KR20220157634A - Quality Inspection Device and Method of Pouch Type Secondary Battery Cells - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 파우치형 이차전지 셀에 있어서, 극판이나 절곡부위 또는 용접부의 품질을 검사하는 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pouch-type secondary battery cell quality inspection apparatus and method for inspecting the quality of an electrode plate, a bent portion, or a welded portion of a pouch-type secondary battery cell.
에너지원으로 널리 사용되고 있는 화석연료가 점차 고갈됨에 따라 가격이 지속적으로 상승하고 있다. 또한 화석원료는 매연 등을 비롯한 많은 공해물질을 배출하여 환경을 오염시키고 있다. 특히 화석 연료를 사용하는 차량들은, 많은 공해 물질을 배출하여 환경을 매우 심각하게 오염시키는 주요 요인의 하나로서 차량에서 화석연료를 사용하는 것을 줄일 수 있는 대책이 시급하게 요구되고 있는 실정이다.As fossil fuels, which are widely used as energy sources, are gradually depleted, their prices continue to rise. In addition, fossil fuels pollute the environment by emitting many pollutants such as soot. In particular, vehicles using fossil fuels, as one of the main factors that pollute the environment very seriously by emitting a lot of pollutants, there is an urgent need for measures to reduce the use of fossil fuels in vehicles.
이에 따라 공해물질을 배출하지 않으면서도 산업 전반에 걸쳐 널리 사용할 수 있는 친환경적인 대체 에너지원에 대한 요구가 필수 불가결한 요인으로 대두되고 있다.Accordingly, the demand for an environmentally friendly alternative energy source that can be widely used throughout the industry without emitting pollutants has emerged as an indispensable factor.
공해물질을 배출하지 않는 친환경적인 대체 에너지원으로는 여러 가지가 알려져 있다. 이들 친환경적인 대체 에너지원의 하나로서, 전력을 반복적으로 충전 및 방전시키면서 동력장치를 구동시키는 것이 가능한 이차전지가 사용되고 있다.Various environmentally friendly alternative energy sources that do not emit pollutants are known. As one of these environmentally friendly alternative energy sources, a secondary battery capable of driving a power device while repeatedly charging and discharging power is used.
상기 이차전지는 화석원료의 사용을 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 전력의 사용에 따른 공해물질 등의 부산물이 발생하지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성의 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.The secondary battery is attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that it can drastically reduce the use of fossil raw materials and does not generate by-products such as pollutants due to the use of electricity.
최근에는 스마트폰 등과 같은 휴대용 기기들이나, 전기차량(EV, Electric Vehicle) 및 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle)이나, 대용량의 전력을 필요로 하는 구동장치 등을 비롯하여 산업 전반에 걸쳐 이차전지가 널리 사용되고 있다. 또한 이차전지의 충전용량도 지속적으로 증가하고 있는 추세이다.Recently, secondary batteries are widely used throughout the industry, including portable devices such as smartphones, electric vehicles (EVs) and hybrid vehicles (HVs), and driving devices requiring large amounts of power. have. In addition, the charging capacity of secondary batteries is continuously increasing.
상기한 이차전지들 중의 하나로 파우치형 이차전지가 알려져 있다. 상기 파우치형 이차전지는 복수 개의 파우치형 이차전지 셀들을 결합하여 구성하고 있다.As one of the above secondary batteries, a pouch type secondary battery is known. The pouch-type secondary battery is configured by combining a plurality of pouch-type secondary battery cells.
상기 파우치형 이차전지 셀은, 양극극판과 음극극판의 사이에 분리막을 개재하여 반복하여 적층한 것이다. 그리고 적층한 양극극판의 전극 및 음극극판의 전극을 각각 압착하고, 압착한 양극극판의 전극 및 음극극판의 전극에 양극단자 및 음극단자를 각각 용접한다. 또한 적층한 양극극판, 분리막 및 음극극판을 전해질과 함께, 예를 들면, 알루미늄 재질의 필름으로 된 파우치로 감싸도록 구성하고 있다.The pouch-type secondary battery cell is repeatedly laminated with a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate. Then, the electrodes of the stacked positive electrode plate and the electrode of the negative electrode plate are compressed, respectively, and the positive terminal and the negative terminal are welded to the compressed electrode of the positive electrode plate and the electrode of the negative electrode plate, respectively. In addition, the laminated cathode plate, separator, and cathode plate are configured to be wrapped together with an electrolyte, for example, in a pouch made of an aluminum film.
이러한 파우치형 이차전지 셀은 파우치의 외부로 양극단자 및 음극단자만이 노출되게 구성된다.Such a pouch-type secondary battery cell is configured such that only positive terminals and negative terminals are exposed to the outside of the pouch.
파우치형 이차전지 셀은 내부의 변형이 거의 발생되지 않고, 빈 공간이 발생되지 않게 제조할 수 있다. 또한 파우치형 이차전지 셀은 다양한 형상으로 제조할 수 있어 설계 자유도가 매우 높고, 무게가 가벼우며, 에너지 밀도가 매우 높은 장점이 있다.The pouch-type secondary battery cell can be manufactured with little internal deformation and no empty space. In addition, since the pouch-type secondary battery cell can be manufactured in various shapes, it has a very high degree of design freedom, a light weight, and a very high energy density.
이러한 파우치형 이차전지 셀을 제조할 경우에 여러 가지의 불량 요인이 발생될 수 있다.When manufacturing such a pouch-type secondary battery cell, various defect factors may occur.
예를 들면, 양극극판 및 음극극판의 사이에 분리막을 개재하여 적층하는 과정에서 양극극판 및 음극극판에 미세한 균열이나 단선 등의 불량이 발생될 수 있다.For example, in the process of stacking the positive electrode plate and the negative electrode plate with a separator interposed therebetween, defects such as fine cracks or disconnection may occur in the positive electrode plate and the negative electrode plate.
또한 복수 개의 양극극판의 전극 및 음극극판의 전극을 각기 압착하는 과정에서 양극극판과 음극극판의 단부와 전극의 사이가 절곡되는 절곡부위가 발생되고, 그 절곡부위는 절곡되면서 미세한 균열 또는 단선 등의 불량이 발생될 수 있다.In addition, in the process of pressing the electrodes of the plurality of positive electrode plates and the electrodes of the negative electrode plate, a bent portion is generated where the ends of the positive electrode plate and the negative electrode plate are bent between the electrodes, and the bent portion is bent to cause fine cracks or disconnections. Defects may occur.
또한 압착한 전극에 양극단자 및 음극단자를 용접하는 과정에서 전극이 양극단자 및 음극단자에 용접되지 않는 용접불량이 발생될 수 있다.In addition, in the process of welding the positive terminal and the negative terminal to the crimped electrode, welding defects in which the electrode is not welded to the positive terminal and the negative terminal may occur.
이러한 불량들은 파우치형 이차전지 셀에 충전 및 방전되는 전류의 흐름을 방해하게 된다. 이로 인하여 불량이 발생된 부위로 흐르는 전류가 감소하게 되고, 불량이 발생되지 않은 부위로는 상대적으로 전류의 흐름이 집중된다.These defects hinder the flow of current charged and discharged in the pouch type secondary battery cell. As a result, the current flowing to the portion where the defect occurs is reduced, and the flow of current is relatively concentrated to the portion where the defect is not generated.
그러므로 불량이 발생되지 않은 부위에는 많은 전류가 흐르게 되어 과열현상이 발생될 수 있다. 또한 불량이 발생한 부위에서는 높은 저항 값으로 인하여 과열현상이 발생될 수 있다. 이러한 과열현상에 의하여 이차전지에 화재 등의 안전사고가 발생하게 될 수 있다.Therefore, a lot of current flows in the area where the defect does not occur, and overheating may occur. In addition, an overheating phenomenon may occur in a defective area due to a high resistance value. Safety accidents such as fire may occur in the secondary battery due to such an overheating phenomenon.
따라서 파우치형 이차전지 셀을 제조한 이후에 파우치형 이차전지 셀의 전체 부위 즉, 양극극판 및 음극극판이나, 전극의 절곡부위 등에 균열 또는 단선 등의 불량이 발생되었는지의 여부와, 전극의 용접불량에 대하여 정밀하게 검사할 수 있는 높은 신뢰성의 검사장치가 요구되고 있는 실정이다.Therefore, after manufacturing the pouch-type secondary battery cell, whether or not defects such as cracks or disconnections have occurred in the entire area of the pouch-type secondary battery cell, that is, the positive electrode plate and the negative electrode plate, or the bent portion of the electrode, and the welding defect of the electrode There is a demand for a highly reliable inspection device capable of precisely inspecting.
파우치형 이차전지 셀의 품질을 검사하는 선행기술로서는 대한민국 등록특허 제10-2023739호(2019년 09월 16일, 등록)가 알려져 있다.Republic of Korea Patent Registration No. 10-2023739 (registered on September 16, 2019) is known as a prior art for inspecting the quality of a pouch-type secondary battery cell.
상기한 선행기술에 따르면, 이차전지 셀로 와전류를 유도하는 제 1 센서 및 상기 제 1 센서에 의해 유도된 와전류 신호를 감지하는 제 2 센서를 포함하고, 이차전지 셀이 주행하는 동안에 와전류에 의한 검사를 수행하는 검사부와, 이차전지 셀이 투입되는 지점부터 반출되는 지점까지, 복수의 이차전지 셀을 순차적으로 이송하는 이송부와, 상기 검사부와 전기적으로 연결되며, 상기 검사부에 의해 감지된 와전류 신호를 수신하여 평가하고 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 검사부는, 상기 제 1 센서 및 제 2 센서를 검사하고자 하는 위치로 이동할 수 있도록 설계되고, 상기 제 1 센서 및 제 2 센서가 고정된 상태에서 와전류에 의한 검사를 수행하게 하는 것으로서 와전류를 이용하여 파우치형 이차전지 셀 내부의 균열(Crack)을 검출하게 구성하였다.According to the prior art described above, a first sensor for inducing eddy current into a secondary battery cell and a second sensor for detecting an eddy current signal induced by the first sensor are included, and an inspection by eddy current is performed while the secondary battery cell is running. An inspection unit that performs an inspection, a transfer unit that sequentially transfers a plurality of secondary battery cells from the point where the secondary battery cells are put in to the point where they are taken out, and electrically connected to the inspection unit, receiving an eddy current signal detected by the inspection unit to A control unit for evaluating and controlling, wherein the inspection unit is designed to move the first sensor and the second sensor to a position to be inspected, and inspects by eddy current while the first sensor and the second sensor are fixed It is configured to detect cracks inside the pouch-type secondary battery cell using eddy current.
이러한 선행기술은 비파괴적인 방법으로 와전류를 이용하여 파우치형 이차전지 셀의 양극과 음극의 극판 및 전극의 부위에서 미세한 균열이나 단선 등이 발생하였는지의 유무와 위치 등을 검출하고, 또한 용접부의 용접불량 여부를 검출할 수 있다.This prior art uses eddy currents in a non-destructive way to detect the presence and location of fine cracks or disconnections at the electrodes and electrodes of the positive and negative electrodes of the pouch-type secondary battery cell, and also the welding defects of the welded part can be detected.
일반적으로 파우치형 이차전지 셀을 제조할 경우에 절곡부위의 높이, 절곡 각도 및 폭 등은 일정하지 않고 다양한 형태로 발생된다. 또한 균열이나 단선 등이 발생된 부위의 위치, 방향, 폭 및 모양 등이 일정하지 않고, 다양한 형태로 발생된다. 또한 전해질 및 용접부 등의 영향으로 인하여 제조된 파우치형 이차전지 셀은 일률적이지 않고, 상호간에 약간의 차이가 발생하게 된다.In general, when manufacturing a pouch-type secondary battery cell, the height, bending angle, and width of the bent portion are not constant and occur in various forms. In addition, the position, direction, width, and shape of the crack or disconnection are not constant, and they occur in various forms. In addition, the pouch-type secondary battery cells manufactured due to the influence of the electrolyte and the welding part are not uniform, and slight differences occur between each other.
상기한 와전류 방식은, 파우치형 이차전지 셀과 센서들 사이의 측정거리에 매우 민감하게 반응하고 있다. 즉, 상기 측정거리에 따라 파우치형 이차전지 셀의 극판 및 절곡부위에서의 불량과, 전극의 용접부위의 용접불량 등을 검사한 특성이 상이하게 검출된다.The above eddy current method responds very sensitively to the measurement distance between the pouch type secondary battery cell and the sensors. That is, according to the measurement distance, defects in the electrode plate and the bent portion of the pouch-type secondary battery cell and defects in the welding portion of the electrode are detected differently.
그러므로 상기한 선행기술은 파우치형 이차전지 셀의 불량 여부를 정밀하게 검사하는 데에는 한계가 있다.Therefore, the prior art described above has limitations in precisely inspecting whether or not the pouch type secondary battery cell is defective.
또한 국소 부위에만 와전류를 발생시켜 파우치형 이차전지 셀의 불량여부를 검사하는 것으로서 파우치형 이차전지 셀의 전극, 전극 및 용접부의 전체를 모두 검사하는 데에는 한계가 있다.In addition, since the pouch-type secondary battery cell is inspected for defects by generating eddy current only in a local area, there is a limit to inspecting all electrodes, electrodes, and welded parts of the pouch-type secondary battery cell.
또한 파우치형 이차전지 셀에 변형이 있거나, 파우치형 이차전지 셀과 센서 사이에 위치오차가 있을 경우에 파우치형 이차전지 셀의 불량 여부를 검출하는데 많은 어려움이 있다.In addition, when the pouch-type secondary battery cell is deformed or there is a positional error between the pouch-type secondary battery cell and the sensor, it is difficult to detect whether the pouch-type secondary battery cell is defective.
그러므로 상기한 선행기술은 거의 실용화되지 않고 있다.Therefore, the above-described prior art has hardly been put into practical use.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 파우치형 이차전지 셀의 전체로 유도전류가 흐르게 하고, 그 유도전류를 파우치형 이차전지 셀의 극판이나 절곡부위에서 검출하여, 극판이나 절곡부위에 미세한 균열이나 단선 등이 발생하였는지의 여부를 정밀하게 검사할 수 있는 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사장치 및 방법을 제공한다.The problem to be solved by the present invention is to allow an induced current to flow through the entire pouch-type secondary battery cell, and to detect the induced current at the electrode plate or bent portion of the pouch-type secondary battery cell, such as fine cracks or disconnections in the electrode plate or the bent portion. Provided is an apparatus and method for inspecting the quality of a pouch-type secondary battery cell capable of precisely inspecting whether or not this has occurred.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 파우치형 이차전지 셀의 전체로 유도전류가 흐르게 하고, 그 유도전류를 전극의 용접부위에서 검출하여 용접부의 용접 불량 여부를 정밀하게 검사할 수 있는 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사장치 및 방법을 제공한다.In addition, the problem to be solved by the present invention is a pouch-type secondary battery cell that allows an induced current to flow through the entire pouch-type secondary battery cell and detects the induced current at the welding part of the electrode to precisely inspect whether or not the welding part is defective. A quality inspection device and method are provided.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 파우치형 이차전지 셀의 극판이나 절곡부위에, 미세한 균열 또는 단선 등의 불량이 발생되어 있을 경우에 불량이 발생된 위치를 정확하게 검출할 수 있는 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사장치 및 방법을 제공한다.In addition, the problem to be solved by the present invention is a pouch-type secondary battery cell capable of accurately detecting the location of the defect when a defect such as a fine crack or disconnection occurs in the electrode plate or bent portion of the pouch-type secondary battery cell. A quality inspection device and method are provided.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 파우치형 이차전지 셀의 용접부위에서 용접불량이 발생된 위치를 정확하게 검출할 수 있는 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사장치 및 방법을 제공한다.In addition, an object to be solved by the present invention is to provide an apparatus and method for inspecting the quality of a pouch-type secondary battery cell capable of accurately detecting a location where a welding defect occurs at a welding portion of the pouch-type secondary battery cell.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 먼지 또는 습기 등과 같은 외부 요인이나 잡음신호에 거의 영향을 받지 않고, 파우치형 이차전지 셀의 품질을 검사할 수 있는 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사장치 및 방법을 제공한다.In addition, the problem to be solved by the present invention is to provide a quality inspection device and method for a pouch-type secondary battery cell that can inspect the quality of a pouch-type secondary battery cell without being affected by noise signals or external factors such as dust or moisture. to provide.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기에서 언급한 과제들로 제한되지 않고, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition, the problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned are clearly understood by those skilled in the art from the description below. It could be.
본 발명의 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사장치에 따르면, 교류신호를 발생하는 교류신호 발생부와, 상기 교류신호에 따라 자기장을 발생하여 파우치형 이차전지 셀로 유도전류가 흐르게 하는 자기장 발생수단과, 상기 파우치형 이차전지 셀로 흐르는 유도전류의 신호를 검출하는 하나 이상의 유도전류 검출센서와, 상기 유도전류 검출센서가 검출한 유도전류의 신호를 미리 저장되어 있는 판정범위의 값과 비교하고 비교 결과에 따라 상기 파우치형 이차전지 셀의 품질을 판단하는 제어/판단부를 포함할 수 있다.According to the apparatus for inspecting the quality of a pouch-type secondary battery cell of the present invention, an AC signal generator for generating an AC signal, a magnetic field generator for generating a magnetic field according to the AC signal and allowing an induced current to flow through the pouch-type secondary battery cell, At least one induced current detection sensor detecting a signal of an induced current flowing into the pouch-type secondary battery cell, and comparing the signal of the induced current detected by the induced current detection sensor with a value of a judgment range stored in advance, and according to the comparison result A control/determination unit for determining the quality of the pouch-type secondary battery cell may be included.
또한 본 발명의 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사장치는, 상기 교류신호 발생부가 발생하는 교류신호의 전력손실을 검출하기 위한 전력손실 검출부를 더 포함하고, 상기 제어/판단부는, 상기 전력손실 검출부의 검출신호로 상기 하나 이상의 유도전류 검출센서가 파우치형 이차전지 셀로부터 유도전류를 검출하기 시작하는 시작위치에 위치되어 있는지의 여부를 판단할 수 있다.In addition, the apparatus for inspecting the quality of a pouch-type secondary battery cell of the present invention further includes a power loss detection unit for detecting a power loss of an AC signal generated by the AC signal generator, and the control/determination unit comprises the power loss detection unit With the detection signal, it can be determined whether the one or more induced current detection sensors are located at the starting position where the induced current from the pouch-type secondary battery cell starts to be detected.
상기 자기장 발생수단은, 상기 교류신호 발생부가 발생하는 교류전류를 전달하는 트랜스포머와, 상기 교류전류의 저주파에 직렬 공진되어 코일이 자기장을 발생하게 하는 직렬 공진부와, 상기 교류전류의 고주파에 병렬 공진되어 코일이 자기장을 발생하게 하는 병렬 공진부를 포함할 수 있다.The magnetic field generating means includes a transformer that transmits the AC current generated by the AC signal generator, a series resonance unit that makes a coil resonate in series with the low frequency of the AC current to generate a magnetic field, and a parallel resonance with the high frequency of the AC current. It is possible to include a parallel resonator that causes the coil to generate a magnetic field.
또한 본 발명의 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사장치는, 상기 유도전류 검출센서가 검출한 유도전류의 신호를 상기 제어/판단부로 출력하는 하나 이상의 신호 처리부를 더 포함하고, 상기 교류신호 발생부는, 저주파 및 고주파의 이중 주파수를 갖는 교류신호를 발생하며, 상기 신호처리부는, 상기 저주파의 교류전류 신호를 검출하여 상기 제어/판단부로 출력하는 저주파 검출필터와, 상기 고주파의 교류전류 신호를 검출하여 상기 제어/판단부로 출력하는 고주파 검출필터를 포함할 수 있다.In addition, the apparatus for inspecting the quality of a pouch-type secondary battery cell of the present invention further includes one or more signal processing units outputting a signal of the induced current detected by the induced current detection sensor to the control/determination unit, and the AC signal generator, An alternating current signal having a dual frequency of a low frequency and a high frequency is generated, and the signal processing unit detects the low frequency alternating current signal and outputs the low frequency alternating current signal to the control/determination unit; A high frequency detection filter output to the control/determination unit may be included.
또한 본 발명의 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사장치는, 상기 파우치형 이차전지 셀이 시작위치에 위치할 경우에 상기 하나 이상의 유도전류 검출센서가 이동하면서 상기 파우치형 이차전지 셀을 스캔하면서 유도전류의 신호를 검출할 수 있다.In addition, in the apparatus for inspecting the quality of a pouch-type secondary battery cell of the present invention, when the pouch-type secondary battery cell is located at a starting position, the one or more induced current detection sensors scan the pouch-type secondary battery cell while moving the induced current signal can be detected.
또한 본 발명의 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사장치는, 상기 파우치형 이차전지 셀 및 상기 하나 이상의 유도전류 검출센서가 고정되어 있고, 상기 하나 이상의 유도전류 검출센서에 의해 스캔되어 유도전류의 신호가 검출되게, 상기 파우치형 이차전지 셀이 이동할 수 있다.In addition, in the pouch-type secondary battery cell quality inspection apparatus of the present invention, the pouch-type secondary battery cell and the one or more induced current detection sensors are fixed, and the signal of the induced current is scanned by the one or more induced current detection sensors. To be detected, the pouch type secondary battery cell may move.
상기 자기장 발생수단과 상기 유도전류 검출센서의 사이에는, 상기 자기장 발생수단의 자기장을 차폐시키기 위한 차폐수단을 더 포함할 수 있다.A shielding means for shielding a magnetic field of the magnetic field generating means may be further included between the magnetic field generating means and the induced current detection sensor.
그리고 본 발명의 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사방법은, 교류신호 발생부가 교류신호를 발생하고 발생한 교류신호에 따라 자기장 발생수단이 자기장을 발생하여 파우치형 이차전지 셀로 유도전류가 흐르게 하는 단계와, 유도전류 검출센서가 상기 파우치형 이차전지 셀로 흐르는 유도전류의 신호를 검출하는 단계와, 상기 유도전류 검출센서가 검출한 유도전류의 신호를 제어/판단부가 판정 기준범위의 값과 비교하여 상기 파우치형 이차전지 셀의 품질을 판단하는 단계를 포함할 수 있다.And the method for inspecting the quality of a pouch-type secondary battery cell of the present invention includes the steps of the AC signal generator generating an AC signal and the magnetic field generating means generating a magnetic field according to the generated AC signal so that the induced current flows into the pouch-type secondary battery cell, The step of detecting a signal of an induced current flowing to the pouch-type secondary battery cell by an induced current detection sensor, and comparing the signal of the induced current detected by the induced current detection sensor with a value of a judgment reference range by a control/determination unit to determine the pouch type secondary battery cell. A step of determining the quality of the secondary battery cell may be included.
본 발명의 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사장치 및 방법에 따르면, 파우치형 이차전지 셀로 유도전류가 흐르게 한다. 그리고 파우치형 이차전지 셀로 흐르는 유도전류를 극판과 절곡부위에서 검출하여 균열 또는 단선 등의 발생여부를 판단함은 물론 파우치형 이차전지 셀로 흐르는 유도전류를 전극의 용접부에서 검출하여 전극의 용접불량의 여부를 판단한다.According to the apparatus and method for inspecting the quality of a pouch-type secondary battery cell of the present invention, an induced current flows through the pouch-type secondary battery cell. In addition, the induced current flowing into the pouch-type secondary battery cell is detected at the electrode plate and the bent portion to determine whether cracks or disconnections occur, as well as the induced current flowing into the pouch-type secondary battery cell is detected at the welding part of the electrode to determine whether the electrode is welded or not. judge
그러므로 본 발명은 파우치형 이차전지 셀로부터 검출한 유도전류를 이용하여 파우치형 이차전지 셀에 균열 또는 단선이나 용접불량 등이 발생하였는지의 여부를 정확하게 검출할 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to accurately detect whether a crack, disconnection, or welding defect has occurred in the pouch-type secondary battery cell by using the induced current detected from the pouch-type secondary battery cell.
또한 본 발명은 파우치형 이차전지 셀에 균열 또는 단선 등의 불량이나, 전극의 용접불량이 발생하였을 경우에 파우치형 이차전지 셀로부터 검출한 유도전류를 이용하여 균열 또는 단선이나 용접불량이 발생한 부위를 정확하게 판단할 수 있다.In addition, the present invention uses the induced current detected from the pouch-type secondary battery cell when defects such as cracks or disconnections or welding defects of electrodes occur in the pouch-type secondary battery cell to detect cracks, disconnections, or welding defects. can be judged accurately.
또한 본 발명은 일률적이지 않고, 다양한 형태로 제조되는 파우치형 이차전지 셀에 유도전류가 흐르게 하고, 그 유도전류를 극판이나, 절곡부위 그리고 용접부에서 검출하여 균열이나 단선 그리고 용접불량 등을 판단하므로 파우치형 이차전지 셀과 센서 사이에 위치오차가 있더라고 파우치형 이차전지 셀의 불량 여부를 정밀하게 검사할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is not uniform, and induced current flows in pouch-type secondary battery cells manufactured in various forms, and the induced current is detected at the electrode plate, bent portion, and welded portion to determine cracks, disconnections, and welding defects, so that the pouch Even if there is a positional error between the type secondary battery cell and the sensor, there is an effect of precisely inspecting whether or not the pouch type secondary battery cell is defective.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하며, 일부 도면에서 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.
도 1은 일반적인 파우치형 이차전지 셀의 구성을 간략하게 보인 도면,
도 2는 본 발명에 따라 파우치형 이차전지 셀로 흐르는 유도전류가 흐르는 동작을 설명하기 위한 도면,
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 자기장 발생수단의 설치위치에 대한 실시 예들을 보인 도면,
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따라 파우치형 이차전지 셀을 검사하는 동작을 설명하기 위한 도면,
도 5a 내지 도 5c는 절곡부위에 미세한 균열이나 단선 등의 불량이 있을 경우에 유도전류 검출센서가 검출하는 유도전류를 설명하기 위한 도면,
도 6a 내지 도 6c는 극판에 미세한 균열이나 단선 등의 불량이 있을 경우에 유도전류 검출센서가 검출하는 유도전류를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 품질 검사장치의 구성을 보인 블록도,
도 8은 도 7의 자기장 발생수단의 상세 회로도,
도 9는 도 7의 복수 개의 신호 처리부들 각각의 구성을 보인 블록도, 및
도 10은 본 발명의 품질 검사방법을 보인 신호흐름도이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through an embodiment that does not limit the present invention with reference to the accompanying drawings, and the same reference numerals are assigned to the same elements in some drawings.
1 is a view briefly showing the configuration of a general pouch-type secondary battery cell;
2 is a view for explaining an operation in which an induced current flowing to a pouch-type secondary battery cell flows according to the present invention;
3a to 3d are diagrams showing embodiments of the installation position of the magnetic field generating means according to the present invention;
4a and 4b are views for explaining an operation of inspecting a pouch-type secondary battery cell according to the present invention;
5a to 5c are views for explaining the induced current detected by the induced current detection sensor when there is a defect such as a fine crack or disconnection in a bent portion;
6A to 6C are views for explaining the induced current detected by the induced current detection sensor when there is a defect such as a fine crack or disconnection in the electrode plate;
7 is a block diagram showing the configuration of the quality inspection device of the present invention;
8 is a detailed circuit diagram of the magnetic field generating means of FIG. 7;
Figure 9 is a block diagram showing the configuration of each of the plurality of signal processing units of Figure 7, and
10 is a signal flow diagram showing a quality inspection method according to the present invention.
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.The following detailed description is merely an example, and merely illustrates an embodiment of the present invention. In addition, the principles and concepts of the present invention are presented for the purpose of being the most useful and readily explainable.
따라서 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.Therefore, it is not intended to provide more detailed structure than necessary for a basic understanding of the present invention, and various forms that can be practiced in the substance of the present invention by those skilled in the art are illustrated through the drawings.
도 1은 일반적인 파우치형 이차전지 셀의 구성을 간략하게 보인 도면이다. 도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지 셀(100)은 복수 개의 양극극판(110)과 복수 개의 음극극판(120)과, 복수 개의 분리막(130)을 포함할 수 있다.1 is a diagram briefly showing the configuration of a general pouch-type secondary battery cell. Referring to FIG. 1 , a pouch-type
상기 복수 개의 양극극판(110)과 복수 개의 음극극판(120)들 각각의 사이에는 분리막(130)이 각기 개재되어 반복적으로 순차 적층된다.A
복수 개의 양극극판(110)의 일측 부위는 상기 복수 개의 분리막(130)의 일측 부위에서 약간 돌출되게 형성되고, 또한 복수 개의 음극극판(120)의 타측 부위도 상기 복수 개의 분리막(130)의 타측 부위에서 약간 돌출되도록 적층된다.One side of the plurality of
여기서, 돌출되는 양극극판(110) 및 음극극판(120)의 길이는 예를 들면, 양극극판(110), 음극극판(120) 및 분리막(130)의 전체 개수 및 전체 적층 높이 등에 따라 상이하게 결정될 수 있다.Here, the length of the protruding
그리고 상기 복수 개의 양극극판(110)의 일측 부위의 단부들 각각에는 양극단자(140)를 용접하기 위한 전극(150)이 일체로 형성되어 있다. 또한 상기 복수 개의 음극극판(120)의 타측 부위의 단부들 각각에도 음극 단자(142)를 용접하기 위한 전극(160)이 일체로 형성되어 있다.In addition, an
여기서, 복수 개의 양극극판(110)의 일측 부위의 단부에 전극(150)이 형성되고, 복수 개의 음극극판(120)의 타측 부위의 단부에 전극(160)이 형성되는 것은 예로 들어 도시하고 설명하였다. 본 발명을 실시함에 있어서는 이에 한정되지 않고, 전극(150)(160)들은, 상호간에 쇼트되지 않도록 하는, 복수 개의 양극극판(110) 및 복수 개의 음극극판(120)의 측면 등을 비롯하여 다양한 위치에 형성될 수도 있다.Here, the formation of the
상기 전극(150)(160)에 양극단자(140) 및 음극단자(142)를 각기 용접하여 접합할 경우에 복수 개의 전극(150)(160)을 상부 및 하부에서 소정의 압력으로 각기 압착하고, 압착한 전극(150)(160)에 양극단자(140) 및 음극단자(142)를 각각 용접하여 접합시키게 된다.When the
그리고 상기한 복수 개의 양극극판(110)들과, 복수 개의 음극극판(120)들과, 복수 개의 분리막(130)들과, 전극(150)(160)들 전체를 소정의 전해질과 함께 파우치(170)로 밀봉한다.In addition, the plurality of
여기서, 상기 파우치(170)는 예를 들면, 알루미늄 재질의 필름으로 구성할 수 있다.Here, the
그러므로 파우치형 이차전지 셀(100)은 상기 파우치(170)의 외측으로 단자(140)(142)만이 노출되게 구성될 수 있다.Therefore, the pouch type
이러한 파우치형 이차전지 셀(100)에 있어서, 분리막(130)들을 개재하여 복수 개의 양극극판(110)과 복수 개의 음극극판(120)들을 적층하는 과정에서 양극극판(110) 및 음극극판(120)들에 미세한 균열이나 단선 등의 불량이 발생될 수 있다.In such a pouch-type
그리고 상기 전극(150)(160)을 압착하는 과정에서 양극극판(110)의 일측단부와 음극극판(120)의 타측단부는 절곡되어 절곡부위(112)(122)가 발생하게 되고, 그 절곡부위(112)(122)에는 미세한 균열이나 단선 등의 불량이 발생될 수 있다.And, in the process of compressing the
여기서, 상기 양극극판(110) 및 음극극판(120)이 분리막(130)에서 돌출되지 않고, 상기 전극(150)(160)이, 상기 분리막(130)에서 돌출되게 형성하여 상기 절곡부위(112)(122)가 상기 전극(150)(160)에 형성되게 구성할 수도 있다.Here, the
상기 전극(150)(160)의 부위에 압착하여 양극단자(140) 및 음극단자(142)를 각기 용접하는 과정에서 상기 전극(150)과 상기 양극단자(140)가 정확하게 용접되지 않거나 또는 전극(160)과 음극단자(142)가 정확하게 용접되지 않는 용접불량이 발생될 수 있다.In the process of welding the
이러한 미세한 균열이나 단선 등의 불량이나 용접불량은 파우치형 이차전지 셀에 전력을 충전 및 방전시키는 과정에서 높은 온도의 발열을 유발하게 되고, 이로 인하여 화재 등의 안전사고가 발생될 수 있다.Defects such as fine cracks or disconnections or poor welding cause high-temperature heat generation in the process of charging and discharging power to the pouch-type secondary battery cell, which may cause safety accidents such as fire.
그러므로 본 발명에서는 파우치형 이차전지 셀(100)에 유도전류가 흐르게 하고, 상기 파우치형 이차전지 셀(100)로 흐르는 유도전류를, 극판(110, 120)과 절곡부위(112)(122)에서 검출하여, 극판(110, 120)이나 절곡부위(112)(122)에 미세한 균열이나 단선 등의 불량이 발생되었는지의 여부를 정밀하게 검출할 수 있도록 한다.Therefore, in the present invention, an induced current flows through the pouch-type
또한 본 발명에서는 파우치형 이차전지 셀(100)에 유도전류가 흐르게 하고, 상기 파우치형 이차전지 셀(100)로 흐르는 유도전류를, 전극(150, 160)에서 검출하여, 전극(150, 160)의 용접불량 여부를 정밀하게 검출할 수 있도록 한다.In addition, in the present invention, an induced current flows through the pouch-type
도 2는 본 발명에 따라 파우치형 이차전지 셀로 흐르는 유도전류가 흐르는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 부호 200은 자기장 발생수단이다. 상기 자기장 발생수단(200)은 예를 들면, 코어(202)에 코일(204)이 복수 회 권선된 것이다. 이러한 자기장 발생수단(200)은 상기 코일(204)에, 자기장을 발생시키기 위한 소정 주파수의 자기장 발생신호가 인가된다.2 is a view for explaining an operation in which an induced current flowing through a pouch-type secondary battery cell according to the present invention flows. Here,
그러면, 상기 자기장 발생수단(200)은 상기 자기장 발생신호에 따라 자기장을 발생하게 되고, 발생한 자기장은 파우치형 이차전지 셀(100)로 유도되어, 파우치형 이차전지 셀(100)에는 상기 자기장신호에 따른 유도전류(102)가 흐르게 된다.Then, the magnetic
예를 들면, 상기 자기장 발생수단(200)이 발생하는 자기장에 의하여 파우치형 이차전지 셀(100)에는 길이 방향으로 유도전류(102)가 흐르게 된다.For example, the induced current 102 flows in the pouch-type
이러한 본 발명에 있어서, 자기장 발생수단(200)은 도 3a에 도시된 바와 같이 파우치형 이차전지 셀(100)의 타측 상부에 위치시켜 파우치형 이차전지 셀(100)로 유도전류(102)가 흐르도록 할 수 있다.In the present invention, the magnetic field generating means 200 is located on the upper side of the other side of the pouch-type
또한 도 3b에 도시된 바와 같이 파우치형 이차전지 셀(100)의 타측 상부와 타측 하부에 자기장 발생수단(200)을 각기 위치시켜 파우치형 이차전지 셀(100)로 유도전류(102)가 흐르도록 할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3B, the magnetic field generating means 200 is positioned on the upper and lower sides of the pouch-type
또한 도 3c에 도시된 바와 같이 파우치형 이차전지 셀(100)의 중간부위 상부에 자기장 발생수단(200)을 위치시켜 파우치형 이차전지 셀(100)로 유도전류(102)가 흐르도록 할 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 3C, the magnetic field generating means 200 may be positioned above the middle portion of the pouch-type
또한 도 3d에 도시된 바와 같이 파우치형 이차전지 셀(100)의 중간부위의 상부 및 하부에 자기장 발생수단(200)을 각기 위치시켜 파우치형 이차전지 셀(100)로 유도전류(102)가 흐르도록 할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3D, the induced current 102 flows through the pouch-type
상기한 도 3a 내지 도 3d에서는 파우치형 이차전지 셀(100)로 유도전류(102)가 흐르도록 하는 자기장 발생수단(200)의 위치를 예로 들어 도시하고 설명하였다.In FIGS. 3A to 3D , the position of the magnetic field generating means 200 that allows the induced current 102 to flow to the pouch-type
본 발명을 실시함에 있어서는 이에 한정되지 않고, 파우치형 이차전지 셀(100)의 일측 부위를 비롯하여 파우치형 이차전지 셀(100)로 유도전류(102)가 흐르도록 할 수 있는 다양한 위치에 자기장 발생수단(200)을 위치되게 할 수 있다.In carrying out the present invention, the present invention is not limited thereto, and the magnetic field generating means is located at various positions where the induced current 102 can flow to the pouch-type
그리고 상기 자기장 발생수단(200)에 인가하여 자기장을 발생하도록 하는 자기장 발생신호는 예를 들면, 60㎐∼1㎒의 주파수를 가지는 정현파 또는 구형파 등을 비롯하여 다양한 형상의 교류신호를 사용할 수 있다.In addition, as the magnetic field generating signal applied to the magnetic
상기 파우치형 이차전지 셀(100)로 흐르는 유도전류(102)는 주파수 특성상, 주파수가 높을 경우에, 파우치형 이차전지 셀(100)의 표면층으로 흐르는 유도전류(102)가 많고, 중간층으로 흐르는 유도전류(102)는 표면층에 비하여 상대적으로 적다. 그리고 주파수가 낮아질 경우에는 중간층 부위로 흐르는 유도전류(102)가 점차 증가하게 된다.The induced current 102 flowing to the pouch-type
그러므로 본 발명을 실시함에 있어서는 상기 60㎐∼1㎒의 주파수 범위에서, 선택한 낮은 주파수와 높은 주파수를 합성한 이중 주파수의 교류신호를 사용하여 파우치형 이차전지 셀(100)의 전체 층에서 불량이 있는지의 여부를 검사하는 것이 바람직하다.Therefore, in carrying out the present invention, in the frequency range of 60 Hz to 1 MHz, using a dual frequency AC signal synthesized with a selected low frequency and a high frequency, whether there are defects in all layers of the pouch-type
여기서, 상기 자기장 발생수단(200)은 코어(202)에 사각형 단면의 코일(204)이 복수 회 권선된 것을 예로 들어 도시하였다. 본 발명을 실시함에 있어서는 이에 한정되지 않고, 코어(202)에 에나멜이 코팅된 동선을 코일(202)로 복수 회 권선하여 자기장 발생수단(200)을 구성할 수도 있는 등 여러 가지로 변형하여 구성할 수도 있다.Here, the magnetic field generating means 200 is shown as an example in which a
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따라 파우치형 이차전지 셀(100)의 품질을 검사하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 4a에 도시된 바와 같이 파우치형 이차전지 셀(100)이 예를 들면, 컨베이어 벨트 등의 이송수단(도면에 도시되지 않았음)에 의해 이송되어 검사위치에 도착하였을 경우에 상기 파우치형 이차전지 셀(100)의 상부에는 자기장 발생수단(200)이 위치하게 된다.4A and 4B are views for explaining an operation of inspecting the quality of the pouch-type
여기서, 도면에 도시된 자기장 발생수단(200)의 위치는 예를 들어 도시한 것으로서 본 발명을 실시함에 있어서는 상술한 바와 같이 파우치형 이차전지 셀(100)로 유도전류가 흐르도록 하는 다양한 위치에 자기장 발생수단(200)이 위치되도록 할 수 있다.Here, the position of the magnetic field generating means 200 shown in the drawing is shown as an example, and in carrying out the present invention, as described above, the magnetic field is located at various positions to allow the induced current to flow to the pouch-type
그리고 파우치형 이차전지 셀(100)의 인접위치에 파우치형 이차전지 셀(100)을 스캔하여 유도전류를 검출할 4개의 유도전류 검출센서(300; 300a∼300d)가 위치될 수 있다.In addition, four induced current detection sensors 300 (300a to 300d) may be positioned adjacent to the pouch-type
예를 들면, 상기 파우치형 이차전지 셀(100)의 절곡부위(112)(122)의 상부를 스캔하여 유도전류를 검출할 유도전류 검출센서(300a)가 위치될 수 있다. 또한 상기 파우치형 이차전지 셀(100)의 절곡부위(112)(122)의 하부를 스캔하여 유도전류를 검출할 유도전류 검출센서(300b)가 위치될 수 있다. 또한 상기 파우치형 이차전지 셀(100)의 극판(110)의 상부를 스캔하여 유도전류를 검출할 유도전류 검출센서(300c)가 위치될 수 있다. 또한 상기 파우치형 이차전지 셀(100)의 극판(110)의 하부를 스캔하여 유도전류를 검출할 유도전류 검출센서(300d)가 위치될 수 있다.For example, an induced
여기서, 4개의 유도전류 검출센서(300; 300a∼300d)는 예를 들어 도시한 것으로서 본 발명을 실시함에 있어서는 필요에 따라 유도전류 검출센서(300)의 개수를 증감시키거나 설치위치를 변경할 수도 있다.Here, the four induced current detection sensors 300 (300a to 300d) are shown as examples, and in carrying out the present invention, the number of induced
이와 같은 상태에서 자기장 발생수단(200)의 코일(204)에 교류신호를 인가할 경우에 자기장 발생수단(200)이 자기장을 발생하게 된다. 자기장 발생수단(200)이 발생하는 자기장은 파우치형 이차전지 셀(100)로 유도되고, 이로 인하여 파우치형 이차전지 셀(100)에는 유도전류가 흐르게 된다.In this state, when an AC signal is applied to the
그리고 복수 개의 유도전류 검출센서(300;300a∼300d)는 상기 파우치형 이차전지 셀(100)을 폭 방향으로 스캔하여 각기 유도전류를 검출하게 한다.In addition, the plurality of induced current detection sensors 300 (300a to 300d) scan the pouch-type
여기서, 극판(110)(120) 또는 절곡부위(112)(122) 등에 미세한 균열이나 단선 등의 불량이 있을 경우에 그 불량은 복수 개의 유도전류 검출센서(300;300a∼300d)가 각기 검출하는 유도전류에 영향을 주게 된다.Here, when there is a defect such as a fine crack or disconnection in the
그러므로 본 발명에서는 복수 개의 유도전류 검출센서(300;300a∼300d)가 각기 검출하는 유도전류를 미리 설정된 판정 기준범위와 비교하여 불량 여부를 판단한다.Therefore, in the present invention, the induced current detected by the plurality of induced current detection sensors 300 (300a to 300d) is compared with a preset criterion range to determine whether the induced current is defective.
예를 들면, 도 5a에 도시된 바와 같이 상부층의 전극(140)에 미세한 균열(302)이 발생되어 있다고 가정한다.For example, as shown in FIG. 5A , it is assumed that a
그러면, 유도전류 검출센서(300a)(300b)가, 균열(302)이 발생되어 있는 전극(140)의 부위를 스캔할 경우에 예를 들면, 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이 유도전류를 검출하게 된다.Then, when the induced
즉, 도 5b는 상부의 유도전류 검출센서(300a)가 검출하는 유도전류를 보인 그래프이고, 도 5c는 하부의 유도전류 검출센서(300b)가 검출하는 유도전류를 보인 그래프이다. 유도전류 검출센서(300a)(300b)가 균열이 발생되지 않은 전극(140)의 부위를 스캔할 경우에 높은 유도전류를 검출하게 되고, 균열이 발생된 전극(140)의 부위를 스캔할 경우에는 낮은 유도전류를 검출하게 된다.That is, FIG. 5B is a graph showing the induced current detected by the upper induced
이러한 현상은, 균열(302)이 발생된 부위로 흐르는 유도전류가 감소되고, 상기 유도전류 감소된 만큼 균열(302)이 발생되지 않은 부위로 흐르는 유도전류가 증가되기 때문이다.This phenomenon is because the induced current flowing to the portion where the
그리고 상부의 유도전류 검출센서(300a)가 검출하는 유도전류는 변동 폭이 매우 높아 판정 기준범위를 벗어나는 반면에 하부의 유도전류 검출센서(300b)가 검출하는 유도전류는 변동 폭이 유도전류 검출센서(300a)가 검출하는 유도전류의 변동 폭보다 낮은 것으로서 상기 균열(302)이 파우치형 이차전지 셀(100)의 상부 표면층에 인접된 전극(112)의 층에 발생된 것임을 알 수 있다.In addition, the induced current detected by the upper induced
그러므로 전극(140)(142)에 균열(302) 등의 불량이 발생하였을 경우에 유도전류 검출센서(300a, 300b)가 검출하는 유도전류를 이용하여 균열(302) 등의 불량이 발생한 위치와, 대략적인 발생 깊이를 판단할 수 있다.Therefore, when defects such as
예를 들면, 도 6a에 도시된 바와 같이 상부층의 극판(110, 120)에 미세한 균열(304)이 발생되어 있다고 가정한다.For example, as shown in FIG. 6A , it is assumed that
그러면, 유도전류 검출센서(300c)(300d)가, 균열(304)이 발생되어 있는 극판(110, 120)의 부위를 스캔할 경우에 예를 들면, 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이 유도전류를 검출하게 된다.Then, when the induced
즉, 도 6b는 상부의 유도전류 검출센서(300c)가 검출하는 유도전류를 보인 그래프이고, 도 6c는 하부의 유도전류 검출센서(300d)가 검출하는 유도전류를 보인 그래프이다. 유도전류 검출센서(300c)(300d)가, 극판(110, 120)의 균열이 발생된 부위를 스캔할 경우에는 낮은 유도전류를 검출하게 되고, 극판(110, 120)의 균열이 발생되지 않은 부위를 스캔할 경우에 상대적으로 높은 유도전류를 검출하게 된다.That is, FIG. 6B is a graph showing the induced current detected by the upper induced
이러한 현상도, 균열(304)이 발생된 부위로 흐르는 유도전류가 감소되고, 상기 유도전류 감소된 만큼 균열(304)이 발생되지 않은 부위로 흐르는 유도전류가 증가되기 때문이다.This phenomenon is also because the induced current flowing to the portion where the
그리고 상부의 유도전류 검출센서(300c)가 검출하는 유도전류는 변동 폭이 매우 높아 판정 기준범위를 벗어나는 반면에 하부의 유도전류 검출센서(300d)가 검출하는 유도전류는 변동 폭이 유도전류 검출센서(300c)가 검출하는 유도전류의 변동 폭보다 낮은 것으로서 상기 균열(304)이 파우치형 이차전지 셀(100)의 표면층에 인접된 극판(112)(122)의 층에 발생된 것임을 알 수 있다.In addition, the induced current detected by the upper induced
이와 같이 본 발명은 자기장 발생수단(200)에 자기장신호를 인가하여 파우치형 이차전지 셀(100)로 유도전류가 흐르도록 한 상태에서 복수 개의 유도전류 검출센서(300)가 파우치형 이차전지 셀(100)의 복수 부위를 스캔하면서 각기 유도전류를 검출하게 한다.In this way, the present invention applies a magnetic field signal to the magnetic field generating means 200 so that the induced current flows through the pouch-type
그리고 상기 복수 개의 유도전류 검출센서(300)가 검출한 유도전류를 판정 기준범위와 비교하고, 비교 결과에 따라 파우치형 이차전지 셀(100)에 균열 등의 불량이 발생되었는지의 여부를 판단한다.In addition, the induced currents detected by the plurality of induced
상기에서는 정위치에 위치된 파우치형 이차전지 셀(100)을 기준으로 하여 복수 개의 유도전류 검출센서(300)가 위치되고, 그 복수 개의 유도전류 검출센서(300)가 파우치형 이차전지 셀(100)을 폭방향으로 스캔하여 유도전류를 검출하는 것을 예로 들어 설명하였다.In the above, a plurality of induced
본 발명을 실시함에 있어서는 이에 한정되지 않고, 파우치형 이차전지 셀(100)의 길이 방향 및 폭 방향으로 복수 개의 유도전류 검출센서(300)를 구비하여 복수 개의 유도전류 검출센서(300)가 스캔 동작을 수행하지 않고서도 파우치형 이차전지 셀(100)의 전체 부위에서 유도전류를 검출하게 구성할 수도 있다.In carrying out the present invention, the present invention is not limited thereto, and a plurality of induced
상기에서는 자기장 발생수단(200)이 고정되어 있고, 파우치형 이차전지 셀(100)이 이송되어, 자기장 발생수단(200)이 발생하는 자기장에 의해 충분한 세기의 유도전류가 흐르게 되는 위치에 도달하였을 경우에 복수 개의 유도전류 검출센서(300)가 이동하여 파우치형 이차전지 셀(100)을 스캔하면서 유도전류를 검출하는 것을 예로 들어 도시하고 설명하였다.In the above, when the magnetic field generating means 200 is fixed and the pouch-type
본 발명을 실시함에 있어서는 이에 한정되지 않고, 자기장 발생수단(200) 및 복수 개의 유도전류 검출센서(300)가 각기 고정되어 있고, 파우치형 이차전지 셀(100)이 이송되면서 자기장 발생수단(200)에 의해 유도전류가 흐르게 되고, 복수 개의 유도전류 검출센서(300)가 고정된 상태로 파우치형 이차전지 셀(100)을 스캔하여 유도전류를 검출하게 구성할 수도 있는 등 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.In carrying out the present invention, the present invention is not limited thereto, and the magnetic field generating means 200 and the plurality of induced
그리고 상기에서 복수 개의 유도전류 검출센서(300)가 검출하는 유도전류는, 상기 자기장 발생수단(200)이 발생하는 자기장의 영향을 받을 수 있다.In addition, the induced current detected by the plurality of induced
그러므로 본 발명을 실시함에 있어서는 자기장 발생수단(200)이 발생하는 자기장이, 복수 개의 유도전류 검출센서(300)가 검출하는 유도전류에 영향을 주지 않도록 하기 위하여 자기장을 차폐시키는 차폐수단을 더 구비할 수 있다.Therefore, in carrying out the present invention, shielding means for shielding the magnetic field must be further provided so that the magnetic field generated by the magnetic field generating means 200 does not affect the induced current detected by the plurality of induced
상기 차폐수단은 예를 들면, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 자기장 발생수단(200)의 전체부위를 자성체 물질이 감싸도록 차폐수단(400)을 구비하여 자기장 발생수단(200)의 자기장을 차폐시킬 수 있다.For example, as shown in FIGS. 4A and 4B, the shielding means is provided with a shielding means 400 so that the magnetic material covers the entire area of the magnetic field generating means 200, so that the magnetic field of the magnetic field generating means 200 is protected. can be shielded.
또는 도면에 도시되지는 않았으나, 복수 개의 유도전류 검출센서(300)들 각각에 차폐수단을 구비하여 자기장 발생수단(200)의 자기장이 유도전류 검출센서(300)에 영향을 주지 않도록 할 수 있다.Alternatively, although not shown in the drawings, shielding means may be provided at each of the plurality of induced
또한 상기한 구성 이외에도 자기장 발생수단(200)의 자기장이 유도전류 검출센서(300)에 영향을 주지 않도록 할 수 있는 여러 가지의 차폐수단을 사용할 수도 있다.In addition to the above configuration, various shielding means capable of preventing the magnetic field of the magnetic field generating means 200 from affecting the induced
도 7은 본 발명의 품질 검사장치의 구성을 보인 블록도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 품질 검사장치는, 자기장 발생수단(200)과, 복수 개의 유도전류 검출센서(300)와, 교류신호 발생부(600)와, 전력손실 검출부(610)와, 복수 개의 신호 처리부(620)와, 메모리(630)와, 판단/제어부(640)를 포함하여 구성될 수 있다.7 is a block diagram showing the configuration of the quality inspection apparatus of the present invention. Referring to FIG. 7, the quality inspection apparatus of the present invention includes a magnetic field generating means 200, a plurality of induced
이러한 본 발명의 품질 검사장치에서 상기 판단/제어부(640)는 상기 교류신호 발생부(600)를 제어하여 교류신호를 발생하게 한다.In the quality inspection apparatus of the present invention, the determination/
여기서, 상기 교류신호 발생부(600)는, 정현파 또는 구형파 등을 비롯하여 다양한 형상의 교류신호를 발생할 수 있다.Here, the
그리고 상기 교류신호의 주파수는 60㎐∼1㎒의 범위에서 낮은 주파수와 높은 주파수를 합성한 이중 주파수를 가지도록 하는 것이 바람직하다.And, the frequency of the AC signal is preferably to have a dual frequency combining a low frequency and a high frequency in the range of 60 Hz to 1 MHz.
즉, 상기에서 상세히 설명한 바와 같이 파우치형 이차전지 셀(100)로 흐르는 유도전류(102)는 주파수 특성상, 주파수가 높을 경우에, 파우치형 이차전지 셀(100)의 표면층으로 흐르는 유도전류(102)가 많고, 중간층으로 흐르는 유도전류(102)는 표면층에 비하여 상대적으로 적다. 그리고 주파수가 낮아질 경우에는 중간층 부위로 흐르는 유도전류(102)가 점차 증가하게 된다.That is, as described in detail above, the induced current 102 flowing through the pouch-type
그러므로 본 발명에서는 교류신호 발생부(600)가 60㎐∼1㎒의 주파수 범위에서, 선택된 낮은 주파수 및 높은 주파수를 합성한 이중 주파수의 교류신호를 발생하도록 한다.Therefore, in the present invention, the
상기 교류신호 발생부(600)가 발생하는 이중 주파수의 교류신호는 상기 자기장 발생수단(200)으로 출력된다.The dual-frequency AC signal generated by the
상기 자기장 발생수단(200)은 도 8에 도시된 바와 같이 상기 교류신호 발생부(600)가 발생하는 이중 주파수의 교류신호를 코일(204)로 전달하기 위한 트랜스포머(210)와, 상기 트랜스포머(210)와 코일(204)의 사이에 커패시터(222)가 직렬 연결되어 저주파에 직렬공진되는 저주파 공진부(220)와, 상기 트랜스포머(210)와 코일(204)의 사이에 커패시터(232)가 병렬 연결되어 고주파에 병렬공진되는 고주파 공진부(230)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 8, the
상기 교류신호 발생부(600)가 발생하는 이중 주파수의 교류신호는 상기 자기장 발생수단(200)의 트랜스포머(210)를 통과하게 된다.The dual-frequency AC signal generated by the
상기 트랜스포머(210)를 통과한 이중 주파수의 교류신호에서 낮은 주파수의 교류신호 즉, 저주파 신호에 의하여 저주파 공진부(220)의 코일(204) 및 커패시터(222)가 직렬 공진을 형성하게 된다. 그리고 상기 트랜스포머(210)를 통과한 이중 주파수의 교류신호에서 높은 주파수의 교류신호 즉, 고주파 신호에 의하여 고주파 공진부(230)의 코일(204) 및 커패시터(232)가 병렬 공진을 형성하게 된다.The
그러면, 상기 코일(204)은 이중 주파수의 교류신호에 의하여 이중 주파수의 자기장을 발생하게 된다.Then, the
그리고 상기 전력손실 검출부(610)는 상기 교류신호 발생부(600)가 발생한 교류신호를 입력하여 전력손실의 여부를 검출하고, 검출신호를 제어/판단부(640)로 출력한다.The power
파우치형 이차전지 셀(100)이 품질을 검사할 수 있는 위치에 없을 경우에 상기 자기장 발생수단(200)이 발생하는 자기장이 손실되지 않게 되고, 상기 전력손실 검출부(610)는 전력손실을 검출하지 못하게 된다. 그러면, 상기 제어/판단부(640)는 상기 전력손실 검출부(610)의 검출신호로 파우치형 이차전지 셀(100)이 품질을 검사할 수 있는 위치에 없음을 판단할 수 있다.When the pouch-type
상기 파우치형 이차전지 셀(100)이 품질을 검사할 수 있는 위치에 있을 경우에 상기 자기장 발생수단(200)이 발생하는 이중 주파수의 자기장이 상기 파우치형 이차전지 셀(100)로 유도되어 상기 파우치형 이차전지 셀(100)에는 이중 주파수의 유도전류가 흐르게 된다. 그리고 상기 전력손실 검출부(610)는 상기 자기장이 상기 파우치형 이차전지 셀(100)로 유도됨에 따른 전력손실을 검출하게 된다.When the pouch-type
그러면, 상기 제어/판단부(640)는, 상기 전력손실 검출부(610)의 검출신호로 파우치형 이차전지 셀(100)이 품질을 검사할 수 있는 위치에 있음을 판단할 수 있다.Then, the control/
이와 같은 상태에서 복수 개의 유도전류 검출센서(300)는, 파우치형 이차전지 셀(100)의 복수 개의 위치에서 파우치형 이차전지 셀(100)의 파우치형 이차전지 셀(100)로 흐르는 이중 주파수의 유도전류를 각기 검출하고, 검출한 이중 주파수의 유도전류의 신호는 복수 개의 신호처리부(620)들 각각으로 출력한다.In this state, the plurality of induced
상기 복수 개의 신호검출부(620)들 각각은 도 9에 도시된 바와 같이 저주파 검출필터(622) 및 고주파 검출필터(624)를 포함할 수 있다.Each of the plurality of
상기 복수 개의 유도전류 검출센서(300)들 각각이 검출하는 이중 주파수의 유도전류 신호에서 저주파의 유도전류 신호는 복수 개의 신호처리부(620)들 각각의 저주파 검출필터(622)가 검출하여 제어/판단부(640)로 입력된다. 그리고 상기 복수 개의 유도전류 검출센서(300)들 각각이 검출하는 이중 주파수의 유도전류 신호에서 고주파의 유도전류 신호는 복수 개의 신호처리부(620)들 각각의 고주파 검출필터(624)가 검출하여 제어/판단부(640)로 입력된다.Among the dual frequency induced current signals detected by each of the plurality of induced
그러면, 상기 제어/판단부(640)는 복수 개의 신호처리부(620)들 각각으로부터 입력되는 저주파의 유도전류 신호와, 고주파의 유도전류 신호를 메모리(630)에 미리 저장되어 있는 판정 기준범위의 값과 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 파우치형 이차전지 셀(100)의 불량여부를 판단하여 판단신호를 발생한다.Then, the control/
도 10은 본 발명의 품질 검사방법을 보인 신호흐름도이다. 도 10을 참조하면, 제어/판단부(640)의 제어에 따라, 교류신호 발생부(600)가 이중 주파수의 교류신호를 발생하고, 발생한 이중 주파수의 교류신호는, 자기장 발생수단(200)으로 출력한다(S1000).10 is a signal flow diagram showing a quality inspection method according to the present invention. Referring to FIG. 10, under the control of the control/
그러면, 자기장 발생수단(200)은 이중 주파수의 교류신호에 따라 이중 주파수의 자기장을 발생하게 되고, 발생한 이중 주파수의 자기장은 상기 파우치형 이차전지 셀(100)로 유도되어 파우치형 이차전지 셀(100)에는 이중 주파수의 유도전류가 흐르게 된다.Then, the magnetic field generating means 200 generates a dual-frequency magnetic field according to the dual-frequency AC signal, and the generated dual-frequency magnetic field is induced to the pouch-type
이와 같은 상태에서 전력손실 검출부(610)는, 상기 교류신호 발생부(600)가 이중 주파수의 교류신호를 입력하여 전력손실을 검출하고, 이 전력손실의 검출신호를 제어/판단부(640)가 입력한다(S1010).In this state, in the power
그리고 제어/판단부(640)는 전력손실의 검출신호로, 파우치형 이차전지 셀(100)이 품질을 검사할 수 있는 시작위치 즉, 파우치형 이차전지 셀(100)로 충분한 세기의 유도전류가 흐르게 되는지의 여부를 판단한다(S1020).In addition, the control/
상기 제어/판단부(640)는, 파우치형 이차전지 셀(100)이 품질을 검사할 수 있는 시작위치에 위치되어 있음이 판단될 경우에, 복수 개의 신호처리부(620)로부터 이중 주파수의 유도전류 신호를 입력한다(S1030).The control/
그리고 상기 제어/판단부(640)는 상기 이중 주파수의 유도전류 신호를 판정 기준범위의 값과 비교하고(S1040), 비교 결과를 이용하여 파우치형 이차전지 셀(100)이 양품 또는 불량인지의 여부를 판단한다(S1050).Then, the control/
이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.In the above, the present invention has been described in detail through representative embodiments, but those skilled in the art can make various modifications to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. All or part of each of the embodiments may be selectively combined to be configured.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be defined, and should be defined by not only the claims to be described later, but also those equivalent to these claims.
100 : 파우치형 이차전지 셀
110 : 양극극판
112, 122 : 절곡부위
120 : 음극극판
130 : 분리막
140 :단자
150, 160 : 전극
200 : 자기장 발생수단
202 : 코어
204 : 코일
210 : 트랜스포머
220 : 직렬 공진부
230 : 병렬 공진부
300; 300a∼300d : 유도전류 검출센서
302, 304 : 균열
400 : 차폐수단
600 : 교류신호 발생부
610 : 전력손실 검출부
620 : 복수 개의 신호처리부
622 : 저주파 검출필터
624 : 고주파 검출필터
630 : 메모리
640 : 제어/판단부100: pouch type secondary battery cell 110: positive electrode plate
112, 122: bent portion 120: negative electrode plate
130: separator 140: terminal
150, 160: electrode 200: magnetic field generating means
202: core 204: coil
210: transformer 220: series resonator
230:
302, 304: cracks 400: shielding means
600: AC signal generator 610: power loss detector
620: a plurality of signal processing units 622: low frequency detection filter
624: high frequency detection filter 630: memory
640: control/determination unit
Claims (8)
상기 교류신호에 따라 자기장을 발생하여 파우치형 이차전지 셀로 유도전류가 흐르게 하는 자기장 발생수단;
상기 파우치형 이차전지 셀로 흐르는 유도전류의 신호를 검출하는 하나 이상의 유도전류 검출센서; 및
상기 유도전류 검출센서가 검출한 유도전류의 신호를 미리 저장되어 있는 판정범위의 값과 비교하고 비교 결과에 따라 상기 파우치형 이차전지 셀의 품질을 판단하는 제어/판단부;를 포함하는 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사장치.
an AC signal generator for generating an AC signal;
a magnetic field generator for generating a magnetic field in response to the AC signal and causing an induced current to flow through the pouch-type secondary battery cell;
At least one induced current detection sensor for detecting a signal of the induced current flowing into the pouch type secondary battery cell; and
A pouch-type secondary battery comprising a control/determination unit that compares the signal of the induced current detected by the induced current detection sensor with a value of a judgment range stored in advance and determines the quality of the pouch-type secondary battery cell according to the comparison result. Battery cell quality inspection device.
상기 교류신호 발생부가 발생하는 교류신호의 전력손실을 검출하기 위한 전력손실 검출부;를 더 포함하고,
상기 제어/판단부는, 상기 전력손실 검출부의 검출신호로 상기 하나 이상의 유도전류 검출센서가 파우치형 이차전지 셀로부터 유도전류를 검출하기 시작하는 시작위치에 위치되어 있는지의 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사장치.
According to claim 1,
Further comprising a power loss detection unit for detecting power loss of the AC signal generated by the AC signal generator,
The control/determination unit determines whether or not the at least one induced current detection sensor is positioned at a starting position where the at least one induced current detection sensor starts detecting an induced current from a pouch-type secondary battery cell based on a detection signal of the power loss detection unit. A quality inspection device for pouch-type secondary battery cells.
상기 교류신호 발생부가 발생하는 교류전류를 전달하는 트랜스포머;
상기 교류전류의 저주파에 직렬 공진되어 코일이 자기장을 발생하게 하는 직렬 공진부; 및
상기 교류전류의 고주파에 병렬 공진되어 코일이 자기장을 발생하게 하는 병렬 공진부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사장치.
The method of claim 1, wherein the magnetic field generating means,
a transformer for transmitting the AC current generated by the AC signal generating unit;
a series resonator that resonates in series with the low frequency of the alternating current so that a coil generates a magnetic field; and
A quality inspection device for a pouch-type secondary battery cell, comprising: a parallel resonator unit that resonates in parallel with the high frequency of the alternating current so that the coil generates a magnetic field.
상기 유도전류 검출센서가 검출한 유도전류의 신호를 상기 제어/판단부로 출력하는 하나 이상의 신호 처리부;를 더 포함하고,
상기 교류신호 발생부는,
저주파 및 고주파의 이중 주파수를 갖는 교류신호를 발생하며,
상기 신호처리부는,
상기 저주파의 교류전류 신호를 검출하여 상기 제어/판단부로 출력하는 저주파 검출필터; 및
상기 고주파의 교류전류 신호를 검출하여 상기 제어/판단부로 출력하는 고주파 검출필터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사장치.
According to claim 1,
It further includes; one or more signal processors outputting signals of the induced current detected by the induced current detection sensor to the control/determination unit;
The AC signal generator,
Generates an AC signal having a dual frequency of a low frequency and a high frequency,
The signal processing unit,
a low frequency detection filter for detecting the low frequency alternating current signal and outputting it to the control/determination unit; and
A high-frequency detection filter for detecting the high-frequency alternating current signal and outputting the signal to the control/determination unit; quality inspection device for a pouch-type secondary battery cell comprising a.
상기 파우치형 이차전지 셀이 시작위치에 위치할 경우에 상기 하나 이상의 유도전류 검출센서가 이동하면서 상기 파우치형 이차전지 셀을 스캔하면서 유도전류의 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사장치.
According to claim 1,
When the pouch-type secondary battery cell is located at the starting position, the one or more induced current detection sensors move and scan the pouch-type secondary battery cell to detect a signal of induced current. quality inspection device.
상기 파우치형 이차전지 셀 및 상기 하나 이상의 유도전류 검출센서가 고정되어 있고, 상기 하나 이상의 유도전류 검출센서에 의해 스캔되어 유도전류의 신호가 검출되게, 상기 파우치형 이차전지 셀이 이동하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사장치.
According to claim 1,
The pouch-type secondary battery cell and the one or more induced current detection sensors are fixed, and the pouch-type secondary battery cell moves so that the signal of the induced current is detected by being scanned by the one or more induced current detection sensors. A quality inspection device for a pouch-type secondary battery cell.
상기 자기장 발생수단의 자기장을 차폐시키기 위한 차폐수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사장치.
The method of claim 1, between the magnetic field generating means and the induced current detection sensor,
Quality inspection device for a pouch-type secondary battery cell, characterized in that it further comprises; shielding means for shielding the magnetic field of the magnetic field generating means.
유도전류 검출센서가 상기 파우치형 이차전지 셀로 흐르는 유도전류의 신호를 검출하는 단계; 및
상기 유도전류 검출센서가 검출한 유도전류의 신호를 제어/판단부가 판정 기준범위의 값과 비교하여 상기 파우치형 이차전지 셀의 품질을 판단하는 단계;를 포함하는 파우치형 이차전지 셀의 품질 검사방법.generating an AC signal by an AC signal generating unit and generating a magnetic field by a magnetic field generating unit according to the generated AC signal so that an induced current flows through the pouch-type secondary battery cell;
detecting a signal of an induced current flowing to the pouch-type secondary battery cell by an induced current detection sensor; and
A method for inspecting the quality of a pouch-type secondary battery cell comprising the step of comparing the signal of the induced current detected by the induced current detection sensor with a value of a judgment reference range by a control/determination unit to determine the quality of the pouch-type secondary battery cell. .
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- 2021-05-21 KR KR1020210065404A patent/KR20220157634A/en not_active Application Discontinuation
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