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Il sensore di pressione cubico potenzia il monitoraggio del surriscaldamento dei veicoli elettrici

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Monitoraggio della pressione in tempo reale: un sistema di allerta precoce per garantire una maggiore sicurezza dei sistemi a batterie al litio e una gestione termica più intelligente

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Il mercato globale dei veicoli elettrici continua a crescere rapidamente. Nei veicoli elettrici, i sistemi a batterie al litio sono diventati una componente fondamentale a causa del loro impatto diretto sulla sicurezza e sulle prestazioni dei veicoli. Con il continuo aumento della densità energetica delle batterie, la sicurezza dei sistemi di batterie è diventata una priorità fondamentale per le case automobilistiche e gli utenti finali, soprattutto a causa dei timori legati al fenomeno del runaway termico. Il surriscaldamento incontrollato rappresenta un grave rischio per la sicurezza nelle applicazioni con batterie al litio. Può essere innescato da cortocircuiti interni, sovraccarico, surriscaldamento o danni meccanici. Una volta avviato il processo di guasto, la cella della batteria può rilasciare calore in breve tempo. Il pacco batterie può quindi subire un aumento di pressione, sfogo di gas, incendio o addirittura un’esplosione. Il rilevamento precoce è quindi fondamentale per migliorare la sicurezza del veicolo.

La variazione di pressione è un segnale importante durante il runaway termico della batteria. Quando si verificano condizioni termiche anomale all’interno della cella, la pressione all’interno del pacco batterie o dello spazio di monitoraggio designato può variare rapidamente. La ricerca ha inoltre dimostrato che i segnali meccanici, compresa la pressione, possono risultare più adatti della temperatura come indicatori precoci di sicurezza in determinati scenari di fuga termica. Pertanto, il monitoraggio in tempo reale della pressione può aiutare a identificare condizioni anomale della batteria in una fase più precoce. Il segnale di pressione può fornire input utili al sistema di gestione della batteria (BMS), consentendo al BMS di supportare strategie di allerta più sicure.

In risposta alla domanda del mercato, Cubic, in qualità di fornitore Tier 1 del settore automobilistico, ha sviluppato la serie di sensori di pressione ATRS-1015 basata sulla tecnologia MEMS per il monitoraggio delle variazioni di pressione durante gli eventi di fuga termica delle batterie al litio, fornendo un segnale di allerta precoce a supporto delle strategie di allarme di sicurezza. Dotata di un chip di pressione sviluppato internamente, la serie ATRS-1015 offre prestazioni stabili, risposta rapida e un ampio intervallo di misurazione, consentendo il rilevamento rapido delle variazioni di pressione in prossimità della valvola di sfogo del pacco batterie. Realizzato con componenti di grado automobilistico, il sensore di pressione Cubic ATRS-1015 è progettato in conformità ai requisiti dell’elettronica automobilistica AEC-Q100 e garantisce la conformità EMC per un’ampia gamma di piattaforme veicolari, aiutando i clienti a semplificare l’integrazione di sistema. Inoltre, il sensore di pressione presenta un consumo energetico estremamente basso, con una corrente di riposo in modalità sleep che raggiunge il livello dei μA, riducendo il consumo energetico del sistema durante il monitoraggio a bordo a lungo termine. Inoltre, il sensore di pressione trasmette i dati di misurazione in tempo reale al sistema di gestione della batteria (BMS) tramite comunicazione CAN, consentendo strategie di allerta precoce più sicure per i veicoli elettrici. Oltre alle caratteristiche principali, la durata del sensore può arrivare a 15 anni, rendendolo una soluzione di monitoraggio ideale per il runaway termico.

Oltre al sensore di pressione, il runaway termico della batteria comporta molteplici cambiamenti fisici e chimici che possono fornire altri preziosi segnali di allerta precoce. Per supportare un monitoraggio più completo, Cubic offre un portafoglio di sensori più ampio che copre il rilevamento di CO₂, CO, H₂, aerosol e vapori elettrolitici. Grazie alla capacità di rilevare segnali multipli, è possibile individuare diversi indicatori generati durante le diverse fasi della fuga termica, fornendo al sistema di gestione della batteria informazioni più complete a supporto delle strategie di allerta precoce e di sicurezza.

Forte di una vasta esperienza nello sviluppo e nella produzione indipendenti di componenti chiave di grado automobilistico, Cubic ha consolidato solide competenze nello sviluppo di software in linea con gli standard ASPICE. Inoltre, un sistema di gestione della qualità certificato IATF 16949 contribuisce a garantire che le soluzioni complete di Cubic per il controllo del surriscaldamento termico soddisfino i rigorosi requisiti di qualità del settore automobilistico. Le soluzioni per il controllo del surriscaldamento sono state adottate in un’ampia gamma di programmi OEM a livello globale, dimostrando prestazioni affidabili attraverso un funzionamento sul campo a lungo termine.