Fraunhofer IIS automatiza a análise por raios X de baterias de carros elétricos
Foto: Dekra
O Instituto Fraunhofer para Circuitos Integrados IIS desenvolveu, no projeto AIR (Inspeção de baterias de propulsão por meio de tecnologia de raios X), uma biblioteca de software para a análise automática de projeções em 2D de baterias de veículos. O método, criado no Centro de Desenvolvimento em Tecnologia de Raios X em parceria com a Universidade de Munique, tem como objetivo avaliar a integridade mecânica de baterias de alta tensão usadas ou danificadas, sem precisar abrir a caixa da bateria ou desmontar seus componentes.
Nas variantes de baterias analisadas até o momento, o sistema localiza automaticamente células redondas, celulares prismáticas e células do tipo pouch, além de identificar características geométricas que podem indicar deslocamentos, deformações ou inchaço das células.
Baterias de propulsão usadas podem ser reutilizadas em aplicações estacionárias de segunda vida, como armazenamento residencial, intermédio ou em rede, desde que possuam capacidade residual suficiente e estejam em condições de segurança adequadas.
Além do estado elétrico e eletroquímico, que normalmente é avaliado com base no estado de saúde (State of Health/SoH), a integridade mecânica também é importante para reutilização, transporte ou diagnósticos adicionais. Os resultados das radiografias do sistema AIR fornecem informações complementares sobre as geometrias internas e possíveis irregularidades estruturais. No entanto, segundo os pesquisadores, eles não substituem nem os testes elétricos nem uma avaliação de segurança específica para cada caso.
O sistema AIR foi projetado como um equipamento de radiação, no qual, dependendo da configuração do teste, um conjunto de baterias ou um veículo completo é conduzido pelo feixe de radiação. O software desenvolvido analisa automaticamente as projeções de raio-X 2D geradas nesse processo. No ambiente de teste utilizado, a avaliação de um conjunto de baterias levou aproximadamente cinco minutos, sendo que o tempo total real do teste depende, entre outros fatores, do tamanho das baterias, da configuração do teste e do número de projeções.
Estudo de caso: VW ID.3 após colisão frontal
A capacidade de desempenho do sistema AIR foi analisada em um estudo de caso com um VW ID.3. Esse carro elétrico compacto havia sido submetido anteriormente à DEKRA, em condições de laboratório, a um colisão frontal. Nesse teste, o ID.3 colidiu com a traseira de um VW Tiguan parado a uma velocidade de 79 km/h. Apesar dos consideráveis danos por deformação na parte dianteira do veículo, a análise de raios-X da bateria de alta tensão instalada no chassi não revelou nenhuma anomalia estrutural crítica para a segurança, conforme observado nas projeções avaliadas.
A análise radiográfica dos nove módulos da bateria revelou uma geometria das células uniformemente disposta. As fronteiras entre as células seguiam paralelas nas projeções de raios X analisadas, e não foram detectadas sobreposições ou curvaturas. O software de análise de imagens localizou automaticamente as células do tipo pouch e comparou a curvatura das bordas selecionadas. Nesse processo, não foram observadas desvios críticos que indicassem danos estruturais.
A inspeção por raios X foi complementada por uma avaliação de riscos segundo as diretrizes DEKRA, pela análise dos dados do chamado gravador de eventos, pela leitura do sistema de gerenciamento da bateria e por outros testes elétricos. Com base na avaliação geral, a bateria de alta tensão foi classificada no caso específico como pertencente à menor categoria de risco EUCAR, ou seja, nível 0, sendo assim aprovada para uso contínuo.
Células redondas: Detecção automática de baterias significativamente deformadas
O método também foi testado após um acidente em uma bateria de tração com células redondas cilíndricas. O sistema AIR analisou uma visão superior em raios X do conjunto de baterias e determinou automaticamente as posições de cada célula. A avaliação revelou uma área significativamente deformada devido à carga mecânica. Em comparação com um referencial, as células estavam visivelmente deslocadas. A análise automática de posições identificou as discrepâncias e delimitou a área afetada. Não foram observadas evidências de inchaço nas células nas projeções em raios X analisadas.
“Apesar da ausência de sinais de inchaço, não se recomenda o uso contínuo desta bateria de tração devido à deformação mecânica claramente visível”, explicam os especialistas. “O resultado mostra que a análise por raio-X pode identificar automaticamente as áreas danificadas, auxiliando assim na tomada de decisões sobre diagnósticos adicionais, armazenamento seguro, transporte ou reciclagem.”
De acordo com os pesquisadores, os resultados do projeto AIR podem ajudar a avaliar de forma mais precisa as baterias de veículos usados para aplicações em segundo uso, além de auxiliar no manejo de veículos e baterias danificadas durante o transporte, armazenamento ou diagnóstico posterior. A tecnologia também pode ser relevante para futuros conceitos de inspeção no âmbito da inspeção principal de veículos elétricos. A longo prazo, o sistema Giant-Eye-CT planejado no centro de desenvolvimento de tecnologia de raios X do Fraunhofer IIS em Fürth deve ampliar as possibilidades de análise tridimensional de veículos elétricos inteiros.
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Sobre o autor
Thomas Langenbucher é especialista em mobilidade elétrica, com experiência profissional na indústria automobilística e no setor financeiro. Desde 2011, ele escreve para o ecomento.de sobre carros elétricos, tecnologias sustentáveis e soluções de mobilidade. Saiba mais.
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