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Prüfung der EV-Batterieanschlüsse mittels Wärmebildtechnik

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Mithilfe der Wärmebildtechnik können zugängliche Anschlüsse von Elektrofahrzeug-Batterien während der End-of-Line-Prüfung (EOL) auf ungewöhnliche Erwärmung untersucht werden. Während eines festgelegten elektrischen Tests kann ein Anschluss mit einer ungewöhnlichen thermischen Reaktion ein anderes Oberflächentemperaturmuster aufweisen als

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Mithilfe der Wärmebildtechnik können zugängliche Anschlüsse von Elektrofahrzeug-Batterien bei End-of-Line-Tests (EOL) auf ungewöhnliche Erwärmung überprüft werden. Während eines definierten elektrischen Tests kann ein Anschluss mit einer ungewöhnlichen thermischen Reaktion ein anderes Oberflächentemperaturmuster aufweisen als vergleichbare Anschlüsse im selben Batteriepack.

Eine fest installierte Wärmebildkamera erfasst das Oberflächentemperaturmuster, ohne das Zielobjekt zu berühren. Die konfigurierte Analyseebene kann sichtbare Anschlüsse, Klemmen, Sammelschienenbereiche oder andere freiliegende Verbindungsflächen vergleichen und das Prüfergebnis an das Produktionssystem weiterleiten. Die Wärmebildkamera kann weder durch eine undurchsichtige Abdeckung hindurchsehen noch den Kontaktwiderstand messen oder nachweisen, dass eine Verbindung mechanisch locker ist.

Die praktische Aufgabe ist daher einfach: Identifizieren Sie die sichtbare Verbindung, erfassen Sie sie an einer wiederholbaren Stelle im EOL-Test, stellen Sie sicher, dass die Verbindung genügend Detektorpixel für den beabsichtigten Vergleich abdeckt, und vergleichen Sie ihr Verhalten mit einer geeigneten Referenz.

Anwendungen zur Überwachung der Batterieproduktion und -montage
Warum eine schlechte Verbindung ein thermisches Muster erzeugen kann
Eine elektrische Verbindung leitet Strom und überträgt Wärme auf benachbarte Materialien. Wenn der Zustand der Verbindung die Art und Weise verändert, wie Wärme erzeugt oder geleitet wird, kann sich an der sichtbaren Lasche, der Klemme, der Sammelschiene oder einer angrenzenden Oberfläche ein lokales oder ungleichmäßiges Temperaturmuster entwickeln. Die Wärmebildtechnik macht diese räumlichen Unterschiede über die gesamte Verbindungsfläche hinweg sichtbar.

In der Praxis sollte die Kamera gleichwertige Verbindungsbereiche unter denselben Testbedingungen vergleichen. Eine Verbindung, die wiederholt ein anderes thermisches Muster als vergleichbare normale Verbindungen aufweist, kann für eine weitere elektrische oder fertigungstechnische Prüfung markiert werden.

Beginnen Sie mit der Verbindungsfläche, die die Kamera erfassen kann
Leckageerkennung an Batteriegehäusen mithilfe einer Online-Wärmebildkamera
Die erste Frage bei der Konzeption lautet nicht, welche Kamera gekauft werden soll. Es geht vielmehr darum, welche Oberfläche die Verbindung darstellt und ob diese Oberfläche an einer praktischen Messposition sichtbar ist.

Mögliche Zielflächen sind freiliegende Laschen, Anschlussflächen, Sammelschienenbereiche, Befestigungsbereiche oder eine andere Oberfläche, die thermisch mit der Verbindungsstelle verbunden ist. Gehäuseabdeckungen, Schutzvorrichtungen, Halterungen, Kabel, Handhabungswerkzeuge und benachbarte Bauteile können das Ziel verdecken oder einen steilen Betrachtungswinkel erzwingen. Eine verdeckte Verbindungsstelle kann nur dann überprüft werden, wenn ihr Zustand eine wiederholbare Reaktion an einer zugänglichen Oberfläche erzeugt.

Erfassen Sie für jedes Ziel den Verbindungstyp, die sichtbare Fläche, die kleinste relevante Abmessung, die nächstgelegene und die am weitesten entfernte Kameraposition, den verfügbaren Betrachtungswinkel und erwartete Sichtbehinderungen. Diese Angaben bestimmen das Objektiv, das Sichtfeld, die Kameraposition und die Anzahl der Aufnahmen.

Der Hersteller des Akkupacks legt zudem die elektrische Prüfung fest, die das Beobachtungsfenster erzeugt. Der Auslösezeitpunkt der Kamera und der Aufnahmetermin müssen auf diesen Test abgestimmt sein. Bilder, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten während eines sich ändernden Strombegriffs aufgenommen wurden, sollten nicht als gleichwertig behandelt werden.

Berücksichtigen Sie Kamera, Objektiv und Sichtfeld gemeinsam
Das Erkennen einer Verbindung in einem weitläufigen Wärmebild bedeutet nicht, dass sie genügend Detektorpixel für den beabsichtigten Vergleich einnimmt. Zielgröße, Entfernung, Detektorauflösung, Sichtfeld des Objektivs, Fokus und Betrachtungswinkel wirken zusammen.

Überprüfen Sie die Kameraposition und die Zielgröße:

Beginnen Sie mit dem kleinsten Verbindungsziel an der am weitesten entfernten zulässigen Kameraposition.
Wählen Sie ein in Frage kommendes Objektiv aus und berechnen Sie, wie viele Pixel dieses Ziel abdecken.
Testen Sie die Ansicht mit normaler Packungsposition, Halterung, Fokussierung und variierenden Hindernissen.
Ein Objektiv mit größerem Sichtfeld deckt möglicherweise mehr Verbindungen ab, ordnet aber jeder einzelnen weniger Pixel zu. Ein Objektiv mit kleinerem Sichtfeld kann die Zielabtastung verbessern, erfordert jedoch möglicherweise eine andere Kamera- oder Stationsansicht. Die endgültige Wahl sollte sich nach der tatsächlichen Packungsgeometrie richten und nicht nach einer allgemeinen Auflösungsempfehlung.

TN430 für kompakte Integration und schnellere Erfassung
Die fest montierte Wärmebildkamera Raythink TN430 bietet eine Infrarotauflösung von 384 × 288, Bildraten von bis zu 50 Hz, mehrere Objektivoptionen und industrielle Kommunikationsprotokolle in einem kompakten Gehäuse.

Sie kommt in Frage, wenn das ausgewählte Objektiv genügend Pixel pro Verbindung liefert und die Station eine schnellere Erfassung eines sich ändernden thermischen Ereignisses oder eine unkomplizierte industrielle Integration benötigt. Ihre Eignung hängt weiterhin von der Zielgröße, der Entfernung, dem Objektiv, dem Zeitablauf und dem erforderlichen Datenpfad ab.

AT61 für mehr Pixel und motorisierte Fokussierung
Die Raythink AT61-Wärmebildkamera mit motorisierter Fokussierung bietet eine Infrarotauflösung von 640 × 512 und motorisierten Fokus.

Sie ist eine geeignete Wahl, wenn die Anschlussstellen klein sind und mehr Pixel für die Temperaturmessung erfordern oder wenn eine motorisierte Fokuseinstellung für die Installation von Vorteil ist. Eine höhere Detektorauflösung entbindet nicht von der Notwendigkeit, das Objektiv, den Arbeitsabstand, die Zielpixel, den Erfassungszeitpunkt und die Schnittstellenanforderungen zu überprüfen.

Temperaturvergleich über verschiedene Anschlussstellen hinweg
Jeder sichtbaren Anschlussstelle kann ein einheitlicher Messbereich zugewiesen werden. Die Station kann dann gleichwertige Anschlussbereiche vergleichen, ein Ziel mit einem benachbarten Referenzbereich abgleichen, räumliche Ungleichmäßigkeiten über die Anschlussstelle hinweg messen oder verfolgen, wie sich der Messbereich während des Aufnahmefensters verändert.

Welcher Vergleich am nützlichsten ist, hängt vom Design des Akkupacks ab. Gleichwertige Anschlüsse können anhand ihrer Position verglichen werden, während wiederholte Produktionseinheiten derselben Akkupack-Variante einen normalen Referenzbereich festlegen können. Eine kurze Zeitsequenz kann sinnvoller sein, wenn der elektrische Test eine kurzzeitige Temperaturänderung hervorruft.

Bevor die Prüfung in der Produktionslinie eingesetzt wird, sollte der Batteriepack-Hersteller den Normalbereich anhand repräsentativer einwandfreier Batteriepacks festlegen. Wenn Proben mit schlechten Verbindungen sicher getestet werden können, können sie dabei helfen, zu bestätigen, ob der Vergleich einen aussagekräftigen Unterschied aufzeigt. Die daraus resultierenden Grenzwerte gelten nur für dieses Verbindungsdesign und diese Testbedingungen.

Thermische Ausgabe – Bedeutung – Einsatz in der Produktion
Aufnahme nicht verwendbar – Ziel, Fokus, Zeitpunkt oder Ansicht waren ungeeignet – Aufnahme wiederholen oder überprüfen
ROI-Ergebnis stimmt mit der Referenz überein – Es wurde keine ungewöhnliche thermische Reaktion festgestellt – Weiterführung im Rahmen des normalen EOL-Prozesses der Produktionslinie
Das ROI-Ergebnis weicht von der Referenz ab Die Verbindung muss weiter geprüft werden. Senden Sie sie zur elektrischen oder fertigungstechnischen Prüfung ein
Diese Unterscheidung ist wichtig, da ein verdecktes Ziel oder ein zeitlich falsch abgestimmtes Bild kein Hinweis auf eine fehlerhafte Verbindung ist. Ebenso weist eine thermische Abweichung auf eine ungewöhnliche Oberflächenreaktion hin, stellt aber nicht die eigentliche Ursache dar.

Reflexionen von metallischen Verbindungsflächen kontrollieren
Blankes oder poliertes Metall kann eine niedrige Emissivität und starke Reflexionen aufweisen. Oberflächenbeschaffenheit, Beschichtungen, Oxidation, Sauberkeit, Betrachtungswinkel und nahegelegene heiße Objekte können die scheinbare Temperatur verändern, selbst wenn sich die Verbindung selbst nicht verändert hat. Der Leitfaden von Raythink dazu, wie die Emissivität die Wärmebildgebung beeinflusst, erklärt, warum Material und Oberflächenzustand bei der Interpretation eines Wärmebildes eine Rolle spielen.

Dokumentieren Sie für den EOL-Aufbau das Zielmaterial und dessen Oberflächenbeschaffenheit, den Betrachtungswinkel, reflektierende Wärmequellen, den Abstand, den Fokus, die Umgebungsbedingungen, den Luftstrom sowie etwaige Schutzscheiben. Wenn der Aufbau keine zuverlässige absolute Oberflächentemperaturmessung zulässt, vergleichen Sie die scheinbaren Temperaturwerte von vergleichbaren Oberflächen unter denselben Bedingungen, anstatt sie als absolute Temperaturen zu betrachten.

Übermitteln Sie ein eindeutiges Wärmebild-Ergebnis an die Produktionslinie
Das Wärmebildsystem benötigt eine klar definierte Schnittstelle zur EOL-Station. Typische Eingaben sind die Packungskennung, die Rezepturauswahl und der Auslöseimpuls für die Aufnahme. Nützliche Ausgaben sind die Gültigkeit der Erfassung, ROI-Messungen, das Vergleichsergebnis, der Zeitstempel und die Konfigurationskennung.

Die Steuerung oder das Qualitätssystem des Batteriepack-Herstellers entscheidet, ob das Pack den Test besteht, erneut geprüft wird, zur weiteren Überprüfung weitergeleitet wird oder zurückgewiesen wird. Die Kamera liefert radiometrische Daten, und die konfigurierte Analyseebene erzeugt das Screening-Ergebnis; beides ersetzt jedoch nicht die elektrische Bestätigung oder die Qualitätsentscheidung des Herstellers.

Teams können die Übersicht von Raythink | Raytron Industrial über Wärmebildkamera-Analysen und Daten-Workflows nutzen, um ihre Anforderungen an den ROI und die Datenverarbeitung zu definieren. Genaue Berechnungen, Schnittstellen, gespeicherte Daten und Softwarekompatibilität müssen für die ausgewählte Kamera und Konfiguration bestätigt werden.

Bereiten Sie die Anwendungsdetails für Raythink | Raytron Industrial vor
Um eine Prüfstation für EV-Batterieanschlüsse zu bewerten, stellen Sie bitte Folgendes bereit:

Zeichnungen oder Fotos des Akkupacks und der Anschlüsse;
das sichtbare Zielmaterial und die kleinsten Abmessungen;
nächstgelegene und weiteste Arbeitsabstände;
verfügbare Betrachtungswinkel und zu erwartende Sichtbehinderungen;
das elektrische EOL-Ereignis und den vorgeschlagenen Aufnahmzeitpunkt;
relevante Umgebungs-, Luftstrom- und Reflexionsbedingungen;
die Vergleichs- oder Bestätigungsmethode; sowie
erforderliche Trigger-, Daten- und Leitungsschnittstellen.
Wenden Sie sich mit diesen Angaben an Raythink | Raytron Industrial. Wir können die Sichtbarkeit des Ziels, Kamera- und Objektivoptionen, die Pixelanzahl auf dem Ziel, den Aufnahmzeitpunkt, die Messsteuerung, die ROI-Anforderungen und die thermische Schnittstelle für die vorgeschlagene Station bewerten.