KR20150033269A - 배터리 팩의 크기 측정장치 - Google Patents

배터리 팩의 크기 측정장치 Download PDF

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Abstract

개시된 내용은 배터리 팩의 크기 측정장치에 관한 것으로서, 이송부를 통해 측정위치로 이송되는 측정대상 배터리 팩의 길이를 측정하는 길이 측정부와, 이송부를 통해 측정위치로 이송되는 측정대상 배터리 팩의 폭을 측정하는 폭 측정부와, 이송부를 통해 측정위치로 이송되는 측정대상 배터리 팩의 두께를 측정하는 두께 측정부와, 배터리 팩의 길이, 폭, 두께에 대한 정상적인 크기 데이터를 저장하고 있는 저장부와, 측정대상 배터리 팩의 양품 또는 불량 여부를 화면상에 표시하는 표시부, 그리고 측정대상 배터리 팩의 이송부를 통한 측정위치로의 이송을 제어하고, 길이 측정부, 폭 측정부 및 두께 측정부로부터 각각 입력되는 측정 데이터를 토대로 측정대상 배터리 팩의 길이, 폭, 두께를 확인하고, 확인된 측정대상 배터리 팩의 길이, 폭, 두께가 저장부에 저장된 정상적인 크기 데이터의 범위 이내인지를 비교 판단하며, 비교 판단결과를 토대로 측정대상 배터리 팩의 크기에 대한 양품 또는 불량 여부를 표시부에 표시하도록 제어하는 제어부로 구성된다.
따라서, 본 발명은 일부 제품을 샘플링하여 수동으로 계측하던 종래의 방식과 달리 자동으로 생산된 배터리 팩의 제품 크기가 정상인지를 손쉽게 판정하고, 전수 조사가 가능하며, 배터리 팩의 크기에 대한 제품 신뢰도가 높아진다.

Description

배터리 팩의 크기 측정장치{Apparatus for measuring battery pack size}
본 발명은 레이저 센서를 이용한 비접촉식으로 배터리 팩의 길이(length), 폭(width), 두께(thickness) 등의 크기를 측정하여, 불량 여부를 확인하도록 하는 배터리 팩의 크기 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(rechargeable battery)는 외부 전원으로 공급받은 전류가 양극과 음극 사이에서 물질의 산화, 환원 반응을 일으키는 과정에서 생성된 전기를 충전하는 방식으로 반영구적 사용이 가능한 전지를 말한다. 한 번 쓰고 버리는 일차전지(primary battery, 일반 건전지)가 재사용이 불가능하고 전지의 수거나 재활용 등에 드는 비용이 많다는 단점이 있는 반면, 이차전지는 여러 번 충전을 할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한, 이차전지는 노트북 컴퓨터와 휴대전화, 캠코더 등 들고다니는 전자기기뿐만 아니라 전기자동차의 핵심소재이며, 부가가치가 높아 반도체 및 디스플레이와 함께 21세기 '3대 전자부품'으로 꼽힌다. 특히 이차전지는 2011년 기준 세계시장 규모가 200억 달러를 돌파하였으며 전기자동차 시장의 성장과 더불어 중대형 에너지 저장용 이차전지 시장의 성장으로 향후 그 규모가 더 확대될 것으로 전망된다.
이차전지는 충전물질로 무엇을 쓰느냐에 따라 니켈전지, 이온전지, 리튬이온전지, 폴리머전지, 리튬폴리머전지, 리튬설파전지 등으로 나뉘어진다. 1980년대에 니켈카드뮴전지와 니켈수소전지의 등장에 이어 1990년대에 리튬계 이차전지가 등장하였고, 2000년대 이후 리튬폴리머전지가 도입되면서 이차전지의 새로운 시대를 맞고 있다.
리튬이온전지는 최근 전자 장비의 소형화 및 경량화가 실현되고 휴대용 전자 기기의 사용이 일반화됨에 따라 현재 이차전지 시장의 대부분을 차지하고 있는 것으로서, 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 물질을 음극부 및 양극부로 사용하고, 양극부과 음극부 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시켜 제조하며, 리튬 이온이 양극부 및 음극부에서 삽입 및 탈리될 때의 산화, 환원 반응에 의하여 전기적 에너지를 생성한다. 무게가 가벼운 데다 고용량의 전지를 만드는 데 유리해 소용량의 휴대전화기 배터리로부터 대용량의 전기자동차 배터리에 이르기까지 다양하게 사용되고 있다.
또한, 리튬폴리머전지는 리튬이온전지에서 한 단계 발전한 전지로, 양극과 음극 사이에 고체나 겔 형태의 폴리머 재료로 된 전해질을 사용, 전기를 발생시킨다. 모양을 다양하게 할 수 있고 현재까지 개발된 이차전지 가운데 가장 얇은 전지를 만들 수 있다는 장점이 있다.
이러한 이차전지는 통상적으로 다수의 배터리 셀을 포함하여 구성되며, 다수의 배터리 셀로 구성된 배터리 팩은 생산과정에서 크기가 정상적인지의 여부를 확인하게 된다. 즉 종래에는 생산된 배터리 팩 일부를 샘플로 추출하여 수동으로 계측하는 방식을 사용하거나, 또는 정상 크기의 모형 샘플을 만들어 놓고 생산된 각 배터리 팩을 샘플에 넣어 통과하지 못하거나 크기가 작으면 불량으로 판정하는 방식 등으로 배터리 팩의 크기를 점검하였다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 배터리 팩 크기를 측정하는 방식은, 일부 샘플링을 토대로 크기를 측정하는 방식이기 때문에 생산된 모든 배터리 팩의 크기를 전수 조사하기 어려웠으며, 이에 따라 배터리 팩 크기의 품질 및 신뢰성이 높지 않은 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-0836419호 2008. 6. 2. 대한민국 등록특허공보 제10-0527471호 2005. 11. 9.
본 발명은, 레이저 센서를 이용한 비접촉 방식으로 측정대상 배터리 팩의 길이, 폭, 두께 등을 측정하고, 측정 데이터를 정상 크기의 데이터와 비교하여 제품의 양품 또는 불량 여부를 손쉽게 확인하도록 하는 배터리 팩의 크기 측정장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 크기 측정장치는, 이송부를 통해 측정위치로 이송되는 측정대상 배터리 팩의 길이를 측정하는 길이 측정부와, 이송부를 통해 측정위치로 이송되는 측정대상 배터리 팩의 폭을 측정하는 폭 측정부와, 이송부를 통해 측정위치로 이송되는 측정대상 배터리 팩의 두께를 측정하는 두께 측정부와, 배터리 팩의 길이, 폭, 두께에 대한 정상적인 크기 데이터를 저장하고 있는 저장부와, 측정대상 배터리 팩의 양품 또는 불량 여부를 화면상에 표시하는 표시부, 그리고 측정대상 배터리 팩의 이송부를 통한 측정위치로의 이송을 제어하고, 길이 측정부, 폭 측정부 및 두께 측정부로부터 각각 입력되는 측정 데이터를 토대로 측정대상 배터리 팩의 길이, 폭, 두께를 확인하고, 확인된 측정대상 배터리 팩의 길이, 폭, 두께가 저장부에 저장된 정상적인 크기 데이터의 범위 이내인지를 비교 판단하며, 비교 판단결과를 토대로 측정대상 배터리 팩의 크기에 대한 양품 또는 불량 여부를 표시부에 표시하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 크기 측정장치는, 제어부의 제어를 토대로 현재 측정중인 측정대상 배터리 팩의 길이, 폭, 두께 데이터가 정상적인 크기 데이터의 범위를 벗어나 불량으로 판정되면 경고음을 발생시키는 경고부를 더 포함하여 구성할 수 있다.
그리고 길이 측정부는, 레이저 센서이고, 이송부의 상부 공간에 고정, 설치되어, 점 방식의 측정을 토대로 이송부를 통해 이송중인 측정대상 배터리 팩이 감지되는 시작 지점부터 종료 지점까지의 시간을 측정하여 제어부로 출력하며, 제어부에서는 길이 측정부에서 측정한 이송부를 통해 이송중인 측정대상 배터리 팩이 감지되는 시작 지점부터 종료 지점까지의 시간 정보와 이송부의 이송속도를 토대로 측정대상 배터리 팩의 길이를 확인하도록 구성하는 것이 바람직하다.
그리고 폭 측정부와 두께 측정부는, 레이저 센서이고, 이송부의 전방 및 측면에 각각 고정, 설치되어, 선 방식의 측정을 토대로 이송부를 통해 이송중인 측정대상 배터리 팩의 수평방향 측정 데이터와 측정대상 배터리 팩의 수직방향 측정 데이터를 제어부로 출력하며, 제어부에서는 폭 측정부와 두께 측정부에서 각각 측정한 이송부를 통해 이송중인 측정대상 배터리 팩의 수평방향 측정 데이터와 측정대상 배터리 팩의 수직방향 측정 데이터를 토대로 측정대상 배터리 팩의 폭과 두께를 확인하도록 구성하는 것이 바람직하다.
이상에서와 같이 본 발명의 배터리 팩의 크기 측정장치에 따르면, 레이저 센서를 이용한 비접촉 방식으로 배터리 팩의 길이, 폭, 두께를 측정하고, 측정 데이터를 정상 크기의 데이터와 비교하여 양품 또는 불량 여부를 확인함으로써, 종래처럼 생산된 일부 제품을 샘플링하여 수동으로 계측하던 방식과 달리 자동으로 배터리 팩의 제품 크기가 정상인지를 손쉽게 판정할 수 있음은 물론, 비교적 짧은 시간 동안 배터리 팩의 전수 조사가 가능하며, 배터리 팩의 크기에 대한 제품 신뢰도가 높아지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 크기 측정장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 크기 측정장치의 구조를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 크기 측정장치의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 배터리 팩의 크기 측정장치를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 크기 측정장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 크기 측정장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 측정장치는, 길이 측정부(10), 폭 측정부(20), 두께 측정부(30), 저장부(40), 표시부(50), 경고부(60), 제어부(70) 등으로 구성된다.
길이 측정부(10)는 이송부(3)를 통해 측정위치로 이송되는 측정대상 배터리 팩(1)의 길이를 측정하여 제어부(70)로 출력한다. 이송부(3)는 측정대상 배터리 팩(1)을 측정위치로 이송시키는데, 통상적인 가이드 레일, 컨베이어 벨트 등을 사용할 수 있다.
이때 길이 측정부(10)는 점 측정방식의 레이저 센서로서, 도 2에 도시된 바와 같이 이송부(3)의 상부 공간에 고정, 설치되어 있다. 그리고 점 방식의 측정을 토대로 이송부(3)를 통해 이송중인 측정대상 배터리 팩(1)이 감지되는 시작 지점부터 종료 지점까지의 시간(즉 이송부(3)의 상부에서 하부 방향으로 발신한 점 방식의 레이저 신호가 측정대상 배터리 팩(1)에 의해 반사되어 수신되는 시간)을 측정하여 제어부(70)로 출력한다. 이에 따라 제어부(70)에서는 길이 측정부(10)에서 측정한 이송부(3)를 통해 이송중인 측정대상 배터리 팩(1)이 감지되는 시작 지점부터 종료 지점까지의 시간 정보와 이송부(3)의 이송속도를 토대로 측정대상 배터리 팩(1)의 길이를 확인하게 된다.
폭 측정부(20)는 이송부(3)를 통해 측정위치로 이송되는 측정대상 배터리 팩(1)의 폭을 측정하여 제어부(70)로 출력한다.
두께 측정부(30)는 이송부(3)를 통해 측정위치로 이송되는 측정대상 배터리 팩(1)의 두께를 측정하여 제어부(70)로 출력한다.
이때 폭 측정부(20)와 두께 측정부(30)는, 선 측정방식의 레이저 센서로서, 도 2에 도시된 바와 같이 이송부(3)의 전방 및 측면에 각각 고정, 설치되어 있다. 그리고 선 방식의 측정을 토대로 이송부(3)를 통해 이송중인 측정대상 배터리 팩(1)의 수평방향 측정 데이터(즉 전방의 이송부(3)를 통해 이송중인 측정대상 배터리 팩(1)에 수평방향으로 발신한 선 방식의 레이저 신호가 측정대상 배터리 팩(1)에 의해 반사되어 수신된 크기)와 측정대상 배터리 팩(1)의 수직방향 측정 데이터(즉 이송부(3)를 통해 이송중인 측정대상 배터리 팩(1)의 측면에 수직방향으로 발신한 선 방식의 레이저 신호가 측정대상 배터리 팩(1)에 의해 반사되어 수신된 크기)를 제어부(70)로 출력한다. 이에 따라 제어부(70)에서는 폭 측정부(20)와 두께 측정부(30)에서 각각 측정한 이송부(3)를 통해 이송중인 측정대상 배터리 팩(1)의 수평방향 측정 데이터와 측정대상 배터리 팩(1)의 수직방향 측정 데이터를 토대로 측정대상 배터리 팩(1)의 폭과 두께를 확인하게 된다.
저장부(40)는 생산된 배터리 팩의 길이, 폭, 두께에 대한 정상적인 크기 데이터를 저장하고 있다.
표시부(50)는 통상적으로 사용되는 LCD, LED 등의 모니터로서, 제어부(70)의 제어를 토대로 측정대상 배터리 팩(1)의 양품 또는 불량 여부를 화면상에 표시한다. 이때 표시부(50)는 측정대상 배터리 팩(1)의 세부 측정값을 함께 표시할 수 있다.
경고부(60)는 제어부(70)의 제어를 토대로 현재 측정중인 측정대상 배터리 팩(1)의 길이, 폭, 두께 데이터가 정상적인 크기 데이터의 범위를 벗어나 불량으로 판정되면 경고음을 발생시켜 관리자가 즉시 확인할 수 있도록 한다. 이때 경고부(60)는 본 발명에서 별도로 구성하지 않아도 무방하다.
제어부(70)는 관리자가 사용하는 통상적인 컴퓨터로서, 측정대상 배터리 팩(1)을 이송부(3)를 통해 측정위치로 이송하도록 제어하고, 길이 측정부(10), 폭 측정부(20) 및 두께 측정부(30)로부터 각각 입력되는 측정 데이터를 토대로 측정대상 배터리 팩(1)의 길이, 폭, 두께를 확인한다. 그리고 확인된 측정대상 배터리 팩(1)의 길이, 폭, 두께가 저장부(40)에 저장된 정상적인 크기 데이터의 범위 이내인지를 비교 판단하며, 비교 판단결과를 토대로 측정대상 배터리 팩(1)의 크기에 대한 양품 또는 불량 여부를 표시부(50)에 표시하도록 제어한다.
한편, 상술한 길이 측정부(10), 폭 측정부(20) 및 두께 측정부(30) 각각의 설치 위치는 도 2에 도시된 것과 달리 측정장치의 설계나 사용환경에 따라 변경하여 설치될 수 있음은 물론이다.
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 배터리 팩의 크기 측정장치의 동작과정을 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 크기 측정장치의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
우선, 제어부(70)는 측정대상 배터리 팩(1)을 가이드 레일, 컨베이어 벨트 등으로 구성되는 이송부(3)를 통해 측정위치로 이송하도록 제어한다(S10).
이송부(3)를 통해 이송되는 측정대상 배터리 팩(1)은 길이 측정부(10), 폭 측정부(20) 및 두께 측정부(30)에서 길이, 폭 및 두께가 각각 측정되고, 길이 측정부(10), 폭 측정부(20) 및 두께 측정부(30)는 길이, 폭 및 두께에 대한 측정 데이터를 제어부(70)로 출력한다(S20).
즉 길이 측정부(10)에서는 점 방식의 측정을 토대로 이송부(3)를 통해 이송중인 측정대상 배터리 팩(1)이 감지되는 시작 지점부터 종료 지점까지의 시간을 측정하여 제어부(70)로 출력한다. 그리고 폭 측정부(20) 및 두께 측정부(30)에서는 선 방식의 측정을 토대로 이송부(3)를 통해 이송중인 측정대상 배터리 팩(1)의 수평방향 측정 데이터와 측정대상 배터리 팩(1)의 수직방향 측정 데이터를 제어부(70)로 출력한다.
그러면 제어부(70)는 길이 측정부(10)에서 측정한 이송부(3)를 통해 이송중인 측정대상 배터리 팩(1)이 감지되는 시작 지점부터 종료 지점까지의 시간 정보와 이송부(3)의 이송속도를 토대로 측정대상 배터리 팩(1)의 길이를 확인함과 동시에, 폭 측정부(20)와 두께 측정부(30)에서 각각 측정한 이송부(3)를 통해 이송중인 측정대상 배터리 팩(1)의 수평방향 측정 데이터와 측정대상 배터리 팩(1)의 수직방향 측정 데이터를 토대로 측정대상 배터리 팩(1)의 폭과 두께를 확인한다(S30).
S30 단계를 통해 측정대상 배터리 팩(1)의 길이, 폭, 두께에 대한 크기 데이터를 확인한 이후, 제어부(70)는 확인된 측정대상 배터리 팩(1)의 길이, 폭, 두께를 포함한 크기 데이터를 저장부(40)에 저장되어 있는 배터리 팩의 길이, 폭, 두께에 대한 정상적인 크기 데이터를 비교한다(S40).
그리고 제어부(70)는 비교 결과 현재 확인된 측정대상 배터리 팩(1)의 길이, 폭, 두께의 크기 데이터가 저장부(40)에 저장된 정상적인 크기 데이터의 범위 이내인지를 판단한다(S50).
S50 단계의 판단결과 측정대상 배터리 팩(1)의 길이, 폭, 두께의 크기 데이터가 정상적인 크기 데이터의 범위를 벗어나면, 제어부(70)는 측정대상 배터리 팩(1)의 크기에 대한 불량 판정을 표시부(50)를 통해 표시한다(S60).
측정대상 배터리 팩(1)의 크기에 대한 불량 판정을 표시부(50)를 통해 표시한 이후, 제어부(70)는 경고부(60)를 통해 현재 측정중인 배터리 팩(1)의 크기가 불량으로 판정되었음을 알리는 경고음을 발생시켜 관리자가 즉시 확인하도록 할 수 있다(S70).
그러나, S50 단계의 판단결과 측정대상 배터리 팩(1)의 길이, 폭, 두께의 크기 데이터가 정상적인 크기 데이터의 범위 이내이면, 제어부(70)는 측정대상 배터리 팩(1)의 크기에 대한 양품 판정을 표시부(50)를 통해 표시한다(S80).
마지막으로 제어부(70)는 측정대상 배터리 팩(1)의 양품 또는 불량 판정이 모두 종료되었는지를 판단하여, 작업이 모두 종료될 때까지 상술한 S10 단계 이후를 반복하여 수행한다(S90).
이처럼 본 발명은, 생산된 제품의 일부를 샘플링하여 수동으로 계측하던 종래와 달리 자동으로 배터리 팩의 제품 크기가 정상인지를 판정할 수 있음은 물론, 짧은 시간 동안 전수 조사가 가능해졌으며, 배터리 팩 크기에 대한 제품 신뢰도를 높일 수 있다.
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1 : 배터리 팩 3 : 이송부
10 : 길이 측정부 20 : 폭 측정부
30 : 두께 측정부 40 : 저장부
50 : 표시부 60 : 경고부
70 : 제어부

Claims (4)

  1. 이송부를 통해 측정위치로 이송되는 측정대상 배터리 팩의 길이를 측정하는 길이 측정부,
    상기 이송부를 통해 측정위치로 이송되는 상기 측정대상 배터리 팩의 폭을 측정하는 폭 측정부,
    상기 이송부를 통해 측정위치로 이송되는 상기 측정대상 배터리 팩의 두께를 측정하는 두께 측정부,
    배터리 팩의 길이, 폭, 두께에 대한 정상적인 크기 데이터를 저장하고 있는 저장부,
    상기 측정대상 배터리 팩의 양품 또는 불량 여부를 화면상에 표시하는 표시부, 그리고
    상기 측정대상 배터리 팩의 상기 이송부를 통한 측정위치로의 이송을 제어하고, 상기 길이 측정부, 상기 폭 측정부 및 상기 두께 측정부로부터 각각 입력되는 측정 데이터를 토대로 상기 측정대상 배터리 팩의 길이, 폭, 두께를 확인하고, 확인된 상기 측정대상 배터리 팩의 길이, 폭, 두께가 상기 저장부에 저장된 정상적인 크기 데이터의 범위 이내인지를 비교 판단하며, 비교 판단결과를 토대로 상기 측정대상 배터리 팩의 크기에 대한 양품 또는 불량 여부를 상기 표시부에 표시하도록 제어하는 제어부
    를 포함하는 배터리 팩의 크기 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부의 제어를 토대로 현재 측정중인 상기 측정대상 배터리 팩의 길이, 폭, 두께 데이터가 정상적인 크기 데이터의 범위를 벗어나 불량으로 판정되면 경고음을 발생시키는 경고부를 더 포함하는 배터리 팩의 크기 측정장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 길이 측정부는,
    레이저 센서이고, 상기 이송부의 상부 공간에 고정, 설치되어, 점 방식의 측정을 토대로 상기 이송부를 통해 이송중인 상기 측정대상 배터리 팩이 감지되는 시작 지점부터 종료 지점까지의 시간을 측정하여 상기 제어부로 출력하며,
    상기 제어부는, 상기 길이 측정부에서 측정한 상기 이송부를 통해 이송중인 측정대상 배터리 팩이 감지되는 시작 지점부터 종료 지점까지의 시간 정보와 상기 이송부의 이송속도를 토대로 상기 측정대상 배터리 팩의 길이를 확인하는 배터리 팩의 크기 측정장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 폭 측정부와 상기 두께 측정부는,
    레이저 센서이고, 상기 이송부의 전방 및 측면에 각각 고정, 설치되어, 선 방식의 측정을 토대로 상기 이송부를 통해 이송중인 상기 측정대상 배터리 팩의 수평방향 측정 데이터와 측정대상 배터리 팩의 수직방향 측정 데이터를 상기 제어부로 출력하며,
    상기 제어부는, 상기 폭 측정부와 상기 두께 측정부에서 각각 측정한 상기 이송부를 통해 이송중인 상기 측정대상 배터리 팩의 수평방향 측정 데이터와 상기 측정대상 배터리 팩의 수직방향 측정 데이터를 토대로 상기 측정대상 배터리 팩의 폭과 두께를 확인하는 배터리 팩의 크기 측정장치.
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KR20170103341A (ko) * 2016-03-04 2017-09-13 주식회사 엘지화학 레이저 센서를 포함하는 전지셀 두께 측정장치 및 이를 사용하여 전지셀의 두께를 측정하는 방법

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