JP2021057318A - 電池セルの選別方法および電池セル取扱装置 - Google Patents
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Abstract
Description
そのため、全ての電池セルに対して、これらの試験を実施するのではなく、製造ロット毎に、任意にサンプリング抽出した電池セルに対して、上記試験等を実施し、その結果が良品であると判断された場合に、同じロットの他の電池セルも良品であるとする管理がある。
特に、ビッグデータと呼ばれる多種類でかつ大量のデジタル化されたデータを用いて、データを分類化し、そこから規則性を見出すことが実現されてきている。
このような機械学習では、ディープラーニング(深層学習)により特徴点をマニュアルで抽出することなく、自動的に特徴点を抽出することが可能であり、マニュアルでは気づかない特徴点の抽出も期待できるようになってきている。
以下、図1から図4を用いて、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る電池セル取扱装置10は、図1に示すように、CPU(Central Processing Unit)100と、ROM(Read Only Memory)200と、RAM(Random Access Memory)300と、判定モデル記憶部400と、良品判定部500と、インターフェース部600と、を含んで構成されている。
特に、本実施形態においては、製造過程や管理過程での各工程において、今までに得られた種々のデータに基づいて、製造過程や管理過程における電池セルの良品と不良品との規則性を測定等で得られたデータから導き出し、この規則性に基づいて良品と不良品の特異点を抽出して、判定モデルを作成する処理を行う。
RAM300には、CPU100の制御処理の過程で得られるデータ等が一時的に保存される。
当該判定モデル記憶部400に記憶させる判定モデルは、上述のRAM300に記憶されるようにしてもよいが、本実施形態のように、判定モデルを記憶する判定モデル記憶部400を独立して設けることにより、例えば、別の処理でRAM300が使用されている場合であっても、判定モデルを用いた演算処理が判定モデルの読出しの遅延によって、演算処理全体が遅延してしまうことを回避することができる。
ここで、電池セルのデータとしては製造過程で得られるデータ、つまり、電池セルの製造工程の各工程において測定しているデータや生産管理のために取得しているデータであって、例えば、電池の容量、エネルギー密度、形状、サイズ、電極板の材料、電極板の厚さ、電極板の長さ、電極活物質層の材料や用いられる材料の混合割合、バインダーの有無やバインダーの種類、電極活物質層の厚さ、電極活物質層の未塗工部のサイズ、セパレータの種類、電極板とセパレータの積層構造(巻回式の場合には巻回数、スタック式の場合には積層数)、電解液の種類、電解液の組成比、難燃剤等の添加物の有無やその種類や添加物の濃度、乾燥時間、乾燥温度、集電体の材料、集電体の構造、集電体と電極板との接合方法や接合構造、電解液の注液時間、電解液の注液方法、含浸にかかる時間や含浸時の温度、化成充電時間、化成充電電圧値、化成充電時の温度、充放電試験時の電池電圧、電池温度、放電時間、充電時間、充電電圧、電池容量、製造ロット、製造時の天気(湿度)、製造時の時間、製造責任者名、各材料のメーカー名等を例示することができる。
また、電池セルに関する情報や測定データ等は、共通の整理番号(製造番号)に紐ついて、各製造対象の電池セル毎に、例えば、ネットワーク上のデータサーバ等に格納管理されている。
また、RAM300には、上記データサーバから、判定モデルを用いた判定に必要な情報やデータが書き込まれ、この書き込まれた情報(データ)をもとに判定モデルを用いた判定処理が行われる。
なお、良品判定部500を個別に設けずに、良品判定部500の処理をCPU100で行うように構成してもよいが、良品判定部500を個別に設ける場合には、CPU100の処理と並行して良品判定部500による良品判定処理を実行することができるという効果がある。
例えば、各工程において、今までに得られた種々のデータを格納するデータ記憶部1000がネットワーク上のサーバ等である場合、本実施形態に係る電池セル取扱装置10は、インターフェース部600を介して、データ記憶部1000に格納されたデータのやりとりを行う。
本実施形態に係る電池セル取扱装置10のCPU100は、図2に示すように、規則性情報抽出部101と、規則性情報記憶部102と、特異点抽出部103と、条件式算出部104と、判定モデル生成部105と、を含んで構成されている。
具体的には、例えば、機械学習を用いて、良品あるいは不良品の電池セルに関する各データ間の規則性をデータの関係性の分析により実行してもよい。
具体例を示すと、各電池セルの充電時や放電時のそれぞれ電池電圧や電池温度、電池容量と時間との関係等をグラフ化していく手法が挙げられる。
さらに、電池セルを生産ロット別に分類したり、適用した電解液種で分類したりした後、更に分類分けが可能な情報に基づき再分類処理を行う。
なお、必要なデータを入力し、その入力したデータに基づいて、各種の関係をグラフ化することはコンピュータによっても可能であり、グラフを電池セルの生産ロットや使用材料の種類等でさらに情報別に分類化することも、電池セルに関する情報と対象のグラフとのリンクが取れていればコンピュータにより実現可能である。
特に、本実施形態においては、得られたグラフを電池セルが良品なのか不良品なのかという情報とリンクさせておくことが重要である。
また、予測しない意外な共通点が見つかることもあるため、あまり関連性はないと思われる情報間においても、その関係性に関するグラフや分布図を作成してもよい。
なお、本実施形態では、規則性情報記憶部102をCPU100の構成要素としたが、規則性情報記憶部102を、例えば、データサーバとしてネットワーク上に設けてもよい。
具体的には、例えば、いくつかのグラフ化した情報を比較して、良品の電池セルにおける共通点、不良品の電池セルにおける共通点、良品の電池セルと不良品の電池セルにおける差異点を抽出し、良品と不良品が判定可能となる、電池セルが良品の場合と不良品の場合における差異となる特異点と成り得る要素を見つける。つまり、良品と不良品との差異点であっても、その差異点が良品の電池セルで共通していなければ、その差異点は良品と不良品との判定には使えない。また、良品の電池セルにおける共通点が、不良品の電池セルにも共通してしまう場合も、良品と不良品との区別はできない。このため、良品の電池セルにおける共通点、不良品の電池セルにおける共通点、良品の電池セルと不良品の電池セルにおける差異点から、良品と不良品が判定可能となる特異点を抽出する。
具体的には、抽出した特異点の算出に必要となるデータを特定し、それらデータを用いて特異点を算出できる式を算出し、算出した式から得られる特異点に関する数値が良品であるのか、あるいは、不良品であるのか、を判断する条件式の形で準備する。ここで、準備される条件式は1つに限定されるものではなく、特異点が複数見つかれば、各特異点毎にそれぞれ必要となるデータを用いて特異点の算出のための式が算出され、算出された式に基づく条件式がそれぞれ準備される。
具体的には、条件式算出部104において算出された条件式に基づき、良品あるいは不良品として判断済みの複数個の電池セルに対して、電池セルの良品あるいは不良品判定に必要な情報を当該条件式に当てはめて、電池セルが良品であるのか不良品あるのかを正しく判定できるのか否かを検証する。算出された条件式が複数あった場合には、各条件式それぞれに対して検証を行う。
検証の結果、電池セルが良品であるのか不良品あるのかを正しく判定できる(判定モデル検証用の電池セル全てにおいて、全品良品あるいは不良品が正しく判断できた場合でもよいし、95%が良品あるいは不良品を正しく判断できるものであってもよい)場合には、当該条件式を用いて良品あるいは不良品の判定を行うモデルを当該工程の判定モデルとして決定する。
検証した条件式が複数ある場合には、検証の結果、良品と判断できる確率が最も高い条件式のものを選択して良品あるいは不良品の判定を行うモデルを当該工程の判定モデルをとして決定する。
なお、工程に適用する判定モデルは複数であってもよい。例えば、検証の結果、複数の条件式で同程度の高い確率で良品と判断できていた場合や、検証結果で良品と判断できる確率が任意に定めた合格ラインの確率(例えば、85%以上が良品と判断できたもの)を超えるものであった場合には、それら複数の条件式それぞれを用いた良品あるいは不良品の判定を行うモデルをそれぞれ判定モデルとして用いるようにしてもよい。
判定に必要な情報がそれぞれ異なる複数の判定モデルが準備されることになる。
1つの判定モデルの場合に比べると、何度も良品あるいは不良品の判定を行うことになるため冗長になる可能性はあるものの、例えば、95%が良品・不良品を正しく判断できた判定モデルを採用している場合において、この判定モデルで正しく判定できなかった残り5%を、別の判定モデルで良品・不良品を正しく判断できることが期待できる。
また、複数の判定モデルでの判断する場合には、N(3以上の整数)個の判定モデルでの判断のうちX(Nより小さい2以上の整数)個の判定モデルでの判断結果が一致した場合には、その結果に応じて良品あるいは不良品として取り扱いを進めるようにすることでより精度高く良品あるいは不良品の取り扱いを行うことができる。
また、良品、不良品を正しく判断できる確率が高い順に優先順位をつけて、優先順位の高い判定モデルの結果を最優先に適用し、この判定モデルにおける良品と不良品との境界点の誤差範囲においては、次の優先順位の判定モデルの結果を採用するなど、複数段階で判断するようにしてもよい。
そして、決定した判定モデルを電池セル取扱装置10の良品判定部500に出力する。
なお、以上のような特異点をパーソナルコンピュータ等により抽出した特異点に基づいて、判定モデル化することに限らず、例えば、ディープラーニング(深層学習)により、入力した情報(データ)から特異点を自動的に抽出し、特異点に基づく条件式を算出し、条件式に対する検証を行って判定モデルを作成するようにしてもよい。
図3を用いて、本実施形態に係るCPU100における判定モデルの生成処理について説明する。
図4を用いて、本実施形態に係る電池セル取扱装置10における処理について説明する。
以下、図5から図7を用いて、本発明の実施形態について説明する。
なお、本実施形態は、電池セルの生産工程のうち、充放電工程を例示したものである。
本実施形態に係る電池セル取扱装置20は、図5に示すように、CPU(Central Processing Unit)110と、ROM(Read Only Memory)200と、RAM(Random Access Memory)300と、判定モデル記憶部410と、良品判定部510と、インターフェース部600と、エージング判定部700と、を含んで構成されている。
なお、第1の実施形態と同一の符号を付す構成要素については、同様の機能を有することから、その詳細な説明は省略する。
特に、本実施形態においては、充放電工程において、今までに得られた種々のデータに基づいて、充放電工程における電池セルの良品と不良品との規則性を測定等で得られたデータから導き出し、この規則性に基づいて良品と不良品の特異点を抽出して、判定モデルを生成する処理を行う。
ここで、電池セルのデータとしては、例えば、充放電工程における電池電圧、電池温度、放電時間、充電時間、充電電圧等を例示することができる。
なお、ここで、エージングとは、内部短絡等の原因に基づく異常な、つまり、良品の電池セルに比べて自己放電量が大きくなる状態が生じているか否かにより、当該電池セルが真の良品なのか不良品なのかを判定する処理であって、電池セルをある程度充電して、例えば、1週間あるいは1ヶ月といった長期間、電池セルを放置して行われる判定処理である。
図7を用いて、本実施形態に係る電池セル取扱装置10における処理について説明する。
これにより、充放電工程で得られる充電電圧、放電電圧と容量の情報を取得し、充電電圧、放電電圧と容量との関係から充放電特性が得られる。
ここで、当該電池セルが良品であるのか不良品であるのかの判断は、判定モデルにより算出した結果が電池セルを良品と判断する範囲内の数値であるか否かで行う。
ここで、エージング処理が必要か否かの判断は、例えば、ステップS340における良品判定部510による判定結果としては、当該電池セルは良品と判断されたものの、電池セルの良品と不良品とを区別する限界点の近傍であるか否かにより判断される。
具体的には、電池セルの良品と不良品との境界点に対して所定の誤差範囲に含まれるか否かで判断される。
そのため、電池セルの充放電工程に判定モデルを適用することで、電池セルの生産効率を向上させることができる。
なお、本実施形態では、図7の判定モデルによる演算の結果に基づき、当該電池セルが良品であると判定可能か否かの判断工程(ステップS330)において、当該電池セルが良品でないと判断された場合(ステップS330の「NO」)には、廃棄処理(ステップS340)としている。しかしながら、良品でないと判断された場合であっても、エージング処理が必要か否かを判断するようにしてもよい。
例えば、前述のような電池セルの良品と不良品との境界点の誤差範囲内で不良品の電池セルと判断された場合には、通常のエージング処理が必要であると判断し、当該電池セルの充放電特性が良品と不良品との電池セルの境界点の所定の誤差範囲外で不良品の電池セルと判断された場合には廃棄処理とするようにしてもよい。
そして、良品判定部510により、当該電池セルが良品でないと判断された場合(ステップS330の「NO」)には、エージング処理が必要か否かを判断する(ステップS380)。
ここで、当該電池セルの充放電特性が電池セルの良品と不良品との境界点の所定の誤差範囲、例えば、境界点+(あるいはマイナス)15%の範囲内で不良品と判断される場合(ステップS380の「NO」)には、良品判定部510は、通常のエージング処理が必要であるとして、通常のエージング処理を実行する判断を行う(ステップS390)。
そのため、エージング対象の電池セルを減らしつつ、より確実に電池セルの良品と不良品とを振り分けることができる。
なお、このエージング処理の結果を判定モデルの作成へフィードバックして、確実に電池セルの良品と不良品とを判断できる判定モデルの作成(あるいは作成した判定モデルの更新)をすることにより、電池セルの良品と不良品との境界点の範囲に含まれる電池セルが数を低減させ、より高精度に電池セルの良品と不良品との判断を行える判定モデルを構築することができる。
しかし、判定モデルによる判定に必要となるデータが充放電工程で得られるデータ以外、例えば、充放電工程より前の工程で得られるデータである場合には、充放電工程より前の段階、つまり、判定モデルによる判定が可能なデータがそろった段階で良品か不良品かの判断を行うようにしてもよい。
不良品と判断された電池セルは、その電池セルに付与されたバーコードで特定される製造番号等とリンクさせることにより、それ以降の工程を行う必要のない不良品として認識できるようにておくことが好ましい。
このようにすることにより、以降の工程で、バーコードを読み込んだ際に不良品であると認識された電池セルについては、製造ラインから外すことができるタイミングで外せるように管理できる。
このように、CPU等で、判定モデルに必要となるデータがそろうか否かを管理して、判定モデルによる判定に必要なデータがそろった時点で判定モデルによる電池セルの良品あるいは不良品の判定を行い、その判定モデルによる電池セルの良品判定あるいは不良品判定の判定結果と製造ラインに流れている電池セルを特定できる情報とをリンクさせておくことにより、次のような利点が生じる。
電池セルの製造工程は複数の工程からなり、これら複数の工程中の1つあるいはそれ以上の工程においては、本実施形態における判定モデルを用いることのない電池セルの良品判定あるいは不良品判定を行って、不良品を排除するステップを含んでいる場合にこれら判定モデルを用いない電池セルの良品判定あるいは不良品判定とは別に並行して行われる前述の判定モデルによる電池セルの良品判定あるいは不良品判定の判定結果で電池セルを特定できる情報とリンクさせておけば、判定モデルを用いることのない電池セルの良品判定あるいは不良品判定の際に、判定対象の電池セルを特定できる情報を読み取るとともに、前述の判定モデルによる電池セルの良品判定あるいは不良品判定の判定結果とを確認することにより、前述の判定モデルによる電池セルの良品判定あるいは不良品判定の判定結果として不良品の電池セルであるという情報を認識することによって、不良品とされた電池セルに対しては、判定モデルを用いることのない電池セルの良品判定あるいは不良品判定をすることなく、不良品の電池セルを排除することができる。
以下、図9から図11を用いて、本発明の実施形態について説明する。
なお、本実施形態は、工程として、リユース(再利用判定)工程を例示したものである。
本実施形態に係る電池セル取扱装置30は、図8に示すように、CPU(Central Processing Unit)120と、ROM(Read Only Memory)200と、RAM(Random Access Memory)300と、判定モデル記憶部420と、良品判定部520と、インターフェース部600と、リユース判定部800と、を含んで構成されている。
なお、第1の実施形態および第2の実施形態と同一の符号を付す構成要素については、同様の機能を有することから、その詳細な説明は省略する。
特に、本実施形態においては、生産工程あるいは回収した電池セルに対する充放電を行う充放電処理、満充電時の容量測定等を含む処理からなるリユース工程において得られた種々のデータに基づいて、リユース工程における電池セルの良品と不良品との規則性を測定等で得られたデータから導き出し、この規則性に基づいて良品と不良品の特異点を抽出して、判定モデルを生成する処理を行う。
ここで、電池セルのデータとしては、例えば、電池温度、電池電圧、電池容量、充放電回数、使用年数、長期の未使用期間の有無、エラー回数、エラー発生時間、エラー内容に関する情報等を例示することができる。
なお、ここで、リユースとは、回収した電池セルや蓄電システムをそのままの形で再び使用することを意味し、劣化によって満充電時の充電容量が納入時より下がったとしても所望の容量までの充電が確保できること、および充放電による電池セルの温度が高くなるようなことがないことが求められる。
以下では、特に、電池セルの充放電電圧と容量との関係(充放電特性)や満充電時の容量値(満充電特性)や充放電電圧と電池セルの温度変化との関係(温度特性)から電池セルを良品と不良品とに振り分けできる判定モデルを用いる場合について説明する。
図10を用いて、本実施形態に係る電池セル取扱装置30における処理について説明する。
これにより、電池セルの充放電電圧と容量との関係(充放電特性)や満充電時の容量値(満充電特性)や充放電電圧と電池セルの温度変化との関係(温度特性)が得られる。
ここで、当該電池セルが良品であるのか不良品であるのかの判断は、例えば、充放電特性に基づく判定モデルにより算出した結果が電池セルを良品と判断する範囲内の数値か否かで行う。
ここで、リユースが可能か否かの判断は、例えば、満充電特性や温度特性に基づき判断する。
そのため、電池セルのリユース工程に判定モデルを適用することで、電池セルを効率的かつ適切に、リユースすることができる。
以下、図12から図14を用いて、本発明の実施形態について説明する。
なお、本実施形態は、工程として、例えば、蓄電システムに搭載され稼動中の電池セルの挙動を監視する監視工程を例示したものである。
本実施形態に係る電池セル取扱装置40は、図11に示すように、CPU(Central Processing Unit)130と、ROM(Read Only Memory)200と、RAM(Random Access Memory)300と、判定モデル記憶部430と、良品判定部530と、インターフェース部600と、寿命予測部900と、を含んで構成されている。
なお、第1の実施形態、第2の実施形態および第3の実施形態と同一の符号を付す構成要素については、同様の機能を有することから、その詳細な説明は省略する。
特に、本実施形態においては、生産工程あるいは監視工程において得られた種々のデータに基づいて、監視工程における電池セルの良品と不良品との規則性を測定等で得られたデータから導き出し、この規則性に基づいて良品と不良品の特異点を抽出して、判定モデルを生成する処理を行う。
ここで、電池セルのデータとしては、例えば、電池温度、電池電圧、電池容量、充放電回数、使用年数、長期の未使用期間の有無、エラー回数、エラー発生時間、エラー内容に関する情報等を例示することができる。
なお、ここで、寿命予測は、監視工程において測定された電池セルの電池電圧や電池温度が通常の電池セルの場合では計測され得ない範囲の電圧値や温度となる場合になされるものであり、電池セルとして正常に使用できないと判断された電池セルについては、継続した使用の禁止を知らせるための警告がなされる。
これは、実際の監視工程において、監視対象としている電池セルの電池電圧や電池温度が正常値範囲内か否かで判断することができる。
本実施形態では、監視している電池セルの電池電圧や電池温度を見る限りでは正常であると判断されるものについても、測定したデータから電池セルの寿命が近い(電池セルの劣化が進む)兆候を示す状態を判定モデル化して演算で判断する。
以下では、電池セルの監視工程において測定する電池セルの電池電圧や電池温度に関する情報を用いて、劣化判定ができる判定モデルを例示して説明する。
図13を用いて、本実施形態に係る電池セル取扱装置40における処理について説明する。
これにより、電池セルの充放電電圧と温度変化との関係(温度特性)が得られる。
ここで、当該電池セルが良品であるのか不良品であるのかの判断は、例えば、温度特性に基づく判定モデルにより算出した結果が当該電池セルを良品と判断する範囲内の数値か否かで行う。
なお、この時、安全のため、遠隔操作により蓄電システムの動作自体を禁止するようにしてもよい。
ここで、電池セルが劣化しているか否かの判断は、判定モデルを用いて測定した電池電圧と電池温度を演算して得た演算結果により判断することができる。
そのため、電池セルの監視工程に判定モデルを適用することにより、電池セルの監視をよりきめ細やかに行うことができる。
このように2段階あるいはそれ以上の段階で、異なる判定モデルを準備して選択処理を行うようにすれば、電池セルの不良品をより高精度に抽出することができ、電池セルの不良品に対する処理の効率化を図ることができる。
ここでいうコンピュータシステムとは、OSや周辺装置等のハードウェアを含む。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されても良い。
ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
20;電池セル取扱装置
30;電池セル取扱装置
40;電池セル取扱装置
100;CPU
101;規則性情報抽出部
102;規則性情報記憶部
103;特異点抽出部
104;条件式算出部
105;判定モデル生成部
110;CPU
111;規則性情報抽出部
112;規則性情報記憶部
113;特異点抽出部
114;条件式算出部
115;判定モデル生成部
120;CPU
121;規則性情報抽出部
122;規則性情報記憶部
123;特異点抽出部
124;条件式算出部
125;判定モデル生成部
130;CPU
131;規則性情報抽出部
132;規則性情報記憶部
133;特異点抽出部
134;条件式算出部
135;判定モデル生成部
200;ROM
300;RAM
400;判定モデル記憶部
410;判定モデル記憶部
420;判定モデル記憶部
430;判定モデル記憶部
500;良品判定部
510;良品判定部
520;良品判定部
530;良品判定部
600;インターフェース部
700;エージング判定部
800;リユース判定部
900;寿命予測部
Claims (14)
- 複数の工程を有する電池セルの取り扱いにおける各工程において得られるデータを用いて、良品の電池セルと不良品の電池セルとを判別可能な判定モデルを作成するステップと、
前記各工程において、各電池セルに対する種々のデータを取得するステップと、
前記各工程で取得したデータのうち、前記判定モデルを用いた電池セルの判定に必要なデータを入力データとして、前記判定モデルを用いて、前記電池セルの良品判定あるいは不良品判定を行うステップと、
前記判定の結果、良品と判定された電池セルと不良品と判定された電池セルとはそれぞれ判定結果に応じた異なる取り扱いを施すステップと、
を含むことを特徴とする電池セルの選別方法。 - 前記判定モデルは、良品あるいは不良品の電池セルに関する過去の複数のデータから良品あるいは不良品の電池セルに関する各データ間の規則性情報を抽出し、該抽出された規則性情報に基づく前記良品あるいは不良品の電池セルごとの共通点から前記良品と不良品の電池セルの特異点を抽出して、各工程で得られるデータを用いて前記特異点に基づく良品の電池セルと不良品の電池セルとを判別可能な条件式を用いて作成することを特徴とする請求項1に記載の電池セルの選別方法。
- 前記各工程の1つが、充放電工程であって、
前記判定モデルを用いた前記電池セルの良品判定あるいは不良品判定を行うステップにおいて、前記電池セルが良品と判定された場合に、エージングの有無を判定するステップを備えたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池セルの選別方法。 - 前記各工程において得られるデータは電池セルの製造過程で得られるデータであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電池セルの選別方法。
- 前記各工程の1つが、回収工程であって、
前記判定モデルを用いた前記電池セルの良品判定あるいは不良品判定を行うステップにおいて、前記電池セルが良品と判定された場合に、満充電特性および温度特性がともにリユース可能な範囲内であるか否かを判定するステップを備えたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池セルの選別方法。 - 前記各工程の1つが、監視工程であって、
前記判定モデルを用いた前記電池セルの良品判定あるいは不良品判定を行うステップにおいて、前記電池セルが良品と判定された場合に、前記電池セルの電池電圧および/または電池温度から前記電池セルの寿命を予測するステップを備えたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池セルの選別方法。 - 前記各工程で得られるデータは製造された電池セルの出荷後の管理過程で得られるデータであることを特徴とする請求項5または6のいずれか1項に記載の電池セルの選別方法。
- 複数の工程を有する電池セルの取り扱いにおける各工程において得られるデータを用いて、良品の電池セルと不良品の電池セルとを判別可能な判定モデルを作成する判定モデル生成部と、
前記各工程において、各電池セルに対する種々のデータを取得するデータ取得部と、
前記各工程で取得したデータのうち、前記判定モデルを用いた電池セルの判定に必要なデータを入力データとして、前記判定モデルを用いて、前記電池セルの良品判定あるいは不良品判定を行う良品判定部と、
前記判定の結果、良品と判定された電池セルと不良品と判定された電池セルとはそれぞれ判定結果に応じた異なる取り扱いを施す電池セル取り扱い部と、
を含むことを特徴とする電池セル取扱装置。 - 各工程における良品あるいは不良品の電池セルに関する過去の複数のデータから良品あるいは不良品の電池セルに関する各データ間の規則性情報を抽出する規則性情報抽出部と、
前記規則性情報抽出部において抽出された良品あるいは不良品の電池セルに関する各データ間の規則性情報を記憶する記憶部と、
前記良品あるいは不良品の前記電池セルに関する各データ間の規則性情報を前記記憶部から入力して、前記良品あるいは不良品の電池セルごとの共通点、良品と不良品の前記電池セルの特異点を抽出する特異点抽出部と、
前記特異点に基づいて、良品の電池セルと不良品の電池セルとを判別可能な条件式を算出する条件式算出部と、
前記条件式算出部において算出した前記条件式の正当性を検証し、判定モデルを生成する判定モデル生成部と、
を含むことを特徴とする請求項8に記載の電池セル取扱装置。 - 前記各工程の1つが、充放電工程であって、
前記良品判定部において、前記電池セルが良品と判定された場合に、エージングの有無を判定するエージング判定部を備えたことを特徴とする請求項8または9のいずれか1項に記載の電池セル取扱装置。 - 前記データは、電池セルの製造過程で得られるデータであることを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載の電池セル取扱装置。
- 前記各工程の1つが、回収工程であって、
前記良品判定部において、前記電池セルが良品と判定された場合に、満充電特性および温度特性がともにリユース可能な範囲内であるか否かを判定するリユース判定部を備えたことを特徴とする請求項8に記載の電池セル取扱装置。 - 前記各工程の1つが、監視工程であって、
前記良品判定部において、前記電池セルが良品と判定された場合に、前記電池セルの電池電圧および/または電池温度から前記電池セルの寿命を予測する寿命予測部を備えたことを特徴とする請求項8に記載の電池セル取扱装置。 - 前記データは、製造された電池セルの出荷後の管理過程で得られるデータであることを特徴とする請求項12または13のいずれか1項に記載の電池セル取扱装置。
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---|---|---|---|---|
CN115465152A (zh) * | 2022-10-21 | 2022-12-13 | 广东邦普循环科技有限公司 | 一种动力电池监测方法、装置、设备及存储介质 |
JP2023017480A (ja) * | 2021-07-26 | 2023-02-07 | 本田技研工業株式会社 | 電池モデル構築方法及び電池劣化予測装置 |
CN118608135A (zh) * | 2024-08-09 | 2024-09-06 | 福州职业技术学院 | 一种基于大数据的动力电池回收管理系统及方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014216134A (ja) * | 2013-04-24 | 2014-11-17 | トヨタ自動車株式会社 | 電池の製造方法 |
JP2016162559A (ja) * | 2015-02-27 | 2016-09-05 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池の検査方法 |
WO2019097357A1 (ja) * | 2017-11-16 | 2019-05-23 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 二次電池の寿命推定装置及び寿命推定方法および異常検出方法 |
-
2019
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-
2023
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014216134A (ja) * | 2013-04-24 | 2014-11-17 | トヨタ自動車株式会社 | 電池の製造方法 |
JP2016162559A (ja) * | 2015-02-27 | 2016-09-05 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池の検査方法 |
WO2019097357A1 (ja) * | 2017-11-16 | 2019-05-23 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 二次電池の寿命推定装置及び寿命推定方法および異常検出方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2023017480A (ja) * | 2021-07-26 | 2023-02-07 | 本田技研工業株式会社 | 電池モデル構築方法及び電池劣化予測装置 |
JP7269999B2 (ja) | 2021-07-26 | 2023-05-09 | 本田技研工業株式会社 | 電池モデル構築方法及び電池劣化予測装置 |
CN115465152A (zh) * | 2022-10-21 | 2022-12-13 | 广东邦普循环科技有限公司 | 一种动力电池监测方法、装置、设备及存储介质 |
CN118608135A (zh) * | 2024-08-09 | 2024-09-06 | 福州职业技术学院 | 一种基于大数据的动力电池回收管理系统及方法 |
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