- Onafhankelijk rapport gepubliceerd door de Elektrochemische Vereniging verschillende technologieën getest voor detectie van thermische runway,
- In de tests bleken VOC's de significant effectievere gassensormethode te zijn voor het bewaken van thermische runaway dan waterstof,
- Cell Guard is een unieke sensor die in staat is om celontluchting te signaleren en vroegtijdig te waarschuwen voor thermische runaway, in sommige gevallen meer dan zeven minuten sneller dan andere technologieën,
- Cell Guard wil de essentiële extra en vaak over het hoofd geziene gegevens leveren die nodig zijn voor een completer beeld van de gezondheid van accupacks,
- Cell Guard controleert niet alleen VOC's, maar ook andere belangrijke parameters voor de gezondheid van batterijen, zoals drukverandering, vochtigheid, dauwpunt, luchttemperatuur en mechanische schokken,
- Metis Engineering stelt dat dit de gezondheid en levensduur van lithium-ion accu's sterk kan verbeteren en de doorverkoopwaarde van EV's kan verhogen door de gebruikte EV-markt de broodnodige informatie voor accupaspoorten te verschaffen,
- Getest en gecertificeerd volgens ISO Automotive-normen.
Metis Engineering, leiders op het gebied van CAN-gebaseerde sensoren, deelde vandaag de details van een publicatie van Sandia National Laboratories in de Tijdschrift van de Elektrochemische Vereniging. Uit de tests bleek dat de Cell Guard sensor een thermisch runaway-incident zeven minuten sneller detecteerde dan andere gerapporteerde evaluaties.
Celbewaking is een unieke sensor die ongeëvenaarde nauwkeurige en gedetailleerde informatie geeft over de gezondheid van een lithium-ionbatterijpak om de levensduur te verbeteren, maar ook in staat is celontluchting te detecteren, wat een vroeg teken is van een catastrofale batterijstoring en het risico op brand in elektrische voertuigen (EV) en energieopslagsystemen (ESS) aanzienlijk vermindert.
In tegenstelling tot de huidige Battery Management Systems (BMS), die meestal alleen de temperatuur en spanningsverandering meten, bewaakt Cell Guard een reeks omgevingsparameters die nodig zijn om ervoor te zorgen dat de batterij onder optimale omstandigheden blijft werken. De sensor wordt geactiveerd wanneer hij vluchtige organische stoffen (VOC's) detecteert die worden uitgestoten door celontluchting en drukverandering. Hij detecteert ook vochtigheid, dauwpunt en heeft een optionele 3-assige versnellingsmeter om schokbelastingen te registreren.
Hoewel EV's inherent veiliger zijn dan voertuigen met een verbrandingsmotor (ICE) en de kans op brand aanzienlijk kleiner is, halen thermische incidenten steevast het nieuws en dit heeft een impact op de adoptie van deze relatief ontluikende vorm van transport.
Sandia National Laboratories getest Metis EngineeringCell Guard-sensortechnologie samen met twee concurrenten, waarvan de ene vooral is ontworpen voor ESS en vele malen duurder is dan de andere, die is ontworpen voor EV-toepassingen, maar alleen kijkt naar waterstof.
Bij één test deed de waterstofsensor er zeven minuten langer over om te registreren dat er een thermische gebeurtenis was geweest, tegen die tijd had de thermische runaway een vergevorderd stadium bereikt.
Joe Holdsworth, Managing Director bij Metis Engineering, zei: We zijn verheugd dat onze Cell Guard sensor zijn kwaliteiten heeft bewezen tegenover twee concurrenten op de markt in een volledig onafhankelijke test door derden. Niet alleen detecteerde onze sensor een thermisch incident in minder dan 60 seconden, de CAN-gegevens die hij levert konden worden gebruikt om de bestuurder te informeren om te stoppen en het voertuig te evacueren".
Holdsworth ging verder; "In het rapport staat dat waterstof niet werd gedetecteerd tijdens de ontluchtingsfase, omdat waterstofvorming gewoonlijk optreedt tijdens de grote ontleding van de kathode bij veel hogere temperaturen, rond 200 oC. Dit resulteerde in een veel kortere waarschuwingstijd van de waterstofsensor in vergelijking met VOC-sensoren. Massaspectrometrie detecteerde waterstof slechts <1 min voor thermische runaway, vergeleken met de meer optimale ~zeven-minuten waarschuwing van de VOC- en gecombineerde gassensoren. Een volledige waarschuwing van zeven minuten door de vroege detectie van degradatiemarkers voorafgaand aan een thermische gebeurtenis zou elektrische bussen in staat stellen om te stoppen, aan de kant te gaan en een veilige evacuatie uit te voeren, volgens de Global Technical Regulation on Electric Vehicle Safety #20 (GTR20)."
Hoe werkt Cell Guard?
Cell Guard wil de essentiële extra en vaak over het hoofd geziene gegevens leveren die nodig zijn voor een completer beeld van de gezondheid van accupacks.
Celontluchting en thermische runaway: In zowel EV- als ESS-toepassingen kunnen de gegevens die Cell Guard levert worden gebruikt om kruiscontroles uit te voeren met andere inputs, zoals celtemperaturen, om te controleren op celontluchting. De sensor geeft de gegevens door via de configureerbare CAN-interface, die gebruikt kan worden om de bestuurder te waarschuwen dat er een probleem is. De sensor kan ook het proces activeren om het circuit naar de accu af te sluiten, zodat deze kan afkoelen om thermische runaway te voorkomen.
Schade door inslag: De optionele versnellingsmeter van Cell Guard kan schokbelastingen tot 24G en de duur van de impact die het accupakket kan ondervinden, controleren. Deze informatie kan de wederverkoopmarkt van gebruikte EV's radicaal veranderen, waarbij kopers de broodnodige duidelijkheid krijgen om weloverwogen beslissingen te kunnen nemen over de staat van het accupakket en het onderhoud ervan. Het kan ook helpen om een veel beter inzicht te krijgen in de staat van de batterij bij hergebruik en recycling, evenals eventuele verzekeringsclaims.
Actieve koeling: Cell Guard kan het dauwpunt in de accu bewaken en worden gebruikt als input voor het thermisch beheer van de accu's om te voorkomen dat de accu's worden gekoeld tot het punt waarop condensatie zich op de accupolen zou kunnen afzetten, wat zou kunnen leiden tot kortsluiting en thermische incidenten.
Binnendringen van water: Als de vochtigheidsgraad in een verpakking hoog is, kan dit erop wijzen dat er water is binnengedrongen. Cell Guard heeft een vochtigheidssensor waarmee het systeem dit kan detecteren.
Beperkingen van de huidige batterijbeheersystemen
Hoewel EV-batterijpakken al zijn uitgerust met een Battery Management System (BMS), kan dit systeem beperkingen hebben als het gaat om het monitoren van de gezondheid van het batterijpakket. Temperatuursensoren kunnen bijvoorbeeld slechts aanwezig zijn voor elke paar cellen, waardoor het moeilijk is om problemen tijdig te detecteren. Problemen met cellen detecteren via spanningsschommelingen kan op korte termijn ook een uitdaging zijn omdat andere parallelle cellen de spanning kunnen opdrijven, waardoor problemen met een cel worden verhuld. Cell Guard kan deze beperking ondervangen door het BMS aan te vullen en meer gedetailleerde informatie over de gezondheid van het accupakket te leveren.
Cell Guard is ontwikkeld volgens ISO26262-processen en gecertificeerd volgens ISO Automotive Standards. Het wordt geassembleerd in het Verenigd Koninkrijk onder strikte kwaliteitsgecontroleerde omstandigheden om te voldoen aan de orders van een snel groeiend aantal OEM's en Tier 1's, waar het wordt gebruikt in ASIL B-toepassingen.
Met celbeveiliging, Metis Engineering zet een nieuwe standaard voor geavanceerde gezondheidscontrole van accu's in EV's. Meer veiligheid, minder weggooien, minder risico's en een ongeëvenaard inzicht in de conditie van de batterij zorgen voor gemoedsrust bij zowel EV-bestuurders als fabrikanten en dragen bij aan een bredere acceptatie van elektrische voertuigen.
