I recenti incidenti di veicoli elettrici (EV) che prendono fuoco hanno sconvolto l’ecosistema indiano e ostacolato l’ampia adozione di questi veicoli. Prima di marzo di quest’anno, c’è stato un aumento sostanziale della domanda di veicoli elettrici e rapidi progressi nell’innovazione e nella tecnologia. I miglioramenti nella tecnologia delle batterie, attraverso una maggiore efficienza e autonomia, hanno reso i veicoli elettrici più accessibili al pubblico di massa, poiché il settore è attualmente dominato da due e tre ruote in India. Secondo Mordor Intelligence, il mercato indiano dei veicoli elettrici è stato valutato a 1,4 trilioni di dollari nel 2021e dovrebbe raggiungere 15,4 trilioni di dollari entro il 2027registrando a CAGR del 47,09% nel periodo di previsione (2022-2027). Da marzo, la sfida nei veicoli elettrici si è spostata da convenienza, ricarica e ansia da autonomia alla sicurezza. Sicurezza è stato di primaria importanza e un EV che prende fuoco ha portato a terribili conseguenze e persino fatali.
La domanda è: perché sta succedendo questo?
Un rapporto del Centro per la sicurezza esplosiva e ambientale dell’Organizzazione per la ricerca e lo sviluppo della difesa (DRDO) indica le batterie dei veicoli elettrici. I problemi evidenziati includono celle di scarsa qualità, mancanza di fusibile, problemi con la gestione termica e il sistema di gestione della batteria (BMS).
I problemi evidenziati provocano l’esperienza delle batterie “Fuga termica” problema, che porta agli incendi. Questo fenomeno si verifica quando un aumento della temperatura cambia le condizioni in un modo che provoca un ulteriore aumento della temperatura, portando spesso a un risultato distruttivo. I problemi evidenziati dal rapporto DRDO sono tutte potenziali cause di instabilità termica. Spieghiamo perché.
La temperatura atmosferica locale influisce direttamente sulla temperatura di esercizio della batteria. Per prestazioni efficienti, la temperatura di esercizio della batteria dovrebbe essere di circa 20°-35° C. Per mantenere la batteria a questa temperatura, i veicoli elettrici necessitano di un sistema di gestione termica della batteria (BTMS). Ora, con l’aumento delle temperature nelle nostre città, i BTMS sono messi alla prova e forse a causa del cattivo sistema di gestione termica delle batterie dei veicoli elettrici, si sta causando un’instabilità termica.
Un’altra causa dell’instabilità termica è probabilmente dovuta alla rapida ricarica della batteria. Con l’evoluzione della tecnologia delle batterie, anche la tecnologia di ricarica sta avanzando. Sebbene la ricarica rapida possa migliorare notevolmente la comodità dei veicoli elettrici, aumenta i rischi legati alle batterie. La ricarica rapida di un veicolo elettrico può surriscaldare il sistema della batteria, tanto da fondere i cavi elettrici e causare cortocircuiti, portando a conseguenze esplosive, come già visto da diversi incidenti legati alla ricarica.
Sebbene le condizioni climatiche calde e i sistemi di gestione termica inadeguati della batteria possano influire negativamente sulle prestazioni e ridurne la durata, da soli non possono causare instabilità termica. Come menzionato dal rapporto DRDO, l’inefficienza o addirittura l’assenza di un fusibile come meccanismo di sicurezza è un componente mancante che causa un’instabilità termica.
Le cause del runaway termico sopra evidenziate potrebbero essere dovute a entrambi progettazione inefficiente o test insufficienti dai produttori di veicoli elettrici. Ma i produttori non possono dedicare più tempo all’aumento dei test a causa dei vincoli di time-to-market.
Qual è la soluzione?
Come detto, la fase di progettazione e collaudo sono fasi molto importanti di qualsiasi realizzazione di un prodotto. Dall’era dell’industria 4.0, tutta la progettazione e i test si sono spostati digitalmente e sono stati eseguiti su potenti computer su larga scala attraverso ciò che viene chiamato Simulazioni ingegneristiche (di seguito denominate Simulazioni). Le simulazioni possono essere di vario tipo, alcune delle quali sono termiche (studio dell’effetto del calore e della temperatura sull’oggetto), strutturali (studio dell’effetto della forza, dello stress e del cedimento dell’oggetto), fluido (studio dell’effetto del flusso dentro e intorno a un oggetto), ed elettrochimico (studiando l’effetto della chimica sull’elettricità). Il runaway termico è un problema ingegneristico complesso, che coinvolge tutti i tipi di simulazioni sopra menzionati. Con i giusti strumenti di simulazione, le simulazioni consentono di simulare ogni possibile condizione fisica, aumento della temperatura, ricarica rapida o posizionamento dei fusibili e trovare le aree problematiche. Dopo l’identificazione, può anche aiutare a testare diverse soluzioni e quindi evitare la fuga termica del tutto.
La domanda allora diventa: perché stiamo vedendo le notizie?
BiIl problema più importante che i produttori di veicoli elettrici hanno con l’esecuzione di numerose simulazioni è la durata del tempo. Per eseguire una serie di simulazioni, possono essere necessari mesi per ottenere risultati con difetti e difetti minimi (simulazioni ad alta precisione). I produttori non possono permetterselo in quanto ostacola notevolmente il time-to-market. Pertanto, le aziende optano per simulazioni in grado di fornire soluzioni ma con diversi difetti e difetti minori (simulazioni di bassa precisione), che portano a grandi incidenti come esplosioni di veicoli elettrici, guasti del sistema e danni alla vita umana. Inoltre, se le aziende trovano del tempo per eseguire queste simulazioni con difetti e difetti minimi (simulazioni ad alta precisione), il costo che i produttori devono sostenere è molto alto a causa della necessità di supercomputer sia on-premise (costi di installazione e manutenzione) sia su cloud (a causa dell’elevata durata del calcolo).
Quindi il vero problema è il collo di bottiglia della tecnologia informatica. È qui che la tecnologia informatica di nuova generazione dei computer quantistici può intervenire e rivoluzionare settori come quello dei veicoli elettrici e del design delle batterie. Questa nuova tecnologia è molto più potente, consentendo capacità esponenziali a questi settori.
Prospettiva di simulazioni quantistiche
La potenza dei computer quantistici è dimostrata dalla sua capacità di eseguire le stesse simulazioni in molto meno tempo rispetto ai supercomputer classici. Pertanto, questa tecnologia può aiutare in modo significativo i produttori di veicoli elettrici nel loro time-to-market.
Inoltre, la capacità di ottenere un’elevata precisione dalle simulazioni è fondamentale per utilizzarle nel processo di sviluppo del prodotto. Poiché le simulazioni ad alta precisione richiedevano molto tempo prima, il che le rende proibitive, le simulazioni quantistiche ora possono consentire ai produttori di eseguire simulazioni accurate in un tempo ragionevole, in ore anziché in mesi. Una maggiore precisione non solo aiuterà le aziende a creare progetti più efficienti e a migliorare l’affidabilità dei loro veicoli, ma aiuterà anche a salvare qualcosa di inestimabile, ad es. “Abitare”. Inoltre, l’accelerazione dei calcoli Quantum consente utilizzi di elaborazione inferiori, diminuendo il costo complessivo e rendendolo accessibile per i produttori di veicoli elettrici.
Qual è il prossimo?
Nella sfera informatica, il Quantum Computing è il sistema rivoluzionario, che cambia la nostra comprensione dei calcoli e mostra un enorme potenziale, come mostrato da vari casi d’uso. Sebbene la prospettiva di simulazioni basate su Quantum offra il vantaggio di Better, Faster, and Cheaper, lo sviluppo è molto impegnativo poiché i computer Quantum funzionano in modi completamente diversi.
La buona notizia è che le aziende stanno già sviluppando e costruendo software di simulazione basato su Quantum, in grado di risolvere problemi di instabilità termica e ottimizzazione di BTMS. Il Quantum Computing è qui e ora!
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