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NI前沿案例系列 | NI PXI平台助力锂电池超声检测，实现早期热失控预警

2024-08-07 09:02:31·  来源：恩艾NI知道  
　

本期主题为NI PXI平台助力锂电池超声检测，实现早期热失控预警。

院校：德克萨斯大学

科研团队：德克萨斯大学奥斯汀分校机械工程系的研究团队


研究背景


锂离子电池广泛应用于消费电子产品，如手机、笔记本电脑和电动工具。然而，随着全球能源需求的增加，高功率系统（如电动汽车）和间歇性系统（如太阳能和风能储能系统）对电池性能提出了更高要求。


与传统消费电子不同，这些新应用需要由数百到数千节电池组成的电池组，以满足高功率和大容量的需求，因此热失控的风险也随之增加。同时，电动汽车等复杂环境下，电池需要应对快速充放电、机械冲击和热滥用等多种应力，这进一步增加了电池失效的可能性。现有的电池管理系统主要依靠开路电压和电流测量来估计状态，无法精确监测电池内部温度变化，难以及时提供预警。因此，迫切需要更先进的检测手段来确保电池的安全性。


来自德克萨斯大学奥斯汀分校机械工程系的研究团队在他们的研究中， 使用了NI的PXI平台来实现对锂离子电池的超声检测，成功地在热失控事件发生前的二十五分钟内检测到了电池内部的变化并发出预警， 防止了热失控事件的发生。

*Ultrasonic inspection of lithium-ion pouch cells subjected to localized thermal abuse, Journal of Power Sources, 2023


面临的挑战


为了实现对于电池内部热失控情况的精准探测和及时预警，主要面临以下挑战：

  • 高精度信号生成和采集：为了准确探测电池内部的变化，需要高精度的信号发生器和数据采集系统来生成和捕捉超声波信号。

  • 多频率和多路径检测：通过不同频率和传播路径的超声波信号，获取电池内部更详细的信息。这要求系统具备灵活的信号生成和高分辨率的数据采集能力。

  • 实时监测和预警：在热失控发生前，及时检测到电池的异常变化，以提供预警。这需要系统具备快速的数据处理和分析能力。

图片


解决方案：


科研人员基于NI的PXI平台设计了高效的超声波检测系统，能够在高温环境下提前获取准确的电池内部状态信息。主要组成如下：


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