Cómo prevenir incendios en baterías de vehículos eléctricos

El sensor reveló que 'olfatea el peligro' para evitar incendios en la batería del vehículo eléctrico.

Los incendios de baterías de vehículos eléctricos son una ocurrencia rara, pero pueden ser catastróficos cuando suceden. Para evitar que una falla de la batería de iones de litio provoque un desastre, se ha desarrollado un nuevo sensor de seguridad de la batería que puede detectar la ventilación de la celda en segundos.

Metis Engineering ha revelado la versión beta de su sensor de seguridad de batería de producción, que está diseñado para monitorear la salud de una celda de batería más allá de las capacidades de un sistema de administración de batería (BMS).
No solo ofrece detección temprana de fugas térmicas, dando más tiempo para evacuar el vehículo, sino que los datos del sensor brindarán una imagen real del estado de salud de la batería y las condiciones dentro del paquete.

Las versiones beta del sensor de seguridad de la batería de producción son las primeras del nuevo diseño aerodinámico, optimizado para la fabricación en los altos volúmenes requeridos por los OEM automotrices. Las unidades ya se están probando con varios OEM de vehículos eléctricos y fabricantes de baterías.

El sensor único está diseñado para detectar una variedad de parámetros ambientales, incluidos los compuestos orgánicos volátiles (VOCs), cambio de presión, humedad, punto de rocío y también tiene un acelerómetro opcional para registrar cargas de choque. Estos datos se pueden usar para cotejarlos con otras entradas, como las temperaturas de las celdas, para verificar la ventilación de las celdas. El sensor transmite los datos a través de una interfaz CAN configurable a una unidad de control, como la ECU del vehículo, para alertar al conductor de que se ha producido una ventilación de la celda. El sensor también puede desencadenar el proceso para cortar el circuito del paquete de baterías, dándole la oportunidad de enfriarse con el objetivo de evitar la fuga térmica.

Los paquetes de baterías EV ya tendrán instalado un Sistema de administración de baterías (BMS), pero tienen limitaciones. Además de administrar la carga y descarga de los paquetes, también intentan monitorear la salud del paquete de baterías, aunque esto generalmente se limita a los sensores de temperatura, uno para cada pocas celdas y al monitorear los cambios de voltaje. Este sistema funciona bien si es la celda con el sensor de temperatura la que falla, pero si la celda está a una distancia del sensor en el paquete, en el momento en que el sensor registra el cambio de temperatura, si es que lo hace, muy probablemente sería demasiado tarde. La detección de problemas de celda a través de fluctuaciones de voltaje también puede ser difícil a corto plazo porque otras celdas en paralelolel puede apuntalar el voltaje, ocultando problemas con una celda.

Metis Engineering El director gerente Joe Holdsworth dijo: “El lanzamiento de las versiones beta de nuestro sensor de seguridad de la batería de producción marca otro hito clave, ya que implementamos la tecnología para permitir un monitoreo de salud inigualable de los paquetes de baterías de iones de litio. El sensor ya se está probando en autos deportivos eléctricos, autobuses, aviones y furgonetas y la respuesta ha sido universalmente muy positiva. Mi equipo planea hacer una o dos modificaciones menores antes de aprobar la especificación final de los sensores de seguridad de la batería de producción, listos para entregarse en el tercer trimestre de este año”.

Hay varias etapas en una celda que entra en fuga térmica. Primero, hay un aumento en la temperatura, a menudo causado cuando una batería está sobrecargada, tiene una falla de fabricación o está envejecida. El aumento de la temperatura hace que aumente la presión dentro de la celda de la batería. Eventualmente, esa presión, si es lo suficientemente alta, provoca la ventilación de la celda sellada de la batería. Si no se elimina la carga de la celda, puede ocurrir una fuga térmica.

Si una batería falla después de ventilarse, puede incendiarse en una reacción de autooxidación, lo que probablemente resultará en una reacción desbocada, activando las celdas a su alrededor y causando la pérdida total del vehículo.

El sensor de seguridad de la batería Metis también incluye un acelerómetro opcional, por lo que puede monitorear cargas de choque de hasta 24 G y la duración del impacto que puede experimentar el paquete de baterías. Si el EV se ve involucrado en una colisión, el sensor mostrará si el paquete experimentó cargas por encima de los niveles seguros y por cuánto tiempo. Esto puede informar las decisiones sobre si el paquete de baterías requiere un servicio, una segunda vida en un sistema de almacenamiento de energía (ESS) doméstico o industrial, o si se envía para reciclaje y cualquier reclamo de seguro posterior.

Los paquetes de baterías se calientan cuando se cargan o descargan. Para evitar el sobrecalentamiento, la mayoría de los paquetes se enfrían de alguna manera. Si se enfrían por debajo de la temperatura ambiente, pueden descender por debajo del punto de rocío (la temperatura a la que el aire no puede transportar humedad y se condensa en superficies más frías), lo que podría provocar cortocircuitos e incidentes térmicos. El sensor de seguridad de la batería de Metis controlará el punto de rocío en el paquete de batería y activará una advertencia antes de que la condensación se asiente en los terminales de la batería.

Este artículo ha sido escrito por JAMES BILLINGTON y publicado en https://www.electrichybridvehicletechnology.com/