KR102816454B1 - Eddy current sensor for detecting crack of battery cell and method for detecting crack of battery cell using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전지 셀의 균열 검사를 위한 와전류 센서 및 이를 이용한 전지 셀의 균열 검사 방법에 관한 것으로, 전극, 전극 탭 또는 용접부 상에 발생한 균열의 유무와 위치 등을 용이하게 검출할 수 있다.The present invention relates to an eddy current sensor for crack inspection of a battery cell and a method for crack inspection of a battery cell using the same, which can easily detect the presence or absence and location of cracks occurring on an electrode, electrode tab, or weld.
Description
본 발명은 전지 셀의 균열 검사를 위한 와전류 센서 및 이를 이용한 전지 셀의 균열 검사 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an eddy current sensor for crack inspection of a battery cell and a method for crack inspection of a battery cell using the same.
화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격이 상승하고, 환경오염에 대한 관심이 증폭되면서 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있고, 특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있다.As the price of energy sources rises due to the depletion of fossil fuels and concerns about environmental pollution increase, the demand for eco-friendly alternative energy sources is becoming an essential factor for future life. In particular, as technological development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품등에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.In terms of battery shape, there is a high demand for square secondary batteries and pouch-type secondary batteries that can be applied to products such as mobile phones due to their thin thickness, and in terms of materials, there is a high demand for lithium secondary batteries such as lithium-ion batteries and lithium-ion polymer batteries that have high energy density, discharge voltage, and output stability.
이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는데, 대표적으로는 긴 시트형의 양극들과 음극들은 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막에 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell) 등의 단위셀들을 권취한 구조의 스택-폴딩형 전극 조립체 등을 들 수 있다.Secondary batteries are also classified by the structure of the electrode assembly, which comprises a positive electrode, a negative electrode, and a separator structure interposed between the positive and negative electrodes. Representative examples thereof include a jelly-roll electrode assembly in which long sheet-shaped positive and negative electrodes are rolled up with a separator interposed between them, a stack-type electrode assembly in which a plurality of positive and negative electrodes cut into units of a predetermined size are sequentially laminated with a separator interposed between them, and a stack-folding electrode assembly in which unit cells such as a bi-cell or full cell are rolled up with a predetermined number of positive and negative electrodes laminated with a separator interposed between them.
또한, 이차전지는 전극조립체가 전지 용기에 수납된 상태에서 액체 전해질인 전해액을 주입하고, 전지 용기를 실링함으로써 제조된다.Additionally, secondary batteries are manufactured by injecting a liquid electrolyte, which is an electrolyte, into a battery container while the electrode assembly is housed therein and sealing the battery container.
위와 같은 전극의 제조공정이나 전극조립체의 조립 공정 중에는, 유지부와 무지부의 연신율 차이, 용접에 의한 물리적 외력 등의 이유로 전극, 탭, 용접부 상에 균열이 발생할 수 있고, 나아가 이 같은 균열은 저전압 불량을 야기한다.During the manufacturing process of the electrode or the assembly process of the electrode assembly as described above, cracks may occur on the electrode, tab, or welded portion due to reasons such as differences in elongation between the maintenance portion and the non-maintenance portion or physical external force due to welding, and such cracks may further cause low-voltage failure.
그러나, 전지 셀은 내부에 균열이 발생하는 경우 비전 검사를 통해 불량 선별이 어렵고, 실링이 완료되면 밀봉된 전지 셀 내부의 크랙을 비파괴적으로 검출하기 어려운 문제가 있다.However, battery cells have problems in that it is difficult to sort out defects through vision inspection when cracks occur inside, and it is also difficult to non-destructively detect cracks inside the sealed battery cell once sealing is complete.
이에, 전지 셀 내부의 크랙 등의 결함을 비파괴적으로 검출할 수 있는 장치 및 방법에 대한 기술 개발이 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need for technological development for devices and methods that can non-destructively detect defects such as cracks inside battery cells.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 전지 셀의 균열을 비파괴적으로 검출할 수 있는 전지 셀의 균열 검사를 위한 와전류 센서 및 이를 이용한 전지 셀의 균열 검사 방법을 제공하고자 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention provides an eddy current sensor for crack inspection of a battery cell capable of non-destructively detecting cracks in the battery cell, and a method for crack inspection of a battery cell using the same.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전지 셀 내부의 균열 검사를 위한 와전류 센서를 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 와전류 센서는 프로브; 프로브에 배치되어, 평가 대상이 되는 전지 셀에 와전류를 유도시키는 송신 코일이 권취된 구조의 송신부; 및 프로브에 배치되되, 송신부와 이격된 영역에 배치되어, 상기 송신 코일에 의해 전지 셀에 유도된 와전류에 의한 신호변화를 감지하는 수신 코일이 권취된 구조의 수신부를 포함한다.The present invention is intended to solve the above problems, and provides an eddy current sensor for inspecting cracks inside a battery cell. In one example, the eddy current sensor according to the present invention includes: a probe; a transmitter having a structure in which a transmitter coil is wound, which is disposed on the probe and induces an eddy current in a battery cell to be evaluated; and a receiver having a structure in which a receiver coil is wound, which is disposed on the probe and is disposed in a region spaced apart from the transmitter coil and detects a signal change due to an eddy current induced in the battery cell by the transmitter coil.
이때, 상기 송신부에 권취된 송신 코일의 권선수(N1)와 수신부에 권취된 수신 코일의 권선수(N2)의 비율(N2/N1)은 2.0 내지 5.0 범위이고, 상기 송신부에 권취된 송신 코일의 직경(D1)과 수신부에 권취된 수신 코일의 직경(D2)의 비율(D1/D2)은 1.5 내지 5.0 범위인 것을 특징으로 한다.At this time, the ratio (N2/N1) of the number of turns (N1) of the transmitting coil wound on the transmitting unit and the number of turns (N2) of the receiving coil wound on the receiving unit is in the range of 2.0 to 5.0, and the ratio (D1/D2) of the diameter (D1) of the transmitting coil wound on the transmitting unit and the diameter (D2) of the receiving coil wound on the receiving unit is in the range of 1.5 to 5.0.
구체적인 예에서, 송신부에 권취된 송신 코일의 권선수는 30 내지 200 회 범위이며, 수신부에 권취된 수신 코일의 권선수는 60 내지 400 회 범위이다. 아울러, 상기 송신 코일의 직경(D1)은 0.01 내지 2.0 mm 범위이며, 수신 코일의 직경(D2)은 0.01 내지 1.0 mm 범위일 수 있다.In a specific example, the number of turns of the transmitting coil wound on the transmitting unit is in the range of 30 to 200, and the number of turns of the receiving coil wound on the receiving unit is in the range of 60 to 400. In addition, the diameter (D1) of the transmitting coil may be in the range of 0.01 to 2.0 mm, and the diameter (D2) of the receiving coil may be in the range of 0.01 to 1.0 mm.
다른 하나의 예에서, 송신 코일이 권취된 송신부의 단면적(S1)과 수신 코일이 권취된 수신부의 단면적(R1)의 비율(S1/R1)은 1.5 내지 10 범위이다.In another example, the ratio (S1/R1) of the cross-sectional area of the transmitter section around which the transmitter coil is wound and the cross-sectional area (R1) of the receiver section around which the receiver coil is wound is in the range of 1.5 to 10.
하나의 예에서, 송신 코일이 권취된 송신부의 폭(S2)과 수신 코일이 권취된 수신부의 폭(R2)의 비율(S2/R2)은 1.5 내지 10 범위이다. 구체적인 예에서, 송신 코일이 권취된 송신부의 폭(S2)은 20 내지 150 mm 범위이며, 수신 코일이 권취된 수신부의 폭(R2)은 5 내지 100 mm 범위이다.In one example, the ratio (S2/R2) of the width (S2) of the transmitter section around which the transmitter coil is wound and the width (R2) of the receiver section around which the receiver coil is wound is in the range of 1.5 to 10. In a specific example, the width (S2) of the transmitter section around which the transmitter coil is wound is in the range of 20 to 150 mm, and the width (R2) of the receiver section around which the receiver coil is wound is in the range of 5 to 100 mm.
또 다른 하나의 예에서, 송신부와 수신부는 2 내지 15 mm 범위의 간격을 갖는 구조이다. In another example, the transmitter and receiver are structured with a gap in the range of 2 to 15 mm.
또 다른 하나의 예에서, 상기 송신부와 수신부는 서로 결합되되, 송신부 및 수신부의 일측 단부로부터 일부 또는 전체 영역이 맞물려 간격이 조절되는 구조를 갖는다. 구체적인 예에서, 상기 송신부는, 일측 단부로부터 프로브의 길이를 따라 홈이 형성된 구조이다. 아울러, 상기 수신부는 송신부의 홈에 일부 또는 전체 영역 삽입되는 구조일 수 있다.In another example, the transmitter and receiver are coupled to each other, and have a structure in which a part or all of an area from one end of the transmitter and receiver is interlocked and the gap is adjusted. In a specific example, the transmitter has a structure in which a groove is formed along the length of the probe from one end. In addition, the receiver may have a structure in which a part or all of an area is inserted into the groove of the transmitter.
아울러, 본 발명은 앞서 설명한 와전류 센서를 이용한 전지 셀의 균열 검사 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for inspecting cracks in a battery cell using the eddy current sensor described above.
본 발명의 전지 셀의 균열 검사를 위한 와전류 센서 및 이를 이용한 전지 셀의 균열 검사 방법에 따르면, 전극, 전극 탭 또는 용접부 상에 발생한 균열의 유무와 위치 등을 용이하게 검출할 수 있다.According to the eddy current sensor for crack inspection of a battery cell of the present invention and the method for crack inspection of a battery cell using the same, the presence or absence and location of cracks occurring on an electrode, electrode tab, or welded portion can be easily detected.
특히, 상기 와전류 센서는 직경이 큰 송신 코일을 송신부에 권취함으로써, 평가 대상이 되는 전지 셀의 균열 검사에 대한 정확도 등을 높일 수 있는 효과가 있다.In particular, the eddy current sensor has the effect of improving the accuracy of crack inspection of a battery cell to be evaluated by winding a large-diameter transmitting coil around the transmitting section.
도 1은 와전류를 이용한 균열 검출 원리를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와전류 센서의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와전류 센서를 이용하여 전지 셀의 균열 검사를 하는 실시 양태를 보여주는 도면이다.
도 4은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와전류 센서를 이용하여 전지 셀의 균열 여부를 검사한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 5는 종래의 와전류 센서의 모식도이다.
도 6은 종래의 와전류 센서를 이용하여 전지 셀의 균열 여부를 검사한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 와전류 센서의 모식도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 와전류 센서의 모식도이다.Figure 1 is a schematic diagram illustrating the principle of crack detection using eddy current.
Figure 2 is a schematic diagram of an eddy current sensor according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a drawing showing an embodiment of a method for inspecting a battery cell for cracks using an eddy current sensor according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the results of inspecting whether a battery cell has cracks using an eddy current sensor according to one embodiment of the present invention.
Figure 5 is a schematic diagram of a conventional eddy current sensor.
Figure 6 is a graph showing the results of inspecting whether a battery cell has cracks using a conventional eddy current sensor.
Figure 7 is a schematic diagram of an eddy current sensor according to another embodiment of the present invention.
Figure 8 is a schematic diagram of an eddy current sensor according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be modified in various ways and can take various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to specific disclosed forms, but should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.In this application, it should be understood that terms such as "include" or "have" are intended to specify the presence of a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but do not preclude the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. In addition, when a part such as a layer, film, region, or plate is said to be "on" another part, this includes not only the case where it is "directly above" the other part, but also the case where there is another part in between. Conversely, when a part such as a layer, film, region, or plate is said to be "under" another part, this includes not only the case where it is "directly below" the other part, but also the case where there is another part in between. In addition, in this application, being placed "on" may include the case where it is placed below as well as above.
본 발명은 전지 셀의 균열 검사를 위한 와전류 센서 및 이를 이용한 전지 셀의 균열 검사 방법을 제공한다.The present invention provides an eddy current sensor for crack inspection of a battery cell and a method for crack inspection of a battery cell using the same.
통상적으로, 이차전지는 전극조립체가 전지 용기에 수납된 상태에서 액체 전해질인 전해액을 주입하고, 전지 용기를 실링함으로써 제조된다. 위와 같은 전극의 제조공정이나 전극조립체의 조립 공정 중에는, 유지부와 무지부의 연신율 차이, 용접에 의한 물리적 외력 등의 이유로 전극, 탭, 용접부 상에 균열이 발생할 수 있고, 나아가 이 같은 균열은 저전압 불량을 야기한다. 그러나, 전지 셀은 내부에 균열이 발생하는 경우 비전 검사를 통해 불량 선별이 어렵고, 실링이 완료되면 밀봉된 전지 셀 내부의 크랙을 비파괴적으로 검출하기 어려운 문제가 있다. 이에, 본 발명은 전지 셀의 균열을 비파괴적으로 검출할 수 있는 전지 셀의 균열 검사를 위한 와전류 센서 및 이를 이용한 전지 셀의 균열 검사 방법을 제공한다. 특히, 본 발명에 따른 와전류 센서는 수신 코일 대비 직경이 큰 송신 코일을 송신부에 권취함으로써, 평가 대상이 되는 전지 셀의 균열 검사에 대한 정확도 등을 높일 수 있는 효과가 있다.Typically, secondary batteries are manufactured by injecting a liquid electrolyte, which is an electrolyte, into a battery container while the electrode assembly is housed therein, and sealing the battery container. During the above-described electrode manufacturing process or electrode assembly assembly process, cracks may occur on the electrodes, tabs, and welded portions due to reasons such as differences in elongation between the supporting portion and the non-supporting portion, and physical external force due to welding, and such cracks may further cause low-voltage defects. However, if cracks occur inside a battery cell, it is difficult to select defects through vision inspection, and once sealing is complete, it is difficult to non-destructively detect cracks inside the sealed battery cell. Accordingly, the present invention provides an eddy current sensor for crack inspection of a battery cell that can non-destructively detect cracks in the battery cell, and a method for crack inspection of a battery cell using the same. In particular, the eddy current sensor according to the present invention has the effect of increasing the accuracy of crack inspection of a battery cell to be evaluated by winding a transmitting coil having a larger diameter than a receiving coil around a transmitting portion.
이하, 전지 셀의 균열 검사를 위한 와전류 센서 및 이를 이용한 전지 셀의 균열 검사 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, an eddy current sensor for crack inspection of a battery cell and a method for crack inspection of a battery cell using the same are described in detail.
본 발명은 와전류를 이용한 균열 검출 원리를 이용한 것이다. 도 1은 와전류를 이용한 균열 검출 원리를 도시한 개략도이다. The present invention utilizes the principle of crack detection using eddy current. Fig. 1 is a schematic diagram illustrating the principle of crack detection using eddy current.
도 1을 참조하면, 코일에 교류 전류를 흘려 보내면 코일 주위에 1차 자기장(primary magnetic field)이 발생한다. 상기 1차 자기장을 형성하는 송신 코일을 전도체(conductor)에 가져가면 전자기유도(electromagnetic induction) 현상에 의해 전도체 내에 유도기전력(induced electromotive force)이 발생하고, 이 유도기전력은 렌츠의 법칙(Lenz's law)에 따라 1차 자기장을 방해하는 전류를 흐르게 하는데, 이 전류를 와전류(eddy current) 라고 한다. 상기 와전류에 의해 1차 자기장을 방해하는 2차 자기장(secondary magnetic field)이 발생한다. 이때 전도체의 상태, 위치, 결함, 재질 등의 변화에 따라 상기 와전류가 변화하며, 이는 2차 자기장의 변화를 가져온다. 그리고, 2차 자기장의 변화는 수신 코일 측에서 유도기 전력 및 임피던스(impedance)의 변화를 가져온다. 이 변화를 측정하여 기 설정된 유도기전력 또는 임피던스 변화값과 대조하거나 통계적으로 구해진 소정의 판별함수에 상기 변화값을 대입하여 판별값을 구하면 전도체, 예컨대 전지 셀 내부의 결함 여부를 판단할 수 있다.Referring to Fig. 1, when an AC current is passed through a coil, a primary magnetic field is generated around the coil. When the transmitting coil forming the primary magnetic field is brought to a conductor, an induced electromotive force is generated in the conductor due to the electromagnetic induction phenomenon, and this induced electromotive force causes a current to flow that interferes with the primary magnetic field according to Lenz's law, and this current is called an eddy current. A secondary magnetic field that interferes with the primary magnetic field is generated by the eddy current. At this time, the eddy current changes depending on changes in the state, position, defect, material, etc. of the conductor, and this brings about a change in the secondary magnetic field. In addition, a change in the secondary magnetic field brings about a change in the induced electromotive force and impedance on the receiving coil side. By measuring this change and comparing it with a preset induced electromotive force or impedance change value or by substituting the change value into a statistically derived predetermined discriminant function to obtain a discriminant value, it is possible to determine whether there is a defect in a conductor, such as a battery cell.
본 발명에서, 전지 셀 내부의 균열이란, 전극, 전극 탭, 용접부 상에 발생한 균열(Crack)을 의미한다. 구체적인 예에서, 상기 전극의 균열이란, 집전체 상에 전극 활물질, 바인더, 도전재 등을 포함하는 전극 합제가 도포된 후, 건조 및 압연 등의 전극 공정을 거쳐 제조된 전극이 상기 전극 공정 중, 집전체와 전극 합제의 연신율 차이 등의 원인으로 발생한 집전체 상의 균열을 의미한다. 아울러, 전극 탭의 균열이란 유지부와 무지부 사이의 연신율 차이로 발생한 전극 너울, 경계부의 주름에 응력이 쌓여 용접 시 진동이나 외력으로 인해 발생한 균열일 수 있다. 나아가, 용접부 상의 균열이란, 용접 시 용접이 충분치 못해 생긴 미용접부나, 용접 공정 중 발생한 균열일 수 있다.In the present invention, a crack inside a battery cell means a crack that occurs on an electrode, an electrode tab, or a welded portion. In a specific example, the crack of the electrode means a crack on a current collector that occurs during an electrode process such as drying and rolling after an electrode mixture including an electrode active material, a binder, a conductive material, etc. is applied on a current collector, and then an electrode is manufactured due to a difference in elongation between the current collector and the electrode mixture. In addition, a crack in an electrode tab may be a crack that occurs due to stress accumulated in an electrode bulge or a wrinkle at a boundary caused by a difference in elongation between a support portion and a non-support portion, and due to vibration or external force during welding. Furthermore, a crack in a welded portion may be an unwelded portion that occurs due to insufficient welding during welding, or a crack that occurs during the welding process.
상기 열거한 전극, 전극 탭, 용접부 상에 발생한 균열들은, 전극조립체를 라미네이트 시트와 같은 전지케이스로 밀봉하는 실링 공정을 거치면, 전지케이스에 의해 전지 셀 내부가 가려져 있으므로, 전지 셀의 외부에서 관찰할 수 없는 균열들이다. 그러나, 본 발명의 전지 셀 내부의 균열 검사를 위한 와전류 센서를 이용하면, 상기 균열들을 검출할 수 있는 효과가 있다. 한편, 본 발명에 따른 와전류 센서로 전지 셀의 임피던스 값을 측정하고, 와전류 센서에서 측정된 임피던스 값을 판별 함수에 입력하여 신속하고 정확하게 전지 금속부의 상태를 검사할 수 있다.The cracks that occur on the electrodes, electrode tabs, and welds listed above are cracks that cannot be observed from the outside of the battery cell because the inside of the battery cell is covered by the battery case when the electrode assembly is sealed with a battery case such as a laminate sheet during a sealing process. However, by using the eddy current sensor for inspecting cracks inside the battery cell of the present invention, there is an effect of being able to detect the cracks. Meanwhile, by measuring the impedance value of the battery cell with the eddy current sensor according to the present invention, and inputting the impedance value measured by the eddy current sensor into the determination function, the state of the battery metal part can be inspected quickly and accurately.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 와전류 센서는 프로브; 프로브에 배치되어, 평가 대상이 되는 전지 셀에 와전류를 유도시키는 송신 코일이 권취된 구조의 송신부; 및 프로브에 배치되되, 송신부와 이격된 영역에 배치되어, 상기 송신 코일에 의해 전지 셀에 유도된 와전류에 의한 신호변화를 감지하는 수신 코일이 권취된 구조의 수신부를 포함하여 구성된다. 상기 송신 코일과 수신 코일은 측정 대상이 되는 전지 셀의 금속부에 일정거리 이격되어 비접촉 상태로 배치될 수 있다. 상기 송신 코일 및 수신 코일은 원통, 사각 기둥, 다각형 기둥 등 마련되며, 송신 코일 및 수신 코일의 길이 방향으로 자기장이 형성되도록 상기 프로브에 권취된 형태일 수 있다.In one example, an eddy current sensor according to the present invention is configured to include: a probe; a transmitter having a structure in which a transmitter coil is wound, which is disposed on the probe and induces an eddy current in a battery cell to be evaluated; and a receiver having a structure in which a receiver coil is wound, which is disposed on the probe and is disposed in a region spaced from the transmitter, and detects a signal change due to an eddy current induced in the battery cell by the transmitter coil. The transmitter coil and the receiver coil can be disposed in a non-contact state at a predetermined distance from a metal portion of the battery cell to be measured. The transmitter coil and the receiver coil are provided in the shape of a cylinder, a square column, a polygonal column, or the like, and can be wound on the probe so that a magnetic field is formed in the longitudinal direction of the transmitter coil and the receiver coil.
상기 송신부에 권취된 송신 코일의 권선수(N1)와 수신부에 권취된 수신 코일의 권선수(N2)의 비율(N2/N1)은 2 내지 5 범위일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 송신부에 권취된 송신 코일의 권선수(N1)와 수신부에 권취된 수신 코일의 권선수(N2)의 비율(N2/N1)은 3 내지 4 범위, 3.5 내지 3.8 범위, 또는 약 3.75 일 수 있다. 구체적인 예에서, 송신부에 권취된 송신 코일의 권선수(N2)는 30 내지 200 회 범위이며, 수신부에 권취된 수신 코일의 권선수(N1)는 60 내지 400 회 범위일 수 있다. 구체적으로, 상기 송신부에 권취된 송신 코일의 권선수(N2)는 30 내지 180 회 범위, 40 내지 160 회 범위, 50 내지 140 회 범위, 60 내지 120 회 범위, 70 내지 100 회 범위, 또는 약 80 회 일 수 있다. 아울러, 수신부에 권취된 수신 코일의 권선수(N2)는 60 내지 400 회 범위, 120 내지 380 회 범위, 180 내지 360 회 범위, 240 내지 340 회 범위, 280 내지 320 회 범위, 또는 약 300 회일 수 있다. 예를 들어, 송신부에 권취된 송신 코일의 권선수는 80회 이며, 수신부에 권취된 수신 코일의 권선수는 300회 일 수 있다.The ratio (N2/N1) of the number of turns (N1) of the transmitting coil wound on the transmitting unit and the number of turns (N2) of the receiving coil wound on the receiving unit may be in the range of 2 to 5. More specifically, the ratio (N2/N1) of the number of turns (N1) of the transmitting coil wound on the transmitting unit and the number of turns (N2) of the receiving coil wound on the receiving unit may be in the range of 3 to 4, in the range of 3.5 to 3.8, or about 3.75. In a specific example, the number of turns (N2) of the transmitting coil wound on the transmitting unit may be in the range of 30 to 200 turns, and the number of turns (N1) of the receiving coil wound on the receiving unit may be in the range of 60 to 400 turns. Specifically, the number of turns (N2) of the transmitting coil wound on the transmitting unit can be in a range of 30 to 180 turns, a range of 40 to 160 turns, a range of 50 to 140 turns, a range of 60 to 120 turns, a range of 70 to 100 turns, or about 80 turns. In addition, the number of turns (N2) of the receiving coil wound on the receiving unit can be in a range of 60 to 400 turns, a range of 120 to 380 turns, a range of 180 to 360 turns, a range of 240 to 340 turns, a range of 280 to 320 turns, or about 300 turns. For example, the number of turns of the transmitting coil wound on the transmitting unit can be 80 turns, and the number of turns of the receiving coil wound on the receiving unit can be 300 turns.
본 발명에 따른 와전류 센서는 송신부와 수신부에 각각 송신 코일과 수신 코일이 상기와 같이 권취되어 있어, 평가 대상이 되는 전지 셀의 균열 검사에 대한 정확도 등을 높일 수 있다. 구체적으로, 상기 송신 코일 대비 수신 코일이 더 많이 권취되어 있어, 전지 셀 내에서 발생되는 와전류 신호를 효과적으로 수신할 수 있다. 한편, 수신 코일과 연결되는 교류 회로의 임피던스는 송신 코일에서 발생하는 1차 자기장과 평가 대상체에서 유도된 와전류에 의한 2차 자기장에 의해 좌우되는데, 와전류에 의한 2차 자기장의 세기는 송신 코일에서 발생하는 1차 자기장의 세기 대비 작을 수 있다. 따라서, 와전류 신호를 효과적으로 수신하기 위해서는 송신 코일의 자기장의 세기를 작게할 필요가 있다. 이에 따라 송신 코일의 권선수는 수신 코일 권선수 대비 작을 수 있다.The eddy current sensor according to the present invention has a transmitting coil and a receiving coil wound as described above in each of the transmitting unit and the receiving unit, so that the accuracy of crack inspection of a battery cell to be evaluated can be improved. Specifically, since the receiving coil is wound more than the transmitting coil, an eddy current signal generated in a battery cell can be effectively received. Meanwhile, the impedance of an AC circuit connected to the receiving coil is determined by the primary magnetic field generated in the transmitting coil and the secondary magnetic field caused by the eddy current induced in the evaluation target, and the intensity of the secondary magnetic field caused by the eddy current may be smaller than the intensity of the primary magnetic field generated in the transmitting coil. Therefore, in order to effectively receive an eddy current signal, it is necessary to reduce the intensity of the magnetic field of the transmitting coil. Accordingly, the number of turns of the transmitting coil may be smaller than the number of turns of the receiving coil.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 와전류 센서에서, 상기 송신 코일의 직경(D1)과 수신 코일의 직경(D2)의 비율(D1/D2)은 1.5 내지 5.0 범위일 수 있다. 구체적으로, 상기 송신 코일의 직경(D1)과 수신 코일의 직경(D2)의 비율(D1/D2)은 1.8 내지 4.5 범위, 2.1 내지 4.0 범위, 2.4 내지 3.5 범위, 2.6 내지 3.0 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 비율(D1/D2)은 약 2.85 일 수 있다. 즉, 송신 코일의 직경은 수신 코일의 직경보다 큰 구조일 수 있다. 이는 평가 대상이 되는 전지 셀에 보다 강하고, 균일한 자기장을 발생시키기 위함이다.In one example, in the eddy current sensor according to the present invention, the ratio (D1/D2) of the diameter (D1) of the transmitting coil to the diameter (D2) of the receiving coil may be in the range of 1.5 to 5.0. Specifically, the ratio (D1/D2) of the diameter (D1) of the transmitting coil to the diameter (D2) of the receiving coil may be in the range of 1.8 to 4.5, in the range of 2.1 to 4.0, in the range of 2.4 to 3.5, or in the range of 2.6 to 3.0. For example, the ratio (D1/D2) may be about 2.85. That is, the diameter of the transmitting coil may be structured to be larger than the diameter of the receiving coil. This is to generate a stronger and more uniform magnetic field in the battery cell to be evaluated.
구체적인 예에서, 상기 송신 코일의 직경은 0.01 내지 2.0 mm 범위, 0.03 내지 1.3 mm 범위, 0.07 내지 1.0 mm 범위, 0.1 내지 0.8 mm 범위, 0.15 내지 0.5 mm 범위, 0.18 내지 0.3 mm 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 송신 코일의 직경은 약 0.2 mm 일 수 있다. 아울러, 상기 수신 코일의 직경은 0.01 내지 1.0 mm 범위, 0.02 내지 0.8 mm 범위, 0.03 내지 0.5 mm 범위, 0.04 내지 0.2 mm 범위, 0.05 내지 0.1 mm 범위, 0.06 내지 0.08 mm 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 수신 코일의 직경은 약 0.07 mm 일 수 있다. 한편, 송신 코일과 수신 코일의 직경이 상기 범위를 벗어나는 경우, 평가 대상이 되는 전지 셀에 와전류를 유도 시킬 수 있는 충분한 자기장이 발생하지 않을 수 있다.In specific examples, the diameter of the transmitting coil can be in a range of 0.01 to 2.0 mm, in a range of 0.03 to 1.3 mm, in a range of 0.07 to 1.0 mm, in a range of 0.1 to 0.8 mm, in a range of 0.15 to 0.5 mm, or in a range of 0.18 to 0.3 mm. For example, the diameter of the transmitting coil can be about 0.2 mm. In addition, the diameter of the receiving coil can be in a range of 0.01 to 1.0 mm, in a range of 0.02 to 0.8 mm, in a range of 0.03 to 0.5 mm, in a range of 0.04 to 0.2 mm, in a range of 0.05 to 0.1 mm, or in a range of 0.06 to 0.08 mm. For example, the diameter of the receiving coil can be about 0.07 mm. Meanwhile, if the diameters of the transmitting coil and the receiving coil are outside the above range, a sufficient magnetic field may not be generated to induce eddy currents in the battery cell being evaluated.
다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 와전류 센서는 송신 코일이 권취된 송신부의 단면적(S1)과 수신 코일이 권취된 수신부의 단면적(R1)의 비율(S1/R1)은 1.5 내지 10 범위일 수 있다. 구체적으로, 상기 비율(S1/R1)은 1.5 내지 10 범위, 2 내지 8 범위, 3 내지 6 범위, 3.5 내지 5 범위 일 수 있으며, 예를 들어, 상기 단면의 비율(S1/R1)은 약 4 일 수 있다.In another example, the eddy current sensor according to the present invention may have a ratio (S1/R1) of a cross-sectional area (S1) of a transmitter around which a transmitter coil is wound and a cross-sectional area (R1) of a receiver around which a receiver coil is wound in a range of 1.5 to 10. Specifically, the ratio (S1/R1) may be in a range of 1.5 to 10, in a range of 2 to 8, in a range of 3 to 6, or in a range of 3.5 to 5, and for example, the ratio of the cross sections (S1/R1) may be about 4.
만일, 송신부와 수신부의 단면적 비율(S1/R1)이 1.5 미만인 경우에는 송신부와 수신부의 단면적의 크기가 서로 비슷하여 송신 코일에서 발생하는 자기장의 면적과 수신 코일에서 수신되는 자기장의 면적이 서로 유사하다. 이에 따라, 정상과 불량 신호의 구분이 용이하지 않을 수 있다. 즉, 전지 셀 내부의 균열을 검출하기 어려울 수 있다. 아울러, 송신부와 수신부의 단면적 비율(S1/R1)이 10을 초과하는 경우, 송신부의 단면적 대비 수신부의 단면적이 너무 작아서, 평가 대상이 되는 전지 셀에서 유도된 와전류에 의한 신호 변화 등을 검출하기 어려울 수 있다.If the cross-sectional area ratio (S1/R1) of the transmitter and receiver is less than 1.5, the sizes of the cross-sectional areas of the transmitter and receiver are similar to each other, so that the area of the magnetic field generated from the transmitter coil and the area of the magnetic field received from the receiver coil are similar to each other. Accordingly, it may not be easy to distinguish between normal and defective signals. In other words, it may be difficult to detect cracks inside the battery cell. In addition, if the cross-sectional area ratio (S1/R1) of the transmitter and receiver exceeds 10, the cross-sectional area of the receiver is too small compared to the cross-sectional area of the transmitter, so that it may be difficult to detect signal changes due to eddy currents induced in the battery cell to be evaluated.
아울러, 본 발명에 따른 와전류 센서는 송신 코일이 권취된 송신부의 폭(S2)과 수신 코일이 권취된 수신부의 폭(R2)의 비율(S2/R2)은 1.5 내지 10 범위일 수 있다. 구체적으로, 상기 송신부의 폭(S2)과 수신부의 폭(R2)의 비율(S2/R2)은 1.6~8 범위, 1.7~6 범위, 1.8~4 범위, 1.9~3 범위일 수 있으며, 예를 들어, 상기 폭의 비율(S2/R2)은 2 일 수 있다. 만일, 송신부와 수신부 폭의 비율(S2/R2)이 1.5 미만인 경우에는 송신부와 수신부의 폭의 길이가 서로 비슷하여 송신 코일에서 발생하는 자기장의 면적과 수신 코일에서 수신되는 자기장의 면적이 서로 유사하다. 이에 따라, 정상과 불량 신호의 구분이 용이하지 않을 수 있다. 즉, 전지 셀 내부의 균열을 검출하기 어려울 수 있다. 아울러, 송신부와 수신부 폭의 비율(S2/R2)이 10을 초과하는 경우, 송신부의 폭(S2) 대비 수신부의 폭(R2)이 너무 작아서, 평가 대상이 되는 전지 셀에서 유도된 와전류에 의한 신호 변화 등을 검출하기 어려울 수 있다.In addition, in the eddy current sensor according to the present invention, the ratio (S2/R2) of the width (S2) of the transmitter, around which the transmitter coil is wound, and the width (R2) of the receiver, around which the receiver coil is wound, may be in the range of 1.5 to 10. Specifically, the ratio (S2/R2) of the width (S2) of the transmitter and the width (R2) of the receiver may be in the range of 1.6 to 8, 1.7 to 6, 1.8 to 4, or 1.9 to 3, and for example, the ratio of the widths (S2/R2) may be 2. If the ratio (S2/R2) of the widths of the transmitter and the receiver is less than 1.5, the lengths of the widths of the transmitter and the receiver are similar to each other, so that the area of the magnetic field generated from the transmitter coil and the area of the magnetic field received from the receiver coil are similar to each other. Accordingly, it may not be easy to distinguish between normal and defective signals. That is, it may be difficult to detect a crack inside a battery cell. In addition, when the ratio of the width of the transmitter and receiver (S2/R2) exceeds 10, the width of the receiver (R2) is too small compared to the width of the transmitter (S2), making it difficult to detect signal changes caused by eddy currents induced in the battery cell being evaluated.
또 다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 와전류 센서에서, 송신부의 폭(S2)은 20 내지 150 mm 범위를 갖는 구조이다. 예를 들면, 상기 송신부의 폭(S2)은 평가 대상이 되는 전지 셀의 평가 영역의 길이(L)와 대응되는 구조일 수 있다. 이는, 평가 영역에 와전류를 용이하게 유도 시키기 위함이다.In another example, in the eddy current sensor according to the present invention, the width (S2) of the transmitter is structured to have a range of 20 to 150 mm. For example, the width (S2) of the transmitter may be structured to correspond to the length (L) of the evaluation area of the battery cell to be evaluated. This is to easily induce eddy current in the evaluation area.
구체적인 예에서, 송신 코일이 권취된 송신부의 폭(S2)은 20 내지 150 mm 범위, 35 내지 130 mm 범위, 50 내지 110 mm 범위, 65 내지 100 mm 범위, 75 내지 95 mm 범위 또는 80 mm 일 수 있다. 아울러, 수신 코일이 권취된 수신부의 폭(R2)은 5 내지 100 mm 범위, 10 내지 80 mm 범위, 15 내지 60 mm 범위, 20 내지 50 mm 범위, 30 내지 45 mm 범위 또는 40 mm 일 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 와전류 센서는 송신부의 폭(S2)은 80 mm 이며, 수신부의 폭(R2)은 40 mm 인 구조일 수 있다. In a specific example, the width (S2) of the transmitter portion around which the transmitter coil is wound can be in a range of 20 to 150 mm, a range of 35 to 130 mm, a range of 50 to 110 mm, a range of 65 to 100 mm, a range of 75 to 95 mm, or 80 mm. In addition, the width (R2) of the receiver portion around which the receiver coil is wound can be in a range of 5 to 100 mm, a range of 10 to 80 mm, a range of 15 to 60 mm, a range of 20 to 50 mm, a range of 30 to 45 mm, or 40 mm. For example, the eddy current sensor according to the present invention can have a structure in which the width (S2) of the transmitter portion is 80 mm and the width (R2) of the receiver portion is 40 mm.
한편, 폭의 길이가 80 mm 인 전극의 균열 여부를 평가할 때, 송신부의 폭(S2)이 80 mm 인 와전류 센서를 이용하여 전지 셀의 균열 검사를 수행할 수 있다. 나아가, 상기 송신부의 폭(S2)이 20 mm 미만인 경우, 상기 송신부의 폭(S2)이 평가 대상체의 길이 보다 짧을 수 있어, 평가 대상 영역 전체에 자기장을 발생시킬 수 없으며, 송신부의 폭(S2)이 100 mm 를 초과하는 경우에는 상기 송신부의 폭(S2)이 평가 대상체의 길이 대비 너무 커서 검사의 정확도가 낮을 수 있다.Meanwhile, when evaluating whether or not there is a crack in an electrode having a width of 80 mm, an eddy current sensor having a width (S2) of a transmitter having a width of 80 mm can be used to perform a crack inspection of a battery cell. Furthermore, when the width (S2) of the transmitter is less than 20 mm, the width (S2) of the transmitter may be shorter than the length of the evaluation target, so that a magnetic field cannot be generated in the entire evaluation target area, and when the width (S2) of the transmitter exceeds 100 mm, the width (S2) of the transmitter may be too large compared to the length of the evaluation target, so that the accuracy of the inspection may be low.
또 다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 와전류 센서에서 송신부와 수신부는 서로 결합되되, 송신부 및 수신부의 일측 단부로부터 일부 또는 전체 영역이 맞물려 간격이 조절되는 구조를 갖는다.In another example, in an eddy current sensor according to the present invention, a transmitter and a receiver are coupled to each other, and have a structure in which a part or the entire area from one end of the transmitter and receiver is interlocked and the gap is adjusted.
구체적인 예에서, 상기 수신부는 송신부의 하단에 상하 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있다. 상기 송신부는 일측 단부로부터 프로브의 길이를 따라 홈이 형성된 구조일 수 있다. 그리고, 상기 수신부는 송신부에 형성된 홈에 일부 또는 전체 영역이 삽입될 수 있다. 이때, 상기 수신부의 둘레는 송신부에 형성된 홈의 내부 둘레와 대응하도록 형성된다. 다만, 송신부의 홈은 수신부의 둘레보다는 크게 형성된 구조인 것이 바람직하다. 즉, 수신부는 송신부의 홈에 슬라이딩 가능하도록 설치된 구조를 갖는다. 이에 따라, 본 발명에 따른 와전류 센서는 송신부와 수신부 사이의 간격을 용이하게 조절할 수 있다.In a specific example, the receiver may be installed so as to be able to slide up and down at the bottom of the transmitter. The transmitter may have a structure in which a groove is formed along the length of the probe from one end. In addition, the receiver may have a part or an entire area inserted into the groove formed in the transmitter. At this time, the perimeter of the receiver is formed to correspond to the inner perimeter of the groove formed in the transmitter. However, it is preferable that the groove of the transmitter be formed larger than the perimeter of the receiver. That is, the receiver has a structure in which it is installed so as to be able to slide in the groove of the transmitter. Accordingly, the eddy current sensor according to the present invention can easily adjust the gap between the transmitter and the receiver.
또 다른 하나의 예에서, 상기 송신부와 수신부사이 간격은 2 내지 15 mm 범위 내에서 용이하게 조절한다. 보다 구체적으로, 상기 송신부와 수신부 사이 간격은 2 내지 15 mm 범위, 5 내지 14 mm 범위, 8 내지 12 mm 범위, 또는 평균 10 mm 일 수 있다. 만일, 상기 송신부와 수신부 사이 간격이 2 mm 미만인 경우, 송신 코일 주변에서 발생하는 1차 자기장에 의한 영향이 평가 대상체에서 발생된 2차 자기장에 의한 영향 대비 커서 전지 셀의 균열에 의해 발생하는 신호의 차이를 구별하기 어려워 검사의 정확도가 낮아질 수 있다. 여기서, 1차 자기장에 의한 영향은 상호 유도 현상으로 인해 송신 코일이 수신 코일에 끼치는 영향을 의미하며, 평가 대상체에서 발생된 2차 자기장에 의한 영향은 송신 코일에서 발생한 1차 자기장으로 인해 평가 대상체에 와전류가 형성되고, 상기 와전류로 인해 발생한 2차 자기장이 수신 코일에 미치는 영향을 의미한다. 아울러, 송신부와 수신부 사이 간격이 15 mm 를 초과하는 경우, 송신부와 평가 대상체 사이의 거리가 너무 멀어져서 상시 송신부의 자기장이 평가 대상체에 도달하지 못해서, 상기 평가 대상체에서 발생하는 신호를 수신하기 어려울 수 있다. 따라서, 송신부와 수신부 사이 간격은 상술한 범위가 바람직하다.In another example, the gap between the transmitter and the receiver is easily adjusted within the range of 2 to 15 mm. More specifically, the gap between the transmitter and the receiver may be within the range of 2 to 15 mm, 5 to 14 mm, 8 to 12 mm, or an average of 10 mm. If the gap between the transmitter and the receiver is less than 2 mm, the influence of the primary magnetic field generated around the transmitter coil is greater than the influence of the secondary magnetic field generated in the evaluation subject, making it difficult to distinguish the difference in signals generated by cracks in the battery cell, which may lower the accuracy of the inspection. Here, the influence of the primary magnetic field refers to the influence of the transmitter coil on the receiver coil due to the mutual induction phenomenon, and the influence of the secondary magnetic field generated in the evaluation subject refers to the influence of the secondary magnetic field generated in the evaluation subject on the receiver coil when an eddy current is formed in the evaluation subject due to the primary magnetic field generated from the transmitter coil. In addition, if the distance between the transmitter and the receiver exceeds 15 mm, the distance between the transmitter and the evaluation subject becomes too far, so that the magnetic field of the transmitter does not always reach the evaluation subject, making it difficult to receive a signal generated from the evaluation subject. Therefore, the distance between the transmitter and the receiver is preferably within the above-described range.
한편, 상기 송신부와 수신부는 서로 동일 평면상에 배치될 수 있으나, 이러한 경우, 송신 코일에서 발생하는 자기장과 수신 코일에서 수신되는 자기장이 서로 간섭이 발생할 수 있어 송신부와 수신부는 상술한 범위로 이격되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 와전류 센서는 송신부와 수신부 간격을 상기 범위 내에서 조절하여, 평가 대상이 되는 전지 셀의 균열 검사에 대한 정확도 등을 높일 수 있다.Meanwhile, the transmitter and receiver may be arranged on the same plane, but in this case, the magnetic field generated from the transmitter coil and the magnetic field received from the receiver coil may interfere with each other, so it is preferable that the transmitter and receiver be spaced apart within the above-described range. The eddy current sensor according to the present invention can increase the accuracy of crack inspection of a battery cell to be evaluated by adjusting the gap between the transmitter and receiver within the above-described range.
또 다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 와전류 센서에서 송신부와 수신부는, 각각 송신 코일과 수신 코일이 권취되는 영역에 권취홈이 형성된 구조를 갖는다. 구체적으로, 상기 권취홈은 프로브에서 송신부와 수신부의 외주면을 따라서 형성된 구조일 수 있다. 상기 권취홈에 의해서, 제1 및 제2 프로브에 송신 코일과 수신 코일이 보다 안정적으로 권취될 수 있다.In another example, in the eddy current sensor according to the present invention, the transmitter and receiver have a structure in which a winding groove is formed in an area where the transmitter coil and the receiver coil are wound, respectively. Specifically, the winding groove may be a structure formed along the outer surface of the transmitter and receiver in the probe. By the winding groove, the transmitter coil and the receiver coil can be wound more stably on the first and second probes.
아울러, 본 발명은 앞서 설명한 와전류 센서를 이용한 전지 셀의 균열 검사 방법을 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 균열 검사 방법은 와전류 센서를 이용하여 평가 대상이 되는 전지 셀에 와전류를 유도시킨 후 유도된 와전류에 의한 신호변화를 감지하는 단계; 상기 감지된 신호를 진폭 및 위상차의 분포에 기반하여 평가 대상이 되는 전지 셀의 균열 여부를 판단하는 단계를 포함한다. 구체적인 예에서, 상기 신호변화를 감지하는 단계는 본 발명에 따른 와전류 센서의 송신부 및 수신부 간격을 조절하는 과정을 더 포함한다. 이는 평가 대상이 되는 전지 셀의 면적 또는 종류 등에 따라 최적의 신호를 찾기 위함이다.In addition, the present invention provides a method for inspecting a battery cell for cracks using the eddy current sensor described above. In one example, the method for inspecting a battery cell for cracks according to the present invention includes the steps of: inducing an eddy current in a battery cell to be evaluated using the eddy current sensor, and then detecting a signal change caused by the induced eddy current; and determining whether the battery cell to be evaluated has a crack based on the distribution of the amplitude and phase difference of the detected signal. In a specific example, the step of detecting the signal change further includes a process of adjusting the gap between the transmitter and receiver of the eddy current sensor according to the present invention. This is to find an optimal signal depending on the area or type of the battery cell to be evaluated.
나아가, 상기 전지 셀의 균열 여부를 판단하는 단계는 정상의 전지 셀의 기준 신호를 기반으로 평가 대상이 되는 전지 셀의 측정 신호가 상기 기준 신호의 범위를 벗어나는 경우에는 불량으로 판정할 수 있다.Furthermore, the step of determining whether the battery cell has a crack can be determined as defective if the measurement signal of the battery cell to be evaluated is outside the range of the reference signal based on the reference signal of the normal battery cell.
한편, 상기 평가 대상이 되는 전지 셀은 파우치 타입의 단위 셀일 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 파우치 타입의 전지 셀은 라미네이트 시트 외장재에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 상기 외장재의 외부로 형성된 전극 리드들과 연결된 상태로 내장된 구조를 갖는다. 이때, 상기 전극 리드는 시트 외측으로 인출되되 서로 동일한 방향 또는 반대 방향으로 연장될 수 있다.Meanwhile, the battery cell to be evaluated may be a pouch type unit cell. In a specific example, the pouch type battery cell has a structure in which an electrode assembly having a positive electrode/separator/negative electrode structure is embedded in a laminate sheet outer material and connected to electrode leads formed on the outside of the outer material. At this time, the electrode leads may be extended to the outside of the sheet and may extend in the same direction or in the opposite direction.
본 발명에 따른 전지 셀의 균열 검사 방법은 전극, 전극탭 또는 용접부 상에 발생한 균열의 유무와 위치 등을 용이하게 검출할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 와전류를 이용한 전지 셀의 균열 검사 방법은 서로 나란하게 배열되는 두 개의 와전류 센서를 이용하여 전지 셀의 균열 검사에 대한 정확도 등을 높일 수 있는 효과가 있다.The method for inspecting cracks in a battery cell according to the present invention can easily detect the presence or absence and location of cracks occurring on an electrode, an electrode tab, or a welded portion. In particular, the method for inspecting cracks in a battery cell using eddy current according to the present invention has the effect of increasing the accuracy of crack inspection in a battery cell by using two eddy current sensors arranged in parallel.
이하에서는, 본 발명에 따른 전지 셀 내부의 균열 검사를 위한 와전류 센서의 다양한 형태에 대해서 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, various types of eddy current sensors for crack inspection inside a battery cell according to the present invention will be described in detail.
(제1 실시 형태)(First embodiment)
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와전류 센서의 모식도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 와전류 센서(100)는 프로브(110); 프로브(110)에 배치되어, 평가 대상이 되는 전지 셀에 와전류를 유도시키는 송신 코일(121)이 권취된 구조의 송신부(120); 및 프로브(110)에 배치되되, 송신부(120)와 이격된 영역에 배치되어, 상기 송신 코일(121)에 의해 전지 셀에 유도된 와전류에 의한 신호변화를 감지하는 수신 코일(131)이 권취된 구조의 수신부(130)를 포함하여 구성된다.FIG. 2 is a schematic diagram of an eddy current sensor according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, an eddy current sensor (100) according to the present invention comprises: a probe (110); a transmitter (120) having a structure in which a transmitter coil (121) is wound, which is disposed on the probe (110) and induces an eddy current in a battery cell to be evaluated; and a receiver (130) having a structure in which a receiver coil (131) is wound, which is disposed on the probe (110) but is disposed in a region spaced apart from the transmitter (120) and detects a signal change due to an eddy current induced in the battery cell by the transmitter coil (121).
구체적으로, 상기 송신 코일(121)에 교류 전류가 가해지면 송신 코일(121) 주위에 1차 자기장이 형성된다. 도면에서, 코일은 스프링 형상이나 이에 한정되는 것은 아니다. 1차 자기장이 형성되는 코일을 검사대상 물체인 전지 셀에 가져가면, 전자기유도 현상에 의해 전지 셀에 유도기전력이 발생하여 1차 자기장을 방해하는 와전류가 흐르게 된다. 이 같이 송신 코일(121)은 평가 대상이 되는 전지 셀에 와전류를 유도한다.Specifically, when an alternating current is applied to the transmitting coil (121), a primary magnetic field is formed around the transmitting coil (121). In the drawing, the coil has a spring shape, but is not limited thereto. When the coil in which the primary magnetic field is formed is brought to a battery cell, which is an object to be inspected, an induced electromotive force is generated in the battery cell due to the electromagnetic induction phenomenon, causing an eddy current to flow that interferes with the primary magnetic field. In this way, the transmitting coil (121) induces an eddy current in the battery cell to be evaluated.
그리고, 수신 코일(131)은 송신 코일(121)의 하부에 위치하되, 송신 코일(121) 대비 검사대상 물체인 전지 셀과 더 가깝게 위치한다. 수신 코일(131)은 송신 코일(121)에 의해 유도된 와전류 신호를 감지하는 기능을 한다. 상기 수신 코일(131)은 송신 코일(121)에 의해 유도된 와전류가 검사 대상 물체인 전지 셀의 상태, 위치, 결함, 재질과 같은 요인들로 인하여 형성, 반사, 흡수 등의 감쇠된 와전류 신호를 감지한다. 따라서, 전지 셀의 내부에 균열이 있을 경우, 와전류 신호의 변화가 생기게 되고, 수신 코일(131)은 와전류 신호를 감지하여 이를 전지 셀의 균열 검출 시스템의 신호 수신부와 데이터 처리부에 전송하는 것이다.And, the receiving coil (131) is located below the transmitting coil (121), but is located closer to the battery cell, which is the object to be inspected, than the transmitting coil (121). The receiving coil (131) has a function of detecting an eddy current signal induced by the transmitting coil (121). The receiving coil (131) detects an attenuated eddy current signal, which is formed, reflected, or absorbed by factors such as the state, position, defect, and material of the battery cell, which is the object to be inspected, of the eddy current induced by the transmitting coil (121). Therefore, when there is a crack inside the battery cell, a change in the eddy current signal occurs, and the receiving coil (131) detects the eddy current signal and transmits it to the signal receiving unit and data processing unit of the crack detection system of the battery cell.
한편, 송신부(120)에 권취된 송신 코일(121)의 권선수(N1)와 수신부(130)에 권취된 수신 코일(131)의 권선수(N2)의 비율(N2/N1)은 2 내지 5 범위를 갖는다. 구체적으로, 송신부(120)에 권취된 송신 코일(131)의 권선수(N2)는 30 내지 200 회 범위이며, 수신부(130)에 권취된 수신 코일(131)의 권선수(N1)는 60 내지 400 회 범위이다. 예를 들어, 송신부(120)에 권취된 송신 코일(131)의 권선수는 80회 이며, 수신부(130)에 권취된 수신 코일(131)의 권선수는 300회 이다. 본 발명에 따른 와전류 센서(100)는 송신부(120)와 수신부(130)에 각각 송신 코일(121)과 수신 코일(131)이 상기와 같이 권취되어 있어, 평가 대상이 되는 전지 셀의 균열 검사에 대한 정확도 등을 높일 수 있다. 구체적으로, 상기 송신 코일(121) 대비 수신 코일(131)이 더 많이 권취되어 있어, 전지 셀 내에서 발생되는 와전류 신호를 효과적으로 수신할 수 있는 효과가 있다.Meanwhile, the ratio (N2/N1) of the number of turns (N1) of the transmitting coil (121) wound on the transmitting unit (120) and the number of turns (N2) of the receiving coil (131) wound on the receiving unit (130) has a range of 2 to 5. Specifically, the number of turns (N2) of the transmitting coil (131) wound on the transmitting unit (120) is in a range of 30 to 200 turns, and the number of turns (N1) of the receiving coil (131) wound on the receiving unit (130) is in a range of 60 to 400 turns. For example, the number of turns of the transmitting coil (131) wound on the transmitting unit (120) is 80 turns, and the number of turns of the receiving coil (131) wound on the receiving unit (130) is 300 turns. The eddy current sensor (100) according to the present invention has a transmitting coil (121) and a receiving coil (131) wound around each of the transmitting unit (120) and the receiving unit (130) as described above, so that the accuracy of crack inspection of a battery cell to be evaluated can be increased. Specifically, since the receiving coil (131) is wound more than the transmitting coil (121), there is an effect of effectively receiving an eddy current signal generated within the battery cell.
상기 송신부(120)에 권취된 송신 코일(121)의 직경(D1)과 수신부(130)에 권취된 수신 코일(131)의 직경(D2)의 비율(D1/D2)은 1.5 내지 5.0 범위이다. 구체적으로, 송신 코일(121)의 직경(D1)은 0.01 내지 2.0 mm 범위이며, 수신 코일(131)의 직경(D2)은 0.01 내지 1.0 mm 범위이다. 예를 들어, 상기 송신 코일(121)의 직경(D1)은 0.2 mm 이며, 수신 코일(131)의 직경(D2)은 0.07 mm 이다. 즉, 본 발명의 와전류 센서(100)는 송신 코일(121)의 직경이 수신 코일(131)의 직경보다 큰 구조를 갖는다. 이는 평가 대상이 되는 전지 셀에 보다 강하고, 균일한 자기장을 발생시키기 위함이다.The ratio (D1/D2) of the diameter (D1) of the transmitting coil (121) wound around the transmitting unit (120) and the diameter (D2) of the receiving coil (131) wound around the receiving unit (130) is in the range of 1.5 to 5.0. Specifically, the diameter (D1) of the transmitting coil (121) is in the range of 0.01 to 2.0 mm, and the diameter (D2) of the receiving coil (131) is in the range of 0.01 to 1.0 mm. For example, the diameter (D1) of the transmitting coil (121) is 0.2 mm, and the diameter (D2) of the receiving coil (131) is 0.07 mm. That is, the eddy current sensor (100) of the present invention has a structure in which the diameter of the transmitting coil (121) is larger than the diameter of the receiving coil (131). This is to generate a stronger and more uniform magnetic field in the battery cell to be evaluated.
실시예 1Example 1
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와전류 센서를 이용하여 전지 셀의 균열 검사를 하는 실시 양태를 보여주는 도면이다. 상기 와전류 센서(100)를 이용하여 전지 셀(1) 내부의 균열 검사를 실시하였다. 구체적으로, 상기 전지 셀의 균열 검사에서 사용한 와전류 센서(100)의 송신부(120)는 0.2 mm 직경의 송신 코일(121)이 80 회 권취되어 있는 구조이며, 수신부(130)는 0.07 mm 직경의 수신 코일(131)이 300 회 권취되어 있는 구조이다.FIG. 3 is a drawing showing an embodiment of performing a crack inspection of a battery cell using an eddy current sensor according to one embodiment of the present invention. A crack inspection inside a battery cell (1) was performed using the eddy current sensor (100). Specifically, the transmitter (120) of the eddy current sensor (100) used in the crack inspection of the battery cell has a structure in which a 0.2 mm diameter transmitting coil (121) is wound 80 times, and the receiver (130) has a structure in which a 0.07 mm diameter receiving coil (131) is wound 300 times.
아울러, 상기 와전류 센서(100)의 송신부(120)와 수신부(130) 사이 간격은 약 10 mm 였다. 상기 와전류 센서(100)를 측정 대상이 되는 전지 셀(1)과 약 1.5 cm 간격으로 이격시킨 후 상기 와전류 센서에 교류전원을 인가하여 전지 셀 내부의 균열 검사를 실시하였다. 그리고, 그 결과를 도 4에 나타내었다.In addition, the gap between the transmitter (120) and receiver (130) of the eddy current sensor (100) was about 10 mm. The eddy current sensor (100) was spaced about 1.5 cm apart from the battery cell (1) to be measured, and then AC power was applied to the eddy current sensor to conduct a crack inspection inside the battery cell. And, the results are shown in Fig. 4.
도 4은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와전류 센서를 이용하여 전지 셀의 균열 여부를 검사한 결과를 보여주는 그래프이다. 도 4에서 x축은 정상의 전지 셀과 비정상 전지 셀을 나타낸 것이며, y축은 와전류 센서의 저항(resistance) 값을 나타낸다. 한편, 비정상 전지 셀은 전극 탭 영역에 균열이 형성된 전지 셀을 의미한다. 도 4를 참조하면, 정상의 전지 셀과 균열이 발생한 불량 전지 셀의 저항 값이 확연히 다름을 볼 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 전지 셀 내부의 균열 검사를 위한 와전류 센서는 전지 셀 내부의 균열 검사시 검사의 정확도가 증가한 것을 확인할 수 있다.FIG. 4 is a graph showing the results of inspecting whether a battery cell has a crack using an eddy current sensor according to one embodiment of the present invention. In FIG. 4, the x-axis represents a normal battery cell and an abnormal battery cell, and the y-axis represents the resistance value of the eddy current sensor. Meanwhile, an abnormal battery cell means a battery cell in which a crack has formed in an electrode tab area. Referring to FIG. 4, it can be seen that the resistance values of a normal battery cell and a defective battery cell in which a crack has occurred are clearly different. That is, it can be confirmed that the eddy current sensor for inspecting cracks inside a battery cell according to the present invention has increased the accuracy of the inspection when inspecting for cracks inside a battery cell.
비교예 1~6Comparative examples 1-6
도 5는 종래의 와전류 센서의 모식도이다. Figure 5 is a schematic diagram of a conventional eddy current sensor.
도 5를 참조하면, 종류의 와전류 센서(10)는 프로브(11); 프로브(11)에 송신 코일(12-1)이 권취된 구조의 송신부(12)와 수신 코일(13-1)이 권취된 구조의 수신부(13)를 포함한다. 와전류 센서의 구체적인 형태는 아래의 표 1에 나타내었다.Referring to FIG. 5, the eddy current sensor (10) of this type includes a probe (11); a transmitter (12) having a structure in which a transmitter coil (12-1) is wound around the probe (11); and a receiver (13) having a structure in which a receiver coil (13-1) is wound around the probe (11). The specific form of the eddy current sensor is shown in Table 1 below.
한편, 상기 송신부(12)와 수신부(13)의 간격은 약 10 mm 였다.Meanwhile, the distance between the transmitter (12) and receiver (13) was about 10 mm.
상기 종래의 와전류 센서(10)를 이용하여 제1 실시 형태와 동일한 방법으로 전지 셀 내부의 균열 검사를 실시하였다. 그리고, 그 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6a~f는 각각 비교예 1~6을 이용하여 전지 셀 내부 균열 검사에 대한 그래프이다.Using the above conventional eddy current sensor (10), a crack inspection inside a battery cell was performed in the same manner as in the first embodiment. And, the results are shown in Fig. 6. Figs. 6a to 6f are graphs for crack inspection inside a battery cell using Comparative Examples 1 to 6, respectively.
도 6에서 x축은 정상의 전지 셀과 비정상 전지 셀을 나타낸 것이며, y축은 와전류 센서의 저항(resistance) 값을 나타낸다.In Figure 6, the x-axis represents normal and abnormal battery cells, and the y-axis represents the resistance value of the eddy current sensor.
도 6을 참조하면, 정상의 전지 셀과 균열이 발생한 불량 전지 셀의 저항 값이 거의 유사한 것을 볼 수 있다. 이는, 송신 코일에서 나오는 자기장의 크기가 커서 수신 코일은 평가 대상 전지 셀에서의 와전류 신호를 수신하기 어려운 것으로 보인다. 한편, 비교예 6의 경우 권선수 비율과 코일 직경의 비율이 본 발명의 실시예와 유사하였으나, 각 코일의 권선수가 본 발명 대비 작아서 와전류 신호를 효과적으로 수신하지 못한 것으로 보인다. 이에 따라, 종래의 와전류 센서는 정상과 불량 신호의 구분이 용이하지 않을 것으로 판단된다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the resistance values of a normal battery cell and a defective battery cell with a crack are almost similar. This is because the size of the magnetic field coming from the transmitting coil is large, so it seems that the receiving coil has difficulty receiving the eddy current signal from the battery cell to be evaluated. Meanwhile, in the case of Comparative Example 6, although the ratio of the number of turns and the coil diameter was similar to those of the embodiment of the present invention, it seems that the number of turns of each coil was smaller than that of the present invention, so the eddy current signal was not effectively received. Accordingly, it is judged that it is not easy for a conventional eddy current sensor to distinguish between normal and defective signals.
(제2 실시 형태)(Second embodiment)
도 7은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 와전류 센서의 모식도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 와전류 센서(200)는 프로브(210); 프로브(210)에 배치되어, 평가 대상이 되는 전지 셀에 와전류를 유도시키는 송신 코일(221)이 권취된 구조의 송신부(220); 및 프로브(210)에 배치되되, 송신부(220)와 이격된 영역에 배치되어, 상기 송신 코일(221)에 의해 전지 셀에 유도된 와전류에 의한 신호변화를 감지하는 수신 코일(231)이 권취된 구조의 수신부(230)를 포함하여 구성된다.FIG. 7 is a schematic diagram of an eddy current sensor according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, an eddy current sensor (200) according to the present invention comprises: a probe (210); a transmitter (220) having a structure in which a transmitter coil (221) is wound, which is disposed on the probe (210) and induces an eddy current in a battery cell to be evaluated; and a receiver (230) having a structure in which a receiver coil (231) is wound, which is disposed on the probe (210) but is disposed in a region spaced apart from the transmitter (220) and detects a signal change due to an eddy current induced in the battery cell by the transmitter coil (221).
한편, 본 발명에 따른 와전류 센서(200)에서, 송신 코일(221)이 권취된 송신부(220)의 단면적(S1)은, 수신 코일(231)이 권취된 수신부(230)의 단면적(R1) 보다 큰 구조를 갖는다. 여기서, 송신부(220)의 단면적(S1)은 송신 코일(221)이 권취된 영역의 단면적을 의미하며, 수신부(230)의 단면적은 수신 코일(231)이 권취된 영역의 단면적을 의미한다.Meanwhile, in the eddy current sensor (200) according to the present invention, the cross-sectional area (S1) of the transmitter (220) around which the transmitter coil (221) is wound has a structure larger than the cross-sectional area (R1) of the receiver (230) around which the receiver coil (231) is wound. Here, the cross-sectional area (S1) of the transmitter (220) means the cross-sectional area of the region around which the transmitter coil (221) is wound, and the cross-sectional area of the receiver (230) means the cross-sectional area of the region around which the receiver coil (231) is wound.
특히, 본 발명에 따른 와전류 센서(200)는 송신 코일(221)이 권취된 송신부(220)의 단면적(S1)이 수신 코일(231)이 권취된 수신부(230)의 단면적(R1) 보다 큰 구조를 갖고 있어, 송신 코일(221)에서 발생하는 자기장의 면적과 수신 코일(231)에서 수신되는 자기장의 면적이 다르게 설정된다. 구체적으로, 송신 코일(221)에서는 1차 자기장을 강하고 균일하게 발생시킬 수 있으며, 수신 코일(231)에서는 상기 송신 코일(221)에서 발생하는 1차 자기장과는 다른 면적의 자기장을 수신할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 와전류 센서(200)는 평가 대상이 되는 전지 셀 내부의 균열 검사의 정확도 등을 높일 수 있다.In particular, the eddy current sensor (200) according to the present invention has a structure in which the cross-sectional area (S1) of the transmitter (220) around which the transmitter coil (221) is wound is larger than the cross-sectional area (R1) of the receiver (230) around which the receiver coil (231) is wound, so that the area of the magnetic field generated from the transmitter coil (221) and the area of the magnetic field received from the receiver coil (231) are set differently. Specifically, the transmitter coil (221) can generate a primary magnetic field strongly and uniformly, and the receiver coil (231) can receive a magnetic field having a different area from the primary magnetic field generated from the transmitter coil (221). Accordingly, the eddy current sensor (200) of the present invention can increase the accuracy of inspection for cracks inside a battery cell to be evaluated, etc.
본 발명에 따른 와전류 센서(200)는 송신 코일(221)이 권취된 송신부(220)의 단면적(S1)과 수신 코일(231)이 권취된 수신부(230)의 단면적(R1)의 비율(S1/R1)은 1.5 내지 10 범위이다. 예를 들어, 상기 단면적(R1)의 비율(S1/R1)은 약 4 이다.The eddy current sensor (200) according to the present invention has a ratio (S1/R1) of the cross-sectional area (S1) of the transmitting section (220) around which the transmitting coil (221) is wound and the cross-sectional area (R1) of the receiving section (230) around which the receiving coil (231) is wound, in the range of 1.5 to 10. For example, the ratio (S1/R1) of the cross-sectional areas (R1) is about 4.
아울러, 본 발명에 따른 와전류 센서(200)는 송신 코일(221)이 권취된 송신부(220)의 폭(S2)과 수신 코일(231)이 권취된 수신부(230)의 폭(R2)의 비율(S2/R2)은 1.5 내지 10 범위이다. 예를 들어, 폭(R2)의 비율(S2/R2)은 2 이다. 이때, 상기 송신부(220)의 폭(S2)은 10 내지 100 mm 범위를 갖는 구조이다. 구체적으로, 상기 송신부(220)의 폭(S2)은 평가 대상이 되는 전지 셀의 평가 영역의 길이(L)와 대응되는 구조를 갖는다. 이는, 평가 영역에 와전류를 용이하게 유도 시키기 위함이다. 보다 상세하게는, 본 발명에 따른 와전류 센서(200)는 송신부(220)의 폭(S2)은 80 mm 이며, 수신부(230)의 폭(R2)은 40 mm 인 구조이다.In addition, the eddy current sensor (200) according to the present invention has a ratio (S2/R2) of the width (S2) of the transmitter (220) around which the transmitter coil (221) is wound and the width (R2) of the receiver (230) around which the receiver coil (231) is wound, which is in the range of 1.5 to 10. For example, the ratio (S2/R2) of the widths (R2) is 2. At this time, the width (S2) of the transmitter (220) has a structure having a range of 10 to 100 mm. Specifically, the width (S2) of the transmitter (220) has a structure corresponding to the length (L) of the evaluation area of the battery cell to be evaluated. This is to easily induce eddy current in the evaluation area. More specifically, the eddy current sensor (200) according to the present invention has a structure in which the width (S2) of the transmitter (220) is 80 mm and the width (R2) of the receiver (230) is 40 mm.
각 구성에 대한 설명은 전술 하였으며, 각 구성의 구체적인 설명은 생략하도록 한다.Descriptions of each component have been provided above, and detailed descriptions of each component will be omitted.
(제3 실시 형태)(Third embodiment)
도 8은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 와전류 센서의 모식도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 와전류 센서(300)는 프로브(310); 프로브(310)에 배치되어, 평가 대상이 되는 전지 셀에 와전류를 유도시키는 송신 코일(321)이 권취된 구조의 송신부(320); 및 프로브(310)에 배치되되, 송신부(320)와 이격된 영역에 배치되어, 상기 송신 코일(321)에 의해 전지 셀에 유도된 와전류에 의한 신호변화를 감지하는 수신 코일(331)이 권취된 구조의 수신부(330)를 포함하여 구성된다.FIG. 8 is a schematic diagram of an eddy current sensor according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, an eddy current sensor (300) according to the present invention comprises: a probe (310); a transmitter (320) having a structure in which a transmitter coil (321) is wound, which is disposed on the probe (310) and induces an eddy current in a battery cell to be evaluated; and a receiver (330) having a structure in which a receiver coil (331) is wound, which is disposed on the probe (310) but is disposed in a region spaced apart from the transmitter coil (320) and detects a signal change due to an eddy current induced in the battery cell by the transmitter coil (321).
한편, 본 발명에 따른 와전류 센서(300)에서 송신부(320)와 수신부(330)는 서로 결합되되, 송신부(320) 및 수신부(330)의 일측 단부로부터 일부 또는 전체 영역이 맞물려 간격이 조절되는 구조를 갖는다. 구체적으로, 상기 수신부(330)는 송신부(320)의 하단에 상하 슬라이딩 가능하게 설치된다. 구체적으로, 상기 송신부(320)는 일측 단부로부터 프로브(310)의 길이를 따라 홈(311)이 형성된 구조이다. 그리고, 상기 수신부(330)는 송신부(320)에 형성된 홈(311)에 일부 또는 전체 영역이 삽입되는 구조를 갖는다. 상기 수신부(330)의 둘레는 송신부(320)에 형성된 홈(311)의 내부 둘레와 대응하도록 형성된다. 다만, 제 송신부(320)의 홈(311)은 수신부(330)의 둘레보다는 크게 형성된 구조이다.Meanwhile, in the eddy current sensor (300) according to the present invention, the transmitter (320) and the receiver (330) are coupled to each other, and have a structure in which a part or the entire area from one end of the transmitter (320) and the receiver (330) are interlocked to adjust the gap. Specifically, the receiver (330) is installed at the lower end of the transmitter (320) so as to be able to slide up and down. Specifically, the transmitter (320) has a structure in which a groove (311) is formed along the length of the probe (310) from one end. In addition, the receiver (330) has a structure in which a part or the entire area is inserted into the groove (311) formed in the transmitter (320). The perimeter of the receiver (330) is formed to correspond to the inner perimeter of the groove (311) formed in the transmitter (320). However, the groove (311) of the transmitter (320) is formed to be larger than the perimeter of the receiver (330).
즉, 수신부(330)는 송신부(320)의 홈(311)에 슬라이딩 가능하도록 설치된 구조를 갖는다. 이에, 본 발명에 따른 와전류 센서(300)는 송신부(320)와 수신부(330) 사이의 간격을 용이하게 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 송신부(320)와 수신부(330) 사이 간격은 2 내지 15 mm 범위 내에서 용이하게 조절할 수 있다.That is, the receiver (330) has a structure that is installed so as to be slidable in the groove (311) of the transmitter (320). Accordingly, the eddy current sensor (300) according to the present invention can easily adjust the gap between the transmitter (320) and the receiver (330). Specifically, the gap between the transmitter (320) and the receiver (330) can be easily adjusted within a range of 2 to 15 mm.
한편, 상기 송신부(320)와 수신부(330)는 서로 동일 평면상에 배치될 수 있으나, 이러한 경우, 송신 코일(321)에서 발생하는 자기장과 수신 코일(331)에서 수신되는 자기장이 서로 간섭이 발생할 수 있어 송신부(320)와 수신부(330)는 상술한 범위로 이격되는 것이 바람직하다.Meanwhile, the transmitter (320) and receiver (330) may be arranged on the same plane, but in this case, the magnetic field generated from the transmitter coil (321) and the magnetic field received from the receiver coil (331) may interfere with each other, so it is preferable that the transmitter (320) and receiver (330) be spaced apart within the above-described range.
본 발명에 따른 와전류 센서(300)는 송신부(320)와 수신부(330) 간격을 상기 범위 내에서 조절하여, 평가 대상이 되는 전지 셀의 균열 검사에 대한 정확도 등을 높일 수 있다.The eddy current sensor (300) according to the present invention can increase the accuracy of crack inspection of a battery cell to be evaluated by adjusting the gap between the transmitter (320) and the receiver (330) within the above range.
각 구성에 대한 설명은 전술 하였으며, 각 구성의 구체적인 설명은 생략하도록 한다.Descriptions of each component have been provided above, and detailed descriptions of each component will be omitted.
이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Above, the present invention has been described in more detail through drawings and examples. However, the configurations described in the drawings or examples described in this specification are only one embodiment of the present invention and do not represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, it should be understood that there may be various equivalents and modified examples that can replace them at the time of filing this application.
1: 전지 셀
10: 와전류 센서
11: 프로브
12: 송신부
12-1: 송신 코일
13: 수신부
13-1: 수신 코일
100, 200, 300: 와전류 센서
110, 210, 310: 프로브
120, 220, 320: 송신부
121, 221, 321: 송신 코일
130, 230, 330: 수신부
131, 231, 331: 수신 코일
311: 홈1: Battery cell
10: Eddy current sensor
11: Probe
12: Transmitter
12-1: Transmitter coil
13: Receiver
13-1: Receiver coil
100, 200, 300: Eddy current sensor
110, 210, 310: Probe
120, 220, 320: Transmitter
121, 221, 321: Transmitter coil
130, 230, 330: Receiver
131, 231, 331: Receiver coil
311: Home
Claims (11)
프로브에 배치되어, 평가 대상이 되는 전지 셀에 와전류를 유도시키는 송신 코일이 권취된 구조의 송신부; 및
프로브에 배치되되, 송신부와 이격된 영역에 배치되어, 상기 송신 코일에 의해 전지 셀에 유도된 와전류에 의한 신호변화를 감지하는 수신 코일이 권취된 구조의 수신부를 포함하며,
송신부에 권취된 송신 코일의 권선수(N1)와 수신부에 권취된 수신 코일의 권선수(N2)의 비율(N2/N1)은 2.0 내지 5.0 범위이고,
상기 송신부에 권취된 송신 코일의 직경(D1)과 수신부에 권취된 수신 코일의 직경(D2)의 비율(D1/D2)은 1.5 내지 5.0 범위이고,
송신부와 수신부는 서로 결합되되, 송신부 및 수신부의 일측 단부로부터 일부 또는 전체 영역이 맞물려 간격이 조절되는 구조이고,
송신부는, 일측 단부로부터 프로브의 길이를 따라 홈이 형성된 구조이며,
상기 수신부는 송신부의 홈에 일부 또는 전체 영역 삽입되는 구조를 갖는 전지 셀 내부의 균열 검사를 위한 와전류 센서.
probe;
A transmitter having a structure in which a transmitter coil is wound and placed on a probe to induce an eddy current in a battery cell to be evaluated; and
A receiving unit having a structure in which a receiving coil is wound, which is disposed on the probe but is spaced apart from the transmitting unit and detects a signal change caused by an eddy current induced in the battery cell by the transmitting coil,
The ratio (N2/N1) of the number of turns (N1) of the transmitting coil wound on the transmitting section and the number of turns (N2) of the receiving coil wound on the receiving section is in the range of 2.0 to 5.0,
The ratio (D1/D2) of the diameter (D1) of the transmitting coil wound on the transmitting unit and the diameter (D2) of the receiving coil wound on the receiving unit is in the range of 1.5 to 5.0,
The transmitter and receiver are coupled to each other, and the structure is such that part or all of the area from one end of the transmitter and receiver is interlocked and the gap is adjusted.
The transmitter has a structure in which a groove is formed along the length of the probe from one end.
The above-mentioned receiver is an eddy current sensor for inspecting cracks inside a battery cell having a structure in which part or all of the receiver is inserted into the groove of the transmitter.
송신부에 권취된 송신 코일의 권선수는 30 내지 200 회 범위인 와전류 센서.
In paragraph 1,
An eddy current sensor having a transmitting coil wound on a transmitter having a number of turns in the range of 30 to 200.
수신부에 권취된 수신 코일의 권선수는 60 내지 400 회 범위인 와전류 센서.
In paragraph 1,
An eddy current sensor having a receiving coil wound on a receiving section having a number of turns in the range of 60 to 400.
송신 코일의 직경(D1)은 0.01 내지 2.0 mm 범위이며,
수신 코일의 직경(D2)은 0.01 내지 1.0 mm 범위인 와전류 센서.
In paragraph 1,
The diameter (D1) of the transmitting coil is in the range of 0.01 to 2.0 mm.
An eddy current sensor having a receiving coil diameter (D2) in the range of 0.01 to 1.0 mm.
송신 코일이 권취된 송신부의 단면적(S1)과 수신 코일이 권취된 수신부의 단면적(R1)의 비율(S1/R1)은 1.5 내지 10 범위인 것을 특징으로 하는 와전류 센서.
In paragraph 1,
An eddy current sensor, characterized in that the ratio (S1/R1) of the cross-sectional area (S1) of a transmitter around which a transmitter coil is wound and the cross-sectional area (R1) of a receiver around which a receiver coil is wound is in the range of 1.5 to 10.
송신 코일이 권취된 송신부의 폭(S2)과 수신 코일이 권취된 수신부의 폭(R2)의 비율(S2/R2)은 1.5 내지 10 범위인 것을 특징으로 하는 와전류 센서.
In paragraph 1,
An eddy current sensor, characterized in that the ratio (S2/R2) of the width (S2) of a transmitter section around which a transmitter coil is wound and the width (R2) of a receiver section around which a receiver coil is wound is in the range of 1.5 to 10.
송신 코일이 권취된 송신부의 폭(S2)은 20 내지 150 mm 범위이며, 수신 코일이 권취된 수신부의 폭(R2)은 5 내지 100 mm 범위인 와전류 센서.
In paragraph 6,
An eddy current sensor in which the width (S2) of the transmitter section around which the transmitter coil is wound is in the range of 20 to 150 mm, and the width (R2) of the receiver section around which the receiver coil is wound is in the range of 5 to 100 mm.
송신부와 수신부는 2 내지 15 mm 범위의 간격을 갖는 구조인 와전류 센서.
In paragraph 1,
An eddy current sensor having a structure in which a transmitter and a receiver have a gap in the range of 2 to 15 mm.
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| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20250429 |
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| PG1601 | Publication of registration |