JP2023519103A - 電池の試験システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

電池の試験システムおよび方法に関する。該システムは、１つまたは複数の試験プラットフォームと、処理システムと、を含む。各試験プラットフォームは、電池の超音波スキャンを実行する。スキャン中、各試験プラットフォームは、各電池に圧力を加えて温度および開回路電圧を測定し、各電池に超音波信号を送信し、その応答として、送信信号データを生成し、送信された超音波信号に応答して、各電池で反射された、または各電池を介して送信された超音波信号を検出し、その応答として、受信信号データを生成することができる。処理システムは、信号データの特徴を定量化し、１つまたは複数の電池モデルに、その特徴を提示することができ、その応答として、充電状態（ＳＯＣ）および劣化状態（ＳＯＨ）を計算し、各電池に割り当てる。例えば、処理システムは、異なる顧客先施設の試験プラットフォームから送信された信号データを受信および解析するサービスプロバイダネットワークに配置することができる。【選択図】図１

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、合衆国法典第３５編第１１９（ｅ）条に基づき、２０２０年２月１０日に出願された米国仮特許出願第６２／９７２，２２５号の利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。

本発明は、一般に、充電式電池などのエネルギー貯蔵装置の非侵襲的な試験に関する。より詳細には、本発明は、自家用車および商用車で使用されるリチウムイオン電池などの電解質電池の試験に関する。

近年、リチウムイオン電池などの強力な電池を具備する自家用車および商用車が増加している。これらの車両は、電気のみ、またはガソリンと電気のハイブリッドパワートレインを有することができる。自家用車の例として、自動車、ゴルフカート、スノーモービル、水上スキー、および全地形対応車（ＡＴＶ）が挙げられる。また、商用車の例として、トラック、タクシー、バス、およびフォークリフトが挙げられる。

電池会社および製造業者は、様々な顧客に電池を販売および／または電池に関する情報を提供する。その顧客の例として、車両製造業者、消費財製造業者、特殊機器製造業者、および電池の卸売業者が挙げられる。

従来の電池の問題点として、電池の使用が長くなるにつれて、充電エネルギーを蓄える能力（充電容量とも呼ばれる）が低下することが挙げられる。個々の電池に関連する充電容量の低下は、電池の充電および放電サイクルの総数に比例する場合がある。車両用の電池駆動パワートレインなどの一部の用途において、電池は、その充電容量が所定の充電容量閾値を下回ると使用不能とみなされる場合がある。

しかしながら、二次利用電池とも呼ばれる充電容量が低下した中古の電池は、その二次利用市場が存在する。このような二次利用電池は、エネルギー貯蔵などの充電容量が低下した用途に適している。これは、貯蔵されたエネルギーがほとんど使用されない場合、充電および放電サイクルが頻繁でない場合、および／または各電池が完全に放電されることがほとんどない場合に特に当てはまる。例として、二次利用電池は、太陽光、風力および水力などの再生可能エネルギー源から生成されたエネルギーを貯蔵するために使用することができる。

電池の劣化状態（ＳＯＨ）は、通常、電池の元の充電容量または理想的な充電容量と比較して、現時点での電池の充電可能容量の比率で表される。多くの場合、この比率は、パーセンテージで表され、ここで、１００％は理想的なＳＯＨを表し、８０％は理想的な充電容量における、現時点で最大の充電可能容量を有する電池のＳＯＨを表す。

車両用電池において、電池のＳＯＨが８０％未満になると電池は使用不能と判断される場合がある。電池の放電容量は、ミリアンペアアワー（ｍＡｈ）の単位で表されることが多い。ここで、放電電流はｍＡであり、放電時間は単位時間である。例えば、充電容量が２００ｍＡｈの電池は、１００ｍＡの電流を２時間、または１０ｍＡの電流を２０時間供給することができる。

電池の充電状態（ＳＯＣ）は、通常、電池の理想的な充電容量と比較して、現時点での電池の充電レベルの比率で表される。多くの場合、この比率は、パーセンテージで表され、ここで、１００％は完全に充電された電池を表し、約１０％未満は完全に放電された電池を表す。しかしながら、一部の電池の用途において、電池のＳＯＣが３０％であることが低動作のＳＯＣ閾値とみなされる場合がある。

開回路電圧とも呼ばれる電池の出力電圧は、電池のＳＯＣに依存する。完全に充電された電池は、同じ電池が完全に放電ときよりも高い出力電圧を有することができる。理想的には、電池の出力電圧は、使用中、実質的に一定である。しかしながら、ＳＯＣが１００％のときの電池の出力電圧とＳＯＣが１０％のときの電池の出力電圧は、通常、異なる。また、電池の種類によっては、電池の出力電圧が完全充電（ＳＯＣが１００％）と完全放電（ＳＯＣが１０％以下）との間で、ある程度直線的に変化する傾向がある。

電池のＳＯＨおよびＳＯＣを測定するには課題がある。多くの場合、ＳＯＣは、現時点での電池の電圧に基づいて、またはクーロンの計算および電池の化学変化を監視することで決定される。しかしながら、これらの技術は不正確であり、通常、実際の充電容量の約１０％の範囲内でしか電池のＳＯＣを検証することができない。一方、ＳＯＨは、一般に、充電および放電サイクルを監視することに基づいて決定される。しかしながら、この方法は時間がかかり、不正確である。

本明細書において提案するシステムおよび方法は、既存の方法と比較して精度および再現性が改善された電池のＳＯＨを測定するための解決策、および各電池の有用な寿命までのそれぞれのＳＯＨの試験レコードを格納するための解決策を提供する。さらに、本明細書において提案するシステムおよび方法は、既存の方法と比較して精度および再現性が改善された電池のＳＯＣを測定するための解決策、および各電池の有用な寿命までのそれぞれのＳＯＣの試験レコードを格納するための解決策を提供する。

電気自動車のＯＥＭ、リサイクル業者およびその他のサードパーティを含む顧客は、電池サイクラーなどの既存の電池試験機器を使用して、例えば、電池を交換すべきかどうかを決定するために、電池のＳＯＣ、またあまり頻繁ではないがＳＯＨの局所評価および検証を行うことができる。しかしながら、既存の試験機器、および既存の試験機器を使用して得られる電池のＳＯＨおよびＳＯＣの測定値には制限がある。制限の１つとして、既存の電池の試験機器が、通常、８０％以下の最大精度でしかＳＯＣおよびＳＯＨを決定することができないことが挙げられる。別の制限として、顧客先施設の操作者が、通常、機器の使用と試験中の電池の適切な接続を行うための訓練を受ける必要があることが挙げられる。

さらに別の制限として、試験前に、操作者が通常、電池固有の情報を手動で入力し、試験中に使用する負荷条件を指定する必要があることが挙げられる。この場合はエラーが起こりやすく、時間がかかる。

さらに他の例では、既存の機器は高価で扱いにくく、カスタマイズされた電気設備が必要なため、全体的な投資額が増加する。また、この機器は高電圧であるため、技術者の特殊な安全訓練が必要となり、顧客先施設においてサービス担当者が電池の試験機器を定期的に更新する必要がある。また、ほとんどの場合、機器はカスタマイズされ、注文までのリードタイムがかなり長くなることがある（最速で３ヶ月、一般には６～９ヶ月）。また、新しい電池のモデルをサポートするためにサービス担当者が機器を更新するため、または現在サポートされている電池に関する情報を更新するため、コストが増加する。

さらに、現在の手法の別の重要な制限として、真のＳＯＨ（機能的残容量）を決定するために電池を周回するのに必要な長い時間とそのための費用が挙げられる。

その一方で、本明細書で提案するシステムおよび方法は、既存の電池の試験機器と比較して精度および再現性が改善された、電池のＳＯＨおよびＳＯＣを測定するための解決策を提供する。例えば、提案するシステムは、各試験用電池について実際のＳＯＨおよびＳＯＣの値の９９％という高い精度で、そのライフサイクルにおける異なる時点での電池のＳＯＣおよびＳＯＨを決定することができる。

本明細書において、既存の電池の試験機器の制限を克服する電池の試験・解析システムを提供する。提案するシステムは、超音波信号を使用して、電池の内部を照会し、充電状態（ＳＯＣ）および劣化状態（ＳＯＨ）を含む電池の特性を決定する。

超音波信号は、超音波周波数帯域の波またはパルスを含む。これらの信号は、例えば、パルスのような時間制限のあるもの、連続した正弦波（ＣＷ）またはパルス列のような非時間制限のもの、およびホワイトノイズのような広帯域の信号を含むことができる。提案するシステムの超音波トランスデューサは、各電池に超音波信号を送信する。

提案するシステムは、既存の電池の試験機器よりも有利である。例えば、該システムは、電池の寿命までの期間、９９％の精度で、各電池のＳＯＣおよびＳＯＨをいつでも決定することができる。別の実施例において、該システムは、電池の寿命までの期間、各電池のＳＯＣおよびＳＯＨを局所的（または全体的）に追跡することができる。

また、電池の試験・解析システムは、リモートネットワーク／クラウドから電池および／または試験群に関する更新情報を受信するように構成され得る。新規／更新情報は、リモートネットワーク／クラウドから出すことができ、またはシステムのコンポーネントがリモートネットワーク／クラウドから情報を定期的に引き出すことができる。

該システムは、ＳＯＣおよびＳＯＨなどの、電池の様々な特性／側面を非破壊的にｉｎｓｉｔｕでの測定およびその他の特性を提供する。例えば、電池がリチウムイオン電池である場合、該システムは、その電解質などの電池内の活性材料に関連する特性を計測または予測することができ、様々な実施例において、デンドライト成長およびアノードのリチウムめっき、アウトガス、カソードおよびアノード剥離、電解質枯渇、熱変化、およびアノードにおける二次相間固体電解質（ＳＥＩ）の層の成長のレベルを測定することができる。

開示された主題の１つまたは複数の実施形態によれば、電池の試験システムを提供することができる。電池の試験システムは、試験プラットフォームと、信号駆動・取得システムと、処理システムと、を含む。試験プラットフォームは、ベースと、ベース内のコントローラと、ベースの上方または場合によってはベースの側方に配置された調整可能なアームと、アームおよびベースにわたって配置されたトランスデューサヘッドと、を含む。トランスデューサヘッドは、１つまたは複数のトランスデューサを含むことができる。

ベースは、各電池を受容し、コントローラは、各電池の超音波スキャンを指示する。トランスデューサヘッドは、各電池に超音波信号を送信し、超音波信号に応答して、各電池で反射された、または各電池を介して送信された超音波信号を検出する。一実施例において、トランスデューサヘッドは、超音波信号を送信する少なくとも１つの超音波トランスデューサと、各電池で反射された、または各電池を介して送信された超音波信号を検出する少なくとも１つの別の超音波トランスデューサと、を含む。

信号駆動・取得システムは、送信された超音波信号に対する送信信号データを生成し、検出された超音波信号に対する受信信号データを生成し、各スキャンに対するスキャンデータのインスタンスに、送信信号データおよび受信信号データを追加する。

処理システムは、試験プラットフォームから各スキャンに対するスキャンデータを受信し、スキャンデータを解析して、信号データの特徴（aspect）を定量化し、１つまたは複数の電池モデルに、定量化された特徴を入力として提示する。次いで、電池モデルは、提示に応答して、ＳＯＣおよびＳＯＨをリアルタイムで計算し、各電池に割り当てる。

一実装例において、処理システムは、スキャンデータを解析して、信号データの特徴を次のように定量化する。処理システムは、送信信号データおよび受信信号データに時間領域解析法を適用して、送信信号データの時間領域解析結果および受信信号データの時間領域解析結果をそれぞれ作成し、次いで、送信信号データの時間領域解析結果と受信信号データの時間領域解析結果とを比較する。

別の実装例において、処理システムは、スキャンデータを解析して、信号データの特徴を次のように定量化する。処理システムは、送信信号データおよび受信信号データに周波数領域解析法を適用して、送信信号データの周波数領域解析結果および受信信号データの周波数領域解析結果をそれぞれ作成し、次いで、送信信号データの周波数領域解析結果と受信信号データの周波数領域解析結果とを比較する。

一実施例において、１つまたは複数の電池モデルは、提示に応答して、アウトガスのレベルおよびアウトガスの空間分布を計算し、位置の関数として各電池に割り当てる。別の実施例において、１つまたは複数の電池モデルは、提示に応答して、デンドライト成長のレベルおよびリチウムめっきのレベルを計算し、割り当てる。

例えば、電池モデルは、電池の所定の特性と、複数の電池のスキャンからの信号データの定量化された特徴との間の導出された数学的関係を含む計算モデルである。また、電池モデルは、電池の所定の特性と、複数の電池のスキャンからの信号データの定量化された特徴との間の数学的関係を学習または予測する機械学習モデルであり得る。一実施形態において、スキャンは、電池を充電または放電することなく、場合によってはスキャン中に電池の端子間に負荷を与えることなく、実行される。

一実装例において、処理システムは、リモートネットワーク内の１つまたは複数の処理ノードに配設される。別の実装例において、コントローラは、処理システムとして動作する。

一実施例において、トランスデューサヘッドは、アームに取り付けられたトランスデューサヘッド上部を含む。トランスデューサヘッド上部は、各電池に超音波信号を送信し、各電池で反射された超音波信号を検出する少なくとも１つの上部超音波トランスデューサを含む。

また、トランスデューサヘッドは、ベース内に位置するトランスデューサヘッド下部を含むことができる。トランスデューサヘッド下部は、各電池を介して送信された超音波信号を検出する少なくとも１つの下部超音波トランスデューサを含む。

さらに別の実施例において、トランスデューサヘッドは、各電池に超音波信号を送信する少なくとも１つの下部超音波トランスデューサを含む、ベース内に位置するトランスデューサヘッド下部と、各電池を介して送信された超音波信号を検出する少なくとも１つの上部超音波トランスデューサを含む、アームに取り付けられたトランスデューサヘッド上部と、を含む。

例えば、アームは、水平部材と、１つまたは複数のアームばねと、を含む。水平部材は、前面と、前面の近傍に位置するアームばねチャネルと、を含む。水平部材は、ベースの後部からベースの前部に向けて延在する。１つまたは複数のアームばねは、アームばねチャネルに含まれ、少なくとも１つの上部超音波トランスデューサを各電池の上面に対して付勢して、スキャン中に各電池に一定の力を加える。このようにして、試験プラットフォームは、スキャン中に各電池に一定の力を加える。

また、電池の試験システムは、ベースに含まれる負荷セルを含む。負荷セルは、トランスデューサヘッド下部の下方に位置して、それに向けて上向きに付勢される。トランスデューサヘッド下部は、各スキャン中に各電池の下面に対して配置される。代替的または追加的に、負荷セルは、電池の側に配置されてもよい。負荷セルは、少なくとも１つの上部トランスデューサによって電池に加えられた一定の力を検出し、力が閾値負荷力を満たしたと決定することに応答して、アームの高さの調整を停止するようにコントローラに信号を送信する。

ベースは、各電池のラベルから各電池の電池ＩＤを取得することができるバーコードリーダを含む。コントローラは、電池ＩＤを使用して電池データベースに問い合わせを行い、各電池に対する電池レコードを取得する。電池レコードは、超音波スキャンを指示するためにコントローラが実行する試験パラメータを含む。

また、電池の試験システムは、アライメント治具を含む。アライメント治具は、実質的に平坦な本体と、治具がプラテン内に配置されてベースの上部に載置されることを可能にする本体内の穴と、を有する。ベースは、操作者が各電池をアライメント治具に搭載したことに応じて、各電池を受容する。

また、トランスデューサヘッドは、例えば、各スキャン中に各電池の１つまたは複数の温度測定値を取得する少なくとも１つの温度センサと、各スキャン中に各電池の１つまたは複数の開回路電圧および／またはインピーダンス測定値を取得する少なくとも１つの電圧センサと、を含む。コントローラは、処理システムに送信される各スキャンに対するスキャンデータのインスタンスに、各電池の１つまたは複数の温度測定値および１つまたは複数の開回路電圧および／またはインピーダンス測定値を含める。処理システムは、スキャンデータの信号データの解析中に、各電池の１つまたは複数の温度測定値および１つまたは複数の開回路電圧測定値を使用する。

また、電池の試験システムは、コントローラの制御下にあるアクチュエータを含む。アクチュエータは、ベースに取り付けられ、アームの垂直部材に接続される。トランスデューサヘッドのトランスデューサヘッド上部は、アームの水平部材に取り付けられる。コントローラは、各スキャンに先立って、アクチュエータを介してアームの高さを調整する。コントローラが各スキャンに先立ってアクチュエータを介してアームの高さを調整することで、各スキャン中に、トランスデューサヘッド上部に含まれる１つまたは複数の超音波トランスデューサを各電池の表面に対して配置することができる。

開示された主題の１つまたは複数の実施形態によれば、電池の試験方法が提供される。該方法において、ベースを有する試験プラットフォームが各電池を受容する。各電池は、ベースに対して配置された第１の側部を含む。また、該方法では、試験プラットフォームを準備して、各電池の超音波スキャンを実行する。ここで、試験プラットフォームは、試験プラットフォームのアームとベースにわたって配設されたトランスデューサヘッドを含む。

試験プラットフォームは、超音波スキャンを実行し、各スキャンに対する送信信号データおよび受信信号データを生成し、各スキャンに対するスキャンデータのインスタンスに、送信信号データおよび受信信号データを含める。また、該方法は、試験プラットフォームから各スキャンに対するスキャンデータを受信し、スキャンデータを解析して信号データの特徴を定量化し、１つまたは複数の電池モデルに、定量化された特徴を入力として提供する処理システムを含む。１つまたは複数の電池モデルは、その応答として、ＳＯＣおよびＳＯＨを計算し、各電池に割り当てる。

一実装例において、該方法では、試験プラットフォームを準備して、試験プラットフォームのバーコードリーダが各電池のラベルをスキャンすることに応答して、各電池のラベルから各電池の電池ＩＤを取得し、電池ＩＤを使用して電池データベースに問い合わせを行い、各電池に対する電池レコードを取得することで、各電池の超音波スキャンを実行する。各電池レコードは、超音波スキャンを実行するための電池固有の試験パラメータを含む。

別の実装例において、該方法では、試験プラットフォームを準備して、トランスデューサヘッドの第１の部分に含まれる１つまたは複数のトランスデューサが各電池の上部または側部に対して配置されるように、およびトランスデューサヘッドの第２の部分に含まれる１つまたは複数のトランスデューサが各電池の第２の側部に対して配置されるように、試験プラットフォームのアクチュエータを介してアームの高さを調整することで、各電池の超音波スキャンを実行する。例えば、電池の第１の側部は、電池の上部または側部であり得、第２の側部は、電池の下部であり得る。

開示された主題の１つまたは複数の実施形態によれば、電池の試験・解析システムが提供される。電池の試験・解析システムは、試験プラットフォームと、処理システムと、を含むことができる。試験プラットフォームは、電池の超音波スキャンを実行し、場合によっては、電池の電圧および抵抗のスキャンを実行する。例えば、試験プラットフォームは、顧客先施設に設置される。

各スキャンに対して、試験プラットフォームは、電池に超音波信号を送信し、その応答として、送信信号データを生成する。次いで、試験プラットフォームは、送信された超音波信号に応答して、各電池で反射された、または各電池を介して送信された、または側面散乱された超音波信号を検出し、その応答として、受信信号データを生成する。次いで、試験プラットフォームは、各スキャンに対するスキャンデータのインスタンスに、送信信号データおよび受信信号データを含める。

次いで、処理システムは、試験プラットフォームから各スキャンに対するスキャンデータを受信する。例えば、処理システムは、試験プラットフォームを含む顧客先施設から離れているサービスプロバイダのネットワーク（クラウドインフラストラクチャなど）に配置することができる。処理システムは、スキャンデータを解析して、信号データの特徴を定量化し、１つまたは複数の電池モデルに、定量化された特徴を入力として提示する。電池モデルは、提示に応答して、ＳＯＣおよびＳＯＨを計算し、各電池に割り当てる。

例えば、電池は、異なる種類のものであり、システムは、特定の電池の種類のために開発された１つまたは複数の電池モデルを使用して、電池のＳＯＣおよびＳＯＨを計算する。

また、電池の試験・解析システムは、各顧客先施設の試験プラットフォームと通信を行うラベルプリンタを含む。ここで、処理システムは、試験プラットフォームに、各電池に対するＳＯＣおよびＳＯＨを送信する。試験プラットフォームは、ラベルプリンタに電池ラベルの印刷を指示する。電池ラベルは、そのバーコードにＳＯＣおよびＳＯＨを含む。電池ラベルは、目視検査のために明確に印刷され、ＳＯＨおよびＳＯＣは、タイムスタンプされる。

本開示の様々な工夫を、組み合わせてまたは別々に使用することができる。この要約は、以下の詳細な説明において説明する概念の選択を、簡略化した形態で紹介するために提供される。この要約は、特許請求の範囲に記載の主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図しておらず、特許請求の範囲に記載の主題の範囲を限定するために使用することを意図していない。開示された技術の上述した目的およびその他の目的、特徴、ならびに利点は、以下の詳細な説明からより明らかとなるであろう。

以下、本開示の構造の様々な新規な詳細および部品の組み合わせを含む開示された技術の上述した特徴およびその他の特徴、ならびにその他の利点を、添付の図面および特許請求の範囲を参照してより詳細に説明する。本明細書で具体的に説明する任意の特定の方法および装置は、例示的なものであり、開示された技術を限定するものではないことに留意されたい。開示された技術の原理および特徴は、開示された主題の範囲から逸脱することなく、多数の様々な実施形態に採用されてもよい。

添付のすべての図面において、同じ参照符号は、同じ構成要素を示している。図面は、必ずしも縮尺どおりに描かれているわけではなく、また、開示された技術の原理を説明するために強調されている場合がある。
本明細書で開示された技術に従って構築された例示的な電池の試験・解析システム（以下「システム」とも呼ぶ）の模式図である。ここで、顧客先施設において電池の超音波スキャンを実行するシステムの試験プラットフォームが示されている。 システムが各電池に対して保持する情報の例示的なレコード（電池レコード）を示す図である。 図２Ａの電池レコード内の電池固有の試験パラメータの詳細を示す図である。試験プラットフォームは、試験パラメータを使用して各電池をスキャンする。 図２Ａの電池レコード内のスキャンデータテーブルの詳細を示す図である。ここで、スキャンデータテーブルは、各電池の各スキャンに対して生成されたスキャンデータのインスタンスを含み、タイムスタンプ付きスキャンデータの例示的なインスタンスに関する詳細も示されている。 図２Ａの電池レコード内の解析データテーブルの詳細を示す図である。ここで、解析データテーブルは、各電池の各スキャンに対するスキャンデータからシステムが作成および追加した解析データのインスタンスを含み、タイムスタンプ付き解析データの例示的なインスタンスに関する詳細も示されている。 システムの様々なコンポーネント間で交換される例示的な電池状態メッセージを示す図である。 試験プラットフォームの前部斜視図である。 試験プラットフォームの後部斜視図である。 図３の試験プラットフォームの前部断面図である。 図４の試験プラットフォームの側方断面図である。 試験プラットフォームのコントローラとシステムの他のコンポーネントとの間のデータおよびフロー制御を示すブロック図である。 システムの動作方法を説明するフローチャートである。 システムの動作方法を説明するフローチャートである。 試験プラットフォームの超音波トランスデューサの構成を示す模式図である。この構成は、スキャン中に採用され得る送信モードおよび受信モードを有する。 図９Ａとは異なる、試験プラットフォームの超音波トランスデューサの構成を示す模式図である。この構成は、スキャン中に採用され得る送信モードおよび受信モードを有する。 図９Ａおよび図９Ｂとは異なる、試験プラットフォームの超音波トランスデューサの構成を示す模式図である。この構成は、スキャン中に採用され得る送信モードおよび受信モードを有する。 図９Ａ～図９Ｃとは異なる、試験プラットフォームの超音波トランスデューサの構成を示す模式図である。この構成は、スキャン中に採用され得る送信モードおよび受信モードを有する。 図９Ａ～図９Ｄとは異なる、試験プラットフォームの超音波トランスデューサの構成を示す模式図である。この構成は、スキャン中に採用され得る送信モードおよび受信モードを有する。 一実施形態による、図８Ａおよび図８Ｂの方法におけるスキャンデータの処理をより詳細に示すフローチャートである。 スキャンデータを解析する処理システムの計算ノードをより詳細に示す模式図である。ここで、処理システムは、試験プラットフォームから離れているネットワークに配置される。 一実施形態による、コントローラが処理システムとして動作したときの試験プラットフォームのローカルコントローラをより詳細に示す模式図である。 試験プラットフォームの信号駆動・取得システムを詳細に示すブロック図である。 試験プラットフォームのトランスデューサヘッドの例示的な実施形態を示す模式図である。 開示された技術の原理による、電池のＳＯＣおよびＳＯＨを決定するための方法を説明するフローチャートである。

［一般的注意事項］
本明細書において、本開示の実施形態の特定の態様、利点および新規な特徴を説明する。本開示の方法およびシステムは、いかなる方法においても限定的であると解釈されるべきではない。本開示は、単独で、ならびに互いと様々な組み合わせで、開示された様々な実施形態のすべての新規且つ非自明の特徴および態様に向けられている。該方法および該システムは、特定の態様または特徴またはその組み合わせに限定されるものではない。また、開示された実施形態は、１つまたは複数の特定の利点が存在すること、または問題が解決されることを要求するものではない。任意の実施形態または実施例での技術は、任意の１つまたは複数の他の実施形態または実施例で記載された技術と組み合わせることができる。開示された技術の原理が適用され得る多くの可能な実施形態を鑑みて、図に示す実施形態が例示的なものであり、開示された技術の範囲を限定するものではないことに留意されたい。

開示された方法の一部の動作は、便宜上、特定の連続した順序で記載されているが、これらの順序は、後述する特定の用語によって特定の順序であることが明示されない限り、並べ替えることを包含することに留意されたい。例えば、特定の順序で記載されている動作は、並べ替えて行われてもよく、同時に行われてもよい。さらに、簡略化のために、添付の図面には、開示された方法を他の方法と組み合わせて使用することができる様々な方法が示されていない場合がある。また、本明細書では、開示された方法を説明するために、「提供する」または「達成する」などの用語を使用する場合がある。これらの用語は、実際に行われる操作を大きく抽象化したものである。これらの用語に対応する実際の動作は、特定の実施形態に応じて異なる場合があり、当業者であれば容易に識別することができる。

数値範囲の開示は、特に明示されない限り、端点を含む範囲内の各離散点を指すことに留意されたい。特に明示されない限り、本明細書または添付の特許請求の範囲で使用されるコンポーネントの量、分子量、割合、温度および時間などを表すすべての数値は、「約」（about）という用語によって修飾されることに留意されたい。したがって、特に暗黙的または明示的に示されない限り、または文脈が当業者によってより明確な構造を有すると適切に理解されない限り、本明細書に記載の数値パラメータは、当業者に知られているように、所望の特性および／または標準的な試験条件／方法における検出限界に依存する場合がある概算値である。本明細書に記載の先行技術から本発明の実施形態を直接且つ明示的に区別する場合、「約」という用語が記載されていない限り、実施形態の数値は概算値ではない。「実質的に」、「ほぼ」、「約」または同様の用語が特定の値と組み合わせて明示的に使用される場合は、特にそうでないことが明示されない限り、その値の１０％前後の数値を含むことを意図している。

方向およびその他の相対的な参照は、添付の図面および本明細書に記載の原理の説明を容易にするために使用される場合があるが、限定を意図したものではない。例えば、「内側」、「外側」、「上」、「下」、「内部」、「外部」、「左」、「右」、「前」、「後ろ」、「背面」などの特定の用語が使用される場合がある。これらの用語は、特に図に示す実施形態に関して相対的な関係を扱うときに、ある程度の明確さを提供するために、適宜使用される。しかしながら、これらの用語は、絶対的な関係、位置および／または向きを意味することを意図していない。例えば、物体に関して、「上部」部分は、単に物体をひっくり返すことで「下部」部分になり得る。それにもかかわらず、同じ部分であることに変わりはなく、物体にも変化はない。

本明細書で使用される「および／または」という用語は、関連する列挙された項目のうちの１つまたは複数の組み合わせを含む。さらに、単数形および冠詞（「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」）は、特に明示されない限り、複数形も含むように意図されている。また、「含む」および／または「備える」という用語は、本明細書で使用される場合、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素および／またはコンポーネントの存在を定義するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント、および／または群の存在または追加を排除しないことに留意されたい。さらに、コンポーネントまたはサブシステムを含む要素が、別の要素に接続または結合されていると言及および／または示されている場合、これは、別の要素に直接接続または直接結合されることができ、または介在要素が存在してもよいことに留意されたい。

本明細書では様々な要素を説明するために「第１」および「第２」という用語が使用されているが、これらの要素はこれらの用語によって限定されるものではないことに留意されたい。これらの用語は、１つの要素を別の要素から区別するためにのみ使用される。したがって、後述する要素を第２の要素と呼ぶ場合があり、同様に、開示された主題の教示から逸脱することなく、第２の要素を第１の要素と呼ぶ場合もある。

特に明示されない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は、開示された技術分野に属する当業者に一般的に理解される用語と同じ意味を有する。さらに、一般的に使用される辞書に定義されるような用語は、関連する技術の文脈における意味と一致するものであると解釈されるべきであり、特に明示されない限り、理想化された意味または過度に形式的な意味で解釈するべきではないことに留意されたい。

［開示された技術の実施例］
図１は、開示された主題の原理に従って構築された例示的な電池の試験・解析システム（「システム」）１０を示す。

システム１０は、サービスプロバイダ部と、複数の顧客先施設部と、を含む。図には例示的な一顧客先施設が示されている。システム１０の様々なコンポーネントが、サービスプロバイダおよび／または顧客先施設部に含まれるか、それらにわたって配設される。

図に示す実施例において、サービスプロバイダ部のコンポーネントは、電池データベース４０と、データリポジトリ８０と、ユーザアカウントデータベース６２と、リモートネットワーク／クラウド４８と、を含む。例えば、システム１０の製造業者またはサードパーティの管理事業者がサービスプロバイダとして働く。サービスプロバイダは、システムの複数の認証済み顧客を有し、そのうちの１つだけが示されている。システム１０のコンポーネントの一部は、顧客先施設に設置または配置される。システム１０の他のコンポーネントは、サービスプロバイダによって所有／管理され、プライベートネットワーク内のリモートネットワーク／クラウド４８にわたって配設される。

各顧客先施設のコンポーネントは、試験プラットフォーム１００と、ゲートウェイ３８と、施設用電池データベース／在庫管理システム２４と、ユーザ装置１０７と、ラベルプリンタ３６と、顧客会計システム２０と、を含む。各顧客先施設のコンポーネントは、ローカルエリアネットワーク１０３を介して互いに接続され、互いに通信を行う。

システム１０によって、別の顧客先施設にいる操作者は、劣化状態（ＳＯＨ）および充電状態（ＳＯＣ）を含む各電池の特性を決定または予測することができる。顧客先施設の例として、自動車販売店、電池の売買および／またはリサイクルを行う小売店および卸売業者などが挙げられる。

例えば、電池は、電気自動車（ＥＶ）とも呼ばれる電気のみのパワートレインを有する自動車などの車両に使用される。また、電池は、別の実施例において、ハイブリッド型のガソリンエンジン／電気パワートレイン車両で使用されてもよい。一実施例において、システム１０によって、各顧客先施設にいる操作者は、液体電解質を含む電池の劣化状態（ＳＯＨ）および充電状態（ＳＯＣ）を決定することができる。

試験プラットフォーム１００は、電池に超音波信号を送信して電池の超音波スキャンを実行し、スキャンから生成された超音波信号データを収集する。ここで、「スキャン」という用語は、電池に超音波信号を送信するおよび／または電池から超音波信号を受信する試験プラットフォームの１つまたは複数の超音波トランスデューサの処理を指す。ここでは、トランスデューサは、各電池の１つまたは複数の表面に対して異なる位置にトランスデューサが所定の位置で固定されており、電池は、試験プラットフォームのベースに対して所定の位置に固定されている。

信号データは、ＳＯＨおよびＳＯＣを含む電池の様々な特性を決定または予測するために使用することができる。このために、試験プラットフォームは、超音波発信源／エミッタ、超音波受信機／センサ、または超音波発信源および受信機の両方（送受信機）として動作する超音波トランスデューサを含む。

以下、サービスプロバイダ部におけるコンポーネントをより詳細に説明する。電池データベース４０は、すべての顧客先施設にわたってすべての電池に対してデータベースが格納する電池レコード５０を含む。リモートネットワーク４８は、１つまたは複数の処理ノード３２を含む処理システム７０と、アプリケーションサーバ６０と、を含む。アプリケーションサーバ６０は、安全なウェブサービス６４のホストとなる。ユーザアカウントデータベース６２は、システムの認証済みユーザに対する情報を格納し、ここで、ユーザとは、各顧客先施設の顧客／操作者を指す。

電池データベース４０、データリポジトリ８０およびユーザアカウントデータベース６２は、リモートネットワーク４８を介して互いに通信を行う。一実施例において、リモートネットワーク４８およびデータベースは、例えばＡｍａｚｏｎ Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（ＡＷＳ）、ＩＢＭ Ｃｌｏｕｄ ＳｅｒｖｉｃｅｓおよびＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｃｌｏｕｄ Ｓｅｒｖｉｃｅなどのクラウドベースのコンピューティングおよびストレージサービスの一部として含まれる。

顧客先施設において、試験プラットフォーム１００は、ベース１０２と、アライメント治具１５０と、移動可能なアーム１４０と、を含む。試験用電池９０（本明細書において試験中電池または単に電池とも呼ぶ）がアライメント治具１５０に搭載された様子が示されている。例えば、試験プラットフォーム１００は、卓上１８または機器ラックの棚に載置される。卓上１８と実質的に平行なベース１０２の平面５５も示されている。

ベース１０２は、上部１１４と、前部１２６と、後部１１６と、幅Ｗと、長さＬと、を有する。長さＬは、後部１１６から前部１２６までの長さであり、幅Ｗは、長さＬに対して垂直な方向、且つベース１０２の平面５５と平行な方向の幅である。また、ベース１０２は、バーコードリーダ１２２と、ボタンなどのユーザインタフェース１３２と、ベース１０２の前部１２６に配置されたタッチスクリーンなどのディスプレイ画面１２８／ユーザインタフェースを含む。

アーム１４０は、ベース１０２の上方に位置し、垂直部材１４６および水平部材１４４を有し、Ｌ字形状を有する。垂直部材１４６は、ベース１０２の後部１１６において上向きに延在する。水平部材１４４は、ベース１０２の後部１１６からベース１０２の前部１２６に向けて延在し、ベースの平面５５と実質的に平行に延在する。アームは、ベース１０２の幅Ｗに沿った中心点を中心としている。水平部材１４４の前面１４２は、ベース１０２の前部１２６と実質的に同じ方向を向いている。ベース１０２の後部１１６に配置されたアクチュエータ（図示せず）は、垂直部材１４６に取り付けられる。アクチュエータによって、アーム１４０は、ベース１０２に対して相対的に移動することができる。

また、図にはトランスデューサヘッド１２０のトランスデューサヘッド上部１０６Ｔも示されている。図に示す実施例において、トランスデューサヘッド上部１０６Ｔは、少なくとも１つの上部超音波トランスデューサ１１２Ｔを含み、水平部材１４４の前面１４２の近傍において、アーム１４０の水平部材１４４の下方に取り付けられる。

アライメント治具１５０は、ベース１０２の上部１１４に載置され、各電池９０を受容する。アライメント治具１５０は、実質的に平坦な本体１５１と、本体１５１から垂直方向上向きに延在する背面壁と、を有する。図１において、背面壁の１つのタブ１５６が示されている。例えば、背面壁は、背面壁の両側端部に配置された２つのタブ１５６を含む。タブ１５６は、ベース１０２の前部１２６に向けて曲げられている。操作者がアライメント治具１５０に各電池を搭載する際に、電池９０の垂直方向両側端部は、タブ１５６に対して配置され、搭載中に電池９０を案内するようになっている。

図に示す実施例において、アーム１４０は、電池９０のスキャンのための試験用位置にある。具体的には、アーム１４０は、ベース１０２の上部１１４に向けて下向きに移動されることで、トランスデューサヘッド上部１０６Ｔの１つまたは複数の上部トランスデューサ１１２Ｔは、電池９０の上面に対して配置されるようになる。

アーム１４０が試験用位置にあるときに、電池９０は、完全にアライメント治具１５０内に配置され、アーム１４０とベース１０２との間に位置する。電池９０の後部は、治具１５０の背面壁に対して載置される。同じ種類の電池が同じアライメント治具１５０を使用し、アライメント治具がベース１０２に対して固定された位置にあるため、各スキャン中のベース１０２とアーム１４０に対する各電池９０の位置は固定される。

アーム１４０は、複数の目的を果たす。一実施例において、アーム１４０は、各スキャン中に、電池９０に再現可能且つ一貫した圧力を加える。また、アーム１４０は、同じ種類の電池９０の上面に対する上部トランスデューサ１１２Ｔの位置決めを一貫して且つ再現可能に提供する。

図に示す実施例において、電池９０は、実質的に長方形のフォームファクタを有する。これは、試験プラットフォーム１００がスキャンするように設計された電池９０としては一般的である。具体的には、電池９０の上面および下面は、電池９０の側面よりも長さが大きい。その結果、各スキャン中に試験する各電池９０の面積を最大化するために、アライメント治具１５０は、一般に、より大きい下面がアライメント治具１５０の本体１５１に対して配置され、且つ電池９０の上面がトランスデューサヘッド上部１０６Ｔに向けられた状態で、電池９０を受容するように設計されている。

しかしながら、別の実装例において、アライメント治具１５０は、試験プラットフォーム１００への電池９０の搭載中に電池９０のより短い長さの側部がアライメント治具１５０の上面に対して配置されるように、電池９０を受容するように設計され得る。このようにして、電池９０の「サイドスキャン」も可能になる。

ローカルエリアネットワーク１０３は、有線ネットワークであってもよく、無線ネットワークであってもよい。例えば、ローカルコンポーネントは、イーサネット、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの標準的なＬＡＮ、またはＷＬＡＮベースのネットワーク通信プロトコル／プロトコルスタックを使用して通信を行う。

ゲートウェイ３８は、顧客先施設のローカルエリアネットワーク１０３とサービスプロバイダのリモートネットワーク４８とを接続する。この接続方法は、有線でもよく、無線でもよい。このようにして、ゲートウェイ３８は、顧客先施設のコンポーネントとリモートネットワーク４８との間の通信を可能にする。ゲートウェイ３８は、ローカルエリアネットワーク１０３の外部に向けられた通信パケットをリモートネットワーク４８に適したフォーマットに変換する。例えば、通信は、ＴＣＰ／ＩＰなどのインターネットプロトコル（ＩＰ）ベースのものであり得る。代替的にまたは追加的に、独自の通信プロトコルが使用されてもよい。

ユーザ装置１０７は、ディスプレイ８８を有するコンピューティング装置である。この装置は、ユーザ装置のプロセッサで実行される１つまたは複数のアプリケーション（「アプリ」）４０を含む。ユーザ装置１０７の例として、ノート型パソコン、ワークステーション、コンピュータタブレット端末、またはＡｎｄｒｏｉｄまたはＡｐｐｌｅのｉＯＳオペレーティングシステムを実行する携帯電話などが挙げられる。

ラベルプリンタ３６は、電池９０に貼り付けられる顧客のためのラベルを印刷する装置である。各ラベルは、各電池に関する様々な情報を符号化したバーコードを含む。

一般に、施設用電池データベース／在庫管理システム２４は、電池データベース４０の顧客固有のものである。各顧客の施設用電池データベース２４は、顧客先施設で実行される各電池の試験の完了時に、リモートネットワーク／クラウド４８から、更新された電池レコード５０を受信する。更新された電池レコード５０は、各電池９０の少なくともＳＯＨおよびＳＯＣの決定された特性に対する更新内容を含む。顧客は、その後、電池情報を顧客固有の情報で補強して、施設用電池データベース２４にその結果を格納することができる。

顧客会計システム２０は、ゲートウェイ３８を介して、アプリケーションサーバ６０から料金情報を受信する。一実施例において、アプリケーションサーバ６０は、試験プラットフォーム１００での電池９０の各スキャンに先立って料金情報を送信する。

一般に、システム１０は、次のように動作する。顧客先施設での各操作者は、ユーザ装置１０７の各アプリケーション４２を使用して、アプリケーションサーバ６０の安全なウェブサービス６４との間で安全なログインセッションを確立する。このために、各顧客は、アプリケーション４２（アプリケーションまたは「アプリ」は、携帯電話、タブレット端末、またはノート型パソコンを含むがこれらに限定されないコンピューティング装置で実行されるコンピュータプログラムまたはソフトウェアアプリケーション）で資格情報（例えばユーザ名およびパスワード）を入力し、ウェブサービス６４は、入力された資格情報と、ユーザアカウントデータベース６２で保持されている認証済みユーザの格納された資格情報とを比較する。

操作者が認証済みユーザである場合、ユーザ装置１０７は、例えばローカルエリアネットワーク１０３のコンポーネントとクラウドベースのリモートネットワーク４８との間に仮想プライベートネットワーク（ＶＰＮ）トンネルを確立することができる。トンネルによって、顧客先施設の様々なコンポーネントとサービスプロバイダとの間の暗号化通信が可能になる。

次いで、顧客先施設の操作者は、試験プラットフォーム１００に電池を１つずつ設置し、プラットフォームを使用して各電池９０の超音波スキャンを実行する。スキャン中に、発信源／エミッタとして動作する超音波トランスデューサは、電池９０に超音波信号を送信する。超音波信号は、電池を通過してもよく、または電池に部分的に送信されてから発信源に向けて反射されてもよい。次いで、受信機として動作する超音波トランスデューサは、各電池を介して送信された、または電池で反射された超音波信号を検出する。

試験プラットフォーム１００は、発信源／エミッタとして構成されたトランスデューサによって電池に送信された超音波信号に対応する一連の信号データストリーム（送信信号データ）を生成し、受信機として構成されたトランスデューサによって電池の表面で検出された受信超音波信号に対応する一連の信号ストリーム（受信信号データ）を生成する。

トランスデューサ１１２は、送信機のみ、受信機のみ、または送信機および受信機の両方（送受信機）として構成することができ、「透過」モードまたは「エコー」モードのいずれかで動作するように構成することができる。「透過」モードでは、発信源／エミッタとして構成された各トランスデューサ１１２は、電池の１つの側部または表面にその超音波信号を送信し、信号は、電池９０の内部容積に移動してそれを通過する。また、送信された信号は、電池９０内の構造、材料および空隙と相互作用する。電池９０の反対側の側部または表面に位置する、受信機として構成されたトランスデューサは、透過した超音波信号の変化したバージョンを検出する。

その一方で、「エコー」モードでは、発信源／エミッタまたは送受信機として動作する各トランスデューサ１１２は、反射された超音波信号を使用する。具体的には、発信源／エミッタとして構成された超音波トランスデューサは、電池９０の内部容積に超音波信号を送信する。信号は、電池内の構造および空隙と相互作用する際に、または電池９０の反対側の側部または表面に到達する際に、反射される。発信源／エミッタと同じ側の電池９０の側部または表面に位置する、受信機として構成されたトランスデューサは、反射された信号の変化したバージョンを検出する。

トランスデューサが「透過」モードまたは「エコー」モードで動作するように構成されているかどうかにかかわらず、試験プラットフォームは、送信された超音波信号に対応する送信信号データを生成し、送信された超音波信号に応答して、各電池で反射された、または各電池を介して送信された検出超音波信号に対応する受信信号データを生成する。次いで、試験プラットフォームは、各スキャンに対して作成されたスキャンデータのタイムスタンプ付きインスタンスに、送信信号データおよび受信信号データを格納する。

また、試験プラットフォーム１００は、各スキャン中に電池から様々な情報を取得し、そのスキャンデータにその情報を追加する。この追加の情報は、電池９０に加えられる一定の圧力に関する圧力値、１つまたは複数の温度測定値、および１つまたは複数の開回路電圧測定値を含む。

次いで、試験プラットフォーム１００は、スキャンデータを暗号化し、トンネル／ゲートウェイ３８を介して、リモートネットワーク４８に暗号化されたスキャンデータを送信する。リモートネットワーク４８では、アプリケーションサーバ６０は、スキャンデータを復号化し、解析のために処理システム７０にスキャンデータを転送する。

処理システム７０では、１つまたは複数の処理ノード３２がスキャンデータを受信および解析する。処理ノード３２は、解析に応答してＳＯＨおよびＳＯＣなどの電池９０の特性を決定または予測し、試験プラットフォーム１００（および場合によってはその他のコンポーネント）にＳＯＨ情報およびＳＯＣ情報を電池状態メッセージとして返す。また、処理システム７０は、電池に対する電池レコード５０にスキャンデータ、ならびにＳＯＨおよびＳＯＣを格納する。このようにして、システム１０は、各電池に対して生成されたスキャンデータの履歴と、スキャンデータから決定／予測された各電池のＳＯＣおよびＳＯＨの履歴とを時系列で保持する。

処理システム７０の他の実装例も可能である。一実施例において、試験プラットフォーム１００のローカルコントローラは、処理システム７０として動作する。このために、ローカルコントローラは、スキャンデータを解析し、ＳＯＨおよびＳＯＣなどの電池特性をローカルに決定するのに十分なメモリおよびコンピューティングリソースを含んでもよい。別の実施例において、処理システム７０は、顧客先施設およびリモートネットワーク４８にわたって配設されてもよい。ここで、顧客先施設のローカルエリアネットワーク１０３上に位置するサーバなどのコンピューティングシステムは、スキャンデータの一部を解析し、リモートネットワーク４８の１つまたは複数の処理ノード３２にスキャンデータを転送して解析を完了させてもよい。代替的にまたは追加的に、試験プラットフォーム１００のローカルコントローラは、スキャンデータの解析を実行し、リモートネットワーク４８にスキャンデータを転送することができる。

また、システム１０は、自動車販売店、自動車修理工場および電池リサイクル施設を含む１つまたは複数の顧客先施設に設置された、場合によっては数千の試験プラットフォーム１００をサポートすることができる。

図２Ａは、電池データベース４０に格納された例示的な電池レコード５０を示す。電池レコード５０は、様々なフィールドを有する。これらのフィールドは、電池ＩＤ２０２、電池の種類２０３、顧客ＩＤ２０４、試験パラメータ２０６、スキャンデータテーブル２２０、および解析データテーブル２２２を含む。電池ＩＤ２０２は、各電池を識別し、電池の種類２０３は、各電池の種類を示している。顧客ＩＤ２０４は、各顧客を識別する。スキャンデータテーブル２２０および解析データテーブル２２２のさらなる詳細は、後述する図２Ｃおよび図２Ｄの説明に記載する。

各電池レコード５０は、追加の情報を含んでもよい。この情報は、例えば、電池製造業者、製造日、所有者履歴、および電池が設置された車両の事故記録を含むことができる。

図２Ｂは、図２Ａの試験パラメータ２０６のさらなる詳細を示している。試験パラメータ２０６は、各電池固有のスキャンに対して試験プラットフォーム１００を構成するように試験プラットフォーム１００が実行する制御信号、方向およびデータ値の集合体である。試験パラメータ２０６は、トランスデューサマップ２６８、パルス数２７０、パルス幅２７２、パルス周波数２７４、パルス振幅２７６および負荷力値２７８のフィールドを含む。

操作者は、トランスデューサマップ２６８を修正して、動作モードおよび各超音波トランスデューサの状態を指定する。動作モードは、透過モードと、エコーモードと、を含む。エコーモードは、反射（内部構造および電池端からのエコー）および表面波に関連する。状態は、オフ、送信機のみ、受信機のみ、および送受信機を含む。次いで、各発信源または送受信機として構成された各トランスデューサに対して、操作者は、送信パルス数２７０、各パルスのパルス幅２７２（ナノ秒）、パルス周波数（Ｈｚ）、およびパルス振幅２７６（ミリボルト）を指定する。また、試験パラメータ２０６は、パルス以外の超音波信号の生成を指定するためのフィールドを含む。

操作者は、負荷力値２７８に関連する一定の圧力が各スキャンにわたって電池９０に加えられるように、負荷力値２７８を指定する。負荷力値２７８およびその応用に関するさらなる詳細は、以下の図５に関する説明に記載されている。

図２Ｃは、スキャンデータテーブル２２０のさらなる詳細を示している。テーブル２２０内の各行は、各電池９０の寿命までの各スキャンに対してシステム１０が作成および格納するスキャンデータ２３０－１～２３０－Ｎの個別のタイムスタンプ付きインスタンスを示している。

スキャンデータ２３０の各レコードまたはインスタンスは、特定の電池９０の特定のスキャンに関連し、電池９０の各スキャンに対して試験プラットフォーム１００が生成または取得した「生」情報を含む。より詳細には、スキャンデータ２３０の各インスタンス内の情報は、スキャンデータＩＤ２０１と、電池ＩＤ２０２と、電池の種類２０３と、タイムスタンプ２１０と、圧力値２１１と、１つまたは複数の温度測定値２１２と、１つまたは複数の開回路電圧測定値２１３と、送信信号データ２１４Ｔと、受信信号データ２１４Ｒと、を含む。

ここで、テーブル２２０内のスキャンデータ２３０－１の最初の行／インスタンスを例に挙げる。この行は、電池９０の初期スキャンに関する情報、例えば、電池が新しいもので製造業者から顧客先施設に初めて納入された際の電池に関する情報を含む。

図２Ｄは、解析データテーブル２２２のさらなる詳細を示している。テーブル２２２内の各行は、スキャンデータテーブル２２０内のスキャンデータ２３０の関連するインスタンスの解析に応答して、処理システム７０が作成および格納するに解析データ２４０－１～２４０－Ｎの個別のタイムスタンプ付きインスタンスを示している。

解析データ２４０の各インスタンスは、スキャンデータＩＤ２０１、スキャンデータ２３０の関連するインスタンスを指す値、送信信号データ２４２Ｔの時間領域解析結果、受信信号データ２４２Ｒの時間領域解析結果、送信信号データ２４４Ｔの周波数領域解析結果、および受信信号データ２４４Ｒの周波数領域解析結果のフィールドを含む。別の実施例において、受信信号データ２４２のウェーブレット解析の結果も格納されてもよい。

また、解析データ２４０の各インスタンスは、各スキャンに対するスキャンデータ２３０の解析からシステム１０が決定または予測した各電池９０の特性を含む。ＳＯＣ２３２およびＳＯＨ２３４が図に示されている。

解析データ２４０－１の例示的なインスタンスにおけるフィールドの一部に関するさらなる詳細は、次のとおりである。その名称が示すように、送信信号データ２４２Ｔ－１の時間領域解析結果フィールドには、スキャンデータ２３０－１のリンクするインスタンスにおける送信信号データ２１４Ｔ－１で処理システム７０が実行する時間領域解析の結果が格納される。同様に、受信信号データ２４２Ｒ－１の時間領域解析のフィールドには、スキャンデータ２３０－１のリンクするインスタンスにおける受信信号データ２１４Ｒ－１で処理システム７０が実行する時間領域解析の結果が格納される。同様に、送信信号データ２４４Ｔ－１の周波数領域解析結果のフィールドには、スキャンデータ２３０－１における送信信号データ２１４Ｔ－１で処理システム７０が実行する周波数領域解析の結果が格納される。受信信号データ２４４Ｒの周波数領域解析結果のフィールドには、スキャンデータ２３０－１における受信信号データ２１４Ｒ－１で処理システム７０が実行する周波数領域解析の結果が格納される。

図２Ｅは、電池状態メッセージ２５０の例示的な内容を示している。電池状態メッセージ２５０は、電池９０の現在のスキャンに対する解析データ２４０のインスタンスから抽出されたフィールドを含む。これらのフィールドは、電池ＩＤ２０２と、タイムスタンプ２１０と、ＳＯＣ２３２と、ＳＯＨ２３４と、を含む。

図３は、試験プラットフォーム１００の前部斜視図である。試験プラットフォーム１００の追加のコンポーネントをより詳細に示すために、図では電池９０が省略されている。これらの追加のコンポーネントは、トランスデューサヘッド１２０のトランスデューサヘッド下部１０６Ｂと、トランスデューサヘッド下部１０６Ｂに含まれる１つまたは複数の下部トランスデューサ１１２Ｂと、プラテン１６０と、を含む。

トランスデューサヘッド１２０は、次のように配置される。トランスデューサヘッド１２０は、アーム１４０およびベース１０２にわたって配設された部分を有する。具体的には、トランスデューサヘッド１２０は、図１に示すトランスデューサヘッド上部１０６Ｔおよび上部トランスデューサ１１２Ｔと、トランスデューサヘッド下部１０６Ｂおよびその下部トランスデューサ１１２Ｂと、を含む。

トランスデューサヘッド上部１０６Ｔは、アーム１４０の下側に取り付けられ、トランスデューサヘッド下部１０６Ｂは、ベース１０２に含まれ且つトランスデューサヘッド上部１０６Ｔと整列およびそれに対向している。１つまたは複数の上部トランスデューサ１１２Ｔの送信面は、ベース１０２およびトランスデューサヘッド下部１０６Ｂに向けて下向きになっている。同様に、１つまたは複数の下部トランスデューサ１１２Ｂの送信面は、アーム１４０およびトランスデューサヘッド上部１０６Ｔに向けて上向きになっている。

プラテン１６０は、次の特性を有する。プラテン１６０は、実質的に円形／環状の形状を有し、トランスデューサヘッド下部１０６Ｂを囲む水平面を有し、ベース１０２の上部１１４に向けて下方向に向けられたプラテンチャネルを有する。プラテン１６０は、ベース１０２から上向きに、アライメント治具１５０の穴を通って延在する。また、プラテン１６０は、初期搭載位置に電池９０を支持するように構成される。

プラテン１６０の初期搭載位置は、アライメント治具１５０内への電池９０の設置中および位置決め中に下部トランスデューサ１１２Ｂが破損することを防止する。このために、プラテン１６０は、ベース１０２に移動可能に取り付けられており、アライメント治具１５０に対して移動可能である。

アライメント治具１５０のさらなる詳細は、次のとおりである。背面壁１５４は、本体１５１から垂直方向上向きに延在する。例えば、アライメント治具１５０は、電池固有のものであり得、ベース１０２から取り外し可能になっている。例えば、アライメント治具１５０は、ステンレス鋼などの耐久性のある材料の平板から形成または型押しされ得る。代替的にまたは追加的に、アライメント治具１５０を発泡体またはプラスチックでコーテイングして、電池への傷または損傷を防止することができる。アライメント治具１５０の穴によって、治具１５０がベース１０２内に正しく配置されたときに、プラテン１６０がベース１０２の上部１１４から上向きに突出することができる。このために、穴は、プラテン１６０の直径よりもわずかに大きくなっている。これにより、治具１５０をプラテン１６０上に配置して、ベース１０２の上部１１４に設置することができる。また、穴によって、アライメント治具１５０に対してプラテン１６０が撓むおよび／または傾くことができる。

例えば、操作者は、試験対象電池固有のアライメント治具１５０を選択することができる。一実施例において、電池９０は、オール電気自動車の日産リーフで使用されるリチウムイオン電池である。リーフは、日産自動車株式会社の登録商標である。別の実施例において、アライメント治具１５０は、背面壁１５４のほかに調整可能な側壁を有する。側壁は、様々な電池の種類の様々幅に対応するように調整可能である。

アーム１４０は、参照符号１５８で示す移動方向を有する。移動方向１５８は、ベース１０２の平面５５に対して垂直であり、実質的に直交する。各スキャンに先立って、アーム１４０は、ベース１０２よりも高い最大高さであるスキャン前（デフォルト）位置にある。これにより、操作者は、プラテン１６０およびベース１０２の上部１１４に対して電池固有のアライメント治具１５０を嵌めて調整することができ、アライメント治具１５０に電池９０を搭載することができる。操作者が電池のスキャンを開始させたときに、アーム１４０は、その試験用位置まで移動方向１５８に沿って、電池９０に向けて下向きに移動する。

また、図には、アーム１４０のアクチュエータ取り付け地点１４８が示されている。取り付け地点１４８は、アーム１４０がアクチュエータに取り付けられる位置である（図示せず）。地点１４８は、アーム１４０の垂直部材１４６の上部の近傍にある。

線Ａ－Ａは、試験プラットフォーム１００の断面を示している。断面は、アーム１４０の前面１４２の近傍にあり且つアーム１４０の前面１４２と実質的に平行に延在する垂直平面を画定する。また、断面は、ベース１０２の平面５５に対して実質的に垂直に延在する。

図４は、試験プラットフォーム１００の後部斜視図を示している。この図では、ベース１０２に対してアーム１４０を移動させるアクチュエータ１６６が示されている。

アクチュエータ１６６は、その後部１１６の近傍にあるベース１０２に取り付けられる。より詳細には、ベース１０２の後部１１６は、ベースの下部からその上部１１４まで垂直方向に延在する凹部を有し、ベース幅Ｗの中間点に位置する。アクチュエータ１６６は、幅Ｗの中間点におけるベース１０２の下部の近傍において、ベース１０２の凹部内に配置され、そこに固定的に取り付けられる。

アーム１４０の垂直部材１４６は、垂直部材１４６の長さに沿って延在する垂直チャネル１４９を有する。垂直チャネル１４９は、アクチュエータ１６６のリンケージに接続される。垂直部材１４６は、ベース１０２の凹部内に部分的に配置され、アクチュエータ１６６は、垂直チャネル１４９内に配置される。アクチュエータ１６６によってアクチュエータリンケージが移動されると、それに対応してアーム１４０の垂直部材１４６がベース１０２に対してアームの移動方向１５８に沿って移動する。

線Ｂ－Ｂは、試験プラットフォーム１００の別の断面を示している。この断面は、ベース幅Ｗの中間点においてベース１０２の後部１１６から前部１２６まで延在するアーム１４０を通る垂直平面を画定する。また、垂直平面は、ベース１０２の平面５５に対して実質的に垂直である。

図５は、図３Ａの線Ａ－Ａによって画定された断面を通る試験プラットフォーム１００の側方断面図である。この図は、上述した図では示されていないベース１０２のコンポーネントの詳細を示している。

図５において、アーム１４０は、その初期位置で示されている。この位置において、アーム１４０は、ベース１０２を超えた最大高さにあり、トランスデューサヘッド上部１０６Ｔとアライメント治具１５０との間に十分な「電池空間」を提供する。これにより、操作者は、下部トランスデューサ１１２Ｂの近傍に位置する環状形状のプラテン１６０に電池９０を搭載し、アライメント治具１５０に設置した際に電池９０の位置を調整することができる。設置処理中に、操作者は、電池の側壁がアライメント治具１５０の側壁タブ１５６に対して付勢されるように調整を行う。これにより、電池９０またはトランスデューサヘッド１２０への損傷を防止することができる。

トランスデューサヘッド上部１０６Ｔは、少なくとも１つの温度センサ１８０と、電圧センサ１８６と、を含む。例えば、温度センサ１８０は、電池９０に接触することなく電池の温度を測定する赤外線センサであり得る。温度センサ１８０は、電池の試験工程中／各スキャン中に、電池９０の温度測定値２１２を検出および報告する。

電圧センサ１８６は、開回路電圧測定値（ＯＣＶ）２１３と、電池９０の内部インピーダンスとを決定する。このために、一実施例において、操作者は、スキャンの実行に先立って、電池９０の端子と電圧センサ１８６のテストリード１８７とを接続する。ＯＣＶ測定値２１３は、例えば、完全に充電された試験用電池と完全に放電された試験用電池との間の線形電圧曲線（など）を仮定して、電池のＳＯＣ２３２の１つの指標となる。別の実装例において、電圧センサ１８６は、ベース１０２に含まれ、電池の端子は、電圧センサ１８６の対応する接点と相互作用する電池の表面の所定の位置に配置される。電池９０がアライメント治具１５０に搭載され、アーム１４０がその試験用位置に配置されたときに、接点は、電池９０の端子と電気的に接触する。

超音波トランスデューサ１１２Ｔおよび１１２Ｂの各々は、能動面１８３と、下側面１８２と、を有する。能動面１８３は、トランスデューサが超音波発信源／エミッタとして構成されている場合に超音波を送信し、超音波受信機として構成されている場合に超音波を検出する。下側面１８２は、電力および信号配線と相互作用する。上部トランスデューサ１１２Ｔの能動面１８３は、ベース１０２に向けて下向きになっており、下部トランスデューサ１１２Ｂの能動面１８３は、アーム１４０に向けて上向きになっている。

アーム１４０の水平部材１４４は、アームばねチャネル１７６を有する。アームばねチャネル１７６は、水平部材１４４の前面１４２の後方に位置し、アームばね１７４Ａを含む。

トランスデューサヘッド上部１１２Ｔは、アーム１４０の水平部材１４４の下側に固定的に取り付けられ、上部トランスデューサ１１２Ｔは、アーム１４０に対して独立して移動可能に支持されている。このために、１つまたは複数の上部トランスデューサ１１２Ｔの各々は、トランスデューサヘッド上部１０６Ｔを通ってアームばねチャネル１７６内へ部分的に上向きに延在する。各アームばね１７４Ａは、アームばねチャネル１７６の上部内側面１７９と各上部トランスデューサ１１２Ｔの下側面１８２との間に配置される。同時に、上部トランスデューサ１１２Ｔの能動面１８３は、ベース１０２／電池９０に対向し、トランスデューサヘッド上部１０６Ｔの高さよりもわずかに低い位置で延在する。このようにして、試験中に、上部トランスデューサ１１２Ｔの能動面１８３は、電池９０と接触する。したがって、各上部トランスデューサ１１２Ｔは、アーム１４０に対して独立して移動可能であり、試験中に電池９０の上面に対して付勢される。

プラテン１６０は、ベース１０２に移動可能に取り付けられ、プラテンばね１７４Ｐによってその初期搭載位置まで付勢される。例えば、互いに１２０度間隔をあけて配置された３つのプラテンばね１７４Ｐは、ベース１０２の上部１１４とプラテン１６０の環状プラテンチャネルとの間に配置される。プラテンばね１７４Ｐは、プラテンの水平面がベース１０２の上部１１４の上方に位置するように、およびトランスデューサヘッド下部１０６Ｂおよびその下部トランスデューサ１１２Ｂのレベルの上方に位置するように、プラテン１６０を付勢する。プラテン１６０の外側リップ１７５は、ベース１０２の下側１７７と係合して、プラテン１６０がベース１０２によって保持されることを確実にする。

操作者がアライメント治具１５０内に電池９０を設置するときに、プラテンばね１７４Ｐによって、プラテン１６０が垂直方向に移動して、操作者が電池９０を調整する際に「揺動」するように枢動する。プラテンばね１７４Ｐによって、アーム１４０が電池９０の上面の試験用位置に配置されるまで、電池９０の下側は、下部トランスデューサ１１２Ｂの能動面１８３と接触しない。

また、ベース１０２は、負荷セル１７２を含む。負荷セル１７２は、トランスデューサヘッド下部１０６Ｂの下方に配置され、トランスデューサヘッド下部１０６Ｂに向けてわずかに上向きに付勢される。

図には、ベース１０２の下部に取り付けられたスタンドオフ部１６８が示されている。一実装例において、スタンドオフ部は、粘弾性ポリマーまたはコルクを中心にもつゴムなど、振動減衰特性のために選択された材料から形成される。また、スタンドオフ部１６８によって、ベース１０２の下部と試験プラットフォーム１００が載置される卓上／表面１８との間に空間が形成される。この空間によって、試験プラットフォーム１００の冷却を改善することができる。

図６は、図４の線Ｂ－Ｂによって画定された断面を通る試験プラットフォーム１００の側方断面図である。この図は、アーム１４０の垂直部材１４６がアクチュエータ１６６にどのように取り付けられ、アクチュエータ１６６がベース１０２にどのように取り付けられるかに関するさらなる詳細を示している。

アクチュエータ１６６は、円筒状のピンを受容するように構成された下部取り付け地点１８８を含む。下部取り付け地点１８８は、試験プラットフォーム１００のベース１０２に固定的に取り付けられる下部アクチュエータブラケット１９０と機械的に相互作用する。下部アクチュエータブラケット１９０は、円筒状のピンを受容および捕捉するように配置された１つまたは複数の貫通穴を有する。ピンによって、下部取り付け地点１８８がアクチュエータブラケット１９０に対して枢動することができる。

また、アクチュエータ１６６は、アームの上部取り付け地点１４８においてアーム１４０に形成された１つまたは複数の貫通穴を有する上部取り付け地点を含む。アクチュエータ１６６は、そこから延在するリンクまたはブラケットを有する。リンクは、ベース１０２のコントローラから受信したアクチュエータの駆動信号に応答して、線形軸に沿って移動可能である。リンクの上端部は、円筒状のピンを受容するように形成された貫通穴を有する。

リンクは、アクチュエータにおいてアーム１４０に形成された１つまたは複数の貫通穴に円筒状のピンを通し、上部取り付け地点において貫通穴にリンクを通すことで、アーム１４０のアーム取り付け地点１４８に取り付けられる。

したがって、開示された主題の特徴によれば、ローカルコントローラは、アクチュエータ駆動信号を送信して、ベース１０２の平面５５に直交する軸に沿ってリンクを上下に移動させる。アクチュエータ１６６がベース１０２に固定的に取り付けられているため、アクチュエータ自体は移動しない。しかしながら、ローカルコントローラから供給された駆動信号に応答して、リンクおよびアーム１４０がベース１０２の平面５５に直交する軸に沿ってそれぞれ上下に移動される。また、アーム１４０の移動により、トランスデューサヘッド上部１０６Ｂも上下に移動される。

電池９０がアライメント治具１５０に搭載されて試験プラットフォーム１００のアーム１４０が試験用位置に下げられたときに、負荷セル１７２は、電池９０の下面によって負荷セル１７２に加えられた力を検出する。この力は、アーム１４０が電池９０に向けて移動するにつれて、アーム１４０の下側における上部トランスデューサ１１２Ｔが、電池の上面に対して下向きの力を加える結果として生じる。この力は、それに対応して、電池９０に一定の圧力をかける。これは、次式のように決定される。

圧力＝負荷力値／（トランスデューサヘッド上部の面積＋トランスデューサヘッド下部の面積）
負荷セル１７２で検出された力が試験パラメータ２０６の所定の負荷力値２７８を満たすと、負荷セル１７２は、ベース１０２内のコントローラに、「準備完了」信号を送信する。次いで、コントローラは、アクチュエータ１６６に、アーム１４０の移動を停止させる信号を送信する。このようにしてアーム１４０が試験用位置に置かれる。

図７は、システム１０の非限定的且つ例示的な模式図を示している。この図は、システム１０のコンポーネント間のデータフローおよび制御フローと、試験プラットフォーム１００内のコンポーネント間の主要な制御フローおよびデータフローとを示している。制御信号は破線で示されており、名称が付されている。データ信号は、実線で示されており、データを識別する参照符号が付されている。図には、顧客先施設の試験プラットフォーム１００および電池９０が、リモートネットワーク／クラウド４８のコンポーネントおよび顧客先施設の他のコンポーネントと通信を行う様子が示されている。

この図には、上述した図に示されたもの以外の試験プラットフォーム１００の追加のコンポーネントも示されている。試験プラットフォーム１００は、コントローラ７０４と、信号駆動・取得システム７０２と、を含む。コントローラ７０４は、信号駆動・取得システム７０２、アクチュエータ１６６、およびディスプレイ１２８の動作を制御するためのコマンドを送信する。また、コントローラ７０４は、バーコードリーダ１２２および負荷セル１７２からの上方を受信し、信号駆動・取得システム７０２および処理システム７０と通信を行う。信号駆動・取得システム７０２は、電圧センサ１８６、温度センサ１８０およびトランスデューサ１１２と相互作用し、コントローラ７０４と通信を行う。

データリポジトリ８４は、時間領域解析法８５と、周波数領域解析法８７と、電池モデル７７と、を含む。

図７および図１の例示的なシステムを参照すると、一般に、試験プラットフォーム１００は、次のように動作する。操作者は、ベース１０２の前部１２６から試験プラットフォーム１００に接近する。試験プラットフォーム１００のアーム１４０は、その初期「上」位置にある。

次いで、操作者は、バーコードリーダ１２２に、試験用電池９０に貼り付けられたラベルを提示して、リーダ１２２は、ラベルに印刷されたバーコード７１０を読み取ることができる。例えば、バーコード７１０は、（電池ＩＤ２０２を介して）試験用電池を識別することができるＱＲコードであり、電池の種類２０３または製造業者などを特定するために使用することができる。少なくともバーコードリーダ１２２は、バーコード７１０から電池９０の電池ＩＤ２０２を抽出し、コントローラ７０４に電池ＩＤ２０２を送信する。

コントローラ７０４は、試験用電池のバーコード７１０から抽出されたデータを特徴付け、そのデータを使用して、適切な電池試験プログラムを選択し、および／または適切なアライメント治具１５０などを選択するように操作者に指示してもよい。コントローラ７０４は、ゲートウェイを介して、バーコードデータの少なくとも電池ＩＤ２０２を処理システム７０に転送する。処理システム７０は、電池データベース４０内の電池レコード５０に対して電池ＩＤ２０２の検索（lookup）を実行する。一致する電池ＩＤ２０２を含む電池レコード５０を見つけると、処理システムは、その応答として、コントローラ７０４に、一致する電池レコード５０を送信する。

コントローラ７０４は、電池レコード５０をローカルでバッファリングし、ディスプレイ／ユーザインタフェース１２８での提示のために、電池レコード５０から少なくとも電池の種類２０３と試験パラメータ２０６を送信する。操作者は、ディスプレイ１２８／ユーザインタフェース１２８およびボタン１３２を介して、スキャンを開始する前に試験パラメータ２０６を表示させることができ、また、その内容を修正後試験パラメータ２０６’に変更することができる。また、コントローラ７０４は、負荷セル１７２に負荷力値２７８を送信する。

代替的にまたは追加的に、操作者は、電池９０のバーコード７１０をスキャンすることなく、ディスプレイ１２８／ユーザインタフェースで電池ＩＤ２０２を手動で入力することができる。別の実装例において、各電池（および試験パラメータ２０６）に対する電池レコード５０は、顧客先施設でローカルに格納され、コントローラ７０４によって直接アクセスされてもよい。

次いで、操作者は、ディスプレイ／ユーザインタフェース１２８において、対応するアライメント治具１５０に電池９０を搭載し、電圧センサ１８６のテストリード１８７を電池９０の端子に接続し、ディスプレイ画面１２８に表示された試験パラメータ２０６／修正後試験パラメータ２０６’を使用してスキャンを開始するように促される。これは、ディスプレイ／ユーザインタフェース１２８からコントローラ７０４に送信された「スキャン開始」制御信号によって示される。その応答として、コントローラ７０４は、制御信号「開始」を介して、アクチュエータ１６６に、アーム１４０をその試験用位置に置くためにアーム１４０を電池９０に向けて下向きに移動させるよう指示を送信する。

アーム１４０が電池９０に向けて移動すると、トランスデューサヘッド上部１０６Ｔの上部トランスデューサ１１２Ｔの能動面１８３は、電池９０の上面に接触し始める。次いで、負荷セル１７２は、アームばね１７４Ａによって上部トランスデューサ１１２Ｔに加えられた力を検出し始める。負荷セルが、負荷力値２７８によって示された力／圧力閾値に達した力を検出すると、負荷セルは、コントローラ７０４に、アーム１４０の移動を停止させるための「準備完了」制御信号を送信する。コントローラ７０４は、準備完了信号を受信し、その応答として、アクチュエータ１６６に、アーム１４０を停止させるための停止信号を送信する。このようにしてアーム１４０が試験用位置に置かれる。

また、「準備完了」信号の受信に応答して、コントローラ７０４は、スキャンデータ２３０のタイムスタンプ付きインスタンスを作成して初期化済みインスタンスとして初期化し、試験パラメータ２０６にスキャンデータ２３０を含める。次いで、コントローラ７０４は、信号駆動・取得システム７０２にスキャンデータ２３０および「設定」制御信号を送信する。信号駆動・取得システム７０２は、設定信号およびスキャンデータ２３０を受信し、その試験パラメータ２０６を実行して、スキャンを開始する。

信号駆動・取得システム７０２は、試験パラメータ２０６のトランスデューサマップ２６８に従ってトランスデューサ１１２を構成するための信号を送信する。次いで、信号駆動・取得システム７０２は、電圧センサ１８６および温度センサ１８０を作動させ、試験パラメータ２０６に従って超音波発信源として構成された各トランスデューサに、１つまたは複数の入力パルス生成信号を送信する。

超音波検出器／センサとして構成された各トランスデューサ１１２は、超音波センサに達した入力パルスに対応する応答信号を生成する。各超音波センサは、各入力パルスに対応する１つまたは複数の応答信号を生成してもよい。１つの応答信号が生成され、トランスデューサ１１２の動作モードが「透過」である場合、例えば、単一の応答信号を、試験用電池９０の上面から下面（または下面から上面）を通る単一のパルス透過と関連付けることができる。

別の実施例において、各入力超音波信号に対して複数の応答信号が生成され、トランスデューサ１１２の動作モードが「エコーモード」である場合、複数の応答信号を、同じ入力パルスに対する複数の反射された信号と関連付けることができる。ここで、入力パルスの波面が電池９０内の様々な構造および空隙に達し、それらから反射されることで、同じ入力パルスが複数回検出器に到達することができる。また、試験パラメータ２０６は、検出器として構成された超音波トランスデューサが各入力パルスを捕捉するための応答信号の数を指定してもよい。

各スキャンは、超音波発信源として構成された１つまたは複数のトランスデューサから超音波信号を送信することを含む。ここで、発信源は、トランスデューサヘッド上部１０６Ｔ、トランスデューサヘッド下部１０６Ｂ、またはその両方に位置し、１つまたは複数のトランスデューサは、送信された信号に応答して超音波信号を受信するセンサとして構成される。また、各スキャンは、電圧センサ１８６によって測定された電池９０の開回路電圧およびインピーダンスを受信し、温度センサ１８０によって取得された電池の温度を受信することを含む。

一実施形態において、試験パラメータ２０６は、トランスデューサ１１２Ｔが多数のパルス２７０の形態で連続的に超音波信号を発信することを指定する。各パルスは、所定の超音波振幅２７６、持続時間、帯域、および場合によっては総エネルギー量を含む。非限定的な実施例において、トランスデューサの自然共振周波数が１ＭＨｚの場合、パルス超音波信号の中心周波数は約１メガヘルツ（ＭＨｚ）であり、パルス幅２７２は約７００ナノ秒（ｎｓｅｃ）である。一部の実装例において、３２個という少ない数のパルス、または６４個という多くのパルスが送信される。また、温度センサ１８０は、各パルスで電池９０の温度測定値２１２を得て、電圧センサ１８６は、各パルスで開回路電圧測定値２１３と場合によっては電子インピーダンスを取得する。

電圧センサ１８６は、直流（ＤＣ）を加えることを含む広範囲の周波数にわたる電流で電池９０を調査することができ、また、電池９０の電圧およびインピーダンスを測定することができる。代替的にまたは追加的に、電圧センサ１８６は、ＤＣ電圧を含む広範囲の周波数にわたる電圧で電池を刺激することができ、また、電池９０の電圧を測定することができる。これらの測定値から、ＤＣを含む様々な周波数における電池の開回路電圧（ＯＣＶ）およびインピーダンスを決定することができる。電流刺激および電圧刺激の両方の大きさは、電池およびその用途に応じて変化させることができる。

電池を照会するための送信された超音波信号は、透過モードまたはエコー／反射モードのいずれかに対応するように送信され得る。透過モードでは、トランスデューサヘッド上部１０６Ｔの１つまたは複数のトランスデューサ１１２Ｔは、電池９０を介して超音波信号を送信する。これらの信号は、トランスデューサヘッド下部１０６Ｂの１つまたは複数のトランスデューサ１１２Ｂによって受信される（またはその逆も同様である）。エコー／反射モードでは、１つまたは複数のトランスデューサ１１２は、電池９０に信号を送信する。これらの信号は、電池９０の同じ側にある送信トランスデューサまたはその他のトランスデューサに反射される。

各超音波信号が電池９０に入ると、信号は、電池セル、パウチおよびそれらの境界、アノードおよびカソードなどのセルの構造、セル間の空隙／空間、および場合によっては電池内の液体電解質に近接する。各応答超音波信号の帯域は、異なる電池の内部特徴および材料に近接することに応じて、および入力超音波信号が試験用電池９０を通過する往復回数に応じて、異なるように変化する。

各スキャンが完了すると、トランスデューサヘッド１２０は、信号駆動・取得システム７０２に、送信された超音波信号の超音波波形の電気信号表現（送信電気信号）と、検出／受信超音波信号の電気信号表現（受信電気信号）とを送信する。信号駆動・取得システム７０２は、送信電気信号から送信信号データ２１４Ｔを生成し、受信電気信号から受信信号データ２１４Ｒを生成する。温度センサ１８０は、各送信超音波信号で取得した電池９０の温度測定値２１２を送信し、電圧センサ１８６は、信号駆動・取得システム７０２に、各送信超音波信号で取得した開回路電圧測定値２１３と、場合によってはインピーダンス測定値とを送信する。次いで、信号駆動・取得システム７０２は、スキャンに対するスキャンデータ２３０のインスタンスに、信号データ２１４、圧力値２１１、温度測定値２１２、ＯＣＶ測定値２１３、および場合によってはインピーダンス測定値を含める。

信号駆動・取得システム７０２は、スキャンデータ２３０の信号データ２１４のフィルタリングなどの前処理を実行してもよく、スキャンデータ２３０を暗号化し、コントローラ７０４に暗号化されたスキャンデータ２３０’を送信してもよい。コントローラ７０４は、さらなる処理のために、ゲートウェイ３８を介して処理システム７０に暗号化されたスキャンデータ２３０’を転送する。別の実装例において、コントローラ７０４は、送信に先立って、暗号化されたスキャンデータ２３０’を圧縮してもよい。

処理システム７０の処理ノード３２は、暗号化されたスキャンデータ２３０’を復号化し、スキャンデータ２３０の解析に応答して、ＳＯＣ２３２およびＳＯＨ２３４などの電池９０の特性を決定または予測する。

ＳＯＣ２３２およびＳＯＨ２３４の計測に関するさらなる詳細は次のとおりである。受信信号（個々のパルスまたはその適切な平均による）は、ＳＯＣおよびＳＯＨに関連することが知られている時間および周波数における多数の信号特徴の定量的測定値を計算することで処理される。次いで、これらの特徴の値は、ＳＯＣおよびＳＯＨの値を予測するために、以前に生成された電池モデルへの入力として使用される。代替的にまたは追加的に、信号全体を特徴とみなし、ＳＯＣおよびＳＯＨに関する以前に生成された電池モデルへの入力として使用することができる。

充電すると電池のアノードが硬くなるため、電池を通過する音速が速くなり、全体の飛行時間（ＴＯＦ）が短くなるため、ＳＯＣ２３２の主要因は、飛行時間である。飛行時間の測定には様々な方法が使用される。信号のその他の電気的特徴は、定量化され、電池モデル７７に入力され、ＳＯＣの推定値のモデルの精度に寄与している。

その一方で、ＳＯＨ２３４は、元の（製造時の）容量に対する電池９０の全体的な充電容量の割合または比率である。これは、二次利用される電池の実用的および経済的価値を決定する重要なパラメータである。リチウムイオン電池の場合、一実施例において、通常、ＳＯＨが７０％を下回ると、車両の電池製造業者は、残容量がエネルギー貯蔵などの要求が低い用途に十分に適していても、電池を廃棄する。

また、ＳＯＨ２３４は、ＳＯＨと相関することが知られている時間領域および周波数領域における多数の信号の特徴およびパターンを解析することでも決定される。例えば、ＳＯＨは、送信信号データ２１４Ｔとして表される、超音波発信源によって送信された各入力信号の波形（または多数の信号の適切な平均化）と、受信信号データ２１４Ｒとして表される、１つまたは複数の超音波センサにおける各検出信号の波形とを比較することで決定される。これは、各入力信号が電池内の構造、異なる材料および空隙に近接すると、波形が変化するためである。送信信号と比較した受信信号の変化は、例えば、総エネルギー量の低下、振幅の損失、信号の形状／パターンの変化、信号帯域の変化、周波数の広がり、経時的なパルスシフト、およびこれらの複数の組み合わせを含むことができる。これらの変化は、受信した超音波パルスに対して生成され且つこれに対応する受信信号データ２１４Ｒと、送信された超音波パルスに対して生成され且つこれに対応する送信信号データ２１４Ｔとを比較することで検出することができる。

ＳＯＣにおける変化の主要な効果は、電池をわたる超音波パルスの飛行時間の短縮である。これは、電池の充電量が増加すると、電池のアノードの剛性が高くなり、電池を通過する音速が減少するために生じる。その他の信号特性もＳＯＣの影響を受ける。

ＳＯＨに関して、電池が古くなってＳＯＨが低下すると、その構造にはいくつかの種類の変化が生じる。主な変化は、有機化合物からなるアノードの二次ＳＥＩ（ＳＳＥＩ）層の成長であり、最低でも電解質層を犠牲にしてアノードの厚さを増加させるものである。波の速度、減衰、周波数スペクトルが変化すると、電池内の波の伝播が影響を受ける。

ＳＯＨを減少させる他の経時変化には、アノード表面のリチウムめっきの発生、アノードのリチウムデンドライトの成長、電解質層内のガスポケット（アウトガス）の収集などが含まれる。これらの変化は、システム１０で測定された超音波特性の変化に反映され、捕捉された信号によって検出され、ＳＯＨを計算する電池モデル７７に入力されることになる。また、これらの影響は、電池全体に均一に生じない可能性が高い。その結果、超音波特性およびその変化は位置によって異なり、そのため、異なる位置の複数のトランスデューサによって捕捉された信号の差もＳＯＨの関数となる。これらの信号特性は、時間領域と周波数領域で実現される。例えば、信号の振幅および周波数成分の変化は、いずれもＳＯＨに関係し、それらの測定値などがＳＯＨモデルの入力となる。

各電池に対する送信信号データ２１４Ｔと比較した受信信号データ２１４Ｒの、時間領域、周波数領域、またはその両方のいずれかにおける上述した変化は、信号データ２１４の識別された特徴としても知られている。実験によれば、これらの特定された特徴から、各電池のＳＯＣおよびＳＯＨを決定することができることが示された。

スキャンデータ２３０の解析が完了すると、処理システム７０は、コントローラ７０４およびウェブサービス６４に、電池状態メッセージ２５０中のＳＯＣおよびＳＯＨを送信する。また、処理システム７０は、顧客会計システム２０に、スキャンに関連する料金情報を送信し、顧客会計システム２０は、ローカルレコードと請求書を作成する。また、処理システム７０は、スキャンデータ２３０のインスタンスと、スキャンデータ２３０にリンクされた解析データ２４０のインスタンスとを含むように、電池レコード５０を更新する。

また、処理ノード３２は、ラベルプリンタ３６にラベルデータを送信する。ここで、ラベルデータは、少なくとも電池状態メッセージ２５０の内容を含む。電池状態メッセージ２５０の内容は、ラベルプリンタ３６において印刷可能なバーコードに符号化するのに適したフォーマットにある。

電池状態スメッセージ２５０を受信すると、コントローラ７０４は、スキャンセッションを終了する。コントローラ７０４は、ディスプレイ／ユーザインタフェース１２８に電池状態メッセージ２５０を送信し、アクチュエータ１６６にリセット制御信号を送信して、アーム１４０をその初期の「上」（非テスト）位置に移動させる。また、ウェブサービス６４は、ユーザ装置１０７上のアプリケーション４２に電池状態メッセージ２５０を送信する。アーム１４０がその初期位置になると、操作者は、電池９０を取り外し、ラベルプリンタ３６によって印刷された（新しい）バーコードラベル７１０を電池９０上に配置する。

別の実施形態において、処理システム７０は、ウェブサービス６４に、バーコードデータの検索に応答して取得した電池レコード５０を送信する。このようにして、試験の完了時に、ウェブサービス６４は、施設用電池データベース／在庫管理システム２４に電池情報５０を送信することができる。次いで、施設用電池データベース／在庫管理システム２４は、将来の参照および追跡のために、試験のローカル電池レコードを作成する。

一実施形態において、トランスデューサヘッド上部１１２Ｔおよびトランスデューサヘッド下部１１２Ｂの各々は、２つの超音波トランスデューサ（２つの上部トランスデューサ１１２Ｔおよび２つの下部トランスデューサ１１２Ｂ）を含む。他の実施例は、開示された技術の１つまたは複数の企図された実施形態に従って、異なる数の超音波トランスデューサを含むことができる。また、各超音波トランスデューサは、超音波発信源および超音波センサの両方として構成され、動作させることができる。超音波発信源として構成された場合、トランスデューサは、入力として電気信号を受信し、応答として電池９０に超音波またはパルスを送信する。超音波センサとして構成された場合、トランスデューサは、電池９０を通過する、または電池９０で反射される超音波波またはパルスを受信し、受信した超音波またはパルスを対応する電気信号へ変換する。

様々な実施形態または動作モードにおいて、超音波センサは、例えば、試験用電池を１回通過する、例えば、トランスデューサヘッド上部１１２Ｔからトランスデューサヘッド下部１１２Ｂへ１回通過する送信超音波またはパルスを受信するように配置され得る。このような信号は、内部構造からの反射を含むこともできる。それ以外の点において、超音波センサは、超音波波が電池の表面および／または内部構造および空隙から反射された後、超音波発信源によって生成された超音波波またはパルスの反射またはエコーを受信するように配置され得る。

図８Ａおよび図８Ｂは、システム１０の動作方法を説明するフローチャートである。該方法は、操作者によって試験プラットフォーム１００が電池９０をスキャンするためにどのように準備されるか、試験プラットフォームがどのようにスキャンを実行するか、およびシステム１０が各スキャン中に生成されたスキャンデータ２３０に基づいてＳＯＣ２３２およびＳＯＨ２３４などの試験用電池の電池特性をどのように決定または予測するかを示している。

ステップ１００２では、ベース１０２に取り付けられ、アーム１４０の垂直部材１４６に接続されたアクチュエータ１６６は、リセット制御信号を受信し、その応答として、アーム１４０の高さをスキャン前の（デフォルト）高さに調整する。ステップ１００４によれば、ベース１０２のバーコードリーダ１２２は、操作者がバーコードリーダ１２２に試験用電池９０のラベル７１０を提示するのに応答して、バーコードデータを受信する。次いで、バーコードリーダ１２２は、コントローラ７０４にバーコードデータを送信する。

ステップ１００６では、コントローラ７０４は、バーコードデータから電池ＩＤ２０２を抽出し、電池ＩＤ２０２を使用して電池データベース４０に問い合わせを行い、一致する電池ＩＤ２０２を含む電池レコード５０を取得する。次いで、ステップ１００８では、ベース１０２は、操作者が、ベース１０２の上面１１４上に配置されたアライメント治具１５０に電池を設置したことに応答して、電池９０を受容する。ここで、電池の下面は、アライメント治具１５０の穴を通って上向きに突出するベース１０２のプラテン１６０に当接する。

ステップ１０１０によれば、コントローラ７０４は、操作者が電池レコード５０から抽出された電池ＩＤ２０２、電池の種類２０３、および試験パラメータ２０６を確認するために、ディスプレイ／ユーザインタフェース１２８に、一致する電池レコード５０を送信し、ディスプレイ１２８を介して操作者から送信される「スキャン開始」信号を待つ。代替的にまたは追加的に、コントローラ７０４は、試験パラメータ２０６を抽出し、電池レコード５０全体ではなく、試験パラメータ２０６をディスプレイ／ユーザインタフェース１２８に送信することができる。ステップ１０１２では、コントローラ７０４は、任意選択で、操作者によって入力された試験パラメータ２０６の修正版をディスプレイ１２８で受信し、「スキャン開始」信号の受信に応答して、修正後試験パラメータを使用して、電池９０のスキャンのためにトランスデューサヘッドを準備する。ステップ１０１４では、コントローラ７０４は、ベース１０２内の負荷セル１７２に、試験パラメータ２０６からの負荷力値２７８を送信し、ここで、負荷セル１７２は、トランスデューサヘッド１２０のトランスデューサヘッド下部１０６Ｂの下方に位置し、且つトランスデューサヘッド１２０のトランスデューサヘッド下部１０６Ｂに向けて上向きに付勢される。

ステップ１０１６では、コントローラ７０４は、トランスデューサヘッド１２０のトランスデューサヘッド上部１０６Ｔに含まれる１つまたは複数の上部トランスデューサ１１２Ｔが電池９０の上側に対して配置されることを可能にするために、アクチュエータ１６６を介してアーム１４０の高さを調整する。このために、コントローラ７０４は、アクチュエータ１６６に「開始」制御信号を送信し、その応答として、ベース１０２に向けてアーム１４０を下向きに移動させる。

ステップ１０１８では、コントローラ７０４は、負荷セル１７２から「準備完了」制御信号を受信する。これは、上部トランスデューサ１１２Ｔによって電池９０に加えられ、負荷セル１７２で検出された力が負荷力値２７８を満たしたことを示す。コントローラ７０４は、その応答として、アーム１４０の高さの調整を停止するようにアクチュエータ１６６に停止信号を送信し、その結果、アーム１４０は、その試験位置に配置される。アーム１４０によって電池９０に加えられ、負荷セル１７２によって検出される一定の力は、これに対応して、電池９０に一定の圧力および／または所定の圧力を加える。スキャン中の電池９０のすべての超音波照会およびそこから得られた測定値は、この一定の圧力で実行される。

ステップ１０２０では、信号駆動・取得システム７０２は、１つまたは複数の温度センサ１８０から１つまたは複数の温度測定値２１２を受信し、電圧センサ１８６から電池９０の開回路電圧およびインピーダンスを受信する。温度センサ１８０は、コントローラと通信を行う。コントローラは、超音波トランスデューサ１１２Ｔによって生成された各超音波信号と電池温度測定値とを結合するように構成されている。これは、受信信号データ２１４Ｒの収集および生成中に、電池温度に基づいて様々な特性化アルゴリズムによってなされるＳＯＨおよびＳＯＣの特性化を偏らせるために、実施される。

次いで、ステップ１０２２では、コントローラ７０４は、スキャンデータの新しいタイムスタンプ付きインスタンスを作成および初期化し、スキャンデータに試験パラメータ２０６を入れ、信号駆動・取得システム７０２に、スキャンデータ２３０と共に構成制御信号を送信し、一定の圧力での電池９０のスキャンを開始させる。ステップ１０２４では、信号駆動・取得システム７０２は、受信したスキャンデータ２３０のインスタンスにおける試験パラメータ２０６のトランスデューサマップ２６８の内容に基づいて、各トランスデューサ１１２の動作モード（透過、エコー）および状態（オフ、送信機のみ、受信機のみ、送受信機）を構成するために、トランスデューサヘッドに電気信号を送信する。この方法は、図８Ｂのステップ１０２６に続く。

図８Ｂは、図８Ａの方法に対する追加のステップを示している。ステップ１０２６では、信号駆動・取得システム７０２は、試験パラメータ２０６の内容に基づいて、１つまたは複数の超音波トランスデューサ１１２に電気信号を送信する。電気信号は、トランスデューサ１１２が生成するための超音波信号を指定する。一実施形態において、電気信号は、試験パラメータ２０６から振幅２７６、周波数２７４、パルス幅２７２およびパルス数２７０を有する、パルスの形態の超音波信号を指定する。一実施例において、パルス数２７０における各パルスは、同じ特性、すなわち同じパルス振幅２７６、パルス周波数２７４、パルス幅２７２および総超音波エネルギー量で生成される。このようにして、各パルスを正確に認識して再現可能にすることができる。

例えば、一実施形態において、トランスデューサヘッド１２０は、４つのトランスデューサ（トランスデューサヘッド上部１０６Ｔ内の２つの上部トランスデューサ１１２Ｔ、およびトランスデューサヘッド下部１１２Ｂ内の２つの下部トランスデューサ１１２Ｂ）を含む。第１の下部トランスデューサは、第１の上部トランスデューサに対向し、第２の下部トランスデューサは、第２の上部トランスデューサに対向する。すべてのトランスデューサ１１２は、動作モード「透過」で構成される。上部トランスデューサ１１２Ｔは、送信のみ状態に構成され、下部トランスデューサ１１２Ｂは、受信のみ状態に構成される。本実施形態において、発信源／エミッタとして構成されたトランスデューサ１１２Ｔは、パルスの形態で超音波信号を送信する。

より詳細には、第１の上部トランスデューサ１１２Ｔは、電池９０内にそのパルス数２７０の最初のパルスを送信し、第１の下部トランスデューサ１１２Ｂは、その応答として、少なくとも１つのパルスを検出する。受信機／検出器として構成されたトランスデューサ１１２Ｂは、パルスが電池を出る前に、電池９０内の送信パルスの反射により、複数のパルスを検出することができる。これは、例えば、送信パルスが、電池９０内のアノード－カソード層および空隙などの電池内の構造体に反射する場合に発生し得る。

次いで、検出器／受信機のトランスデューサ１１２Ｂは、検出された各パルスに対する電気応答信号を生成する。応答信号は、本質的に、例えばパルスの持続時間などの期間にわたる応答信号の振幅によって表される超音波の総エネルギー量に対応する。パルスは、多数のピークを有し、１つの単一の振幅は存在しない。１つまたは複数の例示的な実施形態において、単一の超音波パルス持続時間は、パルスが電池９０を通過するのにかかる時間よりもかなり短い。

例えば、第１の上部トランスデューサ１１２Ｔは、その後、そのパルス数２７０において次のパルスを送信する前に、閾値期間を待つことができる。これにより、センサ／検出器として構成された第１の下部トランスデューサ１１２Ｂは、各送信パルスに応答して、複数の検出された送信、反射、および場合によってはトランスデューサ間送信または反射を監視することができる。閾値期間に達すると、第１の上部トランスデューサ１１２Ｔは、その次のパルスを送信する。この工程は、第１の上部トランスデューサ１１２Ｔがパルス数２７０の最後のパルスを送信するまで繰り返され、第２の上部トランスデューサ１１２Ｔおよびその対向する第２の下部トランスデューサ１１２Ｂは、この工程を連続して繰り返す。

該方法のステップ１０２８では、超音波発信源／エミッタとして構成された１つまたは複数の超音波トランスデューサ１１２は、電池９０に超音波信号を送信し、超音波センサ／受信機として構成された１つまたは複数の超音波トランスデューサは、電池９０で反射された、または電池９０を介して送信された超音波信号を検出する。ステップ１０３０では、１つまたは複数のトランスデューサ１１２は、送信された超音波信号に対する／対応する送信電気信号を作成し、検出された超音波信号に対する／対応する受信電気信号を作成する。次いで、１つまたは複数のトランスデューサ１１２は、信号駆動・取得システム７０２に送信電気信号および受信電気信号を送信する。

ステップ１０３２によれば、信号駆動・取得システム７０２は、送信電気信号に対する送信信号データ２１４Ｔを生成し、受信電気信号に対する受信信号データ２１４Ｒを生成する。また、信号駆動・取得システム７０２は、現在のスキャンに対するスキャンデータ２３０のインスタンスに、送信信号データ２１４Ｔおよび受信信号データ２１４Ｒ、圧力２１１、温度測定値２１２、開回路電圧２１３およびインピーダンス測定値を追加し、コントローラ７０４にスキャンデータ２３０のインスタンスを送信する。

ステップ１０３４によれば、コントローラ７０４は、信号駆動・取得システム７０２からスキャンデータ２３０のインスタンスを受信し、それを解析のために処理システム７０に転送する。ステップ１０４０では、処理システム７０は、現在のスキャンに対するスキャンデータ２３０を受信し、スキャンデータ２３０の送信信号データ２１４Ｔおよび受信信号データ２１４Ｒを解析して、信号データ２１４の特徴を定量化する。

これらの定量化された特徴は、ＳＯＨおよびＳＯＣを決定するために考慮され得る様々な物理的および形態学的欠陥に関連する情報を含む。例えば、電池がリチウムイオン電池である場合、これらの欠陥は、電荷を受け入れるアノードの能力を制限するＳＳＥＩ層の成長、リチウムめっき、アウトガス、デンドライト成長のレベル、ＳＥＩ層の電解質枯渇の変化率、カソードおよび／またはアノードの層状リチウムイオンセルの温度測定、（ＳＯＣ決定のための）特定の速度でのリチウムイオン摂取能力に関連するアノードの剛性変化、ならびに電池９０の正確な物理的拡張を測定することを含むことができる。

次いで、ステップ１０７０では、処理システム７０は、信号データ２１４Ｔおよび２１４Ｒの特徴を定量化し、予め開発された電池モデル７７にこれらの特徴を入力として送信／提示する。次いで、電池モデル７７は、電池９０の種類ごとにＳＯＣ２３２およびＳＯＨ２３４を計算し、割り当てる。

例えば、電池モデル７７は、電池９０の各種類に固有であり得、多くの異なる既知の充電状態および放電状態で各種類の数十または場合によってはそれ以上の電池を試験して得られた一連の規則を含むことができる。電池モデル７７は、異なる充電状態における各電池の物理的変化および特性を数学的関数として符号化または表現し、これを送信信号データ２１４Ｔおよび受信信号データ２１４Ｒにおける定量化された特徴に適用して、ＳＯＣ２３２およびＳＯＨ２３４等の電池の特性を計算する。

実験の結果、電池の電圧および抵抗／インピーダンス測定値のみを使用することで、約９０％の精度で電池のＳＯＣの推定値を提供できることが示された。また、実験により、開回路電圧測定値２１３を、システム１０の原理に従って電池９０の超音波スキャンと組み合わせて使用することで、ＳＯＣを１パーセントポイントの誤差（例えば、９９％の精度）以内で予測できることも示された。実験により、このような精度でＳＯＣを計算することができる十分に正確な電池モデル７７を構築するために、電池の各種類を多数（場合によっては数十以上）スキャンし、循環させ、調査する必要があることがさらに示された。

一実施例において、電池モデル７７は、電池９０の所定の特性と、複数の電池のスキャンからの信号データ２１４（スキャンデータ２３０の送信信号データ２１４Ｔおよび受信信号データ２１４Ｒ）の定量化された特徴との間で導出された数学的関係を含む計算モデルである。別の実施例において、電池モデル７７は、複数の電池のスキャンからのスキャンデータ２３０の信号データ２１４の定量化された特徴との間の数学的関係を学習または予測する機械学習モデルである。

ステップ１０９０によれば、処理システム７０は、コントローラ７０４に、ＳＯＣ２３２およびＳＯＨ２３４を含む解析データ２４０のインスタンスを送信する。ここで、解析データ２４０は、スキャンデータ２３０のインスタンスにリンクする。ステップ１０９２では、処理システム７０は、コントローラ７０４に、少なくともＳＯＣ２３２およびＳＯＨ２３４を含む電池状態メッセージ２５０を送信する。

ステップ１０９４では、コントローラ７０４は、電池データベース４０の電池レコード５０と、施設用電池データベース／在庫管理システム２４の電池レコード５０とに、現在のスキャンに対するスキャンデータ２３０のインスタンスおよびリンクする解析データ２４０のインスタンスを格納する。次いで、ステップ１０９６では、コントローラ７０４は、ラベルプリンタ３６に、電池ラベルのバーコードにＳＯＣ２３２とＳＯＨ２３４を含むタイムスタンプ付きラベルを印刷するように指示する。また、コントローラ７０４は、アーム１４０をその直立位置（非試験位置）に配置するために、アクチュエータ１６６にリセット制御信号を送信する。

図９Ａ～図９Ｅは、トランスデューサ１１２の別の例示的な超音波送信モードおよび受信モードを示している。各図において、試験プラットフォーム１００に搭載された試験中の電池９０の断面部分が示されている。また、各図において、超音波発信源として構成されるトランスデューサ１１２は、パルスの形態で超音波信号を送信する。

電池９０の断面図から、様々な構造体４０２－１～４０２－３および空隙４０４が確認できる。該構造体４０２は、通常、形状／大きさが不均一であり、塊として現れることが多い。該構造体は、アノード層およびカソード層などの電池の内部コンポーネントを含むことができる。該構造体４０２、空隙４０４および電解質は、剛性、密度および多孔性が互いに異なり、電池９０内での超音波の伝播の仕方に影響を与える。

また、各トランスデューサは、トランスデューサ１１２の能動面１８３の中心を垂直方向に貫通するアライメント軸１９９を有する。図９Ａ～図９Ｄにおいて、能動面１８３は、電池９０の上面または下面のいずれかに隣接するか、電池９０の上面または下面のいずれかと実質的に平行であるように配置され、それらのアライメント軸１９９は、電池９０の上面または下面に対して実質的に垂直になっている。その一方で、図９Ｅにおいて、能動面１８３およびそれらのアライメント軸１９９は、電池９０の上面または下面に対して角度が付けられている。図９Ａ～図９Ｅに関するさらなる詳細を以下に説明する。

図９Ａは、トランスデューサ１１２の透過モードの構成を示している。２つの上部トランスデューサ１１２Ｔ－１および１１２Ｔ－２、ならびに２つの下部トランスデューサ１１２Ｂ－１および１１２Ｂ－２が示されている。上部トランスデューサ１１２Ｔ－１および１１２Ｔ－２の各々は、透過モードにおいて超音波パルスＰ１およびＰ２をそれぞれ送信する超音波発信源／エミッタとして構成される。２つの下部トランスデューサ１１２Ｂ－１および１１２Ｂ－２は、超音波受信機として構成される。ここで、上部トランスデューサ１１２Ｔのアライメント軸１９９は、電池９０の上面に対して実質的に垂直であり、下部トランスデューサ１１２Ｂのアライメント軸１９９は、電池９０の下面に対して実質的に垂直である。

上部トランスデューサ１１２Ｔ－１および１１２Ｔ－２の能動面１８３は、異なる位置において電池９０の上面に隣接／接触している。同様に、上部トランスデューサ１１２Ｔ－１および１１２Ｔ－２の能動面１８３は、異なる位置において電池９０の下面に隣接／接触している。

超音波の発信源／送信機として構成されたトランスデューサ１１２の動作中に、送信された超音波パルスＰ１およびＰ２の特性は、パルスが電池に入って電池を通過する際に変化する。信号Ｐ１およびＰ２は、近接するオブジェクトの種類に応じて、電池９０内を異なる速度で移動する。一般に、より硬いオブジェクト／構造体４０２を最も速く移動し、動的に軟らかい構造体または層を最も遅く移動する。より詳細には、例えば、振幅、周波数帯域および総超音波エネルギー量を含む各信号の特性は、信号と電池の内部要素との相互作用によって変化する。これらの内部要素は、液体電解質、電池セルの固体構造、構造体４０２および空隙４０４、ならびに電池９０の内側に生じた固体および／または気体を含む。信号Ｐ１およびＰ２の変化したバージョンは、参照符号Ｐ１’およびＰ２’でそれぞれ示されている。

また、２つの上部トランスデューサ１１２Ｔ－１および１１２Ｔ－２は、送信された超音波信号Ｐ１およびＰ２を電気信号に変換する。超音波トランスデューサ１１２Ｂによって生成された電気信号は、信号駆動・取得システム７０２によって受信信号データ２１４Ｒに送信され、それに対応した変換が行われる。

２つの下部トランスデューサ１１２Ｂ－１および１１２Ｂ－２は、変化した超音波信号Ｐ１’およびＰ２’をそれぞれ検出し、検出された超音波信号を電気データに変換する。超音波トランスデューサ１１２Ｂによって生成された電気信号は、信号駆動・取得システム７０２によって受信信号データ２１４Ｒに送信され、それに対応した変換が行われる。また、信号駆動・取得システム７０２において、超音波センサによって生成された電気信号と初期信号とを比較する際に、信号処理手段によって信号特性変化が決定される。

図９Ｂも、トランスデューサ１１２の透過モードの構成を示している。図９Ａと同様に、２つの上部トランスデューサ１１２Ｔ－１および１１２Ｔ－２、ならびに２つの下部トランスデューサ１１２Ｂ－１および１１２Ｂ－２が示されている。ここで、下部トランスデューサ１１２Ｂ－１は、超音波発信源として構成され、上部トランスデューサ１１２Ｔ－１は、超音波受信機として構成される。上部トランスデューサ１１２Ｔ－２は、超音波発信源として構成され、下部トランスデューサ１１２Ｂ－２は、超音波受信機として構成される。

下部トランスデューサ１１２Ｂ－１は、電池９０に信号Ｐ１を送信して通過させ、上部トランスデューサ１１２Ｔ－１は、変化した信号Ｐ１′を受信および検出する。同様に、上部トランスデューサ１１２Ｔ－２は、電池９０に信号Ｐ２を送信して通過させ、下部トランスデューサ１１２Ｂ－２は、変化した信号Ｐ２′を受信および検出する。

図９Ｃは、トランスデューサ１１２のエコーモードの構成を示している。図９Ａおよび図９Ｂと同様に、２つの上部トランスデューサ１１２Ｔ－１および１１２Ｔ－２、ならびに２つの下部トランスデューサ１１２Ｂ－１および１１２Ｂ－２が示されている。ここで、上部トランスデューサ１１２Ｔ－１および下部トランスデューサ１１２Ｂ－２は、超音波送受信機（すなわち、送信機と受信機の両方）として構成される。上部トランスデューサ１１２Ｔ－２および下部トランスデューサ１１２Ｂ－１は、この構成では動作しない。

上部トランスデューサ１１２Ｔ－１は、電池９０に信号Ｐ１を送信し、電池９０で反射された変化した信号Ｐ１’を受信および検出する。同様に、下部トランスデューサ１１２Ｂ－２は、電池９０に信号Ｐ２を送信し、電池９０で反射された信号Ｐ２’を受信および検出する。

図９Ｄは、トランスデューサ１１２のハイブリッド式透過／エコーモードの構成を示している。図９Ａ～図９Ｃと同様に、２つの上部トランスデューサ１１２Ｔ－１および１１２Ｔ－２、ならびに２つの下部トランスデューサ１１２Ｂ－１および１１２Ｂ－２が示されている。ここで、上部トランスデューサ１１２Ｔ－１は、超音波受信機として構成され、下部トランスデューサ１１２Ｂ－１は、超音波送信機として構成され、下部トランスデューサ１１２Ｂ－２は、超音波送受信機として構成される。上部トランスデューサ１１２Ｔ－２は、この構成では動作しない。

下部トランスデューサ１１２Ｂ－１は、電池９０に信号Ｐ１を送信して通過させ、上部トランスデューサ１１２Ｔ－１は、変化した信号Ｐ１’を受信および検出する。下部トランスデューサ１１２Ｂ－２は、電池９０にパルスＰ２を送信し、電池９０で反射された信号Ｐ２’を受信および検出する。

図９Ｅは、トランスデューサ１１２の「交差」している構成を示している。本構成において、少なくとも１つの上部トランスデューサ１１２Ｔ－１は、超音波発信源として構成され、上部トランスデューサ１１２Ｔ－１から送信される超音波信号が電池９０の上面に対して角度が付けられるように配置されている。能動面１８３と電池９０の上面との間に位置するカプラント１９７は、この角度が付けられた構成において上部トランスデューサ１１２Ｔを支持する。

同時に、少なくとも１つの下部トランスデューサ１１２Ｂ－２は、超音波受信機として構成され、上部トランスデューサ１１２Ｔから送信された信号を検出する。ただし、下部トランスデューサ１１２Ｂは、図９Ａ～図９Ｄのように上部トランスデューサ１１２の直下に配置されていない。むしろ、下部トランスデューサ１１２Ｂは、上部トランスデューサ１１２Ｔから距離をおいて配置され、その能動面１８３は、電池９０の下面に対して角度が付けられている。具体的には、実質的に直線が、上部トランスデューサ１１２Ｔ－１のアライメント軸、電池９０、および下部トランスデューサ１１２Ｂ－２のアライメント軸１９９を通って描けるような角度で、下部トランスデューサ１１２Ｂの能動面１８３が配置される。

また、下部トランスデューサ１１２Ｂ－１は、超音波発信源として構成され、その能動面１８３は、電池９０の下面に対して角度が付けられている。上部トランスデューサ１１２Ｔ－２は、超音波受信機として構成され、その能動面１８３は、電池９０の上面に対して角度が付けられている。すなわち、実質的に直線が、下部トランスデューサ１１２Ｂ－１のアライメント軸１９９、電池９０、および上部トランスデューサ１１２Ｔ－２のアライメント軸１９９を通って描けるような角度で、トランスデューサ１１２Ｂ－１および１１２Ｔ－２の能動面１８３が配置される。

この交差する構成は、利点を有する。一実施例において、各送信信号は、図９Ａ～図９Ｄの構成における信号よりも、電池９０のより多くの内部容積を横断し、電池９０内をより長い距離移動することができる。これにより、信号当たりのより多くの試験データが提供される。別の実施例において、信号は、他の構成では近接しない（したがって検出されないかもしれない）電池９０内の構造体４０２、空隙４０４および／または層に近接してもよい。

図１０は、図８Ｂのステップ１０４０のさらなる詳細を説明するフローチャートである。該方法は、ステップ１０４２で開始する。

ステップ１０４２では、処理システム７０は、試験中の電池９０に対するスキャンデータ２３０のインスタンスを受信し、そのデータフィールドを抽出する。ステップ１０４４によれば、処理システム７０は、解析データ２４０のインスタンスを作成および初期化し、それをスキャンデータ２３０のインスタンスにリンクさせる。ステップ１０４５では、処理システム７０は、データリポジトリ８４から時間領域解析法８５および周波数領域解析法８７にアクセスし、ロードする。

ステップ１０４６では、処理システム７０は、時間領域解析法８５を使用して、スキャンデータ２３０の送信信号データ２１４Ｔおよび受信信号データ２１４Ｒを解析し、信号データ２１４の特徴を定量化する。例えば、識別された特徴は、試験用電池９０の種類と同じ電池の種類に対するものである。圧力２１１、温度測定値２１２、開回路電圧測定値２１３およびインピーダンス測定値は、解析中に解析法８５への入力として提供される。

信号データ２１４の定量化された特徴の一部の例として、信号データ２１４のゼロクロス、信号データ２１４のピーク値および振幅、信号データ２１４内の特徴およびパターン、ならびに信号データ２１４の飛行時間（ＴｏＦ）が挙げられる。ステップ１０４８では、処理システム７０は、リンクする解析データ２４０のインスタンスに送信信号データ２４２Ｔの時間領域解析結果および受信信号データ２４２Ｒの時間領域解析結果を格納する。

別の実施例において、処理システム７０は、送信信号データ２１４Ｔおよび受信信号データ２１４Ｒにウェーブレット解析法を適用して、信号データ２１４の特徴を定量化してもよい。

ステップ１０５０によれば、処理システム７０は、周波数領域解析法８７を使用してスキャンデータ２３０の送信信号データ２１４Ｔおよび受信信号データ２１４Ｒを解析して、信号データ２１４の特徴を定量化する。これらの特徴は、試験用電池９０の種類と同じ電池の種類に対するものである。定量化された特徴の一部の例として、パワースペクトルおよびウェーブレット分解が挙げられる。圧力２１１、温度測定値２１２、開回路電圧測定値２１３およびインピーダンス測定値も、解析中に解析法８７への入力として提供される。

ステップ１０５２では、処理システム７０は、解析データ２４０のインスタンスに送信信号データ２４４Ｔの周波数領域解析結果および受信信号データ２４４Ｒの周波数領域解析結果を格納する。

ステップ１０５４によれば、処理システム７０は、送信信号データ２４２Ｔの時間領域解析結果と、受信信号データ２４２Ｒの時間領域解析結果とを比較する。ステップ１０５６では、処理システム７０は、解析データ２４０のインスタンスに比較結果の情報を格納する。同様に、ステップ１０５８では、処理システム７０は、送信信号データ２４４Ｔの周波数領域解析結果と、受信信号データ２４４Ｒの周波数領域解析結果とを比較する。次いで、ステップ１０６０では、処理システム７０は、解析データ２４０のインスタンスに比較結果の情報を格納する。

図１１は、処理システム７０内の処理ノード３２のさらなる詳細を示している。図に示す実施例において、コントローラ７０４は、マイクロプロセッサとして構成される。

処理ノード３２は、中央処理装置（ＣＰＵ）９０８と、オペレーティングシステム９１０と、メモリ９１２と、ネットワークインタフェース９０６と、信号処理モジュール９２２と、フィルタモジュール９２４と、を含む。

フィルタモジュール９２４は、処理ノード３２に送信される各スキャンデータ２３０のインスタンスにおいて、送信信号データ２１４Ｔおよび受信信号データ２１４Ｒを事前にフィルタリングすることができる。信号処理モジュール９２０は、スキャンデータ２３０を解析して、電池の所定の特性と関連する信号データ２１４Ｔおよび２１４Ｒの特徴を定量化し、電池の各種類に対して事前に構築された電池モデル７７に、識別された特徴を入力として渡し、各電池９０に対する特性を決定する。

図１２は、一実施形態による、コントローラ７０４が処理システム７０として動作した際の、試験プラットフォーム１００のコントローラ７０４をより詳細に示している。図に示す実施例において、コントローラ７０４は、マイクロプロセッサとして構成される。

コントローラ７０４は、中央処理装置（ＣＰＵ）９０８と、オペレーティングシステム９１０と、メモリ９１２と、ネットワークインタフェース９０６と、試験プラットフォームインタフェース９０４と、様々なモジュールと、を含む。これらのモジュールは、信号生成モジュール９２０と、暗号化モジュール９２３と、応答信号処理モジュール９２５と、を含んでもよい。図に示す実施例において、モジュールは、ソフトウェアモジュールとして構成される。ただし、各モジュールの実行可能な命令は、システム起動時にメモリ９１２にロードされ、したがって、ファームウェアモジュールとして構成されることも可能である。

信号生成モジュール９２０は、照会超音波信号を生成し、応答信号処理モジュール９２５は、スキャンデータ２３０の送信信号データ２１４Ｔおよび受信信号データ２１４Ｒに対して、アンチエイリアスおよびフィルタリングなどの処理を実行する。コントローラ７０４は、クラウドベースのリソースへの配信のために処理された応答データを暗号化する暗号化モジュール９２３を含んでもよい。一実施例において、暗号化モジュールは、ＡＥＳ２５６ビット暗号化を使用する。

また、コントローラ７０４は、処理システム７０として動作することができる。このために、応答信号処理モジュール９２５は、スキャンデータ２３０を解析し、電池モデル７７に定量化された特徴を提示することができる。

図１３は、信号駆動・取得システム７０２のブロック図である。該システムは、コントローラ７０４、トランスデューサヘッド１２０、電圧センサ１８６および温度センサ１８０と相互作用する。

信号駆動・取得システム７０２は、様々なコンポーネントを含む。これらのコンポーネントは、コントローラインタフェース７４０と、コネクタＣ１、Ｃ２およびＣ３と、電圧源８０１と、超音波パルス部８０２と、アナログスイッチ８０４と、を含む。追加のコンポーネントは、一次および二次信号処理チャネルであるか、一次および二次信号処理チャネルにわたって配設される。ゲインレベル入力８１６およびアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）８１８は、両方のチャネル共通である。

一次チャネルは、送受信スイッチ８０６と、Ｒ１２抵抗器８１０と、可変ゲイン増幅器（ＶＧＡ）８１２－１と、アンチエイリアスフィルタ（ＡＡＦ）８１４－１と、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）８１８と、を含む。ＶＧＡ８１２－１には、共通のゲインレベル入力８１６が適用される。

二次チャネルは、ＡＣカップリング回路８１９と、可変ゲイン増幅器（ＶＧＡ）８１２－２と、共通のゲインレベル入力８１６と、アンチエイリアスフィルタ（ＡＡＦ）８１４－２と、共通のＡＤＣ８１８と、を含む。ＡＣカップリング回路８１９は、クリッピング回路８２０をさらに含む。

一実装例において、ＡＤＣ８１８は、少なくとも５メガサンプル／秒（Ｍ／ｓ）のサンプリングレートを有する。このようにして、信号は、アナログ信号から、デジタル信号処理および機械学習技術に適したデジタル信号へと変更される。

一次チャンネルＡは、トランスデューサ１１２を構成するための電気信号を生成する処理パイプラインまたは経路であり、発信源として構成された超音波トランスデューサに超音波パルスを送信するように指示する信号を生成するための処理パイプラインまたは経路である。コントローラインタフェース７４０がコントローラ７０４から設定信号およびスキャンデータ２３０のインスタンスを受信すると、電圧源は電圧信号を準備する。例えば、電圧信号は、１Ｖ～８００Ｖの範囲であり得、スキャンデータ２３０の試験パラメータ２０６のトランスデューサマップ２６８で指定された各トランスデューサ１１２の動作モードおよび状態に対応する。

パルス部８０２は、電圧信号を受信し、パルス部８０２の出力をコネクタＣ１およびＣ２に向けるようにアナログスイッチ８０４を構成する。

図に示す実施例において、トランスデューサマップ２６８は、トランスデューサの状態を、上部トランスデューサ１１２Ｔ－１については超音波発信源、上部トランスデューサ１１２Ｔ－２については無効、下部トランスデューサ１１２Ｂ－１については超音波検出器、および下部トランスデューサ１１２Ｂ－２については無効と指定する。トランスデューサマップ２６８は、上部トランスデューサ１１２Ｔ－１および下部トランスデューサ１１２Ｂ－１の動作状態を透過モードとして指定する。

試験パラメータ２０６のトランスデューサマップ２６８に従ってトランスデューサ１１２を構成するために、パルス部８０２は、電圧信号を受信し、アナログスイッチ８０４を構成して、パルス部８０２の出力をコネクタＣ１およびＣ２に向けるようにする。これらのコネクタは、上部トランスデューサ１１２Ｔおよび下部トランスデューサ１１２Ｂとそれぞれ相互作用する。電圧信号は、コネクタＣ１およびＣ２を介して送信され、トランスデューサ１１２が構成される。

次いで、パルス部８０２は、発信源として構成された超音波トランスデューサ（ここでは、上部トランスデューサ１１２－１のみ）に超音波信号を送信するように指示する信号を生成する目的で、コントローラインタフェース７４０から追加の命令を受信する。このために、パルス部８０２は、電圧信号を受信し、アナログスイッチ８０４を構成して、パルス部８０２の出力を一次チャネルに向けるようにする。送受信スイッチ８０６は、パルス部８０２から送信されたパルスを、超音波信号の送信と関連するものとして識別し、信号をクリッピング回路８０８に通し、クリッピングされたパルスをアナログスイッチからコネクタＣ１に戻すように向ける。パルス／電気信号は、Ｃ１を介して上部トランスデューサ１１２Ｔ－１に送信され、試験パラメータ２０６に従って超音波信号を生成するように上部トランスデューサを構成する。

送受信スイッチ８０６が電気信号を送信超音波に関連するものとして識別し、アナログスイッチおよびコネクタＣ１から信号を上部のトランスデューサ１１２Ｔに転送した後、送受信スイッチ８０６は、生成された信号の送信信号データ２１４Ｔの表現を生成するために、一次チャネルを介して信号を通過させる。このために、送受信スイッチ８０６は、そのクリッピング回路８０８に信号を通し、クリッピングされた信号をＲ１２抵抗器８１０およびＶＧＡ８１２－１に転送する。ゲインレベル入力８１６は、ＡＡＦ８１４－１に信号をさらに一次経路で渡す前に、ＶＧＡ８１２－１での信号のゲインレベルが調整されてもよい。

ＡＡＦ８１４－１は、信号サンプラー／ＡＤＣ８１８の前に配置され、対象帯域にわたってナイキスト・シャノンのサンプリング定理を満たすように信号の帯域を制限し、帯域とエイリアスとの間の実用的なトレードオフを提供する。ＡＤＣ８１８は、フィルタリングされた信号を受信し、バッファリングおよびコントローラインタフェース７４０でのさらなる使用のために、フィルタリングされた信号をデジタル化して送信信号データ２１４Ｔにする。

次いで、信号駆動・取得システム７０２は、超音波検出器として構成された下部トランスデューサ１１２Ｂ－１から送信された電気信号をコネクタＣ２で受信する。この電気信号は、トランスデューサ１１２Ｔ－１によって電池９０に送信された各信号に対して、下部トランスデューサ１１２Ｂ－１で検出された１つまたは複数の超音波信号を代表するものである。アナログスイッチ８０４は、Ｃ２における信号を、検出された超音波に関連するものとして識別し、一次チャネルを介して信号を通過させて、生成された電気信号の受信信号データ２１４Ｒの表現が生成される。

送受信スイッチ８０６は、電気信号を検出された超音波に関連するものとして識別し、そのクリッピング回路８０８に信号を通し、クリッピングされた信号をＲ１２抵抗器８１０およびＶＧＡ８１２－１に転送する。ゲインレベル入力８１６は、ＡＡＦ８１４－１に信号をさらに一次経路で渡す前に、ＶＧＡ８１２－１での信号のゲインレベルが調整されてもよい。ＡＤＣ８１８は、フィルタリングされた信号を受信し、コントローラインタフェース７４０でのさらなる使用のために、フィルタリングされた信号をデジタル化して受信信号データ２１４Ｒにする。

二次チャネルは、電圧源８０１によって生成された電圧を監視し、送信信号データ２１４Ｔおよび受信信号データ２１４Ｒの飛行時間（ＴＯＦ）の計測を可能にするフィードバックループである。

図１４は、トランスデューサヘッド１２０内のトランスデューサ１１２の例示的な構成を示している。図に示す実施例において、トランスデューサヘッド上部１０６Ｔおよびそのトランスデューサ１１２Ｔは、トランスデューサヘッド下部１０６Ｂおよびそのトランスデューサ１１２Ｂと相対して示されている。上述した図の場合よりもトランスデューサ１１２についてより多くの詳細を示すために、トランスデューサヘッド１２０をこのように示している。

より詳細には、トランスデューサヘッド上部１０６Ｔおよびトランスデューサヘッド下部１０６Ｂは、互いに離れて配置された状態で示されている。トランスデューサ１１２の能動面１８３は、紙面の読者に面し、紙面の平面に対して平行である。トランスデューサヘッド上部１０６Ｔおよびトランスデューサヘッド下部１０６Ｂの各々は、少なくとも１つまたは複数のトランスデューサを含む。

図に示すように、一実施形態において、トランスデューサヘッド上部１０６Ｔおよびトランスデューサヘッド下部１０６Ｂの各々は、６つのトランスデューサを含む。トランスデューサヘッド上部１０６Ｔは、トランスデューサ１１２Ｔ－１～１１２Ｔ－６を含み、トランスデューサヘッド下部１０６Ｂは、トランスデューサ１１２Ｂ－１～１１２Ｂ－６を含む。トランスデューサ１１２Ｔおよび１１２Ｂの各々は、トランスデューサ１１２の能動面１８３が実質的に円形であるように、実質的に円筒状のフォームファクタを有する。各上部トランスデューサ１１２Ｔは直径ｄ１を有し、各下部トランスデューサ１１２Ｂは直径ｄ２を有する。

１つまたは複数の例示的な実施形態において、上部トランスデューサ１１２Ｔおよび下部トランスデューサ１１２Ｂは、同じ種類および同じ大きさであってもよく、同じ動作特性を有していてもよい。具体的には、上部トランスデューサ１１２Ｔおよび下部トランスデューサ１１２Ｂの直径ｄ１およびｄ２は、それぞれ等しくてもよい。一実施例において、直径ｄ１およびｄ２は、約１ｃｍである。

別の実装例において、上部トランスデューサ１１２Ｔおよび下部トランスデューサ１１２Ｂは、同じ種類および同じ動作特性を有しながら、異なる大きさを有していてもよい。具体的には、上部トランスデューサ１１２Ｔの直径ｄ１および下部トランスデューサ１１２Ｂの直径ｄ２は、それぞれ異なる。一実施例において、上部トランスデューサ１１２Ｔは、「透過」モードで送信機として構成されてもよく、１．０ｃｍの直径ｄ１をそれぞれ有していてもよい。同時に、下部トランスデューサ１１２Ｂは、受信機として構成されてもよく、ｄ１より大きい直径ｄ２をそれぞれ有していてもよい（例えば、ｄ２＝１．５ｃｍ）。このような構成により、下部トランスデューサ１１２Ｂは、直径ｄ２とｄ１とが同じである場合よりも広く発散する、試験用電池９０を出る超音波光線を検出することができる。また、各下部トランスデューサ１１２Ｂは、場合によっては１つ以上の上部トランスデューサ１１２Ｔからの透過または反射を検出してもよい。

図１５は、電池のＳＯＣ２３２およびＳＯＨ２３４を決定するためのシステム１０の方法を説明するフローチャートである。該方法は、ステップ１５０２で始まる。

ステップ１５０２では、試験プラットフォーム１００は、各電池９０を受容する。各電池９０は、試験プラットフォーム１００のベース１０２に対して配置された第１の側部を含む。ステップ１５０４では、該方法は、試験プラットフォーム１００を準備して、各電池９０の超音波スキャンを実行する。試験プラットフォーム１００は、試験プラットフォーム１００のアーム１４０およびベース１０２にわたって配設されたトランスデューサヘッド１２０を含む。

ステップ１５０６によれば、試験プラットフォーム１００は、超音波スキャンを実行し、各スキャンに対して送信信号データ２１４Ｔおよび受信信号データ２１４Ｒを生成し、各スキャンに対するスキャンデータ２３０のインスタンスに送信信号データ２１４Ｔおよび受信信号データ２１４Ｒを含める。次いで、ステップ１５０８では、処理システム７０は、試験プラットフォーム１００からスキャンデータ２３０を受信し、スキャンデータ２３０を解析し、信号データの特徴を定量化し、１つまたは複数の電池モデル７７に、定量化された特徴を入力として提示する。１つまたは複数の電池モデル７７は、提示に応答して、ＳＯＣ２３２およびＳＯＨ２３４を計算し、電池９０に割り当てる。

［開示された技術の追加の実施例］
開示された主題の上述した実装例を鑑みて、本願は、以下の付記において追加の実施例を記載する。なお、単独の付記の１つの特徴、または付記を組み合わせて２つ以上の特徴、および任意選択で、１つまたは複数のさらなる付記の１つまたは複数の特徴との組み合わせも、本願の開示に含まれる実施例であることに留意されたい。

［付記１］
電池の試験システムであって、
試験プラットフォームであって、
・ １つまたは複数の電池を受容するように構築されたベースであって、各電池の超音波スキャンを指示するように構成されたコントローラを有するベースと、
・ ベースの上方に配置された調整可能なアームと、
・ アームおよびベースにわたって配設され、各電池に超音波信号を送信するように構築され、送信された超音波信号に応答して、各電池で反射された、または各電池を介して送信された超音波信号を検出するように構築されたトランスデューサヘッドと、
を備える試験プラットフォームと、
信号駆動・取得システムであって、
・ 送信された超音波信号に対する送信信号データ、および検出された超音波信号に対する受信信号データを生成するように構成され、
・ 各スキャンに対するスキャンデータのインスタンスに送信信号データおよび受信信号データを追加するように構成された、
信号駆動・取得システムと、
処理システムであって、
・ 試験プラットフォームから各スキャンに対するスキャンデータを受信するように構成され、
・ スキャンデータを解析して、信号データの特徴を定量化するように構成され、
・ １つまたは複数の電池モデルに、定量化された信号データを入力として提示するように構成された、
処理システムと、
を備え、
１つまたは複数の電池モデルは、提示に応答して、ＳＯＣおよびＳＯＨを計算し、各電池に割り当てる。

［付記２］
付記１に記載の電池の試験システムにおいて、１つまたは複数の電池モデルは、提示に応答して、アウトガスのレベルおよびアウトガスの空間分布を計算し、位置の関数として割り当てる。

［付記３］
付記１または２に記載の電池の試験システムにおいて、１つまたは複数の電池モデルは、提示に応答して、デンドライト成長のレベルおよびリチウムめっきのレベルを計算し、割り当てる。

［付記４］
付記１～３のいずれか１項に記載の電池の試験システムにおいて、各スキャンは、電池を充電または放電することなく、実行される。

［付記５］
付記１～４のいずれか１項に記載の電池の試験システムにおいて、コントローラは、処理システムとして動作する。

［付記６］
付記１～５のいずれか１項に記載の電池の試験システムにおいて、トランスデューサヘッドは、アームに取り付けられたトランスデューサヘッド上部を備え、トランスデューサヘッド上部は、少なくとも１つの上部超音波トランスデューサを備え、少なくとも１つの上部超音波トランスデューサは、各電池に超音波信号を送信し、各電池で反射された超音波信号を検出する。

［付記７］
付記１～５のいずれか１項に記載の電池の試験システムにおいて、トランスデューサヘッドは、アームに取り付けられたトランスデューサヘッド上部と、ベース内に位置するトランスデューサヘッド下部と、を備え、トランスデューサヘッド上部は、各電池に超音波信号を送信する少なくとも１つの上部超音波トランスデューサを備え、トランスデューサヘッド下部は、各電池を介して送信された超音波信号を検出する少なくとも１つの下部超音波トランスデューサを備える。

［付記８］
付記１～５のいずれか１項に記載の電池の試験システムにおいて、トランスデューサヘッドは、ベース内に位置するトランスデューサヘッド下部を備え、トランスデューサヘッド下部は、少なくとも１つの下部超音波トランスデューサを備え、少なくとも１つの下部超音波トランスデューサは、各電池に超音波信号を送信し、各電池で反射された超音波信号を検出する。

［付記９］
付記１～５のいずれか１項に記載の電池の試験システムにおいて、トランスデューサヘッドは、ベース内に位置するトランスデューサヘッド下部と、アームに取り付けられたトランスデューサヘッド上部と、を備え、トランスデューサヘッド下部は、各電池に超音波信号を送信する少なくとも１つの下部超音波トランスデューサを備え、トランスデューサヘッド上部は、各電池を介して送信された超音波信号を検出する少なくとも１つの上部超音波トランスデューサを備える。

［付記１０］
付記１～９のいずれか１項に記載の電池の試験システムにおいて、試験プラットフォームは、スキャン中に各電池に一定の力を加える。

［付記１１］
付記１～１０のいずれか１項に記載の電池の試験システムにおいて、トランスデューサヘッドは、各スキャン中に各電池の１つまたは複数の温度測定値を取得する少なくとも１つの温度センサを含む。

［付記１２］
付記１～１１のいずれか１項に記載の電池の試験システムにおいて、トランスデューサヘッドは、各スキャン中に各電池の１つまたは複数の開回路電圧測定値および／またはインピーダンス測定値を取得する少なくとも１つの電圧センサを含む。

［付記１３］
電池の試験方法であって、
試験プラットフォームを準備して、１つまたは複数の電池の超音波スキャンを実行するステップであって、試験プラットフォームは、各電池の第１の側部が試験プラットフォームのベースに対して配置された状態で、１つまたは複数の電池を受容し、試験プラットフォームは、試験プラットフォームのアームとベースにわたって配設されたトランスデューサヘッドを備える、ステップと、
試験プラットフォームを使用して、超音波スキャンを実行し、各スキャンに対する送信信号データおよび受信信号データを生成し、各スキャンに対するスキャンデータのインスタンスに、送信信号データおよび受信信号データを含める、ステップと、
処理システムを使用して、試験プラットフォームから各スキャンに対するスキャンデータを受信し、スキャンデータを解析して、信号データの特徴を定量化し、１つまたは複数の電池モデルに、定量化された特徴を入力として提示し、ここで、１つまたは複数の電池モデルは、提示に応答して、ＳＯＣおよびＳＯＨを計算し、各電池に割り当てる、ステップと、
を含む。

［付記１４］
付記１３に記載の方法において、処理システムを使用して、スキャンデータを解析して、信号データの特徴を定量化するステップは、
スキャンデータの送信信号データおよび受信信号データに時間領域解析法を適用して、送信信号データの時間領域解析結果および受信信号データの時間領域解析結果をそれぞれ作成するステップと、
送信信号データの時間領域解析結果と受信信号データの時間領域解析結果とを比較するステップと、
を含む。

［付記１５］
付記１３または１４に記載の方法において、処理システムを使用して、スキャンデータを解析して、信号データの特徴を定量化するステップは、
スキャンデータの送信信号データおよび受信信号データに周波数領域解析法を適用して、送信信号データの周波数領域解析結果および受信信号データの周波数領域解析結果をそれぞれ作成するステップと、
送信信号データの周波数領域解析結果と受信信号データの周波数領域解析結果とを比較するステップと、
を含む。

［付記１６］
付記１３～１５のいずれか１つに記載の方法において、処理システムは、試験プラットフォームから離れているネットワークに配置される。

［付記１７］
付記１３～１６のいずれか１つに記載の方法において、試験プラットフォームを使用して、超音波スキャンを実行するステップは、
トランスデューサヘッドのトランスデューサヘッド上部に含まれる少なくとも１つの上部超音波トランスデューサを介して、各電池に超音波信号を送信するステップを含み、
トランスデューサヘッド上部は、アームに取り付けられ、少なくとも１つの上部超音波トランスデューサは、送信された超音波信号に応答して、各電池で反射された超音波パルスを検出する。

［付記１８］
付記１３～１７のいずれか１つに記載の方法において、試験プラットフォームを使用して、超音波スキャンを実行するステップは、
トランスデューサヘッドのトランスデューサヘッド上部に含まれる少なくとも１つの上部超音波トランスデューサを介して、各電池に超音波信号を送信するステップであって、トランスデューサヘッド上部は、アームに取り付けられる、ステップと、
送信された超音波信号に応答して、トランスデューサヘッドのトランスデューサヘッド下部に含まれる少なくとも１つの下部超音波トランスデューサを介して、各電池を介して送信された超音波パルスを検出するステップであって、トランスデューサヘッド下部は、ベースに含まれる、ステップと、
を含む。

［付記１９］
付記１３～１８のいずれか１つに記載の方法において、試験プラットフォームを使用して、超音波スキャンを実行するステップは、
トランスデューサヘッドのトランスデューサヘッド下部に含まれる少なくとも１つの下部超音波トランスデューサを介して、各電池に超音波信号を送信するステップを含み、
トランスデューサヘッド下部は、ベースに含まれ、少なくとも１つの下部トランスデューサは、送信された超音波信号に応答して、各電池で反射された超音波信号を検出する。

［付記２０］
付記１３～１９のいずれか１つに記載の方法において、試験プラットフォームを使用して、超音波スキャンを実行するステップは、
トランスデューサヘッドのトランスデューサヘッド下部に含まれる少なくとも１つの下部超音波トランスデューサを介して、各電池に超音波信号を送信するステップであって、トランスデューサヘッド下部は、ベースに含まれる、ステップと、
送信された超音波信号に応答して、トランスデューサヘッドのトランスデューサヘッド上部に含まれる少なくとも１つの上部超音波トランスデューサを介して、各電池を介して送信された超音波パルスを検出するステップであって、トランスデューサヘッド上部は、アームに取り付けられる、ステップと、
を含む。

［付記２１］
付記１３～２０のいずれか１つに記載の方法において、試験プラットフォームを準備して、超音波スキャンを実行するステップは、トランスデューサヘッドの上部に含まれる１つまたは複数のトランスデューサが各電池の一方の側に対して配置されように、およびトランスデューサヘッドの下部に含まれる１つまたは複数のトランスデューサが各電池の他方の側に対して配置されるように、試験プラットフォームのアクチュエータを介してアームの高さを調整するステップを含む。

［付記２２］
付記１３～２１のいずれか１つに記載の方法において、試験プラットフォームを使用して、各スキャン中に各電池の１つまたは複数の温度測定値を取得するステップをさらに含み、処理システムは、スキャンデータの解析中に、１つまたは複数の温度測定値を使用する。

［付記２３］
付記１３～２２のいずれか１つに記載の方法において、試験プラットフォームを使用して、各スキャン中に各電池の１つまたは複数の開回路電圧および／またはインピーダンス測定値を取得するステップをさらに含み、処理システムは、スキャンデータの解析中に、１つまたは複数の開回路電圧および／またはインピーダンス測定値を使用する。

［付記２４］
電池の試験・解析システムであって、
電池の超音波スキャンを実行する試験プラットフォームであって、各スキャンに対して、
・ 電池に超音波信号を送信し、その応答として、送信信号データを生成するように構成され、
・ 送信された超音波信号に応答して、各電池で反射された、または各電池を介して送信された超音波信号を検出し、その応答として、受信信号データを生成するように構成され、
・ 各スキャンに対するスキャンデータのインスタンスに、送信信号データおよび受信信号データを含めるように構成された、
試験プラットフォームと、
処理システムであって、
・ 試験プラットフォームから各スキャンに対するスキャンデータを受信するように構成され、
・ スキャンデータを解析して、信号データの特徴を定量化するように構成され、
・ １つまたは複数の電池モデルに、定量化された信号データを入力として提示するように構成された、
処理システムと、
を備え、
１つまたは複数の電池モデルは、提示に応答して、ＳＯＣおよびＳＯＨを計算し、各電池に割り当てる。

［付記２５］
付記１～１２および付記２４のいずれか１つに記載のシステムにおいて、電池は、異なる種類のものであり、処理システムは、同じ電池の種類のために作成された１つまたは複数の電池モデルに、各電池の信号データの特徴を入力として提示する。

［付記２６］
付記１～１２および付記２４～２５のいずれか１つに記載のシステムにおいて、各顧客先施設の試験プラットフォームと通信を行うラベルプリンタをさらに備え、処理システムは、試験プラットフォームに各電池に対するＳＯＣおよびＳＯＨを送信するようにさらに構成され、試験プラットフォームは、ラベルプリンタに電池ラベルの印刷を指示するようにさらに構成され、電池ラベルのバーコードは、ＳＯＣおよびＳＯＨを含む。

［付記２７］
付記１～１２および付記２４～２６のいずれか１つに記載のシステムにおいて、各試験プラットフォームは、
ベースと、ベースの上方またはベースの横に配置された少なくとも１つのアームと、
少なくとも１つのアームとベースにわたって配設されたトランスデューサヘッドと、
を含み、
トランスデューサヘッドは、各電池に超音波信号を送信するように構成され、送信された超音波信号に応答して、各電池で反射された、または各電池を介して送信された超音波信号を検出するように構成される。

［付記２８］
付記１～１２および付記２４～２７のいずれか１つに記載のシステムにおいて、各試験プラットフォームは、各スキャン中に各電池の１つまたは複数の温度測定値を取得する少なくとも１つの温度センサを含む。

［付記２９］
付記１～１２および付記２４～２８のいずれか１つに記載のシステムにおいて、各試験プラットフォームは、各スキャン中に各電池の１つまたは複数の開回路電圧および／またはインピーダンス測定値を取得する少なくとも１つの電圧センサを含む。

［付記３０］
付記１～１２および付記２４～２９のいずれか１つに記載のシステムにおいて、各スキャンは、電池を充電または放電することなく、実行される。

［結論］
図１～１５および付記１～３０に関して図示または説明された特徴のいずれかを、図１～１５および付記１～３０の他のいずれかと組み合わせて、本明細書で他に図示または具体的に説明されていない方法、システムおよび実施形態を提供することが可能である。

開示された方法のいくつかの動作は、有利な提示のために特定の順序で記載されているが、この記載の態様は、本明細書に規定されている特定の言語によって特定の順序が要求されない限り、順序の変更を包含することに留意されたい。例えば、順番に説明される動作は、場合によって、並べ替えられるか、または同時に実行されてもよい。さらに、簡略化のために、添付の図は、開示された方法を他の方法と組み合わせて使用することができる様々な方法を示さない場合がある。

開示された技術の原理が適用され得る多くの可能な実施形態に鑑みて、図示された実施形態は好ましい実施例に過ぎず、開示された技術の範囲を限定するものと見なすべきではないことに留意されたい。むしろ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。したがって、本出願人は、これらの請求項の範囲に含まれるすべての事項が本発明によって包含されると主張する。

Claims (30)

1. 電池の試験システムであって、
   試験プラットフォームであって、
   ・ １つまたは複数の電池を受容するように構築されたベースであって、各前記電池の超音波スキャンを指示するように構成されたコントローラを有するベースと、
   ・ 前記ベースの上方に配置された調整可能なアームと、
   ・ 前記アームおよび前記ベースにわたって配設され、各前記電池に超音波信号を送信するように構築され、送信された前記超音波信号に応答して、各前記電池で反射された、または各前記電池を介して送信された前記超音波信号を検出するように構築されたトランスデューサヘッドと、
   を含む試験プラットフォームと、
   信号駆動・取得システムであって、
   ・ 送信された前記超音波信号に対する送信信号データ、および検出された前記超音波信号に対する受信信号データを生成するように構成され、
   ・ 各前記スキャンに対するスキャンデータのインスタンスに前記送信信号データおよび前記受信信号データを追加するように構成された、
   信号駆動・取得システムと、
   処理システムであって、
   ・ 前記試験プラットフォームから各前記スキャンに対する前記スキャンデータを受信するように構成され、
   ・ 前記スキャンデータを解析して、前記信号データの特徴を定量化するように構成され、
   ・ １つまたは複数の電池モデルに、定量化された前記信号データを入力として提示するように構成された、
   処理システムと、
   を備え、
   前記１つまたは複数の電池モデルは、前記提示に応答して、ＳＯＣおよびＳＯＨを計算し、各前記電池に割り当てる、
   電池の試験システム。
2. 前記１つまたは複数の電池モデルは、前記提示に応答して、アウトガスのレベルおよび前記アウトガスの空間分布を計算し、位置の関数として割り当てる、
   請求項１に記載の電池の試験システム。
3. 前記１つまたは複数の電池モデルは、前記提示に応答して、デンドライト成長のレベルおよびリチウムめっきのレベルを計算し、割り当てる、
   請求項１に記載の電池の試験システム。
4. 各前記スキャンは、前記電池を充電または放電することなく、実行される、
   請求項１に記載の電池の試験システム。
5. 前記コントローラは、前記処理システムとして動作する、
   請求項１に記載の電池の試験システム。
6. 前記トランスデューサヘッドは、前記アームに取り付けられたトランスデューサヘッド上部を備え、
   前記トランスデューサヘッド上部は、少なくとも１つの上部超音波トランスデューサを備え、前記少なくとも１つの上部超音波トランスデューサは、各前記電池に前記超音波信号を送信し、各前記電池で反射された前記超音波信号を検出する、
   請求項１に記載の電池の試験システム。
7. 前記トランスデューサヘッドは、前記アームに取り付けられたトランスデューサヘッド上部と、前記ベース内に位置するトランスデューサヘッド下部と、を備え、
   前記トランスデューサヘッド上部は、各前記電池に前記超音波信号を送信する少なくとも１つの上部超音波トランスデューサを備え、
   前記トランスデューサヘッド下部は、各前記電池を介して送信された前記超音波信号を検出する少なくとも１つの下部超音波トランスデューサを備える、
   請求項１に記載の電池の試験システム。
8. 前記トランスデューサヘッドは、前記ベース内に位置するトランスデューサヘッド下部を備え、
   前記トランスデューサヘッド下部は、少なくとも１つの下部超音波トランスデューサを備え、前記少なくとも１つの下部超音波トランスデューサは、各前記電池に前記超音波信号を送信し、各前記電池で反射された前記超音波信号を検出する、
   請求項１に記載の電池の試験システム。
9. 前記トランスデューサヘッドは、前記ベース内に位置するトランスデューサヘッド下部と、前記アームに取り付けられたトランスデューサヘッド上部と、を備え、
   前記トランスデューサヘッド下部は、各前記電池に前記超音波信号を送信する少なくとも１つの下部超音波トランスデューサを備え、
   前記トランスデューサヘッド上部は、各前記電池を介して送信された前記超音波信号を検出する少なくとも１つの上部超音波トランスデューサを備える、
   請求項１に記載の電池の試験システム。
10. 前記試験プラットフォームは、前記スキャン中に各前記電池に一定の力を加える、
    請求項１に記載の電池の試験システム。
11. 前記トランスデューサヘッドは、各前記スキャン中に各前記電池の１つまたは複数の温度測定値を取得する少なくとも１つの温度センサを含む、
    請求項１に記載の電池の試験システム。
12. 前記トランスデューサヘッドは、各前記スキャン中に各前記電池の１つまたは複数の開回路電圧測定値および／またはインピーダンス測定値を取得する少なくとも１つの電圧センサを含む、
    請求項１に記載の電池の試験システム。
13. 電池の試験方法であって、前記方法は、
    試験プラットフォームを準備して、１つまたは複数の電池の超音波スキャンを実行するステップであって、前記試験プラットフォームは、各前記電池の第１の側部が前記試験プラットフォームのベースに対して配置された状態で、前記１つまたは複数の電池を受容し、前記試験プラットフォームは、前記試験プラットフォームのアームと前記ベースにわたって配設されたトランスデューサヘッドを備える、ステップと、
    前記試験プラットフォームを使用して、
    ・ 前記超音波スキャンを実行し、
    ・ 各前記スキャンに対する送信信号データおよび受信信号データを生成し、
    ・ 各前記スキャンに対するスキャンデータのインスタンスに、前記送信信号データおよび前記受信信号データを含める、
    ステップと、
    処理システムを使用して、
    ・ 前記試験プラットフォームから各前記スキャンに対する前記スキャンデータを受信し、
    ・ 前記スキャンデータを解析して、前記信号データの特徴を定量化し、
    ・ １つまたは複数の電池モデルに、定量化された前記特徴を入力として提示し、ここで、前記１つまたは複数の電池モデルは、前記提示に応答して、ＳＯＣおよびＳＯＨを計算し、各前記電池に割り当てる、
    ステップと、
    を含む、
    方法。
14. 処理システムを使用して、前記スキャンデータを解析して、前記信号データの特徴を定量化する前記ステップは、
    前記スキャンデータの前記送信信号データおよび前記受信信号データに時間領域解析法を適用して、前記送信信号データの時間領域解析結果および前記受信信号データの時間領域解析結果をそれぞれ作成するステップと、
    前記送信信号データの前記時間領域解析結果と前記受信信号データの前記時間領域解析結果とを比較するステップと、
    を含む、
    請求項１３に記載の方法。
15. 処理システムを使用して、前記スキャンデータを解析して、前記信号データの特徴を定量化する前記ステップは、
    前記スキャンデータの前記送信信号データおよび前記受信信号データに周波数領域解析法を適用して、前記送信信号データの周波数領域解析結果および前記受信信号データの周波数領域解析結果をそれぞれ作成するステップと、
    前記送信信号データの前記周波数領域解析結果と前記受信信号データの前記周波数領域解析結果とを比較するステップと、
    を含む、
    請求項１３に記載の方法。
16. 前記処理システムは、前記試験プラットフォームから離れているネットワークに配置される、
    請求項１３に記載の方法。
17. 前記試験プラットフォームを使用して、前記超音波スキャンを実行する前記ステップは、
    前記トランスデューサヘッドのトランスデューサヘッド上部に含まれる少なくとも１つの上部超音波トランスデューサを介して、各前記電池に超音波信号を送信するステップを含み、
    前記トランスデューサヘッド上部は、前記アームに取り付けられ、前記少なくとも１つの上部超音波トランスデューサは、送信された前記超音波信号に応答して、各前記電池で反射された超音波パルスを検出する、
    請求項１３に記載の方法。
18. 前記試験プラットフォームを使用して、前記超音波スキャンを実行する前記ステップは、
    前記トランスデューサヘッドのトランスデューサヘッド上部に含まれる少なくとも１つの上部超音波トランスデューサを介して、各前記電池に超音波信号を送信するステップであって、前記トランスデューサヘッド上部は、前記アームに取り付けられる、ステップと、
    送信された前記超音波信号に応答して、前記トランスデューサヘッドのトランスデューサヘッド下部に含まれる少なくとも１つの下部超音波トランスデューサを介して、各前記電池を介して送信された超音波パルスを検出するステップであって、前記トランスデューサヘッド下部は、前記ベースに含まれる、ステップと、
    を含む、
    請求項１３に記載の方法。
19. 前記試験プラットフォームを使用して、前記超音波スキャンを実行する前記ステップは、
    前記トランスデューサヘッドのトランスデューサヘッド下部に含まれる少なくとも１つの下部超音波トランスデューサを介して、各前記電池に超音波信号を送信するステップを含み、
    前記トランスデューサヘッド下部は、前記ベースに含まれ、前記少なくとも１つの下部トランスデューサは、送信された前記超音波信号に応答して、各前記電池で反射された前記超音波信号を検出する、
    請求項１３に記載の方法。
20. 前記試験プラットフォームを使用して、前記超音波スキャンを実行する前記ステップは、
    前記トランスデューサヘッドのトランスデューサヘッド下部に含まれる少なくとも１つの下部超音波トランスデューサを介して、各前記電池に超音波信号を送信するステップであって、前記トランスデューサヘッド下部は、前記ベースに含まれる、ステップと、
    送信された前記超音波信号に応答して、前記トランスデューサヘッドのトランスデューサヘッド上部に含まれる少なくとも１つの上部超音波トランスデューサを介して、各前記電池を介して送信された超音波パルスを検出するステップであって、前記トランスデューサヘッド上部は、前記アームに取り付けられる、ステップと、
    を含む、
    請求項１３に記載の方法。
21. 前記試験プラットフォームを準備して、前記超音波スキャンを実行する前記ステップは、
    前記トランスデューサヘッドの上部に含まれる１つまたは複数のトランスデューサが各前記電池の一方の側に対して配置されように、および前記トランスデューサヘッドの下部に含まれる前記１つまたは複数のトランスデューサが各前記電池の他方の側に対して配置されるように、前記試験プラットフォームのアクチュエータを介して前記アームの高さを調整するステップを含む、
    請求項１３に記載の方法。
22. 前記試験プラットフォームを使用して、各前記スキャン中に各前記電池の１つまたは複数の温度測定値を取得するステップをさらに含み、
    前記処理システムは、前記スキャンデータの解析中に、前記１つまたは複数の温度測定値を使用する、
    請求項１３に記載の方法。
23. 前記試験プラットフォームを使用して、各前記スキャン中に各前記電池の１つまたは複数の開回路電圧および／またはインピーダンス測定値を取得するステップをさらに含み、
    前記処理システムは、前記スキャンデータの解析中に、前記１つまたは複数の開回路電圧および／またはインピーダンス測定値を使用する、
    請求項１３に記載の方法。
24. 電池の試験・解析システムであって、
    前記電池の超音波スキャンを実行する試験プラットフォームであって、各前記スキャンに対して、
    ・ 前記電池に超音波信号を送信し、その応答として、送信信号データを生成するように構成され、
    ・ 送信された前記超音波信号に応答して、各前記電池で反射された、または各前記電池を介して送信された前記超音波信号を検出し、その応答として、受信信号データを生成するように構成され、
    ・ 各前記スキャンに対するスキャンデータのインスタンスに、前記送信信号データおよび前記受信信号データを含めるように構成された、
    試験プラットフォームと、
    処理システムであって、
    ・ 前記試験プラットフォームから各前記スキャンに対する前記スキャンデータを受信するように構成され、
    ・ 前記スキャンデータを解析して、前記信号データの特徴を定量化するように構成され、
    ・ １つまたは複数の電池モデルに、定量化された前記信号データを入力として提示するように構成された、
    処理システムと、
    を備え、
    前記１つまたは複数の電池モデルは、前記提示に応答して、ＳＯＣおよびＳＯＨを計算し、各前記電池に割り当てる、
    システム。
25. 前記電池は、異なる種類のものであり、前記処理システムは、同じ前記電池の種類のために作成された前記１つまたは複数の電池モデルに、各前記電池の前記信号データの特徴を入力として提示する、
    請求項２４に記載のシステム。
26. 各顧客先施設の前記試験プラットフォームと通信を行うラベルプリンタをさらに備え、
    前記処理システムは、前記試験プラットフォームに各前記電池に対する前記ＳＯＣおよび前記ＳＯＨを送信するようにさらに構成され、前記試験プラットフォームは、前記ラベルプリンタに電池ラベルの印刷を指示するようにさらに構成され、前記電池ラベルのバーコードは、前記ＳＯＣおよび前記ＳＯＨを含む、
    請求項２４に記載のシステム。
27. 各前記試験プラットフォームは、
    ベースと、前記ベースの上方または前記ベースの横に配置された少なくとも１つのアームと、
    前記少なくとも１つのアームと前記ベースにわたって配設されたトランスデューサヘッドと、
    を含み、
    前記トランスデューサヘッドは、各前記電池に前記超音波信号を送信するように構成され、送信された前記超音波信号に応答して、各前記電池で反射された、または各前記電池を介して送信された前記超音波信号を検出するように構成される、
    請求項２４に記載のシステム。
28. 各前記試験プラットフォームは、各前記スキャン中に各前記電池の１つまたは複数の温度測定値を取得する少なくとも１つの温度センサを含む、
    請求項２４に記載のシステム。
29. 各前記試験プラットフォームは、各前記スキャン中に各前記電池の１つまたは複数の開回路電圧および／またはインピーダンス測定値を取得する少なくとも１つの電圧センサを含む、
    請求項２４に記載のシステム。
30. 各前記スキャンは、前記電池を充電または放電することなく、実行される、
    請求項２４に記載のシステム。
    

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