Caratterizzazione di sistemi di accumulo elettrico

Caratterizzazione di sistemi di accumulo elettrico per usi di trazione e stazionari

L’Unità dispone di laboratorio Prova Batterie e laboratorio Prova Condensatori equipaggiati con un complesso di ciclatori (alimentatori/carichi elettronici) e camere climatiche in grado di coprire un range dimensionale molto esteso, dalla singola cella alla batteria da molte decine di kW, a disposizione per prove di caratterizzazione, comprese prove vita, di sistemi di accumulo elettrico (batterie e supercondensatori) per usi sia di trazione che stazionari.

Il laboratorio si è recentemente dotato di strutture e attrezzature per estendere il proprio campo di lavoro anche all’esecuzione di prove d’abuso, ponendosi al livello dei laboratori più avanzati nell’ambito del battery testing.

L’esecuzione delle prove e l’elaborazione dei risultati ottenuti, consente a ENEA di supportare il Committente nelle fasi progettuali e sperimentali di sistemi d’accumulo innovativi, verificando la rispondenza delle prestazioni delle batterie alle caratteristiche dichiarate dal Costruttore e l’idoneità delle stesse alla particolare applicazione del Committente, mediante riproduzione al banco delle reali condizioni di esercizio.

I potenziali utenti sono enti di ricerca, pubblici e privati, enti governativi, industrie del settore auto motive, in particolare e dei settori trasporti ed energia in generale, enti normativi.

Elementi tecnici

Le prove sono svolte in conformità a procedure consolidate e riferimenti normativi vigenti e in sviluppo, di cui si riportano i principali:

  1. ISO 12405-1 “Electrically propelled road vehicles – Test specification for lithium-ion traction battery packs and systems – Part 1: High power application”
  2. ISO 12405-2 “Electrically propelled road vehicles – Test specification for lithium-ion traction battery packs and systems – Part 1: High energy application”
  3. ISO 12405-3 “Electrically propelled road vehicles — Test specification for Lithium-ion traction battery packs and systems — Part 3: Safety performance requirements” (test di abuso meccanico in fase di approntamento)
  4. EUCAR Traction Battery Working Group “Specification of test procedures for Hybrid Electric Vehicle Traction Batteries”
  5. EUCAR Traction Battery Working Group “Specification of test procedures for Supercapacitors in Electric Vehicle Application”
  6. IEC 62660-1 “Secondary batteries for the propulsion of electric road vehicles – Part 1: Performance testing for lithium-ion cells”
  7. IEC 62660-2 “Secondary batteries for the propulsion of electric road vehicles – Part 2: Reliability and abuse testing for lithium-ion cells” (test di abuso meccanico in fase di approntamento)
  8. IEC 61982-1 “Secondary batteries (except lithium) for the propulsion of electric road vehicles - Performance and endurance tests”
  9. IEC-CEI 61982-4 “Secondary batteries for the propulsion of electric road vehicles – Part 4: Performance testing for lithium-ion cells”
  10. IEC 61427-2 “Secondary cells and batteries for renewable energy storage- General requirements and methods of test - Part 2: on-grid applications”

Il laboratorio è dotato di n. 6 ciclatori di potenza crescente:

0÷12V; 80 A carica, 150 A scarica
0÷72 V; ±140 A
0÷165 V; ± 600 A
0÷330 V; ± 400 A
0÷560 V; 175 A
0÷800V; 600 A carica, 600 A scarica 

La macchina più potente ha anche elevate caratteristiche in termini di tempo di salita (160 A/ms) e frequenza di acquisizione dati (100 Hz). Per il testing di piccoli moduli o celle singole il laboratorio è anche dotato di alimentatori e carichi elettronici di varia potenza.

Per l’esecuzione delle prove in condizioni di temperatura e umidità controllate, nel campo di valori -40÷+180 °C, 15÷98% U.R, si dispone di tre camere climatiche, da 0,25 m3, 1 m3 e 2 m3, e di una ulteriore camera climatica da 1 m3 specializzata per l’esecuzione di prove d’abuso.

È inoltre possibile elaborare piani di prova personalizzati per rispondere a specifiche esigenze del cliente, soprattutto per quanto riguarda il test dei sistemi d’accumulo in condizioni il più possibili vicine alle reali condizioni d’esercizio.

Unità ENEA di riferimento

Unità Tecnica Tecnologie avanzate per l’Energia e per l’Industria – Centro Ricerche Casaccia

Referenti:

G. Pede,
V. Sglavo,
E. Rossi,

Tipologia di servizio: Sviluppo tecnologie, Qualificazione e certificazione, Trasferimento tecnologie

camere climatiche e ciclatori

Panoramica del laboratorio con vista di ciclatori (primo piano, centro) e camera climatica (fondo)


acquisizione dati

Panoramica della sala acquisizione dati, annessa al Laboratorio


camera climatica 1 m³

Camera climatica da 1 m3 con sistema batterie in prova


ciclatore AVL 0-800 V

Ciclatore AVL 0-800 V, Imax; 600 A, sia in carica che scarica


camera climatica Angelantoni

Camera climatica Angelantoni per prove d’abuso, con camino e dispositivo di estinzione incendi


prova supercondensatori

Panoramica del laboratorio prova supercondensatori con vista della camera climatica (sinistra), l’alimentatore (destra, primo piano) e sistema di acquisizione dati (destra, fondo)