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工业CT在电动公交车动力电池组内部缺陷检测中的应用研究

郭美华 富阳 魏胜君

中山职业技术学院

摘要: 随着全球对清洁能源需求的不断增加,电动公交车在城市交通中的应用日益普及,电动公交车的核心组件之一是动力电池组,其性能和安全性对车辆的可靠运行至关重要。然而,由于电池组内部复杂的结构和工作环境,内部缺陷的形成和积累不可避免,导致电池性能下降、寿命减短,存在安全隐患,因此,及时、准确检测和定位电池组内部缺陷变得至关重要。本文针对工业CT在电动公交车动力电池组内部缺陷检测中的应用展开详细分析,为进一步提高检测质量提供技术支持。
关键词: 工业CT;电动公交车;动力电池组;内部缺陷检测
DOI:10.12721/ccn.2023.157343
基金资助:面向集群产业共性技术的先进检测技术研究与应用示范,项目编号:2021DZXX06
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工业CT是一种非破坏性测试和三维成像技术,借鉴了医学领域中计算机断层扫描(CT扫描)的原理,广泛应用于工业领域。电动公交车动力电池组内部缺陷检测是指对电动公交车所搭载的动力电池组进行检查和测试,确定是否存在内部缺陷或异常,确保电池组的性能、安全性和可靠性,提高电动公交车的运行效率和安全性,电动公交车的动力电池组是其核心组件之一,负责储存和提供电能,内部缺陷的检测至关重要。研究工业CT在电动公交车动力电池组内部缺陷检测中的应用,对于提高电动交通工具的安全性、可靠性和可持续性具有显著意义,有助于满足城市交通的未来需求,推动电动交通工具行业的发展,减少对化石燃料的依赖,改善环境质量,提高公共交通的质量和效率。

一、选择适当的工业CT设备

在选择工业CT设备之前,需要明确被检测对象的材质和结构,因为不同材质的物体对X射线的吸收和散射能力不同,所以选择针对特定材质的工业CT设备可以获得更好的检测效果,还需要考虑被检测物体的结构,如电池组内部的结构是紧密排列的,需要高分辨率的工业CT设备以便观察到更详细的结构信息。工业CT设备需要具有高分辨率和高灵敏度,以便准确检测出电池组内部的缺陷,高分辨率的设备可以提供更多的细节信息,而高灵敏度的设备则可以更好地检测出微小的缺陷,这些设备的选择取决于电池组内部缺陷的大小和类型,以及所需的检测精度。工业CT设备的扫描速度和扫描区域也是需要考虑的重要因素,如果待检测电池组较大或需要快速检测多个样品,应选择具有高扫描速度和大扫描区域的设备,如果电池组较小或需要高分辨率的检测结果,则需要选择具有较小扫描区域但高分辨率的设备。工业CT设备需要具有高稳定性和耐用性,因为动力电池组需要经过长期的检测和使用,如果设备的稳定性不好或耐用性不足,可能会影响检测结果的准确性和可靠性,因此,在选择设备时需要考虑设备的品质和售后服务等方面的情况。

二、样品准备

选择待检测电动公交车动力电池组样品时,应选择具有代表性的样品,以便能够准确地反映出整个电池组的质量和性能,确保样品表面清洁,没有残留物或其他杂质,避免对检测结果产生干扰。将电动公交车动力电池组样品固定在适当的位置,避免在扫描过程中发生移动或变形,采用专业的夹具或支架将样品固定在扫描平台上,注意夹具或支架的设计和制作,确保其对检测结果没有影响。根据需要检测的缺陷类型,对电动公交车动力电池组样品进行适当的前处理,对待测样品进行打磨、切割等操作,表现出电池内部的缺陷,注意这些操作不会对样品造成进一步的损伤或影响检测结果的准确性。将电动公交车动力电池组样品装载到CT设备中进行扫描,扫描完成后将样品卸载,在这个过程中应避免样品被污染、损坏或移位等情况的发生,避免对检测结果产生干扰。

三、扫描设置

工业CT设备有多种扫描模式,需要根据电动公交车动力电池组的特点和需要检测的缺陷类型选择合适的扫描模式,对于动力电池组内部的裂纹、气孔等缺陷,可以选择高分辨率的扫描模式,观察和检测这些微小的缺陷,选择合适的扫描模式,调整扫描的层厚和像素大小,层厚的选择需要根据电池组的大小和结构确定,像素大小则需要根据需要检测的缺陷大小确定。工业CT设备可以以不同的角度进行扫描,需要根据需要检测的缺陷类型调整扫描的角度,对于动力电池组内部的气孔、裂纹等缺陷,可以选择以不同的角度进行扫描。根据需要检测的缺陷类型和电池组的大小,设定扫描的时间和分辨率,如果需要检测的缺陷较多或电池组较大,需要适当增加扫描时间,设定合适的分辨率,观察和检测电动公交车动力电池组内部的缺陷。

四、数据处理和分析

通常采用X射线或电子束CT等方法,对待测电池组进行数据采集,获取包含电池内部结构信息的数据,然而,原始数据常常需要进行预处理,才能滤除噪声、平滑信号以及消除其他干扰因素,提高数据的准确性和可靠性。预处理后的数据需要进行三维重建,将二维的CT切片数据转化为三维的立体图像,直观地观察电池内部的缺陷,如裂纹、气孔、杂质等,并确定其位置、大小和形状。在三维重建的基础上,需要对图像进行增强和分割,提高图像的对比度和清晰度,使缺陷更加突出和易于识别,图像增强可以通过调整亮度和对比度,改变图像的动态范围,显示电池内部的细节信息,图像分割则可以将图像中的不同区域进行分离,分析和检测电池内部的缺陷。通过对重建后的图像进行定性和定量分析,可以进一步确定电池内部缺陷的类型、数量、分布和严重程度等,测量缺陷的大小、长度、宽度等参数,评估其危害程度和使用寿命,统计和分析缺陷的数量和分布,找出生产过程中的问题,提高产品质量和生产效率。

五、结果评估

评估人员需要根据重建后的三维图像,直观观察电池内部缺陷,确定缺陷的类型、位置和分布情况,了解电池组的质量状况和使用性能,通过定量分析,测量缺陷的大小和深度,测量裂纹的长度、宽度和高度,以及气孔的大小和深度等,帮助评估人员评估缺陷的危害程度和使用寿命,以及确定电池组的安全等级和使用范围。评估人员还需要根据缺陷的特点和分布情况,分析缺陷产生的原因,通过对生产工艺、材料质量、环境因素等方面的分析,找出导致缺陷产生的主要原因,为改进生产工艺和提高产品质量提供依据。评估人员还可以结合评估结果,提出改进生产工艺、优化产品设计、更换材料等建议,减少缺陷的产生和提高电池组的质量和性能。

结束语:

工业CT技术作为一种高效的非破坏性检测方法,为电动公交车动力电池组内部缺陷检测提供了有力工具,通过本研究的深入探讨和验证,希望能够为电池组制造商、公交运营商和维护团队提供有关如何利用工业CT技术提高电池组的可靠性、安全性和性能的实用建议,推动电动公交车领域的可持续发展,提高城市交通的环保性和效率。

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