Fraunhofer IIS автоматизирует рентгеновский анализ аккумуляторов электромобилей
Изображение: Dekra
Институт интегральных схем Фраунгофера IIS в рамках проекта AIR (проверка аккумуляторов транспортных средств с использованием рентгеновских технологий) разработал программную библиотеку для автоматизированной обработки 2D-рентгеновских проекций аккумуляторов автомобилей. Метод, разработанный совместно в Центре разработки рентгеновских технологий и Мюнхенским университетом, предназначен для оценки механической целостности использованных или поврежденных высоковольтных аккумуляторов без необходимости открывания корпуса аккумулятора или демонтажа его компонентов.
В рассмотренных до настоящего времени вариантах аккумуляторов система автоматически выявляет круглые, призматические и паучковые элементы, а также обнаруживает геометрические аномалии, которые могут указывать на смещения, деформации или увеличение размеров элементов.
Использованные аккумуляторы двигателей при достаточной оставшейся ёмкости и соответствующем уровне безопасности могут быть снова использованы в стационарных системах вторичного использования, например в качестве домашних, промежуточных или сетевых аккумуляторов хранения энергии.
Помимо электрического и электрохимического состояния, которое обычно оценивается по показателю состояния здоровья (State of Health/SoH), для повторного использования, транспортировки или дальнейшей диагностики важна также механическая целостность. Рентгеновские снимки системы AIR предоставляют дополнительную информацию о внутренних геометрических параметрах и возможных структурных аномалиях. Однако, по словам исследователей, они не заменяют ни электрических тестов, ни индивидуальной оценки безопасности.
Система AIR разработана как установка для просвечивания, при которой в зависимости от конфигурации тестирования через зону облучения направляется либо блок батарей, либо целое транспортное средство. Разработанное программное обеспечение автоматически анализирует получаемые при этом 2D-рентгеновские проекции. В используемой среде тестирования анализ одного блока батарей занимал примерно пять минут, причем фактическое общее время тестирования зависит, среди прочего, от размера батареи, конфигурации тестирования и количества проекций.
Исследование случая: VW ID.3 после лобового столкновения
Эффективность системы AIR была исследована в рамках случайного исследования на автомобиле VW ID.3. Этот компактный электромобиль ранее проходил в DEKRA в лабораторных условиях тест на лобовое столкновение. При этом ID.3 с скоростью 79 км/ч врезался в заднюю часть стоящего VW Tiguan. Несмотря на значительные деформационные повреждения в передней части автомобиля, рентгеновское исследование высоковольтной батареи, расположенной в подкапотном пространстве, не выявило никаких структурных нарушений, критичных с точки зрения безопасности, которые можно было бы обнаружить при анализе полученных изображений.
Рентгенографический анализ девяти батарейных модулей показал равномерно расположенную геометрию элементов. Границы элементов в исследуемых рентгеновских проекциях проходили параллельно, перекрытий или выступов не было обнаружено. Программное обеспечение для анализа изображений автоматически локализовало элементы типа «паучок» и сравнило кривизну отдельных их краев. При этом не было выявлено никаких критических отклонений, указывающих на структурные повреждения.
Рентгенологическое исследование дополнялось оценкой рисков согласно руководству DEKRA, анализом данных так называемого регистратора событий, считыванием информации из системы управления батареей, а также дополнительными электрическими тестами. На основе общей оценки высоковольтная батарея в данном случае была отнесена к самому низкому уровню риска EUCAR 0 и получила разрешение на дальнейшее использование.
Круглые элементы аккумулятора: автоматическое выявление значительно деформированных элементов
Метод был также протестирован после аварии на аккумуляторе тягового устройства с цилиндрическими круглыми элементами. Система AIR проанализировала рентгеновский снимок аккумуляторной батареи сверху и автоматически определила положения отдельных элементов. Результаты показали область, сильно деформированную под воздействием механической нагрузки. По сравнению с эталоном элементы были заметно смещены. Автоматический анализ положений выявил отклонения и определил затронутую область. Признаков увеличения размеров элементов на рассмотренных рентгеновских снимках не наблюдалось.
«Несмотря на отсутствие признаков утолщения, дальнейшее использование этой аккумуляторной батареи из-за явно видимой механической деформации не рекомендуется», — поясняют эксперты. «Этот результат показывает, что рентгеновский анализ может автоматически выявлять поврежденные участки, тем самым помогая принимать решения относительно дальнейшей диагностики, безопасного хранения, транспортировки или утилизации».
По мнению исследователей, результаты проекта AIR могут способствовать более целенаправленной оценке использованных автомобильных аккумуляторов для целей вторичного использования, а также помочь в обращении с аварийными транспортными средствами и аккумуляторами во время транспортировки, хранения или дальнейшей диагностики. Эта технология также может оказаться полезной для будущих методов проверки в рамках главного осмотра электромобилей. В долгосрочной перспективе планируемая система Giant-Eye-CT в центре разработки рентгеновских технологий Fraunhofer IIS в Фюрте должна расширить возможности для трехмерного анализа целых электромобилей.
Также интересно
Об авторе
Томас Лангенбухер — эксперт в области электромобильности с опытом работы в автомобильной и финансовой отраслях. С 2011 года он публикует статьи на сайте ecomento.de о электромобилях, устойчивых технологиях и решениях в сфере мобильности. Узнайте больше.
Взаимодействие с читателями