Fraunhofer IIS automatiza el análisis por rayos X de las baterías de los automóviles eléctricos
Foto: Dekra
El Instituto Fraunhofer para Circuitos Integrados IIS ha desarrollado, en el marco del proyecto AIR (Inspección de baterías de propulsión mediante tecnología de rayos X), una biblioteca de software para el análisis automático de proyecciones en 2D de las baterías de los vehículos. Este método, creado en el centro de desarrollo de tecnología de rayos X junto con la Universidad de Múnich, tiene como objetivo evaluar la integridad mecánica de las baterías de alto voltaje usadas o dañadas, sin necesidad de abrir el carcasa de la batería ni desmontar sus componentes.
En las variantes de baterías analizadas hasta el momento, el sistema localiza automáticamente celdas redondas, celdas prismáticas y celdas de tipo pouch, además de detectar anomalías geométricas que pueden indicar desplazamientos, deformaciones o hinchazón de las celdas.
Las baterías de propulsión usadas, siempre que cuenten con suficiente capacidad restante y un estado de seguridad adecuado, pueden seguir utilizándose en aplicaciones estacionarias de segunda vida, como almacenamiento doméstico, intermedio o de red.
Aparte del estado eléctrico y electroquímico, que se evalúa habitualmente en función del estado de salud, la integridad mecánica también es importante para su reutilización, transporte o diagnóstico adicional. Los resultados de los rayos X del sistema AIR proporcionan información adicional sobre las geometrías internas y posibles anomalías estructurales. Sin embargo, según los investigadores, no sustituyen ni a las pruebas eléctricas ni a una evaluación de seguridad específica para cada caso.
El sistema AIR está diseñado como un equipo de radiografía por penetración, en el cual, según la configuración del ensayo, se hace pasar a través del haz de radiación un paquete de baterías o un vehículo completo. El software desarrollado analiza automáticamente las proyecciones de rayos X en 2D que se generan durante el proceso. En el entorno de pruebas utilizado, la evaluación de un paquete de baterías tardó aproximadamente cinco minutos, si bien el tiempo total real del ensayo depende, entre otros factores, del tamaño de las baterías, de la configuración del ensayo y del número de proyecciones.
Estudio de caso: VW ID.3 tras un choque frontal
La eficacia del sistema AIR fue analizada en un estudio de caso con un VW ID.3. Este automóvil eléctrico compacto había sido sometido previamente por DEKRA a una colisión frontal en condiciones de laboratorio. En dicho ensayo, el ID.3 chocó a una velocidad de 79 km/h contra la parte trasera de un VW Tiguan parado. A pesar de los considerables daños por deformación en la zona delantera del vehículo, el examen con rayos X de la batería de alta tensión instalada en el piso del vehículo no reveló ninguna anomalía estructural crítica para la seguridad que pudiera observarse en las proyecciones analizadas.
El análisis radiográfico de los nueve módulos de batería reveló una geometría de celdas uniformemente dispuesta. Los límites entre las celdas se encontraban paralelos en las proyecciones de rayos X examinadas; no se observaron superposiciones ni curvaturas. El software de evaluación de imágenes localizó automáticamente las celdas tipo pouch y comparó la curvatura de los bordes de algunas de ellas. No se detectaron desviaciones críticas que indicaran daños estructurales.
La inspección por rayos X se complementó con una evaluación de riesgos según las directrices DEKRA, el análisis de los datos del llamado registrador de eventos, la lectura del sistema de gestión de baterías y otras pruebas eléctricas. Basándose en la evaluación general, la batería de alto voltaje fue clasificada en el caso concreto en el nivel de riesgo más bajo, 0 según la escala EUCAR, y se autorizó su uso continuo.
Células redondas: Detección automática de baterías con deformaciones significativas
Incluso en una batería de tracción con células redondas cilíndricas, el método se probó tras un accidente. El sistema AIR analizó una vista en perspectiva de rayos X del paquete de baterías y determinó automáticamente las posiciones de cada célula. El análisis reveló una zona claramente deformada debido a la carga mecánica. En comparación con un referente, se observó que las células estaban visiblemente desplazadas. El análisis automático de posiciones detectó las desviaciones y delimitó la zona afectada. No se observaron signos de hinchazón en las células en las proyecciones de rayos X examinadas.
“A pesar de la falta de indicios de hinchazón, no se recomienda seguir utilizando esta batería de tracción debido a la deformación mecánica claramente visible”, explican los expertos. “El resultado demuestra que el análisis por rayos X puede identificar automáticamente las áreas dañadas, lo que ayuda a tomar decisiones sobre diagnósticos adicionales, almacenamiento seguro, transporte o reciclaje”.
Según los investigadores, los resultados del proyecto AIR pueden ayudar a evaluar de manera más precisa las baterías de vehículos usadas para aplicaciones de segunda vida, así como a facilitar el manejo de vehículos y baterías dañadas durante su transporte, almacenamiento o diagnóstico posterior. La tecnología también podría ser relevante para futuros conceptos de inspección en el marco de las revisiones principales de los vehículos eléctricos. A largo plazo, se espera que el sistema Giant-Eye-CT previsto en el centro de desarrollo de tecnología de rayos X del Fraunhofer IIS en Fürth amplíe las posibilidades de análisis tridimensional de vehículos eléctricos completos.
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Acerca del autor
Thomas Langenbucher es un experto en movilidad eléctrica con experiencia profesional en la industria automotriz y el sector financiero. Desde 2011, escribe en ecomento.de sobre automóviles eléctricos, tecnologías sostenibles y soluciones de movilidad. Aprenda más.
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