Points clés à retenir
La traçabilité de la batterie de VE est essentielle pour :
- Suivi des origines, des matériaux et de l’historique de production pour la conformité et la qualité.
- Les informations de suivi et de traçabilité sont communiquées à l’aide de codes-barres et de caractères, soit imprimés sur des étiquettes, soit par le marquage direct de pièces (DPM).
- La capacité à lire ces caractères et codes affecte la visibilité de la chaîne logistique et l’efficacité des opérations de suivi et de traçabilité.
- Décodage de DPM difficiles sur des surfaces réfléchissantes et irrégulières.
L’importance croissante de la traçabilité des batteries de VE dans un paysage réglementaire de plus en plus complexe
La fabrication de batteries de VE est une industrie compartimentée. Les producteurs de batteries produisent souvent une taille et une forme spécifiques d’une cellule, telle que prismatique, cylindrique ou en sachet, puis expédient les cellules à un constructeur automobile qui assemble les cellules en modules et en paquets.
Pendant la production, les constructeurs automobiles et les fabricants de batteries de VE doivent vérifier rapidement les dimensions de la batterie, la composition du matériau, les performances et d’autres attributs pour produire des batteries sûres, conformes et de haute qualité. À mesure que les techniques de fabrication évoluent et que de plus en plus de producteurs de batteries entrent dans l’industrie en pleine croissance, l’identification et la vérification de l’origine, de la composition et de l’historique de production d’un composant deviendront de plus en plus importantes.
Quelle est la différence entre la traçabilité et le suivi dans la production de batteries de VE ?
La traçabilité recueille des informations sur le processus de fabrication, comme l’origine d’un produit, les matériaux qu’il contient et la manière dont il a été fabriqué. Le suivi collecte et surveille les données relatives au mouvement, au stockage et à l’expédition des articles.
Les fabricants enregistrent et stockent souvent ces données électroniquement pour se conformer aux réglementations gouvernementales et aux exigences internationales, telles que les normes Organisation internationale de normalisation (ISO).
La traçabilité et le suivi de la fabrication des batteries EV peuvent enregistrer des informations à chaque étape du processus, notamment :
- Origines des matières premières
- Matières potentiellement dangereuses
- Historique de fabrication
- Vie de service
La portée des données à suivre et leur accessibilité dépendent des réglementations du secteur et des réglementations gouvernementales.
Comment fonctionnent les systèmes de suivi et de traçabilité des batteries de VE ?
Les codes-barres et les lecteurs de codes-barres constituent la base de la traçabilité et du suivi des batteries de VE. Les utilisateurs définissent un élément à l’aide d’un logiciel de génération de codes-barres, y compris son nom, son origine et sa composition matérielle. Ensuite, le logiciel génère un code qui est appliqué à une batterie ou à un composant. Chaque fois que ce code est scanné, il affiche la définition créée dans le système de gestion des stocks. Les utilisateurs peuvent mettre à jour les informations de la base de données pour indiquer les changements, comme lorsqu’une batterie de VE passe à la phase de fabrication suivante.
Étant donné que les codes-barres basés sur des étiquettes peuvent tomber et se dégrader, les fabricants impriment généralement des codes appelés marquages directs de pièces (DPM) sur les pièces de batterie de VE. Bien qu’il existe plusieurs méthodes de marquage et types de codes, les codes QR bidimensionnels (2D) et Data Matrix sont les plus courants dans l’industrie des véhicules électriques. Seuls les lecteurs de codes-barres basés sur l’image peuvent lire et décoder les DPM.
Pourquoi le suivi et le traçage des batteries de VE sont-ils importants ?
Identifier les erreurs et atténuer les risques
Reconnaître et diagnostiquer rapidement les erreurs de production peut réduire les coûts en empêchant les erreurs de se propager et d’affecter plusieurs lignes de fabrication. Plus vite un fabricant peut identifier un problème de fabrication à sa source, plus vite il peut le corriger.
Le suivi et la traçabilité pour détecter les erreurs de fabrication sont particulièrement utiles dans la fabrication d’électrodes, l’une des premières étapes de fabrication d’une batterie de VE au lithium-ion. La forme la plus courante de revêtement d’électrode, le « revêtement humide », consiste à mélanger du carbone, du graphite, un agent de liaison et d’autres éléments, et à verser ce mélange sur les anodes et les cathodes. Les défauts tels que les bulles, les trous ou les irrégularités dans le revêtement peuvent être l’une des principales causes de courts-circuits et d’incendies.
En cas de défaillance de la batterie ou d’erreur de fabrication, la traçabilité des composants, telle que l’identification des matériaux présents dans le revêtement d’électrode et de l’endroit où il a été produit, est essentielle pour atténuer les coûts. Les constructeurs automobiles demandent également une meilleure traçabilité des électrodes auprès des fabricants de batteries afin de pouvoir identifier la cause première plus rapidement.
L’impression de DPM sur les anodes à revêtement d’électrode pour tracer les détails de fabrication et suivre l’utilisation gagne en popularité. Cependant, la lecture de ces DPM pose de nombreux défis. Tout d’abord, les revêtements d’électrode sont hautement réfléchissants et leurs substrats métalliques sont fins, ce qui complique la formation d’images. Deuxièmement, les lignes de revêtement d’électrode se déplacent souvent à des vitesses élevées, soit environ 1,5 mètre par seconde, de sorte qu’un lecteur de codes-barres doit lire 10 à 15 codes par seconde pour suivre le rythme.
Les lecteurs de codes-barres basés sur l’image Cognex ont un large champ de vision (FoV), ce qui leur permet de capturer plusieurs codes dans une seule image. La technologie de formation d’images avancée, telle que la plage dynamique élevée (HDR) et HDR+, maximise le contraste des images et permet aux lecteurs de reconnaître les codes contre les surfaces réfléchissantes, augmentant ainsi les taux de lecture et la vitesse.
Assurer la conformité avec un passeport de produit numérique
L’industrie des véhicules électriques est bien réglementée. Cependant, la taille et la portée des réglementations varient entre les régions et les organisations non gouvernementales telles que l’ISO.
Avec l’essor de la fabrication de véhicules électriques, un effort concentré pour suivre et tracer les batteries de VE tout au long de la chaîne logistique émerge dans l’Union européenne. L’UE devrait adopter un programme de traçabilité des batteries de VE, un « passeport de batterie », en 2027.
Un groupe de 11 entreprises, dont les constructeurs automobiles BMW et Audi, dirigent la charge sous la forme du Battery Pass Consortium. Parmi les autres partenaires, citons Mercedes-Benz, les producteurs de batteries de VE Northvolt, CATL et LG Energy Solution, et GS1, qui établit des normes internationales pour les codes-barres et autres systèmes de codage.
L’organisation vise à créer une infrastructure numérique pour les batteries : un passeport de produit numérique (DPP). Cet effort s’aligne sur la nouvelle réglementation de l’UE sur les batteries et apportera de la transparence aux cycles de vie des batteries et introduira des modèles commerciaux durables, selon le consortium. Une étude publiée par le projet Battery Pass suggère qu’un programme de passeports réduira les coûts d’approvisionnement et de traitement tout en augmentant les taux de recyclage.
Les codes QR sont au cœur du programme de passeport de batterie, relayant des informations telles que le contenu en matériaux recyclés, les exigences de performance et de durabilité, et un système de « chaîne de traçabilité » pour assurer la traçabilité de la batterie.
Tous les fabricants de batteries de VE opérant dans l’UE doivent mettre en œuvre un programme de passeport de batterie avant le 1er février 2027. Le programme est un pilote pour les DPP dans d’autres industries, et d’autres pays devraient appliquer des normes similaires, augmentant ainsi la nécessité d’une lecture de codes-barres robuste et polyvalente.
Quels sont les défis du suivi et de la traçabilité des batteries de VE ?
Les surfaces métalliques réfléchissantes irrégulières et les codes endommagés compliquent le formatage de l’image ;
Bien que les DPM puissent résister à l’environnement difficile et rude de la fabrication de batteries de VE, ils peuvent être plus difficiles à lire que les codes basés sur des étiquettes. Étant donné que les DPM sont imprimés dans le métal, il est difficile de trouver le contraste d’image optimal ; les codes basés sur les étiquettes sont en noir et blanc, ce qui les rend plus faciles à trouver et à décoder pour les lecteurs de codes-barres.
Les complexités de la fabrication de batteries de VE peuvent exacerber ces erreurs. Les batteries peuvent présenter des taches, de l’huile ou des rayures qui obstruent le code. Les piles de type pochette sont fines et flexibles, de sorte que le scanner de codes-barres doit disposer d’une technologie robuste pour tenir compte des plis et des surfaces irrégulières qui compliquent la reconnaissance d’image. De même, les batteries cylindriques ont des surfaces incurvées et brillantes qui peuvent déformer le code et renvoyer trop de lumière au scanner.
Les lecteurs de codes-barres basés sur l’image Cognex utilisent une technologie de formation d’images avancée et de lecture de code pour maximiser le contraste des images, optimisant ainsi le décodage DPM, même les codes dans les environnements à faible contraste et les symbologies endommagées, pour une traçabilité améliorée. 2DMax avec PowerGrid utilise un algorithme basé sur la forme pour identifier les codes bien marqués. Dans le même temps, un outil basé sur la texture localise les codes endommagés en analysant les motifs à la surface de la cellule.
Maintenir des vitesses de supervision de ligne rapides
Les producteurs de batteries s’efforcent d’augmenter le rendement pour répondre à la demande des constructeurs automobiles, et chaque seconde compte. Par exemple, dans une production de batteries cylindriques pour VE, les vitesses de ligne peuvent dépasser 240 pièces par minute.
Un défi de ce type est le suivi et traçabilité rapides des batteries de VE tout en limitant le nombre de « non-lectures » : tentatives infructueuses de lecture d’un code-barres. L’augmentation excessive des vitesses de ligne pourrait entraîner plus de non-lectures et un suivi et un traçage moins efficaces, tandis que le ralentissement des vitesses pour laisser un lecteur suivre le rythme diminuerait le rendement.
Les lecteurs de codes-barres basés sur l’image Cognex facilitent les opérations à grande vitesse comme la production de batteries de VE tout en maintenant des taux de lecture élevés. HDR+ crée une image uniforme en une acquisition unique, réduisant simultanément le temps d’exposition et optimisant le contraste, permettant des vitesses de ligne plus rapides.
Placement intermittent du code
Les composants tels que les modules de batterie et les blocs-batterie de VE peuvent avoir une variété d’étiquettes et de DPM. Pour assurer un suivi et une traçabilité efficaces des batteries de VE, il est nécessaire d’acquérir une image des codes tout au long des processus d’assemblage des paquets, des modules et des blocs-batteries, depuis les cartes de circuits imprimés (PCB) jusqu’à la fixation de la coque supérieure sur le bloc-batterie.
Bien que la capture de codes sur différents modules et packs soit importante, les intégrateurs d’automatisation, les constructeurs de machines et les fabricants d’équipements d’origine (OEM) doivent s’assurer que leurs solutions sont flexibles et économiques. Des solutions de lecture de codes-barres adaptables sont essentielles pour minimiser les temps de changement lors de la modification des spécifications, des fournisseurs, des matériaux ou d’autres variables de fabrication.
Trouver la lentille, le champ de vision et la profondeur de champ adéquats est une première étape essentielle pour trouver la solution de code-barres optimale. La technologie de lentille liquide haute vitesse permet à la lentille de se plier et de s’adapter pour trouver le meilleur champ de vision sans utiliser de pièces mécaniques. La technologie réduit le nombre de lecteurs de codes-barres nécessaires pour les applications de champ de vision ou de profondeur de champ de grande envergure, comme la lecture de nombreux codes sur un bloc-batterie de VE ou un module, tout en augmentant le rendement.
Pour maximiser les taux de lecture, il est important d’identifier quand, où et pourquoi aucune lecture n’a lieu. Cognex a développé la plateforme Edge Intelligence pour fournir une analyse de lecture de codes-barres en temps réel. Edge Intelligence peut identifier les changements dans le positionnement des étiquettes, découvrir pourquoi un échec de lecture s’est produit, tracer la qualité du code et mettre à jour plusieurs lecteurs simultanément. Ces informations peuvent aider à découvrir la cause première des non-lectures, permettant aux parties tout au long de la chaîne logistique d’optimiser le suivi et la traçabilité des batteries de VE.
Le rôle croissant et l’importance croissante de la traçabilité des batteries de VE
Le suivi et la traçabilité des détails des batteries de VE, tels que leur historique de production, leurs matériaux, leur chimie et le pourcentage de matériaux recyclés, sont essentiels pour une fabrication efficace. Des systèmes de suivi et de traçabilité robustes isolent les erreurs de production et permettent aux fabricants de batteries de VE de prendre rapidement des mesures correctives pour éviter les reprises et minimiser les coûts. Alors que l’industrie continue de croître et que de nouvelles normes sont adoptées, il y aura un besoin plus important de traçabilité tout au long de la fabrication de batteries de VE. La traçabilité et le suivi sont essentiels pour se conformer aux réglementations du secteur, atténuer les risques et optimiser les processus de production.
La localisation et le décodage rapides des codes-barres constituent la base des systèmes de suivi et de traçabilité des batteries de VE. Les marquages directs de pièces, ou DPM, sont la forme de codes la plus courante dans l’industrie, bien que certains composants, tels que les modules et les blocs-batteries de VE, utilisent également des codes basés sur des étiquettes. La lecture des codes-barres sur les composants de la batterie de VE est intrinsèquement difficile ; l’optimisation des taux de lecture nécessite l’optimisation du contraste de l’image et la capacité à lire les codes sur les surfaces spéculaires non linéaires. Les lecteurs de codes-barres basés sur l’image Cognex utilisent une technologie de formation d’images avancée et de décodage qui aide les fabricants de batteries de VE à augmenter le suivi et la traçabilité en lisant les codes dans des conditions difficiles sans ralentir le rendement.