يمكن أن تتعطل البطاريات في المركبات الكهربائية بسرعة، وأحيانًا تشتعل فيها النيران دون سابق إنذار، تعمل مختبرات ساندي الوطنية على اكتشاف هذه الأعطال مبكرًا وتوفير وقت تحذير كافٍ لركاب المركبات.
في حين أن المركبات الكهربائية تحتوي على أنظمة للكشف عن مشاكل الأداء مع بطاريات الليثيوم أيون، إلا أن هذه الأنظمة لا تركز على المخاوف الأمنية الوشيكة.
قال أليكس بيتس، أحد أعضاء مجموعة سلامة البطاريات في ساندي: “يمكن أن تختلف طبيعة حرائق البطاريات بشكل كبير، اعتمادًا على وضع الفشل، بعض البطاريات تسخن ذاتيًا لساعات، في حين أن البعض الآخر يسخن بشكل مفاجئ وعنيف، تبدأ البطارية في التسخين بشكل لا يمكن السيطرة عليه، مما يؤدي في النهاية إلى نشوب حريق”.
مؤشرات متأخرة لمشاكلالسلامة
تلتقط القياسات الحالية في أنظمة إدارة البطاريات درجة الحرارة والجهد، ولكنها مؤشرات متأخرة لمشاكل السلامة.
وهذا يعني أن التحذير قد لا يظهر إلا بعد فوات الأوان – عندما تكون البطارية على وشك الاشتعال أو عندما تكون مشتعلة بالفعل.
وقالت لورين توريس كاسترو، مسؤولة سلامة البطاريات في ساندي: “نحن نركز على تمديد وقت التحذير، هدفنا هو أن يوفر نظام التشخيص تحذيرًا مبكرًا، مما يسمح بالوقت الكافي لركن السيارة بأمان والخروج منها”.
وأضافت أن الهدف النهائي هو دمج نظام التحذير هذا في لوحة القيادة في السيارة.
تشخيص مبكر لأعطال بطاريات السياراتاختبار التشخيصات التجاريةالجاهزة
ولتحقيق هذه الغاية، قامت توريس كاسترو وفريقها باختبار التشخيصات التجارية الجاهزة على الخلايا الفردية ومجموعات البطاريات في مختبر اختبار إساءة استخدام البطاريات.
في حين أن المركبات الكهربائية تحتوي على أنظمة للكشف عن مشاكل الأداء مع بطاريات الليثيوم أيون، إلا أن هذه الأنظمة لا تركز على المخاوف الأمنية الوشيكة.
قال أليكس بيتس، أحد أعضاء مجموعة سلامة البطاريات في ساندي: “يمكن أن تختلف طبيعة حرائق البطاريات بشكل كبير، اعتمادًا على وضع الفشل، بعض البطاريات تسخن ذاتيًا لساعات، في حين أن البعض الآخر يسخن بشكل مفاجئ وعنيف، تبدأ البطارية في التسخين بشكل لا يمكن السيطرة عليه، مما يؤدي في النهاية إلى نشوب حريق”.
دمج نظام التحذير في لوحةالقيادة
تلتقط القياسات الحالية في أنظمة إدارة البطاريات درجة الحرارة والجهد، ولكنها مؤشرات متأخرة لمشاكل السلامة.
وهذا يعني أن التحذير قد لا يظهر إلا بعد فوات الأوان – عندما تكون البطارية على وشك الاشتعال أو عندما تكون مشتعلة بالفعل.
وقالت لورين توريس كاسترو، مسؤولة سلامة البطاريات في ساندي: “نحن نركز على تمديد وقت التحذير، هدفنا هو أن يوفر نظام التشخيص تحذيرًا مبكرًا ، مما يسمح بالوقت الكافي لركن السيارة بأمان والخروج منها”.
وأضافت أن الهدف النهائي هو دمج نظام التحذير هذا في لوحة القيادة في السيارة.
ولتحقيق هذه الغاية، قامت توريس كاسترو وفريقها باختبار التشخيصات التجارية الجاهزة على الخلايا الفردية ومجموعات البطاريات في مختبر اختبار إساءة استخدام البطاريات.
وقال توريس كاسترو “إن هدفنا هو وضع معايير للحلول المتاحة تجارياً لمختلف الأعطال التي تظهر استجابات متباينة وتتطلب تشخيصات مخصصة. لا يوجد مقاس واحد يناسب الجميع. نسعى إلى تحديد أدوات محددة يمكنها توفير تحذيرات مبكرة لظروف فشل معينة وكيمياء البطاريات وهندسة الخلايا”.
وقال توريس كاسترو”إننا نتمتع بخبرة واسعة في فريقنا. فنحن نفهم علم المواد، والكيمياء الكهربائية، والهندسة، والأهم من ذلك، كيف ولماذا تفشل البطاريات”.
وقد حظيت ورقة بحثية نشرت في وقت سابق من هذا العام في مجلة الجمعية الكهروكيميائية والتي تصف أبحاث ساندي باهتمام كبير.
وقال بيتس “إنه عمل مهم، فالصناعة مهتمة بهذا المجال، وما زال المجال مفتوحا على مصراعيه، وقد بدأت هذه المخطوطة إلى حد كبير المحادثة، أو على الأقل دفعت بها إلى صدارة سلامة البطاريات للسيارات الكهربائية”.
سلطت الورقة البحثية الضوء على التقنيات المستخدمة للكشف عن علامات الفشل ولها آثار تتجاوز البطاريات للسيارات الكهربائية.
وأوضح توريس كاسترو “إننا نعمل مع منظمة في كوريا الجنوبية لتقييم الاستخدام المحتمل لهذه التقنية في أنظمة تخزين الطاقة في الشبكة، نحن نتحدث عن بطاريات كبيرة”.
تشخيص مبكر لأعطال بطاريات السياراتطرق أخرى لفحص الإشارة
يتفق توريس كاسترو وبيتس على أن هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به فيما يتعلق باكتشاف فشل بطارية السيارة الكهربائية، قائلا “المرحلة التالية هي فهم القيود وتطبيق خوارزميات التعلم الآلي على مجموعات البيانات، نحن بحاجة إلى طرق أخرى لفحص الإشارة والتأكد من أنها سريعة ودقيقة وليست إيجابية كاذبة”
ومن مجالات التركيز الأخرى تطوير تكنولوجيا الاستشعار إلى الحد الذي أصبحت فيه أجهزة الاستشعار تصدر أكثر من مجرد تحذيرات.
وقال توريس كاسترو “إن هذه الأدوات قادرة أيضًا على تفعيل تدابير التخفيف، على سبيل المثال، عند تلقي تحذير، يمكن للنظام تشغيل نظام إدارة الحرارة للبطارية لبدء تبريدها”.
وفي الخطوة التالية، سيحتفظ ساندي بمجموعات بطاريات من المركبات الكهربائية في المختبر، وسيتم تفكيك الخلايا واختبارها على مقاييس مختلفة للتحقق من قيود التشخيصات الحالية في السوق.
وقال توريس كاسترو: “من المثير للغاية أن نكون في طليعة السلامة العملية للبطاريات، حيث سيمتد عملنا إلى ما هو أبعد من المختبر”، نحن دائمًا متحمسون للعلم”.