要点
EVバッテリーのトレーサビリティは、以下のために不可欠です。
- コンプライアンスと品質を確保するために原産地、材料、生産履歴を追跡する。
- 追跡およびトレーサビリティ情報は、ラベルまたはダイレクトパーツマーク（DPM）で印刷されたバーコードや文字を使用して伝達されます。
- これらの文字やコードを読み取る能力は、サプライチェーンの可視性やトラック＆トレース操作の効率に影響します。
- 反射する不規則な表面上の読み取りが困難なDPMをデコードする。
規制環境の複雑化に伴い高まるEVバッテリートレーサビリティの重要性
EVバッテリーの製造は区分化された産業です。バッテリーメーカーは多くの場合、角型、円筒型、パウチ型など、特定のサイズと形状のセルを生産して、自動車メーカーに出荷します。自動車メーカーは、それらのセルをモジュールやパックに組み立てます。
生産時、自動車メーカーとEVバッテリーメーカーは、安全で規格に適合した高品質のバッテリーを生産するために、バッテリーの寸法、材料構成、性能、その他の属性を迅速に検証する必要があります。製造技術が進化し、より多くのバッテリーメーカーがこの成長産業に参入するにつれ、部品の起源、組成、製造履歴を特定し検証することの重要性はますます高まるでしょう。
EVバッテリー生産におけるトレーサビリティと追跡の違い
トレーサビリティは、製品の原産地、含有材料、製造方法など、製造工程に関する情報を収集します。追跡は、品目の移動、保管、出荷に関するデータを収集し、監視します。
多くの場合、メーカーは、政府の規制や国際標準化機構（ISO）規格などの国際的な要件に準拠するため、このデータを電子的に記録・保存しています。
EVバッテリー製造のトレーサビリティと追跡では、プロセスの全ステップを通して以下のような情報を記録できます。
- 原材料の原産地
- 潜在的な危険物質
- 製造履歴
- 耐用年数
追跡すべきデータの範囲とそのアクセス可能性は、業界と政府の規制によって決まります。
EVバッテリーのトラック＆トレースシステムの仕組み
バーコードとバーコードリーダは、EVバッテリーのトレーサビリティと追跡の基盤です。ユーザはバーコード生成ソフトウェアを使用して、品目の名称、原産地、材料構成などを定義します。次にソフトウェアがバッテリーや部品に適用するコードを生成します。そのコードがスキャンされるたびに、在庫管理システムで作成された定義が表示されます。ユーザは、EVバッテリーが次の製造段階に移るときなどに、データベース情報を更新して変化を記録できます。
ラベル式バーコードは剥がれたり劣化したりする可能性があるため、メーカーは通常、ダイレクトパーツマーク（DPM）と呼ばれるコードをEVバッテリーの部品に刻印します。さまざまなマーキング方法やコードの種類が存在しますが、EV業界では二次元（2D）QRコードやデータマトリックスコードが最も一般的です。DPMを読み取り、デコードできるのは、画像ベースのバーコードリーダだけです。
EVバッテリーのトレースと追跡が重要である理由
問題の特定とリスクの軽減
生産上の問題を素早く認識し診断することで、問題が広がって複数の製造ラインに影響を及ぼすのを防ぎ、コストを最小限に抑えることができます。メーカーが製造上の問題を発生源まで迅速にトレースできれば、それだけ迅速に修正することができます。
製造上の問題を把握するためのトラック＆トレースは、リチウムイオンEVバッテリー製造の最初のステップの一つである電極製造で特に有効です。最も普及している電極コーティング形式「ウェットコーティング」では、カーボン、グラファイト、結合剤などの成分を混合して、アノードとカソードに塗布します。コーティングの気泡、穴、歪みなどの欠陥は、短絡や火災の主な原因の一つとなります。
バッテリーの不具合や製造上の問題が発生した場合、電極コーティングの原料や製造場所を特定するといった部品のトレーサビリティは、コストを軽減する上で非常に重要です。また、自動車メーカーは、根本的な原因をより迅速に特定できるよう、バッテリーメーカーに電極のトレーサビリティの向上を求めています。
電極コーティングされたアノードとカソードにDPMを刻印して、製造詳細のトレースや使用状況の追跡を行うことが注目を集めています。しかし、これらのDPMを読み取るには、いくつもの課題があります。第一に、電極コーティングは反射率が高く、その金属基板は薄いため、画像生成が難しくなります。第二に、電極コーティングのラインは高速で動くことが多いため（毎秒約1.5メートル）、バーコードリーダは毎秒10～15コードを読み取らないと追いつきません。
コグネックスの画像ベースのバーコードリーダは、広い視野（FoV）を持つため、複数のコードを1つの画像に取り込むことができます。ハイダイナミックレンジ（HDR）やHDR+などの高度な画像生成テクノロジにより、画像のコントラストが最大化され、反射面でもリーダがコードを認識でき、読み取り率と読み取り速度が向上します。
デジタル製品パスポートへのコンプライアンスの確保
EV産業は十分に規制されていますが、規制の規模や範囲は地域やISOのような非政府組織によって異なります。
EV製造の急増に伴い、EUではサプライチェーン全体でEVバッテリーをトラック＆トレースする集中的な取り組みが始まっています。EUは、2027年にEVバッテリーのトレーサビリティプログラム、「バッテリーパスポート」を導入する予定です。
自動車メーカーのBMWやアウディを含む11社のグループが、バッテリーパスコンソーシアムという形でこの取り組みを主導しています。その他のパートナーには、メルセデスベンツ、EV用バッテリーメーカーのノースボルト、CATL、LGエナジーソリューション、バーコードやその他のコーディングシステムの国際規格を策定するGS1が含まれています。
この組織は、バッテリーのデジタルインフラストラクチャであるデジタル製品パスポート（DPP）の構築を目指しています。コンソーシアムによると、この取り組みはEUの新しいバッテリー規制に沿ったもので、バッテリーのライフサイクルに透明性をもたらし、持続可能なビジネスモデルを導入するものだといいます。バッテリーパスプロジェクトが発表した調査では、パスポートプログラムにより調達コストと処理コストが削減され、リサイクル率が向上することが示されています。
QRコードはバッテリーパスポートプログラムの中核をなすもので、リサイクル材料の含有量、性能と耐久性の要件、「管理の連鎖」システムなどの情報を伝達して、バッテリーのトレーサビリティを実現します。
EU域内で操業するすべてのEVバッテリーメーカーは、2027年2月1日までにバッテリーパスポートプログラムを実施しなければなりません。このプログラムは、他の産業におけるDPPのための試験的なもので、他の国々でも同様の基準が適用されると予想されています。そのため、堅牢で多機能なバーコード読み取りへのニーズが高まっています。
EVバッテリーの追跡とトレーサビリティに関する課題
反射する不規則な金属表面や破損したコードがあると、画像生成が難しくなります。
DPMはEVバッテリーの過酷な製造環境に耐えることができますが、ラベル式コードよりも読み取りが難しい場合があります。DPMは金属に刻印されるため、簡単には最適な画像コントラストを見つけられません。ラベル式コードは白黒であるため、バーコードスキャナによる検出とデコードは容易になります。
EV用バッテリー製造の複雑さは、こうした問題を悪化させる可能性があります。バッテリーには、コードの読み取りを妨げる汚れ、油、傷がついている場合があります。パウチ型バッテリーは薄く、柔軟性があるため、バーコードスキャナには、画像認識を難しくするしわや不規則な表面にも対応した堅牢なテクノロジが必要です。同様に、円筒形のバッテリーは表面が湾曲して光沢があるため、コードが歪んだり、スキャナに光が反射しすぎたりする可能性があります。
コグネックス画像ベースバーコードスキャナは、高度な画像生成およびコード読み取りテクノロジにより、画像のコントラストを最大化し、DPMデコードを最適化します。低コントラスト環境やシンボルが損傷している場合でも読み取りが可能で、トレーサビリティの向上を実現しています。2DMax with PowerGridは、形状ベースのアルゴリズムを使用して、鮮明なコードを識別します。同時に、テクスチャベースのツールは、セル表面のパターンを分析することで、損傷したコードを特定します。
高速なライン速度の維持
バッテリーメーカーは、自動車メーカーの需要に追いつくためにスループットの向上に努めており、一秒たりとも無駄にできません。例えば、円筒形EVバッテリーの製造では、ライン速度は毎分240個を超えることもあります。
このようなスループットの課題の一つは、「読み取り不能」の数を抑えながら、EVバッテリーを素早くトラック＆トレースすることです。バーコード読み取りの失敗。ライン速度を上げすぎると、読み取り不能が多くなり、トラック＆トレースの効率が悪くなる可能性があります。一方、リーダが追いつくように速度を落とすと、スループットが低下します。
コグネックスの画像ベースバーコードスキャナは、高い読み取り率を維持しながら、EVバッテリー生産のような高速オペレーションを可能にします。HDR+は単一画像取り込みで均一な画像を作成しつつ、露光時間を短縮してコントラストを最適化することで、ライン速度の向上を実現します。
断続的なコード配置
EVバッテリーモジュールやパックなどの部品には、さまざまなラベル式コードやDPMが使用されています。EVバッテリーの追跡とトレーサビリティを効率的に行うには、モジュールおよびパック組立の工程において、プリント基板（PCB）からトップシェルをバッテリパックに固定する工程まで、コードを取り込む必要があります。
さまざまなモジュールやパックのコードを取り込むことは重要ですが、オートメーションインテグレータ、機器メーカー、相手先ブランドメーカー（OEM）は、ソリューションの柔軟性とコスト効率を確保する必要があります。適応性のあるバーコード読み取りソリューションは、仕様、ベンダー、材料などの製造条件を変更する際、切り替え時間を最小限に抑えるために不可欠です。
適切なレンズ、視野、被写界深度を選定することは、最適なバーコードソリューションを見つけるための重要な最初のステップです。高速リキッドレンズテクノロジにより、機械部品を使わずにレンズ形状を変えて適応させることで、最適な視野を見つけることができます。このテクノロジは、EVバッテリーパックやモジュール上の多数のコードを読み取るような、広い視野や深い被写界深度のアプリケーションで必要なバーコードスキャナの数を減らすと同時に、スループットを向上させます。
読み取り率を最大化するには、いつ、どこで、なぜ読み取り不能が発生するのかを特定することが重要です。コグネックスは、リアルタイ���でバーコード読み取り解析を行えるエッジインテリジェンスプラットフォームを開発しました。エッジインテリジェンスでは、ラベル位置の変更を識別し、読み取り不能が発生した原因を突き止め、コード品質をチャート化し、複数のリーダを同時に更新することができます。この情報は、読み取り不能の根本原因を明らかにするのに役立ち、サプライチェーン全体の関係者は、EVバッテリーの追跡とトレーサビリティを最大化できるようになります。
EVバッテリーにおけるトレーサビリティの役割と重要性の拡大
EVバッテリーの生産履歴、材料、化学的性質、リサイクル材料の割合などの詳細をトラック＆トレースすることは、効率的な製造に不可欠です。堅牢なトラック＆トレースシステムは、生産上の問題を切り分け、EVバッテリーメーカーによる迅速な是正措置を可能にすることでリワークを防ぎ、コストを最小限に抑えます。産業が成長し続け、新しい規格が採用されるにつれ、EVバッテリー製造全体におけるトレーサビリティの必要性は高まるでしょう。トレーサビリティと追跡は、業界の規制を遵守し、リスクを軽減し、生産プロセスを最適化するために不可欠です。
バーコードの迅速な位置特定とデコードは、EVバッテリーのトラック＆トレースシステムの基礎です。ダイレクトパーツマーク（DPM）は、業界で最も一般的なコード形式ですが、EVバッテリーモジュールやパックなど一部の部品には、ラベル式コードも使用されています。EVバッテリー部品のバーコード読み取りは、本来難しいものです。読み取り率を最適化するには、画像のコントラストを最大化し、反射する直線的ではない表面上のコードも読み取れるようにする必要があります。コグネックスの画像ベースバーコードスキャナは、高度な画像生成およびデコードテクノロジを使用しており、厳しい条件下でもスループットを低下させることなくコードを読み取り、EVバッテリーメーカーの追跡とトレーサビリティの向上を支援します。