Revolucionando a segurança da bateria

Jul 05, 2023

Um novo sensor que consegue “detectar” os primeiros sinais de falha da bateria apresenta uma solução abrangente para evitar potenciais riscos de incêndio.

Com a bateria no centro de qualquer veículo elétrico (EV), garantir a sua segurança e saúde é fundamental. No entanto, mesmo com os sistemas de gerenciamento de bateria (BMS) mais sofisticados da atualidade, que monitoram as células para detectar possíveis problemas de eventos térmicos, eles têm suas limitações.

“Uma única célula defeituosa dentro de uma bateria pode se transformar em um grande risco à segurança se não for detectada”, explica Joe Holdsworth, fundador e CEO da Metis Engineering. “Os sistemas típicos de gerenciamento de baterias de íons de lítio em carros elétricos ou sistemas de armazenamento de energia dependem principalmente de um BMS que monitora flutuações sutis de tensão e temperatura da célula para detectar possíveis problemas. No entanto, o problema de usar ambos os métodos é que se você tiver muitas células em um arranjo paralelo, as flutuações de tensão podem ser mascaradas por outras células, ocultando assim uma célula defeituosa.”

Metis Engenharia foi fundada por Holdsworth em 2016, um especialista em engenharia aeroespacial que trabalhou em projetos que vão desde submarinos nucleares não tripulados até o jato Bloodhound Land Speed ​​Record de 1.600 km/h e carro movido a foguete. A empresa é especializada em tecnologia de sensores de bateria e desenvolveu uma solução inovadora chamada Cell Guard, que visa melhorar a segurança e a manutenção da bateria.

Holdsworth revela que pode surpreender muitos que nem todas as células das baterias EV tenham sensores de temperatura, deixando uma parte da bateria vulnerável a eventos térmicos.

“A maioria dos sistemas de gerenciamento de bateria não analisa todas as temperaturas das células. Na melhor das hipóteses, 50% deles terão um sensor de temperatura, portanto, na maioria dos casos, mais da metade das células de um pacote não têm sua temperatura medida, o que deixa as baterias abertas a eventos térmicos não detectados.”

“Mesmo que as células possam parecer idênticas, existem variações sutis na qualidade de fabricação, tolerâncias e condições operacionais que podem levar a diferentes taxas de envelhecimento. Sem monitoramento de temperatura, uma célula que sofre degradação e superaquecimento pode passar despercebida”, acrescenta. “Se a ventilação não for resolvida e o pacote permanecer sob carga, a célula continuará a aquecer. Isto pode levar à ruptura da membrana entre o cátodo e o ânodo, resultando num curto-circuito interno e potencialmente num incêndio, dependendo da química da bateria envolvida.”

Cell Guard, um sensor baseado em CAN do tamanho de uma caixa de fósforos que pode ser facilmente integrado em quase qualquer sistema de bateria por meio de seu conector Molex Nano-Fit Power de 5 pinos com classificação automotiva, aborda esses desafios introduzindo uma nova abordagem à segurança da bateria. Funcionando como um monitor complementar ao lado do BMS, o sensor sem contato é instalado dentro da bateria, onde tem a capacidade de medir as condições ambientais e analisar os gases emitidos e as alterações de pressão das células quentes. Ao complementar os sistemas de gerenciamento de baterias existentes, o Cell Guard fornece cobertura abrangente de células e detecção precoce de perigos potenciais.

“As capacidades de detecção precoce do Cell Guard, focadas no estágio de ventilação, oferecem a melhor chance de evitar a fuga térmica, um fenômeno no qual o superaquecimento das células desencadeia uma reação em cascata”, continua Holdsworth. “À medida que a temperatura e a pressão aumentam, existe o risco de ventilação da célula, liberando eletrólito gasoso. É aqui que o Cell Guard desempenha um papel crucial, detectando os sinais de ventilação celular. A detecção precoce permite ações como descarregar a embalagem para evitar maior aquecimento. Ao identificar prontamente a ventilação celular, o Cell Guard permite uma intervenção oportuna, para evitar uma maior escalada de perigos potenciais.”

Com a crescente prevalência de VEs, a necessidade de uma solução integrada tornou-se evidente, acrescenta, enfatizando que “a combinação única de recursos do Cell Guard o diferencia de outros produtos no mercado, tornando-o a solução ideal para segurança abrangente de baterias”. .”