A bateria é um componente crítico de veículos elétricos (EVs) e automóveis híbridos plug-in, dois tipos de veículos de nova energia (NEVs). A capacidade de armazenamento de energia da bateria afeta a quilometragem do veículo e seu custo total para o fabricante de automóveis. Sua qualidade impacta essa capacidade de armazenamento, bem como a vida útil do veículo, segurança e desempenho de aceleração. A garantia de qualidade da bateria (QA) é tão importante que a demanda por melhores dispositivos e métodos de inspeção relacionados à bateria está aumentando.
Anatomia de uma bateria de veículo elétrico ou híbrido
Quando fabricado, o invólucro externo da caixa da bateria — que geralmente é feito de liga de alumínio — é revestido internamente com uma camada de material compósito. O revestimento da caixa da bateria pode conter materiais de várias composições — por exemplo, cerâmica de alumina, fibras de aramida (fibras de poliamida aromática), boemita ou difluoreto de polivinilideno (PVDF). Seu objetivo é fornecer isolamento e uma superfície para o adesivo usado para fixar o núcleo da bateria dentro da caixa. O núcleo é normalmente uma bateria de ferrofosfato de lítio (LFP) ou de polímero de lítio ternário (LiPo). Se a ligação adesiva for insuficiente, o núcleo da bateria pode se deslocar, afetando seu funcionamento. Inspecionar e garantir que haja adesivo suficiente entre o revestimento e o núcleo da bateria é uma etapa importante de garantia de qualidade.
Verificando o adesivo usando teste ultrassônico Phased Array (PAUT)
O detector de defeitos Phased Array OmniScan™ X3 (PA) pode ser usado para verificar o revestimento e o adesivo da bateria, graças a imagens detalhadas da estrutura interna da peça de teste. Ele fornece aos fabricantes de automóveis um método não destrutivo para validar a qualidade da bateria. O Phased Array usa vários elementos para pulsar ondas sonoras que podem ser escaneadas e focadas eletronicamente no material, permitindo a detecção rápida e multiangular e fornecendo resultados de medição precisos e confiáveis.
Detector de defeitos Phased Array Olympus OmniScan X3
Como o PAUT mostra com nitidez a ausência de adesivo
As ondas sonoras longitudinais são transmitidas através do alumínio, do revestimento de compósito e das camadas de adesivo. A impedância acústica do ar é maior do que a do adesivo, de modo que há mais energia refletida de uma interface de camada de revestimento-ar do que de uma interface de camada de revestimento-adesivo. Parte da energia também é perdida à medida que os feixes viajam pelo adesivo. Isso significa que há uma diferença significativa na altura da onda de A-scan quando há adesivo suficiente e quando ele está ausente. Desta forma, o inspetor pode distinguir claramente se a caixa está bem colada.
Configuração de inspeção, método de digitalização e equipamento
Meus colegas e eu conduzimos um experimento em uma amostra usando a técnica de varredura linear de pulso-eco de Phased Array. O diagrama esquemático a seguir mostra nossa configuração de inspeção:
A caixa da bateria precisa ser leve, de modo que a parede de alumínio da peça de teste tem apenas 1,5 mm de espessura e a camada de revestimento tem 0,1 mm de espessura.
A sonda Phased Array Olympus 5L64 NW1 e o calço SNW1-0L foram usados para este teste.
5L64 NW1 5 MHz, sonda Phased Array padrão de matriz linear de 64 elementos
Calço de onda longitudinal SNW1-0L 0°
Depois de ajustar os parâmetros do instrumento e varrer a amostra, podemos ver claramente a ausência e presença de adesivo no C-scan.
Adesivo na amostra de revestimento de compósito
Resultados de imagem A-C-S-scan
Aplicar PAUT à detecção de vínculo aumenta a eficiência dos fabricantes de automóveis
Uma comparação da imagem C-scan e do objeto real mostra como os resultados de Phased Array são claros e intuitivos. Quando a tecnologia de Phased Array ultrassônico é usada para escanear a condição de ligação do adesivo de revestimento de compósito para a caixa da bateria de veículos elétricos e híbridos, a fácil configuração, inspeção e análise ajudam a garantir uma alta eficiência de verificação.
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