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CN113840669B - 圆柱形电池单元分选设备及使用该圆柱形电池单元分选设备的分选方法 - Google Patents

圆柱形电池单元分选设备及使用该圆柱形电池单元分选设备的分选方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种电池单元分选设备及使用该圆柱形电池单元分选设备的分选方法，更具体地，公开了这样一种电池单元分选设备及使用该圆柱形电池单元分选设备的分选方法，该电池单元分选设备包括：电池单元拾取构件(100)，其配置为将电池单元(B)移动至期望位置；和引导构件(200)，其配置为沿水平方向引导电池单元拾取构件(100)，其中电池单元拾取构件(100)包括：拾取主体部(110)；位于拾取主体部(110)的下表面的磁体(120)，磁体配置为提升电池单元(B)；和位于磁体(120)的下表面的电压测量单元(130)，电压测量单元配置为测量电池单元(B)的电压。

Description

圆柱形电池单元分选设备及使用该圆柱形电池单元分选设备 的分选方法
技术领域
本申请要求于2020年1月6日提交的韩国专利申请第2020-0001349号的优先权的权益，通过引用将上述专利申请的整个公开内容结合在此。
本发明涉及一种圆柱形电池单元分选设备及使用该圆柱形电池单元分选设备的分选方法，更具体地，涉及一种能够测量圆柱形电池单元的电压并且按设定分区值来分选圆柱形电池单元的圆柱形电池单元分选设备及使用该圆柱形电池单元分选设备的分选方法。
背景技术
随着诸如移动电话、膝上型电脑、便携式摄像机和数字相机之类的移动装置的技术发展及对它们的需求的增加，已对能够充电和放电的二次电池进行了积极研究。此外，作为替代引起空气污染的化石燃料的能源的二次电池已应用于电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)和插电式混合动力电动车辆(P-HEV)，因此越来越需要开发二次电池。
作为当前市售的二次电池，有镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池和锂二次电池。其中，由于与镍基二次电池相比锂二次电池几乎没有记忆效应，由此锂二次电池能够自由地充电和放电，具有非常低的自放电速率并且具有高能量密度，所以锂二次电池受到关注。
另外，在上述二次电池用于诸如电动车辆的需要大容量和高电压的装置的情况下，以电池单元集合体或具有其中布置有多个电池单元的结构的电池组的形式使用二次电池。
此时，多个电池单元彼此串联和/或并联连接，以便提供期望的电压或容量。因此，最理想的是所有电池单元都具有相同的电压。然而，将所有电池单元制造成具有相同电压是存在限制的。由于该原因，将电池单元制造成具有最小的电压偏差。
与此相关，韩国专利申请公开第2017-0065764号公开了一种电池单元分选设备，其包括：配置为将电池单元提升或降低的提升构件；配置为测量电池单元的电压的电压测量构件；和旋转构件，旋转构件配置为根据测量的电池单元的电压所属的范围来旋转提升构件，从而将电池单元放置在多个设定分区的任意一个中，其中，当电池单元到达多个设定分区的任意一个时，电池单元与提升构件分离并因而被分选。
根据上述现有技术文献，其具有可通过使用电池单元分选设备按设定分区电压值来分选电池单元的优点，由此能够最小化电压偏差，因而能够在制造二次电池时最大化容量。
然而，上述现有技术文献的电池单元分选设备是用于分选每个都具有较大表面的袋形电池单元的设备。因此，在分选圆柱形电池单元时，不能在不改变的情况下利用上述现有技术文献的主要部件，诸如提升构件和电压测量构件。此外，在提升板弯曲或者电极针甚至轻度弯折的情况下，每个电池单元的电极部分不能与配置为执行电压测量的电极针接触，由此不能测量电池单元的电压。
(现有技术文献)
(专利文献1)韩国专利申请公开第2017-0065764号
发明内容
技术问题
鉴于上述问题而做出了本发明，本发明的一个目的是提供一种能够按设定分区电压值来分选圆柱形电池单元的圆柱形电池单元分选设备，由此能够在制造二次电池时最小化电压偏差。
本发明的另一个目的是提供一种圆柱形电池单元分选设备，该圆柱形电池单元分选设备包括配置为稳定地接触圆柱形电池单元的端子的电压测量单元。
本发明的再一个目的是提供一种按设定分区电压值来分选圆柱形电池单元的圆柱形电池单元分选方法。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的电池单元分选设备包括：电池单元拾取构件(100)，所述电池单元拾取构件(100)配置为将电池单元(B)移动至期望位置；和引导构件(200)，所述引导构件(200)配置为沿水平方向引导所述电池单元拾取构件(100)，其中所述电池单元拾取构件(100)包括：拾取主体部(110)；位于所述拾取主体部(110)的下表面的磁体(120)，所述磁体配置为提升所述电池单元(B)；和位于所述磁体(120)的下表面的电压测量单元(130)，所述电压测量单元配置为测量所述电池单元(B)的电压。
此外，在根据本发明的电池单元分选设备中，所述电池单元拾取构件(100)可设置有配置为提升多个电池单元(B)的多个磁体(120)。
此外，在根据本发明的电池单元分选设备中，所述电池单元拾取构件(100)可设置有与所述磁体(120)数量相等的电压测量单元(130)，所述电压测量单元配置为单独地测量所述多个电池单元(B)的电压。
此外，在根据本发明的电池单元分选设备中，所述磁体(120)可以是电磁体。
此外，在根据本发明的电池单元分选设备中，所述电池单元拾取构件(100)可进一步设置有控制器(140)，所述控制器(140)配置为对所述电磁体供电或者中断对所述电磁体的供电，并且配置为确定测量的电压是否对应于预定范围。
此外，根据本发明的电池单元分选设备可进一步包括：电池单元供应构件(300)，所述电池单元供应构件(300)配置为供应要按电压进行分选的电池单元(B)，其中所述电池单元供应构件(300)包括传送器(310)和配置为容纳多个电池单元(B)的至少一个电池单元装载箱(320)，所述至少一个电池单元装载箱(320)位于所述传送器(310)上。
此外，根据本发明的电池单元分选设备可进一步包括电池单元容纳构件(400)，所述电池单元容纳构件(400)配置为临时容纳每一个的电压已被测量的电池单元(B)。
此外，在根据本发明的电池单元分选设备中，所述电池单元容纳构件(400)可设置有多个容纳部，并且对应于所述预定范围的电池单元(B)被容纳在相同的容纳部中。
此外，在根据本发明的电池单元分选设备中，所述电池单元容纳构件(400)可以是传送器。
此外，在根据本发明的电池单元分选设备中，所述电压测量单元(130)可以是焊盘型柔性印刷电路板(FPCB)。
此外，在根据本发明的电池单元分选设备中，所述电池单元可以是圆柱形的。
此外，根据本发明的电池单元分选方法包括：第一步骤，供应要基于其电压进行分选的电池单元；第二步骤，提升供应的电池单元；第三步骤，测量所述电池单元的电压并且确定与所述电池单元对应的容纳部的位置；和第四步骤，移动所述电池单元并且将所述电池单元放置在确定的容纳部中。
此外，在根据本发明的电池单元分选方法中，在所述第二步骤和所述第四步骤中，可使用电磁力提升所述电池单元或者将所述电池单元放置在所述容纳部中。
此外，在根据本发明的电池单元分选方法中，重复执行所述第一步骤至所述第四步骤。
此外，在根据本发明的电池单元分选方法中，所述电池单元可以是圆柱形的。
有益效果
根据本发明的圆柱形电池单元分选设备及使用该圆柱形电池单元分选设备的分选方法的优点在于，通过磁力移动电池单元并且在移动电池单元的同时测量电池单元的电压，由此可按设定分区电压值来分选圆柱形电池单元。
此外，根据本发明的圆柱形电池单元分选设备及使用该圆柱形电池单元分选设备的分选方法的优点在于，由焊盘型柔性印刷电路板构成的电压测量单元位于磁体下方，由此电压测量单元稳定地接触电池单元的正极端子和负极端子，由此可提高测量的电压的可靠性。
附图说明
图1是根据本发明优选实施方式的圆柱形电池单元分选设备的平面图。
图2是根据本发明优选实施方式的圆柱形电池单元分选设备的电池单元拾取构件的放大透视图。
图3是沿图2的线A-A’截取的电池单元拾取构件的剖面图。
图4是当从前面观看时，根据本发明优选实施方式的圆柱形电池单元分选设备的电池单元拾取构件的剖面图。
图5是根据本发明优选实施方式的圆柱形电池单元分选设备的电压测量单元的放大平面图。
图6和图7是图解使用根据本发明的电池单元分选设备按电压分区来分选电池单元的方法的示图。
具体实施方式
在本申请中，应理解的是，术语“包括”、“具有”、“包含”等表明存在所阐述的特征、数量、步骤、操作、元件、部件或它们的组合，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、元件、部件或它们的组合。
此外，在整个附图中将使用相同的参考标记表示执行相似功能或操作的部分。在本申请中称一个部分连接至另一个部分的情况下，不仅可以是该一个部分直接连接至该另一个部分，而且还可以是该一个部分可经由另外的部分间接连接至该另一个部分。此外，包括某个要素不是指排除其他要素，而是指可进一步包括其他要素，除非另有说明。
下文中，将描述根据本发明的圆柱形电池单元分选设备及使用其的分选方法。
图1是根据本发明优选实施方式的圆柱形电池单元分选设备的平面图。将参照图1首先描述根据本发明的圆柱形电池单元分选设备。圆柱形电池单元分选设备包括电池单元拾取构件100、引导构件200、电池单元供应构件300和电池单元容纳构件400。
具体地，电池单元拾取构件100配置为测量被连续地或不连续地供应的每个圆柱形电池单元B的电压并且基于对其测量的电压将电池单元B传送至预定位置。电池单元拾取构件沿引导构件200的长度方向可移动并且同时可沿垂直方向被驱动。在下面将详细描述与此相关的电池单元拾取构件的构造。
引导构件200配置为与上述电池单元拾取构件100交叉，并且还配置为支撑电池单元拾取构件100，使得电池单元拾取构件100可沿左右方向或沿水平方向安全地移动。
电池单元供应构件300配置为供应每一个都需要被测量电压的多个圆柱形电池单元B，并且电池单元供应构件300包括传送器310和电池单元装载箱320。
具体地，至少一个电池单元装载箱320位于配置为沿一个方向连续地或不连续地移动的传送器310上。在电池单元装载箱320中容纳有多个电池单元B。
在此，每个电池单元B以直立的状态被容纳在电池单元装载箱320中，使得电池单元的正极端子面向上方。其原因是，如将在下面描述的，可测量电池单元B的电压。
优选的是传送器310沿与引导构件200的长度方向垂直的方向移动。在传送器310上安放多个电池单元装载箱320，使得可进行连续工作。
另外，尽管在图中多个电池单元B被示出为被容纳在每个电池单元装载箱320中的状态下进行供应，但是可在多个电池单元被放置在传送器310的上表面上的状态下供应多个电池单元而不用电池单元装载箱320。
电池单元容纳构件400是配置为临时容纳每一个的电压已被测量的圆柱形电池单元B的构件。使用电池单元拾取构件100测量所有电池单元B的电压，基于对其测量的电压将电池单元B分选到多个分区中，并且将具有相似电压范围的电池单元B容纳在同一分区中。
例如，电池单元容纳构件400可包括四个电池单元容纳部。第一电池单元容纳部410可容纳具有大于3.580V并且小于等于3.583V的电压的电池单元B，第二电池单元容纳部420可容纳具有大于3.583V并且小于等于3.586V的电压的电池单元B，第三电池单元容纳部430可容纳具有大于3.586V并且小于等于3.589V的电压的电池单元B，第四电池单元容纳部440可容纳具有大于3.589V并且小于等于3.592V的电压的电池单元B。然而，该配置仅仅是示例。容纳部的数量和每个容纳部的电压范围可改变而没有限制。
在此，第一电池单元容纳部410至第四电池单元容纳部440可以是配置为连续地或间歇地移动的传送器，或者可以是每个都具有与电池单元供应构件的形状相似的形状的箱。
接下来，将详细描述电池单元拾取构件100和引导构件200。
图2是根据本发明优选实施方式的圆柱形电池单元分选设备的电池单元拾取构件的放大透视图，图3是沿图2的线A-A’截取的电池单元拾取构件的剖面图，图4是当从前面观看时，根据本发明优选实施方式的圆柱形电池单元分选设备的电池单元拾取构件的剖面图。
构成根据本发明的圆柱形电池单元分选设备的电池单元拾取构件100包括拾取主体部110、磁体120、电压测量单元130、控制器140和提升部150。
拾取主体部110配置为固定或安放磁体120、电压测量单元130和控制器140，以便提供集成的电池单元拾取构件100。配置为上下移动拾取主体部110的提升部150在拾取主体部110的预定位置处连接至拾取主体部110。
拾取主体部110可设置有与上述电池单元容纳部数量相同的多个磁体120，更具体地，设置有四个磁体120。磁体120彼此间隔开预定距离而位于拾取主体部110的下表面。因此，当拾取主体部110与容纳在电池单元装载箱320中的圆柱形电池单元B紧密接触或者接近圆柱形电池单元时，圆柱形电池单元B通过磁力附着至拾取主体部110。
在此，磁体120优选是配置为当其中流动电流时被磁化并且当其中没有流动电流时消磁的电磁体。其原因是，可方便地提升圆柱形电池单元B并且将提升的圆柱形电池单元放置在期望位置。
另外，在图中，磁体120的突出部121被示出为从拾取主体部110的上表面和下表面向外暴露，配置为将该对突出部121彼此连接的桥部122被示出为延伸穿过拾取主体部110。然而，该配置仅仅是示例。很显然，磁体120的形状可进行各种变化，例如，磁体嵌入拾取主体部110中，只要磁体能够根据是否有电流提供至此而被磁化或消磁即可。
电压测量单元130位于磁体120下方，电压测量单元130配置为测量圆柱形电池单元B的电压。将参照图5更详细地描述电压测量单元130，图5是根据本发明优选实施方式的圆柱形电池单元分选设备的电压测量单元的放大平面图。电压测量单元是焊盘型柔性印刷电路板(FPCB，Flexible Printed Circuit Board)，并且包括：紧密接触部131，紧密接触部131配置为接触电池单元B的上部的外端面；和延伸部132，延伸部132沿着拾取主体部110的外表面延伸从而连接至控制器140。
此外，在紧密接触部131的中央设置有第一通孔131(a)，第一通孔131(a)配置为电性接触电池单元B的正极端子，并且在第一通孔131(a)的外周设置有圆形的负极线131(b)，圆形的负极线131(b)配置为接触电池单元B的负极端子。
第一通孔131(a)电连接至延伸部132的第二通孔132(a)。与第二通孔132(a)连接的正极线132(b)连接至控制器140。圆形的负极线131(b)延伸到延伸部132，然后同样连接至控制器140。
就是说，当磁体120位于圆柱形电池单元B上方时，磁体120与电池单元B在它们之间插置有电压测量单元130的状态下通过磁力紧密接触。此时，控制器140测量并且确定电池单元B的电压。
常规地，作为单独的工序执行电池单元的移动和电池单元的电压测量，由此生产率较低。然而，在本发明中，优点在于：通过磁力移动圆柱形电池单元B并且在移动电池单元的同时测量电池单元的电压，由此可减少整体制造时间。
另外，作为电压测量单元130的柔性印刷电路板(FPCB，Flexible PrintedCircuit Board)是广泛应用于其他技术领域的技术，因此将省略其详细描述。此外，在本发明中，如图5中所示，通过示例的方式描述了电压测量单元130。然而，这仅仅是示例。电压测量单元没有特别限制，只要电压测量单元具有能够将圆柱形电池单元B的正极端子和负极端子电连接并且将相应信号传输至控制器140的结构即可。
将返回参照图2至图4描述控制器140。控制器140对磁体120供电或者中断对磁体的供电。控制器140测量电池单元B的电压，并且确定测量的电压对应于哪个范围。
具体地，当拾取主体部110位于通过传送器310供应的电池单元B上方时，控制器对磁体120供电以使得磁体能够提升电池单元B，控制器根据电压测量单元130传输的信号测量电池单元B的电压，并且确定电池单元B要放置在电池单元容纳构件400的哪个分区。
此外，当电池单元拾取构件100沿着引导构件200移动至电池单元容纳构件400并且到达要容纳电池单元B的容纳部，即，第一电池单元容纳部410至第四电池单元容纳部440之一时，中断提供至与该电池单元B对应的磁体的电流，以使得电池单元B落下。重复执行其余电池单元B的移动以及对与之对应的磁体供电的中断，以使得电池单元被分选到所确定的接收部。
提升部150的一侧连接至拾取主体部110，并且提升部的另一侧延伸到引导构件200。提升部配置为将拾取主体部110上下移动预定高度。提升部可以是活塞。然而，提升部没有特别限制，只要其可执行与上述相同的功能即可。
接下来，将描述使用上述圆柱形电池单元分选设备按电压范围来分选电池单元的方法。
图6和图7是图解使用根据本发明的电池单元分选设备按电压分区来分选电池单元的方法的示图。
根据本发明的圆柱形电池单元分选方法包括：第一步骤，供应要基于其电压进行分选的圆柱形电池单元B；第二步骤，在提升圆柱形电池单元的同时测量供应的圆柱形电池单元B的电压；第三步骤，确定圆柱形电池单元B的电压分区并且选择要容纳该圆柱形电池单元B的容纳部；和第四步骤，移动圆柱形电池单元B并且将圆柱形电池单元放置在选择的容纳部中。可重复执行上面的步骤。
首先，第一步骤是供应要按电压进行分选的圆柱形电池单元B的步骤。在容纳于电池单元装载箱320中的状态下供应预定数量的圆柱形电池单元B。当然，可在不装载于箱中的状态下仅供应圆柱形电池单元B。
第二步骤是提升圆柱形电池单元的步骤。为了提升电池单元，必须对磁体120供电。优选的是，可在拾取主体部110接近圆柱形电池单元B时对磁体120供电。或者，可在第四步骤之后对磁体120供电。
第三步骤是测量每个圆柱形电池单元B的电压并且确定要容纳该圆柱形电池单元B的容纳部的步骤。作为示例，在分别附接至四个磁体120的圆柱形电池单元B的电压为3.581V、3.587V、3.588V和3.591V的情况下，3.581V的电池单元被确定为容纳在第一电池单元容纳部410中，3.587V和3.588V的电池单元被确定为容纳在第三电池单元容纳部430中，并且3.591V的电池单元被确定为容纳在第四电池单元容纳部440中。
另外，在提升圆柱形电池单元B的第二步骤中，可完成圆柱形电池单元B的电压的测量。
最后的第四步骤是沿着引导构件200移动拾取主体部110并且当圆柱形电池单元B到达第三步骤中确定的位置时使圆柱形电池单元B落下的步骤。
为了使圆柱形电池单元B落下，必须中断对与之对应的磁体120的电流供应。可基于拾取主体部110的移动距离确定每个电池单元容纳部的位置。或者，可对拾取主体部110以及第一电池单元容纳部410至第四电池单元容纳部440安装单独的位置传感器(未示出)，使得当拾取主体部到达预定位置时中断对磁体120中的相应一个的电流供应。
另外，尽管可紧接在附接至拾取主体部110的所有圆柱形电池单元B落到与之对应的容纳部之后对磁体120供电，但更优选的是在第一步骤中对磁体120供电。
在附图中，容纳在第一电池单元容纳部410至第四电池单元容纳部440中的圆柱形电池单元被示出为侧卧。或者，圆柱形电池单元可直立设置。
尽管已经详细描述了本发明的具体细节，但是本领域技术人员将理解，其详细描述仅公开了本发明的优选实施方式，因此不限制本发明的范围。因此，本领域技术人员将理解，在不背离本发明的范畴和技术构思的情况下，可作出各种改变和修改，并且将显见的是，这种改变和修改落入所附权利要求书的范围内。
(参考标号说明)
100：电池单元拾取构件
110：拾取主体部
120：磁体
121：突出部122：桥部
130：电压测量单元
131：紧密接触部
131(a)：第一通孔131(b)：负极线
132：延伸部
132(a)：第二通孔132(b)：正极线
140：控制器
150：提升部
200：引导构件
300：电池单元供应构件
310：传送器
320：电池单元装载箱
400：电池单元容纳构件410：第一电池单元容纳部420：第二电池单元容纳部430：第三电池单元容纳部440：第四电池单元容纳部B：电池单元。

Claims (15)

1.一种电池单元分选设备，包括：
电池单元拾取构件(100)，所述电池单元拾取构件(100)配置为将电池单元(B)移动至期望位置；和
引导构件(200)，所述引导构件(200)配置为沿水平方向引导所述电池单元拾取构件(100)，其中
所述电池单元拾取构件(100)包括：拾取主体部(110)；位于所述拾取主体部(110)的下表面的磁体(120)，所述磁体配置为提升所述电池单元(B)；和位于所述磁体(120)的下表面的电压测量单元(130)，所述电压测量单元配置为测量所述电池单元(B)的电压，
其中在所述磁体(120)提升所述电池单元(B)的同时，所述电压测量单元(130)测量所述电池单元(B)的电压。
2.根据权利要求1所述的电池单元分选设备，其中所述电池单元拾取构件(100)设置有配置为提升多个电池单元(B)的多个磁体(120)。
3.根据权利要求2所述的电池单元分选设备，其中所述电池单元拾取构件(100)设置有与所述磁体(120)数量相等的电压测量单元(130)，所述电压测量单元配置为单独地测量所述多个电池单元(B)的电压。
4.根据权利要求3所述的电池单元分选设备，其中所述磁体(120)是电磁体。
5.根据权利要求4所述的电池单元分选设备，其中所述电池单元拾取构件(100)进一步设置有控制器(140)，所述控制器(140)配置为对所述电磁体供电或者中断对所述电磁体的供电，并且配置为确定测量的电压是否对应于预定范围。
6.根据权利要求5所述的电池单元分选设备，进一步包括：
电池单元供应构件(300)，所述电池单元供应构件(300)配置为供应要按电压进行分选的电池单元(B)，其中
所述电池单元供应构件(300)包括传送器(310)和配置为容纳多个电池单元(B)的至少一个电池单元装载箱(320)，所述至少一个电池单元装载箱(320)位于所述传送器(310)上。
7.根据权利要求5所述的电池单元分选设备，进一步包括电池单元容纳构件(400)，所述电池单元容纳构件(400)配置为临时容纳每一个的电压已被测量的电池单元(B)。
8.根据权利要求7所述的电池单元分选设备，其中：
所述电池单元容纳构件(400)设置有多个容纳部，并且
对应于所述预定范围的电池单元(B)被容纳在相同的容纳部中。
9.根据权利要求8所述的电池单元分选设备，其中所述电池单元容纳构件(400)是传送器。
10.根据权利要求1所述的电池单元分选设备，其中所述电压测量单元(130)是焊盘型柔性印刷电路板(FPCB)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电池单元分选设备，其中所述电池单元是圆柱形的。
12.一种使用根据权利要求1至11中任一项所述的电池单元分选设备的分选方法，所述分选方法包括：
第一步骤，供应要基于其电压进行分选的电池单元；
第二步骤，在提升供应的电池单元的同时测量所述电池单元的电压；
第三步骤，确定与所述电池单元对应的容纳部的位置；和
第四步骤，移动所述电池单元并且将所述电池单元放置在确定的容纳部中。
13.根据权利要求12所述的分选方法，其中，在所述第二步骤和所述第四步骤中，使用电磁力提升所述电池单元或者将所述电池单元放置在所述容纳部中。
14.根据权利要求13所述的分选方法，其中重复执行所述第一步骤至所述第四步骤。
15.根据权利要求12所述的分选方法，其中所述电池单元是圆柱形的。
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