Med den ökade populariteten för elfordon ökar även oron för säkerheten hos själva fordonen och för batterierna som driver dem.
Elfordonssektorn tänjer kontinuerligt på gränserna för fordonsteknik och miljömässig hållbarhet, vilket gör den till en pionjär inom tekniska framsteg. Mitt i den snabba utvecklingen har hanteringen av termisk säkerhet, inklusive risken för okontrollerad värmestegring, blivit ett stort problem både för tillverkare av elbilsbatterier och konsumenter, särskilt när det gäller potentiella brandfaror.
Med företag som FLIR har vi revolutionerande termografisk teknik till vårt förfogande som helt förändrar vårt sätt att tänka på brandriskhantering och förebyggande av bränder i elfordon. Infraröd teknik förändrar hur vi skyddar batterisystemen i elfordon och förbättrar den övergripande fordonssäkerheten.
Genom att undersöka hur termografi påverkar elfordonsindustrin beskriver denna artikel hur tekniken förbättrar de termiska säkerhetsåtgärderna, möjliggör tidig upptäckt av brandförebyggande problem och säkerställer välbefinnandet både för miljön och för fordonets passagerare genom förbättrat skydd av elfordonsbatterier.
Förstå grundläggande principer för litiumjonbatterier
Det är viktigt att lära sig grundläggande principer för litiumjonbatterier innan man utforskar tillämpningen av termografi på elfordonsmarknaden. Litiumjonbatterier används ofta i elfordon eftersom litium har hög elektronegativitet och låg densitet, vilket gör att de kan producera en betydande mängd el.
Ett vanligt litiumjonbatteri har en anod, tillverkad av en kolbaserad förening och en katod, tillverkad av litiumoxid. Den uppladdningsbara cellen skapas av det konstanta flödet av elektroner mellan anoden och katoden inuti cellen.
Tillverkning av litiumjonbatterier
Enligt FLIR:s källa innefattar tillverkning av litiumjonbatterier vanligtvis följande steg:
- Sortering: Celler inspekteras manuellt för synliga deformationer, skador, läckage och det interna motståndet för att säkerställa slutproduktens kvalitet.
- Göra ett batteripaket: Cellerna svetsas ihop i ett paket i en serie eller i en parallell kombination baserat på vilka utdataspecifikationer som krävs.
- Kombinera batteripaketen: Batteripaketen ansluts med kretsar och ett styrsystem för att slutföra tillverkningsprocessen av ett litiumjonbatteri.
- Testning: Den färdiga produkten genomgår laddnings- och urladdningscykler för att övervaka elfordonsbatteriets beteende.
Grundläggande principer för termografi
Termografi bygger på principen om infraröd strålning som avges av ett objekt. Även om denna strålning inte kan detekteras av det mänskliga ögat kan kameror som är kalibrerade för denna speciella våglängd upptäcka den. Dessa värmekameror är användbara för icke-förstörande, beröringsfri testning och övervakning eftersom de har en noggrannhet på 0,1 °C vid temperaturmätning.
Synlig jämfört med infraröd
Värmesignaturer från objekt är endast synliga när objektet når en temperatur på 1 000 °C. Infraröda kameror kan emellertid upptäcka värmesignaturer från föremål vid temperaturer så låga som -60 °C.
Värmekameror är specialiserade på att registrera värmesignaturer för termiska säkerhetsändamål och fungerar optimalt även när det inte finns ljus, till skillnad från värmekameror för nattbilder som förstärker små mängder ljus. Detta är särskilt viktigt vid branddetektering.
Tillämpning av värmekameror
Värmekameror har olika tillämpningar inom olika branscher, till exempel:
- Elektriska verktyg för prediktivt underhåll;
- Olje- och gasindustrin för prediktivt underhåll, visualisering av flyktiga organiska föreningar (VOC), inspektion av ugnar och övervakning av facklor;
- Tillverkningsindustri för prediktivt underhåll, kvalitetssäkring och forskning och utveckling (FoU).
Vi har redan tagit upp tillämpningen av värmekameror i tidigare artiklar, med fokus på värmekameror i datacenter, värmekamerors roll för att spara energi eller till och med hur man jagar spöken med hjälp av värmekameror, men idag fokuserar vi på värmekameror i elfordon.
Tillämpning av värmekameror inom elfordonsindustrin
För att förhindra överhettning och potentiella bränder används termografi för att övervaka temperaturer i elfordonsbatterier. Denna teknik är avgörande för att identifiera utsatta ställen eller ojämn temperaturfördelning som kan signalera brandrisk, till exempel komprometterade celler eller undermålig svetsning.
Svetsning
Svetsning är en central process i monteringen av elfordonsbatterier, där precision och strukturell integritet är av yttersta vikt. För att konstruera ett robust batteripaket för elfordon måste litiumcellenheterna svetsas ihop noggrant. Ändå kan undermåliga svetsningar introducera fel i slutprodukten. Genom att använda termografi vid batteritestning kan tekniker snabbt identifiera felaktiga svetsningar genom att observera små temperaturvariationer längs svetsfogen, vilket bidrar till bättre brandförebyggande åtgärder.
Celläckage
Oavsett om det är från fysiska läckage av elektrolyter eller energiförluster på grund av elektriska fel, kan läckage i battericeller äventyra säkerheten och effektiviteten i elfordon. Termografi utmärker sig inom bedömning av brandrisk genom att snabbt och utan ingrepp detektera dessa läckor och känna av temperaturvariationer när cellens placering äventyras och på så sätt bidra till strategier för brandbekämpning.
Ojämn uppvärmning
Trots noggranna batteritester i tillverkningen kan den defekta cellen ibland infiltreras i produktionslinjen. Dessa celler uppvisar ofta mindre temperaturvariationer under utvärderingar. En värmekamera, som ingår i termiska säkerhetsrutiner, kan enkelt identifiera dessa variationer, vilket säkerställer kvalitetskontroll.
Laddning och urladdning
Temperaturkontroll är avgörande under elfordonsbatteriernas laddnings- och urladdningsfaser med temperaturer som potentiellt stiger med 5 °C till 6 °C. Termografi underlättar beröringsfri temperaturövervakning av litiumjonbatterier, vilket ger exakta yttemperaturmätningar under dessa kritiska skeden.
Kännetecken för infraröd teknik
Infraröd teknik utgör en transformativ roll inom brandskydd, men den har vissa begränsningar, t.ex. oförmåga att tränga igenom glas. Den kan emellertid navigera genom dimma, tunn plast och till och med specialiserade infraröda inspektionsfönster avsedda för industriella tillämpningar, vilket upprätthåller hög termisk känslighet.
Effektiviteten av termografisk temperaturövervakning påverkas av flera faktorer, t.ex. upplösningen på en infraröd kamera, linsstorlek och antalet detektorer, som tillsammans avgör dess visningsområde.
Sammanfattning
I takt med att elfordonsindustrin ökar, ökar även oron för brandsäkerhet. Många av dessa brandrisker kan emellertid minskas avsevärt genom att använda termografi. Denna teknik är oumbärlig för att säkerställa tillförlitligheten och säkerheten hos elfordonsbatterier, tack vare dess icke-förstörande, beröringsfria övervakning av temperaturvariationer.
Rekommenderade produkter
IR-fönster, FLIR
E96 värmekamera, FLIR
E8 Pro infraröd kamera, FLIR
E54 värmekamera, FLIR
Källa: FLIR
Frågor och svar
Effektiv värmehantering är avgörande för att säkerställa att elfordon är utrustade med säkra, pålitliga elfordonsbatterier. Detta system spelar en central roll vid energilagring genom att hålla batteritemperaturerna inom optimala intervall för att förhindra överhettning. Detta bidrar till att förlänga batteriets livslängd och stärker fordonets effektivitet och termiska säkerhet.
Viktiga strategier för brandförebyggande är implementering av avancerade batterihanteringssystem, användning av brandbeständiga material och inbyggda sensorer för att snabbt upptäcka överhettning. Regelbundet underhåll och programuppdateringar förstärker brandskyddet ytterligare, medan termografi kan lokalisera värmerelaterade problem, vilket möjliggör snabb upplösning och förbättrar elfordonsbatteriets säkerhet.
I elfordon uppstår ett tillstånd som kallas okontrollerad värmestegring när en temperaturökning i en battericell utlöser en självförsörjande, snabbt intensifierande värmecykel som kan resultera i bränder eller explosioner. Det understryker hur viktigt det är med effektiv termisk hantering för att undvika dessa risker.
Med hjälp av termografi kan brandmännen effektivt delta i branddetektering, lokalisera utsatta ställen, offer och brandorsaker, även genom rök och mörka förhållanden. Detta är avgörande för att bekämpa bränder i elfordon, eftersom den hjälper till att visualisera temperaturvariationer vilket underlättar navigering och informerat beslutsfattande under räddnings- och släckningsinsatser.
Det termiska hanteringssystemet i elfordon är inte bara viktigt för elfordonsbatteriets hälsa utan även för att upprätthålla en bekväm temperatur i kupén. Genom att reglera temperaturen på elmotorn, kraftelektroniken och batteriet säkerställer det en angenäm miljö för passagerarna samtidigt som det skyddar fordonets centrala komponenter.
Ett elfordons termiska hanteringssystem är avgörande för energieffektiviteten, vilket säkerställer att både batteriet och motorn fungerar vid idealiska temperaturer. Denna optimering bidrar direkt till att bevara batteriets livslängd och förhindra prestandaförsämring, vilket i sin tur maximerar fordonets räckvidd och upprätthåller hälsan hos elfordonsbatteriet.
Använd den laddare som rekommenderas av tillverkaren, ladda vid en temperatur som är bekväm för batteriet och håll batterinivån mellan 20 % och 80 % för bästa laddningsresultat för litiumjonbatterier. För att skydda batteriets hälsa och öka livslängden kopplar du bort batteriet när det är fulladdat för att förhindra överladdning.
