قد تبدأ المشكلة داخل بطارية السيارة الكهربائية في خلية واحدة لا يراها السائق، ولا تكشفها مؤشرات لوحة القيادة. ترتفع الحرارة موضعيا، وتنتقل إلى الخلايا المجاورة، وفي أسوأ السيناريوهات تدخل البطارية في حالة "الانفلات الحراري"، وهي سلسلة تفاعلات قد تنتهي بانبعاث غازات خطرة أو اشتعال حريق.
لكن ماذا لو استطاعت السيارة التقاط الإشارات الأولى لهذا الخلل، قبل أن يصل إلى عتبة الإنذار المعتادة؟ هذا هو السؤال الذي حاول فريق بحثي من جامعة تونغجي الصينية ومعهد فراونهوفر هاينريش هرتز الألماني الإجابة عنه، في دراسة نشرتها دورية "نيتشر كوميونيكيشنز" (Nature Communications) في 9 أكتوبر/تشرين الأول الجاري.
بدلا من الاكتفاء بقياس حرارة البطارية من عدد محدود من المواضع، وزع الباحثون حساسات تعتمد على الألياف الضوئية داخل حزمة بطارية تجريبية تضم 270 خلية. وبهذه الطريقة، ارتفع عدد نقاط قياس الحرارة من 32 نقطة في منظومة القياس الأصلية إلى 540 نقطة، دون الحاجة إلى تمديد مئات الأسلاك الكهربائية المنفصلة.
وتعمل الحساسات من خلال رصد تغيرات الضوء داخل ألياف دقيقة تتأثر بالحرارة، ثم تجمع خوارزمية التحذير القراءات، فلا تراقب مستوى الحرارة وحده، بل سرعة تغيرها واختلاف توزيعها بين مناطق البطارية. والفكرة أن ارتفاع حرارة نقطة صغيرة بصورة غير طبيعية قد يكون دلالة أهم من متوسط حرارة الحزمة بالكامل.
لم يقتصر الاختبار على المختبر، فقد جرب الباحثون منظومتهم على 7 سيارات كهربائية في ظروف تشغيل فعلية، بإجمالي 1284 يوما تشغيليا موزعة على المركبات. وشهدت سيارتان من السبع حالتي انفلات حراري: الأولى أثناء الشحن، والثانية بعد اكتمال الشحن.
في الحالة الأولى، صدر تحذير النظام المقترح قبل معيار الإنذار التقليدي المستخدم للمقارنة بـ554 ثانية، أي 9 دقائق و14 ثانية. وفي الحالة الثانية لم يتجاوز الفارق 25 ثانية. وهذا الاختلاف مهم؛ لأنه يكشف أن زمن التحذير يتأثر بطبيعة العطل وسرعة تطوره، وليس رقما ثابتا يمكن التعويل عليه في جميع السيارات.
وأجرى الفريق كذلك اختبارات على 23 خلية بطارية ووحدتين تجريبيتين، شملت ظروفا غير طبيعية مثل التسخين الزائد والشحن المفرط. ووصل أقصى تقدم في توقيت الإنذار داخل التجارب المعملية إلى 706 ثوان مقارنة بالمعيار المرجعي.
النتائج لا تعني أن النظام أخمد حريقا أو منع الانفلات الحراري. الإنجاز الذي عرضته الدراسة هو اكتشاف مؤشرات الخطر في وقت أبكر من معيار مقارنة يعتمد على تغير الجهد الكهربائي. وقد تمنح الثواني الإضافية أنظمة الحماية فرصة لاتخاذ إجراءات مناسبة، كما قد تتيح تنبيه السائق أو إيقاف الشحن، إذا اقترنت التقنية بإجراءات استجابة فعالة.
ومع ذلك، تبقى النتائج أولية من ناحية تعميمها. فالحالتان المسجلتان في السيارات الفعلية لا تكفيان لقياس الأداء في جميع أنواع البطاريات، أو مع اختلاف عمرها وكيميائها وتصميمها وأسباب أعطالها. كما أن إثبات إمكان تشغيل خوارزمية التحذير على معالج سيارات تجاري بصورة مستمرة ما زال يحتاج إلى عمل إضافي.
لا تتوافر هذه المنظومة -بوصفها تقنية معتمدة على نطاق واسع- في السيارات المعروضة بالأسواق. وحتى تتحول الأبحاث إلى تجهيزات إنتاجية، تظل الاستجابة لتحذيرات البطارية واتباع تعليمات الشركة المصنعة أساس السلامة.
وإذا ظهرت إشارات دخان أو رائحة غير مألوفة أو تحذير خطر من البطارية، ينبغي التوقف في مكان آمن، والخروج والابتعاد عن السيارة، وطلب خدمات الطوارئ عند وجود خطر، دون محاولة فتح حزمة البطارية أو إصلاحها ذاتيا.
وبينما تتسابق شركات السيارات الكهربائية لزيادة مدى القيادة وتقليص زمن الشحن، تفتح الدراسة بابا جديدا للمنافسة، لا يتعلق فقط بقدرة البطاريات على تخزين الطاقة، وإنما بسرعة اكتشاف الأخطار التي قد تنشأ داخلها، والتدخل قبل تحولها إلى كارثة.
