本發(fā)明涉及儲(chǔ)能電池生產(chǎn)檢測(cè)技術(shù),尤其涉及一種儲(chǔ)能電池生產(chǎn)線工序智能檢測(cè)方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù):
1、儲(chǔ)能電池作為新能源領(lǐng)域的關(guān)鍵組件,其生產(chǎn)質(zhì)量直接影響到整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能和壽命。隨著儲(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)電池生產(chǎn)線的智能化和自動(dòng)化要求不斷提高。傳統(tǒng)的電池生產(chǎn)線主要依靠人工檢測(cè)和簡(jiǎn)單的電性能測(cè)試來(lái)判斷電池質(zhì)量,這種方法效率低下且容易出現(xiàn)漏檢。
2、近年來(lái),一些先進(jìn)的電池生產(chǎn)線開(kāi)始采用自動(dòng)化設(shè)備和在線檢測(cè)系統(tǒng),通過(guò)測(cè)量電池的電壓、內(nèi)阻等參數(shù)來(lái)評(píng)估電池性能。然而,這些方法仍然存在一些局限性。首先,單一的電性能參數(shù)測(cè)試無(wú)法全面反映電池內(nèi)部的狀態(tài)和潛在缺陷。其次,現(xiàn)有的檢測(cè)方法往往只能給出整體性能評(píng)估,難以精確定位電池內(nèi)部的異常區(qū)域。最后,缺乏對(duì)電池動(dòng)態(tài)性能的評(píng)估,無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)電池在實(shí)際使用過(guò)程中的表現(xiàn)。
3、為了提高儲(chǔ)能電池的生產(chǎn)質(zhì)量和一致性,亟需開(kāi)發(fā)一種更加全面、精確的智能檢測(cè)方法。該方法應(yīng)能夠綜合分析電池的多維參數(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)電池內(nèi)部異常的精確定位和分類,并能夠根據(jù)檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)調(diào)整生產(chǎn)工藝,從而不斷優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程,提高電池的整體性能和良品率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明實(shí)施例提供一種方法及系統(tǒng),能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題。
2、本發(fā)明實(shí)施例的第一方面,
3、提供一種儲(chǔ)能電池生產(chǎn)線工序智能檢測(cè)方法,包括:
4、獲取儲(chǔ)能電池生產(chǎn)線上電池單體的電性能參數(shù);
5、沿電池單體的長(zhǎng)度方向和周向布設(shè)多個(gè)檢測(cè)點(diǎn),采集電池單體在每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的交流阻抗數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù),生成電池單體的性能分布圖;
6、對(duì)電池單體進(jìn)行恒流恒壓充電至滿電狀態(tài),記錄電池單體在充電過(guò)程中的溫度變化數(shù)據(jù),在性能分布圖中識(shí)別電池單體的異常區(qū)域,根據(jù)異常區(qū)域的分布特征和溫度變化數(shù)據(jù),確定異常區(qū)域?qū)?yīng)的性能缺陷類型;
7、根據(jù)性能缺陷類型選擇對(duì)應(yīng)的脈沖放電測(cè)試參數(shù),對(duì)異常區(qū)域進(jìn)行脈沖放電測(cè)試獲取異常區(qū)域的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征,基于動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征和性能缺陷類型計(jì)算異常區(qū)域的容量損失率;
8、當(dāng)容量損失率超過(guò)預(yù)設(shè)損失率閾值時(shí),將對(duì)應(yīng)的電池單體標(biāo)記為不合格品,并控制機(jī)械手將不合格品轉(zhuǎn)移至不良品收集區(qū),同時(shí)根據(jù)容量損失率的分布特征調(diào)整工藝參數(shù),將調(diào)整后的工藝參數(shù)發(fā)送至生產(chǎn)線控制系統(tǒng)。
9、在一種可選的實(shí)施例中,
10、沿電池單體的長(zhǎng)度方向和周向布設(shè)多個(gè)檢測(cè)點(diǎn),采集電池單體在每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的交流阻抗數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù),生成電池單體的性能分布圖包括:
11、沿電池單體的長(zhǎng)度方向設(shè)置多個(gè)檢測(cè)環(huán),在每個(gè)檢測(cè)環(huán)的周向均勻設(shè)置多個(gè)檢測(cè)點(diǎn),構(gòu)建電池單體表面的檢測(cè)點(diǎn)陣列,向所述檢測(cè)點(diǎn)陣列施加交流信號(hào),采集檢測(cè)點(diǎn)陣列的電壓信號(hào)和電流信號(hào),計(jì)算得到所述檢測(cè)點(diǎn)陣列的交流阻抗數(shù)據(jù);
12、采集所述檢測(cè)點(diǎn)陣列的溫度數(shù)據(jù),建立所述檢測(cè)點(diǎn)陣列在每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的交流阻抗數(shù)據(jù)與溫度數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,對(duì)所述交流阻抗數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波,得到檢測(cè)點(diǎn)陣列的濾波交流阻抗數(shù)據(jù)和濾波溫度數(shù)據(jù);
13、基于檢測(cè)點(diǎn)陣列的分布坐標(biāo),采用插值算法對(duì)濾波交流阻抗數(shù)據(jù)和濾波溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行重建,生成電池單體表面的交流阻抗分布曲面和溫度分布曲面;
14、將所述交流阻抗分布曲面和溫度分布曲面進(jìn)行歸一化處理,得到電池單體表面的歸一化交流阻抗分布數(shù)據(jù)和歸一化溫度分布數(shù)據(jù),并計(jì)算電池單體的交流阻抗權(quán)重系數(shù)和溫度權(quán)重系數(shù);
15、將歸一化交流阻抗分布數(shù)據(jù)和歸一化溫度分布數(shù)據(jù)按照交流阻抗權(quán)重系數(shù)和溫度權(quán)重系數(shù)進(jìn)行加權(quán)疊加,生成電池單體的性能分布圖。
16、在一種可選的實(shí)施例中,
17、基于檢測(cè)點(diǎn)陣列的分布坐標(biāo),采用插值算法對(duì)濾波交流阻抗數(shù)據(jù)和濾波溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行重建,生成電池單體表面的交流阻抗分布曲面和溫度分布曲面包括:
18、計(jì)算檢測(cè)點(diǎn)陣列中相鄰檢測(cè)點(diǎn)間的歐式距離生成距離矩陣,基于所述距離矩陣計(jì)算檢測(cè)點(diǎn)密度分布值,將所述檢測(cè)點(diǎn)密度分布值與密度閾值對(duì)比進(jìn)行區(qū)域劃分,生成檢測(cè)區(qū)域標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù);
19、對(duì)交流阻抗數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換濾波處理,根據(jù)所述檢測(cè)區(qū)域標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)將濾波后的交流阻抗數(shù)據(jù)和濾波溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)存儲(chǔ);
20、計(jì)算各分區(qū)的變異系數(shù),根據(jù)所述變異系數(shù)與預(yù)設(shè)變異閾值的對(duì)比結(jié)果分配插值算法,當(dāng)變異系數(shù)小于變異閾值時(shí)分配三次樣條插值算法,當(dāng)變異系數(shù)大于或等于變異閾值時(shí)分配克里金插值算法;
21、執(zhí)行分配的插值算法進(jìn)行重建運(yùn)算得到分區(qū)重建數(shù)據(jù),并根據(jù)電池單體表面的內(nèi)阻連續(xù)性和溫度傳導(dǎo)特性構(gòu)建物理約束優(yōu)化函數(shù),對(duì)分區(qū)重建數(shù)據(jù)進(jìn)行共軛梯度優(yōu)化,計(jì)算優(yōu)化后數(shù)據(jù)的空間梯度值,確定網(wǎng)格點(diǎn)融合窗口參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)融合,得到融合重建數(shù)據(jù);
22、將驗(yàn)證點(diǎn)處數(shù)據(jù)與融合后重建數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差計(jì)算,當(dāng)誤差值超過(guò)預(yù)設(shè)誤差閾值時(shí),更新插值算法參數(shù)并返回執(zhí)行插值重建,直至誤差值不超過(guò)預(yù)設(shè)誤差閾值,生成電池單體表面的交流阻抗分布曲面和溫度分布曲面。
23、在一種可選的實(shí)施例中,
24、在性能分布圖中識(shí)別電池單體的異常區(qū)域,根據(jù)異常區(qū)域的分布特征和溫度變化數(shù)據(jù),確定異常區(qū)域?qū)?yīng)的性能缺陷類型包括:
25、計(jì)算性能分布圖中各檢測(cè)點(diǎn)的高斯曲率值,當(dāng)所述高斯曲率值超過(guò)背景場(chǎng)均值時(shí),將對(duì)應(yīng)點(diǎn)標(biāo)記為性能異常特征點(diǎn),基于所述性能異常特征點(diǎn)的位置信息,以性能值連續(xù)性為判據(jù)進(jìn)行異常區(qū)域擴(kuò)展,當(dāng)檢測(cè)到相鄰檢測(cè)點(diǎn)間的性能值差值超過(guò)擴(kuò)展閾值時(shí)標(biāo)記為區(qū)域邊界點(diǎn),連接所述區(qū)域邊界點(diǎn)得到性能異常區(qū)域;
26、提取所述性能異常區(qū)域的面積、圓度和不規(guī)則度信息生成形態(tài)特征向量,基于所述形態(tài)特征向量計(jì)算性能異常區(qū)域的形狀張量,獲取性能異常區(qū)域的擴(kuò)展特征;
27、基于所述性能異常區(qū)域的邊界范圍采集溫度時(shí)序數(shù)據(jù),計(jì)算所述溫度時(shí)序數(shù)據(jù)的溫升速率和溫度波動(dòng)頻率,得到性能異常區(qū)域的溫度變化特征;
28、將所述性能異常區(qū)域的形態(tài)特征向量、擴(kuò)展特征和溫度變化特征進(jìn)行組合,構(gòu)建性能異常區(qū)域的缺陷特征矩陣,根據(jù)所述缺陷特征矩陣將性能異常區(qū)域劃分為待分類缺陷區(qū)域;
29、通過(guò)差異化特征編碼和雙層局部敏感哈希索引結(jié)構(gòu)對(duì)待分類缺陷區(qū)域與預(yù)先建立的電池單體缺陷特征庫(kù)進(jìn)行匹配,基于匹配結(jié)果確定所述性能異常區(qū)域?qū)?yīng)的電池單體缺陷類型。
30、在一種可選的實(shí)施例中,
31、通過(guò)差異化特征編碼和雙層局部敏感哈希索引結(jié)構(gòu)對(duì)待分類缺陷區(qū)域與預(yù)先建立的電池單體缺陷特征庫(kù)進(jìn)行匹配,基于匹配結(jié)果確定所述性能異常區(qū)域?qū)?yīng)的電池單體缺陷類型包括:
32、獲取待分類缺陷區(qū)域的形態(tài)特征、擴(kuò)展特征和溫度特征并進(jìn)行特征編碼,生成待分類缺陷區(qū)域的特征指紋;
33、構(gòu)建雙層局部敏感哈希索引結(jié)構(gòu),采用隨機(jī)投影哈希函數(shù)將所述特征指紋與預(yù)先建立的電池單體缺陷特征庫(kù)進(jìn)行第一層匹配,確定候選缺陷類型,采用角度敏感哈希函數(shù)對(duì)所述候選缺陷類型進(jìn)行第二層匹配,得到初步匹配結(jié)果;
34、計(jì)算所述形態(tài)特征、擴(kuò)展特征和溫度特征在不同時(shí)間尺度下的判別信息熵,根據(jù)所述判別信息熵確定特征重要性指數(shù),基于所述特征重要性指數(shù)對(duì)所述初步匹配結(jié)果的特征權(quán)重進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整,得到優(yōu)化匹配結(jié)果;
35、構(gòu)建所述優(yōu)化匹配結(jié)果的特征關(guān)聯(lián)圖,所述特征關(guān)聯(lián)圖包括特征節(jié)點(diǎn)集、特征關(guān)聯(lián)邊集和關(guān)聯(lián)權(quán)重矩陣,采用譜聚類方法對(duì)所述特征關(guān)聯(lián)圖進(jìn)行分解得到不同缺陷模式的特征子圖;
36、對(duì)所述待分類缺陷區(qū)域進(jìn)行重復(fù)特征匹配采樣,計(jì)算特征匹配概率分布,當(dāng)最高匹配概率大于預(yù)設(shè)概率閾值時(shí)確定所述待分類缺陷區(qū)域?qū)?yīng)的電池單體缺陷類型。
37、在一種可選的實(shí)施例中,
38、對(duì)異常區(qū)域進(jìn)行脈沖放電測(cè)試獲取異常區(qū)域的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征,基于動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征和性能缺陷類型計(jì)算異常區(qū)域的容量損失率包括:
39、對(duì)異常區(qū)域進(jìn)行脈沖放電測(cè)試,獲取電壓響應(yīng)曲線,對(duì)所述電壓響應(yīng)曲線進(jìn)行小波變換得到時(shí)頻域特征圖譜,提取所述時(shí)頻域特征圖譜中的頻率特征、能量特征和相位特征,構(gòu)建異常區(qū)域的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征;
40、基于電化學(xué)阻抗譜數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)辨識(shí),獲取所述異常區(qū)域的極化電阻和電容參數(shù),將所述極化電阻、電容參數(shù)與所述動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征組合,形成異常區(qū)域特征參數(shù)集;
41、將所述異常區(qū)域特征參數(shù)集投影到高維特征空間,采用非線性特征分解獲取參數(shù)間的耦合特征,根據(jù)所述性能缺陷類型設(shè)定耦合強(qiáng)度閾值,提取超過(guò)所述耦合強(qiáng)度閾值的耦合特征,構(gòu)建參數(shù)耦合矩陣;
42、根據(jù)所述性能缺陷類型確定容量衰減特征曲線作為參考基準(zhǔn),將所述參數(shù)耦合矩陣與容量衰減特征曲線進(jìn)行擬合,得到實(shí)際容量衰減趨勢(shì)曲線,計(jì)算所述實(shí)際容量衰減趨勢(shì)曲線相對(duì)于參考基準(zhǔn)的偏差,對(duì)正向偏差和負(fù)向偏差分別設(shè)置不同懲罰權(quán)重構(gòu)建非對(duì)稱損失函數(shù),基于所述非對(duì)稱損失函數(shù)計(jì)算得到所述異常區(qū)域的容量損失率。
43、在一種可選的實(shí)施例中,
44、根據(jù)容量損失率的分布特征調(diào)整工藝參數(shù)包括:
45、對(duì)不合格品的容量損失率數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,采用核密度估計(jì)方法獲取容量損失率的概率密度函數(shù),提取所述概率密度函數(shù)的峰值分布特征,根據(jù)峰值分布特征的數(shù)量確定異常工藝參數(shù);
46、從不合格品對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)記錄中提取異常工藝參數(shù)的歷史數(shù)據(jù),根據(jù)所述歷史數(shù)據(jù)計(jì)算異常工藝參數(shù)的變化量,根據(jù)變化量與容量損失率變化量的對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算敏感度系數(shù),基于所述敏感度系數(shù)計(jì)算工藝參數(shù)的調(diào)整量;
47、采用pid控制器對(duì)所述工藝參數(shù)的調(diào)整量進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化,其中將所述容量損失率的實(shí)時(shí)變化量作為pid控制器的輸入信號(hào),將所述pid控制器的輸出信號(hào)作為工藝參數(shù)的修正量,基于所述修正量更新工藝參數(shù),實(shí)現(xiàn)根據(jù)容量損失率的分布特征對(duì)工藝參數(shù)的調(diào)整。
48、本發(fā)明實(shí)施例的第二方面,
49、提供一種儲(chǔ)能電池生產(chǎn)線工序智能檢測(cè)系統(tǒng),包括:
50、第一單元,用于獲取儲(chǔ)能電池生產(chǎn)線上電池單體的電性能參數(shù);
51、第二單元,用于沿電池單體的長(zhǎng)度方向和周向布設(shè)多個(gè)檢測(cè)點(diǎn),采集電池單體在每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的交流阻抗數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù),生成電池單體的性能分布圖;
52、第三單元,用于對(duì)電池單體進(jìn)行恒流恒壓充電至滿電狀態(tài),記錄電池單體在充電過(guò)程中的溫度變化數(shù)據(jù),在性能分布圖中識(shí)別電池單體的異常區(qū)域,根據(jù)異常區(qū)域的分布特征和溫度變化數(shù)據(jù),確定異常區(qū)域?qū)?yīng)的性能缺陷類型;
53、第四單元,用于根據(jù)性能缺陷類型選擇對(duì)應(yīng)的脈沖放電測(cè)試參數(shù),對(duì)異常區(qū)域進(jìn)行脈沖放電測(cè)試獲取異常區(qū)域的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征,基于動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征和性能缺陷類型計(jì)算異常區(qū)域的容量損失率;
54、第五單元,用于當(dāng)容量損失率超過(guò)預(yù)設(shè)損失率閾值時(shí),將對(duì)應(yīng)的電池單體標(biāo)記為不合格品,并控制機(jī)械手將不合格品轉(zhuǎn)移至不良品收集區(qū),同時(shí)根據(jù)容量損失率的分布特征調(diào)整工藝參數(shù),將調(diào)整后的工藝參數(shù)發(fā)送至生產(chǎn)線控制系統(tǒng)。
55、本發(fā)明實(shí)施例的第三方面,
56、提供一種電子設(shè)備,包括:
57、處理器;
58、用于存儲(chǔ)處理器可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)器;
59、其中,所述處理器被配置為調(diào)用所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的指令,以執(zhí)行前述所述的方法。
60、本發(fā)明實(shí)施例的第四方面,
61、提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì),其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令,所述計(jì)算機(jī)程序指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)前述所述的方法。
62、在本實(shí)施例中,通過(guò)獲取電池單體的電性能參數(shù)和多點(diǎn)交流阻抗數(shù)據(jù),結(jié)合溫度變化數(shù)據(jù),能夠準(zhǔn)確識(shí)別電池單體的異常區(qū)域和性能缺陷類型,提高了檢測(cè)的精確性和可靠性。采用脈沖放電測(cè)試獲取異常區(qū)域的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征,并基于此計(jì)算容量損失率,可以定量評(píng)估電池單體的性能損失程度,為判定不合格品提供了客觀依據(jù)。根據(jù)容量損失率的分布特征自動(dòng)調(diào)整工藝參數(shù)并反饋至生產(chǎn)線控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的閉環(huán)控制,有助于持續(xù)優(yōu)化生產(chǎn)工藝,提高產(chǎn)品良率。