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Un capteur de pression cubique permet de surveiller l'emballement thermique des véhicules électriques

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Surveillance de la pression en temps réel permettant une alerte précoce pour des systèmes de batteries au lithium plus sûrs et une gestion thermique plus intelligente

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Le marché mondial des véhicules électriques continue de connaître une croissance rapide. Dans ce secteur, les systèmes de batteries au lithium sont devenus un élément central en raison de leur impact direct sur la sécurité et les performances des véhicules. À mesure que la densité énergétique des batteries ne cesse d’augmenter, la sécurité des systèmes de batteries est devenue une préoccupation majeure pour les constructeurs automobiles et les utilisateurs finaux, notamment en raison des risques liés à l’emballement thermique. L'emballement thermique constitue un risque grave pour la sécurité dans les applications utilisant des batteries au lithium. Il peut être déclenché par des courts-circuits internes, une surcharge, une surchauffe ou des dommages mécaniques. Une fois le processus de défaillance enclenché, la cellule de batterie peut dégager de la chaleur en très peu de temps. Le bloc-batterie peut alors subir une montée en pression, un dégazage, un incendie, voire une explosion. La détection précoce est donc essentielle pour améliorer la sécurité des véhicules.

La variation de pression est un signal important lors d’un emballement thermique de la batterie. Lorsqu’une condition thermique anormale se produit à l’intérieur de la cellule de batterie, la pression à l’intérieur du bloc-batterie ou de l’espace de surveillance désigné peut varier rapidement. Des recherches ont également montré que les signaux mécaniques, notamment la pression, peuvent s’avérer plus adaptés que la température en tant qu’indicateurs de sécurité précoces dans certains scénarios d’emballement thermique. Par conséquent, la surveillance de la pression en temps réel peut aider à identifier les conditions anormales de la batterie à un stade plus précoce. Le signal de pression peut fournir des informations utiles au système de gestion de la batterie (BMS), permettant ainsi au BMS de mettre en œuvre des stratégies d’alerte plus sûres.

Pour répondre à la demande du marché, Cubic, en tant que fournisseur automobile de premier rang, a développé la série de capteurs de pression ATRS-1015, basée sur la technologie MEMS, destinée à la surveillance des variations de pression lors d’événements d’emballement thermique des batteries au lithium, fournissant ainsi un signal d’alerte précoce pour soutenir les stratégies d’alerte de sécurité. Équipée d’une puce de pression développée en interne, la série ATRS-1015 offre des performances stables, une réponse rapide et une large plage de mesure, permettant une détection rapide des variations de pression à proximité de la soupape de décharge du bloc-batterie. Construit à partir de composants de qualité automobile, le capteur de pression Cubic ATRS-1015 est conçu conformément aux exigences de la norme AEC-Q100 relative à l’électronique automobile et assure la conformité CEM pour une large gamme de plateformes de véhicules, aidant ainsi les clients à simplifier l’intégration du système. De plus, ce capteur de pression se caractérise par une consommation d’énergie ultra-faible, avec un courant de repos en mode veille atteignant le niveau du μA, ce qui réduit la consommation d’énergie du système lors d’une surveillance embarquée à long terme. Par ailleurs, le capteur de pression transmet les données de mesure en temps réel au système de gestion de batterie (BMS) via une communication CAN, permettant ainsi de mettre en place des stratégies d’alerte précoce plus sûres pour les véhicules électriques. Outre ces caractéristiques essentielles, la durée de vie du capteur peut atteindre 15 ans, ce qui en fait une solution de surveillance idéale pour l’emballement thermique.

Au-delà du capteur de pression, l’emballement thermique d’une batterie implique de multiples changements physiques et chimiques pouvant fournir d’autres signaux d’alerte précoce précieux. Pour permettre une surveillance plus complète, Cubic propose une gamme plus étendue de capteurs couvrant la détection du CO₂, du CO, de l’H₂, des aérosols et des vapeurs d’électrolyte. Grâce à cette capacité de détection de signaux multiples, différents indicateurs générés au cours des différentes phases de l’emballement thermique peuvent être détectés, fournissant ainsi au système de gestion de la batterie des informations plus complètes pour soutenir les stratégies d’alerte précoce et de sécurité.

S’appuyant sur une vaste expérience dans le développement et la production en interne de composants essentiels de qualité automobile, Cubic a mis en place de solides capacités de développement logiciel conformes aux normes ASPICE. De plus, un système de gestion de la qualité certifié IATF 16949 permet de garantir que les solutions complètes de Cubic contre l’emballement thermique répondent aux exigences de qualité automobiles rigoureuses. Ces solutions de gestion de l’emballement thermique ont été adoptées dans le cadre d’un large éventail de programmes d’équipementiers mondiaux, démontrant des performances fiables lors d’une exploitation sur le terrain à long terme.