蓄電池システムの熱モニタリング： 研究・生産から 保管・検査まで
バッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）の作業には多くの危険が伴いますが、赤外線サーモグラフィはバッテリーの故障を防ぎ、新しいバッテリー開発を加速し、より安全な検査を可能にします。
バッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）は、再生可能エネルギーに依存する電力会社の成功の鍵です。BESSが送電網の安定性を確保するために設置されているにせよ、企業が自社のパネルから太陽光発電の電力を蓄えるために小規模に導入されているにせよ、その実行可能性を維持するには定期的な点検と修理が必要です。
BESSの現場やその周辺で安全な状態を維持することは重要ですが、臨界レベルに達する可能性のある温度変動や、バッテリーセル内の物質に物理的に接触することに関連する健康リスクのために困難です。同様のリスクは、製造工程、輸送、開発の初期段階を通して存在します。
その解決策が赤外線カメラを使った検査です。赤外線カメラは、バッテリーシステムのライフサイクルのあらゆる段階で熱パターンを監視し、問題を特定するための非接触で信頼性の高いソリューションを提供します。手持ち検査や抜き取り検査に使用する場合でも、バッテリーの生産ラインに組み込む場合でも、赤外線カメラは小さな熱関連の不具合が大きな問題に発展する前に検出する安全で効果的な方法を提供します。
では、BESSで働くリスクにはどのようなものがあるのでしょうか？
ここでは、バッテリー検査の主な用途をいくつか紹介し、赤外線サーモグラフィが故障の早期発見、火災予防、データに基づく洞察、安全対策の向上にどのように貢献しているかを検証します。
熱暴走。
バッテリー・システムを扱う産業界は、熱暴走を防ぐための予防措置を講じる必要があります。熱暴走とは、温度が上昇したバッテリー・セルから別のバッテリー・セルへと広がる危険な連鎖反応のことで、火災や有害ガスの放出につながる可能性があります。
バッテリーの製造中、電気的な接続が行われ、部品間に電流が流れ始めるとこのプロセスが始まり、継続的な温度上昇を引き起こします。バッテリーが加熱すると、システム電圧が低下して電流が増加し、温度上昇がさらに加速します。熱暴走が検出されないまま放置されると、バッテリーの損傷、製品の故障、さらには施設の火災につながる可能性があります。
製造業者は、自動化された温度監視によって熱暴走を管理することができます。固定型サーマルカメラを貯蔵施設や生産ラインに設置して、バッテリーの温度上昇を監視することができます。この種の熱センサーの多くは、最先端の解析ソフトウェアを搭載しているため、温度変化を感知してアラーム情報を直接産業用PLCに送信し、データロギングを行うことができます。
溶接不良
大型BESSバッテリーパックは通常、個々のセルから組み立てられ、それらを溶接してより大きなモジュールを形成し、より大きなバッテリーパック内に配置されます。
溶接部の欠陥は、抵抗の問題、出力の低下、寿命の短縮につながります。
サーモグラフィは、電気負荷がかかると抵抗の高い部分が顕著な温度変化を示し、潜在的な欠陥を示すため、不良溶接部を特定する信頼性の高い方法です。
FLIR Tシリーズがとらえた細胞の破裂。
セルの漏れ
電池の液漏れは製造工程のどの時点でも起こり得ます。バッテリーからの腐食性物質は人間の目にはほとんど見えず、皮膚を傷つけ、製品を台無しにします。
バッテリーセルの密閉性が損なわれると、電解液が外層に漏れ、検出可能な温度変化が生じます。赤外線サーモグラフィは、セルに直接触れることなく、このような微小な液漏れを数秒で迅速に特定できます。
テスト段階
サーマルカメラをエンドオブライン試験や負荷サイクルに組み込むことで、製品出荷前に生産品質を検証する信頼性の高い方法を提供します。
温度異常を検出することで、バッテリーパック内の接続箇所のホットスポットやセルやモジュールの過熱を特定し、火災のリスクを大幅に低減します。
研究開発のための破壊試験
故障したバッテリーの温度は、正常な状態から爆発的燃焼に至るまで瞬時に上昇します。高速赤外線サーモグラフィは、温度上昇の瞬間をとらえる最良の方法です。
インディアナ州ニューベリーにあるバッテリーイノベーションセンター（BIC）では、短絡状態をシミュレートして燃焼を誘発する釘刺し試験の際に、フリアーシステムズの高速赤外線サーモグラフィを頻繁に使用しています。高速サーモグラフィを導入する前は、BICの研究者は、一度に数十個の熱電対を取り付け、試験中のバッテリーの温度を測定していました。これでは、限られたデータしか得られず、各試験の設定に多大な時間を費やしていました。
サーマルイメージングにより、BICはバッテリー表面全体の急速な温度変化をモニター・記録し、そのイベント全体をフレームごとに分析することで、損傷時のセルの挙動をより深く理解することができます。「BICのプログラム・ディレクターであるアシュリー・ゴードンは次のように説明しています。「私たちは、私たちのデータが正確であるという確信を持ちたいのです」。
研究者はバッテリーの表面全体をモニターできるだけでなく、試験中に排出される物質をより正確に評価することができました。バッテリーがどのように短絡し、材料がどのように発火するかを理解することで、研究者は潜在的な危険性をよりよく理解し、万が一故障に至った場合、どのようにダメージを軽減するのが最善かを理解することができます。
BICの高速サーモグラフィの詳細については、以下をクリックしてください。
BESSの検査とメンテナンス
電池エネルギー貯蔵システムは熱暴走の影響を受けやすく、消火が困難な火災につながるだけでなく、近隣の地域社会に健康被害をもたらす有害ガスを放出したり、土壌や水の汚染によって環境破壊を引き起こす可能性があります。最悪の場合、BESSの火災は物的損害と避難につながります。
自動化された赤外線カメラは、BESSサイトの災害防止に最適なソリューションです。従来の炎検知器は予防策として使用できますが、目に見える炎や煙に依存するため、火災検知の初期段階で失敗します。
サーマルイメージングは、燃焼に至る前のわずかな温度上昇からアラームや抑制システムを作動させることができるため、信頼性が大幅に向上します。
FLIR A50/A70 スマートセンサー固定式サーマルカメラ
