JP7440657B2 - 自動車用の電池モジュールフレームの耐久性評価装置および評価方法 - Google Patents

自動車用の電池モジュールフレームの耐久性評価装置および評価方法 Download PDF

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Description

本出願は、２０２０年０９月１８日付の韓国特許出願第１０－２０２０－０１２０３３２号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。
本発明は、自動車用の電池モジュールフレームの耐久性評価装置および評価方法に関するものである。
一般的に、電池モジュールは、複数の電池セルが直列および／または並列連結を通じて集合された構造で形成される。このような電池モジュールは、通常、複数の電池セルが一方向に積層されてからなる電池セル積層体と、上記電池セル積層体を包み得る電池モジュールフレームと、電池セルの電気的特性をセンシングするセンシングアセンブリーとで形成される。
電池モジュールフレームは、複数個のプレート間を相互にスナップフィットまたはボルト止め方式で組み立てできるように製作されたマルチプルフレームと、一体的に製作されたモノフレームとに分類され得る。
一方、電池モジュール設計の初期段階において、電池モジュールフレームの構造安定性の評価が必ず必要である。
例えば、従来の電池モジュールフレームの設計プロセスを見てみると、初期外郭フレーム構造解析の実行とそれを検討するのにも長い時間がかかる。特に、電池セルのスウェリング膨張力と繰り返される充放電による電池モジュールフレームの耐久性評価を行うには長い時間がかかる。さらに、電池セルのスウェリング時に電池モジュールフレームの溶接部に対する疲労物性データ等の確保が不可能であった。
したがって、電池モジュールフレームの溶接部の耐久性を評価し得る装置および方法が必要である実情である。
本発明は上記のような問題点を解決するためのものであって、電池モジュールフレームの溶接部の耐久性等を評価し得る自動車用の電池モジュールフレームの耐久性評価装置および評価方法を提供することを目的とする。
本発明は、自動車用の電池モジュールフレームの耐久性評価装置を提供する。一実施形態において、本発明に係る自動車用の電池モジュールフレームの耐久性評価装置は、評価対象となる電池モジュールフレームが地面から所定間隔で離隔されるように上記電池モジュールフレームを支持する支持台、および電池モジュールフレームの内部に配置されて、電池モジュールフレームの底面に圧力を加える加圧部を含む。このとき、上記加圧部は、電池モジュールフレームの底面に配置された加圧部材、および自容器加圧部材の上部領域に設けられて、電池モジュールフレームの底面に圧力が加わるように上記加圧部材を下方向に加圧する加圧シリンダーを含む。
他の一実施形態において、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置は、電池モジュールフレームの底面の変形の度合を測定する変位センサーをさらに含む。
一実施形態において、上記支持台は、電池モジュールフレームの両側にそれぞれ締結される第１支持台および第２支持台を含む。具体的には、第１支持台および第２支持台はそれぞれ、電池モジュールフレームの両側にボルト止めされる構造であり得る。
一実施形態において、上記加圧部材は電池セルの大きさに対応する構造を有する。
他の一例において、上記電池モジュールフレームの底面と加圧部材との間に圧力センサーが配置される構造を有する。
一実施形態において、上記加圧シリンダーは、シリンダーチューブおよびシリンダーチューブ内で上下に往復運動するピストンロッドを含む空圧シリンダーまたは油圧シリンダーであり得る。具体的な例において、上記ピストンロッドの末端は加圧部材の上部領域に位置し、加圧シリンダーはピストンロッドを下降させて加圧部材を下方向に加圧させることができる。
一実施形態において、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置は、電池モジュールフレームの前面と後面にそれぞれ結合される第１補強プレートおよび第２補強プレートをさらに含む。
具体的な例において、上記電池モジュールフレームの前面と後面には、１つまたは２つ以上のボルト締結孔が形成された構造であり、第１補強プレートおよび第２補強プレートにはそれぞれ独立的に、電池モジュールフレームの前面または後面に形成されたボルト締結孔に対応する位置にボルト締結孔が形成された構造である。また、電池モジュールフレームと第１補強プレートおよび第２補強プレートとは、それぞれボルト止めされる。
また、本発明は、上述した電池モジュールフレームの耐久性評価装置を用いた電池モジュールフレームの耐久性評価方法を提供する。一実施形態において、電池モジュールフレームの内側に配置された加圧部を用いて電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップを含む。このとき、上記電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップにおいて、電池モジュールフレームの溶接部の変形の度合を評価する過程を含む。
他の一例において、上記電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップにおいて、電池モジュールフレームの底面の変形の度合を測定する過程をさらに含む。 一方、上記電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップは、電池モジュールフレームに配置される電池セルのスウェリング発生方向に配向されるように圧力を加える過程を含み得る。
本発明の自動車用の電池モジュールフレームの耐久性評価装置および評価方法によると、電池モジュールフレーム内の電池セルのスウェリング状況と類似な拘束条件を提供することで、電池モジュールフレームの溶接部の耐久性等を容易に評価し得る。
本発明の一実施形態に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置の模式図である。 本発明の一実施形態に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置の模式図である。 本発明の一実施形態において評価対象となる電池モジュールフレームの溶接部を詳細に示す模式図である。 本発明の一実施形態において評価対象となる電池モジュールフレームの溶接部を詳細に示す模式図である。 本発明の他の一実施形態に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置の模式図である。 本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置の模式図である。 本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置の模式図である。 本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置の模式図である。
本発明は、多様な変更を加えることができ、多様な形態を有し得る。そのため、特定の実施形態を図面に例示し、本文に詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に限定しようとすることではなく、本発明の思想および技術の範囲に含まれるすべての変更、均等物または代替物を含むものとして理解されるべきである。
本出願において、「含む」または「有する」などの用語は、本明細書に記載の特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、１つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部分品またはそれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないものとして理解されるべきである。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとする場合、これは他の部分の「真上に」ある場合のみならず、その中間に別の部分がある場合も含む。逆に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下に」あるとする場合、これは他の部分の「真下に」ある場合のみならず、その中間に別の部分がある場合も含む。また、本出願において「上に」配置されるということは、上部のみならず下部に配置される場合も含むものであり得る。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、自動車用の電池モジュールフレームの耐久性評価装置および評価方法に関するものである。
上述のように、電池モジュールの設計初期段階では、電池モジュールフレームの構造安定性評価が必ず必要である。しかし、従来では、電池セルのスウェリング膨張力と繰り返される充放電による電池モジュールフレームの耐久性評価を行うことに、長い時間がかかっていた。また、電池セルのスウェリング時に電池モジュールフレームの溶接部に対する疲労物性データ等の確保が不可能であった。
そこで、本発明者らは、電池モジュールフレームの溶接部の耐久性を評価し得る自動車用の電池モジュールフレームの耐久性評価装置および評価方法を発明した。より具体的には、本発明は、電池モジュールフレーム内での電池セルのスウェリング状況と類似な拘束条件を提供することで、電池モジュールフレームの溶接部の耐久性等を容易に評価し得る自動車用の電池モジュールフレームの耐久性評価装置および評価方法を提供する。
以下、本発明に係る自動車用の電池モジュールフレームの耐久性評価装置および評価方法を詳細に説明する。
一実施形態において、本発明に係る自動車用の電池モジュールフレームの耐久性評価装置は、評価対象となる電池モジュールフレームが地面から所定の間隔で離隔するように、上記電池モジュールフレームを支持する支持台、および電池モジュールフレームの内部に配置されて電池モジュールフレームの底面に圧力を加える加圧部を含む。
本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置は、評価対象となる電池モジュールフレーム内に圧力を加えることで、電池モジュールフレーム内部での電池セルのスウェリング状況と類似な拘束条件を提供し得る。そして、上記電池モジュールフレーム内に圧力を加えるとき、電池モジュールフレームの溶接部の耐久性を評価し得る。通常的には、電池モジュールフレームは、四角柱状の中空が内部に形成された構造からなるモノフレームまたはＵフレームの形態からなっており、各フレームの端部にはエンドプレートが溶接されて接合される形態である。本発明では、電池モジュールフレーム内部での電池セルのスウェリング発生方向と同じ方向に圧力を加える。このとき、電池モジュールフレームの溶接部での変形の度合を評価し得る。一方、本発明において、下方向に圧力を加えるということは、評価対象となる電池モジュールフレームにおいてエンドプレート方向に圧力を加えるという意味であり得る。
一実施形態において、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置は支持台を含む。上記支持台は、評価対象となる電池モジュールフレームが地面から所定の間隔で離隔するようにするためのものであって、電池モジュールフレームの耐久性評価時の電池セルのスウェリング状況と類似な拘束条件を提供するためのものである。具体的な例において、上記支持体は第１支持台および第２支持体を含み、上記第１支持体および第２支持体はそれぞれ電池モジュールフレームの両側にボルト止めされて結合され得る。本明細書の図面上においては、電池モジュールフレームの両側に締結されるように図示されているが、電池モジュールフレームの前面と背面にそれぞれ締結され得る。
一実施形態において、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置は、電池モジュールフレームの底面に圧力を加える加圧部を含む。具体的には、上記加圧部は、電池モジュールフレームの底面に配置された加圧部材と、加圧部材の上部領域に設置されて、上記加圧部材を下方向に加圧する加圧シリンダーとを含み得る。
上記加圧部材は、電池モジュールフレーム内部の底面に配置されるものであって、電池モジュールフレーム内部に配置される電池セルの大きさおよび形状に対応する構造を有する。一方、後述することになる加圧シリンダーから圧力を加え、電池モジュールフレームの底面に伝達しなければならないので、剛性の部材からなり得る。
上記加圧シリンダーは、加圧部材を下方向に加圧するためのものであって、これは電池モジュールフレームの底面に圧力が加わるようにする構成である。具体的には、上記加圧シリンダーは、通常的な油圧シリンダーまたは空圧シリンダーであり得る。例えば、上記加圧シリンダーは油圧シリンダーであり得る。具体的な例において、上記加圧シリンダーは、シリンダーチューブとシリンダーチューブ内で上下に往復運動するピストンロッドとを含む。このとき、上記ピストンロッドの末端は加圧部材の上部領域に位置する。そして、加圧シリンダーはピストンロッドを下降させて加圧部材を下方向に加圧させることができる。上記加圧シリンダーはシリンダーチューブ内部に流体を供給してピストンロッドを下降させることができる。一方、上記チューブ内部に供給される流体は、流体ポンプまたは油圧ポンプなどの流体供給源によって供給され得る。
一実施形態において、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置の加圧シリンダーは、電池セルのスウェリング発生方向に配向されるように圧力を加える。すなわち、本発明は、評価対象となる電池モジュールフレームに、加圧部を用いて電池セルのスウェリング発生方向と同じ方向に圧力を加えることで、電池セルのスウェリング状況と類似な拘束条件を提供するためである。
他の一実施形態において、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置は、変位センサーをさらに含む。上記変位センサーは、電池モジュールフレームでの底面の変形の度合を測定するためのものである。上記変位センサーは、非接触時のセンサーであって、測定しようとする電池モジュールフレームの底面に赤外線を照射および受光する赤外線センサーであり得る。そして、上記赤外線センサーは、電池モジュールフレームの底面の下部に位置し、上記赤外線センサーとモジュールフレームの底面との間の変化される距離を測定することで、電池モジュールフレームの底面の変形の度合いを測定し得る。
具体的な例において、上記変位センサーを用いて上記電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるとき、電池モジュールフレームの底面の変形の度合いを測定し得る。
別の一実施形態において、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置は圧力センサーを含む。具体的な例において、上記圧力センサーは、電池モジュールフレームの底面と加圧部材との間に配置されて、加圧部の駆動時に評価対象となる電池モジュールフレームの底面に加えられる圧力の変化を測定し得る。
上記圧力センサーは、加えられた圧力または力を感知するためのフィルム型圧力センサーであり得る。具体的には、薄いフィルム型のＰＳＲ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｒｅｓｉｓｔｅｒ）センサーであり得る。一方、上記ＰＳＲセンサーは、上記ＰＳＲセンサーの表面に加えられる圧力または力の増減に伴う抵抗の変化値を測定するセンサーであり得る。
具体的な例において、加圧部の駆動時、電池モジュールフレームの底面に加えられる圧力の変化を容易に測定することができ、上記圧力による電池モジュールフレームの溶接部等の変化の度合いを評価し得る。
一方、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置は、上記変位センサーおよび／又は圧力センサーで測定した測定結果を送受信して保存する貯蔵部を含み得る。上記貯蔵部は、変位センサーおよび／または圧力センサーでの測定結果を保存してそれをデータベース化し得る。例えば、上記測定対象となる電池モジュールフレームから受ける圧力値と、それに伴うモジュールフレームの変位値を表またはグラフにで整理し得る。このような測定データは、電池モジュールフレームの疲労度および寿命がどの程度であるかを予測する根拠として使用され得る。
さらに、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置は、上記変位センサーおよび／または圧力センサーで測定した測定結果をモニタリングし得る出力部をさらに含み得る。上記出力部は通常のモニタリング装置であり得る。
また、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置は、電池モジュールフレームの前面と後面にそれぞれ結合される第１補強プレートおよび第２補強プレートをさらに含み得る。上記第１補強プレートおよび第２補強プレートは、溶接部に対する耐久性評価過程において、電池モジュールが歪むことを防止する役割を果たす。
具体的な例において、上記第１補強プレートおよび第２補強プレートはボルト止めによって電池モジュールと締結された構造である。一実施形態において、上記電池モジュールフレームの前面と後面には１つまたは二つ以上のボルト締結孔が形成された構造であり、第１補強プレートおよび第２補強プレートにはそれぞれ独立的に、電池モジュールフレームの前面または後面に形成されたボルト締結孔に対応する位置にボルト締結孔が形成された構造である。また、電池モジュールフレームと第１補強プレートおよび第２補強プレートはそれぞれ、ボルト止めされる。例えば、電池モジュールフレームの前面と後面には、それぞれ一列に配列された１０～３０個の範囲のボルト締結孔が形成された構造であり、電池モジュールフレームの前面または後面にはそれに対応する位置および個数でボルト締結孔が形成される。上述した第１補強プレートおよび第２補強プレートと電池モジュールフレームの前面と後面に形成されたボルト締結孔は、それぞれ独立的に、内側に雌ねじ線が形成された構造である。
また、本発明は、上述した電池モジュールフレームの耐久性評価装置を用いた電池モジュールフレームの耐久性評価方法を提供する。
一実施形態において、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価方法は、電池モジュールフレームの内部に配置された加圧部を用いて電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップを含む。また、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価方法は、上記電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップにおいて、電池モジュールフレームの溶接部の変形度合いを評価する過程を含む。このような過程において、評価対象となる電池モジュールフレームに圧力を加えるときに、上記電池モジュールフレームの剛性を把握し得る。さらに、評価対象となる電池モジュールフレームにおいて、溶接部の定荷重および／又は疲労物性等を容易に把握し得る。
一方、電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップは、連続的または反復的に圧力を加え得る。上記電池モジュールフレームの底面に圧力を加えることは、電池セルのスウェリング状況と類似な拘束条件を提供するためのことである。具体的な例において、上記電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップは、電池モジュールフレームに配置される電池セルのスウェリング発生方向に配向されるように圧力を加える過程を含む。これは、上述したように、評価対象となる電池モジュールフレームに、加圧部を用いて電池セルのスウェリング発生方向と同じ方向に圧力を加えることで、電池セルのスウェリング状況と類似な拘束条件を提供するためである。
他の一実施形態において、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性を評価する方法は、上記電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップにおいて、電池モジュールフレームの底面の変形の度合を評価する過程をさらに含む。上記電池モジュールフレームの底面の変形の度合は、赤外線センサーのような変位センサーを用いて測定し得る。
別の一実施形態において、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性を評価する方法は、上記電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップにおいて、上記電池モジュールフレームの底面に加えられる圧力を測定する過程を含む。具体的な例において、加圧部の駆動時、電池モジュールフレームの底面に加えられる圧力の変化を容易に測定することができ、上記圧力変化に応じた電池モジュールフレームの溶接部等の変化程度、または電池モジュールフレームにおける底部の変化程度を評価し得る。
すなわち、本発明に係る自動車用の電池モジュールフレームの耐久性評価装置および評価方法は、電池モジュールフレーム内での電池セルのスウェリング状況と類似な拘束条件を提供することで、電池モジュールフレームの溶接部の耐久性等を容易に評価し得る。
以下では、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置および評価方法について、詳細に説明する。
第１実施形態
図１～図２は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置の模式図である。図１～図２を参照すると、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置１００は、評価対象となる電池モジュールフレーム１１０が地面から所定の間隔で離隔するように上記電池モジュールフレーム１１０を支持する支持台１２０、および電池モジュールフレーム１１０の内部に配置されて、電池モジュールフレーム１１０の底面に圧力を加える加圧部１３０を含む。
より具体的には、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置１００は、評価対象となる電池モジュールフレーム１１０内に圧力を加えることで、電池モジュールフレーム１１０の内部での電池セルのスウェリング状況と類似な拘束条件を提供する。そして、上記電池モジュールフレーム１１０内に圧力を加えるとき、電池モジュールフレーム１１０の溶接部１１１の耐久性を評価し得る。
上記電池モジュールフレーム１１０は、地面から所定の間隔で離隔されるように支持台１２０によって取り付けられる。具体的には、上記支持台１２０は第１支持台および第２支持台１２１、１２２からなっており、上記第１支持台および第２支持台１２１、１２２はそれぞれ電池モジュールフレーム１１０の両側に結合される。具体的には、上記第１支持台および第２支持台１２１、１２２は、電池モジュールフレーム１１０の両側にボルト止め（図示せず）され得る。上記第１支持台および第２支持台１２１、１２２は、図面上において電池モジュールフレーム１１０の両側に締結されるように図示されているが、電池モジュールフレーム１１０の前面と背面にそれぞれ締結され得る。特に、電池モジュールフレーム１１０が地面から所定の間隔で離隔されるように支持台１２０に取り付けられることで、電池モジュールフレーム１１０の耐久性評価時の電池セルのスウェリング状況と類似な拘束条件を提供し得る。
また、電池モジュールフレーム１１０の内部には、電池モジュールフレーム１１０の底面に圧力を加える加圧部１３０を含む。具体的には、上記加圧部１３０は、電池モジュールフレーム１１０の底面に配置される加圧部材１３１と、加圧部材１３１の上部領域に設置されて、上記加圧部材１３１を下方向に加圧する加圧シリンダー１３２を含む。
まず、加圧部材１３１は、電池モジュールフレーム１１０の内部の底面に配置されるものであって、電池モジュールフレーム１１０の内部に配置される電池セルの大きさおよび形状に対応する構造を有する。一方、後述する加圧シリンダー１３２から圧力を加え、電池モジュールフレーム１１０の底面に伝達しなければならないため、剛性の部材から成り得る。
また、上記加圧部１３０は、加圧部材１３１を下方向に加圧する加圧シリンダー１３２を含む。加圧シリンダー１３２は、加圧部材１３１を下方向に加圧するための構成であって、これは電池モジュールフレーム１１０の底面に圧力が加わるようにする構成である。具体的には、上記加圧シリンダー１３２は油圧シリンダーであり、シリンダーチューブとシリンダーチューブ内で上下に往復運動するピストンロッドを含む。このとき、上記ピストンロッドの末端は加圧部材１３１の上部領域に位置する。そして、加圧シリンダー１３２はピストンロッドを下降させて加圧部材１３１を下方向に加圧させることができる。具体的には、加圧シリンダー１３２は、シリンダーチューブの内部に流体を供給して、ピストンロッドを下降させて加圧部材を下方向に加圧させることができる。このとき、流体ポンプまたは油圧ポンプによって、チューブ内部に流体を供給し得る。
さらに、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置１００において、加圧シリンダー１３２は、電池セルのスウェリング発生方向に配向されるように圧力を加える。すなわち、本発明は、評価対象となる電池モジュールフレームに加圧部を用いて電池セルのスウェリング発生方向と同じ方向に圧力を加えることで、電池セルのスウェリング状況と類似な拘束条件を提供し得る。
図３～図４は、本発明の一実施形態において評価対象となる電池モジュールフレームの溶接部を詳細に示す模式図である。
図３～図４を参照すると、評価対象となる電池モジュールフレームの溶接部１１１を確認し得る。上記電池モジュールフレーム１１０はＵフレームの形態である。ただし、電池モジュールフレーム１１０の耐久性を評価するために、Ｕフレームの前面に一つのプレートが溶接されて結合される。さらに、上記Ｕフレームは、加圧シリンダー１３２を適用するために、加圧シリンダー１３２が挿入される領域のプレートは除去された構造を有する。
一方、本発明は、加圧部で電池モジュールフレーム１１０の下部底面に圧力を加えるとき、電池モジュールフレーム１１０においての角部領域の溶接部１１１の変形の度合いを評価し得る。
本発明は、電池モジュールフレームの耐久性評価装置を用いた電池モジュールフレームの耐久性評価方法を提供する。
より具体的に、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価方法は、電池モジュールフレームの内部に配置された加圧部で、電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップを含む。特に、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価方法は、上記電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップにおいて、電池モジュールフレームの溶接部の変形の度合を評価する過程を含む。
このとき、上記電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップは、電池モジュールフレームに配置される電池セルのスウェリング発生方向に配向されるように圧力を加える過程を含む。これは、評価対象となる電池モジュールフレームに加圧部を用いて電池セルのスウェリング発生方向と同じ方向に圧力を加えることで、電池セルのスウェリング状況と類似な拘束条件を提供するためである。
これにより、本発明に係る加速試験を通じて、迅速な時間内に溶接部の耐久性を容易に評価し得る。
第２実施形態
図５は、本発明の他の一実施形態に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置の模式図である。図５を参照すると、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置２００は、評価対象となる電池モジュールフレーム２１０が地面から所定の間隔で離隔されるように上記電池モジュールフレーム２１０を支持する支持台２２０、および電池モジュールフレーム２１０の内部に配置されて、電池モジュールフレーム２１０の底面に圧力を加える加圧部２３０を含む。
このとき、上記加圧部２３０は、電池モジュールフレーム２１０の底面に配置された加圧部材２３１と加圧部材２３１の上部領域に設けられて、上記加圧部材２３１を下方向に加圧する加圧シリンダー２３２を含む。
さらに、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置２００は、評価対象となる電池モジュールフレーム２１０の底面の変形程度を測定する変位センサー２４０をさらに含む。上記変位センサー２４０は、非接触式のセンサーであって、測定しようとする電池モジュールフレーム２１０の底面に赤外線を照射および受光する赤外線センサーである。上記赤外線センサーは、電池モジュールフレーム２１０の底面の下部に位置し、上記赤外線センサーとモジュールフレーム２１０の底面との間の距離を測定することで、電池モジュールフレーム２１０の底面の変形度合いを測定し得る。
一方、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置の各構成に対する説明は上述したので、各構成に対する具体的な説明は省略する。
また、本発明は、電池モジュールフレームの耐久性評価装置を用いた電池モジュールフレームの耐久性評価方法を提供する。
より具体的には、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価方法は、電池モジュールフレームの内部に配置された加圧部で、電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップを含む。特に、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性を評価方法は、上記電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップにおいて、電池モジュールフレームの溶接部の変形の度合を評価する過程を含む。
さらに、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久を性評価する方法は、上記電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップにおいて、電池モジュールフレームの底面の変形の度合を測定する過程をさらに含む。
これにより、本発明に係る加速試験を通じて、迅速な時間内に溶接部の耐久性を容易に評価し得る。
第３実施形態
図６は、本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置の模式図である。図６を参照すると、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置３００は、評価対象となる電池モジュールフレーム３１０が地面から所定の間隔で離隔されるように上記電池モジュールフレーム３１０を支持する支持台３２０、および電池モジュールフレーム３１０の内部に配置されて、電池モジュールフレーム３１０の底面に圧力を加える加圧部３３０を含む。
このとき、上記加圧部３３０は、電池モジュールフレーム３１０の底面に配置される加圧部材３３１と、加圧部材２３１の上部領域に設けられて上記加圧部材３３１を下方向に加圧する加圧シリンダー３３２を含む。
さらに、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置３００は、電池モジュールフレーム３１０の底面と加圧部材３３１との間に圧力センサー３５０を含む。具体的には、上記圧力センサー３５０はフィルム型の圧力センサーであって、上記加圧部３３０の駆動時の評価対象となる電池モジュールフレーム３１０の底面に加えられる圧力の変化を測定する。より具体的に、上記圧力センサー３５０は、薄いフィルム型のＰＳＲ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｒｅｓｉｓｔｅｒ）センサーであって、圧力又は力を感知することができ、上記ＰＳＲセンサーの表面に加えられる圧力又は力の増減による抵抗の変化値を測定するセンサーである。
本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置３００は、 加圧部３３０の駆動時に電池モジュールフレーム３１０の底面に加わる圧力変化を容易に測定することができ、上記圧力に応じた電池モジュールフレーム３１０の溶接部などの変化の程度を評価し得る。
一方、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置の各構成に対する説明は上述したようであり、各構成に対する具体的な説明は省略する。
第４実施形態
図７および図８は、本発明の別の一実施形態に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置の模式図である。図７および図８を参照すると、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置４００は、評価対象となる電池モジュールフレーム４１０が地面から所定の間隔で離隔されるように上記電池モジュールフレーム４１０を支持する支持台４２０、および電池モジュールフレーム４１０の内部に配置されて、電池モジュールフレーム４１０の底面に圧力を加える加圧部４３０を含む。
このとき、上記加圧部４３０は、電池モジュールフレーム４１０の底面に配置される加圧部材４３１と、加圧部材４３１の上部領域に設けられて上記加圧部材４３１を下方向に加圧する加圧シリンダー４３２を含む。
また、電池モジュールフレーム４１０の前面と後面にはそれぞれ、一列に配列された複数のボルト締結孔４１１、４１２が形成される。電池モジュールフレーム４１０の前面と後面にはそれぞれ第１補強プレート４６０および第２補強プレート４７０が配置され、第１補強プレート４６０および第２補強プレート４７０にはそれぞれ複数のボルト締結孔４６１、４７１が形成された構造である。電池モジュールフレーム４１０と第１補強プレート４６０および第２補強プレート４７０とは、それぞれボルト４６２、４７２によってボルト止めされる構造である。
さらに、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置４００は、電池モジュールフレーム４１０の底面と加圧部材４３１との間に圧力センサー４５０を含む。
本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置３００は、加圧部４３０の駆動時に電池モジュールフレーム４１０の底面に加えられる圧力の変化を容易に測定することができ、上記圧力に応じた電池モジュールフレーム４１０の溶接部などの変化の程度を評価し得る。
一方、本発明に係る電池モジュールフレームの耐久性評価装置の各構成に対する説明は上述したのであり、各構成に対する具体的な説明は省略する。
以上、図面と実施例などを通じて本発明をより詳細に説明した。しかし、本明細書に記載された図面又は実施形態等に記載された構成は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替し得る多様な均等物と変形例があり得ることを理解すべきである。
１００、２００、３００、４００：電池モジュールフレームの耐久性評価装置
１１０、２１０、３１０、４１０：電池モジュールフレーム
１１１: 溶接部
１２０、２２０、３２０、４２０：支持台
１２１、２２１、３２１、４２１：第１支持台
１２２、２２２、３２２、４２２：第２支持台
１３０、２３０、３３０、４３０：加圧部
１３１、２３１、３３１、４３１：加圧部材
１３２、２３２、３３２、４３２：加圧シリンダー
２４０: 変位センサー
３５０、４５０：圧力センサー
４１１、４１２、４６１、４７１：ボルト締結孔
４６０、４７０：補強プレート
４６２、４７２：ボルト

Claims (13)

  1. 評価対象となる電池モジュールフレームが地面から所定の間隔で離隔されるように前記電池モジュールフレームを支持する支持台、および
    前記電池モジュールフレームの内部に配置されて前記電池モジュールフレームの底面に圧力を加える加圧部を含み、
    前記加圧部は、
    前記電池モジュールフレームの底面に配置される加圧部材、および
    前記加圧部材の上部領域に設置されて、前記電池モジュールフレームの底面に圧力が加わるように前記加圧部材を下方向に加圧する加圧シリンダーを含む、電池モジュールフレームの耐久性評価装置。
  2. 前記電池モジュールフレームの底面の変形の度合いを測定する変位センサーをさらに含む、請求項１に記載の電池モジュールフレームの耐久性評価装置。
  3. 前記支持台は、前記電池モジュールフレームの両側にそれぞれ結合される第１支持台および第２支持台を含む、請求項１又は２に記載の電池モジュールフレームの耐久性評価装置。
  4. 前記第１支持台および前記第２支持台は、前記電池モジュールフレームの両側にそれぞれボルト止めされる構造である、請求項３に記載の電池モジュールフレームの耐久性評価装置。
  5. 前記加圧部材は、電池セルの大きさに対応する構造を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電池モジュールフレームの耐久性評価装置。
  6. 電池モジュールフレームの底面と前記加圧部材との間に圧力センサーが配置される構造を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の電池モジュールフレームの耐久性評価装置。
  7. 前記加圧シリンダーは、シリンダーチューブおよび前記シリンダーチューブ内で上下に往復運動するピストンロッドを含む空圧シリンダーまたは油圧シリンダーである、請求項１から６のいずれか一項に記載の電池モジュールフレームの耐久性評価装置。
  8. 前記ピストンロッドの末端は前記加圧部材の上部領域に位置し、前記加圧シリンダーは前記ピストンロッドを下降させて前記加圧部材を下方向に加圧する、請求項７に記載の電池モジュールフレームの耐久性評価装置。
  9. 前記電池モジュールフレームの前面と後面にそれぞれ結合される第１補強プレートおよび第２補強プレートをさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の電池モジュールフレームの耐久性評価装置。
  10. 前記電池モジュールフレームの前面と後面には、一つ又は二つ以上のボルト締結孔が形成された構造であり、
    前記第１補強プレートおよび前記第２補強プレートには、それぞれ独立的に、前記電池モジュールフレームの前面又は後面に形成された前記ボルト締結孔に対応する位置にボルト締結孔が形成された構造であり、
    前記電池モジュールフレームと前記第１補強プレートおよび前記第２補強プレートとは、それぞれボルト止めされる構造である、請求項９に記載の電池モジュールフレームの耐久性評価装置。
  11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の電池モジュールフレームの耐久性評価装置を用いた、電池モジュールフレームの耐久性評価方法であって、
    前記電池モジュールフレームの内部に配置された加圧部で、前記電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップを含み、
    前記電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップにおいて、前記電池モジュールフレームの溶接部の変形の度合いを評価する過程を含む、電池モジュールフレームの耐久性評価方法。
  12. 前記電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップにおいて、前記電池モジュールフレームの底面の変形度合いを測定する過程をさらに含む、請求項１１に記載の電池モジュールフレームの耐久性評価方法。
  13. 前記電池モジュールフレームの底面に圧力を加えるステップは、前記電池モジュールフレームに配置される電池セルのスウェリング発生方向に配向されるように圧力を加える過程を含む、請求項１１又は１２に記載の電池モジュールフレームの耐久性評価方法。
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