Volvo testa le batterie dei camion elettrici con un'app di simulazione

Su uno schermo di computer, un pacco batteria può ora essere smontato e ricostruito in pochi minuti, con ogni saldatura verificata prima che venga tagliato un solo pezzo di metallo. È questa l'immagine di lavoro alla base di un'app di simulazione sviluppata da Resolvent, una società di consulenza ingegneristica danese specializzata nelle energie verdi, oggi utilizzata dal reparto R&D di Volvo. Il racconto proviene da un articolo sponsorizzato dal produttore di software COMSOL, che ha fornito l'ambiente di modellazione.

Il problema è concreto. I camion per le consegne percorrono lunghe distanze in autostrada e i pacchi batteria delle versioni elettriche spesso non reggono a sufficienza in questo tipo di impiego. Il progetto LaserBATMAN, condotto da maggio 2022 a maggio 2025, ha puntato su due obiettivi per i pacchi batteria: robustezza e durata. Una fase che incide su entrambi è la saldatura laser, usata per collegare le celle alla busbar, la striscia metallica che le collega nel pacco. Una saldatura eseguita correttamente può favorire la vita della batteria; eseguita in modo scorretto, può aumentare il rischio di degradazione. La modellazione computazionale è stata lo strumento con cui il team ha previsto questi effetti in ogni fase di produzione.

Il team ha iniziato studiando come la saldatura incida sull'elettrochimica delle singole celle. Le ambizioni sono poi cresciute: hanno modellato le prestazioni dalla cella al pacco, quindi hanno trasformato il modello in uno strumento di progettazione. Hanno costruito per primo un modello elettrochimico di una cella a partire dalle equazioni delle reazioni chimiche, vi hanno inserito dati di ingresso e hanno usato i risultati per addestrare una rete neurale profonda, un modello semplificato che offre una rapida visione del comportamento della cella. L'app si basa su questo modello addestrato. Gli utenti inseriscono la geometria del pacco, il numero di celle, la temperatura ambiente e i profili di carica-scarica, quindi osservano come si comporta la batteria. All'interno dell'app, uno strumento chiamato «Busbar Weld Design Tool» permette di variare forma della saldatura, spessore della busbar e profondità di penetrazione del laser, e di verificare cosa accade in produzione se una saldatura non penetra abbastanza nella busbar. La funzione «Compute Battery» riporta la temperatura della saldatura, lo stato di carica e lo spessore dello strato di interfaccia solido-elettrolita, e può mostrare se il flusso d'aria di raffreddamento genera turbolenze o aria stagnante.

Per gli operatori delle flotte, la posta in gioco è quella che i camion già affrontano su strada: un pacco che regga abbastanza a lungo per i percorsi autostradali. Gli utenti immediati dell'app sono ingegneri, non autisti. Permette al team R&D di Volvo di testare le scelte relative a saldature e raffreddamento prima di adottarle, e il team di Resolvent afferma che consente di bilanciare raffreddamento e dimensioni del pacco. In un esempio descritto, un raffreddamento migliore potrebbe permettere al progetto di rinunciare a due celle della batteria mantenendo le stesse prestazioni. Si tratta di una proiezione del modello, non di un risultato misurato su un camion, e l'articolo non offre dati sul campo né una tempistica di produzione che la confermi. Ciò che il progetto dimostra è un metodo: la fase di saldatura, a lungo considerata un dettaglio di produzione, è ora modellata insieme alla chimica delle celle e al raffreddamento, come parte della stessa questione progettuale.