VALORI DI RESISTENZA
Poiché ogni singola fase del processo di produzione di una batteria ad alte prestazioni gioca un ruolo critico nel risultato complessivo di questi dispositivi, è determinante che la tecnologia di misurazione sia appropriata. Pensiamo, per esempio, al caso delle batterie agli ioni di litio (e a quelle simili litio-polimero), le più utilizzate per i veicoli elettrici di ultima generazione. Nella produzione di queste componenti, il Battery tester viene utilizzato solo in una fase abbastanza avanzata del processo, ma il controllo dei valori di resistenza avviene molto prima poiché, per poter realizzare batterie di qualità elevata, i valori di resistenza devono essere quanto più bassi possibile e idealmente sempre uguali. E questo fondamentalmente per due ragioni. “Da un lato”, spiegano i tecnici ASITA, “è necessaria una bassa resistenza complessiva delle batterie, per far sì che il motore reagisca con maggiore potenza. Dall’altro, ogni resistenza in un sistema di batterie determina una perdita di energia elettrica sotto forma di energia termica, secondo la prima legge di Joule”.
RM3545, slot multiplexer per l’uso in produzione.
UNA SVOLTA INTERESSANTE
Quando si analizza il processo di fabbricazione di una batteria agli ioni di litio dalla prima all’ultima fase, un’importante misurazione in corrente continua (c.c.) della resistenza elettrica ha luogo abbastanza presto e, precisamente, subito dopo il rivestimento degli elettrodi con il materiale attivo. “In questo processo”, continuano i tecnici ASITA, “il materiale in lega di litio viene applicato all’elettrodo sotto pressione a temperature appropriate. Misurando la resistenza dopo questa operazione, è possibile determinare la resistenza elettrica specifica del materiale attivo applicato e la resistenza di contatto tra il materiale attivo e l’elettrodo”.
Ma se fino a pochi anni fa determinare questi due valori separatamente e misurare la resistenza di contatto tra il materiale attivo e il materiale dell’elettrodo era una operazione piuttosto complessa, oggi è un’operazione molto più semplice grazie al nuovo sistema di misura della resistenza degli elettrodi RM2610, messo a punto da HIOKI e distribuito in Italia proprio da ASITA.
IL SISTEMA RM2610
L’RM2610 di HIOKI è fondamentalmente un milliohmetro in c.c., quindi uno strumento impiegato per misurare la resistenza elettrica (in Ohm, Ω) in corrente continua. “Tuttavia”, spiegano ancora da ASITA, “invece della misura a 4 terminali, si avvale di una speciale sonda contenente 46 contatti a molla disposti su una superficie totale di 1 mm2. La misurazione prevede la registrazione di una serie di misure di resistenza c.c. tra i contatti. Sulla base dei risultati ottenuti, servendosi di un modello matematico e di parametri noti, si ottiene quindi la resistività del materiale attivo e la resistenza di contatto tra il materiale attivo e l’elettrodo”.
Spesso usato come tester nella produzione di celle agli ioni di litio, l’RM2610 in realtà è stato progettato per essere usato nei reparti di R&D con l’obiettivo di accorciare il processo di sviluppo delle celle con nuovi materiali, attestando la qualità attesa della cella finita già dopo la realizzazione degli elettrodi rivestiti. Grazie agli ottimi risultati che questo strumento permetteva di raggiungere, l’RM2610 ha iniziato a essere usato addirittura quando era ancora nella fase di prototipo da alcuni clienti in Asia.
Il sistema RM2610 messo a punto da HIOKI per misurare la resistenza sugli elettrodi, nato inizialmente per i dipartimenti di sviluppo delle batterie e ora utilizzato anche in produzione.
UNO SCOPO PRECISO
“Quando si determina la resistenza di contatto dei giunti di saldatura, si usa il tradizionale metodo di misura della resistenza c.c. a 4 fili”, precisano i tecnici ASITA. “A prescindere che i giunti di saldatura siano utilizzati per congiungere i terminali di potenza a una cella a sacchetto o per collegare una cella a una sbarra collettrice, la resistenza di contatto dovrebbe poi essere sempre controllata per evitare di introdurre fonti di calore dovute alla resistenza in questi punti. Le misure della resistenza c.c. a 4 fili possono essere effettuate con quasi tutti i misuratori digitali per laboratorio o per uso industriale. Tuttavia, quando si misura la resistenza di contatto in produzione, è opportuno utilizzare un milliohmetro appositamente progettato per questo scopo”.
Per determinare la resistenza di contatto dei giunti di saldatura, ASITA propone il milliohmetro RM3545 progettato sempre da HIOKI. Questo strumento è caratterizzato da un campo di misura di soli 10 mΩ con una risoluzione di 0,01 μΩ, e permette il controllo del contatto della sonda tra il dispositivo di misura e il dispositivo testato. Una funzione, quest’ultima, molto utile nell’ambiente di produzione poiché evita che le misurazioni vengano classificate come “failed” a causa di contatti di misura non correttamente applicati. Un’altra ragione molto importante a favore dell’utilizzo di un milliohmetro speciale è la velocità di misurazione. Per sfruttare efficacemente l’alta velocità di misura in produzione, HIOKI offre la variante RM3545-02 con slot per schede multiplexer. ©ÈUREKA!
Il display del millihometro RM3545, sviluppato da HIOKI per determinare la resistenza di contatto dei giunti di saldatura.
