Dall’Europa all’America, fino alla Cina, tutto il mondo si sta preparando per l’invasione delle vetture a zero emissioni. Nello Stato dei Dragoni, a onor del vero, costituiscono già una realtà consolidata, frutto di un lavoro lungimirante e proseguito fino ai giorni nostri. Le realtà locali hanno maturato un vantaggio competitivo notevole sulla concorrenza occidentale e mirano a prendersi pure il Vecchio Continente. Eppure, nemmeno loro sono riuscite a fornire una risposta specifica nella gestione e nello smaltimento delle batterie delle auto elettriche.
Batterie auto elettriche, il sensore rivoluzionario di Metis Engineering: con Cell Guard la longevità crescerà
Con le decisioni assunte dalla politica internazionale il proposito è di favorire il passaggio a veicoli ecosostenibili. Seppur parecchi capi d’industria non nutrano grandi simpatie per le bev, anche loro stanno ormai accettando l’idea di doversi adeguare al nuovo corso. Negli scorsi giorni, il numero uno del gruppo Renault e di ACEA (European Automobile Manufacturers’ Association), Luca de Meo ha prospettato un futuro nebuloso a causa delle bev. Che saranno appannaggio dei ricchi, mentre le famiglie “normali” rimarranno appiedate. Un’industria da 17 milioni di componenti l’anno nel Vecchio Continente è qualcosa di irraggiungibile, a suo avviso. Per questo aveva esercitato delle pressioni affinché la Commissione UE rinviasse il bando delle endotermiche dal 2035 al 2040. In tal caso, infatti, la crescita del comparto avrebbe avuto luogo in maniera graduale.
Così, invece, occorrerà mettere il piede sull’acceleratore, con il ceto meno abbiente costretto a virare o a mantenere l’usato, finché le istituzioni lo permetteranno. Tuttavia, lo stesso de Meo ha ammesso che i propulsori a combustione interna sono ormai superati. Già oggi i powertrain elettrici garantiscono, in diversi casi, delle prestazioni migliori e i costi di gestione si sono sensibilmente ridotti. In buona sostanza, pure il gruppo Renault promette di esserci nella transizione ecologica. Dello stesso avviso è anche il top manager di Stellantis, Carlos Tavares. Resistere al cambiamento significa precludersi importanti opportunità di business e nessuno può concedersi il lusso di non salire sul treno ormai partito.
Sulle batterie agli ioni di litio sono in corso degli studi in ogni angolo del Pianeta. Diverse compagnie sono sorte negli ultimi anni proprio perché dalla prospettiva di fare affari proficui mediante la ricerca e lo sviluppo in proposito. Si aprono, dunque, due strade parallele, di cui una riguarda l’impiego diretto e una sull’accumulo e l’ottimizzazione dell’energia. Lungo quest’ultimo binario si muove Metis Engineering, start-up gallese con sede a Bristol specializzata nella realizzazione di sensori e dispositivi applicabili pure nel settore automotive. È suo il sistema Cell Guard, preposto al controllo e al monitoraggio delle batteria, che promette di rivoluzionarie la fase di verifica dello “stato di salute” delle batterie auto elettriche.
Come funziona
Cell Guard fornisce un prospetto accurato sulle condizioni di un accumulatore agli ioni di litio per massimizzare la longevità, oltre a rilevare l’eventuale sfiato delle celle, un segnale imminente guasto grave della batteria, riducendo in misura significativa la probabilità di fuga termica. Altrimenti detta Thermal Runaway, la fuga termica fa riferimento a una situazione dove all’aumentare della temperatura esterna segue quella della batteria; ciò provoca uno squilibrio del sistema e, pertanto, velocizza il degrado delle componenti. La temperatura di esercizio ideale va da un limite minimo di 15 gradi, sotto i quali i cicli di carica e scarica si riducono, a un massimo di 60 gradi. Nel secondo scenario hanno origine delle reazioni chimiche, ree di portare la temperatura interna a superare, in poco tempo, i 300-400 gradi, scaturendo esplosioni o incendi.
Entrando nello specifico, le cause di fuga termica sono quattro:
- cortocircuito esterno;
- cortocircuito interno;
- sovraccarico della batteria;
- correnti eccessive.
Mentre gli attuali sistemi di monitoraggio delle celle della batteria (BMS) esaminano, di solito, solo la temperatura e la tensione, Cell Guard monitora una serie di parametri ambientali come:
- COV (Composti Organici Volatili): sono dei composti chimici a base di carbonio presenti sotto forma di vapore o con la tendenza a evaporare facilmente;
- variazione della pressione, con lo spostamento dell’equilibrio versione la reazione chimica dove sono maggiormente presenti le molecole;
- umidità;
- punto di rugiada: è la temperatura in corrispondenza della quale l’aria comincia a condensare.
Inoltre, un accelerometro opzionale permette di registrare i carichi d’urto, vale a dire la forza improvvisa esercitata quando un oggetto accelera o decelera all’improvviso.
I dati rilevati possono essere impiegati per il controllo incrociato con altri input, quali, ad esempio, le temperature delle celle e i picchi di pressione, in maniera da accertare lo sfiato delle celle. Il sensore veicola i dati tramite un’interfaccia CAN configurabile a un’unità di controllo, come l’ECU del veicolo. Poco dopo lo sfiato della cella il conducente viene così attivato. Il sensore blocca il surriscaldamento, dando l’opportunità al pacco batteria di raffreddarsi e prevenire, perciò, la fuga termica.
Il meccanismo e la capacità dell’accelerometro
L’accelerometro di Cell Guard sa monitorare i carichi d’urto fino a 24 G e la durata dell’impatto che il battery pack potrebbe subire, riducendo i danni. Le informazioni raccolto possono contribuire a un maggiore grado di trasparenza e consapevolezza degli acquirenti nel momento in cui sono sul punto di acquistare una bev usata. Può anche aiutare a tracciare un prospetto più accurato sulle condizioni delle batterie delle auto elettriche per il riutilizzo e il riciclaggio, nonché eventuali richieste di risarcimento successive.
Inoltre, Cell Guard ha la capacità di monitorare il punto di rugiada del battery pack e inoltrare un avviso prima che la condensa di depositi sui relativi terminali, il che potrebbe determinare cortocircuiti e incidenti termici. Il sensore dispone peraltro di un pin programmabile che può controllare al raggiungimento di una data soglia. Una modalità a basso consumo continua a tenere sotto controllo il pacco batteria e, se viene raggiunto un certo valore, comincia a trasmettere su CAN e attivare un processo di risoluzione dell’eventuale problema.
Joe Holdsworth, amministratore delegato di Metis Engineering, ha sottolineato che con Cell Guard stanno rivoluzionando il modo in cui le batterie vengono monitorare e gestire nelle bev e nei sistemi di accumulo dell’energia. Con il loro progressivo invecchiare, cresce in modo significativo la possibilità che, su un pacchetto di centinaia o migliaia, una cella abbia difetti. Il rilevamento tempestivo dello sfiato è essenziale per la sicurezza degli occupanti della vettura e degli utenti della strada siti nelle vicinanze. Il sensore – ha proseguito Holdsworth – offre dei dati più precisi e attendibili in confronto agli attuali prodotti equivalenti adibiti al monitoraggio delle celle della batteria, a una spesa di gran lunga inferiore, fino a dieci volte più accessibile rispetto alle alternative.
Batterie auto elettriche: i vantaggi di Cell Guard
Cell Guard non solo migliora di parecchio la salute e la longevità della batteria, bensì fornisce ai consumatori informazioni preziose e accurate sulle condizioni inerenti delle bev usate, una grande assenza, da colmare al più presto. Durante le fasi della compravendita il potenziale acquirente verrebbe messo nella posizione di assumere la scelta con una maggiore cognizione. Avete presente quanto è frustrante scoprire di avere comprato un mezzo ormai in procinto di arrivare alla fine del suo ciclo di vita? Con Cell Guard le batterie delle auto elettriche non dovrebbero avere più segreti. Al momento non è stato comunicato se Metis Engineering abbia o meno sottoscritto degli accordi con alcuni produttori.
