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Cubic ATRS-1012: Sensore di gas CO2+H2 integrato per l'allarme precoce di eventi di fuga termica delle batterie al litio degli EV

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Un approccio efficace al rilevamento dei gas per l'allarme di fuga termica precoce

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La fuga termica è uno dei rischi più critici per la sicurezza associati alle batterie agli ioni di litio utilizzate nei veicoli elettrici (EV). Una volta innescato, può rapidamente degenerare in incendi o esplosioni, mettendo in pericolo gli occupanti del veicolo e le proprietà circostanti. Riconoscendo il grave pericolo, la National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) degli Stati Uniti ha emanato la norma finale degli standard federali di sicurezza dei veicoli a motore, in vigore dal febbraio 2025. La norma finale ha introdotto il Federal Motor Vehicle Safety Standard (FMVSS) PART 571 No. 305a - Electric-Powered Vehicles: Integrità del gruppo propulsore elettrico, che diventerà obbligatorio il 1° settembre 2027.

Secondo la sezione S13 della norma PART 571 No. 305a, si sottolinea l'avviso in caso di evento termico nel REESS: "Il veicolo deve fornire un avviso al conducente in caso di evento termico nel REESS quando il veicolo è in modalità di guida attiva possibile. Il sistema di avviso di evento termico deve monitorare la propria prontezza. L'avviso deve attivarsi entro tre minuti dall'inizio dell'evento termico. L'avviso deve essere costituito da segnali acustici e visivi che rimangono attivi per almeno 5 minuti. Per i veicoli con sistemi di guida automatizzati e senza comandi di guida manuali, l'avviso visivo deve essere fornito a tutti gli occupanti della fila anteriore". Il requisito normativo sottolinea la crescente importanza di un rilevamento rapido e tempestivo dei primi segnali di guasto della batteria per garantire la sicurezza degli occupanti e la conformità agli standard globali.

Per supportare un rilevamento efficace e rapido della fuga termica entro pochi minuti, il rilevamento dei gas si è dimostrato uno dei metodi più efficaci per l'avviso di fuga termica precoce tra le varie strategie di rilevamento. Durante l'inizio di un evento di runaway termico, le batterie agli ioni di litio rilasciano una miscela di gas, tra cui anidride carbonica (CO2), idrogeno (H2) e monossido di carbonio (CO). Nei pacchi batteria di diverso tipo chimico, questi tre gas presentano le maggiori concentrazioni di perdite. Il monitoraggio della concentrazione di questi gas fornisce una visione diretta delle reazioni che avvengono all'interno delle celle, consentendo il riconoscimento in tempo reale di comportamenti anomali. Rispetto al monitoraggio della temperatura o della tensione, il rilevamento dei gas è in grado di identificare le fasi iniziali della decomposizione, offrendo al sistema di gestione delle batterie (BMS) una finestra temporale critica per attivare misure di sicurezza come l'isolamento del circuito, il raffreddamento o lo spegnimento.

Tra tutti i gas rilasciati, l'anidride carbonica (CO2) è emersa come l'indicatore più affidabile e indispensabile per il rilevamento precoce del runaway termico. La CO2 viene generata in quantità sostanziali all'inizio dell'evento e presenta variazioni di concentrazione stabili e misurabili. Un monitoraggio efficace della CO2 consente di riconoscere immediatamente gli eventi termici, contribuendo a mitigare l'escalation verso danni gravi o irreversibili alla batteria. Oltre alla CO2, anche l'idrogeno (H2) è considerato un gas indicatore efficace per fornire avvisi precoci di eventi di fuga termica.

Grazie all'abbondante esperienza di ricerca e sviluppo nel campo del rilevamento dei gas, Cubic, produttore leader di sensori e analizzatori di gas, ha sviluppato l'ATRS-1012, un sensore integrato per il rilevamento del thermal runaway delle batterie al litio, progettato per fornire una rapida identificazione delle prime fasi di sfogo dei gas CO2 e H2 degli eventi di thermal runaway, offrendo un avviso tempestivo in risposta all'evoluzione delle esigenze di sicurezza.

Il sensore Cubic ATRS-1012 è in grado di monitorare efficacemente la CO2 e l'H2 rilasciati dalle batterie agli ioni di litio e di generare un segnale di allarme precoce al Battery Management System (BMS), per formulare strategie di allarme di sicurezza. Cubic combina in modo innovativo l'infrarosso non dispersivo (NDIR) e la tecnologia MEMS di conducibilità termica (TC) per integrare una soluzione di sensori con caratteristiche notevoli, tra cui il tempo di risposta rapido, la lunga durata e il basso consumo energetico, che potrebbe essere ampiamente utilizzata per i veicoli elettrici con batterie al litio.

Caratteristiche:
- Tecnologia a infrarossi non dispersivi (NDIR) per il rilevamento della CO2
- Tecnologia di conducibilità termica MEMS per il rilevamento di H2
- Tempo di risposta rapido (<1s)
- Minore interferenza incrociata con altri gas
- Basso consumo energetico
- Componenti autocostruiti di qualità automobilistica

Mentre l'industria globale dei veicoli elettrici accelera verso l'elettrificazione, la sicurezza delle batterie rimane una priorità assoluta. Il rilevamento precoce della fuga termica non è solo un requisito normativo, ma anche un fattore chiave per la protezione di vite e proprietà. In qualità di fornitore Tier 1 del settore automobilistico, Cubic ha acquisito la certificazione IATF 16949, supportata da un sistema di gestione della qualità di livello automobilistico e da una vasta esperienza nella produzione di massa automatizzata, che garantisce che i suoi sensori di gas per autoveicoli siano altamente affidabili e pronti per un'ampia diffusione, offrendo agli OEM una soluzione affidabile e adattabile di rilevamento della fuga termica per migliorare la sicurezza delle batterie e promuovere lo sviluppo sostenibile della mobilità elettrica.

Per maggiori dettagli, cliccate sul seguente link: https://en.gassensor.com.cn/LibatteryThermalRunawaySensor/info_itemid_2739.html o contattateci tramite [email protected]