Рентгенівський знімок показує, що відбувається з акумулятором електромобіля після аварії.

Нова система, розроблена німецьким інститутом Fraunhofer, дозволяє аналізувати внутрішню частину акумуляторів електромобілів без необхідності їх демонтажу. Ця технологія була протестована на автомобілях, які потрапили в аварію, зокрема на Volkswagen ID.3, і результати відкривають нові можливості для ремонту та повторного використання.

Одним із головних питань, які виникають після аварії електромобіля, є те, що сталося з його акумулятором. Навіть якщо ззовні він не виглядає пошкодженим, сильний удар може спричинити внутрішні деформації, які неможливо побачити ззовні. Перевірити це не завжди легко, особливо коли йдеться про великі акумулятори, розташовані під підлогою автомобіля та захищені металевим корпусом.

До цього часу для визначення того, чи може батарея після аварії продовжувати використовуватися, необхідно поєднувати різні тести, а в певних обставинах — демонтувати компоненти, щоб отримати доступ до її внутрішньої частини. Однак проект, розроблений у Німеччині, може значно спростити цю роботу, дозволяючи фахівцям бачити внутрішню структуру батареї за допомогою рентгенівських променів та автоматично виявляти можливі структурні пошкодження.

Цю технологію розробив Інститут Фраунгофера з інтегральних схем (IIS) у співпраці з Мюнхенським університетом прикладних наук в рамках проекту AIR. Її мета — створити інструмент, здатний оцінювати механічний стан батарей як у автомобілях після аварій, так і в використаних пристроях, які можна було б використати для інших цілей.

Система використовує двовимірні рентгенівські знімки, які потім аналізуються за допомогою комп’ютерної програми, розробленої спеціально для цього завдання. Вона здатна автоматично ідентифікувати елементи акумулятора, незалежно від того, чи є вони циліндричними, призматичними чи типу «мішок», та перевіряти наявність зсувів, деформацій чи набряків, які можуть свідчити про внутрішні пошкодження.

Цікаво те, що не потрібно відкривати акумулятор чи розбирати його компоненти. Залежно від використовуваної установки обладнання може безпосередньо оглядати акумулятор чи навіть цілий автомобіль, пропускаючи його через систему рентгенівських променів.

Крім того, процес аналізу зображень може бути завершений приблизно за п’ять хвилин, згідно з тестами, проведеними дослідниками. Йдеться про час, необхідний для оцінки рентгенівських знімків акумулятора, а не про загальну тривалість перевірки, яка залежатиме від розміру пристрою та кількості необхідних зображень.

Пошкоджений Volkswagen ID.3 демонструє можливості системи

Одним із найцікавіших тестів проекту став випробування Volkswagen ID.3, який раніше брав участь у тесті на зіткнення, проведеному DEKRA. Німецький електромобіль було швидкістю 79 км/год врізано у задню частину стоячого Volkswagen Tiguan, що спричинило серйозні пошкодження його передньої конструкції.

Ця аварія дозволила дослідникам перевірити, наскільки акумулятор, розташований під підлогою салону, постраждав від удару. Саме тут і виникла одна з несподіванок дослідження.

Незважаючи на значні видимі пошкодження кузова, рентгенографії не виявили критичних структурних аномалій у акумуляторі. Аналіз його дев’яти модулів показав, що елементи зберігали однорідне розташування, без зсувів, випинань чи суттєвих деформацій у переглянутих зображеннях.

Комп’ютерна програма автоматично ідентифікувала елементи типу «мішок», використані в цьому акумуляторі, та порівняла кривизну їхніх країв для виявлення можливих змін. Результати не показали критичних відхилень, які б вказували на внутрішні структурні пошкодження.

Але дослідники не обмежилися рентгенографіями. Вони також проаналізували дані, зареєстровані під час аварії, перевірили інформацію, збережену в системі керування акумулятором, та провели різні електричні випробування, дотримуючись процедур безпеки DEKRA.

З урахуванням усієї цієї інформації акумулятор Volkswagen ID.3 був класифікований на рівень ризику EUCAR 0, найнижчий у цій шкалі, і отримав дозвіл на подальше використання.

Важливо зазначити, що цей висновок стосується виключно досліджуваної одиниці. Це не означає, що всі акумулятори моделі ID.3 зможуть витримати подібну аварію без пошкоджень, адже результат залежатиме від численних факторів, таких як напрямок удару, деформація конструкції чи сили, що діють на вузол.

Дослідники також протестували систему з акумулятором, складеним із циліндричних елементів, який зазнав аварії. У цьому випадку рентгенівські знімки показали зовсім іншу ситуацію.

Програма автоматично визначила положення елементів та виявила, що частина вузла мала значні деформації. Кілька елементів змістилися відносно свого початкового положення, що можна було визначити шляхом порівняння знімків із контрольною карткою.

Хоча ознак набряку не було виявлено, дослідники дійшли висновку, що акумулятор не слід було використовувати знову через виявлені механічні пошкодження. Це демонструє, що недостатньо перевіряти лише те, чи зберігає акумулятор свою ємність чи, здається, працює нормально, щоб гарантувати його безпечне подальше використання.

Ця технологія також може мати важливі застосування на ринку вживаних товарів та у повторному використанні акумуляторів. Наразі одним із основних показників стану акумулятора є так званий SOH, який дозволяє оцінити його ємність у порівнянні з моментом, коли він був новим.

Однак цей показник не обов’язково відображає можливі фізичні пошкодження всередині. Акумулятор може зберігати високу ємність, проте водночас мати деформації, які роблять його непридатним для повторного використання.

Система, розроблена Fraunhofer, дозволила б доповнити електричні тести оцінкою механічної цілісності. Це може полегшити визначення акумуляторів, придатних для другого життя як стаціонарних систем зберігання енергії, чи то в житлових будинках, промислових об’єктах, чи в електромережах.

Вона також може виявитися особливо корисною для транспортних компаній, страхових організацій, майстерень та центрів переробки, яким потрібно вирішити, що робити з акумуляторами з автомобілів, що потрапили в аварію. Більш точна оцінка допомогла б визначити, які з них можна повторно використовувати, які потребують додаткових тестів, а які слід остаточно утилізувати.

Проте дослідники наполягають на тому, що рентгенівські знімки не можуть замінити електричні перевірки чи індивідуальну оцінку безпеки. Це допоміжний інструмент, який надає інформацію про фізичний стан внутрішніх компонентів.

У майбутньому Fraunhofer працює над розширенням цих можливостей за допомогою проекту Giant-Eye-CT — системи комп’ютерної томографії, яка дозволить отримувати тривимірні зображення цілих електричних автомобілів. Такий розвиток може забезпечити ще вищий рівень деталізації та полегшити виявлення пошкоджень, які важко виявити за допомогою звичайних рентгенівських знімків.

Хоча це все ще технологія, яка знаходиться на стадії розвитку, її можливі застосування є численними. Від покращення оцінки автомобілів на електротязі, які потрапили в аварію, до полегшення відновлення акумуляторів, які ще мають багато років служби. І, насамперед, запобігання тому, щоб акумулятор передчасно потрапив на переробку лише через надмірну складність у з’ясуванні того, що сталося всередині нього.