Революционный подход к безопасности аккумуляторов

Jul 05, 2023

Новый датчик, который может «обнаружить» ранние признаки отказа батареи, представляет собой комплексное решение, позволяющее избежать потенциальной опасности возгорания.

Поскольку аккумулятор лежит в основе любого электромобиля (EV), обеспечение его безопасности и здоровья имеет первостепенное значение. Тем не менее, даже самые сложные сегодня системы управления батареями (BMS), которые контролируют элементы для обнаружения потенциальных проблем, связанных с тепловыми событиями, имеют свои ограничения.

«Один неисправный элемент в аккумуляторном блоке может стать серьезной угрозой безопасности, если его оставить незамеченным», — объясняет Джо Холдсворт, основатель и генеральный директор Metis Engineering. «Типичные системы управления литий-ионными батареями в электромобилях или системах хранения энергии в основном полагаются на BMS, отслеживающую незначительные колебания напряжения и температуру элементов для обнаружения потенциальных проблем. Однако проблема с использованием обоих этих методов заключается в том, что если у вас много ячеек, расположенных параллельно, колебания напряжения могут маскироваться другими ячейками, тем самым скрывая неисправную ячейку».

Метис Инжиниринг была основана в 2016 году Холдсвортом, экспертом в области аэрокосмической техники, который работал над самыми разными проектами: от беспилотных атомных подводных лодок до реактивного самолета Bloodhound Land Speed ​​Record со скоростью 1000 миль в час и автомобиля с ракетным двигателем. Компания специализируется на технологии датчиков аккумуляторов и разработала инновационное решение под названием Cell Guard, направленное на повышение безопасности аккумуляторов и их обслуживания.

Холдсворт отмечает, что многих может удивить тот факт, что не все элементы аккумуляторных блоков электромобилей имеют датчики температуры, в результате чего часть аккумуляторного блока становится уязвимой для тепловых явлений.

«Большинство систем управления батареями не учитывают все температуры элементов. В лучшем случае 50% из них будут иметь датчик температуры, поэтому в большинстве случаев температура более половины элементов в упаковке не измеряется, что делает батареи уязвимыми для необнаруженных тепловых явлений».

«Несмотря на то, что элементы могут выглядеть идентичными, существуют небольшие различия в качестве производства, допусках и условиях эксплуатации, которые могут привести к разной скорости старения. Без мониторинга температуры ячейка, испытывающая деградацию и перегрев, может остаться незамеченной», — добавляет он. «Если вентиляция не будет решена и аккумулятор останется под нагрузкой, элемент будет продолжать нагреваться. Это может привести к разрушению мембраны между катодом и анодом, что приведет к внутреннему короткому замыканию и потенциальному возгоранию, в зависимости от химического состава батареи».

Cell Guard, датчик размером со спичечный коробок на базе CAN, который можно легко интегрировать практически в любую аккумуляторную систему через 5-контактный автомобильный разъем питания Molex Nano-Fit, решает эти проблемы, представляя новый подход к безопасности аккумуляторов. Бесконтактный датчик, работающий в качестве дополнительного монитора наряду с BMS, устанавливается внутри аккумуляторного блока и позволяет измерять условия окружающей среды и анализировать выделяемые газы и изменения давления в горячих камерах. Дополняя существующие системы управления батареями, Cell Guard обеспечивает комплексное покрытие ячеек и раннее обнаружение потенциальных опасностей.

«Возможности раннего обнаружения Cell Guard, сосредоточенные на стадии вентиляции, дают наилучшую возможность предотвратить тепловой выход из-под контроля — явление, при котором перегрев ячеек запускает каскадную реакцию», — продолжает Холдсворт. «По мере увеличения температуры и давления существует риск выхода воздуха из ячейки и высвобождения газообразного электролита. Именно здесь Cell Guard играет решающую роль, обнаруживая признаки выхода клеток из строя. Раннее обнаружение позволяет предпринять такие действия, как разгрузка упаковки, чтобы предотвратить дальнейший нагрев. Благодаря оперативному обнаружению вентиляции ячеек Cell Guard позволяет своевременно вмешаться и предотвратить дальнейшую эскалацию потенциальных опасностей».

С ростом распространенности электромобилей необходимость в интегрированном решении стала очевидной, добавляет он, подчеркивая, что «уникальное сочетание функций Cell Guard отличает его от других продуктов на рынке, что делает его идеальным решением для комплексной безопасности аккумуляторов». ».