KR100858827B1 - 배터리 가압시험 장치 - Google Patents

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장석준
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Abstract

본 발명은 산업용 배터리에 전류를 인가하여 전압을 충전 및 방전함으로써 배터리의 성능을 시험하기 위한 배터리 가압시험 장치에 관한 것으로서, 일 측이 개방될 수 있도록 하는 개폐 도어를 구비하여 배터리 성능 시험이 가능하도록 구성된 압력용기; 상기 압력용기의 일 면에 배치되어 상기 압력용기에 기체를 공급하고 배출하도록 구성된 기체 공급부; 배터리의 양 단부에 연결되어 배터리에 전류를 인가하도록 구성된 배터리 전류인가 전극; 상기 압력용기의 일 면에 배치되어 상기 배터리 전류인가 전극에 전류를 공급하는 전극 연결부; 상기 배터리 전류인가 전극과 배터리를 지지하도록 구성된 배터리 고정지그를 포함하는 것을 특징으로 한다.
압력용기, 가이드 레일, 기체 공급부, 배터리 전류인가 전극, 배터리 고정지그

Description

배터리 가압시험 장치 {Apparatus for Testing Battery in Pressure}
도1은 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치의 폐쇄 상태를 도시한 측면도.
도2는 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치의 개방 상태를 도시한 측면도.
도3은 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치를 도시한 평면도.
도4는 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치를 도시한 정면도.
도5는 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치의 배터리 고정지그를 도시한 측면도.
도6은 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치의 배터리 고정지그를 도시한 부분 확대도.
도7은 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치의 전극을 도시한 측면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 압력용기
20: 개폐 도어
30: 가이드 레일
40: 기체 공급부
50: 배터리 전극
60: 전극 연결부
70: 배터리 고정지그
80: 구동 모터
90: 위치 감지센서
본 발명은 산업용 배터리에 전류를 인가하여 전압을 충전 및 방전함으로써 배터리의 성능을 시험하기 위한 배터리 가압시험 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리를 압력용기 내부에 고정 밀폐시킨 후 전류를 인가함으로써 배터리의 전압, 온도, 압력 변화를 측정하기 위한 배터리 가압시험 장치에 관한 것이다.
일반적으로 배터리는 다양한 용도로 사용되며, 사용되는 용도에 따라 배터리에 요구되는 성능 조건도 변하게 된다. 배터리는 충전과 방전을 무수히 반복하며 사용되는데, 이때 요구되는 전압을 오랜 시간 동안 유지하는지가 배터리의 성능을 좌우하게 된다.
군용, 전기 자동차나 하이브리드 자동차용과 같이 산업용으로 사용되는 배터리는 그 규격이나 크기가 다양하기 때문에 배터리의 성능을 시험하기 위해서는 다양한 규격 및 성능을 가진 검사 장치가 요구된다.
특히, 크기는 더욱 작아지고 성능은 더욱 향상된 산업용 배터리의 개발 추세에 비추어 볼 때, 더욱 안전하게 다양한 규격의 배터리를 시험할 수 있는 검사장치가 요구된다.
그러나, 종래의 배터리 검사장치의 경우, 안전한 시험조건 하에서 고성능의 다양한 배터리에 대응되는 검사를 수행할 수 있는 장치가 없었기 때문에, 가혹한 실험 조건 하에서 배터리가 폭발하는 등의 문제점이 있었다.
또한, 종래의 배터리 검사장치는 하나의 배터리 검사장치로 다양한 규격의 배터리를 검사할 수 없다는 문제점도 있었다.
상기 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 안전한 시험조건 하에서 고성능의 다양한 배터리에 대응되는 검사를 수행할 수 있는 배터리 가압시험 장치를 제공함을 목적으로 한다.
또한, 하나의 배터리 검사장치로 다양한 규격의 배터리를 검사할 수 있는 배터리 가압시험 장치를 제공함을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 산업용 배터리에 전류를 인가하여 전압을 충전 및 방전함으로써 배터리의 성능을 시험하기 위한 배터리 가압시험 장치에 있어서, 일 측이 개방될 수 있도록 하는 개폐 도어를 구비하여 배터리 성능 시험이 가능하도록 구성된 압력용기; 상기 압력용기의 일 면에 배치되어 상기 압력용기에 기체를 공급하고 배출하도록 구성된 기체 공급부; 배터리의 양 단부에 연결되어 배터리에 전류를 인가하도록 구성된 배터리 전류인가 전극; 상기 압력용기의 일 면에 배치되어 상기 배터리 전류인가 전극에 전류를 공급하는 전극 연결부; 상기 배터리 전류인가 전극과 배터리를 지지하도록 구성된 배터리 고정지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 가압시험 장치를 제공한다.
이때, 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치는 상기 압력용기의 개폐 도어와 연결되어 상기 개폐 도어를 개방 및 폐쇄 상태로 이동시키도록 구성된 가이드 레일을 더 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 배터리 고정지그는, 배터리의 양 단부에 배치되어 상기 배터리 전류인가 전극을 지지하는 브라켓, 상기 배터리 전류인가 전극의 단부에 배치되어 상기 브라켓과 배터리 전류인가 전극을 고정 결합하는 체결부, 배터리의 하부에 배치되어 배터리를 지지하는 배터리 지지부, 상기 브라켓과 배터리 지지부를 고정시키는 수평 지지부, 상기 브라켓과 상기 배터리 전류인가 전극 사이에 배치되는 스프링으로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 배터리 고정지그 중 적어도 하나의 고정지그는, 상기 브라켓과 수평 지지부 사이에 개재되어 상기 브라켓을 수평 방향으로 이동시키는 보조 레일, 상기 브라켓과 연결되어 배터리의 일 단부에 상기 배터리 전류인가 전극을 수평 이동함으로써 상기 배터리 전류인가 전극을 연결시키는 클램프로 이루어진 것이 바람직하다.
한편, 상기 배터리 전류인가 전극의 내부에는, 배터리의 전압을 측정하기 위한 배터리 전압측정 전극 및 상기 배터리 전압측정 전극의 수평 방향 이동시 충격을 완화하도록 하는 완충 스프링이 배치될 수 있다.
이때, 상기 배터리 전류인가 전극 및 배터리 전압측정 전극의 외부에는, 금(AU)이 도금된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치는 상기 압력용기의 개폐 도어와 연결되어 상기 개폐 도어를 원주 방향으로 일정 거리만큼 회전 이동시키는 구동모터를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치는 상기 개폐 도어의 원주상 외부에 설치되어 상기 개폐 도어의 회전 이동을 제어하도록 하는 위치 감지센서를 더 포함할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
우선, 도1 내지 도4를 참조하여 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치의 개략적인 구성을 설명하기로 한다.
도1은 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치의 폐쇄 상태를 도시한 측면도, 도2는 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치의 개방 상태를 도시한 측면도, 도3은 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치를 도시한 평면도, 도4는 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치를 도시한 정면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치는 압력용기(10), 개폐 도어(20), 가이드 레일(30), 기체 공급부(40), 배터리 전류인가 전극(50), 전극 연결부(60), 배터리 고정지그(70)를 포함한다.
압력용기(10)는 소정 압력 조건, 예를 들어 15 kg/㎠ 내지 20 kg/㎠ 범위에서도 견딜 수 있도록 설계되어 있으며, 내부에 배터리를 고정하고 압력용기 내부를 완전히 밀폐시킨 후 배터리의 성능 시험을 행한다.
개폐 도어(20)는 압력용기(10)의 일 측에 배치되어 있으며, 수평 방향으로 이동함으로써 압력용기(10)를 개방할 수 있다. 압력 용기(10)를 개방한 상태에서 배터리를 압력용기(10) 내부에 배치한 후 수평 방향으로 이동함으로써 개폐 도어(20)를 폐쇄할 수 있다.
개폐 도어(20)의 수평 방향 이동은 가이드 레일(30)에 의해 수행되는데, 가이드 레일(30)은 압력용기(10)의 개폐 도어(20)와 연결되어 있기 때문에 개폐 도어(20)를 왕복 이동시킬 수 있다.
기체 공급부(40)는 압력용기(10) 또는 개폐 도어(20)에 배치될 수 있는데, 압력용기(10)에 기체를 공급하고 배출하도록 한다. 기체 공급부(40)는 개폐 도어(20)에 배치되어 개폐 도어(20)가 폐쇄된 상태에서만 기체를 공급하고 배출할 수 있도록 할 수도 있다. 기체 공급부(40)는 또한 유입부(41)와 유출부(42)로 구성되는 것이 바람직하며, 이때는 기체 질소가 주로 사용된다. 질소는 가압시험 장치의 산화를 방지하며 가압시험 도중에 배터리가 폭발하는 경우에도 가스 성분을 확인할 수 있기 때문이다.
배터리가 가압 시험 중 폭발하는 경우에는 별도의 포집장치(미도시함)를 마련함으로써, 배터리의 성분을 분석할 수도 있다.
배터리 전류인가 전극(50)은 배터리의 양 단부에 연결되어 있으며, 배터리를 방전 및 충전하도록 전류를 인가하거나 전류 인가를 중단한다.
전극 연결부(60)는 상기 압력용기의 표면에 배치되어 있으며 상기 배터리 전 류인가 전극(50)과 연결되어 배터리에 전류를 인가하거나 전류 인가를 중지하는 역할을 수행한다.
배터리 고정지그(70)는 배터리 및 배터리 전류인가 전극(50)의 양 단부 및 하부에 배치되어 배터리 및 배터리 전류인가 전극(50)을 지지하는 역할을 한다.
이와 같이, 압력 용기의 내부에 배터리를 고정시킨 다음 전류의 인가 및 인가 중단을 계속 반복함으로써 배터리의 수명시간 또는 전압 강하 여부를 가혹 조건 하에서 시험할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치는 구동모터(80), 위치 감지센서(90)를 더 포함할 수 있다.
구동모터(80)는 압력용기(10)의 개폐 도어(20)와 연결되어 있으며, 구동모터(40)의 회전 구동으로 개폐 도어(20)는 원주 방향으로 일정 거리만큼 회전 이동하게 된다. 개폐 도어(20)가 완전히 폐쇄된 상태에서만 구동 모터(80)가 동작할 수 있도록 제어부(미도시함)에 의해 조절될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
위치 감지센서(90)는 개폐 도어(20)의 원주상 외부에 설치되어 있으며, 구동 모터(80)에 의해 개폐 도어(20)가 회전하는 경우 회전하는 거리를 감지하게 된다. 위치 감지센서(90)는 두 개(91, 92)가 설치되어 개폐도어(20)를 일정 거리만큼만 회전 이동하게 함으로써, 압력용기(10)에 밀착 고정시키게 된다.
이와 같이, 개폐도어(20)를 폐쇄한 상태에서 구동모터(80) 및 위치 감지센서(90)에 의해 개폐도어(20)를 완전히 압력용기(10)에 밀착시킴으로써 압력용기(10) 내부의 압력이 유지되도록 할 수 있다.
다음으로, 도5 내지 도7을 참조하여 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치의 동작을 설명하기로 한다.
도5는 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치의 배터리 고정지그를 도시한 측면도, 도6은 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치의 배터리 고정지그를 도시한 부분 확대도, 도7은 본 발명에 따른 배터리 가압시험 장치의 전극을 도시한 측면도이다.
도5에 도시된 바와 같이, 배터리 고정지그(70)는 브라켓(71), 체결부(72), 배터리 지지부(73), 수평 지지부(74), 스프링(75)을 포함한다.
브라켓(71)은 배터리의 양 단부에 배치되어 있으며, 배터리 전류인가 전극(50)을 지지한다. 브라켓(71)은 배터리 전류인가 전극(50)을 안착하도록 홈이 형성될 수 있으며, 배터리와는 일정 거리만큼 이격되어 있다.
체결부(72)는 상기 배터리 전류인가 전극(50)의 단부, 즉 브라켓(71)을 기준으로 배터리와는 반대편에 배치되어 있다. 체결부(72)는 브라켓(71)에 배터리 전류인가 전극(50)이 고정되어 움직이지 않도록 하는 체결수단, 예를 들어 너트를 포함할 수 있다. 이때, 체결부(72)는 배터리 전류인가 전극(50)이 전원 연결부(60)와 용이하게 연결될 수 있도록 하는 공간(50a)이 형성될 수도 있다.
배터리 지지부(73)는 배터리의 하부에 배치되어 있으며, 홈이 형성되어 배터리를 지지한다.
또한, 수평 지지부(74)는 브라켓(71)과 배터리 지지부(73)를 고정적으로 지 지한다.
스프링(75)은, 도5에 도시된 것처럼, 브라켓(71)과 배터리 사이에서 배터리 전류인가 전극(50)을 감싸도록 배치된다. 체결부(72)의 체결 거리에 따라 배터리 전류인가 전극(50)에 배치된 스프링(75)의 길이도 변하게 된다. 이를 통해 배터리의 길이나 규격에 맞게 양 단부에 배치된 배터리 고정지그(70) 사이의 거리도 조절할 수 있다.
이하에서는 도6을 참조하여 배터리 고정지그(70) 사이의 거리를 조절하는 방법을 상세히 설명한다.
도6에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 고정지그 중 적어도 하나의 고정지그(70)는, 보조 레일(76)과 클램프(77)를 포함할 수 있다. 배터리의 양 단부에 배치된 두 개의 고정지그 모두가 보조 레일(76)과 클램프(77)를 포함함으로써 길이긴 배터리도 시험할 수가 있게 된다.
보조 레일(76)은 브라켓(71)과 수평 지지부(74) 사이에 개재되어 브라켓(71)을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
클램프(77)는 브라켓(71)과 힌지로 연결되어 있으며, 클램프(77)의 손잡이를 회전시킴으로써 브라켓(71)은 보조 레일(76)을 따라 수평 이동하게 된다. 이에 따라, 브라켓(71)에 고정되어 있는 배터리 전류인가 전극(50)도 함께 수평 방향으로 이동하게 된다.
이와 같이, 배터리 전류인가 전극(50)이 일정한 길이(L)만큼 수평 이동함으로써 배터리에 전기적으로 연결된다. 위에서 설명한 것처럼, 체결부(72)에 의해 스프링(75)의 길이를 조절함으로써 이동 길이(L)가 변할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 이에 따라, 다양한 규격의 배터리를 가혹한 조건 하에서 시험할 수가 있게 된다.
한편, 배터리 전류인가 전극(50)의 내부에는, 배터리 전압측정 전극(55)과 완충 스프링(56)이 배치될 수 있다.
배터리 전압측정 전극(55)은 배터리의 전압을 측정하기 위한 용도로 사용되며 배터리 전류인가 전극(50)의 내부에 배치될 수 있다. 배터리 전압측정 전극(55)과 배터리 전류인가 전극(50) 사이에는 절연재가 도포될 수 있다. 각각의 전극에는 금(AU)이 도금되어 있기 때문에 전기적 저항을 줄여 전류 및 전압을 정확히 인가하고 측정할 수 있게 한다.
완충 스프링(56)은 배터리 전류인가 전극(50) 내부에 배치되어 있으며, 전극(50, 55)의 수평 방향 이동시 배터리 전압측정 전극(55)이 배터리에 부딪히는 충격을 완화하도록 하는 역할을 수행한다.
본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며 허여된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 변형할 수 있는 범위까지 본 발명의 청구 범위 내에 있다는 것이 이해될 것이다.
이와 같이 구성된 배터리 가압시험 장치에 의하면, 종래와 달리 안전한 고압의 시험 조건 하에서 고성능의 다양한 배터리에 대응되는 검사를 수행할 수 있게 된다.
또한, 다양한 규격의 배터리를 하나의 배터리 검사장치로 시험 및 검사할 수 있게 된다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 산업용 배터리에 전류를 인가하여 전압을 충전 및 방전함으로써 배터리의 성능을 시험하기 위한 배터리 가압시험 장치에 있어서,
    일 측이 개방될 수 있도록 하는 개폐 도어를 구비하여 배터리 성능 시험이 가능하도록 구성된 압력용기;
    상기 압력용기의 일 면에 배치되어 상기 압력용기에 기체를 공급하고 배출하도록 구성된 기체 공급부;
    배터리의 양 단부에 연결되어 배터리에 전류를 인가하도록 구성된 배터리 전류인가 전극;
    상기 압력용기의 일 면에 배치되어 상기 배터리 전류인가 전극에 전류를 공급하는 전극 연결부;
    상기 배터리 전류인가 전극과 배터리를 지지하는 것으로, 배터리의 양 단부에 배치되어 상기 배터리 전류인가 전극을 지지하는 브라켓과, 배터리 전류인가 전극의 체결위치를 배터리의 길이나 규격에 맞게 조절하도록 배터리 인가 전극의 단부에 배치되어 상기 브라켓에 배터리 전류인가 전극을 결합하는 체결부와, 배터리의 하부에 배치되어 배터리를 지지하는 배터리 지지부와, 상기 브라켓과 배터리 지지부를 고정시키는 수평 지지부와, 상기 브라켓과 상기 배터리 전류인가 전극 사이에 배치되는 스프링으로 구성된 배터리 고정지그; 및,
    상기 압력용기의 개폐 도어와 연결되어 상기 개폐 도어를 개방 및 폐쇄 상태로 이동시키도록 구성된 가이드 레일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 가압시험 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배터리 고정지그 중 적어도 하나의 고정지그는,
    상기 브라켓과 수평 지지부 사이에 개재되어 상기 브라켓을 수평 방향으로 이동시키는 보조 레일,
    상기 브라켓과 연결되어 배터리의 일 단부에 상기 배터리 전류인가 전극을 수평 이동함으로써 상기 배터리 전류인가 전극을 연결시키는 클램프로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 가압시험 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배터리 전류인가 전극의 내부에는,
    배터리의 전압을 측정하기 위한 배터리 전압측정 전극 및 상기 배터리 전압측정 전극의 수평 방향 이동시 충격을 완화하도록 하는 완충 스프링이 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 가압시험 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배터리 전류인가 전극 및 배터리 전압측정 전극의 외부에는, 금(AU)이 도금된 것을 특징으로 하는 배터리 가압시험 장치.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력용기의 개폐 도어와 연결되어 상기 개폐 도어를 원주 방향으로 일정 거리만큼 회전 이동시키는 구동모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 가압시험 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 개폐 도어의 원주상 외부에 설치되어 상기 개폐 도어의 회전 이동을 제어하도록 하는 위치 감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 가압시험 장치.
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