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Cubic ATRS-1012: Sensor de gas CO2+H2 integrado para la alerta temprana de fugas térmicas en baterías de litio de vehículos eléctricos

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Un método eficaz de detección de gases para la alerta temprana de embalamiento térmico

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El escape térmico es uno de los riesgos de seguridad más graves asociados a las baterías de iones de litio utilizadas en los vehículos eléctricos. Una vez iniciado, puede derivar rápidamente en incendios o explosiones, poniendo en peligro tanto a los ocupantes del vehículo como a los bienes circundantes. Reconociendo el grave peligro, la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carretera de EE.UU. (NHTSA) publicó la norma final de las Normas Federales de Seguridad de Vehículos de Motor, en vigor en febrero de 2025. La norma final introdujo de nuevo la Norma Federal de Seguridad de Vehículos de Motor (FMVSS) PARTE 571 nº 305a - Vehículos de propulsión eléctrica: Electric Powertrain Integrity, que será obligatoria el 1 de septiembre de 2027.

Según la sección S13 de la norma PART 571 No. 305a, se hace hincapié en la advertencia en caso de evento térmico en el REESS, "El vehículo deberá proporcionar una advertencia al conductor en caso de evento térmico en el REESS cuando el vehículo esté en modo de conducción activa posible. El sistema de alerta en caso de evento térmico deberá supervisar su propia preparación. La advertencia se activará en un plazo de tres minutos a partir del inicio del evento térmico. La advertencia consistirá en señales auditivas y visuales que permanecerán activas durante al menos 5 minutos. En el caso de un vehículo con sistemas de conducción automatizados y sin mandos de conducción manuales, la advertencia visual debe proporcionarse a todos los ocupantes de la fila delantera". El requisito normativo subraya la creciente importancia de la detección rápida y oportuna de las señales tempranas de fallo de la batería para garantizar la seguridad de los ocupantes y el cumplimiento de las normas mundiales.

La detección de gases ha demostrado ser uno de los métodos más eficaces de alerta temprana de embalamiento térmico entre las diversas estrategias de detección para facilitar la detección rápida y eficaz del embalamiento térmico en pocos minutos. Cuando se produce una fuga térmica, las baterías de iones de litio liberan una mezcla de gases, como dióxido de carbono (CO2), hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO). En baterías de distintos tipos químicos, estos tres gases presentan las mayores concentraciones de fuga. La monitorización de la concentración de estos gases proporciona una visión directa de las reacciones que se producen en el interior de las celdas, lo que permite reconocer en tiempo real comportamientos anómalos. En comparación con la monitorización de la temperatura o la tensión, la detección de gases puede identificar las primeras fases de descomposición, ofreciendo una ventana de tiempo crítica para que el sistema de gestión de baterías (BMS) active medidas de seguridad como el aislamiento del circuito, la refrigeración o el apagado.

Entre todos los gases liberados, el dióxido de carbono (CO2) se ha revelado como el indicador más fiable e indispensable para la detección precoz del embalamiento térmico. El CO2 se genera en cantidades sustanciales al principio del suceso y presenta cambios de concentración estables y medibles. Una monitorización eficaz del CO2 permite el reconocimiento inmediato de los eventos térmicos, ayudando a mitigar la escalada hacia daños graves o irreversibles de la batería. Además del CO2, el hidrógeno (H2) también se considera un gas indicador eficaz para alertar con antelación en caso de fuga térmica.

Gracias a su amplia experiencia en I+D en el campo de la detección de gases, Cubic, uno de los principales fabricantes de sensores y analizadores de gases, ha desarrollado el ATRS-1012, un sensor integrado de detección de fugas térmicas de baterías de litio diseñado para proporcionar una rápida identificación de las primeras etapas de la expulsión de gases CO2 y H2 en caso de fugas térmicas, ofreciendo una advertencia oportuna en respuesta a las cambiantes demandas de seguridad.

El sensor ATRS-1012 de Cubic puede supervisar eficazmente el CO2 y el H2 liberados por las baterías de iones de litio y generar una señal de alerta temprana para el sistema de gestión de baterías (BMS), con el fin de formular estrategias de alarma de seguridad. Cubic combina de forma innovadora la tecnología de infrarrojos no dispersivos (NDIR) y la tecnología de conductividad térmica (TC) MEMS para integrar una solución de sensor con características notables, como un tiempo de respuesta rápido, una larga vida útil y un bajo consumo de energía, que podría utilizarse ampliamente en vehículos eléctricos con baterías de litio.

Características:
- Tecnología de infrarrojos no dispersivos (NDIR) para la detección de CO2
- Tecnología MEMS de conductividad térmica para la detección de H2
- Tiempo de respuesta rápido (<1s)
- Menos interferencias cruzadas con otros gases
- Bajo consumo de energía
- Componentes de fabricación propia para automoción

A medida que la industria mundial de los vehículos eléctricos acelera hacia la electrificación, la seguridad de las baterías sigue siendo una prioridad absoluta. La detección temprana de fugas térmicas no es sólo un requisito normativo, sino también un factor clave para proteger vidas y bienes. Como proveedor de automoción de nivel 1, Cubic ha obtenido la certificación IATF 16949, respaldada por un sistema de gestión de calidad de automoción y una amplia experiencia en la producción en masa automatizada, lo que garantiza que sus sensores de gas de automoción sean altamente fiables y estén listos para su despliegue generalizado, ofreciendo a los fabricantes de equipos originales una solución de detección de fugas térmicas fiable y adaptable para mejorar la seguridad de las baterías y promover el desarrollo sostenible de la movilidad eléctrica.

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