蓋世汽車(chē)訊 由于能量密度變化，電動(dòng)汽車(chē)中的鋰離子電池在使用時(shí)受到嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)控。在電池生命周期內(nèi)，工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)越來(lái)越多地被用于檢測(cè)電池的缺陷和內(nèi)部變化。據(jù)外媒報(bào)道，Volume Graphics公司通過(guò)CT數(shù)據(jù)分析和可視化軟件，深入檢測(cè)儲(chǔ)能設(shè)備的內(nèi)部工作狀態(tài)。

 （圖片來(lái)源：Volume Graphics公司）

該公司材料研發(fā)部的產(chǎn)品經(jīng)理Pascal Pinter表示，盡管CT分析不能揭示電芯內(nèi)部的電化學(xué)，但能展現(xiàn)其內(nèi)部機(jī)械工作原理。熱失控（內(nèi)部起火）便是由一些機(jī)械原因引起的。相反，電化學(xué)過(guò)程可以改變機(jī)械條件?，F(xiàn)在，研究機(jī)構(gòu)和電池生產(chǎn)商逐漸增加使用CT數(shù)據(jù)。通過(guò)高級(jí)軟件，可以進(jìn)行幾何測(cè)量和材料測(cè)試。

在研發(fā)過(guò)程中，使用CT數(shù)據(jù)分析，有助于測(cè)試原型的最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。關(guān)于壁距、密封件和公差、電芯化學(xué)分布和外殼的信息均可捕獲，并且能夠?qū)ζ湓诳煽啃院驮O(shè)計(jì)電氣輸出方面的作用進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。另外，由于電池制造工藝非常復(fù)雜，在生產(chǎn)過(guò)程中，基于CT的分析能發(fā)揮一定作用，例如，在早期階段去除工藝鏈中的有瑕疵組件。

采用高分辨率CT掃描儀，可以看到電極封裝層中的不規(guī)則之處。分層是一種典型現(xiàn)象，還有局部雜質(zhì)，如在切割過(guò)程中和電池組裝焊接過(guò)程中產(chǎn)生的殘留物。外來(lái)顆粒有引發(fā)短路的風(fēng)險(xiǎn)。

在制造過(guò)程中，有一個(gè)重要的內(nèi)部尺寸需要監(jiān)控，那就是負(fù)極重疊。為了抵消鋰電鍍，負(fù)極總是與正極重疊，以減少對(duì)電芯的損害。在制造過(guò)程中，固定的負(fù)極凸出物要求具有較高的加工精度。這是由制造商決定的，可以使用CT分析軟件進(jìn)行檢查。最后，工程師可以在售后階段使用CT進(jìn)行檢查和驗(yàn)證，以確定設(shè)備故障的原因。

在使用CT檢測(cè)電池時(shí)，質(zhì)量工程師要面臨一個(gè)挑戰(zhàn)：在由CT掃描儀提供的灰度圖像中，其結(jié)構(gòu)對(duì)比度很低。這是由于一些材料的低密度差異引起的。另外，電芯封裝薄膜和涂層非常薄，并且緊密地結(jié)合在一起。有時(shí)，很難確定那些不規(guī)則處到底是缺陷、散射輻射還是偽影。

核心問(wèn)題：哪個(gè)三維像素是缺陷像素，哪個(gè)不是？即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的質(zhì)量工程師，也會(huì)有不同的解讀。他們唯一能做的就是，相應(yīng)地調(diào)整或改變系統(tǒng)的掃描參數(shù)，如果需要的話，還要特別注意某些興趣區(qū)（ROI）。這種傳統(tǒng)方法存在一定缺點(diǎn)。這取決于操作人員，因此具有個(gè)別性，而且需要更多的時(shí)間，從而延長(zhǎng)掃描時(shí)間。

由于電芯內(nèi)部的絲狀結(jié)構(gòu)有時(shí)需要高分辨率掃描儀，因此掃描時(shí)間較長(zhǎng)，相關(guān)過(guò)程比較緊張，特別是在指定周期內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)樣本檢測(cè)時(shí)。在這種情況下，已經(jīng)證明人工智能及其深度學(xué)習(xí)子集特別有效，特別是在檢測(cè)必須執(zhí)行類(lèi)似任務(wù)的鑄造金屬工件時(shí)，例如電池的電芯。

在基于CT的缺陷檢測(cè)中，深度學(xué)習(xí)/神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NN）的應(yīng)用，可以給出快速準(zhǔn)確的結(jié)果。這種網(wǎng)絡(luò)需要類(lèi)似于內(nèi)存的東西才能實(shí)現(xiàn)，必須用缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行“訓(xùn)練”。那么，這些數(shù)據(jù)從何而來(lái)呢？基本上有兩種方式：一是基于真實(shí)缺陷模型的人工缺陷數(shù)據(jù)模擬。為此可以使用專(zhuān)門(mén)的軟件，通過(guò)這種方式，模擬掃描過(guò)程中發(fā)生的物理效應(yīng)，從而人為得出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)池。其次，缺陷數(shù)據(jù)也可以從實(shí)際元器件中提取。在這種情況下，必須手動(dòng)檢測(cè)缺陷，需要更多的真實(shí)對(duì)象。

必須根據(jù)具體情況決定最合適的方法?？蛻?hù)可以委托創(chuàng)建單獨(dú)的 NN 程序，以設(shè)計(jì)最適合其問(wèn)題的算法。有必要的話，開(kāi)發(fā)人員可以提供一定數(shù)量的電池電芯，包括完整的電芯和含嚴(yán)重故障的電芯，以完善分析。

在應(yīng)用經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可將實(shí)際掃描的不規(guī)則性，與“內(nèi)存中”的缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。然后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)識(shí)別相似之處，就哪些是缺陷像素及哪些不是，給出可靠的答案。系列零件檢測(cè)具有一個(gè)優(yōu)勢(shì)：這種方法在較低分辨率下也非常準(zhǔn)確，因?yàn)閽呙钑r(shí)間較短。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，還可以對(duì)電池電芯進(jìn)行在線檢查。

CT分析軟件能夠節(jié)省時(shí)間，具有重要意義，已經(jīng)在研發(fā)和生產(chǎn)檢驗(yàn)等階段得到成功應(yīng)用。

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