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看,但不要碰-电动汽车电池CT检查

Q&A

看,但不要碰-电动汽车电池CT检查

2022年2月18日

植根于医疗保健领域的先进x射线和CT技术现在被用于更快的速度, 更准确的, 电动汽车电池的无损检测.

 

Dr. 托拜厄斯Neubrand,电子检验技术总监 Waygate技术,美高梅的业务 世界领先的工业检测解决方案, 解释了先进的工业射线照相和计算机断层扫描(CT)系统是如何革命性的 非破坏性电池检查, 以及为什么它是当今快速增长的电动汽车(EV)和mobility制造业以及未来二手电动汽车销售商的关键需求.

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电池的工业CT扫描显示阳极悬垂评估(©VG/Waygate技术)

 

问题:
首先,让我们看看电池本身. 您能从技术角度为我们概述一下电动汽车电池的发展吗?

 

托拜厄斯:

从R&维角度, 用于锂离子电池的技术已经成熟, 或多或少是在它发展的末期. 制造商的下一个障碍是实现可靠性, 高质量批量生产这些电池,降低成本. 在实验室里, 一切都很好, 但当你投入大规模生产时, 有几个问题. 例如, 他们可能使用来自不同供应商的化学品, 在电池的自动化量产过程中,哪些因素会导致故障.

所有的供应商之间没有统一的标准, 一个大的成本问题是废料, 当细胞在测试的某个点失效并被带出生产线时. 2D x光系统已经投入使用,可能会进行测试, 例如, 20%的细胞是坏细胞. 我们可以使用3D CT技术更详细地检查和更准确地评估细胞. 这可以快速完成,减少假故障测试和减少报废.

EFS_Battery inspection_tobias Neubrand博士
托拜厄斯博士Neubrand, Waygate技术公司电子检测技术总监, 美高梅的业务

 

问题:
“废料”怎么办??

 

托拜厄斯:

废料不是废物,它是未来的原材料. 它直接进入回收过程. 你损失了几个百分点,这是一个很好的来源,用于新细胞. 但如果你把它想象成一条烘烤线,你就会发现问题所在. 如果每10块饼干中, 休息两次,你就没有足够的好东西来填满你的盒子了. 这就是这些制造商面临的问题. 每一个被测试为坏电池的电池都会降低效率,提高成本.

 

问题:
为什么成熟技术的锂离子电池仍然有很高的故障率?
 
托拜厄斯:

这是由电动汽车市场驱动的——每个人都想要一辆更强大、续航里程更长的汽车, 汽车制造商正在将他们的全部产品转向电动汽车. 这推动了正在生产的各种电池. 当你把这种多样性添加到一个新兴的大规模生产部门时,这个部门仍然在收集有关问题所在的数据, 这是不断学习的过程. 在未来, 这些制造商将有统计过程控制, 但现在它还很新, 这些流程正在被改进,他们正在创建数据湖,这样他们就可以回去检查哪里发生了问题. 每次你改变一些东西,你就又开始了你的学习曲线.

你会发现你的化学反应稍微好一点,这可能会让你比你的竞争对手更有优势, 然后你再做一次. 接下来,你想要一个跑车电池,现在它需要一个不同的尺寸. 这是目前这个行业所处的一种循环.

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有缺陷的囊状电池的工业CT扫描(©Waygate技术)
 
 
问题:
为什么CT电池检测对电动汽车行业如此重要?

 

托拜厄斯:

Think of the structure of your small batteries for home appliances; it’s the same for a big car battery. 一旦建成,它就被密封了,你就再也看不到里面了——它就像一个黑匣子. 你可以测试电流,但你不知道它内部结构的真正完整性. 汽车制造商使用检测技术检查从电池制造商购买的电池. 如果有问题的话, 他们希望能够明确地知道问题出在哪里:是他们的问题吗, 或者电池制造商?

2016年三星Note 7手机起火时,锂离子电池安全受到了广泛关注, 突然之间,如果你有一台Note 7,你就不能登机了. 在这种情况下,CT检查在失效分析中非常重要,它表明根本原因是填充电极的几何形状. 电极被放在一个很小的手机壳里的果冻卷里, 在某些地方,角度变得太尖锐,电极就会断裂. 一旦它们受到物理损伤,它们就会在细胞内短路,你就会着火.

用于电动汽车或储能的电池组由模块组成——每个模块由多个电池组成. 在电池水平上检查电池时, 工程师们正在研究机械制造, 夹杂物, 电极同质性, 内部连接(焊接), 电极在细胞中的位置. 如果我们仔细观察这个几何空间, 他们分析电极之间的距离, 它们的大小和方向是相对的, 他们与墙的距离和角度. 你可以用2D x射线系统来做这些, 但你得不到全部信息, 通常只有一个或两个失效模式是可见的. 通过CT,你可以看到细胞在盒子里时关键部位的全貌, 这就是为什么它在手机领域如此有用的原因.

 

问题:
您和Waygate技术团队是什么时候开始从事电动汽车电池无损检测的?

 

托拜厄斯:

随着电动汽车的量产,利用CT对电动汽车电池进行检测变得越来越重要. 我们在笔记本电脑和手机上使用锂离子电池已经有15年甚至更长时间了, 今天一些最大的消费电子品牌都是我们的客户. 那些已经有生产手机电池经验的制造商开始生产更大的电动汽车电池. 但这在范围上是一个很大的变化,这就是事情变得有趣的地方. 现在我们有了一组不同的几何, 能力, 封装-这些电池中的所有模块都需要电池管理系统. 这是一个全新的世界,尽管很多制造商都是一样的.

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电池用PHEV-1电池组件(©ZSW/Waygate技术)

 

问题:
现在谁在使用Waygate技术的x射线和工业CT扫描解决方案套件, 以及如何?

 

托拜厄斯:

汽车制造商使用CT进行故障分析. 等他们从战场上拿回电池, 哪个在车里失败了, 他们做的第一件事就是对它进行CT检查. 正如我们所知, 仅仅是打开电池的动作就会损坏它, 他们在不接触任何东西的情况下获得第一个视图. CT检查可以让他们在打开之前就证明错误存在. 从安全角度来看,这也很重要. 如果技术人员必须打开这样的模块,CT会显示他们可以安全放置锤子的位置.

凤凰城套装让电动汽车制造商和电池制造商都放心了. 为什么这一点如此重要,最著名的例子是一家美国汽车品牌和一家全球电池供应商在2021年达成的和解. 某款汽车的电池出了大问题, 导致了那辆车的普遍召回. 一旦发现问题出在电池上, 伙伴关系持续, 但在达成了十亿美元的赔偿协议之后. 所以,你可以看到经济价值和声誉问题. 它证明了对电动汽车电池完整性的信心是多么重要——你可以用这个价格购买我们的很多测试系统!

电动汽车和电池制造商目前使用的主要解决方案是 凤凰V |多美| x 系统可以根据客户的不同需求提供不同的版本.

有趣的是,我们总是看到新的故障出现在电池生产线上. 这就是我们的CT系统能帮上忙的地方,因为你可以分析完整的电池. 其他的测试设备集中在单一的失效模式. 它会对一个错误进行测试,当它运行平稳时,就会弹出一个新的故障模式. CT不能做到这一点. 在90%的病例中, 我们的CT系统可以帮助检测故障, 他们是灵活的,然后我们可以快速反应,检查这些新的失效模式.

在未来,我们想要更多的计算机辅助诊断. 现在, 这是图片, 成交量数据和训练有素的操作员, 但我们的目标是引入更多的人工智能(AI). 我们已经在努力了, 但这很复杂,因为电池的配置一直在变化.

EFS_Battery Inspection_EV电池包
电动汽车电池包(©Waygate技术)
 
问题:
转向车主, 你如何看待这种检测技术在电动汽车维修中的应用, 随着电动汽车二手车市场的增长?

 

托拜厄斯:

大电池有点像资本投资:你想要确保它今天是健全和安全的,并跟踪它是如何影响你的汽车未来的价值. 现在, 我们的技术没有在这个“服务电动汽车”市场上使用, 但它会到来的, 因为没有其他方法可以查看这些黑盒内部.

在电动汽车上,没有人会拆卸电动机,所以电池是有价值的部分. 你能为电池做什么服务? 这个行业正在发生变化, 但如果我们仔细观察的话, 汽车经销商没有设备来做这种工作. 它们可以收集电子数据,但拆卸电池组是另一回事. 我认为将会出现第二层服务中心, 他们把你的电池,并使用CT系统等技术来查看内部. 他们既可以重新配置电池,也可以在查看内部结构后对其进行评估.

假设你有一辆车,已经用了三年了,已经超出了保修期, but you still want to get a good price for it; the buyer will want proof of the battery’s condition. 那时你就可以投资,然后说,‘这是我的电池扫描图,证明它是值得的.’

服务中心还将能够对模块进行重新组装或重新组装, 更换CT检查发现的故障模块, 让电池重新充满电. 这是昂贵的设备,但我相信那些配备了这些系统的人将成为电动汽车生态系统的一部分.

 

 

 

 

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