JP7346789B2 - バッテリースウェリング検査装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリースウェリング検査装置及び方法に関し、より詳しくは、バッテリーセルのスウェリングを検査できるバッテリースウェリング検査装置及び方法に関する。

本出願は、２０２０年０６月０３日出願の韓国特許出願第１０－２０２０－００６７２９４号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。

最近、ノートブックＰＣ、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急増し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、反復的な充放電の可能な高性能バッテリーについての研究が活発に進行しつつある。

現在、商用化したバッテリーとしては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムバッテリーなどがあり、このうち、リチウムバッテリーは、ニッケル系のバッテリーに比べてメモリー効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。

このようなバッテリーは、充電及び放電過程または高温状態で内部にガスが発生して膨れ上がるスウェリング（Ｓｗｅｌｌｉｎｇ）が発生し得る。バッテリーのスウェリングによって火事または暴発の危険があることから、バッテリーのスウェリング挙動を正確に検査することが重要である。

従来には、複数のロードセルを用いてバッテリーのスウェリングを検査する装置が開示された（特許文献１）。特許文献１を参照すると、第１板、複数のロードセル、第２板、被測定物（バッテリーセル）及び第３板が積層され、第１板、第２板及び第３板は、複数の締結部材によって固定される。特に、バッテリーセルと複数のロードセルとの間に備えられた第２板が締結部材によって固定されるため、バッテリーセルの部位別のスウェリング圧力が複数のロードセルに伝達されるのに損失が大きく発生するしかない構造である。即ち、特許文献１は、締結部材によってスウェリング圧力による第２板の動きが拘束されるため、バッテリーセルのスウェリングを正確に検査できない限界がある。

また、特許文献１の図９を参照すると、第２板が複数の部分平板から構成され、各部分平板は、連結部によって相互に連結される構造が開示されている。部分平板同士が互いに連結されているため、いずれか一つの部分平板に加えられるスウェリング圧力が他の部分平板にも影響を及ぼし得るという問題がある。

また、特許文献１の複数の部分平板は、弾性または軟性を有する材質から形成された連結部によって互いに拘束される。即ち、いずれか一つの部分平板にスウェリング圧力が加えられると、このようなスウェリング圧力は、下方に位置したロードセルのみに向かって伝達されることではなく、連結部によって分散するという問題がある。

上述した問題を考慮すると、特許文献１に開示されたバッテリーセル圧力測定装置によって測定されるバッテリーセルの圧力は、不正確な問題がある。

韓国公開特許第１０－２０１７－００４２０８２号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーのスウェリング分布及び／またはバッテリーの部位別のスウェリング圧力が検出可能なバッテリースウェリング検査装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに理解されるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。

本発明の一面によるバッテリースウェリング検査装置は、板状で構成された上板と、板状で構成され、前記上板に対面するように位置し、上部にバッテリーが装着されるように構成された下板と、前記上板の一部分及び前記下板の一部分が固定結合するように構成された固定フレームと、前記下板の上部または下部の少なくとも一方に位置し、前記バッテリーから前記下板に向かって加えられる第１圧力値を測定するように構成された圧力測定ユニットと、前記上板の下面または前記下板の上面に結合するように構成された結合面と、前記バッテリーと対面するように前記結合面の反対側に位置し、少なくとも一部分に圧力が加えられるように構成された測定面と、を含み、前記バッテリーから前記測定面の少なくとも一部分に加えられる圧力及び予め設定された参照値を基準で前記測定面の圧力分布を測定するように構成された圧力測定パッドと、を含み得る。

本発明の他面によるバッテリースウェリング検査装置は、前記圧力測定ユニット及び前記圧力測定パッドと連結されて前記第１圧力値及び前記圧力分布を獲得し、獲得された第１圧力値及び獲得された圧力分布によって前記測定面の各々の部分に加えられた複数の第２圧力値を算出し、算出された複数の第２圧力値に基づいて前記バッテリーのスウェリング有無を検出するように構成されたプロセッサをさらに含み得る。

前記プロセッサは、前記第１圧力値によって前記圧力分布を置換して前記測定面に加えられた絶対圧力値を算出し、算出された絶対圧力値と前記圧力分布に基づいて前記複数の第２圧力値を各々算出するように構成され得る。

前記圧力測定ユニットは、前記下板の下部に位置し、ヘッドが前記下板の下面に向かうように位置し、前記ヘッドに加えられる前記第１圧力値を測定するように構成された第１圧力測定ユニットを含み得る。

前記圧力測定パッドは、前記結合面が前記上板の下面に結合するように構成され得る。

前記圧力測定ユニットは、前記下板の上面に結合した複数の圧力測定素子を含み、前記複数の圧力測定素子の各々によって測定された単位圧力値に基づいて前記第１圧力値を測定するように構成された第２圧力測定ユニットを含み得る。

前記圧力測定ユニットは、前記下板の下部に位置し、ヘッドが前記下板の下面に向かうように位置し、前記ヘッドに加えられる第３圧力値を測定するように構成された第３圧力測定ユニットをさらに含み得る。

前記プロセッサは、前記第２圧力測定ユニットと連結されて前記第１圧力値を獲得し、前記第３圧力測定ユニットと前記第３圧力値を獲得し、前記第１圧力値に基づいて前記第３圧力値を補正するように構成され得る。

前記プロセッサは、補正された第３圧力値及び前記圧力分布に基づいて前記複数の第２圧力値を算出するように構成され得る。

前記プロセッサは、前記獲得された圧力分布と前記算出された複数の第２圧力値に基づいて、前記バッテリーのスウェリング分布と部位別のスウェリング圧力のうち少なくとも一つを検出するように構成され得る。

前記圧力測定パッドは、前記参照値を基準値にして、前記測定面に加えられる圧力に対する相対圧力分布を測定するように構成され得る。

本発明のさらに他面によるバッテリー製造装置は、本発明の一面によるバッテリースウェリング検査装置を含み得る。

本発明のさらに他面によるバッテリースウェリング検査方法は、板状で構成された上板と下板との間に介在されたバッテリーのスウェリングを検査するバッテリースウェリング検査方法であって、前記下板の上部または下部の少なくとも一方に位置し、前記バッテリーから前記下板に向かって加えられる第１圧力値を測定するように構成された圧力測定ユニットにおいて、前記バッテリーから前記下板に向かって加えられる第１圧力値を測定する第１圧力測定段階と、前記上板の下面または前記下板の上面に結合するように構成された結合面と前記バッテリーと対面するように前記結合面の反対側に位置して少なくとも一部分に圧力が加えられるように構成された測定面を含む圧力測定パッドにおいて、前記バッテリーから前記測定面の少なくとも一部分に加えられた圧力と予め設定された参照値を基準で前記測定面の圧力分布を測定する圧力分布測定段階と、プロセッサにおいて、前記第１圧力値及び前記圧力分布によって前記測定面の各々の部分に加えられた複数の第２圧力値を算出する第２圧力測定段階と、前記プロセッサにおいて、算出された複数の第２圧力値に基づいて前記バッテリーのスウェリング有無を検出するスウェリング検出段階と、を含み得る。

本発明の一面によると、バッテリーの各々のスウェリング圧力及びスウェリング分布を局部的に検出できる。これによって、バッテリースウェリング検査装置は、バッテリーのスウェリングをより正確かつ精密に検査可能な長所がある。

本発明の効果は上述した効果に制限されず、言及されていない本発明の他の効果は請求範囲の記載から当業者により明らかに理解されるだろう。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置を概略的に示した図である。 本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置において一部構成のみを概略的に示した図である。 本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置において圧力測定ユニットを概略的に示した図である。 本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置の第１実施例を概略的に示した図である。 本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置の第２実施例を概略的に示した図である。 本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置の第３実施例を概略的に示した図である。 本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置に含まれる第２圧力測定ユニットの一実施例を概略的に示した図である。 図７の第２圧力測定ユニットに含まれる圧力測定素子の例示的構成を概略的に示した図である。 本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置に含まれる第２圧力測定ユニットの他の実施例を概略的に示した図である。 本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置の第４ 実施例を概略的に示した図である。 図１０の第４実施例でバッテリーが介在された例示的な構成を概略的に示した図である。 本発明の他の実施例によるバッテリースウェリング検査方法を概略的に示した図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。

したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

また、本発明に関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨をぼやかすと判断される場合、その説明を省略する。

第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちいずれか一つを残りと区別する目的として使用され、このような用語によって構成要素が限定されることではない。

なお、明細書の全体にかけて、ある部分が、ある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

また、明細書に記載の「プロセッサ」のような用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を示し、これはハードウェアやソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの結合せにより具現され得る。

さらに、明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されているとするとき、これは、「直接的に連結（接続）」されている場合のみならず、その中間に他の素子を介して「間接的に（接続）」されている場合も含む。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置１００を概略的に示した図である。図２は、本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置１００で一部構成のみを概略的に示した図である。

図１を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置１００は、上板１１０、下板１２０、固定フレーム１３０、圧力測定ユニット１４０及び圧力測定パッド１５０を含み得る。

ここで、バッテリー１０は、負極端子及び正極端子を備え、物理的に分離可能な一つの独立したセルを意味する。一例で、パウチ型リチウムポリマーセル一つがバッテリー１０として看做され得る。また、バッテリー１０は、複数のバッテリーセルが直列及び／または並列で接続して備えられたバッテリーモジュールを意味し得る。

上板１１０及び下板１２０は、板状で構成され得る。そして、下板１２０は、前記上板１１０に対面するように位置し、上部にバッテリー１０が装着されるように構成され得る。

例えば、図２の実施例において、上板１１０及び下板１２０は板状で構成され、互いに対面するように位置し得る。即ち、上板１１０及び下板１２０は、所定の距離で離隔して位置し、下板１２０と上板１１０との間にはバッテリー１０が介在され得る。具体的には、バッテリー１０は、上板１１０と下板１２０との間で下板１２０の上部に装着され得る。

固定フレーム１３０は、前記上板１１０の一部分及び前記下板１２０の一部分が固定結合するように構成され得る。

固定フレーム１３０は、上板１１０及び下板１２０が長手方向（ｘ軸方向）及び幅方向（ｙ軸方向）へ動くか、またはがたつかないように、上板１１０の一部分と下板１２０の一部分を固定し得る。

また、上板１１０と下板１２０との距離は、介在されるバッテリー１０によって調節され得る。即ち、固定フレーム１３０から上板１１０及び下板１２０が各々固定結合する位置は、バッテリー１０によって調節され得る。固定フレーム１３０に上板１１０及び下板１２０が固定結合する位置がバッテリー１０によって調節可能であるため、本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置１００は、バッテリー１０の大きさに制限されず、多様なバッテリー１０のスウェリングを検査することができる。

圧力測定ユニット１４０は、前記下板１２０の上部または下部の少なくとも一方に位置するように構成され得る。また、圧力測定ユニット１４０は、前記バッテリー１０から前記下板１２０に向かって加えられる第１圧力値を測定するように構成され得る。

図３は、本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置１００において圧力測定ユニット１４０を概略的に示した図である。

図３を参照すると、圧力測定ユニット１４０は、第１圧力測定ユニット１４１及び第２圧力測定ユニット１４２の少なくとも一つを含み得る。

具体的には、第１圧力測定ユニット１４１及び第２圧力測定ユニット１４２は、相異なる形状を有するユニットであり得る。第１圧力測定ユニット１４１及び第２圧力測定ユニット１４２は形状が相異なるため、バッテリースウェリング検査装置１００において備えられる位置が相違し得る。

例えば、第１圧力測定ユニット１４１は、一つの圧力測定素子で構成され、下板１２０の下部における少なくとも一部分に位置し得る。逆に、第２圧力測定ユニット１４２は、複数の圧力測定素子で構成され、下板１２０の上部における少なくとも一部分に位置し得る。

圧力測定パッド１５０は、前記上板１１０の下面または前記下板１２０の上面に結合するように構成された結合面と、前記バッテリー１０と対面するように前記結合面の反対側に位置して少なくとも一部分に圧力が加えられるように構成された測定面を含むように構成され得る。

具体的には、圧力測定パッド１５０は一面が結合面であり、一面の反対面が測定面であるパッド形状であり得る。結合面は、上板１１０の下面または下板１２０の上面に結合し、測定面は、バッテリー１０と接触し得る。

望ましくは、圧力測定パッド１５０には、板状の圧力測定素子が備えられ得る。そして、圧力測定パッド１５０の結合面は、上板１１０の下面または下板１２０の上面に結合し、測定面に加えられるバッテリー１０の圧力は、板状の圧力測定素子によって測定され得る。例えば、圧力測定パッド１５０に備えられる圧力測定素子には、板状の減圧式圧力センサーが適用され得る。

図４は、本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置１００の第１実施例を概略的に示した図である。図５は、本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置１００の第２実施例を概略的に示した図である。図６は、本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置１００の第３実施例を概略的に示した図である。

図４及び図５を参照すると、バッテリースウェリング検査装置１００は、第１圧力測定ユニット１４１と圧力測定パッド１５０を含み得る。

例えば、図４の実施例において、第１圧力測定ユニット１４１は、下板１２０の下部に位置し、ヘッドが下板１２０の下面に接触し得る。そして、圧力測定パッド１５０は、上板１１０の下面に結合し得る。具体的には、圧力測定パッド１５０の結合面が上板１１０の下面に付着され得る。そして、バッテリー１０は、下板１２０と圧力測定パッド１５０との間に介在され得る。即ち、バッテリー１０は、下板１２０の上面に装着され得る。

また、図５の実施例において、第１圧力測定ユニット１４１は、下板１２０の下部に位置し、ヘッドが下板１２０の下面に接触し得る。そして、圧力測定パッド１５０は、下板１２０の上面に結合し得る。具体的には、圧力測定パッド１５０の結合面が下板１２０の上面に付着され得る。そして、バッテリー１０は、上板１１０と圧力測定パッド１５０との間に介在され得る。即ち、バッテリー１０は、圧力測定パッド１５０の接触面に装着され得る。

図６を参照すると、バッテリースウェリング検査装置１００は、第２圧力測定ユニット１４２と圧力測定パッド１５０を含み得る。

例えば、図６の実施例において、第２圧力測定ユニット１４２は、下板１２０の上部に位置し、下板１２０の上面に結合し得る。具体的には、第２圧力測定ユニット１４２は、下板１２０の上面に付着され得る。そして、圧力測定パッド１５０は、上板１１０の下面に結合し得る。具体的には、圧力測定パッド１５０の結合面が上板１１０の下面に付着され得る。そして、バッテリー１０は、第２圧力測定ユニット１４２と圧力測定パッド１５０との間に介在され得る。即ち、バッテリー１０は、第２圧力測定ユニット１４２に装着され得る。

圧力測定パッド１５０は、前記バッテリー１０から前記測定面の少なくとも一部分に加えられる圧力と予め設定された参照値を基準で前記測定面の圧力分布を測定するように構成され得る。

具体的には、前記圧力測定パッド１５０は、前記参照値を基準値にして、前記測定面に加えられる圧力に対する相対圧力分布を測定するように構成され得る。即ち、圧力測定パッド１５０は、バッテリー１０から測定面の少なくとも一部分に加えられる圧力分布を測定し得る。ここで、圧力測定パッド１５０は、予め設定された参照値を基準で、測定面に加えられる相対圧力分布を測定し得る。

例えば、予め設定された参照値は０に設定され得る。図４～図６の実施例において、バッテリー１０が介在され、バッテリー１０の充電及び放電が行われる前に参照値が設定され得る。その後、バッテリー１０が充電及び放電する過程で測定面のある一部分に圧力が加えられ得る。この場合、圧力測定パッド１５０は、圧力が加えられる部分に対する相対圧力値を正の実数値として測定し得る。

具体的な例で、参照値が０に設定されており、バッテリー１０が充電及び放電する過程で測定面の第１部分、第２部分及び第３部分にバッテリー１０から圧力が加えられたと仮定する。圧力測定パッド１５０は、第１部分の相対圧力値、第２部分の相対圧力値及び第３部分の相対圧力値を各々、＋１００、＋２００及び＋３００に測定し得る。そして、測定面で、第１部分、第２部分及び第３部分を除いた残りの部分の相対圧力値は、０に測定し得る。このような方式で、圧力測定パッド１５０は、測定面全体の相対圧力分布を測定し得る。

本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置１００は、介在されたバッテリー１０が充電及び放電される過程で、バッテリー１０から圧力測定ユニット１４０に加えられる第１圧力値と、バッテリー１０から圧力測定パッド１５０に加えられる圧力分布を測定し得る。

バッテリースウェリング検査装置１００によると、圧力測定ユニット１４０によってバッテリー１０から加えられる絶対圧力が測定できるだけでなく、圧力測定パッド１５０によってバッテリー１０から加えられる相対圧力分布が測定できる。即ち、バッテリー１０のスウェリング検査過程で、バッテリー１０から加えられる絶対圧力及び相対圧力分布が共に考慮できるため、バッテリー１０の全体に対するスウェリング圧力及びスウェリング分布のみならず、バッテリー１０の各々に対するスウェリング圧力及びスウェリング分布を局部的に検出可能である。これによって、バッテリースウェリング検査装置１００は、バッテリー１０のスウェリングをより正確かつ精密に検査できる。

図１を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置１００は、プロセッサ１６０をさらに含み得る。

ここで、プロセッサ１６０は、本発明で行われる多様な制御ロジッグを実行するために、当業界に知られたＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、特定用途向け集積回路）、他のチップセット、論理回路、レジスター、通信モデム、データ処理装置などを選択的に含み得る。また、制御ロジッグがソフトウェアとして具現されるとき、プロセッサ１６０は、プログラムモジュールの集合として具現され得る。この際、プログラムモジュールはメモリーに保存され、プロセッサ１６０によって実行され得る。メモリーは、プロセッサ１６０の内部または外部にあってもよく、公知の多様な手段でプロセッサ１６０と接続され得る。

プロセッサ１６０は、前記圧力測定ユニット１４０及び前記圧力測定パッド１５０と連結され、前記第１圧力値及び前記圧力分布を獲得するように構成され得る。

具体的には、プロセッサ１６０は、圧力測定ユニット１４０から測定された第１圧力値を受信し、圧力測定パッド１５０から測定された圧力分布を受信し得る。

また、プロセッサ１６０は、獲得された第１圧力値及び獲得された圧力分布によって、前記測定面の各々の部分に加えられた複数の第２圧力値を算出するように構成され得る。

具体的には、前記プロセッサ１６０は、前記第１圧力値によって前記圧力分布を置換して前記測定面に加えられた絶対圧力値を算出し、算出された絶対圧力値と前記圧力分布に基づいて前記複数の第２圧力値を各々算出するように構成され得る。

例えば、圧力測定ユニット１４０は、バッテリー１０から加えられる総圧力値を第１圧力値として測定し得る。例えば、第１圧力値は、０～１００Ｎ範囲の絶対圧力値として測定し得る。そして、圧力測定パッド１５０は、測定面の各々の部分にバッテリー１０から加えられる相対圧力分布を測定し得る。

したがって、プロセッサ１６０は、バッテリー１０から加えられる総圧力値である第１圧力値と、バッテリー１０から加えられる相対圧力分布に基づいて、圧力測定パッド１５０の測定面の各部分に加えられる第２圧力値を算出し得る。ここで、第２圧力値は、第１圧力値と同様に０～１００Ｎ範囲の絶対圧力値であり得る。

例えば、圧力測定パッド１５０は、測定面の第１部分の相対圧力値、第２部分の相対圧力値及び第３部分の相対圧力値を各々、＋１００、＋２００及び＋３００に測定し、圧力測定ユニット１４０は、バッテリー１０から加えられる第１圧力値を６Ｎに測定したと仮定する。プロセッサ１６０は、測定面の第１部分の相対圧力値と第１圧力値に基づいて、第１部分に対する第２圧力値を１Ｎとして算出し得る。同様に、プロセッサ１６０は、測定面の第２部分に対する第２圧力値を２Ｎとして算出し、測定面の第３部分に対する第２圧力値を３Ｎとして算出し得る。そして、プロセッサ１６０は、測定面において、第１部分、第２部分及び第３部分を除いた残りの部分に対する第２圧力値を０Ｎとして算出し得る。

プロセッサ１６０は、算出された複数の第２圧力値に基づいて前記バッテリー１０のスウェリング有無を検出するように構成され得る。

望ましくは、前記プロセッサ１６０は、前記獲得された圧力分布と前記算出された複数の第２圧力値に基づいて、前記バッテリー１０のスウェリング分布及び部位別のスウェリング圧力のうち少なくとも一つを検出するように構成され得る。

ここで、バッテリー１０のスウェリング分布とは、圧力測定パッド１５０によって測定された圧力分布によって検出されるものであって、バッテリー１０が充電及び放電されながら膨れ上がる程度に対する分布である。前述したように、スウェリング分布は、参照値を基準にして相対圧力分布として表され得る。

そして、部位別のスウェリング圧力とは、プロセッサ１６０が獲得した圧力分布と算出した第２圧力値に基づいて、バッテリー１０の各部位毎に膨れ上がる程度を絶対圧力で置換した値であり得る。即ち、バッテリー１０のスウェリング分布がバッテリー１０の各部分に対する相対的な圧力分布を示すとしたら、部位別のスウェリング圧力は、バッテリー１０の各部分に対する絶対圧力値を示す。

即ち、本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置１００は、バッテリー１０の各部分に対する相対圧力分布（スウェリング分布）を検出できるだけでなく、バッテリー１０の各部分に対する圧力値（部位別のスウェリング圧力）を共に検出できる。したがって、バッテリー１０のスウェリングがより多様な面で検査可能である。また、バッテリー１０のスウェリングが検査される過程で、バッテリー１０の各部分に対する絶対圧力値（第１圧力値）と相対圧力分布が共に考慮されるため、スウェリング検査の正確度が向上する。

以下、図４及び図５を参照して、バッテリースウェリング検査装置１００の第１実施例及び第２実施例を具体的に説明する。

前記圧力測定ユニット１４０は、第１圧力測定ユニット１４１を含み得る。

例えば、第１圧力測定ユニット１４１は、一つの圧力測定素子であり得る。即ち、第１圧力測定ユニット１４１は、一つの圧力センサーであり得る。

そして、第１圧力測定ユニット１４１は、前記下板１２０の下部に位置し、ヘッドが前記下板１２０の下面に向かうように位置し得る。

例えば、第１圧力測定ユニット１４１は、ヘッドと本体から構成されたロードセルであり得る。そして、第１圧力測定ユニット１４１のヘッドは、下板１２０の下面に接触し得る。

そして、第１圧力測定ユニット１４１は、前記ヘッドに加えられる前記第１圧力値を測定するように構成され得る。

図４及び図５の実施例において、第１圧力測定ユニット１４１は、バッテリー１０から下板１２０を通してヘッドに加えられる第１圧力値を測定し得る。即ち、測定された第１圧力値は、バッテリー１０のスウェリングによって加えられる全体圧力値であり得る。

例えば、第１圧力測定ユニット１４１によって測定された第１圧力値が６Ｎであると仮定する。第１圧力測定ユニット１４１は、バッテリー１０のスウェリングによって加えられた一つの絶対圧力値（６Ｎ）を測定できるため、バッテリー１０の局部圧力の測定には限界がある。したがって、プロセッサ１６０は、圧力測定パッド１５０によって測定されたバッテリー１０の圧力分布を第１圧力測定ユニット１４１によって測定された第１圧力値（６Ｎ）に基づいて絶対圧力値で置換して第２圧力値を算出し得る。そして、プロセッサ１６０は、算出したバッテリー１０の部位別の第２圧力値によって部位別スウェリング圧力を検出し得る。

以下、図６～図９を参照して、バッテリースウェリング検査装置１００の第３実施例を具体的に説明する。

図６を参照すると、前記圧力測定パッド１５０は、前記結合面が前記上板１１０の下面に結合するように構成され得る。そして、圧力測定ユニット１４０は、下板１２０の上面に結合した第２圧力測定ユニット１４２を含み得る。即ち、圧力測定パッド１５０は、上板１１０の下面に結合し、第２圧力測定ユニット１４２は、下板１２０の上面に結合し得る。そして、バッテリー１０は、圧力測定パッド１５０と第２圧力測定ユニット１４２との間に介在され得る。

具体的には、前記圧力測定ユニット１４０は、前記下板１２０の上面に結合した複数の圧力測定素子を含むように構成された第２圧力測定ユニット１４２を含み得る。即ち、第２圧力測定ユニット１４２は、複数の圧力測定素子を含み得る。そして、複数の圧力測定素子は各々、バッテリー１０から加えられる単位圧力値を測定し得る。

図７は、本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置１００に含まれる第２圧力測定ユニット１４２の一実施例を概略的に示した図である。

例えば、図７を参照すると、下板１２０の上面には複数の圧力測定素子を含む第２圧力測定ユニット１４２が結合し得る。

そして、第２圧力測定ユニット１４２は、前記複数の圧力測定素子の各々によって測定された単位圧力値に基づいて前記第１圧力値を測定するように構成され得る。即ち、複数の圧力測定素子の各々によって測定された複数の単位圧力値の総合が前記第１圧力値であり得る。

図８は、図７の第２圧力測定ユニット１４２に含まれる圧力測定素子の例示的な構成を概略的に示した図である。

複数の圧力測定素子は各々、前記下板１２０の上面に結合するように構成されたボディー１４２ｂと、前記ボディー１４２ｂに結合し、前記バッテリー１０から圧力が加えられるように構成されたヘッド１４２ａと、下面の中央部が前記ヘッド１４２ａと付着されるように構成されたキャップ１４２ｃと、を含み得る。

例えば、圧力測定素子のヘッド１４２ａとキャップ１４２ｃは、互いに付着可能な磁性体から形成され得る。より望ましくは、圧力測定素子のヘッド１４２ａの上端とキャップ１４２ｃの下面の中央部は、磁性体から形成され得る。これによって、磁性によって、キャップ１４２ｃの下面の中央部がヘッド１４２ａの上端に付着可能になる。また、キャップ１４２ｃは、ヘッド１４２ａに着脱可能である。

図８の実施例において、圧力測定素子のヘッド１４２ａの少なくとも一部分は、角形または曲面の形態で構成され得る。望ましくは、前記圧力測定素子は、前記ヘッド１４２ａの少なくとも一部分が曲面の形態で構成され得る。これによって、キャップ１４２ｃにバッテリー１０から圧力が加えられてキャップ１４２ｃが傾く場合、ヘッド１４２ａの形状によってキャップ１４２ｃの動きが拘束されることが最小化できる。即ち、圧力測定素子のヘッド１４２ａは、キャップ１４２ｃが傾きやすく構成されるので、バッテリー１０から加えられる圧力に対応してキャップ１４２ｃが容易に傾けられる。また、キャップ１４２ｃとヘッド１４２ａの上端が磁性体から形成されることで、キャップ１４２ｃは、傾いた後に元の形態に容易に戻るように構成され得る。
図９は、本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置１００に含まれる第２圧力測定ユニット１４２の他の実施例を概略的に示した図である。

図９を参照すると、第２圧力測定ユニット１４２は、支持部材１４２ｄをさらに含み得る。支持部材１４２ｄは、一端が下板１２０の上面に付着され、キャップ１４２ｃの一部分が挿入されるように内部に中空または溝が形成されるように構成され得る。

支持部材１４２ｄの内部に挿入されたキャップ１４２ｃの一部分は、支持部材１４２ｄの内部のみで動くことができるため、バッテリー１０から加えられる圧力によってキャップ１４２ｃが傾いても、隣接するキャップ１４２ｃ同士の接触が遮断され得る。隣接する複数の圧力測定素子のキャップ１４２ｃ同士の接触が支持部材１４２ｄによって防止されるため、複数の圧力測定素子によって各々測定される単位圧力値は、より正確になる。

即ち、第２圧力測定ユニット１４２に含まれる複数の圧力測定素子は、単位圧力値をより正確に算出できる構造に採択され得る。これによって、本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置１００は、このような第２圧力測定ユニット１４２によって算出された第１圧力値に基づいて、バッテリー１０のスウェリング分布及び部位別のスウェリング圧力をより正確に検出することができる。

図１０は、本発明の一施例によるバッテリースウェリング検査装置１００の第４実施例を概略的に示した図である。図１１は、図１０の第４実施例のバッテリー１０が介在された例示的構成を概略的に示した図である。

例えば、図１０及び図１１の実施例において、前記圧力測定ユニット１４０は、前記下板１２０の下部に位置し、ヘッドが前記下板１２０の下面に向かうように位置し、前記ヘッドに加えられる第３圧力値を測定するように構成された第３圧力測定ユニット１４３をさらに含み得る。

ここで、第３圧力測定ユニット１４３は、図４及び図５の実施例の第１圧力測定ユニット１４１と同一であり得る。但し、前述した実施例との区分のために、以下では、圧力測定ユニット１４０に第２圧力測定ユニット１４２と第３圧力測定ユニット１４３が含まれたものとして説明する。

図１０及び図１１の実施例において、圧力測定ユニット１４０は、第２圧力測定ユニット１４２と第３圧力測定ユニット１４３を共に含み得る。

具体的には、第２圧力測定ユニット１４２は、下板１２０の上面に結合し、第３圧力測定ユニット１４３は、下板１２０の下部に位置し得る。この場合、第２圧力測定ユニット１４２は、バッテリー１０から複数の圧力測定素子に各々加えられる複数の単位圧力値に基づいて第１圧力値を測定し得る。そして、第３圧力測定ユニット１４３は、バッテリー１０から下板１２０を通して加えられる第３圧力値を測定し得る。

前記プロセッサ１６０は、前記第２圧力測定ユニット１４２と連結されて前記第１圧力値を獲得し、前記第３圧力測定ユニット１４３と連結されて前記第３圧力値を獲得し、前記第１圧力値に基づいて前記第３圧力値を補正するように構成され得る。そして、前記プロセッサ１６０は、補正された第３圧力値及び前記圧力分布に基づいて前記複数の第２圧力値を算出するように構成され得る。

即ち、プロセッサ１６０は、第３圧力測定ユニット１４３から獲得した第３圧力値と、圧力測定パッド１５０から獲得したバッテリー１０の圧力分布に基づいて、バッテリー１０の各部分に対する第２圧力値を算出する前に、第２圧力測定ユニット１４２から獲得した第１圧力値に基づいて第３圧力値を補正し得る。

例えば、図１１を参照すると、バッテリー１０は、電極組立体及び電解液が備えられる収納部１１とシーリング部１２で構成され得る。ここで、電極組立体は、正極板、分離膜及び負極板が備えられた組立体であり得る。そして、バッテリー１０が充電及び放電する過程でバッテリー１０の収納部１１が膨れ上がる場合、上板１１０と下板１２０に向かってバッテリー１０のスウェリング圧力が加えられ得る。

圧力測定パッド１５０の測定面は、バッテリー１０と直接接触するため、圧力測定パッド１５０に加えられるバッテリー１０のスウェリング圧力は、損失がない。即ち、圧力測定パッド１５０によって測定されるバッテリー１０の圧力分布は、補正が求められない。

しかし、バッテリー１０のスウェリング圧力は、第２圧力測定ユニット１４２と下板１２０を通して第３圧力測定ユニット１４３に加えられるため、第３圧力測定ユニット１４３が測定した第３測定値と実際のバッテリー１０のスウェリング圧力が多少相違し得る。例えば、第２圧力測定ユニット１４２にバッテリー１０のスウェリング圧力が加えられる場合、複数の圧力測定素子のヘッド１４２ａとキャップ１４２ｃ、ヘッド１４２ａとボディー１４２ｂで発生する摩擦力によってバッテリー１０のスウェリング圧力が損失され得る。また、下板１２０の張力及び／または下板１２０と固定フレーム１３０との摩擦力によってもバッテリー１０のスウェリング圧力が損失され得る。

また、第２圧力測定ユニット１４２は、複数の圧力測定素子を含んでおり、複数の圧力測定素子の各々のキャップ１４２ｃの間には間隙が存在し得る。即ち、バッテリー１０の各々の部分のうち、このような間隙に対応する部分に圧力が加えられる場合は、第２圧力測定ユニット１４２によって測定された第１圧力値もバッテリー１０のスウェリング圧力と多少相違し得る。

したがって、プロセッサ１６０は、第１圧力値に基づいて第３圧力値を補正し、補正された第３圧力値に基づいて第２圧力値を算出することで、バッテリー１０のスウェリングをより正確に検査できる。

例えば、プロセッサ１６０は、第１圧力値と第３圧力値との平均値を算出し、算出された平均値に第３圧力値を補正し得る。この場合、第３圧力測定ユニット１４３によって算出された第３圧力値と、第２圧力測定ユニット１４２によって算出された第１圧力値が共に考慮されるため、補正された第３圧力値はバッテリー１０のスウェリング圧力に非常に近似の値であり得る。これによって、補正された第３圧力値と、圧力測定パッド１５０によって測定された圧力分布によって、部位別のスウェリング圧力をより正確に算出できる。

即ち、本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置１００は、第２圧力測定ユニット１４２、第３圧力測定ユニット１４３及び圧力測定パッド１５０を全て用いて、バッテリー１０のスウェリングをより正確に検査可能な長所がある。

一方、図１１を参照すると、圧力測定パッド１５０は、バッテリー１０の各々の部分に対して圧力分布を測定しなければならないため、圧力測定パッド１５０の測定面の面積は、収納部１１の面積以上であり得る。具体的には、圧力測定パッド１５０の測定面の面積は、接触する収納部１１の＋Ｚ方向の面積以上であり得る。

同様に、第２圧力測定ユニット１４２も、バッテリー１０の各々の部分に対する第１圧力値を測定しなければならないため、第２圧力測定ユニット１４２の＋Ｚ方向の面積は、接触する収納部１１の－Ｚ方向の面積以上であり得る。

本発明の他の実施例によるバッテリー製造装置は、本発明の一実施例によるバッテリースウェリング検査装置１００を含み得る。

例えば、バッテリー製造装置は、バッテリー１０の製造工程のうちテスト工程に用いられ得る。望ましくは、テスト工程は、バッテリー１０のエイジング工程が完了した後に行われる工程であって、バッテリー１０を複数回充電及び放電しながら欠陷のあるバッテリー１０を選別する工程であり得る。この過程で、バッテリー１０は、バッテリースウェリング検査装置１００に介在され、バッテリー１０の充電及び放電が反復して行われる間に、プロセッサ１６０はバッテリー１０のスウェリング分布及び部位別のスウェリング圧力を検出し得る。

したがって、本発明の他の実施例によるバッテリー製造装置によると、バッテリー１０が出荷される前に、欠陷（特に、スウェリング関連欠陷）のあるバッテリー１０を選別できる長所がある。

図１２は、本発明の他の実施例によるバッテリースウェリング検査方法を概略的に示した図である。

バッテリースウェリング検査方法は、板状で構成された上板１１０と下板１２０との間に介在されたバッテリー１０のスウェリングを検査する方法であって、各々の段階は、バッテリースウェリング検査装置１００によって行われ得る。

第１圧力測定段階Ｓ１００は、バッテリー１０から下板１２０に向かって加えられる第１圧力値を測定する段階である。具体的には、第１圧力測定段階Ｓ１００は、下板１２０の上部または下部の少なくとも一つの部分に位置し、バッテリー１０から下板１２０に向かって加えられる第１圧力値を測定するように構成された圧力測定ユニット１４０によって行われ得る。

圧力測定ユニット１４０によって測定される第１圧力値は、バッテリー１０から圧力測定ユニット１４０に加えられる絶対圧力値であり得る。

圧力分布測定段階Ｓ２００は、バッテリー１０から圧力測定パッド１５０の測定面の少なくとも一部分に加えられた圧力と、予め設定された参照値を基準で測定面の圧力分布を測定する段階であり得る。具体的には、圧力分布測定段階Ｓ２００は、上板１１０の下面または下板１２０の上面に結合するように構成された結合面と、バッテリー１０と対面するように結合面の反対側に位置して少なくとも一部分に圧力が加えられるように構成された測定面と、を含む圧力測定パッド１５０によって行われ得る。

圧力測定パッド１５０によって測定される圧力分布は、バッテリー１０から圧力測定パッド１５０の測定面の各部分に加えられる相対圧力に対する分布であり得る。

第２圧力測定段階Ｓ２００は、第１圧力値及び圧力分布によって測定面の各々の部分に加えられた複数の第２圧力値を算出する段階である。具体的には、第２圧力算出段階は、プロセッサ１６０によって行われ得る。

プロセッサ１６０は、圧力測定ユニット１４０から第１圧力値を獲得し、圧力測定パッド１５０から圧力分布を獲得し得る。そして、プロセッサ１６０は、第１圧力値と圧力分布に基づいて、バッテリー１０から測定面の各々の部分に加えられた第２圧力値（絶対圧力値）を算出し得る。

スウェリング検出段階Ｓ４００は、算出された複数の第２圧力値に基づいてバッテリー１０のスウェリング有無を検出する段階である。具体的には、スウェリング検出段階Ｓ４００は、プロセッサ１６０によって行われ得る。

プロセッサ１６０は、算出した複数の第２圧力値に基づいて、バッテリー１０のスウェリング分布及び部位別のスウェリング圧力を検出できる。

以上で説明した本発明の実施例は、必ずしも装置及び方法を通じて具現されることではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じて具現され得、このような具現は、本発明が属する技術分野における専門家であれば、前述した実施例の記載から容易に具現できるはずである。

以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

また、上述の本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想から脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であるため、上述の実施例及び添付された図面によって限定されず、多様な変形が行われるように各実施例の全部または一部を選択的に組み合わせて構成可能である。

１０ バッテリー
１１ 収納部
１２ シーリング部
１００ バッテリースウェリング検査装置
１１０ 上板
１２０ 下板
１３０ 固定フレーム
１４０ 圧力測定ユニット
１４１ 第１圧力測定ユニット
１４２ 第２圧力測定ユニット
１４２ａ ヘッド
１４２ｂ ボディー
１４２ｃ キャップ
１４２ｄ 支持部材
１４３ 第３圧力測定ユニット
１５０ 圧力測定パッド
１６０ プロセッサ

Claims (12)

1. 板状で構成された上板と、
   板状で構成され、前記上板に対面するように位置し、上部にバッテリーが装着されるように構成された下板と、
   前記上板の一部分及び前記下板の一部分が固定結合するように構成された固定フレームと、
   前記下板の上部または下部の少なくとも一方に位置し、前記バッテリーから前記下板に向かって加えられる第１圧力値を測定するように構成された圧力測定ユニットと、
   前記上板の下面または前記下板の上面に結合するように構成された結合面と、前記バッテリーと対面するように前記結合面の反対側に位置し、少なくとも一部分に圧力が加えられるように構成された測定面と、を有し、前記バッテリーから前記測定面の少なくとも一部分に加えられる圧力及び予め設定された参照値を基準で前記測定面の圧力分布を測定するように構成された圧力測定パッドと、を含む、バッテリースウェリング検査装置。
2. 前記圧力測定ユニット及び前記圧力測定パッドと連結されて前記第１圧力値及び前記圧力分布を獲得し、獲得された第１圧力値及び獲得された圧力分布によって前記測定面の各々の部分に加えられた複数の第２圧力値を算出し、算出された複数の第２圧力値に基づいて前記バッテリーのスウェリング有無を検出するように構成されたプロセッサをさらに含む、請求項１に記載のバッテリースウェリング検査装置。
3. 前記プロセッサは、
   前記第１圧力値によって前記圧力分布を置換して前記測定面に加えられた絶対圧力値を算出し、算出された絶対圧力値と前記圧力分布に基づいて前記複数の第２圧力値を各々算出するように構成された、請求項２に記載のバッテリースウェリング検査装置。
4. 前記圧力測定ユニットは、
   前記下板の下部に位置し、ヘッドが前記下板の下面に向かうように位置し、前記ヘッドに加えられる前記第１圧力値を測定するように構成された第１圧力測定ユニットを含む、請求項２または３に記載のバッテリースウェリング検査装置。
5. 前記圧力測定パッドは、
   前記結合面が前記上板の下面に結合するように構成され、
   前記圧力測定ユニットは、
   前記下板の上面に結合した複数の圧力測定素子を含み、前記複数の圧力測定素子の各々によって測定された単位圧力値に基づいて前記第１圧力値を測定するように構成された第２圧力測定ユニットを含む、請求項２から４のいずれか一項に記載のバッテリースウェリング検査装置。
6. 前記圧力測定ユニットは、
   前記下板の下部に位置し、ヘッドが前記下板の下面に向かうように位置し、前記ヘッドに加えられる第３圧力値を測定するように構成された第３圧力測定ユニットをさらに含む、請求項５に記載のバッテリースウェリング検査装置。
7. 前記プロセッサは、
   前記第２圧力測定ユニットと連結されて前記第１圧力値を獲得し、前記第３圧力測定ユニットと前記第３圧力値を獲得し、前記第１圧力値に基づいて前記第３圧力値を補正するように構成された、請求項６に記載のバッテリースウェリング検査装置。
8. 前記プロセッサは、
   前記補正された第３圧力値及び前記圧力分布に基づいて前記複数の第２圧力値を算出するように構成された、請求項７に記載のバッテリースウェリング検査装置。
9. 前記プロセッサは、
   前記獲得された圧力分布と前記算出された複数の第２圧力値に基づいて、前記バッテリーのスウェリング分布と部位別のスウェリング圧力のうち少なくとも一つを検出するように構成された、請求項２から８のいずれか一項に記載のバッテリースウェリング検査装置。
10. 前記圧力測定パッドは、
    前記参照値を基準値にして、前記測定面に加えられる圧力に対する相対圧力分布を測定するように構成された、請求項１から９のいずれか一項に記載のバッテリースウェリング検査装置。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のバッテリースウェリング検査装置を含む、バッテリー製造装置。
12. 板状で構成された上板と下板との間に介在されたバッテリーのスウェリングを検査するバッテリースウェリング検査方法であって、
    前記下板の上部または下部の少なくとも一方に位置し、前記バッテリーから前記下板に向かって加えられる第１圧力値を測定するように構成された圧力測定ユニットにおいて、前記バッテリーから前記下板に向かって加えられる第１圧力値を測定する第１圧力測定段階と、
    前記上板の下面または前記下板の上面に結合するように構成された結合面と前記バッテリーと対面するように前記結合面の反対側に位置して少なくとも一部分に圧力が加えられるように構成された測定面を含む圧力測定パッドにおいて、前記バッテリーから前記測定面の少なくとも一部分に加えられた圧力と予め設定された参照値を基準で前記測定面の圧力分布を測定する圧力分布測定段階と、
    プロセッサにおいて、前記第１圧力値及び前記圧力分布によって前記測定面の各々の部分に加えられた複数の第２圧力値を算出する第２圧力測定段階と、
    前記プロセッサにおいて、算出された複数の第２圧力値に基づいて前記バッテリーのスウェリング有無を検出するスウェリング検出段階と、を含む、バッテリースウェリング検査方法。

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