Prevenire incendi delle batterie nei veicoli elettrici

Un sensore che "fiuta il pericolo" per prevenire gli incendi della batteria nei veicoli elettrici.

Gli incendi delle batterie nei veicoli elettrici sono un evento raro ma possono essere catastrofici quando si verificano. Per evitare che un guasto della batteria agli ioni di litio provochi disastri, è stato sviluppato un nuovo sensore di sicurezza in grado di rilevare perdite dalle celle in pochi secondi.

Metis Engineering ha presentato di recente la versione beta del suo sensore di sicurezza per batterie, progettato per monitorare lo stato di salute delle celle oltre alla capacità del sistema di gestione della batteria (BMS).
Non solo offre la rilevazione precoce dell'instabilità termica, concedendo più tempo per l'evacuazione dal veicolo, ma i dati del sensore sono in grado di fornire un quadro reale dello stato di salute della batteria e delle condizioni all'interno del pacco stesso.

Le versioni beta del sensore di sicurezza per batterie sono le prime con il nuovo design aerodinamico, ottimizzato per la produzione in volumi elevati richiesti dagli OEM automobilistici. Le unità sono già in prova presso numerosi OEM di veicoli elettrici e produttori di batterie.

L'esclusivo sensore è progettato per rilevare una gamma di parametri ambientali, inclusi i Composti Organici Volatili (VOCs), variazione di pressione, umidità, punto di rugiada e dispone anche di un accelerometro opzionale per registrare i carichi d'urto. Questi dati possono essere utilizzati per il controllo incrociato con altri input, come le temperature delle celle, per verificare eventuali perdite. Il sensore trasmette i dati a un'unità di controllo tramite interfaccia CAN configurabile, per avvisare il conducente che si è verificato una perdita da una cella. Il sensore può anche attivare il processo di taglio del circuito al pacco batteria, dandogli la possiblità di raffreddarsi con l'obiettivo di prevenire l'instabilità termica.

I pacchi batteria per veicoli elettrici sono solitamente già dotati di un sistema di gestione della batteria (BMS) ma questi hanno delle limitazioni. Oltre a gestire il carico e lo scarico dei pacchi, tentano anche di monitorare lo stato di salute della batteria, sebbene questo sia in genere limitato ai sensori di temperatura, uno ogni poche celle e monitorando le variazioni di tensione. Questo sistema funziona bene se si guasta la cella con il sensore di temperatura, ma se la cella è lontana dal sensore, la rilevazione della variazione di temperatura, avverrà quasi certamente quando è troppo tardi. Anche la rilevazione dei problemi delle celle attraverso le fluttuazioni di tensione può essere complicata a breve termine perché altre celle sono in parallelo e possono sostenere la tensione, mascherando i problemi della cella.

L'amministratore delegato Joe Holdsworth di Metis Engineering ha dichiarato: "Il rilascio delle versioni beta del nostro sensore di sicurezza della batterie per veicoli elettrici, segna un'altra pietra miliare, poiché implementiamo la tecnologia per consentire un monitoraggio delle batterie agli ioni di litio senza rivali. Il sensore è già in prova su auto sportive elettriche, autobus, aerei e furgoni e il feedback è stato universalmente molto positivo. Il mio team prevede di apportare una o due modifiche minori prima di definire le specifiche finali dei sensori che a saranno pronti per la consegna nel terzo trimestre di quest'anno”.

Ci sono diverse fasi per una cella che entra in fuga termica. In primo luogo, noteremo un aumento della temperatura, spesso causato dal sovraccarico della batteria, dovuto a un difetto di fabbricazione o ad invecchiamento. L'aumento della temperatura fa aumentare la pressione all'interno della cella della batteria. Alla fine, quella pressione, se sufficientemente alta, provoca perdite dalla cella sigillata. Se il carico non viene rimosso dalla cella, può verificarsi un'instabilità termica.

Se una batteria si guasta dopo una perdita, può prendere fuoco attraverso una reazione auto-ossidante, che molto probabilmente si tradurrà in una reazione incontrollata, innescando le cellule tutte attorno ad essa e causando la perdita totale del veicolo.

Il sensore di sicurezza thermal runaway per batterie di Metis include anche un accelerometro opzionale, quindi è in grado di monitorare carichi d'urto fino a 24G e la durata dell'impatto che potrebbe subire il pacco batteria. Se il veicolo elettrico è coinvolto in una collisione, il sensore mostrerà se il pacco ha subito carichi al di sopra dei livelli di sicurezza e per quale durata. Questo può fornire informazioni per valutare se intervenire sulla batteria, o se ricollocarla per una seconda vita in un sistema di accumulo di energia (ESS) domestico o industriale o per essere scartata e riciclata o per valutare qualsiasi successiva richiesta di assicurazione.

Le batterie si scaldano quando si stanno caricando o scaricando. Per evitare il surriscaldamento, la maggior parte di esse viene raffreddata in qualche modo. Se vengono raffreddati al di sotto della temperatura ambiente, possono scendere al di sotto del punto di rugiada (la temperatura alla quale l'aria non può trasportare umidità e condensa su superfici più fredde), il che potrebbe causare cortocircuiti e incidenti termici. Il sensore thermal runaway di Metis controlla il punto di rugiada nel pacco batteria e può avvisare prima che la condensa si depositi sui terminali della batteria stessa.

Questo articolo è stato scritto da JAMES BILLINGTON e pubblicato su https://www.electrichybridvehicletechnology.com/