di Paolo Travisi
Entro il 2035 la quota delle auto elettriche supererà il 50% delle vendite
L’intelligenza artificiale per prevenire i guasti alle batterie montate sulle auto elettriche. Ma procediamo con ordine. Solo in Europa, nel 2023 sono state immatricolate 1,5 milioni di nuove auto elettriche, portando a 4,5 milioni il numero complessivo, pari ad un aumento del 48,5% rispetto al 2022 (fonte Eurostat). E le previsioni per il futuro su scala mondiale puntano ancora più in alto, perché secondo BloombergNEF, la quota globale delle elettriche supererà il 50% delle vendite prima del 2035, per poi raggiungere il 75% nel 2040.
Comprensibile dunque, perché vi sia una ricerca continua e crescente sulle batterie agli ioni di litio, con l’obiettivo di garantirne una sempre maggiore efficienza, ma soprattuto sicurezza; il problema principale è un fenomeno noto come fuga termica che può provocare l’incendio e l’esplosione della batteria.
L’intelligenza artificiale prevede il comportamento termico delle batterie
Nel tentativo di trovare una soluzione, negli ultimi anni università e centri di ricerca si stanno affidando con sempre maggiore frequenza all’utilizzo dell’intelligenza artificiale, addestrando algoritmi di machine learning per cercare di prevedere e comprendere le cause originali del comportamento termico delle batterie che scatenano il pericoloso fenomeno della fuga termica. Il fine, ovviamente, è aiutare la progettazione industriale.
Le tecniche di machine learning, infatti, possono analizzare grandi quantità di dati e identificare modelli e correlazioni complessi, che potrebbero non essere facilmente individuabili attraverso la modellazione matematica tradizionale, cioè senza ricorso all’IA. Al ricorso alle reti neurali si aggiunge anche la simulazione multifisica, cioè l’analisi di diversi fenomeni fisici e le loro interazioni, come è avvenuto per lo studio dal titolo Advancing Battery Safety, condotto da Basab Goswami del College of Engineering dell’Arizona negli Stati Uniti e pubblicato sul Journal of Power Sources.
La fuga termica e l’effetto domino delle batterie
“Un pacco batteria per veicoli elettrici è composto da celle di batteria strettamente collegate. I veicoli elettrici possono avere più di 1.000 celle in ogni pacco batteria. Se la fuga termica si verifica in una cellula, è molto probabile che anche le cellule vicine si riscaldino, creando un effetto domino. Se ciò accade, l’intero pacco batteria del veicolo elettrico potrebbe esplodere”, ha detto il ricercatore che ha condotto lo studio insieme al professore di ingegneria aerospaziale e meccanica Vitaliy Yurkiv.
Sensori termici e intelligenza artificiale per gestire la batteria
Secondo i due scienziati il problema si potrebbe risolvere integrando il framework sviluppato appositamente per il progetto (ovvero un’architettura logica di supporto sulla quale un software può essere progettato e realizzato) nel sistema di gestione della batteria per impedire di surriscaldarsi. Dopodiché verrebbero utilizzati sensori termici da avvolgere intorno alle celle della batteria che fornirebbero continuamente dati sulla temperatura interna ad un algoritmo di IA, in grado di prevedere le temperature future. A tal riguardo è stato implementato un metodo di modellazione per generare dati realistici sul comportamento di guida dei veicoli elettrici, proprio in funzione dell’apprendimento automatico, che potrebbe prevedere il momento in cui si svilupperebbe il surriscaldamento, quindi la fuga termica.
“Se riusciamo a conoscere il momento in cui inizia la fuga termica, allora possiamo sviluppare alcune soluzioni per fermare la batteria agli ioni di litio prima che raggiunga quella fase critica“, ha detto ancora il ricercatore americano. La ricerca di Goswami è stata pubblicata in un momento importante nella storia industriale americana della produzione di automobili, in quanto appena a luglio scorso, l’amministrazione Biden ha annunciato un investimento ai 1,7 miliardi di dollari nella produzione di veicoli elettrici in otto stati degli Stati Uniti, in cui nel 2023, le vendite globali di auto elettriche sono aumentate del 35% rispetto al 2022.
“Molte persone sono ancora riluttanti ad abbracciare le batterie a causa di vari problemi di sicurezza – sottolinea l’autore dello studio – per ottenere un’accettazione diffusa, è fondamentale per il pubblico sapere che la ricerca in corso stia affrontando attivamente questi problemi critici di sicurezza“.
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