Fraunhofer автоматизирует рентгеновский анализ аккумуляторов электромобилей

Институт Fraunhofer IIS разработал программное обеспечение, которое автоматически анализирует рентгеновские снимки полных аккумуляторов электромобилей на наличие механических дефектов. Метод, созданный в рамках исследовательского проекта AIR, предназначен для дополнения традиционной диагностики аккумуляторов и предоставления дополнительной информации о транспортных средствах, поврежденных в результате аварий, а также перед их возможным повторным использованием.

Программное обеспечение для рентгеновского анализа выявляет смещенные круглые элементы аккумулятора и автоматически обозначает деформированные участки.

Изображение: Fraunhofer IIS

В сотрудничестве с Мюнхенским университетом прикладных наук Центр разработки рентгеновских технологий при Fraunhofer IIS создал метод, позволяющий проводить рентгеновское обследование полных высоконапряженных аккумуляторов без необходимости открывать корпус аккумулятора или извлекать отдельные компоненты. Система AIR (AIR — это *Antriebsbatterieinspektion mittels Röntgentechnik*, то есть проверка тягового аккумулятора с использованием рентгеновской технологии) не является чем-то новым: Fraunhofer впервые представил эту технологию тестирования в 2024 году и протестировал её на более чем 100 частных электромобилях. Однако новым является программный пакет, который автоматически анализирует полученные 2D рентгеновские проекции.

По данным Fraunhofer IIS, данное программное обеспечение может автоматически находить цилиндрические, призматические и пуховые элементы аккумуляторов, изучавшихся до настоящего времени. Затем оно способно обнаруживать геометрические несоответствия, которые могут указывать на смещение или деформацию элементов, а также на их раздувание.

Устройство для измерений напоминает автомойку: источник рентгеновских лучей, расположенный над автомобилем, сканирует его и аккумулятор, находящийся под полом, в то время как детектор снизу фиксирует излучение. В зависимости от настроек теста можно проверять также только аккумуляторную батарею. Ранее Фраунхофер сообщал, что время сканирования всего автомобиля составляет примерно десять минут. По данным института, в используемой тестовой среде новая автоматизированная система оценки аккумуляторной батареи занимала около пяти минут. Однако общее время тестирования зависит от таких факторов, как размер батареи, настройки измерений и количество необходимых проекций.

Помимо рентгеновского анализа, существует множество методов оценки использованных аккумуляторов электромобилей, предназначенных в первую очередь для определения их электрического и электрохимического состояния или уровня работоспособности (SoH). Важность индивидуальных тестов недавно была демонстрирована исследованием Aviloo: среди более чем 500 000 проверенных электромобилей уровень работоспособности существенно различался даже у автомобилей одной модели с сопоставимым пробегом.

Рентгеновский анализ дополняет традиционную диагностику аккумуляторов

Рентгеновская диагностика не предназначена для замены тестов электрических аккумуляторов. Скорее, полученные изображения служат для предоставления дополнительной информации об механической целостности, тем самым становясь частью более полной оценки состояния и безопасности. Это может быть важно, например, при принятии решения о том, следует ли дальше проверять, транспортировать, хранить, повторно использовать или утилизировать аккумулятор, поврежденный в результате аварии.

Чтобы показать, как это может работать, в рамках проекта изучался, среди прочего, автомобиль VW ID.3. В лабораторных условиях в DEKRA автомобиль двигался со скоростью 79 км/ч в сторону задней части неподвижного VW Tiguan. Несмотря на значительные деформации в передней части, по данным Fraunhofer, при анализе рентгеновских снимков батареи, расположенной под полом, не было обнаружено никаких структурных нарушений, критичных с точки зрения безопасности.

Программное обеспечение автоматически находило элементы-компакты в девяти модулях батареи и сравнивало, среди прочего, кривизну краев отдельных элементов. По словам института, критических отклонений, перекрытий или выпуклостей обнаружено не было.

Однако батарея не была одобрена к дальнейшему использованию исключительно на основе этих изображений. Дополнительная оценка включала анализ опасности согласно руководствам DEKRA, данные из записывающего устройства событий и системы управления батареей, а также дополнительные электрические тесты. На основании этой всесторонней оценки высоковольтная батарея была отнесена к самому низкому уровню опасности EUCAR 0 и получила разрешение на дальнейшее использование.

В другой батарее, поврежденной в результате аварии и содержащей цилиндрические элементы, анализ дал иной результат. Здесь программное обеспечение выявило значительно деформированную область и элементы, сместившиеся по сравнению с эталоном. Несмотря на отсутствие признаков раздувания элементов, батарея также не была рекомендована к дальнейшему использованию из-за механической деформации.

Технология рентгеновских лучей также применяется в других областях для проверки аккумуляторов. Например, организация Fraunhofer EMI разработала высокоскоростную рентгеновскую систему, способную визуализировать динамические процессы внутри отдельных аккумуляторных элементов большого формата во время тестов на нагрузку и безопасность. Установка такой системы планируется в дочерней компании Volkswagen по производству аккумуляторов PowerCo в Зальцгиттере в 2028 году.

Тем временем подход AIR может оказаться полезным для дополнительных сценариев применения помимо автомобилей, попавших в аварию. Институт Fraunhofer IIS указывает на возможности использования в других целях как потенциальную сферу применения. Институт также считает, что эта технология может быть полезна для будущих методов проверки в контексте периодической технической инспекции (HU) электромобилей. Однако Fraunhofer пока не объявлял никаких конкретных планов по использованию этой технологии в процессе регулярной HU. В будущем планируемая к установке система КТ «Гигантский глаз» в Центре разработки рентгеновской технологии в Фюрте также должна позволить проводить трехмерный анализ целых электромобилей.