Ciao
brunosso,
In quel tipo di applicazione il problema principale è quello della disuniformità del valore di tensione di carica che si può verificare tra i diversi elementi di uno stack di supercap come quello che descrivi.
Nel processo di carica la differenza di capacità di ciascun elemento rispetto al valore nominale - del tutto fisiologica, dovuta sia alle tolleranze costruttive che al degrado del componente stesso dovuto processo di invecchiamento - determina che le celle aventi capacità inferiore raggiungano la massima tensione consentita prima di quelle di capacità maggiore; il risultato sarà che per evitare il danneggiamento di alcuni elementi per over-charge, altri risulteranno sottoimpiegati.
Il problema non è da sottovalutare perché essendo l'energia immagazzinata in un condensatore proporzionale al quadrato della tensione, risulta ben evidente che anche piccole ma molteplici carenze di carica possono andare a creare un importante carenza di immagazzinamento energetico del sistema.
Da aggiungere a questo primo problema ce n'è un secondo che prende il sopravvento nella fase di riposo, (mantenimento della carica) in cui la corrente di perdita caratteristica dei supercap, per sua variabilità, tende a scaricare in modo diverso ciascuna cella, col risultato che dopo un po' di tempo il valore di carica degli elementi dello stack diverrà sensibilmente disuniforme.
Nel momento in cui ci si ritrova con un certo numero di condensatori in serie di capacità similare, ma caricati a tensioni diverse, accade che durante una fase di ulteriore carica o di scarica, le differenze di tensione tra l' uno e l'altro rimarranno proporzionali a come erano all'inizio e, come precedentemente accennato da
IsidoroKZ, nel caso specifico della scarica, i condensatori che arriveranno per primi a 0V, successivamente si troveranno ad essere attraversati da questa corrente con polarità invertita.
In questa situazione di lavoro, durante ripetuti cicli di carica e scarica dello stack, le tensioni di cella non tenderanno certo ad uniformarsi autonomamente, anzi è possibile il contrario, che nel tempo tendano a divergere.
Inevitabilmente, se non attentamente monitorati, dopo breve tempo i supercap si troveranno a lavorare fuori specifica, e le capacità di accumulo energetico del sistema seriamente compromesse.
(Al limite, per riequilibrare il sistema, si potrebbe pensare di lasciar scaricare in modo "naturale" ciascun supercap sulla sua corrente di perdita o su delle resistenze poste in parallelo ma il processo di scarica completa in pratica richiederebbe settimane o mesi)
Da tutta questa situazione emerge l'esigenza di introdurre in gioco i sistemi di equalizzazione.
Per cercare di eliminare o ridurre, in tempo reale, il problema causato dalla differenza di capacità sono richiesti circuiti in grado di gestire correnti dello stesso ordine di grandezza di quelle di carica e scarica; in pratica sono dei by-pass di corrente che entrano in azione quando la cella ha raggiunto la massima tensione o 0V.
Per attenuare od eliminare l'effetto dovuto alla corrente di perdita ci sono varie possibilità, dalla più semplice che consiste in resistenze poste in parallelo ai supercap, il cui valore è scelto in modo che la corrente che ci scorre sia predominate rispetto a quella di perdita, a quelle di circuiti di drenaggio comandati da una soglia di intervento o a quelli centrati su un sistema di supervisione generale che monitorizzi tutte le celle dello stack e poi, di conseguenza, comandi l'ntervento delle singole celle di equalizzazione.
Sollevo anche la questione dell'efficienza di questi sistemi, dato che l'utilizzo di sistemi dissipativi non giova certo al concetto di efficienza energetica che dovrebbe avere un sistema di accumulo energetico.
Sarebbero invece da prendere in seria considerazione soluzioni di travaso dell'energia dalle celle più cariche a quelle meno cariche, che facciano uso di tecnologia switching ad alto rendimento.
Inviato: 9 mar 2016, 17:12
