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文章来源: 客观日本       发布时间:2019-06-12

日前,在日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)的项目中,Integral Geometry Science公司与神户大学成功开发出了全球首个对蓄电池实时进行非破坏性图像诊断系统,该系统通过解析蓄电池内部的电流和泄露到蓄电池外部的磁场相关的逆问题来测量磁场的空间分布情况,从而对电流密度的分布情况进行图像诊断。


日本开发出全球首个蓄电池电流密度分布实时图像诊断系统

图1:蓄电池内部的电流密度分布情况的图像诊断


作为合格产品销售的蓄电池也曾发生过起火事故等故障,如何查明故障原因及采取防止对策成为一大难题。发生起火事故等的原因之一被认为是供货时蓄电池内部的电流密度在空间上分布不均匀,这种情况随着蓄电池的充放电逐渐变得严重,最终导致短路并起火。因此,需要开发一种能对供货前的蓄电池的电流密度分布情况进行非破坏性的精密测量的技术。


利用该系统,即使合格的蓄电池产品中也能检测出电流密度的不均匀分布。


随着电动汽车的普及,预计蓄电池的产量将增加,在这种情况下,如果能在蓄电池的制造过程中对产品参数进行检查,就可以大幅提高蓄电池的安全性。Integral Geometry Science计划两年内开始销售能用于制造过程中的所有产品进行检查的生产线检查系统。


此次开发的技术通过测量电流流过时周围产生的磁场的空间分布情况,来测量蓄电池内部的电流密度分布。此前虽然能利用数学工具根据电流密度的分布情况推导出磁场的空间分布情况(正问题),但要想根据磁场的空间分布推导出电流密度的分布(逆问题)则非常困难,因此之前一直没有实现。


此次的研究是全球首次解开了这个逆问题。具体来说,正极与负极之间的距离与电池的电极尺寸相比可以认为是无限小,因此可以认为蓄电池内流动的三维电流被封闭在薄的平行平板之间,将其导入蓄电池的静磁场基础方程式中进行解析,便可解开这个逆问题。


日本开发出全球首个蓄电池电流密度分布实时图像诊断系统

图2:诊断蓄电池电流密度分布情况的图像诊断系统FOCUS


另外,研究小组还开发了通过二维排列磁传感器来实时测量磁场空间分布的装置,以及根据测量的磁场进行逆问题解析,从而非破坏性地使电流密度分布情况实时成像的系统。


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