Le pile

Le Mini4wD utilizzano come fonte d'alimentazione due pile (o celle) stilo (AA) che hanno una tensione nominale di 1.2/1.5 Volt ciascuna. L'erogazione di energia da parte di una pila avviene attraverso una reazione chimica al suo interno, dunque una pila è un dispositivo che converte energia chimica in energia elettrica. Una pila si scarica quando queste reazioni chimiche raggiungono lo stato di equilibrio.

È possibile distinguere due gruppi di pile a seconda della reversibilità della reazione chimica che avviene al loro interno:

• Le pile primarie: sono quelle pile le cui reazioni chimiche interne sono irreversibili. In altre parole, non è possibile invertire la reazione chimica in modo semplice. Tra le pile primarie abbiamo:
  • Le pile Zinco-Carbone (Zi-Cb);
  • Le pile Alcaline;

• Le pile secondarie (batterie ricaricabili): sono quelle pile le cui reazioni chimiche interne sono reversibili. A differenza delle pile primarie, fornendo energia elettrica a questi dispositivi, si inverte il senso della reazione chimica ottenendo la riformazione dei reagenti iniziali a spese dei prodotti finali. Di fatto, quindi, la pila si ricarica. Tra esse abbiamo:
  • Le pile Nichel-Cadmio (Ni-Cd);
  • Le pile Nichel-MetalIdruro (Ni-Mh);
  • Le pile Ni-Mh ibride (Ni-Mh LSD);

È conveniente impiegare nelle gare di Mini4wD le batterie ricaricabili al posto delle pile primarie in quanto vi è un vantaggio economico non indifferente.

I parametri fondamentali di una pila

In generale le pile sono caratterizzate da 3 parametri fondamentali:

• Tensione (V), si misura in Volt;
• Capacità (C), si misura in mA/h;
• Resistenza interna (Ri), si misura in mOhm;

La caratteristica principale per una coppia di batterie da utilizzare con una Mini4wD è la tensione (o voltaggio) durante il loro utilizzo. Difatti durante una gara ci si aspetta di far andare il motore sempre al massimo e questo richiede che il voltaggio fornito dalle batterie durante una gara sia il più alto possibile. La tensione di una pila non è un parametro costante, difatti diminuisce progressivamente durante una corsa. E' importante notare che a seconda della richiesta di corrente da parte di un motore la tensione diminuisce in modo differente.

La tensione in scarica delle pile primarie è generalmente meno costante rispetto a quella delle pile secondarie, e dunque da questo punto di vista le pile primarie non permettono di mantenere per molto tempo delle prestazioni ottimali.

Tra le pile secondarie si ha una tensione di scarica migliore, a parità di capacità, con le Ni-Cd, seguite dalle Ni-Mh LSD, e infine la tensione di scarica peggiore è data dalle Ni-Mh.

La stabilità di tensione delle pile ricaricabili diminuisce con il passare del tempo: più una pila è vecchia e più la tensione erogata non sarà stabile.

La capacità totale della batteria (cioè la quantità di energia contenuta al suo interno) non è un parametro fondamentale nelle corse di Mini4wD perchè durante una gara non si arriverà mai a dover usare tutta la capacità di una pila in gara.

La capacità totale di una pila dipende soprattutto dalla densità di carica dei materiali con cui è costituita la cella: il cadmio delle Ni-Cd ha una densità di carica minore rispetto agli idruri utilizzati nelle Ni-Mh. Ne consegue che la capacità massima di una Ni-Cd è inferiore a quella di una Ni-Mh, inoltre a parità di capacità le Ni-Cd pesano di più delle Ni-Mh.

La resistenza interna influisce sul voltaggio in scarica della batteria: minore sarà la Ri, minore sarà la diminuzione di tensione durante la scarica.

La resistenza interna di una batteria non è una costante, ma può dipendere:

• dalla temperatura esterna;
• dalla corrente richiesta;
• da come viene caricata la pila.

Inoltre la resistenza interna aumenta man mano che la batteria si scarica e, scarica dopo scarica, aumenta con l'età della batteria. Questo fenomeno è più evidente nelle Ni-Mh rispetto alle Ni-Cd.

Le pile primarie hanno un'elevata resistenza interna.

Le pile Ni-Cd hanno, a parità di capacità, una resistenza interna minore rispetto alle Ni-Mh. Le Ni-Mh LSD hanno una resistenza interna minore rispetto alle Ni-Mh.

Ciascun motore per Mini4wD ha una richiesta di corrente (mA) differente, inoltre un motore può richiedere più o meno corrente a seconda dello sforzo che sta compiendo per fare correre una Mini4wD. In genere si ha un intervallo di valori a seconda dello sforzo che sta compiendo l'auto: maggiore è lo sforzo e maggiore sarà la richiesta di corrente.

Quando la richiesta di corrente da parte del motore di una Mini4wD risulta troppo elevata rispetto alla resistenza interna della coppia di pile, avviene la cosiddetta caduta di tensione: le pile sembrano essersi scaricate, sebbene in realtà posseggano ancora energia al loro interno.

L'unico modo per identificare una o più pile che hanno prestazioni migliori rispetto ad altre è quello di analizzare la loro tensione durante il loro utilizzo, in altre parole bisogna studiare la loro curva di scarica a una determinata richiesta di corrente, caricandole tutte nello stesso modo.

Per studiare la curva di scarica di una o più celle e per ottenere le massime prestazioni dalle pile secondarie è necessario un caricabatterie per modellismo.

L'autoscarica

L'autoscarica è un fenomeno naturale presente in qualsiasi tipo di batteria. La velocità di questo processo è molto variabile ed è legata al tipo di batteria e alla temperatura esterna: maggiore è la temperatura e maggiore sarà l'autoscarica.

Le batterie ricaricabili Ni-Cd e le Ni-Mh canoniche sono caratterizzate da un'elevata autoscarica. Ciò significa che una volta caricate perdono capacità (e tensione) molto rapidamente. L'ideale utilizzo di queste celle consiste nel montarle sulla macchina subito dopo la loro carica, quando queste sono ancora calde e possono esprimere al massimo il loro potenziale.

Le Ni-Cd perdono circa il 10% della loro capacità entro le 24 ore successive alla loro carica, dopodiché la loro carica diminuisce del 10-20% al mese.

Le Ni-Mh hanno un’autoscarica 1,5 volte superiore a quella delle Ni-Cd, ciò significa che la loro carica diminuisce del 10-20% al mese.

Le Ni-Mh LSD, se conservate a una temperatura di 20°C, perdono il 10% della loro capacità nei primi 6 mesi, con una diminuzione massima del 20% di capacità dopo due anni.

Sommario

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