弗劳恩霍夫研究所实现电动汽车电池的X射线分析自动化

弗劳恩霍夫IIS研究所开发了一款软件，可自动检测完整电动汽车电池的X光图像，以发现机械缺陷。该技术是在AIR研究项目中研发的，旨在补充传统的电池诊断方法，为事故受损车辆以及即将再次使用的电池提供更多信息。

该X光分析软件能够检测出位置偏移的圆形电池单格，并自动标出变形区域。

图片来源：弗劳恩霍夫IIS研究所

弗劳恩霍夫IIS的X射线技术发展中心与慕尼黑应用科技大学合作，开发出一种方法，无需打开电池外壳或拆下单个组件即可对完整的高压电池进行X射线检测。AIR系统（AIR意为“利用X射线技术对牵引电池进行检查”）并非新事物：弗劳恩霍夫机构早在2024年就展示了这项检测技术，并已在100多辆私人电动汽车上进行了测试。不过，新的是一套能够自动分析生成的2D X射线图像的软件库。

据弗劳恩霍夫IIS称，该软件能够自动识别目前所检测的电池类型中的圆柱形电芯、棱柱形电芯以及软包电芯。随后它还能检测几何形状的异常，这些异常可能表明电芯发生了位移或变形，或是出现了膨胀现象。

该测量装置类似汽车清洗站：位于车辆上方的X射线源负责扫描车辆及底盘上的电池，而下方的探测器则用于捕捉辐射信号。根据不同的测试配置，也可能仅对电池组进行检测。弗劳恩霍夫研究所此前表示，扫描完整车辆所需的测量时间约为十分钟。据该研究所称，在所使用的测试环境中，对电池组进行自动评估大约需要五分钟。不过，总体测试时间还会受到电池组尺寸、测量装置以及所需投影次数的影响。

除了X射线分析之外，目前已有多种方法用于评估二手电动汽车电池，其主要目的是确定其电气与电化学状态或健康状况（SoH）。Aviloo的一项评估最近证明了单独检测的重要性：在50多万辆被检测的电动汽车中，即便属于同一型号且行驶里程相近的车辆，其健康状况也存在显著差异。

然而，健康状况并不能直接反映电池组内部电芯和模块的机械完整性。老化、振动或事故都可能导致其出现位移和变形。而这正是AIR项目要解决的难题。

X射线分析可补充传统的电池诊断方法

X射线检测并非用于替代电池的电气测试。相反，这些图像旨在提供有关机械完整性的额外信息，从而成为更全面的状况与安全评估的一部分。例如，在决定对发生事故损坏的电池是应进一步检测、运输、储存、再利用还是回收时，这一信息就十分重要。

为展示其运作方式，该项目研究了大众ID.3等车型。在DEKRA的实验室条件下，该车辆以79公里/小时的速度向前行驶，撞上了静止的大众Tiguan的后部。尽管车辆前部出现严重变形，但弗劳恩霍夫研究所称，在对底盘电池的X光图像进行分析后，并未发现任何影响安全的关键结构异常。

该软件自动定位了九个电池模块中的软包电池，并对比了所选电池边缘的曲率等参数。据该研究所称，未发现任何严重的偏差、重叠或凸起现象。

然而，仅凭这些图像并不足以判定电池可继续使用。进一步的评估包括依据DEKRA指南进行的危险性分析、来自事件数据记录器和电池管理系统的数据，以及额外的电气测试。通过这项全面评估，该高压电池被归类为最低级别的EUCAR危险等级0，因而获得了继续使用的批准。

在另一块存在圆柱形电芯的碰撞损伤电池中，分析结果则有所不同。软件检测到有明显变形的区域，且电芯位置与参考状态存在偏差。尽管未发现电芯膨胀的迹象，但由于机械变形，该电池仍不被建议继续使用。

X射线技术也被用于其他领域来检测电池。例如，弗劳恩霍夫EMI研究所开发了一种高速X射线系统，能够在负载测试和安全测试期间可视化单个大容量电池单元内部的动态过程。该系统计划于2028年安装在大众汽车在萨尔茨吉特设立的电池子公司PowerCo中。

与此同时，AIR技术除了可用于事故车辆外，还可能适用于其他更多场景。弗劳恩霍夫IIS研究所指出，二次利用便是其潜在的应用领域之一。该研究所还认为，这项技术有望用于未来电动汽车定期技术检测中的检查方案。不过，弗劳恩霍夫研究所尚未公布将其纳入常规定期技术检测的具体计划。未来，位于菲尔特的X射线技术发展中心所规划的“巨眼”CT系统，预计也将能够对完整的电动汽车进行三维分析。