JP7163810B2 - 電池の検査方法 - Google Patents
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Description
一般的にこの二次電池としては、リチウム二次電池、ニッケル二次電池などの二次電池が用いられるが、なかでも、リチウム二次電池は、その動作電圧が高く、高い出力を得やすいので有力な電池であり、ハイブリッド自動車や電気自動車の電源としてますます重要性が増してきている電池である。
また従来から、二次電池は、製造後に検査が行われるのが一般的である。
すなわち、電圧降下量ΔVが電圧降下閾値X2より小さいと判定されたセルをグループに分けた後、グループごとに全てのセルの良否判定を行うようにしているため、グループの中には、良品の可能性が高いセルが含まれるが、そのようなセルに対しても良品判定を行うこととなり、検査のムダが発生するなどの問題が発生した。
(1)複数の電池の特性値を検査し、その検査結果に基づいて電池の良否判定を行う電池の検査方法であって、前記電池の生産工程条件に基づいて前記複数の電池を層別し、前記層別された電池の特性値を予測し、予測された前記特性値が基準範囲内に収まる場合には、前記複数の電池内から抜き取った一部の電池の検査を行い、基準範囲内に収まらない場合には、前記複数の電池の全てを検査することを特徴とする。
(1)複数の電池の特性値を検査し、その検査結果に基づいて電池の良否判定を行う電池の検査方法であって、前記電池の生産工程条件に基づいて前記複数の電池を層別し、前記層別された電池の特性値を予測し、予測された前記特性値が基準範囲内に収まる場合には、前記複数の電池内から抜き取った一部の電池の検査を行うようにしたので、信頼性を低下することなく、効率良く良否検査を行うことができる電池の検査方法を提供できる。
次に、本発明の実施の形態を以下に説明する。
まず始めに、本発明の適用に係る電池の全体構成について、図1を用いて説明をする。
図1に示す如く、本発明の適用に係る電池の一実施態様である電池11は、蓋12aおよびケース12bからなる筐体12の内部に、捲回体13や電解液14等の電池要素を収容する構成としている。
前記捲回体13は、正極を形成するための正極部材15と、負極を形成するための負極部材16と、絶縁性のシート部材であるセパレータ17等によって構成されている。
前記正極部材15は、シート状の基材に対して正極用の活物質を含む電極合剤(ペースト)を略一定の厚さで塗工して形成される正極用電極シートを所定の長さで切り出して生成するシート状の部材である。
前記負極部材16は、シート状の基材に対して負極用の活物質を含む電極合剤(ペースト)を略一定の厚さで塗工して形成される負極用電極シートを所定の長さで切り出して生成するシート状の部材である。
また、前記電池11は、前記正極部材15と図示しない配線等により電気的に接続された正極端子18が前記筐体12から外部に突設され、同様に、前記負極部材16と図示しない配線等により電気的に接続された負極端子19が前記筐体12から外部に突設される。
尚、前記電池11には、それぞれセル番号が付され、複数の各電池11は、それぞれ識別可能となっている。
まず、ステップ10(以下、S10と称す)において、前記電池11のセル番号に基づいて、ユニットを構成する各電池11の生産条件を生産条件データベースDB1からそれぞれ取得する。
生産条件としては、電池11の生産ライン番号、捲回装置番号、電池11に使用されている正極用電極シートのロット番号、負極用電極シートのロット番号、セパレータ17のロット番号、電極合剤のロット番号、電極合剤の塗布条件等が考えられる。これら全ての生産条件を用いて生産条件データベースDB1を構成してもよいし、一部の生産条件を用いて生産条件データベースDB1を構成しても差し支えない。
このように本実施形態では、層別モデルデータベースDB2を参照しながら、生産条件によって電池11の特性が近くなると推定される電池11が同じ層となるように層別するようにしたので、特性が大きく変動する状況を避けることができるようになり、予測モデル構築の学習データ範囲から逸脱する新しいクエリが来たときに外挿の予測(一般的に予測精度が悪くなる)をする状況を回避できる。また、このときに、層別される層の数を多くした方が、電池11の特性の予測精度を向上させることができる。
そして、電池11の特性の予測値が全て基準範囲内と判断された場合には(S13:YES)、次のS14において、1つのユニットを構成する複数の電池11に対して抜き取り検査を実施する。ここでは、抜き取られた少数の電池11に対して電池容量測定装置(図示せず)を用いて電池11の容量を測定する。本実施形態では、電池11の容量を測定する検査を実施する。尚、本実施形態では、電池11の容量を測定する検査であったが、これに限定されるものではなく、例えば、電池11の出力電流を測定する検査であっても良く、その他、電池の特性値を測定するための如何なる検査であっても差し支えない。
ここで、S13の判断で用いられる基準範囲について図3(a)を参照して説明すると、本実施形態では、電池11の規格において下限規格値より10%上回った値と上限規格値より10%下回った値との間を基準範囲として設定している。このように本実施形態では、図3(a)に示す危険領域を10%に設定したが、これに限定されることはなく、任意の数値が設定可能である。
このように本実施形態では、S13において、S12において予測された電池11の特性の予測値が全て基準範囲内か否か判断するようにしたので、電池11の品質が規格範囲を逸脱するリスクを低減させることができ、予測による検査に対する信頼性を担保することができる。
ここで、S15の判断で用いられる所定の範囲について図3(b)を参照して説明すると、本実施形態では、電池11の規格における下限規格値と上限規格値との間の規格幅値の5%を所定の範囲として設定している。本実施形態では、所定の範囲を規格幅値の5%に設定したが、これに限定されることはなく、任意の数値が設定可能である。
このように本実施形態では、S15において、S14において測定された検査結果とS12において予測された予測値との誤差が全て所定の範囲内であるか否かが判断されるので、予測の信頼性を検証して検査の信頼性を担保することができる。
次に、S18において、生産条件と電池特性とのデータベースDB4に基づいて、層別モデルデータベースDB2および予測モデルデータベースDB3が再構築され、本処理が終了する。
すなわち、本実施形態では、層別モデルデータベースDB2は、生産条件(固有技術)的に電池11の特性が近くなると推定される生産条件の組み合わせを同じグループにグループ化して層別の切り口としている。具体的には、本実施形態では、生産条件として電池11が製造された生産ライン番号、電池11に使用されている正極用電極シートのロット番号、負極用電極シートのロット番号を用いたが、それに限定されるものではなく、電池11の特性に影響を与えやすい他の生産条件を用いても差し支えない。
また、本実施形態では、予測モデルデータベースDB3は、生産条件と電池特性とのデータベースDB4に基づいて、層別モデルデータベースDB2の各層別に、ランダムフォレストを活用して構築される。
ここでの検査は、S14における検査と同様に、1つのユニットに含まれる全ての電池11に対して電池容量測定装置(図示せず)を用いて電池11の容量を測定する。
一方、S15において、検査結果と予測値との誤差が全て基準範囲内であると判断されなかった場合には(S15:NO)、S20において、S15において抜き取り検査されなかった残りの非測定電池11全てに対して追加検査をして実施した後、S17へ移行する。
ここでの検査は、S14における検査と同様に、1つのユニットに含まれる電池11の内、S14において抜き取り検査の対象にならなかった電池11に対して電池容量測定装置(図示せず)を用いて電池11の容量を測定する。
このように本実施例においては、予測の信頼性が失われていると判断された場合にも、全数を実測することで検査の信頼性を担保することができる。
本実施形態の電池の検査方法を用いた実験例では、S13において、100%の電池11について電池特性の予測値が全て基準範囲内と判断することができた。また、S15において、約93%のユニットについて、S12において予測された電池特性の予測値と検査結果との誤差が所定の範囲と判断することができた。したがって、9割近くのユニットについて、電池11の抜き取り検査で検査が完了した。このように本実施形態では、9割近くのユニットについて、電池11の抜き取り検査で検査を完了させることができた。したがって、信頼性を低下することなく、効率良く良否検査を行うことができた。
また、予測モデルデータベースDB3は、生産条件と電池特性とのデータベースDB4に基づいてランダムフォレストの手法を用いて構築するようにしたが、統計学的手法並びに機械的学習などを利用して予測することが可能である。具体的には、重回帰分析/数量化1類/ニューラルネットワーク/ディープラーニング/Xgboost/線形回帰主成分分析/判別分析/t-SNE/自己組織化マップ/k-NN/SVMなどの手法を用いることができる。
また、本実施形態では、1個のユニットの検査が終了する毎に層別モデルDB2、予測モデルDB3が再構築されるようにしたが、例えば、ある数、例えば25個のユニットの検査が完了ごとにとか、一定時間ごとにとか、その他、S15における検査値と予測値が乖離する場合が生じたときに再構築するようにしても差し支えない。
さらに、本実施形態では、生産条件と電池特性とのデータベースDB4に対してデータクレンジングを未実施であるが、これに限定されることはなく、生産条件と電池特性とのデータベースDB4に保存されているデータの中から、重複や誤記、表記の揺れなどを探し出し、削除や修正、正規化などを行い、データの品質を高めるようにしても差し支えない。
12 筐体
15 正極部材
16 負極部材
Claims (1)
- 複数の電池の特性値を検査し、その検査結果に基づいて電池の良否判定を行う電池の検査方法であって、
前記電池の生産条件をセル番号と対にして記憶する生産条件データベースから取得した生産条件に基づいて、前記電池の特性が近くなると推定される生産条件の組み合わせを同じグループにグループ化する層別の切り口を記憶する層別モデルデータベースを参照しながら前記複数の電池を層別し、
層別された前記複数の電池の特性値を、層ごとに予測モデルデータベースを参照して予測し、
予測された前記特性値の全てが、前記電池の規格における下限規格値を所定の数値上回る値と上限規格値を所定の数値下回る値との間である基準範囲内にあるか否かを判定し、 予測された前記特性値が全て前記基準範囲内に収まる場合には、前記複数の電池内から抜き取った一部の電池に対して抜き取り検査を行い、
前記抜き取り検査の結果とその電池について予測された前記特性値との誤差が全て、前記下限規格値と前記上限規格値との間の幅である規格幅値に対して所定の比率で定めた許容範囲内である場合には、予測された前記特性値をみなし検査結果として前記複数の電池の検査を完了し、
前記抜き取り検査の結果とその電池について予測された前記特性値との誤差に前記許容範囲内でないものがある場合には、前記抜き取り検査の対象としなかった全ての電池に対して追加検査を行って前記複数の電池の検査を完了し、
予測された前記特性値が前記基準範囲内に収まらない場合には、前記複数の電池の全てを検査する全数検査を行って前記複数の電池の検査を完了する電池の検査方法。
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