KR20230009134A - Non-destructive welding quality inspection method of battery cell module assembly and inspection device therefor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 셀 모듈 어셈블리의 용접 품질을 검사하기 위한 비파괴 검사 방법 및 이를 위한 검사 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a non-destructive inspection method for inspecting the welding quality of a cell module assembly and an inspection apparatus therefor.
스마트폰, 노트북, 디지털 카메라 등 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 충방전이 가능한 이차전지에 관한 기술이 활발해지고 있다. 또한, 이차 전지는 대기오염 물질을 유발하는 화석 연료의 대체 에너지원으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 및 에너지 저장 디바이스(ESS) 등에 적용되고 있다. As technology development and demand for mobile devices such as smartphones, laptops, and digital cameras increase, technologies related to secondary batteries capable of charging and discharging are becoming more active. In addition, secondary batteries are an alternative energy source for fossil fuels that cause air pollutants, and are used in electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (P-HEVs) and energy storage devices (ESSs). etc. are applied.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.0V ~ 5.0V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 셀 모듈 어셈블리를 구성하기도 하며, 또한 셀 모듈 어셈블리를 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 직렬이나 병렬로 연결하여 배터리 모듈을 구성할 수도 있으며, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 추가적인 구성요소를 부가하여 배터리 팩을 제작하는 것이 일반적이다.Types of secondary batteries that are currently widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, nickel zinc batteries, and the like. The unit secondary battery cell, that is, the operating voltage of the unit battery cell is about 2.0V to 5.0V. Therefore, when a higher output voltage is required, a plurality of battery cells are connected in series to form a cell module assembly, and cell module assemblies are connected in series or parallel according to the required output voltage or charge/discharge capacity. A battery module may be configured, and it is common to manufacture a battery pack by adding additional components using at least one battery module.
이와 같이 복수 개의 배터리 셀을 연결하여 셀 모듈 어셈블리를 제작하기위해서는 용접 공정이 필요하다. In this way, a welding process is required to connect a plurality of battery cells to manufacture a cell module assembly.
특히, 배터리 셀의 전극 리드와 버스바는 레이저 용접 등의 방법을 통하여 접합되고, 이러한 용접 공정 후 용접의 불량 유무를 검사하는 공정이 필요하다. In particular, an electrode lead of a battery cell and a bus bar are bonded through a method such as laser welding, and after such a welding process, a process of inspecting welding defects is required.
종래의 용접 불량 검사 방법은 주로 버스바에 용접된 전극 리드를 잡아당겨 용접부의 인장 강도를 측정하는 방법이 사용되어 왔다. As a conventional welding defect inspection method, a method of measuring tensile strength of a welded portion by pulling an electrode lead welded to a bus bar has been mainly used.
그러나, 이러한 방법은 검사의 정확도와 상관없이 버스바와 전극 리드 사이의 용접부를 파괴하여 해당 제품을 파기해야 하는 문제가 있으며, 이에 따라 전수 검사가 아닌 샘플링 검사를 실시할 수밖에 없는 문제가 있다. However, this method has a problem in that the product must be destroyed by destroying the welded portion between the bus bar and the electrode lead, regardless of the accuracy of the inspection, and accordingly, there is a problem in that a sampling inspection must be performed instead of a total inspection.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 비파괴 검사 방법인 비전 검사기를 사용한 1차 검사 단계와 와전류 검사기를 사용한 2차 검사 단계를 포함하는 셀 모듈 어셈블리의 용접 품질 검사 방법 및 이를 위한 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, the present invention provides a method for inspecting the welding quality of a cell module assembly including a primary inspection step using a vision inspector and a secondary inspection step using an eddy current inspector, which is a non-destructive inspection method, and an inspection device therefor. intended to provide
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비파괴 용접 품질 검사 방법은 배터리 셀 모듈 어셈블리의 용접부를 비전 검사기를 사용하여 검사하는 1차 검사 단계 및 상기 1차 검사 단계에서 정상으로 판정된 용접부를 와전류 검사기를 사용하여 검사하는 2차 검사 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. Non-destructive welding quality inspection method according to the present invention for achieving the above object is a first inspection step of inspecting the welded part of the battery cell module assembly using a vision inspection machine, and the welding part determined to be normal in the first inspection step is eddy current It is characterized in that it includes a secondary inspection step of inspecting using a inspection machine.
또한, 본 발명에 따른 비파괴 용접 품질 검사 방법은 상기 1차 검사 단계가 용접부를 촬영하는 단계 및 용접부의 영상 데이터를 기존의 정상 용접부 영상 데이터와 비교하여 불량 유무를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, in the non-destructive welding quality inspection method according to the present invention, the first inspection step includes the step of photographing the welded part and comparing the image data of the welded part with the existing image data of the normal welded part to determine whether or not there is a defect. do.
또한, 본 발명에 따른 비파괴 용접 품질 검사 방법은 상기 불량 유무를 판정하는 단계가 상기 용접부의 미용접, 과용접 여부 및 용접 길이의 정상 유무를 판정하는 것을 특징으로 한다. In addition, the non-destructive welding quality inspection method according to the present invention is characterized in that the step of determining whether or not there is a defect determines whether or not the welding part is mis-welded or over-welded and whether or not the welding length is normal.
또한, 본 발명에 따른 비파괴 용접 품질 검사 방법은 상기 2차 검사 단계가 상기 용접부에 와전류 검사기의 프로브를 위치시키는 단계 및 와전류를 측정함으로써 상기 용접부의 품질을 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the non-destructive welding quality inspection method according to the present invention is characterized in that the secondary inspection step includes placing a probe of an eddy current tester on the welded portion and determining the quality of the welded portion by measuring eddy current.
또한, 본 발명에 따른 비파괴 용접 품질 검사 방법은 상기 2차 검사 단계가 기존 정상 용접부의 와전류 측정 데이터와 비교하여 약용접 및 과용접 여부를 판정하는 것을 특징으로 한다. In addition, the non-destructive welding quality inspection method according to the present invention is characterized in that the secondary inspection step compares the eddy current measurement data of the existing normal welding part to determine whether there is weak welding or over-welding.
또한, 본 발명에 따른 비파괴 용접 품질 검사 방법은 상기 와전류 측정 데이터가 전압 및 위상각인 것을 특징으로 한다. In addition, the non-destructive welding quality inspection method according to the present invention is characterized in that the eddy current measurement data are voltage and phase angle.
또한, 본 발명에 따른 비파괴 용접 품질 검사 방법은 상기 1차 검사 단계와 2차 검사 단계가 인-라인(In-line)에서 연속적으로 진행되는 것을 특징으로 한다. In addition, the non-destructive welding quality inspection method according to the present invention is characterized in that the first inspection step and the second inspection step are continuously performed in-line.
또한, 본 발명에 따른 비파괴 용접 품질 검사 방법은 상기 용접부가 상기 배터리 셀 모듈 어셈블리의 버스바와 전극 리드를 용접한 용접부인 것을 특징으로 한다. In addition, the non-destructive welding quality inspection method according to the present invention is characterized in that the welding part is a welding part where the bus bar of the battery cell module assembly and the electrode lead are welded.
또한, 본 발명에 따른 비파괴 용접 품질 검사 장치는 배터리 셀 모듈 어셈블리의 용접부를 촬영하여 1차 검사하는 비전 검사기 및 상기 1차 검사에서 정상으로 판정된 상기 용접부를 2차 검사하는 와전류 검사기를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the non-destructive welding quality inspection apparatus according to the present invention includes a vision inspector for firstly inspecting the welded part of the battery cell module assembly by photographing it, and an eddy current inspector for secondarily inspecting the welded part determined to be normal in the first inspection. to be characterized
또한, 본 발명에 따른 비파괴 용접 품질 검사 장치는 상기 와전류 검사기가 프로브 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the non-destructive welding quality inspection apparatus according to the present invention is characterized in that the eddy current inspection device includes a probe assembly.
또한, 본 발명에 따른 비파괴 용접 품질 검사 장치는 상기 프로브 어셈블리가 용접부에 접촉하여 와전류를 측정하는 프로브 및 상기 프로브가 부착되는 프로브 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the non-destructive welding quality inspection apparatus according to the present invention is characterized in that the probe assembly includes a probe for measuring eddy current in contact with a welded portion and a probe support to which the probe is attached.
또한, 본 발명에 따른 비파괴 용접 품질 검사 장치는 상기 프로브 어셈블리가 상기 프로브 지지부에 연결되어 프로브 지지부와 상기 프로브를 용접부에 접촉시키거나 멀어지도록 구동하는 구동축을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the non-destructive welding quality inspection apparatus according to the present invention is characterized in that the probe assembly further comprises a drive shaft connected to the probe support and driving the probe support and the probe to contact or move away from the welding portion.
본 발명의 용접 품질 검사 방법은 비파괴 방법으로 진행함으로써, 검사를 진행하는 용접부를 손상시키지 않는 장점이 있다. The welding quality inspection method of the present invention has the advantage of not damaging the welded part by performing the inspection in a non-destructive manner.
또한, 본 발명의 용접 품질 검사 방법은 비파괴 방법을 사용하여 셀 모듈 어셈블리의 전수 검사가 가능한 장점이 있다. In addition, the welding quality inspection method of the present invention has the advantage of being able to inspect all cell module assemblies using a non-destructive method.
또한, 본 발명의 용접 품질 검사 방법은 비전 검사와 와전류 검사를 단계적으로 실시함으로써 검사의 정확도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다. In addition, the welding quality inspection method of the present invention has the advantage of improving the accuracy of the inspection by performing the vision inspection and the eddy current inspection step by step.
또한, 본 발명의 용접 품질 검사 방법은 자동화가 용이하여, 이로 인한 생산성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. In addition, the welding quality inspection method of the present invention is easy to automate, thereby increasing productivity.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 모듈 어셈블리의 버스바와 전극 리드 사이의 용접부를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바와 전극 리드 사이의 용접부의 (a) 정상 용접, (b) 약용접 및 (c) 과용접 상태의 샘플을 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바와 전극 리드 사이의 용접부에 와전류 검사기의 프로브가 위치한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부에 와전류 검사기의 프로브 어셈블리가 위치한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 어셈블리의 구조를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 1 is a plan view illustrating a welded portion between a bus bar and an electrode lead of a cell module assembly according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph of samples in (a) normal welding, (b) weak welding, and (c) over-welding of a welded portion between a bus bar and an electrode lead according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view illustrating a state in which a probe of an eddy current tester is positioned at a welded portion between a bus bar and an electrode lead according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view illustrating a state in which a probe assembly of an eddy current tester is positioned on a welded portion according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view schematically showing the structure of a probe assembly according to an embodiment of the present invention.
본 출원에서 "포함한다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, terms such as "comprise", "have" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other It should be understood that it does not preclude the possibility of addition or existence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우만이 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used for parts having similar functions and actions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only the case where it is directly connected, but also the case where it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, including a certain component does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.
이하, 본 발명에 따른 비파괴 용접 품질 검사 방법에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a non-destructive welding quality inspection method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 모듈 어셈블리의 버스바와 전극 리드 사이의 용접부를 나타내는 평면도이다. 1 is a plan view illustrating a welded portion between a bus bar and an electrode lead of a cell module assembly according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하여 본 발명의 비파괴 용접 품질 검사 방법을 살펴보면, 먼저 셀 모듈 어셈블리는 전극 리드(10)를 구비한 복수의 배터리 셀, 전극 리드(10)와 접합되어 복수의 배터리 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하는 버스바(20)를 포함한다. Looking at the non-destructive welding quality inspection method of the present invention with reference to FIG. 1, first, the cell module assembly is bonded to a plurality of battery cells having electrode leads 10 and electrode leads 10 to connect a plurality of battery cells in series or parallel. It includes a
물론, 셀 모듈 어셈블리의 형태는 모델에 따라 상이하며, 도 1은 그 중 한 형태를 예시적으로 나타낸 것이다. Of course, the shape of the cell module assembly is different depending on the model, and FIG. 1 shows one of the shapes as an example.
본 발명에서는 도시하지 않았으나, 셀 모듈 어셈블리는 배터리 셀을 수용하는 카트리지, 배터리 셀들 사이에 위치하여 배터리 셀들을 냉각하기 위한 냉각핀 등을 더 포함할 수도 있다. Although not shown in the present invention, the cell module assembly may further include a cartridge accommodating the battery cells, cooling fins positioned between the battery cells to cool the battery cells, and the like.
이와 같은 셀 모듈 어셈블리는 배터리 셀들 간의 전기적 연결 또는 외부 기기와의 전기적 연결이 필요하게 되고, 이러한 전기적 연결을 하는 가장 일반적인 방법이 용접을 통한 접합이다. Such a cell module assembly requires electrical connection between battery cells or electrical connection with an external device, and the most common method of making such an electrical connection is welding.
이러한 용접의 방법은 초음파 용접, 레이저 용접 등 공지의 다양한 방법이 사용될 수 있다. As a method of such welding, various known methods such as ultrasonic welding and laser welding may be used.
본 발명에서는 이러한 셀 모듈 어셈블리의 용접부, 특히 버스바(20)와 전극 리드(10) 사이의 용접 품질을 검사하는 방법으로 비파괴 검사 방법인 비전 검사 방법과 와전류 검사 방법을 병용함으로써, 검사의 정확도를 높이고, 파괴 검사에 따른 단점을 보완하고자 한다. In the present invention, as a method of inspecting the weld quality of the cell module assembly, in particular, the welding quality between the
구체적으로, 본 발명의 비파괴 용접 품질 검사 방법은 용접부(30)를 비전 검사기를 사용하여 검사하는 1차 검사 단계와 와전류 검사기를 사용하는 2차 검사 단계를 포함한다. Specifically, the non-destructive welding quality inspection method of the present invention includes a first inspection step of inspecting the
1차 검사 단계는 비전 검사기를 사용하여 용접부(30)를 촬영한 영상 데이터를 기존 정상 용접부(30)의 영상 데이터와 비교하여 검사한 용접부(30)가 정상 용접인지, 아니면 미용접이나 과용접인지를 판정한다. The first inspection step compares the image data of the welded
여기서, 영상 데이터는 용접부(30)의 용접 길이, 형태 등을 포함한다. Here, the image data includes the welding length and shape of the
1차 검사 단계에서 모든 용접부(30)가 정상 용접으로 판정된 셀 모듈 어셈블리는 2차 검사 단계로 진행하며, 불량으로 판정된 셀 모듈 어셈블리는 공정에서 제외된다. Cell module assemblies in which all
이러한 비전 검사를 통하여 미용접 및 과용접 여부는 어느정도 판정 가능하지만, 약용접 여부의 판정은 용이하지 않은 것이 사실이다. Although cosmetic welding and over-welding can be determined to some extent through such a vision inspection, it is true that it is not easy to determine whether weak welding exists.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바와 전극 리드 사이의 용접부의 (a) 정상 용접, (b) 약용접 및 (c) 과용접 상태의 샘플을 촬영한 사진이다. 2 is a photograph of samples in (a) normal welding, (b) weak welding, and (c) over-welding of a welded portion between a bus bar and an electrode lead according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바와 전극 리드 사이의 용접부의 (a) 정상 용접, (b) 약용접 및 (c) 과용접 상태의 샘플을 촬영한 사진이다.2 is a photograph of samples in (a) normal welding, (b) weak welding, and (c) over-welding of a welded portion between a bus bar and an electrode lead according to an embodiment of the present invention.
도 2 나타난 바와 같이 약용접 상태(b)의 용접부(30)는 과용접 상태(c)의 용접부(30)와는 달리 정상 용접 상태(a)의 용접부(30)를 촬영한 샘플과 사진 상으로 두드러진 차이를 보이지 않는다. As shown in FIG. 2, the
그러나, 버스바(20)와 전극 리드(10) 사이에 용접 과정에서 약용접이 발생하면, 버스바(20)와 전극 리드(10) 사이에 접합 불량이 발생할 수 있고, 이러한 접합 불량이 발생하면 버스바(20)와 전극 리드(10) 사이의 접촉 면적 감소로 인한 충방전 시 저항이 증가할 수 있다. However, if weak welding occurs between the
또한, 저항의 증가로 인한 발열 등이 발생하는 문제가 있을 수 있어 용접 품질 검사 단계에서 약용접 여부를 판정하는 것도 중요하다. In addition, since there may be a problem in that heat generation due to an increase in resistance occurs, it is also important to determine whether weak welding is performed in the welding quality inspection step.
따라서, 비전 검사기를 이용한 1차 검사 단계 만으로는 용접부(30)의 품질을 정확하게 검사하는 것은 어려우므로, 추가적인 검사 단계를 부가하여 용접 품질 검사의 정확도를 높이는 것이 필요하다. Therefore, since it is difficult to accurately inspect the quality of the
이에 본 발명에서는 비전 검사기를 이용한 1차 검사 단계에서 정상으로 판정된 용접부(30)에 대하여 와전류 검사기를 이용한 2차 검사 단계를 진행함으로써 용접 품질 검사의 정확도를 높이고자 한다. Therefore, in the present invention, the accuracy of welding quality inspection is improved by performing a secondary inspection process using an eddy current inspection machine for the
여기서, 와전류(Eddy current)란 도체에 걸린 자기장이 시간적으로 변화할 때 전자기 유도에 의해 도체에 생기는 소용돌이 형태의 전류이다. Here, the eddy current is a current in the form of a vortex generated in a conductor due to electromagnetic induction when a magnetic field applied to the conductor changes with time.
즉, 코일에 교류 전류를 부가하면 코일 주위에 자기장이 발생하고, 자기장이 형성되는 코일을 검사대상 표면에 가져가면 전자기유도 현상에 의해 검사대상 표면에 유도기전력이 발생한다. 이 유도기전력은 자기장을 방해하는 전류를 흐르게 하는데, 이 전류를 와전류라 한다. That is, when an alternating current is applied to the coil, a magnetic field is generated around the coil, and when the coil in which the magnetic field is formed is brought to the surface to be inspected, an induced electromotive force is generated on the surface to be inspected due to electromagnetic induction. This induced electromotive force causes a current to flow that opposes the magnetic field, and this current is called an eddy current.
이와 같은 와전류는, 검사대상 표면의 상태, 위치, 결함, 재질 등의 변화에 따라 변화하게 된다. Such eddy currents change according to changes in the state, position, defect, material, etc. of the surface to be inspected.
본 발명은 이와 같은 와전류의 특성을 이용하여, 용접부(30)의 와전류를 측정함으로써 용접 상태를 검사하게 된다. In the present invention, the welding state is inspected by measuring the eddy current of the welded
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바와 전극 리드 사이의 용접부에 와전류 검사기의 프로브가 위치한 상태를 나타내는 사시도이다. 3 is a perspective view illustrating a state in which a probe of an eddy current tester is positioned at a welded portion between a bus bar and an electrode lead according to an embodiment of the present invention.
도 3에서 나타낸 바와 같이 와전류 검사기를 이용하여 용접부(30)의 용접 상태를 검사하는 방법은 용접부(30)의 중앙에 와전류 검사기의 프로브(110)를 접촉시키고, 와전류를 측정한다. As shown in FIG. 3 , in the method of inspecting the welding state of the welded
와전류 검사기의 프로브는 일반적으로, 산화철 등의 코어에 금속 코일을 감은 것으로, 코일을 감은 회수, 코일의 두께 등에 의해서 유도기전력이 달라지므로, 검사하고자 하는 대상에 맞춰 최적화하는 것이 중요하다. A probe of an eddy current tester is generally composed of a metal coil wound around a core such as iron oxide, and since the induced electromotive force varies depending on the number of times the coil is wound, the thickness of the coil, etc., it is important to optimize it according to the target to be inspected.
본 발명에서는 산화철로 형성된 코어에 직경 0.08mm의 구리 코일을 코일의 두께가 3mm가 되도록 약 80회 감은 프로브가 전극 리드와 버스바 사이의 용접 상태를 검사하였다. In the present invention, a probe wound a copper coil having a diameter of 0.08 mm around a core formed of iron oxide about 80 times so that the coil has a thickness of 3 mm was inspected for welding between the electrode lead and the bus bar.
이러한 와전류 검사기를 사용하여 측정된 와전류 측정 데이터를 기존에 정상 용접으로 판정된 용접부(30)의 와전류 측정 데이터와 비교함으로써 약용접 및 과용접 여부를 판정하게 된다. Weak welding and over-welding are determined by comparing the eddy current measurement data measured using the eddy current tester with the eddy current measurement data of the welded
본 발명에서 와전류 측정 데이터는 전압 및 위상각이며, 정상 용접, 약용접, 과용접 상태의 용접부(30) 와전류 측정 결과는 아래의 표 1 및 표 2에 나타내었다. In the present invention, the eddy current measurement data are voltage and phase angle, and the eddy current measurement results of the welded
와전류 검사기로는 ZETEC사의 MIZ-21C를 사용하였고, 검사 시 코일 인가 전압은 5V, 주파수는 300kHz로 진행하였고, 프로브는 용접부(30)의 가운데에 위치하도록 하였다. As an eddy current tester, ZETEC's MIZ-21C was used, and the voltage applied to the coil was 5V and the frequency was 300kHz during the test, and the probe was placed in the center of the welded
또한, 전극 리드는 배터리 셀에서 주로 사용되는 Al과 Cu에 대하여 각각 진행하였다.In addition, electrode leads were respectively progressed with respect to Al and Cu, which are mainly used in battery cells.
표 1은 전극 리드가 Al인 경우의 데이터이며, 표 2는 전극 리드가 Cu인 경우의 데이터이다. Table 1 is data when the electrode lead is Al, and Table 2 is data when the electrode lead is Cu.
위의 표 1을 참조하면, 전극 리드가 Al인 경우 정상 용접된 용접부에서 측정된 전압의 범위는 6.24-7.05V이며, 평균 값은 6.68V이다. 그리고, 위상각의 범위는 42-47ㅀ이며, 평균 값은 44ㅀ이다. Referring to Table 1 above, when the electrode lead is Al, the range of voltage measured at the normal welded weld is 6.24-7.05V, and the average value is 6.68V. And, the range of the phase angle is 42-47°, and the average value is 44°.
이에 비하여, 약용접된 용접부에서 측정된 전압의 범위는 9.4-10.09V이고, 위상각의 범위는 56-57ㅀ이며, 과용접된 용접부에서 측정된 전압의 범위는 2.06-5.62V이고, 위상각의 범위는 19-51ㅀ이다. In contrast, the range of the voltage measured in the weakly welded weld is 9.4-10.09V, the range of the phase angle is 56-57°, the range of the voltage measured in the over-welded weld is 2.06-5.62V, and the phase angle The range of is 19-51 ㅀ.
또한, 표 2를 참조하면, 전극 리드가 Cu인 경우 정상 용접된 용접부에서 측정된 전압의 범위는 6.25-6.89V이며, 평균 값은 6.68V이다. 그리고, 위상각의 범위는 36-45ㅀ이며, 평균 값은 41ㅀ이다. Also, referring to Table 2, when the electrode lead is Cu, the range of the voltage measured at the normally welded weld is 6.25-6.89V, and the average value is 6.68V. And, the range of the phase angle is 36-45°, and the average value is 41°.
한편, 약용접된 용접부에서 측정된 전압의 범위는 7.99-8.27V이며, 위상각의 범위는 46-48ㅀ이고, 과용접된 용접부에서 측정된 전압의 범위는 1.91-4.68V이며, 위상각의 범위는 296-36ㅀ이다. On the other hand, the range of the voltage measured at the weakly welded weld is 7.99-8.27V, the range of the phase angle is 46-48°, the range of the voltage measured at the over-welded weld is 1.91-4.68V, and the phase angle range is The range is 296-36°.
위의 표 1 및 표 2의 결과에서 알 수 있듯이, 와전류 검사기를 이용하여 용접부의 전압 및 위상각을 측정하고, 이를 기 측정된 데이터와 비교하여 전압 및 위상각이 어느 범위에 위치하는지를 검사함으로써, 해당 용접부가 정상 용접되었는지 아니면 약용접이나 과용접되었는지 여부를 판정할 수 있다. As can be seen from the results of Tables 1 and 2 above, the voltage and phase angle of the welded part are measured using an eddy current tester, and the voltage and phase angle are compared with the previously measured data. By examining the range in which the voltage and phase angle are located, It is possible to determine whether the weld is normal or weak or over-welded.
이와 같이 비파괴 검사 방법인 비전 검사 방법과 와전류 검사 방법을 순차적으로 실시함으로써, 제조 공정에서 생산되는 셀 모듈 어셈블리의 용접부에 대한 전수 검사가 가능하고, 이로 인하여 용접 불량이 포함된 셀 모듈 어셈블리를 최종 제품 생산 전에 선별할 수 있게 된다. As such, by sequentially performing the vision inspection method and the eddy current inspection method, which are non-destructive inspection methods, it is possible to inspect all welded parts of cell module assemblies produced in the manufacturing process. It can be screened before production.
또한, 비전 검사 방법과 와전류 검사 방법을 제조 공정에서 인-라인(In-line)에서 연속적으로 실시함으로써, 작업 시간을 단축하는 것도 가능하다. In addition, it is also possible to shorten the working time by continuously performing the vision inspection method and the eddy current inspection method in-line in the manufacturing process.
그러나, 이러한 인-라인에서 연속적으로 검사를 진행하기 위해서는 와전류 검사 공정을 자동화하는 것이 필요하다. However, it is necessary to automate the eddy current inspection process in order to continuously perform the inspection in such an in-line manner.
특히, 기존의 와전류 검사기를 사용시에는 프로브를 일일이 작업자가 수작업으로 측정부위에 접촉시키는 단계를 자동화하는 것이 중요하다. In particular, when using an existing eddy current tester, it is important to automate the step of manually bringing probes into contact with the measurement site by the operator.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부에 와전류 검사기의 프로브 어셈블리가 위치한 상태를 나타내는 사시도이다. 4 is a perspective view illustrating a state in which a probe assembly of an eddy current tester is positioned on a welded portion according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 어셈블리의 구조를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 5 is a plan view schematically showing the structure of a probe assembly according to an embodiment of the present invention.
도 4와 도 5를 참조하여 본 발명의 프로브 어셈블리를 살펴보면, 프로브 어셈블리(100)는 프로브(110), 스토퍼(120), 베이스(130), 프로브(110)가 위치하는 프로브 지지부(140) 및 구동축(150)를 포함한다. Looking at the probe assembly of the present invention with reference to FIGS. 4 and 5, the
프로브(110)는 용접부(30)과 접촉하여 와전류를 측정하는 역할을 하는 것으로, 기본적인 구조는 앞에서 설명한 바와 같이 산화철 등의 코어에 금속 코일이 감겨져 있는 형태이다. The
이러한 프로브(110)는 측정하고자 하는 대상에 따라 공지의 다양한 형태의 프로브(110) 중 적절히 선택할 수 있다. Such a
예를 들면, 프로브(110)는 코일의 감긴 형상 및 역할 등에 따라 디퍼런셜 타입(Differential type)과 드라이브/픽업 타입(Drive/pick-up type)으로 나눌 수 있다. For example, the
드라이브/픽업 타입 프로브(110)는 각각 드라이브 코일과 픽업 코일을 구비하여 와전류를 측정할 수 있도록 한 것이며, 디퍼런셜 타입의 프로브(110)는 위의 드라이브 코일과 픽업 코일의 역할을 하나의 코일이 수행하도록 한 것이다. The drive/
다음으로, 스토퍼(120)는 베이스(130)에서 돌출 연장되는 형태로 구비되어 있고, 버스바(10)와 접촉하는 스토퍼 접촉부(121)를 포함하여 프로브 어셈블리(100)가 버스바(10)에 근접 시 가장 먼저 스토퍼 접촉부(121)가 버스바(10)에 접촉되면서 프로브 어셈블리(100)의 이동을 멈추는 역할을 한다. Next, the
이때 프로브(100)는 아직 용접부(30)에 접촉되기 전으로, 스토퍼(120)가 버스바(10)에 접촉 후 구동축(150)이 버스바(10) 방향으로 프로브(110)를 움직임으로써 프로브(110)는 버스바(10)의 용접부(30)에 접촉하게 된다. At this time, before the
한편, 도 4 및 도 5에서는 도시하지 않았으나, 본 발명의 프로브 어셈블리(100)에는 복수의 버스바(10) 중 검사하고자 하는 버스바(10)에 정확하게 프로브(110)가 위치할 수 있도록 각종 센서들이 부가될 수 있다. Meanwhile, although not shown in FIGS. 4 and 5, in the
또한, 프로브 어셈블리(100)를 상하 또는 좌우로 구동할 수 있는 각종 구동 수단들도 부가될 수 있다. In addition, various driving means capable of driving the
이와 같이 본 발명에서는 프로브(110)를 어셈블리 형태로 제작하여 작업자 없이 자동으로 와전류 검사를 진행하는 것이 가능하다. As described above, in the present invention, it is possible to automatically perform an eddy current test without an operator by manufacturing the
이로 인하여 용접부(30) 검사 공정의 생산성 향상을 기대할 수 있으며, 용접부(30)를 전수 검사함으로써 용접부(30)의 불량에 따른 배터리 셀 모듈 어셈블리의 불량을 방지할 수 있는 효과도 있다. Due to this, the productivity of the
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.As above, specific parts of the present invention have been described in detail, to those skilled in the art, these specific descriptions are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby, and the scope of the present invention It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and scope of the technical idea, and it goes without saying that these changes and modifications fall within the scope of the appended claims.
10 : 전극 리드
20 : 버스바
30 : 용접부
100 : 프로브 어셈블리
110 : 프로브
120 : 스토퍼
121 : 스토퍼 접촉부
130 : 베이스
140 : 프로브 지지부
150 : 구동축10: electrode lead
20: bus bar
30: welding part
100: probe assembly
110: probe
120: stopper
121: stopper contact
130: base
140: probe support
150: drive shaft
Claims (12)
상기 배터리 셀 모듈 어셈블리의 용접부를 비전 검사기를 사용하여 검사하는 1차 검사 단계; 및
상기 1차 검사 단계에서 정상으로 판정된 상기 용접부를 와전류 검사기를 사용하여 검사하는 2차 검사 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 용접 품질 검사 방법.
As a method of non-destructively inspecting the welding quality of a battery cell module assembly,
A first inspection step of inspecting a welded part of the battery cell module assembly using a vision inspection device; and
a second inspection step of inspecting the welded portion determined to be normal in the first inspection step using an eddy current tester;
Non-destructive welding quality inspection method comprising a.
상기 1차 검사 단계는 상기 용접부를 촬영하는 단계 및 상기 용접부의 영상 데이터를 기존의 정상 용접부 영상 데이터와 비교하여 불량 유무를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 용접 품질 검사 방법.
According to claim 1,
The first inspection step comprises the step of photographing the welded part and comparing the image data of the welded part with existing normal welded part image data to determine whether there is a defect or not.
상기 불량 유무를 판정하는 단계는 상기 용접부의 미용접, 과용접 여부 및 용접 길이의 정상 유무를 판정하는 것을 특징으로 하는 비파괴 용접 품질 검사 방법.
According to claim 2,
The non-destructive welding quality inspection method, characterized in that the step of determining whether or not there is a defect is to determine whether the welding part is not welded, over-welded, and whether the welding length is normal.
상기 2차 검사 단계는 상기 용접부에 와전류 검사기의 프로브를 위치시키는 단계 및 와전류를 측정함으로써 상기 용접부의 품질을 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 용접 품질 검사 방법.
According to claim 1,
Wherein the secondary inspection step comprises placing a probe of an eddy current tester on the welded portion and determining the quality of the welded portion by measuring eddy current.
상기 2차 검사 단계는 기존 정상 용접부의 와전류 측정 데이터와 비교하여 약용접 및 과용접 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 비파괴 용접 품질 검사 방법.
According to claim 4,
The secondary inspection step is a non-destructive welding quality inspection method, characterized in that for determining whether weak welding and over-welding are compared with the eddy current measurement data of the existing normal welding part.
The non-destructive welding quality inspection method according to claim 5, wherein the eddy current measurement data are voltage and phase angle.
상기 1차 검사 단계와 2차 검사 단계는 인-라인(In-line)에서 연속적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 비파괴 용접 품질 검사 방법.
According to claim 1,
The first inspection step and the second inspection step are non-destructive welding quality inspection method, characterized in that continuously proceed in-line (In-line).
상기 용접부는 상기 배터리 셀 모듈 어셈블리의 버스바와 전극 리드를 용접한 용접부인 것을 특징으로 하는 비파괴 용접 품질 검사 방법.
According to claim 1,
The welding part is a non-destructive welding quality inspection method, characterized in that the welding part welded the electrode lead and the bus bar of the battery cell module assembly.
상기 배터리 셀 모듈 어셈블리의 용접부를 촬영하여 1차 검사하는 비전 검사기; 및
상기 1차 검사에서 정상으로 판정된 상기 용접부를 2차 검사하는 와전류 검사기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 용접 품질 검사 장치.
An apparatus for the non-destructive welding quality inspection method of any one of claims 1 to 8,
a vision inspector for primary inspection by photographing the welded portion of the battery cell module assembly; and
an eddy current tester for secondly inspecting the welded portion determined to be normal in the first inspection;
Non-destructive welding quality inspection device comprising a.
상기 와전류 검사기는 프로브 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 용접 품질 검사 장치.
According to claim 9,
The eddy current tester is a non-destructive welding quality test device, characterized in that it comprises a probe assembly.
11. The non-destructive welding quality inspection apparatus according to claim 10, wherein the probe assembly includes a probe for measuring eddy current by contacting the welded portion and a probe support to which the probe is attached.
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|---|---|---|---|
| KR1020210089801A KR20230009134A (en) | 2021-07-08 | 2021-07-08 | Non-destructive welding quality inspection method of battery cell module assembly and inspection device therefor |
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|---|---|---|---|---|
| KR102591688B1 (en) | 2023-06-12 | 2023-10-20 | 길엔지니어링(주) | Sensing block inspection device that can be thermally fused and laser welded mounted on a battery module |
-
2021
- 2021-07-08 KR KR1020210089801A patent/KR20230009134A/en active Search and Examination
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| KR102591688B1 (en) | 2023-06-12 | 2023-10-20 | 길엔지니어링(주) | Sensing block inspection device that can be thermally fused and laser welded mounted on a battery module |
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