Révolutionner la sécurité des batteries

Jul 05, 2023

Un nouveau capteur capable de « détecter » les premiers signes de défaillance de la batterie présente une solution complète pour éviter les risques d'incendie potentiels.

La batterie étant au cœur de tout véhicule électrique (VE), assurer sa sécurité et sa santé est primordial. Pourtant, même avec les systèmes de gestion de batterie (BMS) les plus sophistiqués d'aujourd'hui, qui surveillent les cellules pour détecter les problèmes potentiels liés aux événements thermiques, ils ont leurs limites.

« Une seule cellule défectueuse dans une batterie peut devenir un risque majeur pour la sécurité si elle n'est pas détectée », explique Joe Holdsworth, fondateur et PDG de Metis Engineering. « Les systèmes typiques de gestion de batteries lithium-ion dans les voitures électriques ou les systèmes de stockage d'énergie s'appuient principalement sur un BMS surveillant les fluctuations subtiles de tension et la température des cellules pour détecter les problèmes potentiels. Cependant, le problème lié à l’utilisation de ces deux méthodes est que si vous avez plusieurs cellules disposées en parallèle, les fluctuations de tension peuvent être masquées par d’autres cellules, cachant ainsi une cellule défectueuse.

Ingénierie métisse a été créé par Holdsworth en 2016, un expert en ingénierie aérospatiale qui a travaillé sur des projets allant des sous-marins nucléaires sans pilote au record de vitesse terrestre Bloodhound à réaction et à la voiture propulsée par fusée de 1 000 mph. L'entreprise est spécialisée dans la technologie des capteurs de batterie et a développé une solution innovante appelée Cell Guard, visant à améliorer la sécurité et la maintenance des batteries.

Holdsworth révèle que beaucoup pourraient être surpris que toutes les cellules des batteries EV ne disposent pas de capteurs de température, laissant une partie de la batterie vulnérable aux événements thermiques.

« La plupart des systèmes de gestion de batterie ne prennent pas en compte toutes les températures des cellules. Au mieux, 50 % d’entre elles auront un capteur de température, donc dans la plupart des cas, la température de plus de la moitié des cellules d’un pack n’est pas mesurée, ce qui laisse les batteries ouvertes à des événements thermiques non détectés.

« Même si les cellules semblent identiques, il existe de subtiles variations dans la qualité de fabrication, les tolérances et les conditions de fonctionnement qui peuvent entraîner des taux de vieillissement différents. Sans surveillance de la température, une cellule subissant une dégradation et une surchauffe pourrait passer inaperçue », ajoute-t-il. « Si la ventilation n'est pas réglée et que le pack reste sous charge, la cellule continuera à chauffer. Cela peut entraîner une rupture de la membrane entre la cathode et l'anode, entraînant un court-circuit interne et potentiellement un incendie, selon la chimie de la batterie impliquée.

Cell Guard, un capteur CAN de la taille d'une boîte d'allumettes qui peut être facilement intégré à presque n'importe quel système de batterie via son connecteur d'alimentation Molex Nano-Fit à 5 broches de qualité automobile, relève ces défis en introduisant une nouvelle approche de la sécurité des batteries. Fonctionnant comme un moniteur complémentaire aux côtés du BMS, le capteur sans contact est installé à l'intérieur de la batterie où il a la capacité de mesurer les conditions ambiantes et d'analyser les gaz émis et les changements de pression des cellules chaudes. En complétant les systèmes de gestion de batterie existants, Cell Guard offre une couverture complète des cellules et une détection précoce des dangers potentiels.

« Les capacités de détection précoce de Cell Guard, axées sur l'étape de ventilation, offrent la meilleure chance d'empêcher l'emballement thermique, un phénomène dans lequel la surchauffe des cellules déclenche une réaction en cascade », poursuit Holdsworth. « À mesure que la température et la pression augmentent, il existe un risque de ventilation des cellules, libérant de l’électrolyte gazeux. C’est là que Cell Guard joue un rôle crucial en détectant les signes de ventilation cellulaire. Une détection précoce permet d'effectuer des actions telles que le déchargement du pack pour éviter un échauffement supplémentaire. En identifiant rapidement la ventilation des cellules, Cell Guard permet une intervention rapide, pour éviter une nouvelle escalade des dangers potentiels.

Avec la prévalence croissante des véhicules électriques, le besoin d'une solution intégrée est devenu évident, ajoute-t-il, soulignant que « la combinaison unique de fonctionnalités de Cell Guard le distingue des autres produits du marché, ce qui en fait la solution incontournable pour une sécurité complète des batteries. .»