Waldkirch, im November 2023 – Mit dem Foreign Object Detection System (FOS) und dem Static Hotspot Detection System (SHD) präsentierte SICK auf der SPS 2023 (14. – 16. November, Halle 7A, Stand 340) 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 das Vorhandensein von Fremdkörpern durch. Es kann so z. B. Werkzeuge, Schrauben, kleine Muttern oder andere Objekte erkennen, die im weiteren Montageprozess zu Beschädigungen der Hochvoltspeicher führen können. Die Gefahr daraus resultierender Kurzschlüsse oder Brände an Elektrofahrzeugen oder in der Produktionsanlage wird zuverlässig gebannt. Das gleiche Ziel – die Minimierung von Brandrisiken – erreicht das SHD. Mit Hilfe von Infrarotkameras erkennt das System überhitzte Bereiche auf Batterieoberflächen in Folge eines thermischen Durchgehens (thermal runaway) im Hochvoltspeicher. Mögliche Brand- und Explosionsgefahren werden frühzeitig erkannt – Schäden, Materialverlust und Anlagenstillstände werden sicher vermieden.
Hersteller von Elektrofahrzeugen legen aufgrund möglicher Brandgefahren bei Hochvoltspeichern umfassend Wert auf deren prozesssichere Fertigung, Handhabung, Lagerung und Montage. Sie werden dabei in immer mehr Werken durch die Systemlösungen FOS und SHD von SICK unterstützt.
FOS: mit hochauflösenden 3D-Bildern auch kleine Fremdkörper sicher detektieren
Das Foreign Object Detection System (FOS) ist ein Qualitätsinspektionssystem, das neben der Fremdkörpererkennung auch die die Position und Güte von Anbauteilen, Dichtraupen oder Crashpads ermitteln kann. 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 dadurch flexibel an unterschiedliche Batteriegrößen und Einsatzszenarien angepasst werden. Montiert oberhalb der bis zu 2.400 mm breiten Sichtfeldebene, tasten die Kameras die Oberfläche fremdlichtsicher abschattungsfrei mit Geschwindigkeiten bis zu 350 mm/s ab. Laser, Optiken, Sichtfelder und Prüfregionen können hierfür individuell eingestellt werden. All dies gewährleistet höchste Detektionssicherheit. Mit Hilfe der Relativbewegung – je nach Umfeld verfährt das FOS-Portal oder der Hochvoltspeicher – wird aus den Remissionen der Batterieoberseite eine 3D-Aufnahme der Oberflächensituation erzeugt. Positions- und Lagetoleranzen der Batterien bei der Prüfung werden vom FOS messtechnisch ausgeglichen. Auf diese Weise werden Fremdkörper jeglicher Form, Farbe und Glanzeigenschaft bereits ab einer Größe von 4 mm x 4 mm x 3 mm prozesssicher erkennbar – auch auf komplexen Untergründen mit schwierigen Strukturen und Texturen wie z. B. kalottierten Folien auf den Hochvoltspeichern. Beschädigungen und Brandgefahren werden dadurch zuverlässig vermieden. Optional besteht die Möglichkeit, weitere Funktionen wie eine Anwesenheitsprüfung von Teilen, z. B. Schrauben in Montagelöchern, oder eine Klebe- und Dichtraupenprüfung in das FOS zu integrieren. Mit Hilfe der SICK AppSpace können zudem kundenspezifische Anforderungen an das Messsystem berücksichtigt werden. Die Integrationsoptionen machen das Detektionssystem besonders vielseitig und flexibel.
SHD: sichere Detektion von „thermal runaways“ und überhitzten Batterieoberflächen
Static Hotspot Detection System (SHD) von SICK wird zur Vermeidung von Brandgefahren 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 werden solche Überhitzungen frühzeitig erkannt. Infrarot-Wärmebildkameras an einem Portalrahmen messen die Oberflächentemperatur von Hochvoltspeichern. Werden dabei Hitzepunkte – Hotspots – durch Überschreiten definierter Temperatur-Schwellwerte erkannt, ist es durch die gezielte Alarmierung möglich, die Batterie sofort aus dem Prozess auszuschleusen und sie in einen sicheren Bereich zu transportieren. Mögliche Brandgefahren werden so früh erkannt – und Verletzungsgefahren, Sachschäden und Produktionsausfall vermieden. Die Messdaten und Thermobilder der Heißstellenüberwachung können zur Protokollierung, Analyse und Dokumentation von Überhitzungsereignissen genutzt werden. Das SHD ist flexibel und einfach zu integrieren – auch in ein FOS. Es zeichnet sich durch geringe Betriebs- und Wartungskosten aus und ist in der Batterie-Industrie vielseitig einsetzbar: in der Fertigung von Batteriezellen, -modulen und -packs, in der produktionsnahen Batterie-Intralogistik oder in Recyclinganwendungen.
SICK ist einer der weltweit führenden Lösungsanbieter für sensorbasierte Applikationen für industrielle Anwendungen. Das 1946 von Dr.-Ing. e. h. Erwin Sick gegründete Unternehmen mit Stammsitz in Waldkirch im Breisgau nahe Freiburg zählt zu den Technologie- und Marktführern und ist mit mehr als 50 Tochtergesellschaften und Beteiligungen sowie zahlreichen Vertretungen rund um den Globus präsent. SICK beschäftigt fast 12.000 Mitarbeitende weltweit und erzielte im Geschäftsjahr 2022 einen Konzernumsatz von rund 2,2 Mrd. Euro. Weitere Informationen zu SICK erhalten Sie im Internet unter www.sick.com.