07 Dez Systemlösungen für die sichere Hochzeit von Hochvoltspeichern
Mit dem Foreign Object Detection System (FOS) und dem Static Hotspot Detection System (SHD) bietet Sick zwei Systemlösungen zur Minimierung von Prozessfehlern und Brandgefahren in der Montage von Hochvoltspeichern. Das FOS führt beim Einbau der Batterie in die Karosserie – der Hochzeit – per Lasertriangulation eine präzise, berührungslose Prüfung von der Batterieoberfläche auf möglicherweise vorhandene Fremdkörpern durch. Es kann laut Hersteller beispielsweise Werkzeuge, Schrauben, kleine Muttern oder andere Objekte erkennen, die im weiteren Montageprozess zu Beschädigungen der Hochvoltspeicher führen können. Die Gefahr daraus entstehender Kurzschlüsse oder Brände an Elektrofahrzeugen oder in der Produktionsanlage wird so ausgeschlossen. Das gleiche Ziel – ein minimiertes Brandrisiko – erreicht das SHD. Mithilfe von Infrarotkameras erkennt das System laut Hersteller überhitzte Bereiche auf Batterieoberflächen in Folge eines thermischen Durchgehens (Thermal Runaway) im Hochvoltspeicher. Mögliche Brand- und Explosionsgefahren sollen so frühzeitig erkannt werden und Schäden, Materialverlust und Anlagenstillstände sich so vermeiden lassen.
FOS: mit hochauflösenden 3-D-Bildern
Das Qualitätsinspektionssystem FOS kann neben der Fremdkörpererkennung auch die Position und Güte von Anbauteilen, Dichtraupen oder Crashpads ermitteln. Es besteht aus einem skalierbaren Systemkopf mit Ranger-Kameras von Sick, einem Sick-Lasersensor zur Triggerung der Messprozesse sowie einer Sick-Sensor-Integration-Machine zur Erfassung, Auswertung und Archivierung der Messdaten. Das System kann dem Hersteller zufolge dadurch flexibel an unterschiedliche Batteriegrößen und Einsatzszenarien angepasst werden. Montiert oberhalb der bis zu 2400 mm breiten Sichtfeldebene, tasten die Kameras nach Herstellerangaben die Oberfläche fremdlichtsicher abschattungsfrei mit Geschwindigkeiten bis zu 350 mm/s ab. Laser, Optiken, Sichtfelder und Prüfregionen lassen sich hierfür individuell einstellen.
Mithilfe der Relativbewegung – je nach Umfeld verfährt das FOS-Portal oder der Hochvoltspeicher – wird aus den Remissionen der Batterieoberseite eine 3-D-Aufnahme der Oberflächensituation erzeugt. Positions- und Lagetoleranzen der Batterien bei der Prüfung werden vom FOS messtechnisch ausgeglichen. Auf diese Weise sollen Fremdkörper jeglicher Form, Farbe und Glanzeigenschaft bereits ab einer Größe von 4 x 4 x 3 mm3 prozesssicher erkennbar werden – auch auf komplexen Untergründen mit schwierigen Strukturen und Texturen wie kalottierten Folien auf den Hochvoltspeichern. Optional sollen sich weitere Funktionen, wie eine Anwesenheitsprüfung von Teilen, beispielsweise Schrauben in Montagelöchern, oder eine Klebe- und Dichtraupenprüfung, in das FOS integrieren lassen. Mithilfe der Sick-AppSpace können zudem kundenspezifische Anforderungen an das Messsystem berücksichtigt werden.
SHD: sichere Detektion von von überhitzten Batterieoberflächen
Static Hotspot Detection System (SHD) wird nach Angaben des Herstellers zur Vermeidung von Bränden eingesetzt, die bei der Fertigung, Handhabung, Lagerung und Montage von Hochvoltspeichern auftreten können. Ursachen hierfür können mechanische, elektrische oder thermische Überbelastungen sein, aber auch Kurzschlüsse einzelner Zellen in der Batterie. Sie verursachen eine starke Hitzentwicklung im Inneren sowie auf der Oberfläche der Batterie. Mit dem SHD sollen solche Überhitzungen frühzeitig erkannt werden. Infrarot-Wärmebildkameras an einem Portalrahmen messen die Oberflächentemperatur von Hochvoltspeichern. Werden dabei Hitzepunkte durch Überschreiten definierter Temperaturschwellwerte erkannt, kann gezielt alarmiert werden, um die Batterie sofort aus dem Prozess auszuschleusen und sie in einen sicheren Bereich zu transportieren. Die Messdaten und Thermobilder der Heißstellenüberwachung lassen sich zur Protokollierung, Analyse und Dokumentation von Überhitzungsereignissen nutzen. Das SHD ist laut Hersteller flexibel und einfach zu integrieren – auch in ein FOS.
Das Static Hotspot Detection System prüft Hochvoltspeicher auf starke Hitzeentwicklung, um Brände zu vermeiden. Bild: Sick
Anwendungen der Systemlösungen liegen in der Fertigung von Batteriezellen, -modulen und -packs, in der produktionsnahen Batterie-Intralogistik oder in Recyclinganwendungen.
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Quelle und Bild: www.sick.com
