WO2023140473A1 - 손상 감지 장치 및 손상 감지 방법 - Google Patents

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WO2023140473A1
WO2023140473A1 PCT/KR2022/016565 KR2022016565W WO2023140473A1 WO 2023140473 A1 WO2023140473 A1 WO 2023140473A1 KR 2022016565 W KR2022016565 W KR 2022016565W WO 2023140473 A1 WO2023140473 A1 WO 2023140473A1
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pouch
electrical signal
damage detection
detection device
damage
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PCT/KR2022/016565
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홍윤기
임대철
장윤민
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엘지전자 주식회사
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    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
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    • G01N27/20—Investigating the presence of flaws
    • G01N27/205—Investigating the presence of flaws in insulating materials
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
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    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4285—Testing apparatus

Definitions

  • Embodiments relate to damage detection devices and damage detection methods.
  • the embodiments are applied to a damage detection device and a damage detection method for detecting damage to an insulating layer.
  • a secondary battery refers to a battery that can be used semi-permanently by charging electricity generated in a process in which a current supplied from an external power source causes a redox reaction of a material between an anode and a cathode.
  • a secondary battery has an advantage in that it can be recharged several times and reused, unlike a conventional primary battery that can only be used once.
  • a secondary battery includes a negative electrode, a positive electrode, a separator, and an electrolyte for charging the battery. These battery charging elements are hereinafter referred to as electrode assemblies.
  • the secondary battery further includes an insulating exterior material covering an outer surface of the electrode assembly to protect the electrode assembly.
  • a secondary battery includes a pouch surrounding an electrode assembly.
  • the pouch includes an outer layer, a conductor layer and an inner layer.
  • a part of the pouch may be damaged during the process of manufacturing the pouch or assembling the pouch with the electrode assembly.
  • a conductive layer of the pouch may be exposed due to damage to an outer layer or an inner layer.
  • a safety problem may occur through a reaction with the inside and outside of the battery. Therefore, it is necessary to determine whether the pouch is damaged. To this end, the following methods are proposed.
  • damage to the pouch may be determined through vision.
  • the damage detecting device using vision acquires an image by photographing the exterior of the pouch through a vision camera. In this case, damage to the pouch is determined visually through the obtained image.
  • the accuracy is lowered as the inspection is performed by the naked eye.
  • the damage detecting device for applying the high voltage applies the high voltage to the pouch to detect a portion where the insulation of the pouch is broken.
  • the surface of the pouch is additionally damaged by the high voltage.
  • a damage detecting device using a displacement sensor determines damage to a pouch by measuring a height of the pouch with a displacement sensor positioned in a vertical or horizontal direction.
  • a displacement sensor positioned in a vertical or horizontal direction.
  • Embodiments aim to provide a damage detection device and damage detection method.
  • Embodiments provide a method of determining whether an object has damage.
  • Embodiments provide a damage detection device and a damage detection method that output electrical signals differently between a damaged area and a normal area.
  • Embodiments provide a damage detecting device and a damage detecting method for determining whether or not there is damage to an insulating layer without applying damage to the insulating layer.
  • Embodiments provide a damage detecting device and a damage detecting method for locating a damage occurring in an insulating layer.
  • Embodiments provide a damage detecting device and a damage detecting method for determining whether a conductor or an insulator is exposed due to damage to an insulating layer.
  • an application module for applying a predetermined material to an object; and an electrical signal acquisition unit that obtains an electrical signal of the object when a predetermined material is applied to the object. Including, it provides a damage detection device.
  • the electrical signal acquisition unit may include a filter circuit for filtering an electrical signal of an object; and a measurement circuit that measures the filtered electrical signal; Including, it provides a damage detection device.
  • the damage detection device may include a processor configured to determine whether an object is damaged based on an obtained electrical signal; Including, it provides a damage detection device.
  • a material comprising an ionized gas or an activated material provides a damage detection device.
  • the damage detection device may include a distance measurement sensor for measuring a distance between an application module and an object; and a stage providing a space in which an object is loaded. Including, it provides a damage detection device.
  • a processor obtains an electrical signal for a normal area of an object, and determines that an area where an electrical signal different from the electrical signal for the normal area is obtained is a damaged area of the object.
  • the stage is moved relative to the imposing module such that the distance between the imposing module and the object remains constant, based on the measured distance.
  • an object may include a conductor; and an insulator surrounding at least a portion of the conductor. Including, it provides a damage detection device.
  • Embodiments may provide a method of determining a normal region and a damaged region of an object through an electrical signal.
  • Embodiments may determine damage caused to an object.
  • Embodiments may determine the location where the object is damaged.
  • FIG. 1 shows a cross section of a pouch.
  • FIG. 2 is a block diagram of a damage detection device according to embodiments.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a damage detection method according to embodiments.
  • FIG. 4 schematically illustrates a damage detection device according to embodiments.
  • FIG. 5 schematically illustrates a circuit diagram of a damage detection device according to embodiments.
  • 6 is an electrical signal obtained through a damage detection device according to embodiments.
  • FIG. 7 shows a damaged pouch according to embodiments.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a damage detection method according to embodiments.
  • an apparatus for inspecting whether an insulating layer of a battery including a secondary battery is damaged is described as an example of the embodiments.
  • the inspection target of the embodiments is not limited thereto.
  • the damage detection device described herein is applicable to all objects including conductors and insulating layers, and is applied to all objects including, for example, conductors and insulating layers surrounding the conductors.
  • the object includes a conductor and an insulating layer.
  • the object includes all objects including, for example, a conductor and an insulation layer enclosing the conductor, or an insulation layer and a conductor enclosing the insulation layer.
  • the object may further include an internal structure wrapped by a conductor and an insulating layer.
  • the object includes, for example, a secondary battery including a battery and a pouch for packaging the battery.
  • a pouch may be described as an example of an application target of the damage detection device according to the embodiments.
  • FIG. 1 shows a cross section of a pouch.
  • the pouch 10 is an example of an object to which embodiments are applied, for example. Determination of whether the pouch 10 is damaged is based on whether the conductive layer is exposed due to damage to the pouch 10 . First, the structure of the pouch 1 will be described through (a) of FIG. 1 .
  • FIG. 1(a) shows a cross section of the pouch 10 .
  • the pouch 10 is formed by stacking at least one or more of each of the inner layer 11, the conductor layer 13, and the outer layer 15, for example.
  • the pouch 10 may further include a first adhesive layer 12 between the inner layer 11 and the conductive layer 13 in order to laminate the inner layer 11 and the conductive layer 13 .
  • the pouch 10 may further include a second adhesive layer 14 between the conductive layer 13 and the outer layer 15 to laminate the conductive layer 13 and the outer layer 15 .
  • the inner layer 11 is disposed close to the electrode assembly 2 or in contact with the electrode assembly 2 . Accordingly, the inner layer 11 includes, for example, an insulating material in order to block electrical connection with the electrode assembly 2, and for example, a resin such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE) is used.
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • the conductive layer 13 maintains the mechanical strength of the pouch 1 and serves as a moisture and oxygen barrier layer. Accordingly, the conductor layer 13 includes a metal, such as aluminum (Al).
  • the outer layer 15 is coated on the outside of the conductor layer 13 to electrically and chemically block the battery 1 from the outside.
  • the outer layer 15 physically protects the battery 1 from external impact.
  • the outer layer 15 includes a polymer layer, for example, polyethylene terephthalite (PET), nylon resin, and the like.
  • the conductor layer 13 positioned under the outer layer 15 may be exposed to the outside.
  • the conductor layer 13 positioned on the inner layer 15 may be exposed to the electrode assembly 2 .
  • the battery 1 causes safety problems such as ignition or explosion.
  • an outer layer or an inner layer of the pouch 10 is referred to as an insulating layer 16 .
  • Figure 1 (b) shows a cross-section of the undamaged pouch 10.
  • a foreign substance (a) such as dust may be deposited on the insulating layer 16 of the pouch 10 . Since this foreign material (a) does not impair the safety of the battery 1, it corresponds to a normal pouch rather than a damaged pouch.
  • a very shallow groove b may be formed in the insulating layer 16 of the pouch 10 .
  • a very shallow groove (b) can be seen as a damage.
  • the very shallow groove (b) corresponds to a normal pouch rather than a damaged pouch.
  • a crack c exposing the conductor layer 13 may be formed in the insulating layer 16 of the pouch 10 .
  • the base conductor layer 13 of the insulating layer 16 is exposed by the crack d. Therefore, the pouch 10 including the crack c corresponds to a damaged pouch.
  • FIG. 2 is a block diagram of a damage detection device according to embodiments.
  • the damage detecting device 100 is a device for inspecting whether or not damage has occurred to an object.
  • the damage detecting apparatus 100 provides electrical signals of different magnitudes to a normal area and a damaged area of an object. Through this, the damage detection device 100 provides a way to distinguish the normal area and the damaged area of the object.
  • the damage detection device 100 may include examples described below.
  • the pouch 10 will be described as an example of an object.
  • the damage detection device 100 is a device for inspecting whether or not damage has occurred to the pouch 10 . For example, the damage detecting device 100 determines that the pouch 10 is visually damaged but not actually damaged, as shown in (b) and (c) of FIG. 1 . Also, for example, the damage detecting device 100 determines a case in which damage occurs to the pouch 10 as shown in (d) of FIG. 1 .
  • the “damaged pouch” includes a case where the underlying conductor layer 13 of the insulating layer 16 is exposed.
  • the “damage risk pouch” includes a case where the underlying conductor layer 13 of the insulating layer 16 is not exposed, but the risk of exposure of the underlying conductor layer 13 of the insulating layer 16 over time is high.
  • “Normal pouch” includes a case where the underlying conductor layer 13 of the insulating layer 16 is not exposed.
  • the damage detection device 100 includes a communication unit 110, a memory 120, a sensor 130, an image acquisition unit 140, an application module 150, a driving unit 160, an electrical signal acquisition unit 170, a stage 180, and a processor 190 that controls all or some of the components included in the damage detection device 100.
  • the damage detection device 100 may include all or only some of the components shown in FIG. 2 .
  • the damage detection device 100 may further include other components in addition to the components shown in FIG. 2 .
  • the communication unit 110 transmits and receives data between internal components of the damage detection device 100 .
  • the communication unit 110 transmits and receives data between the damage detection device 100 and an external server or device.
  • the communication unit 110 transmits and receives data over a long or short distance.
  • the communication unit 110 transmits and receives data wired or wirelessly.
  • the communication unit 110 includes, for example, a 3G module, an LTE module, an LTE-A module, a Wi-Fi module, a WiGig module, an ultra-wide band (UWB) module, or a network interface for a long distance, such as a LAN card.
  • the communication unit 110 includes, for example, a magnetic secure transmission (MST) module, a Bluetooth module, a Near Field Communication (NFC) module, a Radio Frequency Identification (RFID) module, a ZigBee module, a Z-Wave module, or an infrared module.
  • MST magnetic secure transmission
  • NFC Near Field Communication
  • RFID Radio Frequency Identification
  • the memory 120 stores various commands or information used for driving and controlling the damage detection device 100 .
  • the memory 120 includes at least one of volatile storage media and non-volatile storage media.
  • the memory 120 is at least one of a read only memory (ROM) and a random access memory (RAM).
  • the memory 120 stores data about the moving speed of the application module 150 .
  • the memory 120 stores data on the type of material applied from the application module 150, the amount of the applied material applied per hour, and the application speed of the application module 150 corresponding to the amount of the applied material applied per hour.
  • the sensor 130 senses data on the internal or external environment of the damage detection device 100 .
  • the sensor 130 may include, for example, a proximity sensor, an illumination sensor, a touch sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, a G-sensor, a gyroscope sensor, a motion sensor, an RGB sensor, an infrared sensor, an ultrasonic sensor, an environmental sensor (eg, a barometer, a hygrometer, a thermometer, It includes at least one of a radiation detection sensor, a heat detection sensor, a gas detection sensor, etc.), a chemical sensor (eg, an electronic nose, a healthcare sensor, a biometric sensor, etc.).
  • a proximity sensor e.g, an illumination sensor, a touch sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, a G-sensor, a gyroscope sensor, a motion sensor, an RGB sensor, an infrared sensor, an ultrasonic sensor, an environmental sensor (eg, a barometer, a hygrometer, a thermometer, It includes at least one of a radiation detection sensor, a
  • the damage detection device 100 may combine and utilize information sensed by at least one or more of these sensors.
  • the senor 130 senses data about the pouch 10 .
  • the sensor 130 senses a distance between the pouch 10 and the application module 150, and includes, for example, a distance sensor.
  • the image acquiring unit 140 acquires an image.
  • the image includes, for example, a 2D image, a 3D image, a still image, and a moving image.
  • images include all images such as optical images and thermal images.
  • the image acquisition unit 140 acquires a vision image of the pouch 10 .
  • the image acquisition unit 140 acquires a vision image of the surface of the pouch 10 .
  • the image acquisition unit 140 is, for example, a camera.
  • the application module 150 applies a predetermined material to the inspection target.
  • the application module 150 applies a predetermined material, eg, a predetermined fluid, to the object.
  • the application module 150 applies a predetermined material so that electrical signals between a damaged area and a normal area of an object are output differently.
  • the application module 150 applies a predetermined material on the surface of the pouch 10 .
  • Certain substances are, for example, ionized gases, activated substances.
  • the predetermined substance is, for example, an AC voltage or a DC voltage.
  • the applying module 150 is, for example, a module for generating and/or applying ionized gas or activated material, such as plasma, laser, X-ray, or ionizer.
  • the application module 150 is plasma
  • the application module 150 uses an electromagnetic field or heat.
  • the application module 150 is an ionizer
  • the application module 150 uses atmospheric pressure plasma, corona discharge, or the like.
  • the driving unit 160 moves the applying module 150 .
  • the driving unit 160 moves the application module 150 in a horizontal direction.
  • the driving unit 160 moves the application module 150 to a location where application of a predetermined material is required with respect to the pouch 10 .
  • the electrical signal acquiring unit 170 acquires an electrical signal of an area to which the predetermined material is applied by the applying module 150 .
  • the electrical signal acquisition unit 170 senses an electrical signal of an area to which the predetermined fluid is applied.
  • Electrical signals include, for example, AC or DC voltage and current.
  • the electrical signal acquisition unit 170 is electrically connected to, for example, the pouch 10 and acquires an electrical signal generated from the pouch 10 .
  • the stage 180 provides a space in which the battery 1 or the pouch 10 is loaded.
  • the battery 1 or the pouch 10 is loaded on the stage 180 and applied with a predetermined material from the application module 150 .
  • the stage 180 moves relative to the application module 150 based on the data measured by the sensor 120 .
  • the stage 180 is vertically driven with respect to the application module 150 based on data measured by the sensor 120 or based on a user command received through a communication unit.
  • the processor 190 controls all or some components included in the damage detection device 100 .
  • the processor 190 determines whether the pouch 10 is damaged based on the electrical signal data obtained by the electrical signal obtaining unit 170 .
  • the processor 190 includes, for example, a central processing unit (CPU) or a micro controller unit (MCU).
  • the processor 190 is embedded inside the damage detection device 100, for example.
  • the processor 190 for example, is located outside the damage detection device 100 and controls all or some of the components included in the damage detection device 100 through the communication unit 110.
  • the processor 190 determines whether the battery 10 or the pouch 10 is damaged. For example, the processor 190 determines whether the pouch 10 is damaged or not through a difference in an electrical signal of the pouch 10 generated according to application of a predetermined material. For example, the processor 190 acquires an electrical signal for a normal area of the pouch 10 after a predetermined material is applied. The processor 190 determines that an area in which an electrical signal different from that of the normal area is obtained as a damaged area of the pouch 10 after a predetermined material is applied. Alternatively, for example, the processor 190 obtains an electrical signal for the damaged area of the pouch 10 after a predetermined material is applied.
  • the processor 190 determines that an area in which an electrical signal different from that of the damaged area is obtained after a predetermined material is applied is a normal area of the pouch 10 . At this time, different electrical signals do not require the same absolute values. For example, the processor 190 may divide the magnitude of the obtained electrical signal into two or more regions, determine one or more regions as normal regions, and determine one or more other regions as damaged regions.
  • the damage detection device 100 including all or some of these components will be described in more detail.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a damage detection method according to embodiments.
  • FIG. 3 a method of detecting damage by the damage detecting apparatus 100 according to embodiments through the components described in FIG. 2 will be described.
  • the pouch 10 will be described as an example of an object to be inspected by the damage detection device 100 .
  • the object may be the battery 1 itself instead of the pouch 10 of the battery.
  • the damage detecting device 100 may determine whether the pouch 10 included in the battery 1 is damaged.
  • the damage detection device 100 applies a predetermined material to the pouch 10 (s101).
  • the application module 150 applies a predetermined material toward the pouch 10 .
  • the given substance is, for example, a given fluid.
  • the application module 150 includes, for example, a nozzle form.
  • the application module 150 sprays a predetermined material toward the pouch 10 .
  • the predetermined substance includes, for example, an ionized gas or an activated substance. In this case, the electrical state of the pouch 10 is changed due to the applied material.
  • the conductor layer 13 is electrically lifted by the predetermined material.
  • the insulating layer 16 does not or rarely generate electrical excitation even by the predetermined material.
  • the damage detection device 100 measures an electrical signal of the pouch 10 .
  • the electrical signal acquisition unit 170 measures an electrical signal (electrical state) of the pouch 10.
  • Electrical signals include, for example, voltage, current or impedance/resistance.
  • the electrical signal acquisition unit 170 acquires a changed electrical signal of the pouch 10 due to the applied material.
  • the changed electrical signal includes the degree of electrical excitation described in s101.
  • the user may determine whether the pouch 10 is damaged or not through the electrical signal measured by the electrical signal obtaining unit 170 . For example, the user determines whether the pouch 10 is damaged by detecting a change in an electrical signal of the pouch 10 .
  • the user may determine an area where the electrical signal output is relatively large according to a preset circuit as a damaged area of the pouch 10, and an area where the electrical signal output is relatively small may be determined as a normal area of the pouch 10.
  • the user determines the area where the electrical signal output is relatively small as the damaged area of the pouch 10 and the area where the electrical signal output is relatively large is determined as the normal area of the pouch 10 according to a preset circuit.
  • the preset circuit can be designed in various ways according to the user's convenience, and the criterion for determining the normal area and the damaged area is not limited according to the method described above. This will be described in more detail through a filter circuit below.
  • the damage detecting device 100 may determine whether the pouch 10 is damaged.
  • the damage detecting device 100 determines whether damage to the pouch 10 is detected based on the measured electrical signal (s103).
  • the processor 190 determines whether or not the object is damaged through electrical signals changed according to the applied material. For example, the processor 190 determines whether the object is in an insulating state or a conductive state based on the degree to which an electrical signal is changed by an applied material. For example, when an object includes a damaged area, the processor 190 divides an electrical signal obtained by an applied material into two or more sections, determines one section as a damaged region and determines another section as a normal region.
  • the object is the pouch 10 .
  • the pouch 10 includes a conductor and an insulating layer surrounding the conductor.
  • the processor 190 determines that the region in the insulating state corresponds to the insulating layer and is a normal region.
  • the processor 190 determines that the conductive region is a region where the conductor is exposed and is a damaged region in which the insulating layer is damaged.
  • the object may include an insulating layer and a conductor surrounding the insulating layer. In this case, the processor 190 determines that the region in a conductive state corresponds to a conductor and is a normal region.
  • the processor 190 determines that the region in an insulating state is a region where the insulating layer is exposed and is a damaged region in which the conductor is damaged. As such, the processor 190 determines whether two or more layers of the object having different electrical characteristics are damaged through the changed electrical signal. Meanwhile, the damaged region represents a region where at least one layer of two or more layers is damaged and another layer is exposed. Also, the normal region represents a region in which two or more layers are not damaged.
  • the damage detection device 100 detects whether the pouch 10 is damaged without applying a high voltage to the battery 1 or the pouch 10 .
  • the damage detecting device 100 checks whether or not there is damage through an electrical signal, accuracy is improved compared to the case of determining whether or not there is damage with the naked eye.
  • FIG. 4 schematically illustrates a damage detection device according to embodiments.
  • the damage detection device 100 includes a sensor 130, an application module 150, a driving unit 160, an electrical signal acquisition unit 170, a stage 180 and a processor 180.
  • the stage 180 provides a space in which the pouch 10 is loaded.
  • the application module 150 applies a predetermined material 151 toward the pouch 10 .
  • the predetermined material 151 is an ionized or activated material.
  • the electrical signal acquisition unit 170 is connected to the pouch 10 and acquires an electrical signal that is changed by a predetermined material 151 of the pouch 10 . Through this, the damage detecting device 100 checks whether the pouch 10 is damaged.
  • the changed electrical signal also varies according to the distance between the application module 150 and the pouch 10 .
  • electrical signals may be output differently even when the pouch 10 is not damaged.
  • the surface of the pouch 10 is not completely flat. Accordingly, even if the electrical signal is measured by fixing the application module 150 and the pouch 10 at a predetermined position, the reliability of the resultant value may deteriorate. Therefore, in order to increase the reliability of the electrical signal, it is necessary to maintain a constant distance between the application module 150 and the pouch 10 .
  • the sensor 130 senses the distance h between the pouch 10 and the application module 150.
  • Sensor 130 is for example a displacement sensor or proximity sensor.
  • the processor 190 controls the stage 180 based on the distance sensed by the sensor 130 .
  • the processor 190 causes the stage 180 to move relative to the applying module 150 based on the distance sensed by the sensor 130 .
  • processor 190 causes stage 180 to move in a vertical direction relative to application module 150 .
  • the stage 180 maintains a constant distance between the pouch 10 and the application module 150 through height adjustment.
  • the processor 190 causes the applying module 150 to move relative to the stage 180 based on the distance sensed by the sensor 130 .
  • the processor 190 causes the applying module 150 or the stage 180 to move simultaneously based on the distance sensed by the sensor 130 .
  • the user may adjust driving of the stage 180 or the application module 130 based on the distance sensed by the sensor 130 .
  • the damage detecting device 100 determines whether or not damage to the pouch 10 has occurred with high reliability.
  • FIG. 5 schematically illustrates a circuit diagram of a damage detection device according to embodiments.
  • the damage detection device 100 includes an application module 150 and an electrical signal acquisition unit 170 .
  • the damage detection device 100 will be described in the form of a circuit diagram.
  • the application module 150 applies a predetermined material 151 toward the pouch 10 .
  • Certain materials 151 include electrical properties.
  • the predetermined substance 151 is, for example, an ionized substance or an active substance.
  • the predetermined material 151 serves as a variable resistor depending on the distance between the application module 150 and the pouch 10 . Through the predetermined material 151, the electrical state of the surface of the pouch 10 is changed.
  • the pouch 10 includes a conductor area and an insulator area.
  • the conductor region and the insulator region have different electrical excitations depending on the applied material 151 .
  • a predetermined material 151 when a predetermined material 151 is applied, a larger electrical excitation may occur in the conductor region.
  • a predetermined material 151 when a predetermined material 151 is applied, a smaller electrical excitation may occur in the insulator region.
  • the pouch 10 includes a conductor and an insulator surrounding the conductor, if the insulator is damaged, the conductor is exposed. In this case, an area where the conductor is exposed due to damage to the insulator and an area where the conductor is not exposed because the insulation is not damaged have different electrical excitation due to the predetermined material 151 .
  • the electrical signal acquiring unit 170 acquires the electrical signal of the pouch 10 .
  • the electrical signal acquisition unit 170 acquires an electrical signal of the pouch 10 whose electrical state has changed.
  • the electrical signal acquisition unit 170 acquires different electrical signals between a damaged area and a normal area as electrical excitation is changed by a predetermined material.
  • the electrical signal acquisition unit 170 includes a filter circuit 171 and a measurement circuit 172 to more clearly obtain an electrical signal according to a changed electrical state.
  • the filter circuit 171 filters the electrical signal of the pouch 10 .
  • the filter circuit 171 selectively measures certain electrical signals.
  • the filter circuit 171 removes noise from the electrical signal.
  • the filter circuit 171 amplifies or attenuates a specific electrical signal.
  • the filter circuit 171 uses, for example, a frequency filtering technique.
  • the filter circuit 171 amplifies or attenuates electrical signals of a predetermined magnitude or greater among electrical signals of the pouch 10 .
  • the filter circuit 171 amplifies or attenuates electrical signals of the pouch 10 that are smaller than a predetermined level. Through this, the filter circuit 171 distinguishes more clearly between an electric signal when the conductor layer 13 is exposed and an electric signal when the conductor layer 13 is not exposed.
  • the filter circuit 171 filters the electrical signal so that an electrical signal equal to or greater than a preset value is output as a first predetermined value, and filters the electrical signal such that an electrical signal less than the preset value is output as a second predetermined value.
  • the filter circuit 171 filters the electrical signal so that an electrical signal equal to or greater than a preset value is output as 1.
  • the filter circuit 171 filters the electrical signal so that an electrical signal less than a preset value is output as 0.
  • the preset value is a value that is appropriately adjusted by the user and set or stored in advance.
  • the first predetermined value and/or the second predetermined value are values appropriately adjusted by the user and set or stored in advance. This is an example, and an example in which the filter circuit 171 filters the electric signal is not limited thereto. That is, the filter circuit 171 may be set according to the user's convenience so that the electric signal difference between the damaged region and the normal region is more clearly distinguished.
  • Measurement circuit 172 measures the filtered electrical signal.
  • the electrical signal acquisition unit 170 transmits data including the electrical signal measured by the measuring circuit 172 to the processor 190 through the communication unit 110 .
  • the processor 190 determines whether the pouch 10 is damaged based on the received data. It will be described in more detail with reference to FIG. 6 below.
  • 6 is an electrical signal obtained through a damage detection device according to embodiments.
  • the damage detection device 100 acquires an electrical signal through an electrical signal obtaining unit 170 .
  • 6 is a graph showing data generated to determine whether or not the processor 190 has received damage based on the received data.
  • the horizontal axis represents time and the vertical axis represents electrical signals. At this time, the horizontal axis is time or a movement cycle of the movement module 150.
  • the electric signal on the vertical axis is an electric signal, for example, voltage or current.
  • the graph of FIG. 6 shows electrical signal patterns during the time when the application module 150 applies the predetermined material 151 .
  • the graph shown in FIG. 6 describes an example in which the filter circuit 171 amplifies a signal in a damaged region, for example.
  • an example of a signal filtered by the filter circuit 171 is not limited to the case of FIG. 6 .
  • the processor 190 determines whether the insulating film is damaged or not through an electrical signal.
  • the processor 190 determines whether the electrical signal is equal to or greater than a predetermined value.
  • the processor 190 determines that the pouch 10 is damaged when the electrical signal is equal to or greater than a predetermined value.
  • the processor 190 determines that the conductive layer 13 is an unexposed portion with respect to an electric signal (normal) less than a predetermined value.
  • the processor 190 determines that the conductive layer 13 is an exposed portion with respect to an electrical signal (damage) equal to or greater than a preset value.
  • the processor 190 may determine the damaged portion of the pouch 10 by using the time when the application module 150 applies the predetermined material 151 .
  • the processor 190 obtains the pre-stored movement speed of the application module 150 from the memory 120 .
  • the processor 190 obtains the moving speed of the applying module 150 through the driving unit 160 .
  • the processor 190 calculates coordinate points on the pouch 10 using the movement speed and time of the application module 150 .
  • the processor 190 calculates the coordinate point of the portion of the pouch 10 where it is determined that the conductive layer 13 is exposed, based on speed and time.
  • the processor 190 determines that the pouch 10 is damaged. Alternatively, in the process 190, if it is determined that the conductor layer 13 is exposed, coordinate points of the exposed portion are calculated, and the position of the region where the insulating layer 16 is damaged is determined based on the calculated coordinate points.
  • the damage detection device 100 accurately determines whether one pouch 10 is damaged.
  • the damage detecting device 100 according to the embodiments accurately determines whether or not a damaged pouch exists and which pouch is the damaged pouch, with respect to a plurality of pouches.
  • the content of determining whether or not the pouch 10 is damaged through the damage detection device 100 including the application module 150 and the electrical signal acquisition unit 170 has been described.
  • information on determining whether or not the pouch 10 is damaged by using the application module 150 and the electrical signal acquisition unit 170 together with other components will be described.
  • FIG. 7 shows a damaged pouch according to embodiments.
  • the damage detection device 100 includes an image acquisition unit 140 , an application module 150 , an electrical signal acquisition unit 170 and a processor 190 .
  • the damage detection device 100 acquires data through the image acquisition unit 140 for the entire area of the pouch 10 . Then, in the data acquired through the image acquisition unit 140, the damage detection device 100 acquires data through the application module 150 and the electrical signal acquisition unit 170 for, for example, a region in which the damage of the pouch 10 is suspected. It is explained in detail below.
  • the image acquisition unit 140 acquires an image of the pouch 10 .
  • the image acquisition unit 140 acquires, for example, a vision image of the pouch 10 .
  • the image acquisition unit 140 has a wide angle of view.
  • the image acquisition unit 140 acquires an image of a wide area of the pouch 10 through, for example, one image. Through this, the image acquisition unit 140 acquires data on the pouch 10 in a short time.
  • the processor 190 determines a suspected damaged area of the pouch 10 based on the image acquired through the image acquisition unit 140 .
  • the processor 190 determines whether a flaw or a foreign material (eg, a flaw or a foreign material described in (b) to (d) of FIG. 1 ) exists from the acquired image.
  • the processor 190 calculates the location of the flaw or foreign material when it is determined that there is a flaw or foreign material in the acquired image. For example, in FIG. 7 , the processor 190 determines that some areas 10a, 10b, and 10c of the entire area of the pouch 10 have flaws or foreign matter.
  • the processor 190 applies a predetermined material 151 to some of the areas 10a, 10b, and 10c of the entire area of the pouch 10 through the application module 150.
  • the application module 150 applies the predetermined material 151 only to some areas 10a, 10b, and 10c of the pouch 10, not to the entire area of the pouch 10.
  • the application module 150 applies a predetermined material to, for example, a partial area 10a of the pouch 10 .
  • the driver 160 moves, for example, the application module 150 onto another partial area 10b of the pouch 10 (A).
  • the application module 150 applies a predetermined material to, for example, another partial region 10b of the pouch 10 .
  • the driver 160 moves, for example, the application module 150 onto another partial region 10c of the pouch 10 (B).
  • the application module 150 applies a predetermined material to another partial area 10c of the pouch 10, for example. That is, the application module 150 moves only the A path and the B path, and the application of the predetermined material 151 is completed within a short period of time.
  • the processor 190 may control the applying module 150 and/or the stage 180 to move based on the vision image. For example, the processor 190 may move and drive the stage 180 to direct the application module 150 from the partial area 10a to the other partial area 10b.
  • the electrical signal acquisition unit 170 is connected to the pouch 10 and obtains an electrical signal for an area to which a predetermined material 151 is applied by the application module 150 .
  • the processor 190 determines whether some areas 10a, 10b, and 10c of the pouch 10 correspond to damaged areas based on the obtained electrical signals.
  • the damage detecting apparatus 100 quickly determines a damage suspected area for a wide area.
  • the damage detecting device 100 accurately determines whether or not there is damage to a suspected damage area, which is a narrow area.
  • the damage detecting apparatus 100 improves damage detection speed for a partial area by applying a predetermined material to the partial area.
  • the damage detection device 100 measures the thickness of the pouch 10 by a thickness measuring unit (not shown), and then applies a predetermined material to a partial area of the pouch 10. Applicable to a method. That is, the damage detection device 100 according to the embodiments can be applied to any method capable of quickly obtaining data for a wide area.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a damage detection method according to embodiments.
  • a damage reference value may not be provided for an electrical signal acquired according to the application of the predetermined material.
  • some areas to which a predetermined material is applied may all be damaged areas.
  • a criterion for damage is not provided. Therefore, a method of setting a preset value for a case where a predetermined material is applied to a partial area, for example, as shown in FIG. 7, will be described.
  • the damage detection apparatus 100 applies a predetermined material to the first area and the second area (s201).
  • the application module 150 applies a predetermined material to the first area and the second area of the pouch 10 .
  • the first area is a damage suspected area.
  • the first area is a partial area described in FIG. 7 .
  • the second area is an area where damage is not suspected.
  • the second area is an area in which it is not determined that there are flaws or foreign matter in the pouch 10 of FIG. 7 .
  • the damage detection apparatus 100 acquires electrical signals for the first area and the second area (S202).
  • the electrical signal acquisition unit 170 is connected to the pouch 10 to acquire electrical signals.
  • the electrical signal acquisition unit 170 acquires first and second electrical signals for the first and second regions in which electrical signals change as the predetermined material 151 is applied by the applying module 150 .
  • the damage detection apparatus 100 compares electrical signals for the first area and the second area to set a preset value (S203).
  • the processor 190 obtains an average distribution area of the first electrical signal from the first electrical signal for the first area.
  • the processor 190 obtains an average distribution area of the second electrical signal from the second electrical signal for the second area.
  • the processor 190 sets the average distribution area of the second electrical signal to a preset value. That is, in this case, the preset value includes a specific area rather than one specific value.
  • the damage detecting device 100 determines whether the pouch 10 is damaged (S204).
  • the processor 190 determines whether the average distribution area of the first electrical signal partially or entirely overlaps the average distribution area of the second electrical signal.
  • the processor 190 determines that the first region is a normal region when all or part of the average distribution region of the first electrical signal overlaps the average distribution region of the second electrical signal.
  • the processor 190 determines the first area as a damaged area when the whole of the average distribution area of the first electrical signal does not overlap the average distribution area of the second electrical signal. In this case, the processor 190 determines the pouch 10 as a damaged pouch.
  • the damage detecting device 100 can quickly and accurately determine whether one pouch 10 is damaged.
  • the embodiments may quickly and accurately determine whether a damaged pouch among the plurality of pouches 10 exists and which pouch among the plurality of pouches 10 corresponds to the damaged pouch.
  • FIG. 8 is also applicable to the embodiments of FIGS. 2 to 6 .
  • the damage detection device and damage detection method according to the embodiments have industrial applicability.

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Abstract

실시예들에 따르면, 절연층에 이온화된 기체를 인가하는 인가 모듈; 및 이온화된 기체가 절연층에 인가되면, 절연층의 전기 신호를 획득하는, 전기 신호 획득부; 획득한 전기 신호에 기초하여 절연층 손상 감지 여부를 판단하는 프로세서; 를 포함하는, 손상 감지 장치를 제공한다.

Description

손상 감지 장치 및 손상 감지 방법
실시예들은 손상 감지 장치 및 손상 감지 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 실시예들은 절연층의 손상을 감지하는 손상 감지 장치 및 손상 감지 방법에 적용된다.
최근 환경에 대한 관심이 높아지면서, 에너지 절감 및 환경 보호를 실현하기 위하여 이차 전지가 대두되고 있다.
이차 전지란 외부 전원으로 공급받은 전류가 양극과 음극 사이에서 물질의 산화 환원 반응을 일으키는 과정에서 생성된 전기를 충전함으로써, 반영구적으로 사용 가능한 전지를 의미한다. 이차 전지는, 종래의 일회성 이용만이 가능하던 일차 전지와 달리, 여러 번 충전하여 재사용이 가능하다는 장점이 있다.
이차 전지는 전지를 충전하는 음극, 양극, 분리막 및 전해질을 포함한다. 이러한 전지 충전 요소들을 이하에서는 전극 조립체라고 칭한다. 이차 전지는 전극 조립체를 보호하기 위하여, 전극 조립체의 외면을 감싸는 절연성 외장 소재를 더 포함한다. 예를 들어, 이차 전지는, 전극 조립체를 감싸는 파우치를 포함한다.
파우치는 외부층, 도체층 및 내부층을 포함한다. 이때, 파우치 제조 과정 또는 파우치가 전극 조립체와 조립되는 과정에서, 파우치의 일부가 손상될 수 있다. 예를 들어, 파우치는 외부층 또는 내부층의 손상에 의해 도체층이 노출될 수 있다. 이 경우 전지 내외부와의 반응을 통해 안전상의 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 파우치의 손상 여부를 판단할 필요가 있다. 이를 위해 아래와 같은 방법들이 제안된다.
먼저, 비전(vision)을 통해 파우치의 손상을 판단할 수 있다. 비전을 이용하는 손상 감지 장치는, 비전 카메라를 통해 파우치의 외관을 촬영하여 이미지를 획득한다. 이 경우 획득한 이미지를 통해 육안으로 파우치의 손상을 판단한다. 그러나, 육안에 의해 검사가 수행됨에 따라 정확도가 저하되는 문제가 있다.
또 다른 방법으로는, 고전압을 인가하여 파우치의 손상을 판단하는 방안이 있다. 고전압을 인가하는 손상 감지 장치는, 파우치에 대해 고전압을 인가하여 파우치의 절연성이 파괴된 부분을 감지한다. 그러나 이 경우 고전압에 의해 파우치의 표면에 추가적인 손상 등이 발생하는 문제가 있다.
또 다른 방법으로는, 변위 센서를 통해 파우치의 손상을 판단하는 방안이 있다. 변위 센서를 이용하는 손상 감지 장치는, 수직 또는 수평 방향에 위치하는 변위 센서로 파우치의 높이를 측정하여 파우치의 손상을 판단한다. 그러나, 이 경우에도 마찬가지로 육안에 의한 검사가 동반됨에 따라 정확도가 저하되는 문제가 있다.
실시예들은 손상 감지 장치 및 손상 감지 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시예들은 오브젝트에 손상이 있는지 여부를 판단하는 방법을 제공한다.
실시예들은 손상 영역과 정상 영역 사이의 전기 신호를 상이하게 출력하는 손상 감지 장치 및 손상 감지 방법을 제공한다.
실시예들은 절연층에 손상을 가하지 않고 절연층에 손상이 있는지 여부를 판단하는 손상 감지 장치 및 손상 감지 방법을 제공한다.
실시예들은 절연층에 발생한 손상의 위치를 파악하는 손상 감지 장치 및 손상 감지 방법을 제공한다.
실시예들은 절연층의 손상에 의해 도체 또는 절연체가 노출되었는지 여부를 판단하는 손상 감지 장치 및 손상 감지 방법을 제공한다.
실시예들에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 다양한 실시예들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.
실시예들에 따르면, 오브젝트에 소정 물질을 인가하는 인가 모듈; 및 소정 물질이 오브젝트에 인가되면, 오브젝트의 전기 신호를 획득하는, 전기 신호 획득부; 를 포함하는, 손상 감지 장치를 제공한다.
실시예들에 따르면, 전기 신호 획득부는, 오브젝트의 전기 신호를 필터링하는 필터 회로; 및 필터링 된 전기 신호를 측정하는 측정 회로; 를 포함하는, 손상 감지 장치를 제공한다.
실시예들에 따르면, 손상 감지 장치는, 획득한 전기 신호에 기초하여, 오브젝트의 손상 감지 여부를 판단하는 프로세서(processor); 를 포함하는, 손상 감지 장치를 제공한다.
실시예들에 따르면, 소정 물질은, 이온화 된 기체 또는 활성화 된 물질을 포함하는, 손상 감지 장치를 제공한다.
실시예들에 따르면, 손상 감지 장치는, 인가 모듈과 오브젝트 사이의 거리를 측정하는 거리 측정 센서; 및 오브젝트가 로딩되는 공간을 제공하는 스테이지; 를 포함하는, 손상 감지 장치를 제공한다.
실시예들에 따르면, 프로세서는, 오브젝트의 정상 영역에 대한 전기 신호를 획득하고, 정상 영역에 대한 전기 신호와 상이한 전기 신호가 획득되는 영역을 오브젝트의 손상 영역이라고 판단하는, 손상 감지 장치를 제공한다.
실시예들에 따르면, 스테이지는, 측정된 거리에 기초하여, 인가 모듈과 오브젝트 사이의 거리가 일정하게 유지되도록 인가 모듈에 대해 이동하는, 손상 감지 장치를 제공한다.
실시예들에 따르면, 오브젝트는, 도체; 및 도체의 적어도 일부를 감싸는 절연체; 를 포함하는, 손상 감지 장치를 제공한다.
실시예들에 따르면, 오브젝트의 표면에 소정 물질을 인가하는 단계; 및 오브젝트의 전기 신호를 측정하는 단계; 를 포함하는, 손상 감지 방법을 제공한다.
실시예들은 전기 신호를 통해 오브젝트의 정상 영역과 손상 영역을 판단하는 방안을 제공할 수 있다.
실시예들은 오브젝트에 발생한 손상을 판단할 수 있다.
실시예들은 예를 들어, 도체 및 도체를 감싸는 절연층을 포함하는 오브젝트에 있어서, 절연층 손상에 따라 도체가 노출되었는지 여부를 판단할 수 있다.
실시예들은 오브젝트가 손상된 위치를 파악할 수 있다.
실시예들은 오브젝트를 손상시키지 않고 오브젝트의 표면의 손상 여부를 판단할 수 있다.
실시예들로부터 얻을 수 있는 효과들은 이상에서 언급된 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 이하의 상세한 설명을 기반으로 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다.
실시예들에 대한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함된, 첨부 도면은 다양한 실시예들을 제공하고, 상세한 설명과 함께 다양한 실시예들의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 파우치의 단면을 도시한 것이다.
도 2는 실시예들에 따른 손상 감지 장치의 블록도이다.
도 3은 실시예들에 따른 손상 감지 방법을 설명하는 순서도이다.
도 4는 실시예들에 따른 손상 감지 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 실시예들에 따른 손상 감지 장치의 회로도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 실시예들에 따른 손상 감지 장치를 통해 획득한 전기 신호이다.
도 7은 실시예들에 따른 손상이 있는 파우치를 나타낸 것이다.
도 8은 실시예들에 따른 손상 감지 방법을 설명하는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
나아가, 설명의 편의를 위해 각각의 도면에 대해 설명하고 있으나, 당업자가 적어도 1개 이상의 도면을 결합하여 다른 실시예를 구현하는 것도 본 발명의 권리범위에 속한다.
또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여, 실시예들에 대한 예시로서 이차 전지를 포함하는 전지의 절연층이 손상되었는지 여부를 검사하는 장치에 대해 설명하고 있다. 그러나, 실시예들의 검사 대상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 본 명세서에 설명하는 손상 감지 장치는, 도체 및 절연층을 포함하는 모든 대상에 적용 가능하고, 예를 들어, 도체 및 도체를 감싸는 절연층을 포함하는 모든 대상에 적용된다.
본 명세서에서 설명하는 오브젝트는, 실시예들의 적용 대상이다. 오브젝트는 도체 및 절연층을 포함한다. 오브젝트는 예를 들어 도체 및 도체를 감싸는 절연층을 포함하거나 또는, 절연층 및 절연층을 감싸는 도체를 포함하는 모든 대상을 포함한다. 또한, 오브젝트는 도체 및 절연층에 의해 포장되는 내부 구성을 더 포함할 수 있다. 오브젝트는 예를 들어 배터리 및 배터리를 포장하는 파우치를 포함하는 이차 전지를 포함한다. 본 명세서에서는, 설명의 편의를 위하여 오브젝트와 파우치 또는 이차 전지를 혼용하여 사용할 수 있다. 또는, 본 명세서에서는, 설명의 편의를 위하여, 실시예들에 따른 손상 감지 장치의 적용 대상의 예시로서 파우치에 대해 설명할 수 있다.
도 1은 파우치의 단면을 도시한 것이다.
파우치(10)는 예를 들어 실시예들의 적용 대상인 오브젝트의 예시이다. 파우치(10)의 손상 여부 판단은, 파우치(10)에 발생한 손상으로 인하여, 도체층이 노출되는지 여부에 기초한다. 먼저 도 1의 (a)를 통해 파우치(1)의 구조에 대해 설명한다.
도 1의 (a)는 파우치(10)의 단면을 도시한 것이다.
파우치(10)는 예를 들어 내부층(11), 도체층(13) 및 외부층(15) 각각이 적어도 하나 이상 적층되어 형성된다. 파우치(10)는 내부층(11)과 도체층(13)을 적층하기 위하여, 내부층(11)과 도체층(13) 사이에 제 1 접착층(12)을 더 포함할 수 있다. 또한, 파우치(10)는 도체층(13)과 외부층(15)을 적층하기 위하여, 도체층(13)과 외부층(15) 사이에 제 2 접착층(14)을 더 포함할 수 있다.
내부층(11)은 전극 조립체(2)와 가까이 배치되거나 또는 전극 조립체(2)와 접한다. 이에 따라, 내부층(11)은 전극 조립체(2)와의 전기적 연결을 차단하기 위하여, 예를 들어 절연성을 갖는 소재를 포함하고, 예를 들어, 폴리 프로필렌(PP), 폴리 에틸렌(PE) 등의 수지가 이용된다.
도체층(13)은 파우치(1)의 기계적 강도를 유지하고, 수분과 산소의 배리어층으로서의 역할을 수행한다. 이에 따라, 도체층(13)은 금속을 포함하고, 예를 들어 알루미늄(Al) 등을 포함한다.
외부층(15)은 도체층(13)의 외부에 코팅되어, 전기 화학적으로 배터리(1)를 외부와 차단한다. 또한, 외부층(15)은 외부의 충격으로부터 물리적으로 배터리(1)를 보호한다. 이를 위해 외부층(15)은 고분자 층을 포함하고, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈라이트(PET), 나일론 수지 등을 포함한다.
이때, 파우치(10)의 외부층(15)이 손상을 입게 되는 경우, 외부층(15)의 아래에 위치하는 도체층(13)이 외부에 노출될 수 있다. 또는, 파우치(10)의 내부층(11)이 손상을 입게 되는 경우, 내부층(15) 상에 위치하는 도체층(13)이 전극 조립체(2)에 대해 노출될 수 있다. 이 경우 배터리(1)는 발화 또는 폭발과 같은 안전상의 문제가 발생한다.
설명의 편의를 위하여, 이하에서는 파우치(10)의 외부층 또는 내부층을 절연층(16)으로 칭한다.
도 1의 (b)는 손상이 아닌 파우치(10)의 단면을 도시한 것이다.
도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 예를 들어, 파우치(10)의 절연층(16)에는 먼지와 같은 이물(a)이 묻을 수 있다. 이러한 이물(a)은 배터리(1)에 대해 안전을 저해하지 않으므로, 손상 파우치가 아닌 정상 파우치에 해당한다.
도 1의 (c)에 도시한 바와 같이, 예를 들어, 파우치(10)의 절연층(16)에는 아주 얕은 홈(b)이 형성될 수 있다. 비전 이미지를 통하여는 아주 얕은 홈(b)이 손상으로 비춰질 수 있다. 그러나, 아주 얕은 홈(b)의 경우 도체층(13)이 노출될 위험이 없고, 배터리(1)에 대해 안전을 저해하지 않는다. 따라서, 아주 얕은 홈(b)의 경우 손상 파우치가 아닌 정상 파우치에 해당한다.
도 1의 (d)에 도시한 바와 같이, 예를 들어, 파우치(10)의 절연층(16)에는 도체층(13)이 노출되는 크랙(c)이 형성될 수 있다. 이 경우, 크랙(d)에 의해 절연층(16)의 하지 도체층(13)이 노출되게 된다. 따라서, 크랙(c)을 포함하는 파우치(10)는 손상 파우치에 해당한다.
상술한 예시들과 같이, 파우치(10)의 외관에는 다양한 형태의 이물 또는 흠이 형성될수 있다. 그러나 다양한 형태의 이물 또는 흠이 모두 손상 파우치에 해당하지 않는다. 다양한 형태의 이물 또는 흠에 대하여, 손상 파우치에 해당하는지 여부를 판단하는 방안이 요구된다.
따라서, 이하에서는 이와 같은 파우치(10)에 손상이 발생하였는지 여부를 검사할 수 있는 손상 검사 장치에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는 실시예들에 따른 손상 감지 장치의 블록도이다.
실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는 오브젝트에 손상이 발생하였는지 여부를 검사하는 장치이다. 예를 들어, 손상 감지 장치(100)는 오브젝트의 정상 영역과 손상 영역에 대해 서로 다른 크기의 전기 신호를 제공한다. 이를 통해 손상 감지 장치(100)는 오브젝트의 정상 영역과 손상 영역을 구분할 수 있는 방안을 제공한다. 이를 위해, 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는 이하에서 설명하는 예시를 포함할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 오브젝트의 예시로서 파우치(10)에 대해 설명한다.
실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는 파우치(10)에 손상이 발생하였는지 여부를 검사하는 장치이다. 예를 들어, 손상 감지 장치(100)는, 도 1의 (b), (c)와 같이 육안으로는 파우치(10)에 손상이 발생한 것으로 확인되나 실제로는 손상이 아닌 경우를 판단한다. 또한, 예를 들어, 손상 감지 장치(100)는 도 1의 (d)와 같이 파우치(10)에 손상이 발생한 경우를 판단한다.
이때, 상술한 바와 같이, “손상 파우치”는 절연층(16)의 하지 도체층(13)이 노출되는 경우를 포함한다. “손상 위험 파우치”는 절연층(16)의 하지 도체층(13)이 노출되지 않았으나, 시간이 지남에 따라 절연층(16)의 하지 도체층(13)이 노출될 위험이 높은 경우를 포함한다. “정상 파우치”는 절연층(16)의 하지 도체층(13)이 노출되지 않은 경우를 포함한다.
실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는 통신부(110), 메모리(120), 센서(130), 이미지 획득부(140), 인가 모듈(150), 구동부(160), 전기 신호 획득부(170), 스테이지(180) 및 손상 감지 장치(100)에 포함되는 구성요소들의 전부 또는 일부를 제어하는 프로세서(190)를 포함한다. 손상 감지 장치(100)는 도 2에 도시한 구성 요소들의 전부를 포함하거나 또는 일부만을 포함할 수 있다. 또한, 손상 감지 장치(100)는 도 2에 도시한 구성 요소 외에 다른 구성들을 더 포함하여도 된다.
통신부(110)는 손상 감지 장치(100) 내부 구성 요소들 간의 데이터를 송수신한다. 또는, 통신부(110)는 손상 감지 장치(100)와 외부 서버 또는 장치 간의 데이터를 송수신한다. 통신부(110)는 원거리 또는 근거리를 통해 데이터를 송수신한다. 통신부(110)는 유선 또는 무선으로 데이터를 송수신한다.
통신부(110)는 예를 들어, 3G 모듈, LTE 모듈, LTE-A 모듈, Wi-Fi 모듈, 와이기그(WiGig) 모듈, UWB(Ultra-Wide Band) 모듈 또는 랜카드 등과 같이 원거리용 네트워크 인터페이스를 포함한다. 또한, 통신부(110)는, 예를 들어, 마그네틱 보안 전송(MST, Magnetic Secure Transmission) 모듈, 블루투스 모듈, NFC(Near Field Communication) 모듈, RFID(Radio Frequency Identification) 모듈, 지그비(ZigBee) 모듈, Z-Wave 모듈 또는 적외선 모듈 등과 같이 근거리용 네트워크 인터페이스를 포함한다.
메모리(120)는 손상 감지 장치(100)의 구동 및 제어에 이용되는 각종 명령 또는 정보를 저장한다. 메모리(120)는 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나를 포함한다. 메모리(120)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나이다.
예를 들어, 메모리(120)는 인가 모듈(150)의 이동 속도에 대한 데이터를 저장한다. 또는, 예를 들어, 메모리(120)는 인가 모듈(150)로부터 인가되는 물질의 종류, 인가되는 물질이 시간당 인가되는 양 및 인가되는 물질이 시간당 인가되는 량에 대응하는 인가 모듈(150)의 인가 속도에 대한 데이터를 저장한다.
센서(130)는 손상 감지 장치(100)의 내부 또는 외부 환경에 대한 데이터를 센싱한다.
센서(130)는 예를 들어 근접센서(proximity sensor), 조도 센서(illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함한다.
실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는 이러한 센서들 중 적어도 1 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.
예를 들어, 센서(130)는 파우치(10)에 대한 데이터를 센싱한다. 예를 들어, 센서(130)는 파우치(10)와 인가 모듈(150) 상의 거리를 센싱하고, 예를 들어 거리 센서를 포함한다.
이미지 획득부(140)는 이미지를 획득한다. 이때, 이미지는 예를 들어 2D 이미지, 3D 이미지, 정영상, 동영상을 포함한다. 또한 이미지는 광학 이미지, 열화상 이미지와 같은 모든 이미지를 포함한다. 예를 들어, 이미지 획득부(140)는 파우치(10)에 대한 비전(vision) 이미지를 획득한다. 예를 들어, 이미지 획득부(140)는 파우치(10)의 표면에 대한 비전 이미지를 획득한다. 이미지 획득부(140)는 예를 들어 카메라이다.
인가 모듈(150)은 소정 물질을 검사 대상에 대해 인가한다. 예를 들어, 인가 모듈(150)은 오브젝트에 소정 물질로서, 예를 들어, 소정 유체를 인가한다. 인가 모듈(150)은 소정 물질을 인가함으로써, 오브젝트의 손상 영역과 정상 영역 간의 전기 신호가 서로 다르게 출력되도록 한다.
예를 들어, 인가 모듈(150)은 파우치(10)의 표면 상에 소정 물질을 인가한다. 소정 물질은 예를 들어, 이온화 된 기체, 활성화 된 물질이다. 또는, 소정 물질은 예를 들어 AC 전압 또는 DC 전압이다. 인가 모듈(150)은 예를 들어 이온화 된 기체나 활성화 된 물질을 생성 및/또는 인가하는 모듈로서, 플라즈마, 레이저, 엑스레이(X-ray), 이오나이저 등이다. 예를 들어, 인가 모듈(150)이 플라즈마이면, 인가 모듈(150)은 전자기장 또는 열 등을 이용한다. 예를 들어, 인가 모듈(150)이 이오나이저이면, 인가 모듈(150)은 대기압 플라즈마, 코로나 방전 등을 이용한다.
구동부(160)는 인가 모듈(150)을 이동시킨다. 예를 들어, 구동부(160)는 인가 모듈(150)을 수평 방향으로 이동시킨다. 구동부(160)는 파우치(10)에 대하여, 소정 물질 인가가 요구되는 곳으로 인가 모듈(150)을 이동시킨다.
전기 신호 획득부(170)는 소정 물질이 오브젝트에 인가되면, 인가 모듈(150)에 의해 소정 물질이 인가된 영역의 전기 신호를 획득한다. 예를 들어, 전기 신호 획득부(170)는 소정 유체가 오브젝트에 인가되면, 소정 유체가 인가된 영역의 전기 신호를 센싱한다. 전기 신호는 예를 들어 AC 또는 DC 전압, 전류를 포함한다. 전기 신호 획득부(170)는 예를 들어 파우치(10)와 전기적으로 연결되어, 파우치(10)에서 발생하는 전기 신호를 획득한다.
스테이지(180)는 배터리(1) 또는 파우치(10)가 로딩되는 공간을 제공한다. 배터리(1) 또는 파우치(10)는 스테이지(180) 상에 로딩되어, 인가 모듈(150)로부터 소정 물질을 인가 받는다. 스테이지(180)는 센서(120)가 측정한 데이터에 기초하여, 인가 모듈(150)에 대해 이동한다. 예를 들어, 스테이지(180)는 센서(120)가 측정한 데이터에 기초하여, 또는 통신부를 통해 수신한 사용자 명령에 기초하여 인가 모듈(150)에 대해 수직 방향으로 구동한다. 프로세서(190)는 손상 감지 장치(100)에 포함되는 전부 또는 일부의 구성 요소들을 제어한다. 예를 들어, 프로세서(190)는, 전기 신호 획득부(170)에 의해 획득한 전기 신호 데이터에 기초하여, 파우치(10)에 손상이 있는지 여부를 판단한다. 프로세서(190)는 예를 들어 CPU(Central Processing Unit), MCU(Micro Controller Unit)의 형태를 포함한다. 프로세서(190)는 예를 들어 손상 감지 장치(100)의 내부에 내장된다. 또는, 프로세서(190)는 예를 들어 손상 감지 장치(100)의 외부에 위치하고, 통신부(110)를 통해 손상 감지 장치(100)에 포함되는 구성 요소들의 전부 또는 일부를 제어한다.
예를 들어, 프로세서(190)는 배터리(10) 또는 파우치(10)가 손상이 있는지 여부를 판단한다. 예를 들어, 프로세서(190)는 소정 물질 인가에 따라 발생하는 파우치(10)의 전기 신호 차이를 통해 파우치(10)의 손상 여부를 판단한다. 예를 들어, 프로세서(190)는 소정 물질이 인가된 후, 파우치(10)의 정상 영역에 대한 전기 신호를 획득한다. 프로세서(190)는 소정 물질이 인가된 후 정상 영역에 대한 전기 신호와 상이한 전기 신호가 획득되는 영역을 파우치(10)의 손상 영역이라고 판단한다. 또는, 예를 들어, 프로세서(190)는 소정 물질이 인가된 후 파우치(10)의 손상 영역에 대한 전기 신호를 획득한다. 프로세서(190)는 소정 물질이 인가된 후 손상 영역에 대한 전기 신호와 상이한 전기 신호가 획득되는 영역을 파우치(10)의 정상 영역이라고 판단한다. 이때, 전기 신호가 상이한 것은 절대적인 수치가 같은 것을 요구하지 않는다. 프로세서(190)는 예를 들어 획득한 전기 신호의 크기를 2 이상의 구역으로 구분하고, 하나 이상의 영역을 정상 영역으로 판단하고 다른 하나 이상의 영역을 손상 영역으로 판단할 수 있다.
이하에서는 이러한 구성 요소들의 전부 또는 일부를 포함하는 손상 감지 장치(100)에 대하여 더 상세하게 설명한다.
도 3은 실시예들에 따른 손상 감지 방법을 설명하는 순서도이다.
도 3에서는 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)가 도 2에서 설명하는 구성 요소들을 통하여, 손상을 감지하는 방법을 설명한다. 한편, 도 3 및 이하에서는 손상 감지 장치(100)의 검사 대상인 오브젝트의 예시로서 파우치(10)에 대하여 설명한다. 그러나 오브젝트는 배터리의 파우치(10)가 아닌 배터리(1) 그 자체이어도 된다. 이 경우에도, 손상 감지 장치(100)는 배터리(1)에 포함되는 파우치(10)의 손상 여부를 판단할 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 손상 감지 장치(100)는 파우치(10)에 대해 소정 물질을 인가한다(s101).
스테이지(180) 상에 파우치(10)가 로딩되면, 인가 모듈(150)은 파우치(10)를 향해 소정 물질을 인가한다. 소정 물질은 예를 들어 소정 유체이다. 인가 모듈(150)은 예를 들어 노즐 형태를 포함한다. 인가 모듈(150)은 파우치(10)를 향해 소정 물질을 분사한다. 상술한 바와 같이, 소정 물질은 예를 들어 이온화 된 기체, 활성화 된 물질을 포함한다. 이 경우, 파우치(10)는 인가된 소정 물질로 인하여 전기적 상태가 변화한다.
예를 들어, 소정 물질이 인가된 영역이 도체층(13)인 경우, 도체층(13)은 소정 물질에 의해 전기적 들뜸이 발생한다. 또는, 예를 들어, 소정 물질이 인가된 영역이 절연층(16)인 경우, 절연층(16)은 소정 물질에 의하더라도 전기적 들뜸이 발생하지 않거나, 거의 발생하지 않는다.
도 3에 도시한 바와 같이, 손상 감지 장치(100)는 파우치(10)의 전기 신호를 측정한다.
전기 신호 획득부(170)는 파우치(10)에 대해 소정 물질이 인가 되면, 파우치(10)의 전기 신호(전기적 상태)를 측정한다. 전기 신호는 예를 들어 전압, 전류 또는 임피던스/저항 등을 포함한다. 전기 신호 획득부(170)는 인가된 소정 물질로 인하여 파우치(10)의 변화된 전기 신호를 획득한다. 변화된 전기 신호는, s101에서 설명한 전기적 들뜸의 정도를 포함한다.
사용자는, 전기 신호 획득부(170)에 의해 측정된 전기 신호를 통해 파우치(10)의 손상 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 사용자는, 파우치(10)의 전기 신호의 변화를 감지하여 파우치(10)의 손상 여부를 구분한다.
예를 들어, 사용자는, 기 설정한 회로에 따라 출력되는 전기 신호가 상대적으로 큰 영역을 파우치(10)의 손상 영역으로 판단하고, 출력되는 전기 신호가 상대적으로 작은 영역을 파우치(10)의 정상 영역으로 판단할 수 있다. 또는, 사용자는, 기 설정한 회로에 따라 출력되는 전기 신호가 상대적으로 작은 영역을 파우치(10)의 손상 영역으로 판단하고, 출력되는 전기 신호가 상대적으로 큰 영역을 파우치(10)의 정상 영역으로 판단한다. 이때, 기 설정한 회로는 사용자 편의에 따라 다양하게 설계될 수 있는 것으로, 상기에 서술한 방법에 따라 정상 영역과 손상 영역의 판단 기준이 한정되지 않는다. 이에 대하여는 이하에서 필터 회로를 통해 더 상세하게 설명한다.
또는, 이하에서 설명하는 바와 같이, 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)가 파우치(10)의 손상 여부를 판단할 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 손상 감지 장치(100)는 측정한 전기 신호에 기초하여 파우치(10)의 손상 감지 여부를 판단한다(s103).
프로세서(190)는 인가된 소정 물질에 따라 변화된 전기 신호를 통해 오브젝트의 손상 여부를 판단한다. 예를 들어, 프로세서(190)는 인가된 소정 물질에 의해 전기 신호가 변화하는 정도에 기초하여 오브젝트가 절연 상태인지 전도 상태인지를 판단한다. 예를 들어, 오브젝트가 손상 영역을 포함하는 경우, 프로세서(190)는 인가된 소정 물질에 의해 획득되는 전기 신호를 2 이상의 구간으로 구분하고, 일 구간을 손상 영역으로 판단하고 다른 구간을 정상 영역으로 판단한다.
예를 들어, 오브젝트는 파우치(10)이다. 예를 들어, 파우치(10)는 도체와 도체를 감싸는 절연층을 포함한다. 이 경우, 프로세서(190)는 절연 상태인 영역은 절연층에 해당하는 영역으로 정상 영역으로 판단한다. 또는, 프로세서(190)는 전도 상태인 영역은 도체가 노출되는 영역으로서 절연층이 손상된 손상 영역으로 판단한다. 또는, 예를 들어, 오브젝트가 절연층과 절연층을 감싸는 도체를 포함할 수 있다. 이 경우, 프로세서(190)는 전도 상태인 영역은 도체에 해당하는 영역으로 정상 영역으로 판단한다. 또는, 프로세서(190)는 절연 상태인 영역은 절연층이 노출되는 영역으로서 도체가 손상된 손상 영역으로 판단한다. 이와 같이, 프로세서(190)는 오브젝트의 서로 전기적 특성이 상이한 2 이상의 레이어에 대하여, 변화된 전기 신호를 통해 손상 여부를 판단한다. 한편, 손상 영역은 2 이상의 레이어 중 적어도 하나의 레이어가 손상되어 다른 하나의 레이어가 노출되는 영역을 나타낸다. 또한, 정상 영역은 2 이상의 레이어가 모두 손상되지 않은 영역을 나타낸다.
상술한 특징들을 통하여, 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는 배터리(1) 또는 파우치(10)에 대해 높은 전압을 인가하지 않고도 파우치(10)의 손상 여부를 감지한다. 또한, 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는 전기 신호를 통해 손상 여부를 확인하는 바, 육안으로 손상 여부를 판단하는 경우와 비교하여 정확도가 향상된다.
이하에서는 이러한 실시예들에 대해 구동 순서에 따라 각 구성 요소들을 더 상세하게 설명한다.
도 4는 실시예들에 따른 손상 감지 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2 내지 도 3 에서 설명한 바와 같이, 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는, 센서(130), 인가 모듈(150), 구동부(160), 전기 신호 획득부(170), 스테이지(180) 및 프로세서(180)를 포함한다.
스테이지(180)는 파우치(10)가 로딩되는 공간을 제공한다. 스테이지(180) 상에 파우치(10)가 로딩되면, 인가 모듈(150)은 파우치(10)를 향해 소정 물질(151)을 인가한다. 소정 물질(151)은 이온화 하거나 활성화 시킨 물질이다. 전기 신호 획득부(170)는 파우치(10)에 연결되어 소정 물질(151)에 의해 파우치(10)의 변화되는 전기 신호를 획득한다. 이를 통해 손상 감지 장치(100)는 파우치(10)의 손상 여부를 확인한다.
이때, 변화되는 전기 신호는 인가 모듈(150)과 파우치(10) 사이의 거리에 따라서도 달라지게 된다. 인가 모듈(150)과 파우치(10) 사이의 거리가 달라진 경우, 파우치(10)에 손상이 없는 경우에도 전기 신호가 다르게 출력될 수 있다. 그러나 일반적으로 파우치(10)는 표면이 완전한 평면이 아니다. 이에 따라 인가 모듈(150)과 파우치(10)를 일정한 위치에 고정하여 전기 신호를 측정하더라도, 결과값의 신뢰도가 저하될 수 있다. 따라서, 전기 신호의 신뢰성을 높이기 위하여, 인가 모듈(150)과 파우치(10) 사이의 거리를 일정하게 유지할 필요가 있다.
센서(130)는 스테이지(180) 상에 파우치(10)가 로딩 되면 파우치(10)와 인가 모듈(150) 사이의 거리(h)를 센싱한다. 센서(130)는 예를 들어 변위 센서 또는 근접 센서이다.
프로세서(190)는 센서(130)가 센싱한 거리에 기초하여, 스테이지(180)를 제어한다. 프로세서(190)는 센서(130)가 센싱한 거리에 기초하여, 스테이지(180)가 인가 모듈(150)에 대해 이동하도록 한다. 예를 들어, 프로세서(190)는 스테이지(180)가 인가 모듈(150)에 대해 수직 방향으로 이동하도록 한다. 스테이지(180)는 높이 조절을 통해, 파우치(10)와 인가 모듈(150) 사이의 거리가 일정하게 유지되도록 한다. 또는, 프로세서(190)는 센서(130)가 센싱한 거리에 기초하여, 인가 모듈(150)이 스테이지(180)에 대해 이동하도록 한다. 또는, 프로세서(190)는 센서(130)가 센싱한 거리에 기초하여, 인가 모듈(150) 또는 스테이지(180)가 동시에 이동하도록 한다. 또는, 사용자는 센서(130)가 센싱한 거리에 기초하여 스테이지(180) 또는 인가 모듈(130)의 구동을 조절할 수 있다. 이를 통해, 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는 파우치(10)의 손상 발생 유무를 높은 신뢰성을 가지고 판단한다.
도 5은 실시예들에 따른 손상 감지 장치의 회로도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2 내지 도 4에서 설명한 바와 같이, 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는, 인가 모듈(150) 및 전기 신호 획득부(170)를 포함한다. 이에 대하여, 손상 감지 장치(100)를 회로도의 형식을 통해 설명한다.
인가 모듈(150)은 파우치(10)를 향해 소정 물질(151)을 인가한다. 소정 물질(151)은 전기적 성질을 포함한다. 소정 물질(151)은 예를 들어 이온화 된 물질 또는 활성화 물질이다. 소정 물질(151)은 인가 모듈(150)과 파우치(10) 사이의 거리에 따라 가변 저항과 같은 역할을 수행한다. 이러한 소정 물질(151)을 통해, 파우치(10)는 표면의 전기적 상태가 변화하게 된다.
예를 들어, 파우치(10)는 도체 영역과 절연체 영역을 포함한다. 이때, 인가되는 소정 물질(151)에 따라 도체 영역과 절연체 영역은 서로 다른 전기적 들뜸을 갖는다. 예를 들어, 소정 물질(151)이 인가되면 도체 영역은 더 크게 전기적 들뜸이 발생할 수 있다. 또는, 예를 들어, 소정 물질(151)이 인가되면 절연체 영역은 더 작게 전기적 들뜸이 발생할 수 있다. 예를 들어, 파우치(10)가 도체 및 도체를 감싸는 절연체를 포함하는 경우, 절연체에 손상이 있으면 도체가 노출된다. 이 경우 절연체가 손상되어 도체가 노출된 영역과, 절연체가 손상되지 않아 도체가 노출되지 않은 영역은 소정 물질(151)에 의해 서로 상이한 전기적 들뜸을 갖는다.
전기 신호 획득부(170)는 파우치(10)의 전기 신호를 획득한다. 전기 신호 획득부(170)는 전기적 상태가 변화한 파우치(10)의 전기 신호를 획득한다. 예를 들어, 전기 신호 획득부(170)는 소정 물질에 의해 전기적 들뜸이 변화함에 따라, 손상 영역과 정상 영역 간 서로 달라지는 전기 신호를 획득한다. 한편, 전기 신호 획득부(170)는 변화된 전기적 상태에 따른 전기 신호를 더 명확하게 획득하기 위하여 필터 회로(171) 및 측정 회로(172)를 포함한다.
필터 회로(171)는 파우치(10)의 전기 신호를 필터링한다. 예를 들어, 필터 회로(171)는 특정 전기 신호를 선택적으로 측정한다. 또는, 필터 회로(171)는 전기 신호에 대한 노이즈를 제거한다. 또는, 필터 회로(171)는 특정 전기 신호를 증폭하거나 감쇄한다. 필터 회로(171)는 예를 들어 주파수 필터링 기법을 이용한다.
예를 들어, 필터 회로(171)는 파우치(10)의 전기 신호 중 소정 크기 이상의 전기 신호를 증폭 또는 감쇄시킨다. 또는, 필터 회로(171)는 파우치(10)의 전기 신호 중 소정 크기 미만의 전기 신호를 증폭 또는 감쇄시킨다. 이를 통해, 필터 회로(171)는 도체층(13)의 노출이 있는 경우의 전기 신호와, 도체층(13)의 노출이 없는 경우의 전기 신호를 더 명확하게 구분하도록 한다.
예를 들어, 필터 회로(171)는 기 설정된 값 이상의 전기 신호가 제 1 소정 값으로 출력되도록 전기 신호를 필터링하고, 기 설정된 값 미만의 전기 신호가 제 2 소정 값으로 출력되도록 전기 신호를 필터링한다. 예를 들어, 필터 회로(171)는 기 설정된 값 이상의 전기 신호가 1 로 출력되도록 전기 신호를 필터링한다. 또는, 필터 회로(171)는 기 설정된 값 미만의 전기 신호가 0 으로 출력되도록 전기 신호를 필터링한다. 이때, 기 설정된 값은 사용자에 의해 적절하게 조정되어 미리 설정 또는 저장되는 값이다. 또한, 제 1 소정 값 및/또는 제 2 소정값은 사용자에 의해 적절하게 조정되어 미리 설정 또는 저장되는 값이다. 이는 예시이며, 필터 회로(171)가 전기 신호를 필터링하는 예시는 이에 한정되지 않는다. 즉, 필터 회로(171)는 손상 영역과 정상 영역 간의 전기 신호 차이가 더 명확하게 구분되도록 사용자 편의에 따라 설정될 수 있다.
측정 회로(172)는 필터링 된 전기 신호를 측정한다. 전기 신호 획득부(170)는 측정 회로(172)가 측정한 전기 신호를 포함하는 데이터를, 통신부(110)를 통해 프로세서(190)에 전송한다. 프로세서(190)는 수신한 데이터에 기초하여 파우치(10)의 손상 여부를 판단한다. 이하의 도 6을 통해 더 상세하게 설명한다.
도 6은 실시예들에 따른 손상 감지 장치를 통해 획득한 전기 신호이다.
도 2 내지 도 5에서 설명한 바와 같이, 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는 전기 신호 획득부(170)를 통해 전기 신호를 획득한다. 도 6은 프로세서(190)가 수신한 데이터에 기초하여 손상 여부를 판단하기 위하여 생성한 데이터를 그래프로 도시한 것이다.
도 6에 도시한 그래프에서, 가로축은 시간을 나타내고 세로축은 전기 신호를 나타낸다. 이때, 가로축은 시간 또는 이동 모듈(150)의 이동 사이클(cycle)이다. 세로축의 전기 신호는 전기적 신호로서 예를 들어 전압 또는 전류이다. 도 6의 그래프는, 인가 모듈(150)이 소정 물질(151)을 인가하는 시간 동안의 전기 신호 양태를 나타낸다.
또한, 도 6에 도시한 그래프는 예를 들어 필터 회로(171)가 손상 영역의 신호를 증폭 시키는 예시를 설명한다. 그러나, 필터 회로(171)가 필터링하는 신호의 예시는 도 6의 경우에 한정되지 않는다. 프로세서(190)는 절연막의 손상 여부를 전기 신호를 통해 판단한다.
예를 들어, 도 6과 같이 필터 회로(171)가 손상 영역의 전기 신호를 증폭시키는 경우, 프로세서(190)는 전기 신호가 기 설정된 값 이상인지 판단한다. 프로세서(190)는 전기 신호가 기 설정된 값 이상이면 파우치(10)가 손상되었다고 판단한다. 예를 들어, 프로세서(190)는 기 설정된 값 미만인 전기 신호(normal)에 대하여는 도체층(13)이 노출되지 않은 부분이라고 판단한다. 예를 들어, 프로세서(190)는 기 설정된 값 이상인 전기 신호(damage)에 대하여는 도체층(13)이 노출된 부분이라고 판단한다.
프로세서(190)는 인가 모듈(150)이 소정 물질(151)을 인가한 시간을 이용하여 파우치(10)에 있어서 손상이 발생한 부분을 판단할 수 있다. 프로세서(190)는 메모리(120)로부터 기 저장된 인가 모듈(150)의 이동 속도를 획득한다. 또는, 프로세서(190)는, 구동부(160)를 통해 인가 모듈(150)의 이동 속도를 획득한다. 프로세서(190)는 인가 모듈(150)의 이동 속도와 시간을 통해 파우치(10) 상의 좌표점을 계산한다. 예를 들어, 프로세서(190)는 속도 및 시간을 통해, 파우치(10)에 있어서 도체층(13)이 노출되었다고 판단한 부분의 좌표점을 계산한다.
프로세서(190)는 도체층(13)이 노출되었다고 판단되면, 파우치(10)에 대해 손상 파우치 판단을 한다. 또는, 프로세스(190)는 도체층(13)이 노출되었다고 판단되면, 노출된 부분의 좌표점을 계산하고, 계산한 좌표점에 기초하여 절연층(16)이 손상된 영역의 위치를 판단한다.
이를 통해 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는 하나의 파우치(10)에 대해 손상 여부를 정확하게 판단한다. 또는, 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는 복수 개의 파우치들에 대해, 손상 파우치가 존재하는지 여부 및 손상 파우치가 존재하는 경우 어느 파우치가 손상 파우치인지 정확하게 판단한다.
도 2 내지 도 6을 통해 인가 모듈(150) 및 전기 신호 획득부(170)를 포함하는 손상 감지 장치(100)를 통해 파우치(10)의 손상 여부를 판단하는 내용을 설명하였다. 이하에서는, 인가 모듈(150) 및 전기 신호 획득부(170)와 함께 다른 구성 요소들을 이용하여 파우치(10)의 손상 여부를 판단하는 내용을 설명한다.
도 7은 실시예들에 따른 손상이 있는 파우치를 나타낸 것이다.
도 2에서 설명한 바와 같이, 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는 이미지 획득부(140), 인가 모듈(150), 전기 신호 획득부(170) 및 프로세서(190)를 포함한다. 손상 감지 장치(100)는 파우치(10)의 전 영역에 대해 이미지 획득부(140)를 통해 데이터를 획득한다. 그 후, 손상 감지 장치(100)는, 이미지 획득부(140)를 통해 획득한 데이터에 있어서, 예를 들어, 파우치(10)의 손상이 의심되는 영역에 대하여 인가 모듈(150) 및 전기 신호 획득부(170)를 통해 데이터를 획득한다. 이하에서 구체적으로 설명한다.
이미지 획득부(140)는 파우치(10)에 대한 이미지를 획득한다. 이미지 획득부(140)는, 예를 들어, 파우치(10)에 대한 비전 이미지를 획득한다. 이미지 획득부(140)는 넓은 화각을 갖는다. 이미지 획득부(140)는, 예를 들어, 하나의 이미지를 통해 파우치(10)의 넓은 영역에 대한 이미지를 획득한다. 이를 통해 이미지 획득부(140)는 빠른 시간에 파우치(10)에 대한 데이터를 획득한다.
프로세서(190)는 이미지 획득부(140)를 통해 획득한 이미지에 기초하여, 파우치(10)의 손상 의심 영역을 판단한다. 프로세서(190)는 획득한 이미지로부터 흠 또는 이물(예를 들어, 도 1의 (b) 내지 (d)에서 설명한 흠, 이물)이 존재하는지 여부를 판단한다. 프로세서(190)는 획득한 이미지에 흠 또는 이물이 있다고 판단되는 경우, 해당 흠 또는 이물의 위치를 계산한다. 예를 들어, 프로세서(190)는, 도 7에 있어서, 파우치(10)의 전 영역 중 일부 영역들(10a, 10b, 10c)에 흠 또는 이물이 있다고 판단한다.
프로세서(190)는, 파우치(10)의 전 영역 중 일부 영역들(10a, 10b, 10c)에 대하여, 인가 모듈(150)을 통해 소정 물질(151)이 인가되도록 한다. 인가 모듈(150)은 파우치(10)의 전체 영역이 아닌 파우치(10)의 일부 영역들(10a, 10b, 10c)에 대하여만 소정 물질(151)을 인가한다.
인가 모듈(150)은 예를 들어 파우치(10)의 일부 영역(10a)에 소정 물질을 인가한다. 구동부(160)는 예를 들어 인가 모듈(150)을 파우치(10)의 다른 일부 영역(10b) 상으로 이동시킨다(A). 인가 모듈(150)은 예를 들어 파우치(10)의 다른 일부 영역(10b)에 소정 물질을 인가한다. 구동부(160)는 예를 들어 인가 모듈(150)을 파우치(10)의 또 다른 일부 영역(10c) 상으로 이동시킨다(B). 인가 모듈(150)은 예를 들어 파우치(10)의 또 다른 일부 영역(10c)에 소정 물질을 인가한다. 즉, 인가 모듈(150)은 A 경로 및 B 경로만을 이동하여, 빠른 시간 내에 소정 물질(151)의 인가를 완료한다.
그러나 상술한 바와 달리, 프로세서(190)는 비전 이미지에 기초하여 인가 모듈(150) 및/또는 스테이지(180)가 이동하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(190)는 스테이지(180)를 이동 구동하여, 인가 모듈(150)이 일부 영역(10a)으로부터 다른 일부 영역(10b)을 향하도록 할 수 있다.
또한, 전기 신호 획득부(170)는 파우치(10)와 연결되고, 인가 모듈(150)에 의해 소정 물질(151)이 인가된 영역에 대한 전기 신호를 획득한다. 프로세서(190)는 획득된 전기 신호에 기초하여, 파우치(10)의 일부 영역들(10a, 10b, 10c)이 손상 영역에 해당하는지 여부를 판단한다.
이와 같은 방안을 통해, 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는 넓은 영역에 대해 빠르게 손상 의심 영역을 판단한다. 또한, 손상 감지 장치(100)는 좁은 영역인 손상 의심 영역에 대해 정확하게 손상 여부를 판단한다. 또한, 손상 감지 장치(100)는 일부 영역에 대하여는 소정 물질을 인가함에 따라, 일부 영역에 대한 손상 감지 속도를 향상시킨다.
도 7에서는, 이미지 획득부(140)를 통해 비전 이미지를 획득하는 경우에 대하여 설명하였으나, 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는, 두께 측정부(도시하지 않음)에 의해 파우치(10)의 두께를 측정한 뒤, 파우치(10)의 일부 영역에 대하여 소정 물질을 인가하는 방식에도 적용 가능하다. 즉, 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는, 넓은 영역에 대해 빠르게 데이터를 획득할 수 있는 어떤 방법에도 적용 가능하다.
도 8은 실시예들에 따른 손상 감지 방법을 설명하는 순서도이다.
예를 들어, 도 7과 같이 일부 영역에 대하여만 소정 물질이 인가되는 경우, 소정 물질 인가에 따라 획득한 전기 신호에 대해 손상 여부 기준값이 제공되지 않을 수 있다. 예를 들어, 파우치(10)의 전 영역에 있어서, 소정 물질이 인가된 일부 영역들이 모두 손상 영역일 수 있다. 그러나 이 경우 전기 신호의 측정 값은 모두 비슷하게 출력되기 때문에 손상 여부에 대한 기준이 제공되지 않는다. 따라서, 예를 들어 도 7과 같이 일부 영역에 대하여 소정 물질이 인가되는 경우에 대한 기 설정된 값을 설정하는 방안을 설명한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는 제 1 영역 및 제 2 영역에 대해 소정 물질을 인가한다(s201).
인가 모듈(150)는 파우치(10)의 제 1 영역 및 제 2 영역에 대해 소정 물질을 인가한다. 이때, 제 1 영역은 손상 의심 영역이다. 예를 들어, 제 1 영역은 도 7에서 설명한 일부 영역이다. 또한, 제 2 영역은 손상이 의심되지 않는 영역이다. 예를 들어, 제 2 영역은, 도 7의 파우치(10)에 있어서 흠 또는 이물이 있다고 판단되지 않은 영역이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는 제 1 영역 및 제 2 영역에 대한 전기 신호를 획득한다(s202).
전기 신호 획득부(170)는 파우치(10)에 연결되어 전기 신호를 획득한다. 전기 신호 획득부(170)는, 인가 모듈(150)에 의해 소정 물질(151)이 인가됨에 따라 전기 신호가 변화한 제 1 영역 및 제 2 영역에 대한 제 1 및 제 2 전기 신호를 획득한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는 제 1 영역 및 제 2 영역에 대한 전기 신호를 비교하여 기 설정된 값을 설정한다(s203).
프로세서(190)는 제 1 영역에 대한 제 1 전기 신호로부터, 제 1 전기 신호의 평균 분포 영역을 획득한다. 프로세서(190)는 제 2 영역에 대한 제 2 전기 신호로부터 제 2 전기 신호의 평균 분포 영역을 획득한다. 프로세서(190)는 제 2 전기 신호의 평균 분포 영역을 기 설정된 값으로 설정한다. 즉, 이 경우 기 설정된 값은 하나의 특정 값이 아닌 특정 영역을 포함한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는 파우치(10)의 손상 여부를 판단한다(s204).
프로세서(190)는 제 1 전기 신호의 평균 분포 영역이 제 2 전기 신호의 평균 분포 영역에 전부 또는 일부가 겹치는지 여부를 판단한다. 프로세서(190)는 제 1 전기 신호의 평균 분포 영역의 전부 또는 일부가 제 2 전기 신호의 평균 분포 영역과 겹치는 경우, 제 1 영역을 정상 영역으로 판단한다. 또는, 프로세서(190)는 제 1 전기 신호의 평균 분포 영역의 전부가 제 2 전기 신호의 평균 분포 영역과 겹치지 않는 경우, 제 1 영역을 손상 영역으로 판단한다. 이 경우, 프로세서(190)는 파우치(10)를 손상 파우치로 판단한다.
이와 같은 방법을 통해, 실시예들에 따른 손상 감지 장치(100)는 빠르고 정확하게 하나의 파우치(10)의 손상 여부를 판단할 수 있다. 또는, 실시예들은 빠르고 정확하게 복수 개의 파우치(10) 중 손상 파우치가 존재하는지 여부 및 복수 개의 파우치(10) 중 어느 파우치가 손상 파우치에 해당하는지를 판단할 수 있다.
한편, 도 8를 통해 설명한 내용은, 도 2 내지 도 6의 실시예들에 대하여도 적용 가능하다.
이상 본 발명의 실시예들에 따른 손상 감지 장치 및 손상 감지 방법에 대해 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다.
당업자는 개시된 실시 형태들을 조합, 치환하여 적시되지 않은 실시 형태를 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
실시예들에 따른 손상 감지 장치 및 손상 감지 방법은 산업상 이용 가능성이 있다.

Claims (9)

  1. 오브젝트에 소정 물질을 인가하는 인가 모듈; 및
    상기 소정 물질이 상기 오브젝트에 인가되면, 상기 오브젝트의 전기 신호를 획득하는, 전기 신호 획득부;
    를 포함하는,
    손상 감지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 신호 획득부는,
    상기 오브젝트의 전기 신호를 필터링하는 필터 회로; 및
    상기 필터링 된 전기 신호를 측정하는 측정 회로;
    를 포함하는,
    손상 감지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 손상 감지 장치는,
    상기 획득한 전기 신호에 기초하여, 상기 오브젝트의 손상 여부를 판단하는 프로세서(processor);
    를 포함하는,
    손상 감지 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 오브젝트의 정상 영역에 대한 전기 신호를 획득하고,
    상기 정상 영역에 대한 전기 신호와 상이한 전기 신호가 획득되는 영역을 상기 오브젝트의 손상 영역이라고 판단하는,
    손상 감지 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정 물질은,
    이온화 된 기체 또는 활성화 된 물질을 포함하는,
    손상 감지 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 손상 감지 장치는,
    상기 인가 모듈과 상기 오브젝트 사이의 거리를 측정하는 거리 측정 센서; 및
    상기 오브젝트가 로딩되는 공간을 제공하는 스테이지;
    를 포함하는,
    손상 감지 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스테이지는,
    상기 측정된 거리에 기초하여, 상기 인가 모듈과 상기 오브젝트 사이의 거리가 일정하게 유지되도록 상기 인가 모듈에 대해 이동하는,
    손상 감지 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 오브젝트는,
    도체; 및
    상기 도체의 적어도 일부를 감싸는 절연체;
    를 포함하는,
    손상 감지 장치.
  9. 오브젝트의 표면에 소정 물질 중 적어도 하나를 인가하는 단계; 및
    상기 오브젝트의 전기 신호를 측정하는 단계;
    를 포함하는,
    손상 감지 방법.
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