Zum Erreichen ehrgeiziger globaler Netto-Null-Ziele müssen laut der Internationalen Energieagentur bis 2050 weitere zwei Milliarden Elektroautos auf die Straße gebracht werden. Zum Versorgen dieser grünen Motoren mit Energie sind Lithium-Ionen-Batterien absolut unerlässlich.

Aber was passiert, wenn diese Batterien defekt sind? Noch vor der Montage in einem funktionierenden Motor werden Traktionsbatterien typischerweise mit einem geringen Ladezustand transportiert. Der Grund dafür ist, dass eine vollständig entladene Batterie sowohl für den Hersteller als auch für den Verbraucher Probleme mit sich bringt; Probleme wie geringere Kapazität, schnellere Entleerung und elektrische Kurzschlüsse können zu Bränden führen.

Unabhängig davon, an welcher Stelle der Lieferkette dies geschieht, kann eine unerwartete Entzündung katastrophale Schäden an Menschenleben, Fahrzeugen und der Verkehrsinfrastruktur verursachen. 

Die SICK AG, ein Marktführer in der globalen Sensorherstellung, hat ein System zur Erkennung von gefährdeten Batterien entwickelt, das Unternehmen dabei unterstützt, Batteriebrände zu verhindern, bevor diese ernsthafte Schäden verursachen können.

Bekämpfung von Batteriebränden mit Flir-Thermographie

Nach der erfolgreichen Entwicklung eines Systems, das Hotspots und potenzielle Brände auf Fähren und in Tunneln erkennt, die für den Transport der Infrastruktur von entscheidender Bedeutung sind, wie z. B. der 10,5 Meilen lange Gotthard Road Tunnel in der Schweiz, wurde der SICK AG kürzlich innerhalb eines besonders schwierigen Zeitrahmens eine spannende Chance geboten. 

Ein deutscher Automobilhersteller wandte sich an das Unternehmen, um potenzielle Probleme in EF-Batterien an einer neuen Montagelinie zu erkennen. Die Herausforderung? Entwerfen, Testen und Implementieren einer Schnittstelle zur Identifizierung von thermischem Durchgehen in der Batterieproduktion in nur drei Monaten – ein Prozess, der durch eigene Zulassung normalerweise mehr als ein Jahr dauern würde, bis er abgeschlossen ist.

Deshalb wandte sich die SICK AG an Flir, um die für die Aufgabe am besten geeignete Wärmebildtechnologie zu liefern. 

Das System benötigte eine maßgeschneiderte Schnittstelle, mit der jede Batterie genau auf thermisches Versagen getestet und die Daten anschließend exportiert und an einen Server übertragen werden konnten, um bei Anomalien einen Querverweis zu erhalten und analysiert zu werden. 

Nach sorgfältiger Abwägung des Umfangs der Hotspots, die von diesem hochmodernen System erkannt werden sollen, entschied sich die SICK AG für den Bau ihres neuen Bereichs-Hotspot-Erkennungssystems (AHD) um die fest installierte Wärmebildkamera Flir A70 Smart Sensor.

Auf der Linie: Ein vollständiger Überblick über Defekte an EF-Batterien

Wie viel kann eine fehlerhafte Batterie die Hersteller kosten? 

Lukas Wallimann, Produkt- und Projektmanager bei der SICK AG, erklärt, warum das System für Anwendungen in der Automobilfertigung von entscheidender Bedeutung ist.

„Die Gefahr besteht hier nicht nur in einer isolierten Batterie, sondern in der gesamten Einrichtung. Nur eine fehlerhafte Einheit könnte irreparable Schäden an sehr teuren Automobilen verursachen und sie abschreiben, bevor sie die Montagelinie verlassen haben. 

„Schlimmstes ist noch, dass die Millionen von Pfund wertvollen Maschinen in einer  Fabrik im Leerlauf stehen, wenn ein Feuer die Produktion anhält. Es könnte nicht nur die Produktionslinie und das breitere Werk beschädigen, sondern auch Tausende pro Stunde kosten, in der das Werk offline ist.“

Um die Hersteller zu beruhigen und die Produktion und Implementierung von EV-Batterien so sicher wie möglich zu machen, geht AHD über andere Prüfmethoden hinaus, um jede Einheit in der Produktionslinie genau zu überprüfen. 

Der Flir A70 stellt sicher, dass die AHD durch Infrarotbildgebung einen klaren Blick auf jedes Element jeder Batterie hat, im Gegensatz zu herkömmlichen Inspektionen wie Laserthermographie, die nur einzeln die Temperatur der Batteriekomponenten isolieren und messen können. Dadurch kann AHD alle Bereiche mit erhöhten Wärmewerten anzeigen, wenn die Batterien unter der Wärmebildkamera Flir A70 in Echtzeit passieren. Das System warnt das Personal vor potenziellen Problemen und stellt sicher, dass Geräte, die über der zulässigen Temperaturschwelle messen, schnell von der Leitung genommen und neutralisiert werden, bevor sie Schäden verursachen können – entweder physisch oder als Reputation.

Einfache Integration: Überlegene Inspektion, unabhängig von der Schnittstelle

Trotz der kurzen Durchlaufzeit hat die SICK AG ein vielseitiges Sensorsystem entwickelt, das in eine Vielzahl von Systemen integriert werden kann, um die Funktionalität des Flir A70 in praktisch jede Umgebung zu bringen. 

Der Kunde benötigte das System, um über ProfiNet (dem technischen Standard für die Datenkommunikation über das industrielle Ethernet) zu kommunizieren und Daten für die Analyse dezentral zu speichern und auszutauschen. Das AHD-System sorgt dafür, dass menschliche Bediener beteiligt sind, und gibt ihnen Zugriff auf Informationen in Echtzeit, die es ihnen ermöglichen, datengesteuerte Entscheidungen basierend auf der Situation zu treffen, im Gegensatz zu einem vollständig automatisierten Prozess, der dazu führen könnte, dass ansonsten tragfähige Bestände verworfen werden. 

Das System kann auch über die TCP/IP-Schnittstelle in ein übergeordnetes System oder in ein älteres System integriert werden, da die ProfiNet- und E/A-Schnittstellen es ideal machen, um ältere Produktionslinien auf den neuesten Stand zu bringen. 

Hohe Leistung, höhere Standards: Warum Flir-Thermographie?

„Die Kamera Flir A70 ist sehr gut gefertigt und daher ideal für den Einsatz in industriellen Umgebungen wie der Automobilherstellung“, fügt Lukas Wallimann hinzu. „Das Gehäuse ist robust und der Sensor einfach zu bedienen und intuitiv. Ich kann es in die Hand nehmen und das Gefühl haben, dass es sich um ein Qualitätsprodukt handelt. 

„Abgesehen von der Hardware war der größte Vorteil für uns wirklich die Unterstützung von Flir während der Entwicklungsphase und der Anwendungstechnik. Sie standen immer zur Verfügung, um bei technischen Problemen oder Integrationsanfragen zu helfen, und sie machten eine ansonsten lästige Arbeit viel einfacher.“

Das Area Hotspot Detection System der SICK AG ist ab sofort erhältlich.