Рентгеновский снимок показывает, что происходит с аккумулятором электромобиля после аварии.

Новая система, разработанная немецким институтом Фраунхофер, позволяет анализировать внутреннюю структуру аккумуляторов электромобилей без необходимости их демонтажа. Эта технология была протестирована на автомобилях, попавших в аварии, включая Volkswagen ID.3, и результаты показали новые возможности для ремонта и повторного использования.

Одним из главных вопросов при аварии электромобиля является то, что произошло с его аккумулятором. Даже если на первый взгляд он не выглядит поврежденным, сильный удар может вызвать внутренние деформации, которые невозможно заметить снаружи. Проверить это не всегда просто, особенно когда речь идет о крупных аккумуляторах, расположенных под полом автомобиля и защищенных металлическим корпусом.

До сих пор для определения того, может ли поврежденная батарея продолжать использоваться, требовалось сочетание различных тестов, а в некоторых случаях — демонтаж компонентов для доступа к ее внутренней части. Однако проект, разработанный в Германии, может значительно упростить эту работу, позволяя специалистам с помощью рентгеновских лучей осматривать внутреннюю структуру батареи и автоматически выявлять возможные конструктивные повреждения.

Эту технологию разработал Институт интегральных схем Фраунгофера (IIS) совместно с Мюнхенским университетом прикладных наук в рамках проекта AIR. Ее цель — создать инструмент, способный оценивать механическое состояние батарей как в автомобилях, попавших в аварии, так и в б/у устройствах, которые могут быть использованы в других целях.

Система использует двумерные рентгеновские снимки, которые затем анализируются с помощью компьютерной программы, разработанной специально для этой задачи. Она способна автоматически идентифицировать элементы аккумулятора — независимо от того, являются ли они цилиндрическими, призматическими или мешковидными — и проверять наличие смещений, деформаций или утолщений, которые могут указывать на внутренние повреждения.

Интересно то, что нет необходимости открывать аккумулятор или демонтировать его компоненты. В зависимости от используемого оборудования устройство может осматривать непосредственно аккумулятор или даже всю машину, пропуская её через рентгеновскую установку.

Кроме того, по результатам испытаний, проведённых исследователями, процесс анализа изображений может занять примерно пять минут. Речь идёт о времени, необходимом для оценки рентгеновских снимков аккумулятора, а не о общей продолжительности проверки, которая зависит от размера устройства и количества необходимых изображений.

Повреждённый Volkswagen ID.3 демонстрирует возможности системы

Одним из самых интересных тестов проекта стало испытание автомобиля Volkswagen ID.3, который ранее участвовал в тесте на столкновение, проведенном DEKRA. Немецкий электромобиль был запущен со скоростью 79 км/ч в заднюю часть стоящего Volkswagen Tiguan, что привело к серьезным повреждениям его передней конструкции.

Эта авария позволила исследователям выяснить, в какой степени аккумулятор, расположенный под полом салона, пострадал от удара. И здесь произошло одно из сюрпризов исследования.

Несмотря на значительные видимые повреждения кузова, рентгеновские снимки не выявили критических структурных аномалий в аккумуляторе. Анализ его девяти модулей показал, что элементы сохраняли равномерное расположение, без смещений, выпуклостей или значительных деформаций на изученных снимках.

Компьютерная программа автоматически идентифицировала элементы типа «мешок», используемые в этом аккумуляторе, и сравнила кривизну их краев для выявления возможных нарушений. Результаты не показали критических отклонений, указывающих на внутренние структурные повреждения.

Но исследователи не ограничились рентгенографиями. Они также проанализировали данные, записанные во время аварии, проверили информацию, хранящуюся в системе управления аккумулятором, и провели различные электрические тесты в соответствии с процедурами безопасности DEKRA.

Исходя из всей этой информации, аккумулятор Volkswagen ID.3 был отнесен к уровню риска EUCAR 0, самому низкому в этой шкале, и получил разрешение на дальнейшее использование.

Важно отметить, что этот вывод касается исключительно рассмотренного образца. Это не означает, что все аккумуляторы модели ID.3 смогут выдержать аналогичную аварию без повреждений, поскольку результат будет зависеть от множества факторов, таких как направление удара, деформация конструкции или силы, передаваемые на всю систему.

Исследователи также протестировали систему с аккумулятором, состоящим из цилиндрических элементов, который пережил аварию. В этом случае рентгеновские снимки показали совершенно иную картину.

Программа автоматически определила положение элементов и обнаружила, что часть конструкции имела значительные деформации. Несколько элементов сместились относительно своего первоначального положения, что было выявлено путем сравнения изображений с эталоном.

Хотя признаков разбухания не было обнаружено, исследователи пришли к выводу, что аккумулятор не следует снова использовать из-за выявленных механических повреждений. Это демонстрирует, что недостаточно проверять, сохраняет ли аккумулятор свою емкость или кажется работающим в нормальном режиме, чтобы гарантировать его безопасное дальнейшее использование.

Эта технология также может найти важное применение на рынке б/у товаров и при повторном использовании аккумуляторов. В настоящее время одним из основных показателей состояния аккумулятора является так называемый SOH, который позволяет оценить его емкость по сравнению с состоянием при покупке.

Однако этот показатель не обязательно указывает на возможные физические повреждения внутри аккумулятора. Аккумулятор может сохранять высокую емкость, но в то же время иметь деформации, из-за которых его использование становится нежелательным.

Система, разработанная Fraunhofer, позволила бы дополнить электрические тесты оценкой механической целостности. Это может облегчить выявление аккумуляторов, пригодных для второй жизни в качестве стационарных систем хранения, будь то в жилых домах, промышленных объектах или электросетях.

Она также может оказаться особенно полезной для транспортных компаний, страховых организаций, авторемонтных мастерских и перерабатывающих центров, которым необходимо решить, что делать с аккумуляторами из автомобилей, попавших в аварию. Более точная оценка поможет определить, какие из них можно повторно использовать, какие требуют дополнительных тестов, а какие следует окончательно утилизировать.

Тем не менее исследователи настаивают на том, что рентгенография не заменяет электрических проверок и индивидуальной оценки безопасности. Это вспомогательный инструмент, предоставляющий информацию о физическом состоянии внутренних компонентов.

В будущем Fraunhofer работает над расширением этих возможностей с помощью проекта Giant-Eye-CT — системы компьютерной томографии, которая позволит получать трехмерные изображения целых электромобилей. Такое развитие может обеспечить ещё более высокий уровень детализации и упростить выявление повреждений, трудно обнаружимых с помощью обычной рентгенографии.

Хотя речь все еще идет о технологии, находящейся в стадии разработки, ее возможные применения очень многочисленны. От улучшения оценки стоимости автомобилей с электродвигателями, попавших в аварию, до облегчения процесса восстановления аккумуляторов, у которых еще много лет срока службы. И, прежде всего, предотвращения того, чтобы аккумуляторы преждевременно попадали на переработку лишь из-за чрезмерной сложности выяснения того, что произошло внутри них.