Con l’aumento della popolarità dei veicoli elettrici, cresce la preoccupazione per la sicurezza dei veicoli stessi e delle batterie che li alimentano.
Il settore dei veicoli elettrici (EV) sta costantemente spingendo i limiti dell’ingegneria automobilistica e della sostenibilità ambientale, rendendolo leader nei progressi tecnologici. In questo rapido sviluppo, la sicurezza termica, compreso il rischio di fuga termica, è diventata una preoccupazione fondamentale per i produttori di batterie EV e per i consumatori, soprattutto considerando i potenziali rischi di incendio.
Grazie ad aziende come FLIR, disponiamo di una tecnologia rivoluzionaria di termografia che sta cambiando completamente il modo di affrontare la gestione del rischio e la prevenzione degli incendi nelle auto elettriche. La tecnologia a infrarossi sta rivoluzionando la nostracapacità di proteggere i sistemi di batterie dei veicoli elettrici e di migliorare la sicurezza generale del veicolo.
Approfondendo l’impatto della termografia nel settore dei veicoli elettrici, questo articolo evidenzia come la tecnologia stia innalzando le misure di sicurezza termica, consentendo il rilevamento precoce dei problemi e garantendo il benessere sia dell’ambiente che degli occupanti del veicolo attraverso una maggiore protezione della batteria dei veicoli elettrici.
Capire i fondamenti delle batterie agli ioni di litio
Capire le fondamenta delle batterie agli ioni di litio è essenziale prima di esplorare l’applicazione della termografia nel mercato dei veicoli elettrici. Le batterie agli ioni di litio sono comunemente impiegate nei veicoli elettrici grazie all’elevata elettronegatività e alla bassa densità del litio, che consentono di produrre una notevole quantità di elettricità.
Una tipica batteria agli ioni di litio è composta da un anodo, realizzato con un composto a base di carbonio, e un catodo in ossido di litio. La cella ricaricabile è creata dal flusso costante di elettroni tra l’anodo e il catodo all’interno della cella.
Produzione di batterie agli ioni di litio
Secondo la fonte FLIR, la produzione di batterie agli ioni di litio solitamente comprende le seguenti fasi:
- Smistamento: Le celle vengono ispezionate manualmente per individuare deformazioni visibili, danni, perdite e valutare la gamma di resistenza interna, garantendo così la qualità del prodotto finale.
- Realizzazione del pacco: Le celle vengono saldate insieme per formare un pacco, combinandole in serie o in parallelo in base alle specifiche di output richieste.
- Combinazione dei pacchi batteria: I pacchi batteria vengono collegati attraverso circuiti e un sistema di controllo per completare il processo di produzione di una batteria agli ioni di litio.
- Test: Il prodotto finito viene sottoposto a cicli di carica e scarica per monitorare il comportamento della batteria EV.
Nozioni di base sulla termografia
La termografia si basa sul principio della radiazione infrarossa emessa da un oggetto. Sebbene questa radiazione non sia visibile all’occhio umano, le telecamere calibrate per tale lunghezza d’onda sono in grado di rilevarla. Queste termocamere risultano utili per i test e i monitoraggi non distruttivi e senza contatto, poiché presentano una precisione di 0,1°C nella misurazione della temperatura.
Visibile vs. infrarosso
Le firme di calore degli oggetti sono visibili solo quando l’oggetto raggiunge una temperatura di 1000°C. Tuttavia, le termocamere a infrarossi sono in grado di rilevare le tracce di calore di oggetti a temperature fino a -60°C.
A differenza delle telecamere per la visione notturna, che amplificano piccole quantità di luce, le termocamere sono specializzate nell’acquisizione di firme di calore per scopi di sicurezza termica, funzionando in modo ottimale anche in assenza di luce, essenziale per il rilevamento degli incendi.
Applicazioni delle termocamere
Le termocamere hanno trovato varie applicazioni in diversi settori, come ad esempio:
- Servizi elettrici per la manutenzione predittiva
- Industria petrolifera e del gas per la manutenzione predittiva, la visualizzazione dei composti organici volatili (COV), l’ispezione dei forni e il monitoraggio delle torce;
- Industria manifatturiera per la manutenzione predittiva, il controllo qualità e la ricerca e sviluppo (R&S).
Abbiamo già trattato le applicazioni delle termocamere in un paio di articoli precedenti, concentrandoci sulle termocamere nei data center, sul ruolo delle termocamere nel risparmio energetico e anche sucome utilizzare le termocamereper rilevare i fantasmi, ma oggi ci concentreremo sulle termocamere nei veicoli elettrici.
Applicazioni della termografia nel settore dei veicoli elettrici
Per prevenire il surriscaldamento e i potenziali incendi, la termografia viene utilizzata per monitorare le temperature delle batterie dei veicoli elettrici. Questa tecnica è fondamentale per individuare i punti caldi o la distribuzione irregolare della temperatura che possono segnalare un rischio di incendio, come celle compromesse o saldature di qualità inferiore.
Saldatura
La saldatura è un processo cruciale nell’assemblaggio delle batterie EV, dove la precisione e l’integrità strutturale sono fondamentali. Per costruire un pacco batterie EV robusto, le unità di celle al litio devono essere saldate meticolosamente. Tuttavia, saldature di qualità inferiore possono introdurre difetti nel prodotto finale. Utilizzando la termografia per i test sulle batterie, i tecnici possono identificare rapidamente le saldature difettose monitorando le sottili variazioni di temperatura lungo il cordone di saldatura, migliorandole misure di prevenzione degli incendi.
Perdite dalle celle
Che si tratti di perdite fisiche di elettrolito o di perdite di energia dovute a malfunzionamenti elettrici, le perdite delle celle della batteria possono mettere a repentaglio la sicurezza e l’efficienza dei veicoli elettrici. La tecnologia di imaging termico eccelle nella valutazione del rischio di incendio, rilevando queste perdite in modo tempestivo e non invasivo, individuando le discrepanze di temperatura quando la cella è compromessa e contribuendo così alle strategie di soppressione degli incendi.
Riscaldamento irregolare
Nonostante gli accurati test sulle batterie durante la produzione, occasionalmente una cella difettosa può infiltrarsi nella linea di produzione. Queste celle spesso presentano piccole discrepanze di temperatura durante le valutazioni. Una termocamera, parte integrante delle procedure di sicurezza termica, può facilmente catturare queste variazioni, garantendo il controllo della qualità.
Carica e scarica
Il controllo della temperatura è fondamentale durante le fasi di carica e scarica delle batterie EV, con temperature che possono potenzialmente aumentare di 5-6°C. La termografia facilita il monitoraggio senza contatto della temperatura dei pacchi di batterie agli ioni di litio, consentendo misurazioni precise della temperatura superficiale durante queste fasi critiche.
Caratteristiche della tecnologia a infrarossi
La tecnologia a infrarossi svolge un ruolo trasformativo nella protezione antincendio, ma ha i suoi limiti, come l’incapacità di penetrare il vetro. Tuttavia, è in grado di attraversare la nebbia, le materie plastiche sottili e persino le finestre di ispezione a infrarossi speciali progettate per le applicazioni industriali, mantenendo un’elevata sensibilità termica.
L’efficacia della termografia nel monitoraggio della temperatura è influenzata da diversi fattori, tra cui la risoluzione di una termocamera a infrarossi, le dimensioni dell’obiettivo e il numero di rilevatori, che determinano le capacità del suo campo visivo.
Conclusioni
Con la crescita dell’industria dei veicoli elettrici, aumentano anche i problemi legati alla sicurezza antincendio. Tuttavia, molti di questi rischi possono essere significativamente mitigati grazie all’uso della termografia. Questa tecnologia è indispensabile per garantire l’affidabilità e la sicurezza delle batterie EV, consentendo il monitoraggio non distruttivo e senza contatto delle fluttuazioni di temperatura.
Prodotti consigliati
IR Windows, FLIR
Termocamera E96, FLIR
Termocamera a infrarossi E8 Pro, FLIR
Termocamera E54, FLIR
Fonte:FLIR
Domande frequenti
Questo sistema è cruciale nell’immagazzinare energia, mantenendo le temperature della batteria entro intervalli ottimali per prevenire il surriscaldamento, prolungando così la vita della batteria e rafforzando l’efficienza e la sicurezza termica complessiva del veicolo.
L’adozione di sistemi avanzati di gestione delle batterie, l’impiego di materiali ignifughi e l’integrazione di sensori per il rilevamento precoce del surriscaldamento sono strategie fondamentali per prevenire gli incendi. La manutenzione regolare e gli aggiornamenti software contribuiscono ulteriormente alla protezione antincendio, mentre la tecnologia di termografia può individuare tempestivamente problemi legati al calore, consentendo una risoluzione rapida e migliorando la sicurezza delle batterie dei veicoli elettrici.
Nei veicoli elettrici, il termine “fuga termica” si riferisce a una condizione in cui un aumento repentino di temperatura in una cella della batteria innesca un ciclo di riscaldamento auto-alimentante che si intensifica rapidamente, potenzialmente causando incendi o esplosioni. Sottolinea l’importanza cruciale di un’efficace gestione termica per mitigare questi rischi.
Attraverso l’utilizzo della tecnologia delle immagini termiche, i vigili del fuoco possono individuare efficacemente incendi, localizzare punti caldi, individuare vittime e identificare l’origine degli incendi, anche in condizioni di fumo e oscurità. Questa capacità è essenziale nella gestione degli incendi dei veicoli elettrici, poiché facilita la visualizzazione delle differenze di temperatura, agevolando la navigazione e il processo decisionale durante le operazioni di soccorso e spegnimento del fuoco.
Il sistema di gestione termica dei veicoli elettrici non solo è vitale per la salute delle batterie, ma anche per mantenere un ambiente abitabile all’interno dell’abitacolo. Regolando la temperatura del motore elettrico, dell’elettronica di potenza e della batteria, assicura un comfort ottimale per i passeggeri, proteggendo nel contempo i componenti critici del veicolo.
Il sistema di gestione termica di un veicolo elettrico è essenziale per l’efficienza energetica, garantendo che batterie e motori funzionino alle temperature ottimali. Questa ottimizzazione contribuisce direttamente a preservare la durata della batteria e a prevenire il degrado delle prestazioni, massimizzando così l’autonomia complessiva del veicolo e mantenendo la salute della batteria.
Per massimizzare le prestazioni e la durata delle batterie agli ioni di litio, è consigliabile utilizzare il caricabatterie consigliato dal produttore, caricare la batteria a una temperatura ottimale e mantenerla tra il 20% e l’80% di carica. Inoltre, è importante scollegare la batteria una volta che è completamente carica per evitare sovraccarichi che potrebbero compromettere la sua salute nel tempo.
