In molti sistemi di monitoraggio, come gli osservatori remoti e le stazioni di misura di parametri geofisici, geochimici o altro, si utilizzano batterie, gruppi di continuità (UPS) e pannelli solari, sia per fornire una adeguata alimentazione, là dove non è disponibile la rete elettrica, che per garantire una continuità di funzionamento della strumentazione. In particolare, nei siti in cui vi sono esclusivamente sistemi fotovoltaici, le batterie vengono sfruttate con cicli continui di carica e scarica e quindi sono soggette ad un inevitabile e progressivo deterioramento. Conoscere lo stato delle batterie è quindi fondamentale per un corretto funzionamento di tutta la strumentazione. Lo Stato Di Carica (SOC) misurato in percentuale dalla sua capacità, è un parametro fondamentale per capire lo stato di una batteria. Infatti, al termine di un ciclo di carica, il SOC indica esattamente il livello di efficienza di una batteria. Il metodo più semplice per misurarlo è controllare il voltaggio della batteria, ma è una soluzione poco affidabile. Infatti, nel caso in cui la componente chimica di una batteria sia in via di deterioramento e l’accumulatore è posto sotto carica, la tensione può comunque portarsi ad un buon livello, mentre lo stato di carica potrebbe non essere al 100%. Inoltre, all’aumentare della temperatura, aumenta il voltaggio a circuito aperto, mentre a basse temperature la tensione della batteria diminuisce. In queste condizioni quindi, la misura del voltaggio può indicare uno stato di carica errato e la batteria non renderà la sua vera capacità. Un metodo migliore per la misura del reale stato di carica di una batteria è la misura continua della sua corrente, integrata nel tempo. In questo modo, attraverso cicli di carica e scarica completa, è possibile verificare lo stato di una batteria misurandone la carica accumulata e rilasciata. Questa operazione può essere eseguita anche durante il suo normale funzionamento, ma potrebbe alla lunga condurre a risultati falsati per le perdite di potenza per effetto Joule. Un altro metodo è l’“impedance track” o “fuel gauge” della Texas Instruments (gas gauge o fuel gauge è infatti lo strumento che indica il livello del carburante in un serbatoio). Il metodo, implementato in un algoritmo, utilizza l'impedenza dell'accumulatore misurata dalle sue celle come chiave fondamentale per calcolare la capacità residua. L'impedenza viene misurata e memorizzata in tempo reale come una funzione dello stato di carica. Il profilo di impedenza in tempo reale, con le misure in tensione a circuito aperto (OCV), permettono il calcolo della curva di scarica dell'accumulatore. In fase di carica e scarica, l'algoritmo utilizza il metodo della misura di corrente integrata nel tempo (columb counting), mentre in modalità passiva (senza correnti di carica e scarica) l'algoritmo sfrutta le misure in tensione a circuito aperto (OCV) per calcolare lo stato di carica in qualsiasi condizione di funzionamento.

Published: 2021-09-28