KR20150033267A - Method for Estimating Quality Specification of Battery Cell and Quality Control System Using the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전지셀의 품질 규격을 산정하는 방법 및 그것을 이용한 품질관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 양품 전지셀들의 전압 강하 불량 유무를 선별하기 위한 품질 규격을 산정하는 방법으로서, 시그마 수준별로 전지셀들을 샘플링 하는 단계, 샘플링 된 전지셀들에 대해 전지 보관 시험을 실시하고, 그 결과 값을 데이터베이스에 입력하는 단계, 상기 입력된 결과 값으로부터 대표 품질 규격을 산정하는 단계, 및 (d) 상기 대표 품질 규격으로부터 각각의 트레이의 품질 규격의 설정 기준이 되는 최적의 공정능력(최적의 시그마 수준)을 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀의 품질 규격 산정방법, 및 그것을 이용한 품질관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method for estimating a quality standard for a battery cell and a quality management system using the same. More particularly, the present invention relates to a method for estimating a quality standard for selecting the presence / Sampling the battery cells, performing a battery storage test on the sampled battery cells, inputting the result into a database, calculating a representative quality standard from the input result, and (d) And setting the optimal process capability (optimum sigma level), which is a setting reference of the quality standard of each tray, from the representative quality standard, and a quality management method using the same ≪ / RTI >
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지는 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다. As technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries having high energy density and voltage have been commercialized and widely used.
일반적으로 리튬 이차전지는 양극, 음극 및 양쪽 전극 사이에 배치되는 분리막과 전해액을 포함하는 것으로 구성되어 있다. 이러한 이차전지는 제품의 신뢰도를 높이기 위해서는 일정한 성능의 표준화된 제품을 소비자에게 제공하는 것이 중요하다.Generally, a lithium secondary battery comprises an anode, a cathode, and a separator disposed between both electrodes and an electrolyte. In order to increase the reliability of the secondary battery, it is important to provide a standardized product having a certain performance to the consumer.
따라서, 전지셀의 생산 공정 중, 전지셀의 품질검사를 통해 품질 규격으로부터의 이탈 여부를 신속하게 판단하고, 부적합 제품의 발생을 사전에 방지하여 생산된 부적합 제품이 출고되기 전에 불량 제품을 선별하는 작업을 수행하고 있다.Therefore, it is possible to promptly determine whether or not the battery cell is deviated from the quality standard through the quality inspection of the battery cell during the production process of the battery cell, to prevent the occurrence of the nonconforming product in advance and to select the defective product before the produced non- I am doing work.
종래기술에서는, 정상 전지셀의 경우에 전지셀간 공정 편차가 존재하더라도 충방전시 정상범위의 전압편차를 유지하는 반면에, 열화 또는 불량 전지셀의 경우는 정상 전지셀에 비해 전압변동폭이 큰 특성을 이용하여, 다수의 전지셀 중에서 정상적인 전압거동 분포에서 벗어난 전지셀들을 검출하는 방식으로 불량 전지셀의 유출을 방지였다. 특히 오검출의 위험을 줄이기 위해, 전압편차 값들의 평균을 품질 규격으로 이용하여 선별작업을 수행하였다.In the prior art, even when there is a process deviation between battery cells in the case of a normal battery cell, a voltage variation in a normal range at the time of charging and discharging is maintained, while in the case of a deteriorated or defective battery cell, The leakage of the defective battery cells was prevented by detecting the battery cells out of the normal voltage behavior distribution among the plurality of battery cells. In particular, in order to reduce the risk of erroneous detection, an average of voltage deviation values was used as a quality standard to perform screening.
그러나, 동일한 공정 조건하에서 만들어진 전지셀들은 균일한 품질을 가지는 것이 가능하나, 실질적으로 대량 생산되는 생산품들은 다수의 제조 공정 중에 공정 조건의 편차가 발생할 수 밖에 없다. 따라서, 보다 우수한 제품을 균일하게 소비자에게 제공하기 위해서는, 생산되는 전지셀들의 공정 조건의 편차를 감안하여 좀더 세분화된 품질 규격을 설정하는 것이 필요하다.However, although battery cells made under the same process conditions can have uniform quality, substantially mass-produced products are subject to variations in process conditions during many manufacturing processes. Therefore, in order to uniformly provide a better product to the consumer, it is necessary to set a more detailed quality standard in consideration of the deviation of process conditions of the produced battery cells.
예를 들어, 전지셀의 제조 조건(예: 전극의 생산 레인(Lane)별 또는 활성화 장치의 위치별)에 따라 전지셀의 전압 강하의 크기는 상대적으로 차이를 가질 수 있다. 따라서, 하나의 품질 규격을 모든 1로트(Lot)에 일괄적으로 적용할 경우, 일부 트레이의 전지셀들에서는 적절하게 불량 전지셀들을 선별해 낼 수 있지만, 다수의 트레이들의 불량 선별의 기준으로 적합하지 않아 다량의 정상 전지셀이 불량으로 선별되는 일이 발생되었다.For example, the magnitude of the voltage drop of the battery cell may be relatively different depending on the manufacturing conditions of the battery cell (for example, by the production lane of the electrode or by the position of the activation device). Therefore, when one quality standard is applied to all 1 lot, the battery cells of some of the trays can appropriately select the defective battery cells, but it is suitable as a criterion of the defect selection of a plurality of trays A large amount of normal battery cells were selected as defective.
따라서, 생산자가 합리적으로 불량 선별작업을 수행하고, 소비자의 만족도를 충족시키기 위해서는 전지셀들의 공정 조건의 편차를 감안한 새로운 품질 규격(Specification)을 선정하는 방법을 고안할 필요성이 높아지고 있는 실정이다.Therefore, it is necessary to devise a method of selecting a new quality specification (specification) considering the deviation of process conditions of the battery cells in order for the producer to rationally perform the faulty sorting operation and satisfy the satisfaction of the consumer.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 공정 조건의 편차로 인한 트레이 내 및 트레이들 간 전지셀들의 품질 산포를 감안하여 품질 규격을 산정하는 신규한 방법을 이용할 경우, 보다 효과적으로 불량품 전지셀들의 유출을 방지할 수 있는 품질 규격을 산정할 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and have found that a new method of estimating a quality standard in consideration of the quality fluctuation of battery cells in a tray and between trays due to deviation of process conditions It is possible to estimate a quality standard that can prevent the outflow of the defective battery cells more effectively, and have accomplished the present invention.
따라서, 본 발명은 전지셀들의 불량 유무를 선별하기 위한 품질 규격을 산정하는 방법으로서,Accordingly, the present invention is a method for estimating a quality standard for selecting the presence or absence of defective battery cells,
(a) 전지셀들을 시그마 수준별로 샘플링 하는 단계;(a) sampling battery cells by sigma level;
(b) 샘플링 된 전지셀들에 대해 전지 보관 시험을 실시하고, 그 결과 값을 데이터베이스에 입력하는 단계;(b) performing a battery storage test on the sampled battery cells and inputting the result into a database;
(c) 상기 입력된 결과 값으로부터 대표 품질 규격을 산정하는 단계;(c) calculating a representative quality standard from the input result;
(d) 상기 대표 품질 규격으로부터 각각의 트레이의 품질 규격의 설정 기준이 되는 최적의 공정능력(최적의 시그마 수준)을 설정하는 단계;(d) setting an optimum process capability (optimum sigma level) as a setting reference of the quality standard of each tray from the representative quality standard;
를 포함하는 것으로 구성되어 있다.As shown in FIG.
일반적으로, 대량 생산되는 전지셀들은 각각의 트레이 내 및 트레이들 간의 품질 편차를 갖게 되는 바, 전지셀의 전압차 △OCV의 최빈 값들은 각각의 트레이 별로 차이를 갖게 된다. 따라서, 생산된 전지셀들의 공정 조건의 편차를 고려하지 않고, 일괄적으로 품질 규격을 적용하는 것은 효과적으로 불량 전지셀들을 선별할 수 없다.Generally, mass-produced battery cells have a quality deviation in each tray and between trays, so that the optimal values of the voltage difference? OCV of the battery cells are different for each tray. Therefore, it is not possible to effectively select the defective battery cells by applying the quality standard collectively without considering the deviation of the process conditions of the produced battery cells.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀의 품질 규격 산정방법은, 트레이 내 및 트레이들 간의 품질 편차를 감안하여 품질 규격을 설정하기 위해, 상기 전지셀들을 시그마 수준별로 분류하여 샘플링 하는 바, 전지셀 1로트(Lot)을 대표할 수 있는 합리적인 표준 품질 규격을 설정하는 것이 가능하다.Therefore, the method for estimating the quality of a battery cell according to the present invention classifies and samples the battery cells according to the sigma level in order to set a quality standard in consideration of the quality deviation between the trays and the trays, It is possible to set a reasonable standard quality standard that can represent a lot.
여기서 공정능력이란, 공정이 관리상태에 있을 때, 그 공정에서 생산되는 제품의 품질변동이 어느 정도인가를 나타내는 수치로서, 표준화된 규격을 가지고 있는 제품의 품질변동수준을 상기 공정능력의 분석을 통해 시그마 수준으로 표현이 가능하다.Here, the process capability is a numerical value indicating the degree of quality fluctuation of a product produced in the process when the process is in a controlled state, and the quality fluctuation level of a product having a standardized standard is analyzed through the process capability It can be expressed at the sigma level.
또한, 시그마 수준이란, 상기 공정능력을 정량적으로 표현하는 것으로서, 규격 내에 표준편차(시그마)가 몇 개 포함되는 가를 표현한 것이다. 예를 들어, 일정한 규격 내에서 생산된 제품 품질 데이터의 표준편차가 클수록 시그마 수준은 작아지게 되고, 표준편차가 작을수록 시그마 수준은 커지게 된다.The sigma level is a quantitative expression of the process capability, and indicates how many standard deviations (sigma) are included in the standard. For example, the larger the standard deviation of the product quality data produced in a certain standard, the smaller the sigma level becomes, and the smaller the standard deviation, the larger the sigma level becomes.
하나의 구체적인 예에서, 상기 단계(a)에서는 시그마 수준별로 샘플링 하기 위해, 생산되는 전지셀들의 품질 편차를 발생시키는 제조 공정의 요소 별로 시험군을 구분하고, 상기 각각의 시험군들마다 최소 1개 이상의 트레이들을 선정할 수 있다.In one specific example, in the step (a), a test group is divided into a plurality of test groups according to elements of a manufacturing process which generate quality deviations of battery cells to be produced for each sigma level, and at least one test group The above trays can be selected.
또한, 상기 트레이 내의 전지셀들은 생산 공정 중에 측정된 전압차 △OCV를 이용하여 트레이 내의 각각의 전지셀들의 시그마 수준을 산정하고, 상기 산정된 시그마 수준별로 전지셀들을 샘플링 할 수 있다.Also, the battery cells in the tray can calculate the sigma level of each battery cell in the tray using the voltage difference [Delta] OCV measured during the production process, and sample the battery cells according to the calculated sigma level.
하나의 구체적인 예에서, 상기 단계(a)의 샘플링은 각 공정 조건의 편차로 발생되는 트레이들 간의 품질 편차를 감안하여 생산 레인(lane) 별로 트레이를 지정하여 시험군을 설정할 수 있다.In one specific example, the sampling of the step (a) can set a test group by designating a tray for each production lane in consideration of a quality deviation between the trays generated due to a deviation of each process condition.
구체적으로, 전지셀의 제조 공정은 단일체로 이루어진 전극판에 전극활물질을 코팅하고, 상기 전극판을 다수개의 레인 별로 절단하여 공급하는 공정을 포함할 수 있다. 이때, 상기 전극판에 코팅되는 활물질의 면적대비 코팅량의 차이를 갖게 되고, 이로 인해 레인 별로 전극활물질의 부하량 등의 차이가 발생되게 된다. 따라서, 실제로 상온 대기 중 레인 별로 생산된 트레이들 간에 최빈 전압 강하 값의 편차가 발생하게 되므로, 상기 생산 레인 별로 트레이를 지정하여 시험군을 설정할 수 있다.Specifically, the manufacturing process of the battery cell may include coating an electrode active material on a single electrode plate, cutting the electrode plate by a plurality of lanes, and supplying the electrode active material. At this time, the coating amount of the active material coated on the electrode plate is different from that of the active material coated on the electrode plate, thereby causing a difference in the loading amount of the electrode active material for each lane. Therefore, since the deviation of the minimum voltage drop value actually occurs between the trays produced for each lane in the room temperature atmospheric air, the test group can be set by designating trays for each production lane.
또한,상기 단계(a)의 샘플링은 각 공정 조건의 편차로 발생되는 트레이들 간의 품질 편차를 감안하여 활성화 장치의 충방전하는 위치 별로 트레이를 지정하여 시험군을 설정할 수 있다.In addition, sampling of the step (a) can set a test group by designating a tray for each charging / discharging position of the activating device in consideration of quality deviation between trays generated due to deviation of each process condition.
구체적으로, 전지셀의 활성화 장치는 다수의 층으로 구성되어 있고, 상기 각 층마다 하나의 트레이가 위치하여 전지셀들을 충전하게 된다. 이때, 각 층마다 충전되는 공전 조건(예: 공급 전압차)의 차이에 의해 각 트레이들 간의 전압 특성에서도 편차가 나타나게 되므로, 상기 충방전하는 위치 별로 트레이를 지정하여 시험군을 설정할 수 있다.Specifically, the activation device of the battery cell is composed of a plurality of layers, and one tray is positioned for each of the layers to charge the battery cells. At this time, since the variation in voltage characteristics between the trays appears due to the difference in the idling conditions (e.g., the supply voltage difference) charged in each layer, a test group can be set by designating a tray for each charge / discharge position.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지 보관 시험은 미국전기전자학회(IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers)의 표준 시험법에 따라 수행될 수 있고, 구체적으로, 상기 전지 보관 시험은, In one specific example, the battery storage test may be performed according to the standard test method of the Institute of Electrical and Electronics Engineers of the United States,
(i) 각각의 전지셀들을 만충전 규격에 따라 만충전 하는 전지 활성화 단계; (i) a battery activating step of fully charging each battery cell according to a full charge specification;
(ii) 상기 전지셀들을 상온에서 1일 동안 대기한 후, 전압1을 측정하는 단계;(ii) measuring the voltage of the battery cells after standing at room temperature for one day;
(iii) 상기 전지셀들을 섭씨 45도로 설정된 고온 챔버(chamber) 안에 7일간 보관하는 단계;(iii) storing the battery cells in a high-temperature chamber set at 45 degrees Celsius for 7 days;
(iv) 상기 전지셀들을 다시 상온에서 1일 동안 대기한 후, 전압2를 측정하는 단계;(iv) measuring the voltage 2 after waiting the battery cells for one day at room temperature again;
(v) 상기 전압1과 전압2의 차이를 계산하여 전압차 △OCV를 계산하는 단계;를 포함할 수 있다.(v) calculating a voltage difference? OCV by calculating the difference between the voltage 1 and the voltage 2.
하나의 구체적인 예에서, 상기 단계(c)는, 상기 전지 보관 시험의 결과 값을 하기 식 1에 적용하여 상한 규격(upper specification limit)을 산정하고, 하기 식 2에 적용하여 하한 규격(lower specification limit)을 산정하며, 상기 상한 규격 및 하한 규격을 대표 품질 규격으로 설정할 수 있다.In one specific example, the step (c) is a step of calculating the upper specification limit by applying the result of the battery retention test to the following formula 1, and applying the lower specification limit ), And the upper limit standard and the lower limit standard can be set as the representative quality standard.
M + 4 × P (1)M + 4 × P (1)
M - 4 × P (2)M - 4 x P (2)
상기 식에서, M은 전체 전지셀들의 전압1과 전압2의 차이를 계산한 결과의 △OCV 중심값이고, 상기 P는 △OCV값들에 분산된 양을 제곱근한 표준편차이다.Where M is the ΔCOC center value of the result of calculating the difference between voltage 1 and voltage 2 of all the battery cells and P is the standard deviation of the square root of the amount distributed in the ΔOCV values.
하나의 구체적인 예에서, 상기 대표 품질 규격은 적용되는 전지셀의 특성에 따라 상한 규격(upper specification limit) 만을 가질 수 있다.In one specific example, the representative quality specification may have only an upper specification limit depending on the characteristics of the battery cell to which it is applied.
본 발명에 따른 품질 규격 산정방법은, 상기 단계(d)가 단계(c)에서 산정된 대표 품질 규격을 활용하여 시그마 수준별 산점도를 분석하고, 상기 분석 결과를 통해 최적의 공정능력(최적의 시그마 수준)을 산출할 수 있다. 상세하게는, 상기 대표 품질 규격 내의 정상 전지셀의 샘플들을 기준하여 불량 전지셀이 포함되지 않는 범위를 최적의 시그마 수준으로 설정할 수 있다.The method of calculating a quality standard according to the present invention is characterized in that the step (d) analyzes a scatter diagram according to a sigma level using the representative quality standard calculated in the step (c) ) Can be calculated. In detail, the range in which the defective battery cells are not included can be set to an optimal sigma level based on the samples of the normal battery cells in the representative quality standard.
또 다른 측면에서, 본 발명에 따른 품질 규격 산정방법을 이용하여 전지셀 품질 규격 산정 시스템을 구성할 수 있다. 상기 전지셀 품질 규격 산정 시스템은, 구체적으로,In yet another aspect, a battery cell quality specification estimating system can be constructed using the method of estimating a quality standard according to the present invention. The battery cell quality standard calculation system, specifically,
시그마수준별 샘플링 된 전지셀들의 전지 보관 시험의 결과를 입력 받는 입력부;An input unit for receiving a result of a battery retention test of sampled battery cells according to a sigma level;
상기 전지 보관 시험의 결과 값을 저장하는 데이터베이스;A database storing results of the battery retention test;
상기 데이터베이스로부터 정보를 제공 받아 대표 품질 규격을 산출하는 규격 설정부; 및A specification setting unit that receives information from the database and calculates a representative quality standard; And
상기 대표 품질 규격 설정부에서 생성된 품질 규격을 활용하여 최적의 공정능력(최적의 시그마 수준)을 계산하는 공정능력 계산부;A process capability calculating unit for calculating an optimal process capability (optimum sigma level) by utilizing the quality standard generated by the representative quality standard setting unit;
를 포함할 수 있다.. ≪ / RTI >
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀 품질 규격 산정 시스템의 시그마수준별 샘플링은, 생산 레인 별로 또는 활성화 장치의 충방전하는 위치 별로 트레이를 지정하여 시험군을 설정하고, 각 시험군들로부터 전지셀들을 샘플링 할 수 있다.In one specific example, the sigma level sampling of the battery cell quality standard calculation system is performed by setting a test group by designating a tray for each production lane or for each charging / discharging position of the activation device, sampling the battery cells from each test group can do.
하나의 구체적인 예에서, 상기 규격 설정부에서는 적용되는 전지셀의 특성에 따라 상한 규격만을 갖는 대표 품질 규격을 산출할 수 있다.In one specific example, the standard setting unit can calculate the representative quality standard having only the upper limit specification according to the characteristics of the battery cell to be applied.
상기에서 설명하는 바와 같이, 본 발명에 따른 공정 조건의 편차로 인한 트레이 내 및 트레이들 간의 전지셀들의 품질 산포를 감안한 품질 규격 산정방법을 이용할 경우, 효과적으로 불량품 전지셀의 유출 방지가 가능하고, 불량 선별의 오판을 방지하여 생산자의 생산 비용을 절감할 수 있으며, 우수한 전지셀을 소비자에게 제공할 수 있는 효과를 제공한다.As described above, it is possible to effectively prevent the leakage of the defective-product battery cell by using the method of calculating the quality standard considering the quality dispersion of the battery cells in the tray and between the trays due to the deviation of the process conditions according to the present invention, It is possible to prevent the false discrimination and to reduce the production cost of the producer and to provide an excellent battery cell to consumers.
도 1은 본 발명의 실시예인 전지셀의 품질 규격 산정방법의 순서도이다;
도 2는 본 발명의 전지 보관 시험 방법을 설명하기 위한 시간 경과에 따른 전압(Volt) 변화 그래프이다;
도 3은 본 발명의 최적의 공정능력(최적의 시그마 수준)을 선정하기 위한 IEEE 전지 보관 테스트의 △OCV값 및 생산 공정 중 측정된 △OCV값에 따른 시그마 수준을 나타낸 하나의 예시 그래프이다.1 is a flowchart of a method of calculating a quality standard of a battery cell according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a graph showing voltage (Volt) change over time for explaining the battery storage test method of the present invention; FIG.
3 is an exemplary graph showing sigma levels according to the OCV value of the IEEE battery storage test for selecting the optimum process capability (optimal sigma level) of the present invention and the OCV value measured during the production process.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 자세히 설명하지만 본 발명의 범주가 그것에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto.
도 1은 본 발명의 실시예인 전지셀의 품질 규격 산정방법의 순서도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flowchart of a method for calculating a quality standard of a battery cell according to an embodiment of the present invention. FIG.
도 1의 순서도와 같이, 본 발명에 따른 전지셀의 품질 규격을 산정하는 방법은 (a) 단계 내지 (d) 단계(10, 20, 30, 40)를 포함하고 있다.As shown in the flowchart of FIG. 1, the method for estimating the quality standard of the battery cell according to the present invention includes (a) to (d) steps 10, 20, 30 and 40.
우선, (a) 단계(10)에서는 하기와 같이 생산 레인(lane) 별 샘플링 및 활성화 장치의 충방전하는 위치 별로 시험군을 설정하고, 선정된 트레이의 전지셀들을 시그마 수준별로 분류하여 샘플링을 수행한다.
First, in (a) step (10), a test group is set for each charge / discharge position of the sampling and activation device for each production lane as follows, and the battery cells of the selected tray are classified according to the sigma level and sampled do.
생산 레인(lane) 별 샘플링Sampling by production lane
양산품 1 로트(Lot)의 전체 데이터(data)를 대변하기 위해 모든 레인(Lane)에서 생산된 전지셀들이 시험군에 포함될 수 있도록 샘플링을 진행한다. 예를 들어, 생산 레인 별로 제조된 전지셀들을 담고 있는 트레이(Tray)들 4 내지 5개를 지정한 다음, 상기 지정된 각각의 트레이들의 생산 공정 중에 측정된 전지셀들의 전압 값들을 이용하여 상기 시험군으로 설정된 트레이 내의 각각의 전지셀들의 시그마 수준을 산정하며, 각각의 시그마 수준별로 전지셀들을 분류하여 샘플링 한다. 이때, 샘플링 수량은 전체 로트의 시그마 수준을 대변할 수 있게 비율적으로 정한다.
Sampling is performed so that the battery cells produced in all the lanes are included in the test group to represent the entire data of one lot of the production product. For example, four or five trays containing battery cells manufactured for each production lane may be designated, and voltage values of the battery cells measured during the production process of each of the specified trays may be used to determine the number of trays The level of each battery cell in the set tray is calculated, and the battery cells are classified and sampled according to each sigma level. At this time, the sampling quantity is determined proportionally to represent the sigma level of the whole lot.
충방전하는 위치 별 샘플링Sampling by charging and discharging position
양산품 1 로트의 전체 데이터를 대변하기 위해, 전지셀 활성화 장치의 각 층별로 활성화된 전지셀들을 포함하는 트레이들 4 내지 5개를 지정한 다음, 상기 지정된 각각의 트레이들의 생산 공정 중에 측정된 전지셀들의 전압 값들을 이용하여 상기 시험군으로 설정된 트레이 내의 각각의 전지셀들의 시그마 수준을 산정하며, 각각의 시그마 수준별로 전지셀들을 분류하여 샘플링 한다. 이때, 샘플링 수량은 전체 로트의 시그마 수준을 대변할 수 있게 비율적으로 정한다.
In order to represent the entire data of one lot of production product, four to five trays including activated battery cells for each layer of the battery cell activating device are designated, and then, during the production process of each designated tray, Voltage values are used to calculate the sigma level of each battery cell in the tray set to the test group, and the battery cells are classified and sampled according to each sigma level. At this time, the sampling quantity is determined proportionally to represent the sigma level of the whole lot.
도 1의 (b) 단계(20)에서는 상기 샘플링 된 전지셀들을 미국전기전자학회(IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers)의 전지 보관 시험법에 따라 하기와 같이 수행된다.
In the step (b) of FIG. 1, the sampled battery cells are performed according to the battery storage test method of IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers as follows.
IEEE 전지 보관 시험IEEE battery storage test
도 2는 본 발명의 전지 보관 시험 방법을 설명하기 위한 시간 경과에 따른 전압(Volt) 변화 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing a change in voltage (Volt) over time to explain the battery storage test method of the present invention.
IEEE 전지 보관 시험 방법을 도 2의 그래프와 함께 설명한다. 먼저, 각각의 전지셀들의 만충전 규격에 따라 만충전을 진행한 후 상온 1일 대기한다. 이때, 전압1(OCV1)를 측정하고, 섭씨 45도로 설정된 고온 챔버 안에 전지셀들을 7일간 보관한다. 이후, 다시 전지셀들을 상온에서 1일 동안 대기한 후, 전압2(OCV2)를 측정한다.
The IEEE battery storage test method will be described with the graph of FIG. First, full charge is carried out according to the full charge specification of each battery cell, followed by waiting at room temperature for one day. At this time, the voltage 1 (OCV1) is measured, and the battery cells are stored in the high-temperature chamber set at 45 degrees Celsius for 7 days. Thereafter, the battery cells again wait at room temperature for one day, and measure the voltage 2 (OCV2).
또한, 도 1의 (b) 단계(20)에서는, 상기 측정된 전압1(OCV1) 및 전압2(OCV2)의 전압차(△OCV)를 계산하여, 그 결과 값을 데이터베이스에 입력한다.1 (b), the voltage difference (OCV) between the measured voltages 1 (OCV1) and 2 (OCV2) is calculated, and the resultant value is input to the database.
도 2의 (c) 단계(30)에서는, 상기 입력된 결과 값으로부터 시험군들의 중심값 및 표준편차(시그마) 값을 산정하고, 상기 식 (1) 및 (2)에 적용하여 상한 규격 및 하한 규격을 산정하며, 이러한 상한 규격 및 하한 규격의 범위를 대표 품질 규격으로 설정한다.In step (c) of FIG. 2, the center value and the standard deviation (sigma) value of the test groups are calculated from the input result values, and applied to the equations (1) and (2) And the range of the upper limit standard and the lower limit standard is set as the representative quality standard.
도 1의 (d) 단계(40)에서는, (c) 단계(30)에서 산정된 대표 품질 규격에 따라 최적의 공정능력(최적의 시그마 수준)을 선정한다.In step (d) 40 of FIG. 1, (c) the optimum process capability (optimal sigma level) is selected according to the representative quality standard calculated in step (30).
도 3은 본 발명의 최적의 시그마 수준을 선정하기 위한 IEEE 전지 보관 테스트의 △OCV값 및 생산 공정 중 불량을 선별하기 위해 측정된 △OCV값에 따른 시그마 수준을 나타낸 하나의 예시 그래프가 도시되어 있다.3 shows an exemplary graph showing the ΔCOC values of the IEEE battery storage test for selecting the optimal sigma level of the present invention and the sigma levels according to the ΔOCV values measured to select defects in the production process .
도 3의 그래프를 살펴보면, 표준 품질 규격으로 상기 IEEE전지 보관 테스트의 결과 값으로부터 IEEE △OCV값의 상한 규격인 57.4을 산정하여 그래프에 표시하였고, 상기 상한 규격 57.4를 넘지 않는 정상 전지셀들을 포함하는 범위는 공정 중 △OCV 시그마 수준이 5 이하임으로, 최적의 시그마 수준은 5가 되는 것을 알 수 있다.Referring to the graph of FIG. 3, the upper limit of the IEEE-OCV value of 57.4 is calculated from the result of the IEEE battery storage test according to the standard quality standard, and is shown in the graph. It can be seen that the range of the OCV sigma level is 5 or less in the process, and the optimum sigma level is 5.
상기 선정된 최적의 시그마 수준을 생산 레인 별로 또는 활성화 장치의 충방전하는 위치 별로 분류되는 각각의 트레이들의 시그마 수준으로 적용하여 트레이 마다의 품질 규격을 설정하게 된다.The selected optimal sigma level is applied to the sigma level of each tray classified according to the production lane or the charging / discharging position of the activating device, thereby setting the quality standard for each tray.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀의 품질 규격 산정 방법은 공정 조건의 편차로 인한 트레이 내 및 트레이들 간 전지셀들의 품질의 산포를 감안한 품질 규격을 산정할 수 있다.
Therefore, the method of calculating the quality standard of the battery cell according to the present invention can estimate the quality standard considering the dispersion of the quality of the battery cells in the tray and between the trays due to the deviation of the process condition.
본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 가하는 것이 가능할 것이다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (13)
(a) 전지셀들을 시그마 수준별로 샘플링 하는 단계;
(b) 샘플링 된 전지셀들에 대해 전지 보관 시험을 실시하고, 그 결과 값을 데이터베이스에 입력하는 단계;
(c) 상기 입력된 결과 값으로부터 대표 품질 규격을 산정하는 단계;
(d) 상기 대표 품질 규격으로부터 최적의 공정능력(최적의 시그마 수준)을 설정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀의 품질 규격 산정방법.A method for estimating a quality standard for selecting the presence or absence of defects of battery cells,
(a) sampling battery cells by sigma level;
(b) performing a battery storage test on the sampled battery cells and inputting the result into a database;
(c) calculating a representative quality standard from the input result;
(d) setting an optimal processing capability (optimal sigma level) from the representative quality standard;
Wherein the method further comprises the steps of:
(i) 각각의 전지셀들을 만충전 규격에 따라 만충전 하는 전지 활성화 단계;
(ii) 상기 전지셀들을 상온에서 1일 동안 대기한 후, 전압1을 측정하는 단계;
(iii) 상기 전지셀들을 섭씨 45도로 설정된 고온 챔버(chamber) 안에 7일간 보관하는 단계;
(iv) 상기 전지셀들을 다시 상온에서 1일 동안 대기한 후, 전압2를 측정하는 단계;
(v) 상기 전압1과 전압2의 차이를 계산하여 전압차 △OCV를 계산하는 단계;
를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀의 품질 규격 산정방법.The method according to claim 1,
(i) a battery activating step of fully charging each battery cell according to a full charge specification;
(ii) measuring the voltage of the battery cells after standing at room temperature for one day;
(iii) storing the battery cells in a high-temperature chamber set at 45 degrees Celsius for 7 days;
(iv) measuring the voltage 2 after waiting the battery cells for one day at room temperature again;
(v) calculating a voltage difference? OCV by calculating a difference between the voltage 1 and the voltage 2;
Wherein the method further comprises the step of:
M + 4 × P (1)
M - 4 × P (2)
상기 식에서, M은 전체 전지셀들의 전압1과 전압2의 차이를 계산한 전압차 △OCV 중심값이고, 상기 P는 △OCV값들에 분산된 양을 제곱근한 대표편차이다.The method according to claim 1, wherein the step (c) comprises: calculating an upper specification limit by applying a result of the battery retention test to the following formula 1, and applying the lower specification limit ), And the upper limit specification and the lower limit specification are set as a representative quality standard.
M + 4 × P (1)
M - 4 x P (2)
Where M is a voltage difference? OCV center value calculating the difference between voltage 1 and voltage 2 of all the battery cells, and P is a representative deviation that is a square root of the amount distributed in? OCV values.
시그마수준별 샘플링 된 전지셀들의 전지 보관 시험의 결과를 입력 받는 입력부;
상기 전지 보관 시험의 결과 값을 저장하는 데이터베이스;
상기 데이터베이스로부터 정보를 제공 받아 대표 품질 규격을 산출하는 규격 설정부;
상기 대표 품질 규격 설정부에서 생성된 품질 규격을 활용하여 최적의 공정능력(최적의 시그마 수준)을 계산하는 공정능력 계산부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 품질 규격 산정시스템.A system for estimating a battery cell quality standard using the method of calculating a quality standard according to claim 1,
An input unit for receiving a result of a battery retention test of sampled battery cells according to a sigma level;
A database storing results of the battery retention test;
A specification setting unit that receives information from the database and calculates a representative quality standard;
A process capability calculating unit for calculating an optimal process capability (optimum sigma level) by utilizing the quality standard generated by the representative quality standard setting unit;
The battery cell quality standard calculation system comprising:
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