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Solution Cubic pour capteurs d'aérosols en cas d'emballement thermique automobile

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Détection précoce des surchauffes grâce à un système d'alerte précoce basé sur les aérosols dans l'industrie automobile indienne

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1. Renforcement des normes de sécurité des véhicules électriques en Inde

Avec l’expansion rapide du marché indien des véhicules électriques (VE), la sécurité des batteries est devenue une priorité tant pour les cadres réglementaires que pour le développement du secteur. Dans le cadre d’initiatives telles que le programme FAME II et les politiques de mobilité électrique qui ont suivi, le gouvernement indien continue de renforcer les exigences de sécurité applicables aux VE, notamment en matière de gestion thermique et de prévention de l’emballement thermique des systèmes de batteries lithium-ion.

Depuis décembre 2022, les normes relatives aux batteries, AIS-038 Rev.2 et AIS-156, sont obligatoires et constituent le fondement incontournable du cadre de sécurité des VE en Inde. La norme AIS-038 Rev. 2 s’applique aux systèmes de batteries de traction des véhicules des catégories M et N, tandis que la norme AIS-156 couvre les véhicules de la catégorie L, notamment les deux-roues, les trois-roues et les quadricycles. Ces deux normes exigent des essais de propagation de l’emballement thermique ainsi qu’un système de gestion de batterie (BMS) contrôlé par microprocesseur et doté de fonctions complètes de protection au niveau des cellules.

Comme le stipule la norme AIS 308 : « Le système de batterie rechargeable (REESS) ou le système du véhicule doit émettre un signal pour activer l’indication d’alerte précoce au moins 5 minutes avant l’apparition d’une situation dangereuse causée par la propagation thermique au sein du REESS », ce qui souligne l’importance d’adopter des stratégies efficaces de gestion de l’emballement thermique.

Par ailleurs, dans des conditions d’exploitation réelles, l’Inde présente des défis particuliers, notamment des températures ambiantes élevées, des variations d’humidité et des embouteillages fréquents. Ces facteurs accélèrent le vieillissement des batteries et augmentent l’accumulation de contraintes thermiques, augmentant ainsi le risque d’événements d’emballement thermique. En conséquence, on observe une demande croissante pour des technologies de surveillance de la sécurité des batteries plus précoces, plus précises et plus fiables.

2. Mécanisme de l’emballement thermique et indicateurs précoces

L’emballement thermique des batteries lithium-ion est un processus en plusieurs étapes. Au stade initial, des réactions secondaires internes commencent à se produire au sein des cellules de la batterie, entraînant la libération progressive de gaz à l’état de traces et de particules fines, ce qui se produit généralement lorsque la température augmente de manière significative. À mesure que la réaction progresse, la pression interne et la température augmentent rapidement, conduisant finalement à une propagation thermique et, potentiellement, à un incendie ou à une explosion.

Les systèmes de gestion de batterie (BMS) conventionnels s’appuient principalement sur des signaux de tension, de courant et de température. Cependant, ces paramètres macroscopiques ne permettent souvent pas de détecter la décomposition chimique à l’échelle microscopique dès ses premiers stades, ce qui entraîne des signaux d’alerte tardifs et un temps de réponse limité.

3. Alerte précoce en cas d’emballement thermique grâce à la détection d’aérosols

Pour pallier cette limitation, la surveillance des variations de concentration de particules au sein du bloc-batterie, grâce à l’adoption de technologies de détection par aérosols, devient une méthode efficace pour détecter indirectement les réactions chimiques anormales à un stade précoce.

Par rapport à la surveillance traditionnelle des paramètres électriques, la détection des aérosols offre plusieurs avantages clés, notamment la capacité à saisir le comportement de décomposition à un stade précoce, une sensibilité accrue aux changements à l’échelle microscopique permettant une détection après une élévation de la température, ainsi que son rôle de source de données complémentaire qui renforce la fusion multiparamétrique au sein de la logique de sécurité du BMS. Ensemble, ces avantages font de la détection par aérosol une approche prometteuse pour améliorer la capacité de diagnostic précoce et la sécurité globale des batteries lithium-ion.

4. Solution de capteur d’aérosol de sécurité pour batteries de Cubic - ATRS-1031

En tant que fournisseur automobile de premier rang certifié IATF 16949, Cubic, l’un des principaux fabricants de capteurs et d’analyseurs de gaz, a tiré parti de sa technologie éprouvée de diffusion de la lumière pour développer le capteur d’aérosols de sécurité pour batteries au lithium ATRS-1031, un capteur de particules à diffusion de lumière infrarouge (LED) de qualité automobile spécialement conçu pour l’alerte précoce en cas d’emballement thermique.

Le Cubic ATRS-1031 repose sur une plateforme de développement éprouvée de qualité automobile, optimisée pour une fiabilité à long terme, une résistance aux conditions environnementales et une flexibilité d’intégration au système. Il utilise la technologie de diffusion de la lumière infrarouge par LED pour détecter en temps réel la concentration en particules, surveiller en continu les variations de concentration d’aérosols au sein des packs de batteries et détecter les émissions de particules à un stade précoce, étroitement associées à l’apparition de phénomènes d’emballement thermique. Par rapport aux approches traditionnelles, cette méthode de détection permet de repérer plus tôt toute activité chimique anormale au sein du système de batterie.

Le capteur est réglé sur un seuil critique de concentration d’aérosols de 5 000 µg/m³, qui sert de point de déclenchement d’alerte précoce. Dès que ce seuil est dépassé, le capteur envoie immédiatement un signal au système de gestion de la batterie (BMS), permettant ainsi l’activation en temps opportun de stratégies d’intervention de sécurité à un stade précoce. Ce mécanisme permet au système du véhicule de réagir avant que l’escalade thermique n’atteigne un niveau dangereux.

Pour une meilleure intégration dans les systèmes automobiles, le Cubic ATRS-1031 prend en charge la communication par bus CAN, ce qui permet la transmission en temps réel des données mesurées vers le BMS du véhicule et facilite ainsi une intégration transparente dans les architectures électroniques automobiles existantes. De plus, le capteur est équipé de fonctions de sortie de réveil et d’entrée de requête, qui renforcent la fiabilité des interactions entre les sous-systèmes et garantissent un fonctionnement stable dans les environnements critiques pour la sécurité où une réponse rapide et déterministe est requise.

Le capteur intègre également une conception d’interface hautement fiable, dans laquelle les fonctions de sortie de réveil et d’entrée de requête assurent une coordination stable du système et un fonctionnement à sécurité intégrée au sein des systèmes de contrôle du véhicule. Afin de garantir l’efficacité énergétique, il prend en charge un mode de faible consommation d’énergie, réduisant ainsi la consommation globale d’énergie en fonctionnement normal tout en conservant une capacité de surveillance continue.

De plus, l’ATRS-1031 est conçu conformément aux normes de circuits de qualité automobile, offrant une forte résistance aux vibrations, aux interférences électromagnétiques et aux autres conditions de fonctionnement difficiles couramment rencontrées dans les environnements automobiles. Les composants clés sont développés et fabriqués en interne de manière indépendante, ce qui garantit un contrôle qualité constant, une durée de vie prolongée et des performances stables tout au long du cycle de vie du produit. Le capteur est en outre optimisé pour s’adapter à des environnements difficiles, ce qui le rend adapté aux conditions de températures élevées, de forte présence de poussière et de vibrations intenses caractéristiques du marché indien.

Alors que le marché indien des véhicules électriques continue de se développer, la sécurité des batteries reste une priorité absolue. La détection précoce d’un emballement thermique est non seulement exigée par la réglementation, mais également essentielle pour protéger les vies humaines et les biens. En tant que fournisseur automobile de premier rang certifié IATF 16949, Cubic opère selon un système de gestion de la qualité rigoureux de niveau automobile et apporte une vaste expérience en matière de production automatisée de masse, ce qui garantit une fiabilité et une évolutivité élevées de ses capteurs de gaz automobiles. L’entreprise offre ainsi aux équipementiers une solution de détection fiable et adaptable pour la détection de l’emballement thermique, contribuant ainsi à renforcer la sécurité des batteries et à favoriser le développement durable de la mobilité électrique.

Pour plus d’informations sur les produits, veuillez cliquer sur https://en.gassensor.com.cn/LibatteryThermalRunawaySensor/info_itemid_2280.html ou contacter : [email protected].