EV 배터리 추적 가능성이 확장성, 처리량 및 품질에 중요한 이유

EV 배터리 제조는 세분화된 산업입니다. 배터리 생산업체는 각형, 원통형 또는 파우치와 같이 특정 크기와 모양의 셀을 생산하고, 이 셀을 모듈 및 팩으로 조립하는 자동차 제조업체에 배송합니다.

생산 과정에서 자동차 제조업체와 EV 배터리 제조업체는 안전하고 규정을 준수하는 고품질 배터리를 생산하기 위해 배터리 치수, 소재 구성, 성능 및 기타 속성을 신속하게 확인해야 합니다. 제조 기술이 발전하고 더 많은 배터리 생산업체가 성장하는 산업에 진입할수록 부품의 원산지, 구성 및 생산 이력을 식별하고 확인하는 것이 점점 더 중요해질 것입니다.

EV 배터리 생산에서 추적 가능성과 추적의 차이점은 무엇입니까?

추적 가능성은 제품의 원산지, 포함된 재료 및 제조 방법과 같이 제조 공정에 대한 정보를 수집합니다. 추적(tracking)은 품목의 이동, 보관, 배송 데이터를 수집하고 모니터링합니다.

많은 제조업체가 정부 규제 및 국제 표준화 기구(ISO) 표준과 같은 국제 요구 사항을 준수하기 위해 이 데이터를 전자적으로 기록하고 저장합니다.

EV 배터리 제조 추적 가능성 및 추적을 통해 다음을 포함하여 프로세스 모든 단계의 정보를 기록할 수 있습니다.

• 원자재의 원산지
• 잠재적 위험 물질
• 제조 이력
• 서비스 수명

추적할 데이터의 범위와 액세스 가능성은 산업 및 정부 규정에 따라 달라집니다.

EV 배터리 이력 추적 시스템은 어떻게 작동합니까?

바코드 및 바코드 리더기는 EV 배터리 추적 가능성 및 추적의 기반입니다. 사용자는 바코드 생성 소프트웨어를 사용하여 항목을 정의하며, 여기에는 이름, 원산지 및 재료 구성이 포함됩니다. 그런 다음 소프트웨어가 배터리 또는 구성 부품에 적용되는 코드를 생성합니다. 코드를 스캔할 때마다 이렇게 생성된 정의가 재고 관리 시스템에 표시됩니다. 사용자는 EV 배터리가 다음 제조 단계로 이동할 때와 같이 변경 사항을 표시하기 위해 데이터베이스 정보를 업데이트할 수 있습니다.

라벨 기반 바코드는 떨어지거나 성능이 저하될 수 있으므로, 제조업체는 일반적으로 직접 부품 표시(DPM)이라는 코드를 EV 배터리 부품에 인쇄합니다. 다양한 마킹 방법과 코드 유형이 존재하지만, EV 업계에서는 2차원(2D) QR 및 Data Matrix 코드가 가장 일반적입니다. 이미지 기반 바코드 리더기만 DPM을 읽고 디코딩할 수 있습니다.

EV 배터리의 확인 및 추적이 중요한 이유는 무엇입니까?

문제 식별 및 위험 완화

생산 문제를 신속하게 인식하고 진단하면 문제가 확산되어 여러 제조 라인에 영향을 미치는 것을 방지하고 비용을 최소화할 수 있습니다. 제조업체가 제조 문제의 원인을 빠르게 추적할 수록 더 빨리 문제를 해결할 수 있습니다.

제조 문제를 포착하기 위한 추적 및 추적은 리튬 이온 EV 배터리를 제조하는 첫 단계 중 하나인 전극 제조에 특히 유용합니다. 가장 일반적인 전극 코팅인 ‘습식 코팅’은 탄소, 흑연, 결합제 및 다른 요소를 혼합한 다음, 혼합물을 양극 및 음극에 붓는 방식입니다. 이 코팅에서 발생할 수 있는 기포, 구멍 또는 굴곡과 같은 결함은 단락 및 화재의 주요 원인입니다.

배터리 고장 또는 제조 문제가 발생할 경우, 전극 코팅에 어떤 재료가 사용되었는지, 어디에서 생산되었는지 등을 파악하는 부품 추적 가능성은 비용 완화에 매우 중요합니다. 자동차 제조업체 또한 근본 원인을 보다 신속하게 식별할 수 있도록 배터리 제조업체에 더 많은 전극 추적 가능성을 요구하고 있습니다.

전극 코팅 음극과 양극에 DPM을 각인하여 제조 세부 정보를 추적하고 사용량을 추적하는 기술이 점차 주목받고 있습니다. 그러나 이러한 DPM을 판독할 때 여러 가지 문제가 발생합니다. 첫째, 전극 코팅은 반사율이 높고 금속 기판은 얇아 이미지 형성이 까다로워집니다. 둘째, 전극 코팅 라인은 대부분 초당 약 1.5미터 정도의 빠른 속도로 이동하므로, 바코드 리더기가 이를 따라잡으려면 초당 10~15개의 코드를 판독해야 합니다.

Cognex 이미지 기반 바코드 리더기는 넓은 시야각(FoV)을 지원하므로 하나의 이미지에서 여러 코드를 캡처할 수 있습니다. HDR(High-Dynamic Range) 및 HDR+와 같은 고급 이미지 형성 기술을 통해 이미지 대비를 극대화하여 바코드 리더기가 반사 표면의 코드를 인식하게 하면 판독률과 속도를 높일 수 있습니다.

디지털 제품 여권 규정 준수의 보장

EV 산업은 잘 규제되고 있지만, 규제의 규모와 범위는 지역, ISO와 같은 비정부 조직마다 다릅니다.

EV 제조가 급증함에 따라, 유럽 연합에서는 공급망 전체에서 EV 배터리를 추적 및 확인하기 위한 집중적인 노력이 부상하고 있습니다. EU는 2027년에 “배터리 여권”인 EV 배터리 추적 가능성 프로그램을 채택할 예정입니다.

BMW와 아우디 자동차 제조업체를 포함한 11개 기업이 ‘배터리 패스 컨소시엄’의 형태로 이에 앞장서고 있습니다. 추가 파트너로는 메르세데스 벤츠, EV 배터리 생산업체 노스볼트, CATL, LG 에너지 솔루션, 그리고 바코드 및 기타 코딩 시스템에 대한 국제 표준을 설정하는 GS1 등이 있습니다.

이 조직은 배터리를 위한 디지털 인프라, 즉 디지털 제품 여권(DPP)을 만드는 것을 목표로 합니다. 컨소시엄에 따르면 이러한 노력은 EU의 새로운 배터리 규정에 부합하며, 배터리 수명 주기에 투명성을 제공하고 지속 가능한 비즈니스 모델을 도입하는 데 기여할 것입니다. 배터리 패스 프로젝트에서 발표한 연구에 따르면 여권 프로그램은 조달 및 처리 비용을 절감하는 동시에 재활용률을 높일 수 있습니다.

QR 코드는 배터리 여권 프로그램의 핵심이며 재활용 소재 함량, 성능 및 내구성 요건과 같은 정보와 배터리 추적 가능성을 제공하는 ‘관리 연속성’ 시스템을 전달합니다.

EU에서 운영되는 모든 EV 배터리 제조업체는 2027년 2월 1일까지 배터리 여권 프로그램을 도입해야 합니다. 이 프로그램은 다른 산업의 DPP를 위한 시범 프로그램이며, 다른 국가들 또한 유사한 표준을 적용할 것으로 기대되므로, 강력하고 다양한 바코드 판독의 필요성이 증가할 것입니다.

EV 배터리 추적 및 추적 가능성의 과제는 무엇입니까?

반사, 불규칙 금속 표면 및 손상된 코드는 이미지 포맷을 복잡하게 만듭니다.

DPM은 혹독한 EV 배터리 제조 환경을 견딜 수 있지만 라벨 기반 코드보다 판독이 더 복잡할 수 있습니다. DPM은 금속에 각인되기 때문에 최적의 이미지 대비를 찾기가 어렵습니다. 라벨 기반 코드는 흑백이므로 바코드 스캐너가 쉽게 찾고 디코딩할 수 있습니다.

EV 배터리 제조의 복잡성이 이러한 문제를 더욱 악화시킬 수 있습니다. 배터리에는 코드를 방해하는 얼룩, 기름 또는 긁힘이 있을 수 있습니다. 파우치 스타일의 배터리는 얇고 유연하므로, 바코드 스캐너는 이미지 인식을 복잡하게 만드는 주름과 불규칙한 표면을 처리하기 위한 강력한 기술을 갖추어야 합니다. 마찬가지로 원통형 배터리의 곡선형인 유광 표면은 코드를 왜곡하고, 스캐너 쪽으로 너무 많은 빛을 반사할 수 있습니다.

Cognex 이미지 기반 바코드 스캐너는 고급 이미지 형성 및 코드 판독 기술을 사용하여 이미지 대비를 극대화하고, DPM 디코딩을 최적화하여 저대비 설정 및 손상된 심볼로지의 코드까지도 판독해 추적 가능성을 개선합니다. PowerGrid 적용 2DMax는 모양 기반 알고리즘을 사용하여 잘 표시된 코드를 식별합니다. 동시에 텍스처 기반 툴이 셀 표면의 패턴을 분석하여 손상된 코드를 찾습니다.

빠른 라인 속도 유지

배터리 생산업체는 자동차 제조업체의 수요를 따라잡을 수 있도록 처리량을 늘리기 위해 노력하고 있으며, 촌각을 다투고 있습니다. 예를 들어, 원통형 EV 배터리 생산에서는 라인 속도가 분당 240개 이상에 이를 수 있습니다.

이와 같은 처리량의 한 가지 어려움은 바코드 판독 실패("판독 불가")의 수를 최소화하면서 EV 배터리를 빠르게 추적하고 확인하는 것입니다. 라인 속도를 너무 높이면 판독 불가가 더 많이 발생하고 추적 및 확인의 효율이 떨어질 수 있으며, 바코드 리더기가 따라잡을 수 있도록 속도를 늦추면 처리량이 감소합니다.

Cognex 이미지 기반 바코드 스캐너는 높은 판독률을 유지하면서 EV 배터리 생산과 같은 고속 작업을 용이하게 합니다. HDR+는 단일 획득으로 균일한 이미지를 생성하므로, 노출 시간을 줄이고 대비를 최적화하여 더 빠른 라인 속도를 지원합니다.

간헐적 코드 배치

EV 배터리 모듈 및 팩과 같은 구성 부품에는 다양한 라벨 기반 및 DPM이 사용됩니다. 효율적인 EV 배터리 추적 및 추적 가능성은 인쇄된 회로 기판(PCB)부터 상단 쉘을 배터리 팩에 고정하는 것까지, 모듈 및 팩 어셈블리 프로세스 전반에 걸쳐 코드를 캡처해야 합니다.

다양한 모듈과 팩에서 코드를 캡처하는 것도 중요하지만 자동화 통합 업체, 머신 제작 업체 및 오리지널 장비 제조업체(OEM)는 유연하고 비용 효율적인 솔루션을 필요로 합니다. 적응형 바코드 판독 솔루션은 사양, 공급업체, 재료 또는 기타 제조 변수를 변경할 때 전환 시간을 최소화하는 데 매우 중요한 역할을 합니다.

최적의 바코드 솔루션을 찾기 위해서는 먼저 올바른 렌즈, 시야각 및 심도를 찾아야 합니다. 고속 리퀴드 렌즈 기술을 사용하면 기계적 부품을 사용하지 않고도 최상의 시야를 찾을 수 있도록 렌즈를 구부리고 조정할 수 있습니다. 이 기술은 EV 배터리 팩 또는 모듈에서 수많은 코드를 판독하는 것과 같이 넓은 시야각 또는 깊은 심도의 환경에 필요한 바코드 스캐너의 수를 줄여주며, 동시에 처리량을 높입니다.

판독률을 극대화하려면 언제, 어디서, 왜 판독 불가가 발생했는지 파악하는 것이 중요합니다. Cognex는 실시간 바코드 판독 분석을 제공하기 위해 Edge Intelligence 플랫폼을 개발했습니다. Edge Intelligence는 라벨 위치의 변화를 식별하고, 판독 불가가 발생한 이유를 파악하고, 코드 품질을 차트화하고, 여러 바코드 리더기를 동시에 업데이트할 수 있습니다. 이 정보는 판독 불가의 근본 원인을 파악하는 데 도움이 되며, 공급망 전반에서 관련 당사자들이 EV 배터리 추적 및 추적 가능성을 극대화할 수 있습니다.

EV 배터리 추적 가능성의 역할 증대 및 중요성 심화

생산 이력, 재료, 화학적 구성 및 재활용 재료의 비율과 같은 EV 배터리의 세부 정보를 추적하고 확인하는 것은 효율적인 제조에 매우 중요합니다. 강력한 이력 추적 시스템은 생산 문제를 파악하고 EV 배터리 제조업체가 재작업을 방지하고 비용을 최소화하기 위해 신속하게 시정 조치를 취할 수 있도록 합니다. 업계가 계속 성장하고 새로운 표준이 채택됨에 따라 EV 배터리 제조 전반에 걸쳐 추적 가능성에 대한 필요성이 커지고 있습니다. 추적 가능성 및 추적은 산업 규정을 준수하고, 위험을 완화하며 생산 공정을 최적화하는 데 매우 중요합니다.

바코드를 빠르게 찾고 디코딩하는 것이 EV 배터리 이력 추적 시스템의 기반입니다. EV 배터리 모듈 및 팩과 같은 일부 구성 부품은 라벨 기반 코드를 사용하기도 하지만, 업계에서 가장 일반적인 형태의 코드는 직접 부품 표시, DPM입니다. EV 배터리 부품의 바코드를 판독하는 것은 본질적으로 어렵습니다. 판독률을 최적화하려면 이미지 대비를 극대화해야 하고, 반사광이 있는 비선형 표면에서 코드를 판독할 수 있어야 합니다. Cognex 이미지 기반 바코드 스캐너는 고급 이미지 형성 및 디코딩 기술을 사용하여 EV 배터리 제조업체가 처리 속도를 늦추지 않으면서도 까다로운 조건에서 코드를 판독하여 추적 가능성을 높일 수 있도록 지원합니다.