So verhindern Sie Batteriebrände in Elektrofahrzeugen

Sensor enthüllte, dass er „Gefahren erschnüffelt“, um Batteriebrände in Elektrofahrzeugen zu verhindern.

Batteriebrände in Elektrofahrzeugen sind ein seltenes Ereignis, können aber katastrophale Folgen haben, wenn sie passieren. Um zu verhindern, dass ein Ausfall einer Lithium-Ionen-Batterie zu einer Katastrophe führt, wurde ein neuer Batteriesicherheitssensor entwickelt, der eine Zellentlüftung innerhalb von Sekunden erkennen kann.

Metis Engineering hat die Beta-Version seines Produktionsbatterie-Sicherheitssensors vorgestellt, der den Zustand einer Batteriezelle über die Fähigkeiten eines Batteriemanagementsystems (BMS) hinaus überwachen soll.
Es bietet nicht nur eine frühzeitige Erkennung des thermischen Durchgehens, wodurch mehr Zeit für die Evakuierung des Fahrzeugs bleibt, sondern die Daten des Sensors geben ein genaues Bild des Batteriezustands und der Bedingungen im Inneren des Pakets.

Die Beta-Versionen des Produktionsbatterie-Sicherheitssensors sind die ersten des neuen optimierten Designs, das für die Herstellung in den von Automobil-OEMs geforderten hohen Stückzahlen optimiert wurde. Die Einheiten werden bereits bei einer Reihe von EV-OEMs und Batterieherstellern getestet.

Der einzigartige Sensor wurde entwickelt, um eine Reihe von Umweltparametern zu erfassen, einschließlich flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs), Druckänderung, Luftfeuchtigkeit, Taupunkt und verfügt außerdem über einen optionalen Beschleunigungsmesser zur Aufzeichnung von Stoßbelastungen. Diese Daten können verwendet werden, um sie mit anderen Eingaben, wie z. B. Zellentemperaturen, abzugleichen, um die Zellenbelüftung zu prüfen. Der Sensor leitet die Daten über eine konfigurierbare CAN-Schnittstelle an eine Steuereinheit, wie z. B. das ECU des Fahrzeugs, weiter, um den Fahrer darauf hinzuweisen, dass eine Zellenentlüftung stattgefunden hat. Der Sensor kann auch den Prozess auslösen, um den Stromkreis zum Batteriepaket zu unterbrechen und ihm die Möglichkeit zu geben, sich abzukühlen, um ein thermisches Durchgehen zu verhindern.

Batteriepakete für Elektrofahrzeuge sind bereits mit einem Batteriemanagementsystem (BMS) ausgestattet, weisen jedoch Einschränkungen auf. Sie verwalten nicht nur das Laden und Entladen der Packs, sondern versuchen auch, den Zustand des Batteriepacks zu überwachen, obwohl dies normalerweise auf Temperatursensoren beschränkt ist, einen für alle paar Zellen, und durch Überwachung auf Spannungsänderungen. Dieses System funktioniert gut, wenn zufällig die Zelle mit dem Temperatursensor defekt ist, aber wenn die Zelle in einiger Entfernung vom Sensor in der Packung ist, registriert der Sensor die Temperaturänderung, wenn überhaupt, dann wäre sehr wahrscheinlich zu spät. Auch das Erkennen von Zellproblemen durch Spannungsschwankungen kann kurzfristig schwierig sein, da andere Zellen parallel laufenlel kann die Spannung stützen und Probleme mit einer Zelle verschleiern.

Metis Engineering Managing Director Joe Holdsworth sagte: „Die Veröffentlichung der Beta-Versionen unseres Produktionsbatterie-Sicherheitssensors markiert einen weiteren wichtigen Meilenstein, da wir die Technologie einführen, um eine konkurrenzlose Zustandsüberwachung von Lithium-Ionen-Batteriepacks zu ermöglichen. Der Sensor wird bereits in elektrischen Sportwagen, Bussen, Flugzeugen und Vans getestet und das Feedback ist durchweg sehr positiv. Mein Team plant, ein oder zwei kleinere Änderungen vorzunehmen, bevor wir die endgültige Spezifikation der Produktionsbatterie-Sicherheitssensoren absegnen, die im dritten Quartal dieses Jahres zur Auslieferung bereit sind.“

Es gibt mehrere Stadien bis eine Zelle in thermisches Durchgehen gerät. Erstens gibt es einen Temperaturanstieg, der häufig verursacht wird, wenn eine Batterie überlastet ist, einen Herstellungsfehler aufweist oder gealtert ist. Durch den Temperaturanstieg steigt der Druck im Inneren der Batteriezelle. Schließlich verursacht dieser Druck, wenn er hoch genug ist, ein Entlüften aus der abgedichteten Batteriezelle. Wenn die Last nicht von der Zelle entfernt wird, kann es zu einem thermischen Durchgehen kommen.

Wenn eine Batterie nach dem Entlüften bis zum Ausfall gefahren wird, kann sie in einer selbstoxidierenden Reaktion Feuer fangen, was höchstwahrscheinlich zu einer außer Kontrolle geratenen Reaktion führt, die Zellen um sie herum auslöst und den Totalschaden des Fahrzeugs verursacht.

Der Batteriesicherheitssensor von Metis enthält auch einen optionalen Beschleunigungssensor, sodass er Stoßbelastungen von bis zu 24 G und die Aufpralldauer überwachen kann, die der Batteriesatz möglicherweise erfährt. Sollte das Elektrofahrzeug in eine Kollision verwickelt sein, zeigt der Sensor an, ob und für welche Dauer das Paket Belastungen über dem sicheren Niveau erfahren hat. Dies kann die Entscheidung darüber beeinflussen, ob das Batteriepaket gewartet werden muss, ein zweites Leben in einem privaten oder industriellen Energiespeichersystem (ESS) oder zum Recycling geschickt werden muss, sowie etwaige spätere Versicherungsansprüche.

Akkus erwärmen sich beim Laden oder Entladen. Um eine Überhitzung zu vermeiden, werden die meisten Packungen auf irgendeine Weise gekühlt. Wenn sie unter die Umgebungstemperatur gekühlt werden, können sie unter den Taupunkt absinken (die Temperatur, bei der die Luft keine Feuchtigkeit transportieren kann und auf kühleren Oberflächen kondensiert), was zu Kurzschlüssen und thermischen Zwischenfällen führen kann. Der Metis Batteriesicherheitssensor überwacht den Taupunkt im Batteriepack und löst eine Warnung aus, bevor sich Kondenswasser an den Batterieklemmen absetzt.

Dieser Artikel wurde geschrieben von JAMES BILLINGTON und gepostet auf https://www.electrichybridvehicletechnology.com/