CN117099243A - 结合状态检查装置及使用其的结合状态检查方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种结合状态检查装置以及使用该结合状态检查装置的结合状态检查方法，具体地，涉及一种结合状态检查装置，包括：传送单元，传送收容有多个电池单体的电池模块；热像检查单元，扫描电池模块的上表面；以及剪切检查单元，对形成在电池模块处的结合球施加剪切力。

Description

结合状态检查装置及使用其的结合状态检查方法
技术领域
本申请要求于2021年12月1日提交的韩国专利申请第2021-0169950号的优先权，该申请的全部公开内容通过引用并入本文。
本发明涉及一种结合状态检查装置以及使用该结合状态检查装置的结合状态检查方法，更具体地，涉及一种能够通过自动化来连续地检查结合状态从而提高工作效率的结合状态检查装置以及使用该结合状态检查装置的结合状态检查方法。
背景技术
近来，由于使用化石燃料引起的空气污染和能源枯竭导致替代能源的开发，对能够储存所产生的电能的二次电池的需求越来越大。能够充电和放电的二次电池在日常生活中广泛地密切地使用。例如，二次电池用于移动设备、电动车辆和混合动力电动车辆。
由于移动设备的使用的增加、移动设备的增加的复杂性以及电动车辆的开发，作为在现代社会中不可避免地使用的各种电子设备的能源使用的二次电池的所需容量已经增加。为了满足用户的需求，在小型设备中设置多个电池单体，而在车辆中使用包括彼此电连接的多个电池单体的电池模块或包括多个电池模块的电池组。
同时，二次电池表现出优异的电性能，然而，存在的问题是，在诸如过度充电、过度放电、暴露于高温和电气短路的异常工作状态下，作为电池的组成要素的活性材料和电解质分解，由此产生热量和气体，从而影响与其相邻的电池单体，因此发生额外的二次损坏。
由于这些原因，为了在制造工艺期间提高二次电池的安全性并减少缺陷，需要准确地检查二次电池的结合状态并提高工艺效率。
在传统的结合状态检查中，通过线结合来执行电池模块或电池组中的电池单体之间的电连接，并且通过热像检查来确定结合状态是否有缺陷。
另外，对于热像检查的结果被确定为有缺陷的结合，工作人员在后续工序中直接检查结合位置。然而，当收容在电池模块或电池组中的电池单体的数量增加时，工作人员难以直接检查结合位置，由此工作人员的疲劳累积并且可靠性和准确性降低。
(现有技术文献)
(专利文献1)韩国专利申请公开第2021-0065297号
发明内容
技术问题
本发明是鉴于上述问题而做出的，并且本发明的目的在于提供一种能够通过结合状态检查工艺的自动化来提高精度和可靠性的结合状态检查装置以及使用该结合状态检查装置的结合状态检查方法。
本发明的另一个目的是提供一种能够在热像检查之后对结合球施加剪切力以连续地进行缺陷检查从而提高工艺效率的结合状态检查装置以及使用该结合状态检查装置的结合状态检查方法。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的结合状态检查装置包括：传送单元(100)，所述传送单元(100)被配置为传送收容有多个电池单体的电池模块(M)；热像检查单元(200)，所述热像检查单元(200)被配置为扫描电池模块(M)的上表面；以及剪切检查单元(300)，所述剪切检查单元(300)被配置为对形成在电池模块(M)处的结合球(B)施加剪切力。
此外，在根据本发明的结合状态检查装置中，传送单元(100)可以包括：第一传送辊(110)，所述第一传送辊(110)被配置为传送电池模块(M)；第二传送辊(120)，所述第二传送辊(120)被配置为改变在第一传送辊(110)上传送的电池模块(M)的移动方向；以及传送车(130)，所述传送车(130)被配置为使由第二传送辊(120)传送的电池模块(M)安置在传送车(130)中。
另外，在根据本发明的结合状态检查装置中，第一传送辊(110)的传送方向和第二传送辊(120)的传送方向可以彼此垂直。
另外，在根据本发明的结合状态检查装置中，热像检查单元(200)可以包括由热成像相机构成的拍摄部(210)以及与拍摄部(210)以预定距离间隔开设置的照明部(220)。
另外，在根据本发明的结合状态检查装置中，剪切检查单元(300)可以包括具有预定长度的移动轴(310)、位于移动轴(310)下方的主体部(320)、设置在主体部(320)的下表面上的检查探针(330)以及设置在主体部(320)的侧表面上的位移传感器(340)。
另外，在根据本发明的结合状态检查装置中，移动轴(310)可以设置为在与电池模块(M)的传送方向垂直的方向上具有预定长度。
另外，在根据本发明的结合状态检查装置中，移动轴(310)可以在与电池模块的传送方向平行的方向上以及在与电池模块(M)的传送方向垂直的方向上可移动，并且主体部(320)可以在移动轴(310)的长度方向上可移动。
另外，在根据本发明的结合状态检查装置中，检查探针(330)可以由绝缘金属材料制成。
另外，在根据本发明的结合状态检查装置中，可以在检查探针(330)的下部形成有以预定角度倾斜的倾斜部(331)。
此外，根据本发明的结合状态检查方法包括：第一步骤，传送电池模块(M)；第二步骤，通过热像检查单元(200)检查电池模块(M)的上表面；第三步骤，将剪切检查单元(300)的检查探针(330)定位在通过热图像检查单元(200)进行检查后判定为有缺陷的位置；第四步骤，通过检查探针(330)对结合球(B)施加剪切力；以及第五步骤，当结合球(B)正常时沿第一传送辊(110)传送电池模块(M)，并且当结合球有缺陷时通过第二传送辊(120)移除电池模块(M)。
另外，根据本发明的结合状态检查方法还可以包括在第二步骤之前对电池模块(M)进行充电和放电的步骤。
另外，在根据本发明的结合状态检查方法中，在第三步骤中，检查探针(330)可以设置为与结合球(B)的一侧以预定距离间隔开。
此外，在根据本发明的结合状态检查方法中，在第四步骤中，可以对结合球(B)的侧表面施加剪切力。
有益效果
从以上描述可以明显看出，根据本发明的结合状态检查装置和使用该结合状态检查装置的结合状态检查方法的优点在于，连续地进行由热像检查单元进行的初次检查以及由剪切检查单元进行的二次检查，从而提高工艺效率。
此外，根据本发明的结合状态检查装置以及使用该结合状态检查装置的结合状态检查方法的优点在于，通过结合状态检查装置使结合状态检查自动化，由此提高了精度并且减少了工艺时间。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一优选实施例的结合状态检查装置的透视图。
图2是从正面观察时根据本发明的第一优选实施例的剪切检查单元的平面图。
图3是示出根据本发明的第一优选实施例的检查探针位于结合球的侧部的状态的透视图。
图4是示出根据本发明的第一优选实施例的检查探针位于结合球的侧部的状态的平面图。
图5是示出根据本发明的第二优选实施例的检查探针位于结合球的侧部的状态的平面图。
图6是示出根据本发明的优选实施例的结合状态检查方法的流程图。
具体实施方式
现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施例，使得本发明所属领域的普通技术人员能够容易地实现本发明的优选实施例。然而，在详细描述本发明的优选实施例的操作原理时，当并入本文的已知功能和配置的详细描述可能模糊本发明的主题时，将省略这些描述。
另外，在整个附图中将使用相同的附图标记来指代执行类似功能或操作的部件。在整个说明书中一个部件被称为连接到另一部件的情况下，不仅可以是该一个部件直接连接到另一部件，而且可以是该一个部件通过又一部件间接连接到该另一部件。另外，除非另有说明，否则包括某个元件并不意味着排除其他元件，而是指还可以包括这样的元件。
在下文中，将参照附图来描述根据本发明的结合状态检查装置以及使用该结合状态检查装置的结合状态检查方法。
图1是示出根据本发明的第一优选实施例的结合状态检查装置的透视图，图2是从正面观察时根据本发明的第一优选实施例的剪切检查单元的平面图，图3是示出根据本发明的第一优选实施例的检查探针位于结合球的侧部的状态的透视图，图4是示出根据本发明的第一优选实施例的检查探针位于结合球的侧部的状态的平面图。
参照图1至图4，根据本发明的结合状态检查装置包括传送单元100、热像检查单元200和剪切检查单元300。
首先，传送单元100包括第一传送辊110、第二传送辊120和传送车130。
由多个辊构成的第一传送辊110将安置在第一传送辊110上的电池模块M向执行工序和检查的位置传送。
这里，电池模块M可以包括多个圆柱形电池单体C和配置为收容多个圆柱形电池单体C的模块壳体。
每个圆柱形电池单体C包括被配置为收容电极组件的电池单体壳体和位于电池单体壳体的上部的顶盖，所述电池单体壳体电连接到电极组件的负极引线。
顶盖由于绝缘构件(未示出)不与电池单体壳体电导通，并且顶盖电连接到电极组件的正极引线，由此顶盖作为正极端子起作用。
在绝缘构件插设在电池单体壳体与顶盖之间的状态下沿着顶盖的外周设置电池单体壳体的上表面，使得电池单体壳体与顶盖彼此固定。优选地，顶盖比电池单体壳体的上表面更突出，更优选地，在顶盖的中心进一步设置有向上突出的正极端子。
同时，电极组件包括电池单体组件和引线，并且电池单体组件可以是如下结构：凝胶卷型电池单体组件，被配置为具有其中长片型正极和长片型负极在其间插设有隔膜的状态下卷绕的结构；堆叠型电池组件，包括多个单元电池，每个单元电池被配置为具有其中矩形正电极和矩形负电极在其间插设有隔膜的状态下堆叠的结构；堆叠和折叠型电池单体组件，被配置为具有使用长隔离膜卷绕单元电池的结构；或者层叠和堆叠型电池组件，被配置为具有其中单元电池在其间插设有隔膜的状态下堆叠然后彼此附接的结构。然而，本发明不限于此。
对于由正极引线和负极引线构成的一对引线，电池单体组件的正极和顶盖通过正极引线直接或间接地彼此连接，负极引线电连接到电池单体壳体。构成上述圆柱形电池单体的电极组件是一般已知的配置，因此将省略其更详细的描述。
接下来，第二传送辊120位于与第一传送辊110垂直的方向上，并且位于剪切检查单元300的垂直位置的后方，由此可以改变由剪切检查单元300执行的检查的结果被判定为有缺陷的电池模块M的移动路径。
这里，第二传送辊120可以形成在第一传送辊110的多个辊之间，并且可在垂直方向上向上和向下移动预定距离。平时，第二传送辊可以处于下降状态，当需要改变被判定为有缺陷的电池模块M的移动路径时，第二传送辊可以向上移动，可以传送电池模块，并且可以向下移动。
传送车130使由于第二传送辊120偏离第一传送辊110的移动路径的电池模块M安置在其上，使得电池模块从制造工序中被排除。传送车可以是带轮子的支架或支撑体；然而，传送车的形状不特别限制，只要可以将由第二传送辊120传送的电池模块M从制造工序中排除即可。
接下来，热像检查单元200包括拍摄部210和照明部220。
拍摄部210可以是热成像相机，扫描沿第一传送辊110的上表面传送的电池模块M的上表面以测量结合球B的温度，并且将偏离正常范围的任意结合球B的位置传输到控制装置。
照明部220设置在与拍摄部210水平平行的位置处并与拍摄部210以预定距离间隔开，并且照明部220照亮电池模块M的上表面，使得拍摄部210能够更准确地测量结合球B的温度。
剪切检查单元300包括移动轴310、主体部320、检查探针330和位移传感器340。
移动轴310在与电池模块M垂直的方向上具有预定的长度，并且位于第一传送辊110的上方。移动轴310可以在与电池模块M的传送方向平行的方向上和在与电池模块M的传送方向垂直的方向上移动。
主体部320附接到移动轴310的下表面，以便沿移动轴310的长度方向可移动。主体部320可以通过移动轴310在前后方向、左右方向和上下方向上移动。
检查探针330可以是从主体部320的下表面以预定长度突出的杆。优选地，在检查探针330的下部形成以预定角度倾斜的倾斜部331。其原因是，当检查探针向下移动以对结合球B施加剪切力时，可以防止检查探针与其他部件(例如汇流条)之间的接触。
另外，检查探针330优选由绝缘金属材料制成。其原因是，当剪切力施加到结合球B时，可以防止由于接触引起导电而导致短路发生。
位移传感器340可以位于主体部320的侧表面，并且可以测量距电池模块M的距离，以防止检查探针330向下移动超过必要限度，从而防止压力施加到电池单体C。位移传感器340可以是激光位移传感器。然而，位移传感器不特别限制，只要能够识别检查探针330与电池单体C之间的距离即可。
图5是示出根据本发明的第二优选实施例的检查探针位于结合球的侧部的状态的平面图。
参照图5，除了检查探针的下部的形状之外，根据本发明的第二优选实施例的结合状态检查装置在结构上与根据参照图1至图4描述的第一实施例的结合状态检查装置相同，因此将省略相同部件的描述。
在根据本发明的第二优选实施例的检查探针330中，在检查探针330的下部的相对两侧的每一侧形成以预定角度倾斜的倾斜部331。当检查探针330向下移动并位于设定坐标处时，因此，可以防止检查探针与另一个部件(例如汇流条或模块壳体)之间在相对方向上的接触。
图6是示出根据本发明的优选实施例的结合状态检查方法的流程图。
参照图6，根据本发明的优选实施例的结合状态检查方法包括：传送电池模块M的第一步骤；通过热像检查单元200检查电池模块M的上表面的第二步骤；使剪切检查单元300的检查探针330位于通过热像检查单元200检查后判定为有缺陷的位置处的第三步骤；通过检查探针330对结合球B施加剪切力的第四步骤；以及当结合球B正常时沿着第一传送辊110传送电池模块M，当结合球B有缺陷时通过第二传送辊120移除电池模块的第五步骤。
传送电池模块M的第一步骤是通过第一传送辊110将电池模块M传送到检查位置以检查电池模块的步骤。
通过热像检查单元200检查电池模块M的上表面的第二步骤是当传送的电池模块M经过拍摄部210下方时扫描电池模块M的上表面以测量结合球B的温度从而判定结合球是否有缺陷的步骤。
这里，在第二步骤之前对电池模块B进行充电和放电，由此结合球B的温度升高。通过拍摄部210测量温度升高的结合球B的温度，将测量到的结合球的温度与充电和放电之前的结合球B的温度进行比较，以计算充电和放电之前的温度与充电和放电之后的温度之间的差异。
通过检查结合球的温度差是否在正常范围内来确定结合球B是否有缺陷。此时，正常状态下的结合球B的温度差在充电时正极为0.66℃至1.3℃，负极为1.59℃至3.19℃，在放电时正极为1.12℃至2.27℃时，可以判定结合球正常。
此外，温度差在放电时正极为1.12℃至2.27℃、负极为0.88℃至2.20℃时，可以判定结合球正常。
当结合球有缺陷时，例如，当未执行结合时，可测量为小于温度差的下限，当执行弱结合时，可测量为大于温度差的上限。
这里，正常范围内的温度差是可以根据电池模块的种类以及充电和放电时的电力而改变的值。
使剪切检查单元300的检查探针330位于通过热像检查单元200检查后判定为有缺陷的位置处的第三步骤是使检查探针330位于在第二步骤中判定为有缺陷的结合球B的侧部以与该结合球B间隔开预定距离的步骤。
通过检查探针330对结合球B施加剪切力的第四步骤是将第三步骤中位于结合球B侧部处的检查探针330在朝向结合球B的方向上移动并对结合球B的侧表面施加剪切力以判定结合球是否有缺陷的步骤。
当结合球正常时使用第一传送辊110传送电池模块M，当结合球B有缺陷时使用第二传送辊120移除电池模块的第五步骤是如下步骤：在第四步骤中的剪切检查之后当结合球正常时使用第一传送辊110传送电池模块M，而当结合球有缺陷时，使用第二传送辊120使电池模块M偏离第一传送辊110的传送方向以使电池模块M安置在传送车130中并且从制造工艺中移除电池模块M。
尽管已经详细描述了本发明的具体细节，但是本领域技术人员应理解，其详细描述仅公开了本发明的优选实施例，因此并不限制本发明的范围。因此，本领域技术人员应理解，在不背离本发明的范畴和技术构思的情况下，可以进行各种改变和修改，并且显然这些改变和修改落入所附权利要求的范围内。
(附图标记的说明)
100：传输单元
110：传送辊
120：第二传送辊
130：传送车
200：热像检查单元
210：拍摄部
220：照明部
300：剪切检查单元
310：移动轴
320：主体部
330：检查探针
331：倾斜部
340：位移传感器
M：电池模块
C：电池单体
B：结合球

Claims (13)

1.一种结合状态检查装置，包括：
传送单元，所述传送单元被配置为传送收容有多个电池单体的电池模块；
热像检查单元，所述热像检查单元被配置为扫描所述电池模块的上表面；以及
剪切检查单元，所述剪切检查单元被配置为对形成在所述电池模块处的结合球施加剪切力。
2.根据权利要求1所述的结合状态检查装置，其中，所述传送单元包括：
第一传送辊，所述第一传送辊被配置为传送所述电池模块；
第二传送辊，所述第二传送辊被配置为改变在所述第一传送辊上传送的所述电池模块的移动方向；以及
传送车，所述传送车被配置为使由所述第二传送辊传送的所述电池模块安置在所述传送车中。
3.根据权利要求2所述的结合状态检查装置，其中，所述第一传送辊的传送方向和所述第二传送辊的传送方向彼此垂直。
4.根据权利要求1所述的结合状态检查装置，其中，所述热像检查单元包括：
拍摄部，所述拍摄部由热成像相机构成；以及
照明部，所述照明部与所述拍摄部以预定距离间隔开设置。
5.根据权利要求1所述的结合状态检查装置，其中，所述剪切检查单元包括：
具有预定长度的移动轴；
位于所述移动轴下方的主体部；
设置在所述主体部的下表面处的检查探针；以及
设置在所述主体部的侧表面处的位移传感器。
6.根据权利要求5所述的结合状态检查装置，其中，所述移动轴设置为在与所述电池模块的传送方向垂直的方向上具有预定长度。
7.根据权利要求6所述的结合状态检查装置，其中，
所述移动轴在与所述电池模块的所述传送方向平行的方向上以及在与所述电池模块的所述传送方向垂直的方向上可移动，并且
所述主体部在所述移动轴的长度方向上可移动。
8.根据权利要求5所述的结合状态检查装置，其中，所述检查探针由绝缘金属材料制成。
9.根据权利要求5所述的结合状态检查装置，其中，在所述检查探针的下部形成有以预定角度倾斜的倾斜部。
10.一种使用权利要求1至9中任一项所述的结合状态检查装置的结合状态检查方法，所述结合状态检查方法包括：
第一步骤，传送电池模块；
第二步骤，通过所述热像检查单元检查所述电池模块的上表面；
第三步骤，将所述剪切检查单元的检查探针设置在通过所述热像检查单元检查后判定为有缺陷的位置；
第四步骤，通过所述检查探针对结合球施加剪切力；以及
第五步骤，当所述结合球正常时，沿第一传送辊传送所述电池模块，当所述结合球有缺陷时，通过第二传送辊移除所述电池模块。
11.根据权利要求10所述的结合状态检查方法，还包括在所述第二步骤之前对所述电池模块进行充电和放电的步骤。
12.根据权利要求10所述的结合状态检查方法，其中，在所述第三步骤中，使所述检查探针位于与所述结合球的侧部以预定距离间隔开的位置。
13.根据权利要求12所述的结合状态检查方法，其中，在所述第四步骤中，对所述结合球的侧表面施加剪切力。
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