Rentgen pokazuje, co dzieje się z baterią samochodu elektrycznego po wypadku.

Nowy system opracowany przez niemiecki instytut Fraunhofer umożliwia analizę wnętrza baterii samochodów elektrycznych bez konieczności ich demontażu. Technologia została przetestowana na uszkodzonych pojazdach, w tym Volkswagen ID.3, a uzyskane wyniki otwierają nowe możliwości w zakresie naprawy i ponownego wykorzystania.

Jednym z głównych pytań, które pojawiają się w przypadku wypadku samochodu elektrycznego, jest to, co stało się z jego baterią. Chociaż na pierwszy rzut oka może nie wykazywać uszkodzeń, silny wstrząs może spowodować wewnętrzne deformacje, których nie da się dostrzec z zewnątrz. Sprawdzenie tego nie zawsze jest proste, szczególnie gdy mowa o dużych bateriach umieszczonych pod podłogą pojazdu i chronionych metalowym obudowaniem.

System wykorzystuje dwuwymiarowe zdjęcia rentgenowskie, które następnie są analizowane za pomocą oprogramowania komputerowego opracowanego specjalnie do tego celu. Jest ono w stanie automatycznie zidentyfikować komórki akumulatora, niezależnie od tego, czy są one cylindryczne, pryzmatyczne, czy typu torba, oraz sprawdzić, czy nie występują u nich przesunięcia, deformacje lub obrzęki, które mogą wskazywać na uszkodzenia wewnętrzne.

Ciekawe jest to, że nie ma potrzeby otwierania akumulatora ani demontowania jego komponentów. W zależności od użytego urządzenia, sprzęt może badać bezpośrednio pakiet akumulatorów lub nawet cały samochód, przepuszczając całość przez system rentgenowski.

Ponadto, według testów przeprowadzonych przez badaczy, proces analizy obrazów może zostać zakończony w ciągu około pięciu minut. Chodzi tu jednak o czas potrzebny do oceny rentgenogramów baterii, a nie o całkowity czas inspekcji, który zależy od rozmiaru zestawu oraz liczby niezbędnych obrazów.

Złamany Volkswagen ID.3 pokazuje możliwości systemu

Jednym z najciekawszych testów w ramach tego projektu był ten, w którym główną rolę odegrał Volkswagen ID.3, który wcześniej brał udział w teście zderzeniowym przeprowadzonym przez DEKRA. Niemiecki samochód elektryczny został rzucony z prędkością 79 km/h na tył stojącego Volkswagena Tiguan, co spowodowało poważne uszkodzenia jego przedniej konstrukcji.

Wynik tego wypadku umożliwił badaczom sprawdzenie, w jakim stopniu bateria umieszczona pod podłogą kabiny ucierpiała wskutek uderzenia. I tu pojawiło się jedno z zaskoczeń tego badania.

Mimo poważnych widocznych uszkodzeń karoserii, rentgeny nie wykazały krytycznych anomalii strukturalnych w akumulatorze. Analiza jego dziewięciu modułów pokazała, że ogniwa miały regularny układ, bez przesunięć, wypukłości ani istotnych deformacji na sprawdzonych obrazach.

Oprogramowanie automatycznie zidentyfikowało ogniwa typu torba użyte w tym akumulatorze i porównało krzywiznę ich krawędzi w celu wykrycia ewentualnych zmian. Wyniki nie wykazały krytycznych odchyleń wskazujących na uszkodzenia strukturalne wewnątrz.

Jednak badacze nie ograniczyli się tylko do rentgenów. Przeprowadzili również analizę danych zarejestrowanych podczas wypadku, sprawdzili informacje przechowywane w systemie zarządzania baterią oraz wykonywali różne testy elektryczne zgodnie z procedurami bezpieczeństwa DEKRA.

Dzięki całej tej informacji bateria w Volkswagen ID.3 została zaklasyfikowana na poziomie ryzyka EUCAR 0, który jest najniższym w tej skali, i otrzymała zgodę na dalsze użytkowanie.

Ważne jest zaznaczenie, że ten wniosek dotyczy wyłącznie badanej jednostki. Nie oznacza to, że wszystkie baterie w ID.3 mogą wytrzymać podobny wypadek bez uszkodzeń, ponieważ wynik zależy od licznych czynników, takich jak kierunek uderzenia, deformacja konstrukcji czy siły oddziałujące na całość.

Naukowcy przetestowali również system z baterią składającą się z komórek cylindrycznych, która uległa wypadkowi. W tym przypadku rentgeny pokazały zupełnie inny obraz.

Program automatycznie wykrył położenie komórek i stwierdził, że część konstrukcji wykazywała znaczne deformacje. Kilka komórek przesunęło się względem swojej pierwotnej pozycji, co można było stwierdzić poprzez porównanie zdjęć z referencją.

Mimo że nie stwierdzono oznak puchnięcia, badacze doszli do wniosku, że bateria nie powinna być ponownie używana ze względu na wykryte uszkodzenia mechaniczne. Jest to dowód na to, że nie wystarczy sprawdzić, czy bateria zachowuje swoją pojemność lub aparentnie funkcjonuje prawidłowo, aby zagwarantować jej dalsze bezpieczne użycie.

Ta technologia może również mieć istotne zastosowania na rynku używanych produktów oraz przy ponownym wykorzystaniu baterii. Obecnie jednym z głównych wskaźników określających ich stan jest tzw. SOH, który pozwala oszacować pozostałą pojemność w porównaniu z czasem, gdy bateria była nowa.

Jednak ten parametr nie musi koniecznie wskazywać na możliwe uszkodzenia wewnętrzne. Bateria może zachowywać wysoką pojemność, a jednocześnie wykazywać deformacje, które czynią jej ponowne użycie niewskazanym.

System opracowany przez Fraunhofer umożliwiłby uzupełnienie badań elektrycznych oceną integralności mechanicznej. Dzięki temu łatwiej byłoby zidentyfikować baterie nadające się do drugiego życia jako systemy magazynowania energii, zarówno w domach, obiektach przemysłowych, jak i sieciach elektrycznych.

Może być również szczególnie przydatny dla firm transportowych, towarzystw ubezpieczeniowych, warsztatów i ośrodków recyklingu, które muszą zdecydować, co zrobić z bateriami pochodzącymi z samochodów w wypadkach. Dokładniejsza ocena pomogłaby określić, które z nich można ponownie wykorzystać, które wymagają dodatkowych badań, a które należy ostatecznie usunąć.

Naukowcy podkreślają jednak, że rentgeny nie zastępują badań elektrycznych ani indywidualnej oceny bezpieczeństwa. Są to narzędzia uzupełniające, które dostarczają informacji o stanie fizycznym elementów wewnętrznych.

W perspektywie przyszłości Fraunhofer pracuje nad rozszerzeniem tych możliwości dzięki projekcie Giant-Eye-CT – systemowi tomografii komputerowej, który umożliwiłby uzyskiwanie trójwymiarowych obrazów całych samochodów elektrycznych. Taka ewolucja mogłaby zapewnić jeszcze wyższy poziom szczegółowości i ułatwić identyfikację uszkodzeń trudnych do wykrycia za pomocą tradycyjnych rentgenów.

Mimo że nadal mamy do czynienia z technologią w fazie rozwoju, jej potencjalne zastosowania są liczne. Od poprawy wyceny uszkodzonych samochodów elektrycznych po ułatwienie recyklingu baterii, które mają jeszcze wiele lat użytkowania przed sobą. A przede wszystkim zapobieganie temu, by bateria została przedwcześnie skierowana na recykling tylko dlatego, że sprawdzenie tego, co się w jej wnętrzu wydarzyło, jest zbyt skomplikowane.