Rivoluzionare la sicurezza della batteria

Jul 05, 2023

Un nuovo sensore in grado di "annusare" i primi segnali di guasto della batteria rappresenta una soluzione completa per evitare potenziali rischi di incendio.

Poiché la batteria è il cuore di qualsiasi veicolo elettrico (EV), garantirne la sicurezza e la salute è fondamentale. Tuttavia, anche i più sofisticati sistemi di gestione delle batterie (BMS) di oggi, che monitorano le celle per rilevare potenziali problemi di eventi termici, hanno i loro limiti.

"Una singola cella difettosa all'interno di un pacco batteria può trasformarsi in un grave pericolo per la sicurezza se non viene rilevata", spiega Joe Holdsworth, fondatore e CEO di Metis Engineering. “I tipici sistemi di gestione delle batterie agli ioni di litio nelle auto elettriche o nei sistemi di accumulo dell’energia si basano principalmente su un BMS che monitora le sottili fluttuazioni di tensione e la temperatura delle celle per rilevare potenziali problemi. Tuttavia, il problema con l’utilizzo di entrambi questi metodi è che se si hanno molte celle in una disposizione parallela, le fluttuazioni di tensione potrebbero essere mascherate da altre celle, nascondendo così una cella difettosa”.

Ingegneria Metis è stata fondata da Holdsworth nel 2016, un esperto di ingegneria aerospaziale che ha lavorato su progetti che vanno dai sottomarini nucleari senza pilota al jet Bloodhound Land Speed ​​Record da 1.600 miglia orarie e all'auto a razzo. L'azienda è specializzata nella tecnologia dei sensori delle batterie e ha sviluppato una soluzione innovativa denominata Cell Guard, volta a migliorare la sicurezza e la manutenzione delle batterie.

Holdsworth rivela che potrebbe sorprendere molti che non tutte le celle dei pacchi batteria dei veicoli elettrici abbiano sensori di temperatura, lasciando una parte del pacco batteria vulnerabile agli eventi termici.

“La maggior parte dei sistemi di gestione delle batterie non tiene conto di tutte le temperature delle celle. Nella migliore delle ipotesi, il 50% di esse avrà un sensore di temperatura, quindi nella maggior parte dei casi oltre la metà delle celle di un pacco non viene misurata, il che lascia le batterie esposte a eventi termici non rilevati.

“Anche se le celle possono sembrare identiche, esistono sottili variazioni nella qualità di produzione, nelle tolleranze e nelle condizioni operative che possono portare a diversi tassi di invecchiamento. Senza il monitoraggio della temperatura, una cella che subisce un degrado e un surriscaldamento potrebbe passare inosservata”, aggiunge. “Se lo sfiato non viene risolto e il pacco rimane sotto carico, la cella continuerà a riscaldarsi. Ciò può portare alla rottura della membrana tra il catodo e l’anodo, provocando un cortocircuito interno e potenzialmente un incendio, a seconda della chimica della batteria coinvolta”.

Cell Guard, un sensore basato su CAN delle dimensioni di una scatola di fiammiferi che può essere facilmente integrato in quasi tutti i sistemi di batterie tramite il connettore Molex Nano-Fit Power a 5 pin di tipo automobilistico, affronta queste sfide introducendo un nuovo approccio alla sicurezza della batteria. Funzionando come monitor complementare insieme al BMS, il sensore senza contatto è montato all'interno del pacco batteria dove ha la capacità di misurare le condizioni ambientali e analizzare i gas emessi e le variazioni di pressione dalle celle calde. Integrando i sistemi di gestione delle batterie esistenti, Cell Guard fornisce una copertura cellulare completa e il rilevamento precoce di potenziali pericoli.

"Le capacità di rilevamento precoce di Cell Guard, focalizzate sulla fase di sfiato, offrono la migliore possibilità di prevenire l'instabilità termica, un fenomeno in cui il surriscaldamento delle celle innesca una reazione a cascata", continua Holdsworth. “Con l’aumento della temperatura e della pressione, esiste il rischio di sfiato delle celle, con rilascio di elettrolita gassoso. È qui che Cell Guard svolge un ruolo cruciale rilevando i segni di ventilazione cellulare. Il rilevamento precoce consente azioni come lo scarico del pacco per prevenire ulteriore riscaldamento. Identificando tempestivamente lo sfiato delle celle, Cell Guard consente un intervento tempestivo, per prevenire un’ulteriore escalation di potenziali pericoli”.

Con la crescente diffusione dei veicoli elettrici, la necessità di una soluzione integrata è diventata evidente, aggiunge, sottolineando che "la combinazione unica di funzionalità di Cell Guard lo distingue dagli altri prodotti sul mercato, rendendolo la soluzione di riferimento per la sicurezza completa della batteria". .”