KR20210150215A - 배터리 스웰링 검사 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20210150215A
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고동완
김두열
이기영
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치는 판상으로 구성된 상판; 판상으로 구성되고, 상기 상판에 대면되게 위치하며, 상부에 배터리가 안착될 수 있도록 구성된 하판; 상기 상판의 일부분 및 상기 하판의 일부분이 고정 결합되도록 구성된 고정 프레임; 상기 하판의 상부 또는 하부 중 적어도 한 부분에 위치하고, 상기 배터리로부터 상기 하판을 향해 가해지는 제1 압력값을 측정하도록 구성된 압력 측정 유닛; 및 상기 상판의 하부면 또는 상기 하판의 상부면에 결합되도록 구성된 결합면과 상기 배터리와 대면되도록 상기 결합면의 반대측에 위치하여 적어도 일부분에 압력이 가해지도록 구성된 측정면을 포함하고, 상기 배터리로부터 상기 측정면의 적어도 일부분에 가해지는 압력과 미리 설정된 참조값을 기준으로 상기 측정면의 압력 분포를 측정하도록 구성된 압력 측정 패드를 포함한다.

Description

배터리 스웰링 검사 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR INSPECTING BATTERY SWELLING}
본 발명은 배터리 스웰링 검사 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리 셀의 스웰링을 검사할 수 있는 배터리 스웰링 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 배터리는 충전 및 방전 과정 또는 고온 상태에서 내부에 가스가 발생해 부풀어 오르는 스웰링(Swelling)이 발생될 수 있다. 배터리의 스웰링에 의해 화재 또는 폭발의 위험이 있기 때문에, 배터리의 스웰링 거동을 정확하게 검사하는 것이 중요하다.
종래에는 복수의 로드 셀을 이용하여 배터리의 스웰링을 검사하는 장치가 개시되었다(특허문헌 1). 특허문헌 1을 참조하면, 제1 판, 복수의 로드 셀, 제2 판, 피측정물(배터리 셀), 및 제3 판이 적층되고, 제1 판, 제2 판 및 제3판은 복수의 체결 부재를 통해 고정된다. 특히, 배터리 셀과 복수의 로드 셀 사이에 구비된 제2 판이 체결 부재에 의해 고정되기 때문에, 배터리 셀의 부위별 스웰링 압력이 복수의 로드 셀에 전달되는데 손실이 많이 발생될 수 밖에 없는 구조이다. 즉, 특허문헌 1은, 체결 부재에 의해서 스웰링 압력에 따른 제2 판의 움직임이 구속되기 때문에, 배터리 셀의 스웰링을 정확하게 검사할 수 없는 한계가 있다.
또한, 특허문헌 1의 도 9를 참조하면, 제2 판이 복수의 부분 평판으로 구성되고, 각 부분 평판은 연결부에 의해 상호 연결되는 구조가 개시되었다. 부분 평판들이 서로 연결되어 있기 때문에, 어느 하나의 부분 평판에 가해지는 스웰링 압력이 다른 부분 평판에도 영향을 미칠 수 있는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 1의 복수의 부분 평판은 탄성 또는 연성을 갖는 재질로 형성된 연결부에 의해 서로 구속된다. 즉, 어느 하나의 부분 평판에 스웰링 압력이 가해지면, 이러한 스웰링 압력은 하부 방향에 위치한 로드 셀을 향해서만 전달되는 것이 아니라 연결부를 통해 분산되는 문제가 있다.
상술한 문제들을 고려하면, 특허문헌 1에 개시된 배터리 셀 압력 측정 장치에 의해 측정되는 배터리 셀의 압력은 부정확할 수 있는 문제가 있다.
KR 10-2017-0042082 A
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리의 스웰링 분포 및/또는 배터리의 부위별 스웰링 압력을 검출할 수 있는 배터리 스웰링 검사 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 스웰링 검사 장치는 판상으로 구성된 상판; 판상으로 구성되고, 상기 상판에 대면되게 위치하며, 상부에 배터리가 안착될 수 있도록 구성된 하판; 상기 상판의 일부분 및 상기 하판의 일부분이 고정 결합되도록 구성된 고정 프레임; 상기 하판의 상부 또는 하부 중 적어도 한 부분에 위치하고, 상기 배터리로부터 상기 하판을 향해 가해지는 제1 압력값을 측정하도록 구성된 압력 측정 유닛; 및 상기 상판의 하부면 또는 상기 하판의 상부면에 결합되도록 구성된 결합면과 상기 배터리와 대면되도록 상기 결합면의 반대측에 위치하여 적어도 일부분에 압력이 가해지도록 구성된 측정면을 포함하고, 상기 배터리로부터 상기 측정면의 적어도 일부분에 가해지는 압력과 미리 설정된 참조값을 기준으로 상기 측정면의 압력 분포를 측정하도록 구성된 압력 측정 패드를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 스웰링 검사 장치는 상기 압력 측정 유닛 및 상기 압력 측정 패드와 연결되어 상기 제1 압력값 및 상기 압력 분포를 획득하고, 획득된 제1 압력값 및 획득된 압력 분포에 따라 상기 측정면의 각각의 부분에 가해진 복수의 제2 압력값을 산출하며, 산출된 복수의 제2 압력값에 기반하여 상기 배터리의 스웰링 여부를 검출하도록 구성된 프로세서를 더 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 제1 압력값에 따라 상기 압력 분포를 치환하여 상기 측정면에 가해진 절대 압력값을 산출하고, 산출된 절대 압력값과 상기 압력 분포에 기반하여 상기 복수의 제2 압력값을 각각 산출하도록 구성될 수 있다.
상기 압력 측정 유닛은, 상기 하판의 하부에 위치하고, 헤드가 상기 하판의 하부면을 향하도록 위치하며, 상기 헤드에 가해지는 상기 제1 압력값을 측정하도록 구성된 제1 압력 측정 유닛을 포함할 수 있다.
상기 압력 측정 패드는, 상기 결합면이 상기 상판의 하부면에 결합되도록 구성될 수 있다.
상기 압력 측정 유닛은, 상기 하판의 상부면에 결합된 복수의 압력 측정 소자를 포함하고, 상기 복수의 압력 측정 소자 각각에 의해 측정된 단위 압력값에 기반하여 상기 제1 압력값을 측정하도록 구성된 제2 압력 측정 유닛을 포함할 수 있다.
상기 압력 측정 유닛은, 상기 하판의 하부에 위치하고, 헤드가 상기 하판의 하부면을 향하도록 위치하며, 상기 헤드에 가해지는 제3 압력값을 측정하도록 구성된 제3 압력 측정 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 제2 압력 측정 유닛과 연결되어 상기 제1 압력값을 획득하고, 상기 제3 압력 측정 유닛과 상기 제3 압력값을 획득하며, 상기 제1 압력값에 기반하여 상기 제3 압력값을 보정하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 보정된 제3 압력값 및 상기 압력 분포에 기반하여 상기 복수의 제2 압력값을 산출하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 획득된 압력 분포와 상기 산출된 복수의 제2 압력값에 기반하여, 상기 배터리의 스웰링 분포 및 부위별 스웰링 압력 중 적어도 하나를 검출하도록 구성될 수 있다.
상기 압력 측정 패드는, 상기 참조값을 기준값으로 하여, 상기 측정면에 가해지는 압력에 대한 상대 압력 분포를 측정하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 제조 장치는 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 스웰링 검사 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 스웰링 검사 방법은 판상으로 구성된 상판과 하판 사이에 개재된 배터리의 스웰링을 검사하는 배터리 스웰링 검사 방법에 있어서, 상기 하판의 상부 또는 하부 중 적어도 한 부분에 위치하고, 상기 배터리로부터 상기 하판을 향해 가해지는 제1 압력값을 측정하도록 구성된 압력 측정 유닛에서, 상기 배터리로부터 상기 하판을 향해 가해지는 제1 압력값을 측정하는 제1 압력 측정 단계; 상기 상판의 하부면 또는 상기 하판의 상부면에 결합되도록 구성된 결합면과 상기 배터리와 대면되도록 상기 결합면의 반대측에 위치하여 적어도 일부분에 압력이 가해지도록 구성된 측정면을 포함하는 압력 측정 패드에서, 상기 배터리로부터 상기 측정면의 적어도 일부분에 가해진 압력과 미리 설정된 참조값을 기준으로 상기 측정면의 압력 분포를 측정하는 압력 분포 측정 단계; 프로세서에서, 상기 제1 압력값 및 상기 압력 분포에 따라 상기 측정면의 각각의 부분에 가해진 복수의 제2 압력값을 산출하는 제2 압력 측정 단계; 및 상기 프로세서에서, 산출된 복수의 제2 압력값에 기반하여 상기 배터리의 스웰링 여부를 검출하는 스웰링 검출 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리의 각각의 국부에 대한 스웰링 압력 및 스웰링 분포가 검출될 수 있다. 따라서, 배터리 스웰링 검사 장치는 배터리의 스웰링을 보다 정확하고 정밀하게 검사할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치에서 일부 구성만을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치에서 압력 측정 유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치의 제1 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치의 제2 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치의 제3 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치에 포함되는 제2 압력 측정 유닛의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 제2 압력 측정 유닛에 포함되는 압력 측정 소자의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치에 포함되는 제2 압력 측정 유닛의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치의 제4 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 도 10의 제4 실시예에서 배터리가 개재된 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 프로세서와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치(100)에서 일부 구성만을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치(100)는 상판(110), 하판(120), 고정 프레임(130), 압력 측정 유닛(140), 및 압력 측정 패드(150)를 포함할 수 있다.
여기서, 배터리(10)는 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 배터리(10)로 간주될 수 있다. 또한, 배터리(10)는 복수의 배터리(10) 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 구비된 배터리(10) 모듈을 의미할 수도 있다.
상판(110) 및 하판(120)은 판상으로 구성될 수 있다. 그리고, 하판(120)은 상기 상판(110)에 대면되게 위치하며, 상부에 배터리(10)가 안착될 수 있도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 상판(110)과 하판(120)은 판상으로 구성되고, 서로 대면되게 위치할 수 있다. 즉, 상판(110)과 하판(120)은 소정의 거리만큼 이격되어 위치하고, 하판(120)과 상판(110) 사이에는 배터리(10)가 개재될 수 있다. 구체적으로, 배터리(10)는 상판(110)과 하판(120)의 사이에서 하판(120)의 상부에 안착될 수 있다.
고정 프레임(130)은 상기 상판(110)의 일부분 및 상기 하판(120)의 일부분이 고정 결합되도록 구성될 수 있다.
고정 프레임(130)은 상판(110)과 하판(120)이 길이 방향(x축 방향) 및 너비 방향(y축 방향)으로 움직이거나 흔들리지 않도록, 상판(110)의 일부분과 하판(120)의 일부분을 고정시킬 수 있다.
또한, 상판(110)과 하판(120) 사이의 거리는 개재되는 배터리(10)에 따라 조절될 수 있다. 즉, 고정 프레임(130)에서 상판(110) 및 하판(120)이 각각 고정 결합되는 위치는 배터리(10)에 따라 조절될 수 있다. 고정 프레임(130)에 상판(110)과 하판(120)이 고정 결합되는 위치가 배터리(10)에 따라 조절될 수 있기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치(100)는 배터리(10)의 크기에 제한되지 않고, 다양한 배터리(10)의 스웰링을 검사할 수 있다.
압력 측정 유닛(140)은 상기 하판(120)의 상부 또는 하부 중 적어도 한 부분에 위치하도록 구성될 수 있다. 또한, 압력 측정 유닛(140)은 상기 배터리(10)로부터 상기 하판(120)을 향해 가해지는 제1 압력값을 측정하도록 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치(100)에서 압력 측정 유닛(140)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 압력 측정 유닛(140)은 제1 압력 측정 유닛(141) 및 제2 압력 측정 유닛(142) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 압력 측정 유닛(141)과 제2 압력 측정 유닛(142)은 서로 다른 형상을 가진 유닛일 수 있다. 제1 압력 측정 유닛(141)과 제2 압력 측정 유닛(142)은 형상이 서로 다르기 때문에, 배터리 스웰링 검사 장치(100)에서 구비되는 위치가 서로 다를 수 있다.
예컨대, 제1 압력 측정 유닛(141)은 1개의 압력 측정 소자로 구성되고, 하판(120)의 하부 중 적어도 한 부분에 위치할 수 잇다. 반대로, 제2 압력 측정 유닛(142)은 복수의 압력 측정 소자로 구성되고, 하판(120)의 상부 중 적어도 한 부분에 위치할 수 있다.
압력 측정 패드(150)는 상기 상판(110)의 하부면 또는 상기 하판(120)의 상부면에 결합되도록 구성된 결합면과 상기 배터리(10)와 대면되도록 상기 결합면의 반대측에 위치하여 적어도 일부분에 압력이 가해지도록 구성된 측정면을 포함하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 압력 측정 패드(150)는 일면이 결합면이고, 일면의 반대면이 측정면인 패드의 형상일 수 있다. 결합면은 상판(110)의 하부면 또는 하판(120)의 상부면에 결합되고, 측정면은 배터리(10)와 접촉될 수 있다.
바람직하게, 압력 측정 패드(150)에는 판상의 압력 측정 소자가 구비될 수 있다. 그리고, 압력 측정 패드(150)의 결합면은 상판(110)의 하부면 또는 하판(120)의 상부면에 결합되고, 측정면에 가해지는 배터리(10)의 압력은 판상의 압력 측정 소자를 통해 측정될 수 있다. 예컨대, 압력 측정 패드(150)에 구비되는 압력 측정 소자는 판상의 감압식 압력 센서가 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치(100)의 제1 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치(100)의 제2 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치(100)의 제3 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 배터리 스웰링 검사 장치(100)는 제1 압력 측정 유닛(141)과 압력 측정 패드(150)를 포함할 수 있다.
예컨대, 도 4의 실시예에서, 제1 압력 측정 유닛(141)은 하판(120)의 하부에 위치하여, 헤드가 하판(120)의 하부면에 접촉될 수 있다. 그리고, 압력 측정 패드(150)는 상판(110)의 하부면에 결합될 수 있다. 구체적으로는, 압력 측정 패드(150)의 결합면이 상판(110)의 하부면에 부착될 수 있다. 그리고, 배터리(10)는 하판(120)과 압력 측정 패드(150) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 배터리(10)는 하판(120)의 상부면에 안착될 수 있다.
또한, 도 5의 실시예에서, 제1 압력 측정 유닛(141)은 하판(120)의 하부에 위치하여, 헤드가 하판(120)의 하부면에 접촉될 수 있다. 그리고, 압력 측정 패드(150)는 하판(120)의 상부면에 결합될 수 있다. 구체적으로는, 압력 측정 패드(150)의 결합면이 하판(120)의 상부면에 부착될 수 있다. 그리고, 배터리(10)는 상판(110)과 압력 측정 패드(150) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 배터리(10)는 압력 측정 패드(150)의 접촉면에 안착될 수 있다.
도 6을 참조하면, 배터리 스웰링 검사 장치(100)는 제2 압력 측정 유닛(142)과 압력 측정 패드(150)를 포함할 수 있다.
예컨대, 도 6의 실시예에서, 제2 압력 측정 유닛(142)은 하판(120)의 상부에 위치하여, 하판(120)의 상부면에 결합될 수 있다. 구체적으로, 제2 압력 측정 유닛(142)은 하판(120)의 상부면에 부착될 수 있다. 그리고, 압력 측정 패드(150)는 상판(110)의 하부면에 결합될 수 있다. 구체적으로는, 압력 측정 패드(150)의 결합면이 상판(110)의 하부면에 부착될 수 있다. 그리고, 배터리(10)는 제2 압력 측정 유닛(142)과 압력 측정 패드(150) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 배터리(10)는 제2 압력 측정 유닛(142)에 안착될 수 있다.
압력 측정 패드(150)는 상기 배터리(10)로부터 상기 측정면의 적어도 일부분에 가해지는 압력과 미리 설정된 참조값을 기준으로 상기 측정면의 압력 분포를 측정하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 압력 측정 패드(150)는, 상기 참조값을 기준값으로 하여, 상기 측정면에 가해지는 압력에 대한 상대 압력 분포를 측정하도록 구성될 수 있다. 즉, 압력 측정 패드(150)는 배터리(10)로부터 측정면의 적어도 일부분에 가해지는 압력 분포를 측정할 수 있다. 여기서, 압력 측정 패드(150)는 미리 설정된 참조값을 기준으로, 측정면에 가해지는 상대 압력 분포를 측정할 수 있다.
예컨대, 미리 설정된 참조값은 0으로 설정될 수 있다. 도 4 내지 도 6의 실시예에서, 배터리(10)가 개재되고, 배터리(10)의 충전 및 방전이 수행되기 전에 참조값이 설정될 수 있다. 이후, 배터리(10)가 충전 및 방전되는 과정에서 측정면의 어느 한 부분에 압력이 가해질 수 있다. 이 경우, 압력 측정 패드(150)는 압력이 가해지는 부분에 대한 상대 압력값을 양의 실수값으로 측정할 수 있다.
구체적인 예로, 참조값이 0으로 설정되었고, 배터리(10)가 충전 및 방전되는 과정에서 측정면의 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분에서 배터리(10)로부터 압력이 가해졌다고 가정한다. 압력 측정 패드(150)는 제1 부분의 상대 압력값, 제2 부분의 상대 압력값, 및 제3 부분의 상대 압력값을 각각 +100, +200, 및 +300으로 측정할 수 있다. 그리고, 측정면에서 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분을 제외한 나머지 부분의 상대 압력값은 0으로 측정할 수 있다. 이와 같은 방식으로, 압력 측정 패드(150)는 측정면 전체의 상대 압력 분포를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치(100)는 개재된 배터리(10)가 충전 및 방전되는 과정에서, 배터리(10)로부터 압력 측정 유닛(140)에 가해지는 제1 압력값과 배터리(10)로부터 압력 측정 패드(150)에 가해지는 압력 분포를 측정할 수 있다.
배터리 스웰링 검사 장치(100)에 따르면, 압력 측정 유닛(140)에 의해 배터리(10)로부터 가해지는 절대 압력이 측정될 수 있을 뿐만 아니라, 압력 측정 패드(150)에 의해 배터리(10)로부터 가해지는 상대 압력 분포가 측정될 수 있다. 즉, 배터리(10)의 스웰링 검사 과정에서, 배터리(10)로부터 가해지는 절대 압력 및 상대 압력 분포가 모두 고려될 수 있기 때문에, 배터리(10)의 전체에 대한 스웰링 압력 및 스웰링 분포뿐만 아니라, 배터리(10)의 각각의 국부에 대한 스웰링 압력 및 스웰링 분포가 검출될 수 있다. 따라서, 배터리 스웰링 검사 장치(100)는 배터리(10)의 스웰링을 보다 정확하고 정밀하게 검사할 수 있는 장점이 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치(100)는 프로세서(160)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 프로세서(160)는 본 발명에서 수행되는 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 프로세서(160)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서(160)에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 프로세서(160) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(160)와 연결될 수 있다.
프로세서(160)는 상기 압력 측정 유닛(140) 및 상기 압력 측정 패드(150)와 연결되어 상기 제1 압력값 및 상기 압력 분포를 획득하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 프로세서(160)는 압력 측정 유닛(140)으로부터 측정된 제1 압력값을 수신하고, 압력 측정 패드(150)로부터 측정된 압력 분포를 수신할 수 있다.
또한, 프로세서(160)는 획득된 제1 압력값 및 획득된 압력 분포에 따라 상기 측정면의 각각의 부분에 가해진 복수의 제2 압력값을 산출하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 프로세서(160)는, 상기 제1 압력값에 따라 상기 압력 분포를 치환하여 상기 측정면에 가해진 절대 압력값을 산출하고, 산출된 절대 압력값과 상기 압력 분포에 기반하여 상기 복수의 제2 압력값을 각각 산출하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 압력 측정 유닛(140)은 배터리(10)로부터 가해지는 총 압력값을 제1 압력값으로 측정할 수 있다. 예컨대, 제1 압력값은 0 내지 100 뉴턴 사이의 절대 압력값을 측정될 수 있다. 그리고, 압력 측정 패드(150)는 측정면의 각각의 부분에 배터리(10)로부터 가해지는 상대 압력 분포를 측정할 수 있다.
따라서, 프로세서(160)는 배터리(10)로부터 가해지는 총 압력값인 제1 압력값과 배터리(10)로부터 가해지는 상대 압력 분포에 기반하여, 압력 측정 패드(150)의 측정면의 각 부분에 가해지는 제2 압력값을 산출할 수 있다. 여기서, 제2 압력값은 제1 압력값과 마찬가지로 0 내지 100 뉴턴[N] 사이의 절대 압력값일 수 있다.
예컨대, 압력 측정 패드(150)는 측정면의 제1 부분의 상대 압력값, 제2 부분의 상대 압력값, 및 제3 부분의 상대 압력값을 각각 +100, +200, 및 +300으로 측정하였고, 압력 측정 유닛(140)은 배터리(10)로부터 가해지는 제1 압력값을 6[N]으로 측정하였다고 가정한다. 프로세서(160)는 측정면의 제1 부분의 상대 압력값과 제1 압력값에 기반하여, 제1 부분에 대한 제2 압력값을 1[N]으로 산출할 수 있다. 마찬가지로, 프로세서(160)는 측정면의 제2 부분에 대한 제2 압력값을 2[N]으로 산출하고, 측정면의 제3 부분에 대한 제2 압력값을 3[N]으로 산출할 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는 측정면에서 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분을 제외한 나머지 부분에 대한 제2 압력값을 0[N]으로 산출할 수 있다.
프로세서(160)는 산출된 복수의 제2 압력값에 기반하여 상기 배터리(10)의 스웰링 여부를 검출하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 프로세서(160)는, 상기 획득된 압력 분포와 상기 산출된 복수의 제2 압력값에 기반하여, 상기 배터리(10)의 스웰링 분포 및 부위별 스웰링 압력 중 적어도 하나를 검출하도록 구성될 수 있다.
여기서, 배터리(10)의 스웰링 분포란, 압력 측정 패드(150)에 의해 측정된 압력 분포에 의해 검출되는 것으로, 배터리(10)가 충전 및 방전되면서 부푸는 정도에 대한 분포일 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 스웰링 분포는 참조값을 기준으로 상대 압력 분포로 표현될 수 있다.
그리고, 부위별 스웰링 압력이란, 프로세서(160)가 획득한 압력 분포와 산출한 제2 압력값에 기반하여, 배터리(10)의 각 부위마다 부푸는 정도를 절대 압력으로 치환한 값일 수 있다. 즉, 배터리(10)의 스웰링 분포가 배터리(10)의 각 부분에 대한 상대적인 압력 분포를 나타낸다면, 부위별 스웰링 압력은 배터리(10)의 각 부분에 대한 절대 압력값을 나타낸다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치(100)는 배터리(10)의 각 부분에 대한 상대 압력 분포(스웰링 분포)를 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 배터리(10)의 각 부분에 대한 압력값(부위별 스웰링 압력)을 모두 검출할 수 있다. 따라서, 배터리(10)의 스웰링이 보다 다양한 측면에서 검사될 수 있다. 또한, 배터리(10)의 스웰링이 검사되는 과정에서, 배터리(10)의 각 부분에 대한 절대 압력값(제1 압력값)과 상대 압력 분포가 모두 고려되기 때문에, 스웰링 검사의 정확도가 향상될 수 있다.
이하에서는, 도 4 및 도 5를 참조하여, 배터리 스웰링 검사 장치(100)의 제1 실시예 및 제2 실시예를 구체적으로 설명한다.
상기 압력 측정 유닛(140)은, 제1 압력 측정 유닛(141)을 포함할 수 있다.
예컨대, 제1 압력 측정 유닛(141)은 하나의 압력 측정 소자일 수 있다. 즉, 제1 압력 측정 유닛(141)은 하나의 압력 센서일 수 있다.
그리고, 제1 압력 측정 유닛(141)은 상기 하판(120)의 하부에 위치하고, 헤드가 상기 하판(120)의 하부면을 향하도록 위치하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 제1 압력 측정 유닛(141)은 헤드와 몸체로 구성된 로드 셀일 수 있다. 그리고, 제1 압력 측정 유닛(141)의 헤드는 하판(120)의 하부면에 접촉될 수 있다.
그리고, 제1 압력 측정 유닛(141)은 상기 헤드에 가해지는 상기 제1 압력값을 측정하도록 구성될 수 있다.
도 4 및 도 5의 실시예에서, 제1 압력 측정 유닛(141)은 배터리(10)로부터 하판(120)을 통해 헤드에 가해지는 제1 압력값을 측정할 수 있다. 즉, 측정된 제1 압력값은 배터리(10)의 스웰링에 의해 가해지는 전체 압력값일 수 있다.
예컨대, 제1 압력 측정 유닛(141)에 의해 측정된 제1 압력값이 6[N]이라고 가정한다. 제1 압력 측정 유닛(141)은 배터리(10)의 스웰링에 의해 가해진 하나의 절대 압력값(6[N])을 측정할 수 있기 때문에, 배터리(10)의 국부 압력을 측정하는 데는 한계가 있다. 따라서, 프로세서(160)는 압력 측정 패드(150)에 의해 측정된 배터리(10)의 압력 분포를 제1 압력 측정 유닛(141)에 의해 측정된 제1 압력값(6[N])에 기반하여 절대 압력값으로 치환하여 제2 압력값을 산출할 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는 산출한 배터리(10)의 부위별 제2 압력값에 따라 부위별 스웰링 압력을 검출할 수 있다.
이하에서는, 도 6 내지 도 9를 참조하여, 배터리 스웰링 검사 장치(100)의 제3 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 6을 참조하면, 상기 압력 측정 패드(150)는, 상기 결합면이 상기 상판(110)의 하부면에 결합되도록 구성될 수 있다. 그리고, 압력 측정 유닛(140)은 하판(120)의 상부면에 결합된 제2 압력 측정 유닛(142)을 포함할 수 있다. 즉, 압력 측정 패드(150)는 상판(110)의 하부면에 결합되고, 제2 압력 측정 유닛(142)은 하판(120)의 상부면에 결합될 수 있다. 그리고, 배터리(10)는 압력 측정 패드(150)와 제2 압력 측정 유닛(142) 사이에 개재될 수 있다.
구체적으로, 상기 압력 측정 유닛(140)은, 상기 하판(120)의 상부면에 결합된 복수의 압력 측정 소자를 포함하도록 구성된 제2 압력 측정 유닛(142)을 포함할 수 있다. 즉, 제2 압력 측정 유닛(142)은 복수의 압력 측정 소자를 포함할 수 있다. 그리고, 복수의 압력 측정 소자 각각은 배터리(10)로부터 가해지는 단위 압력값을 측정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치(100)에 포함되는 제2 압력 측정 유닛(142)의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
예컨대, 도 7을 참조하면, 하판(120)의 상부면에는 복수의 압력 측정 소자를 포함하는 제2 압력 측정 유닛(142)이 결합될 수 있다.
그리고, 제2 압력 측정 유닛(142)은 상기 복수의 압력 측정 소자 각각에 의해 측정된 단위 압력값에 기반하여 상기 제1 압력값을 측정하도록 구성될 수 있다. 즉, 복수의 압력 측정 소자 각각에 의해 측정된 복수의 단위 압력값의 총 합이 상기 제1 압력값일 수 있다.
도 8은 도 7의 제2 압력 측정 유닛(142)에 포함되는 압력 측정 소자의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
복수의 압력 측정 소자 각각은 상기 하판(120)의 상부면에 결합되도록 구성된 바디(142b); 상기 바디(142b)에 결합되고, 상기 배터리(10)로부터 압력이 가해지도록 구성된 헤드(142a); 및 하부면의 중앙부가 상기 헤드(142a)와 부착되도록 구성된 캡(142c)을 포함할 수 있다.
예컨대, 압력 측정 소자의 헤드(142a)와 캡(142c)은 서로 부착 가능한 자성체로 형성될 수 있다. 보다 바람직하게, 압력 측정 소자의 헤드(142a)의 상단과 캡(142c)의 하부면의 중앙부는, 자성체로 형성될 수 있다. 따라서, 자성에 의해, 캡(142c)의 하부면의 중앙부가 헤드(142a)의 상단에 부착될 수 있다. 또한, 캡(142c)은 헤드(142a)에 탈부착이 가능할 수 있다.
도 8의 실시예에서, 압력 측정 소자의 헤드(142a)의 적어도 일부분은 각진 형태이거나 곡면의 형태로 구성될 수 있다. 바람직하게, 상기 압력 측정 소자는, 상기 헤드(142a)의 적어도 일부분이 곡면의 형태로 구성될 수 있다. 따라서, 캡(142c)에 배터리(10)로부터 압력이 가해져서 캡(142c)이 기울어질 때, 헤드(142a)의 형상에 의해 캡(142c)의 움직임이 구속되는 것이 최소화될 수 있다. 즉, 압력 측정 소자의 헤드(142a)는 캡(142c)이 쉽게 기울어질 수 있는 형태로 구성되므로, 배터리(10)로부터 가해지는 압력에 대응하여 캡(142c)이 쉽게 기울어질 수 있다. 또한, 캡(142c)과 헤드(142a)의 상단이 자성체로 형성되어, 캡(142c)은 기울어진 후 원래 형태로 용이하게 되돌아오도록 구성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치(100)에 포함되는 제2 압력 측정 유닛(142)의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 제2 압력 측정 유닛(142)은 지지 부재(142d)를 더 포함할 수 있다. 지지 부재(142d)는 일단이 하판(120)의 상부면에 부착되고, 캡(142c)의 일부분이 삽입되도록 내부에 중공 또는 홈이 형성되도록 구성될 수 있다.
지지 부재(142d)의 내부로 삽입된 캡(142c)의 일부분은 지지 부재(142d)의 내부에서만 움직일 수 있기 때문에, 배터리(10)로부터 가해지는 압력에 의해 캡(142c)이 기울어지더라도, 인접하는 캡(142c) 간의 접촉이 차단될 수 있다. 인접하는 복수의 압력 측정 소자의 캡(142c) 간의 접촉이 지지 부재(142d)에 의해 방지되기 때문에, 복수의 압력 측정 소자 각각에 의해 측정되는 단위 압력값은 보다 정확할 수 있다.
즉, 제2 압력 측정 유닛(142)에 포함되는 복수의 압력 측정 소자는 단위 압력값을 보다 정확하게 산출할 수 있는 구조로 채택될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치(100)는 이러한 제2 압력 측정 유닛(142)에 의해 산출된 제1 압력값에 기반하여, 배터리(10)의 스웰링 분포 및 부위별 스웰링 압력을 보다 정확하게 검출할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치(100)의 제4 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 11은 도 10의 제4 실시예에서 배터리(10)가 개재된 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
예컨대, 도 10 및 도 11의 실시예에서, 상기 압력 측정 유닛(140)은, 상기 하판(120)의 하부에 위치하고, 헤드가 상기 하판(120)의 하부면을 향하도록 위치하며, 상기 헤드에 가해지는 제3 압력값을 측정하도록 구성된 제3 압력 측정 유닛(143)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 제3 압력 측정 유닛(143)은 도 4 및 도 5의 실시예의 제1 압력 측정 유닛(141)과 동일할 수 있다. 다만, 앞선 실시예와의 구분된 설명을 위하여, 이하에서는 압력 측정 유닛(140)에 제2 압력 측정 유닛(142)과 제3 압력 측정 유닛(143)이 포함된 것으로 설명한다.
도 10 및 도 11의 실시예에서, 압력 측정 유닛(140)은 제2 압력 측정 유닛(142)과 제3 압력 측정 유닛(143)을 모두 포함할 수 있다.
구체적으로, 제2 압력 측정 유닛(142)은 하판(120)의 상부면에 결합되고, 제3 압력 측정 유닛(143)은 하판(120)의 하부에 위치할 수 있다. 이 경우, 제2 압력 측정 유닛(142)은 배터리(10)로부터 복수의 압력 측정 소자 각각에 가해지는 복수의 단위 압력값에 기반하여 제1 압력값을 측정할 수 있다. 그리고, 제3 압력 측정 유닛(143)은 배터리(10)로부터 하판(120)을 통해 가해지는 제3 압력값을 측정할 수 있다.
상기 프로세서(160)는, 상기 제2 압력 측정 유닛(142)과 연결되어 상기 제1 압력값을 획득하고, 상기 제3 압력 측정 유닛(143)과 상기 제3 압력값을 획득하며, 상기 제1 압력값에 기반하여 상기 제3 압력값을 보정하도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 프로세서(160)는, 보정된 제3 압력값 및 상기 압력 분포에 기반하여 상기 복수의 제2 압력값을 산출하도록 구성될 수 있다.
즉, 프로세서(160)는 제3 압력 측정 유닛(143)으로부터 획득한 제3 압력값과 압력 측정 패드(150)로부터 획득한 배터리(10)의 압력 분포에 기반하여 배터리(10)의 각 부분에 대한 제2 압력값을 산출하기 전에, 제2 압력 측정 유닛(142)으로부터 획득한 제1 압력값에 기반하여 제3 압력값을 보정할 수 있다.
예컨대, 도 11을 참조하면, 배터리(10)는 전극 조립체 및 전해액이 구비되는 수납부(11)와 실링부(12)로 구성될 수 있다. 여기서, 전극 조립체는 양극판, 분리막, 및 음극판이 구비된 조립체일 수 있다. 그리고, 배터리(10)가 충전 및 방전되는 과정에서 배터리(10)의 수납부(11)가 부풀어 오를 때, 상판(110)과 하판(120)을 향해 배터리(10)의 스웰링 압력이 가해질 수 있다.
압력 측정 패드(150)의 측정면은 배터리(10)와 직접 접촉하기 때문에, 압력 측정 패드(150)에 가해지는 배터리(10)의 스웰링 압력은 손실되지 않을 수 있다. 즉, 압력 측정 패드(150)에 의해 측정되는 배터리(10)의 압력 분포는 보정이 요구되지 않을 수 있다.
하지만, 배터리(10)의 스웰링 압력은 제2 압력 측정 유닛(142)과 하판(120)을 통해 제3 압력 측정 유닛(143)에 가해지기 때문에, 제3 압력 측정 유닛(143)이 측정한 제3 측정값과 실제 배터리(10)의 스웰링 압력을 다소 상이할 수 있다. 예컨대, 제2 압력 측정 유닛(142)에 배터리(10)의 스웰링 압력이 가해질 때, 복수의 압력 측정 소자의 헤드(142a)와 캡(142c), 헤드(142a)와 바디(142b)에서 발생되는 마찰력에 의해 배터리(10)의 스웰링 압력이 손실될 수 있다. 또한, 하판(120)의 장력 및/또는 하판(120)과 고정 프레임(130) 간의 마찰력에 의해서도 배터리(10)의 스웰링 압력이 손실될 수 있다.
또한, 제2 압력 측정 유닛(142)은 복수의 압력 측정 소자를 포함하고 있으며, 복수의 압력 측정 소자 각각의 캡(142c) 사이에는 간극이 존재할 수 있다. 즉, 배터리(10)의 각각의 부분 중 이러한 간극에 대응되는 부분에서 압력이 가해질 경우에는, 제2 압력 측정 유닛(142)에 의해 측정된 제1 압력값도 배터리(10)의 스웰링 압력과 다소 상이할 수 있다.
따라서, 프로세서(160)는 제1 압력값에 기반하여 제3 압력값을 보정하고, 보정된 제3 압력값에 기반하여 제2 압력값을 산출함으로써, 배터리(10)의 스웰링을 보다 정확하게 검사할 수 있다.
예컨대, 프로세서(160)는 제1 압력값과 제3 압력값의 평균값을 산출하고, 산출된 평균값으로 제3 압력값을 보정할 수 있다. 이 경우, 제3 압력 측정 유닛(143)을 통해 산출된 제3 압력값과 제2 압력 측정 유닛(142)을 통해 산출된 제1 압력값이 모두 고려될 수 있으므로, 보정된 제3 압력값은 배터리(10)의 스웰링 압력과 매우 근사한 값일 수 있다. 따라서, 보정된 제3 압력값과 압력 측정 패드(150)에 의해 측정된 압력 분포에 따라서, 부위별 스웰링 압력이 보다 정확하게 산출될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치(100)는 제2 압력 측정 유닛(142), 제3 압력 측정 유닛(143), 및 압력 측정 패드(150)를 모두 이용하여, 배터리(10)의 스웰링을 보다 정확하게 검사할 수 있는 장점이 있다.
한편, 도 11을 참조하면, 압력 측정 패드(150)는 배터리(10)의 각각의 부분에 대한 압력 분포를 측정해야 하기 때문에, 압력 측정 패드(150)의 측정면의 면적은 수납부(11)의 면적 이상일 수 있다. 구체적으로, 압력 측정 패드(150)의 측정면의 면적은 접촉되는 수납부(11)의 +Z 방향의 면적 이상일 수 있다.
마찬가지로, 제2 압력 측정 유닛(142)도 배터리(10)의 각각의 부분에 대한 제1 압력값을 측정해야 하기 때문에, 제2 압력 측정 유닛(142)의 +Z 방향의 면적은 접촉되는 수납부(11)의 -Z 방향의 면적 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 제조 장치는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 장치(100)를 포함할 수 있다.
예컨대, 배터리 제조 장치는 배터리(10)의 제조 공정 중 테스트 공정에서 이용될 수 있다. 바람직하게, 테스트 공정은 배터리(10)의 에이징 공정이 완료된 후에 진행되는 공정으로서, 배터리(10)를 복수 회 충전 및 방전시키면서 결함이 있는 배터리(10)를 선별하는 공정일 수 있다. 이 과정에서, 배터리(10)는 배터리 스웰링 검사 장치(100)에 개재되고, 배터리(10)의 충전 및 방전이 반복 수행되는 동안 프로세서(160)는 배터리(10)의 스웰링 분포 및 부위별 스웰링 압력을 검출할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 제조 장치에 의하면, 배터리(10)가 출하되기 전에 결함(특히, 스웰링 관련 결함)이 있는 배터리(10)가 선별될 수 있는 장점이 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스웰링 검사 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
배터리 스웰링 검사 방법은 판상으로 구성된 상판(110)과 하판(120) 사이에 개재된 배터리(10)의 스웰링을 검사하는 방법으로서, 각각의 단계는 배터리 스웰링 검사 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
제1 압력 측정 단계(S100)는 배터리(10)로부터 하판(120)을 향해 가해지는 제1 압력값을 측정하는 단계일 수 있다. 구체적으로, 제1 압력 측정 단계(S100)는 하판(120)의 상부 또는 하부 중 적어도 한 부분에 위치하고, 배터리(10)로부터 하판(120)을 향해 가해지는 제1 압력값을 측정하도록 구성된 압력 측정 유닛(140)에 의해 수행될 수 있다.
압력 측정 유닛(140)에 의해 측정되는 제1 압력값은, 배터리(10)로부터 압력 측정 유닛(140)에 가해지는 절대 압력값일 수 있다.
압력 분포 측정 단계(S200)는 배터리(10)로부터 압력 측정 패드(150)의 측정면의 적어도 일부분에 가해진 압력과 미리 설정된 참조값을 기준으로 측정면의 압력 분포를 측정하는 단계일 수 있다. 구체적으로, 압력 분포 측정 단계(S200)는 상판(110)의 하부면 또는 하판(120)의 상부면에 결합되도록 구성된 결합면과 배터리(10)와 대면되도록 결합면의 반대측에 위치하여 적어도 일부분에 압력이 가해지도록 구성된 측정면을 포함하는 압력 측정 패드(150)에 의해 수행될 수 있다.
압력 측정 패드(150)에 의해 측정되는 압력 분포는, 배터리(10)로부터 압력 측정 패드(150)의 측정면의 각 부분에 가해지는 상대 압력에 대한 분포일 수 있다.
제2 압력 측정 단계(S200)는 제1 압력값 및 압력 분포에 따라 측정면의 각각의 부분에 가해진 복수의 제2 압력값을 산출하는 단계이다. 구체적으로, 제2 압력 산출 단계는 프로세서(160)에 의해 수행될 수 있다.
프로세서(160)는 압력 측정 유닛(140)으로부터 제1 압력값을 획득하고, 압력 측정 패드(150)로부터 압력 분포를 획득할 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는 제1 압력값과 압력 분포에 기반하여, 배터리(10)로부터 측정면의 각각에 부분에 가해진 제2 압력값(절대 압력값)을 산출할 수 있다.
스웰링 검출 단계(S400)는 산출된 복수의 제2 압력값에 기반하여 배터리(10)의 스웰링 여부를 검출하는 단계이다. 구체적으로, 스웰링 검출 단계(S400)는 프로세서(160)에 의해 수행될 수 있다.
프로세서(160)는 산출한 복수의 제2 압력값에 기반하여, 배터리(10)의 스웰링 분포 및 부위별 스웰링 압력을 검출할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
10: 배터리
11: 수납부
12: 실링부
100: 배터리 스웰링 검사 장치
110: 상판
120: 하판
130: 고정 프레임
140: 압력 측정 유닛
141: 제1 압력 측정 유닛
142: 제2 압력 측정 유닛
142a: 헤드
142b: 바디
142c: 캡
142d: 지지 부재
143: 제3 압력 측정 유닛
150: 압력 측정 패드
160: 프로세서

Claims (12)

  1. 판상으로 구성된 상판;
    판상으로 구성되고, 상기 상판에 대면되게 위치하며, 상부에 배터리가 안착될 수 있도록 구성된 하판;
    상기 상판의 일부분 및 상기 하판의 일부분이 고정 결합되도록 구성된 고정 프레임;
    상기 하판의 상부 또는 하부 중 적어도 한 부분에 위치하고, 상기 배터리로부터 상기 하판을 향해 가해지는 제1 압력값을 측정하도록 구성된 압력 측정 유닛; 및
    상기 상판의 하부면 또는 상기 하판의 상부면에 결합되도록 구성된 결합면과 상기 배터리와 대면되도록 상기 결합면의 반대측에 위치하여 적어도 일부분에 압력이 가해지도록 구성된 측정면을 포함하고, 상기 배터리로부터 상기 측정면의 적어도 일부분에 가해지는 압력과 미리 설정된 참조값을 기준으로 상기 측정면의 압력 분포를 측정하도록 구성된 압력 측정 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 스웰링 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력 측정 유닛 및 상기 압력 측정 패드와 연결되어 상기 제1 압력값 및 상기 압력 분포를 획득하고, 획득된 제1 압력값 및 획득된 압력 분포에 따라 상기 측정면의 각각의 부분에 가해진 복수의 제2 압력값을 산출하며, 산출된 복수의 제2 압력값에 기반하여 상기 배터리의 스웰링 여부를 검출하도록 구성된 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 스웰링 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 압력값에 따라 상기 압력 분포를 치환하여 상기 측정면에 가해진 절대 압력값을 산출하고, 산출된 절대 압력값과 상기 압력 분포에 기반하여 상기 복수의 제2 압력값을 각각 산출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 스웰링 검사 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 압력 측정 유닛은,
    상기 하판의 하부에 위치하고, 헤드가 상기 하판의 하부면을 향하도록 위치하며, 상기 헤드에 가해지는 상기 제1 압력값을 측정하도록 구성된 제1 압력 측정 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 스웰링 검사 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 압력 측정 패드는,
    상기 결합면이 상기 상판의 하부면에 결합되도록 구성되고,
    상기 압력 측정 유닛은,
    상기 하판의 상부면에 결합된 복수의 압력 측정 소자를 포함하고, 상기 복수의 압력 측정 소자 각각에 의해 측정된 단위 압력값에 기반하여 상기 제1 압력값을 측정하도록 구성된 제2 압력 측정 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 스웰링 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 압력 측정 유닛은,
    상기 하판의 하부에 위치하고, 헤드가 상기 하판의 하부면을 향하도록 위치하며, 상기 헤드에 가해지는 제3 압력값을 측정하도록 구성된 제3 압력 측정 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 스웰링 검사 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제2 압력 측정 유닛과 연결되어 상기 제1 압력값을 획득하고, 상기 제3 압력 측정 유닛과 상기 제3 압력값을 획득하며, 상기 제1 압력값에 기반하여 상기 제3 압력값을 보정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 스웰링 검사 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    보정된 제3 압력값 및 상기 압력 분포에 기반하여 상기 복수의 제2 압력값을 산출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 스웰링 검사 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 획득된 압력 분포와 상기 산출된 복수의 제2 압력값에 기반하여, 상기 배터리의 스웰링 분포 및 부위별 스웰링 압력 중 적어도 하나를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 스웰링 검사 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 압력 측정 패드는,
    상기 참조값을 기준값으로 하여, 상기 측정면에 가해지는 압력에 대한 상대 압력 분포를 측정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 스웰링 검사 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 배터리 스웰링 검사 장치를 포함하는 배터리 제조 장치.
  12. 판상으로 구성된 상판과 하판 사이에 개재된 배터리의 스웰링을 검사하는 배터리 스웰링 검사 방법에 있어서,
    상기 하판의 상부 또는 하부 중 적어도 한 부분에 위치하고, 상기 배터리로부터 상기 하판을 향해 가해지는 제1 압력값을 측정하도록 구성된 압력 측정 유닛에서, 상기 배터리로부터 상기 하판을 향해 가해지는 제1 압력값을 측정하는 제1 압력 측정 단계;
    상기 상판의 하부면 또는 상기 하판의 상부면에 결합되도록 구성된 결합면과 상기 배터리와 대면되도록 상기 결합면의 반대측에 위치하여 적어도 일부분에 압력이 가해지도록 구성된 측정면을 포함하는 압력 측정 패드에서, 상기 배터리로부터 상기 측정면의 적어도 일부분에 가해진 압력과 미리 설정된 참조값을 기준으로 상기 측정면의 압력 분포를 측정하는 압력 분포 측정 단계;
    프로세서에서, 상기 제1 압력값 및 상기 압력 분포에 따라 상기 측정면의 각각의 부분에 가해진 복수의 제2 압력값을 산출하는 제2 압력 측정 단계; 및
    상기 프로세서에서, 산출된 복수의 제2 압력값에 기반하여 상기 배터리의 스웰링 여부를 검출하는 스웰링 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 스웰링 검사 방법.
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