KR101304924B1 - 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조 - Google Patents

전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조를 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 본 발명의 구성은 전지의 충방전시에 상기 전지의 전극에 접촉되어 전원을 인가하는 프로브핀을 구비한 전지 충방전용 프로브에 있어서, 상기 프로브핀에 전기적으로 연결된 케이블과; 상기 케이블에 연결된 접점부와; 상기 접점부에 접촉되는 접점핀과; 상기 접점핀을 전원 공급부에 통전 가능하게 연결하는 케이블;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조{Electric cable connection structure for secondary battery charge and discharge probe}
본 발명은 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전지 충방전을 위한 전원을 인가하는 프로브에 채용되는 전기 배선 구조를 제공하고자 하는 것으로, 특히 대용량의 전지를 대량 셋트로 충전하기 위한 전원을 안정적으로 공급하기 위해 견실하고 신뢰성 있는 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 휴대전화 등의 세트 기기의 경우 고기능화나 다양화되고 있으며, 이에 따라 상기 휴대 전화와 같은 기기 등에 탑재되는 2차전지도 다종 다양하게 되고 있다. 한편, 전지의 경우 안정적이고 고른 전류 전압 인가를 통해 정확한 충방전이 이루어질 필요가 있으며, 특히, 고용량 전지의 경우 자체의 용량을 크게 하거나, 급속충전이 가능한 것으로 할 필요가 있는데, 이러한 전지(특히, 고용량 전지의 충방전을 위한 정확한 전압 전류 공급이 가능하도록 견실하고 안정적인 전기 배선 구조도 필수적으로 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 전지를 충방전하기 위한 프로브에 채용되는 전기 배선 구조를 제공하고자 하는 것으로, 특히 대용량의 전지를 대량 셋트로 충전하기 위한 전원을 안정적으로 공급하기 위해 견실하고 신뢰성 있는 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 의하면, 전지의 충방전시에 전지의 전극에 접촉되어 전원을 인가하는 프로브핀을 구비한 전지 충방전용 프로브에 있어서, 상기 프로브핀에 전기적으로 연결된 케이블과; 상기 케이블에 연결된 접점부와; 상기 접점부에 접촉되는 접점핀과; 상기 접점핀을 전원 공급부에 통전 가능하게 연결하는 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조가 제공된다.
상기 프로브핀은 상기 전지의 상기 전극에 전류를 인가하는 전류 프로브핀과, 상기 전지의 상기 전극에 접촉되어 전압을 측정하는 전압 프로브핀으로 구성되고, 상기 전류 프로브핀과 상기 접점부 사이에 연결된 커런트 케이블은 복수개의 구리선이 꼬여진 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 전류 프로브핀에는 버스바를 매개로 상기 커런트 케이블이 연결되고, 상기 접점부와 상기 커런트 케이블은 버스바를 매개로 상호 통전 가능하게 연결되며, 상기 접점부에 접촉되는 접점핀은 버스바와 커런트 케이블을 매개로 전원 공급부에 통전 가능하게 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 전류 프로브핀과 상기 접점부 사이에 연결된 커런트 케이블은 복수개의 구리선이 꼬여진 구조로 형성하고, 상기 커런트 케이블을 구성하도록 서로 꼬여진 구조의 구리선 끝부분을 구리 용융 온도 이상의 온도로 높여서 각각의 개별 구리선이 용융되었다가 일체형으로 고착 경화된 접속편을 형성하여, 상기 커런트 케이블에 형성된 상기 접속편을 상기 버스바에 고온 용융 접합시켜서 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 전류 프로브핀에 결합되는 상기 버스바는 구리 재질로 구성됨과 동시에 표면은 은도금 처리되어, 상기 버스바의 구리 부분이 표면에 노출되도록 하는 스크래칭 박피부를 상기 버스바의 일부에 형성하고, 상기 스크래칭 박피부에 상기 커런트 케이블에 형성된 상기 접속편을 용융 접합시켜서 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 전류 프로브핀에 결합되는 버스바는 원통형 바아 형상으로 구성되고, 상기 버스바의 상단부에는 평탄면을 갖는 접합 돌편을 형성하여, 상기 접합 돌편의 상기 평탄면에 상기 커런트 케이블의 상기 접속편을 용융 접합시키도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 전압 프로브핀은 볼티지 센싱 케이블을 매개로 로워 볼티지핀에 연결되고, 상기 로워 볼티지핀은 상부 위치에서 승강되는 어퍼 볼티지핀에 접촉되며, 상기 어퍼 볼티지핀은 볼티지 센싱 케이블을 매개로 전지 충방전 시스템의 전압 측정부에 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 전류 프로브핀과 상기 전압 프로브핀을 구비한 프로브는 전지 충방전 시스템의 프로브핀 블록에 장착되고, 상기 전압 프로브핀은 상기 프로브핀 블록에 장착된 로워 볼티지핀에 볼티지 센싱 케이블을 매개로 통전 가능하게 연결되고, 상기 로워 볼티지핀의 상부 위치에는 상기 프로브핀 블록의 상부 위치에서 상대 승강되는 접점핀 지지블록이 구비되고, 상기 접점핀 지지블록에는 상기 로워 볼티지핀의 상단부에 접촉되는 어퍼 볼티지핀이 구비되며, 상기 어퍼 볼티지핀은 볼티지 센싱 케이블을 매개로 전압 측정부에 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 전류 프로브핀과 상기 전압 프로브핀을 구비한 프로브는 전지 충방전 시스템의 프로브핀 블록 상부 위치의 지지블록에 장착되고, 상기 전류 프로브핀은 상기 프로브핀 블록에 장착된 접점부에 커런트 케이블과 버스바를 매개로 연결되고, 상기 접점부의 상부 위치에 구비된 접점핀 지지블록에는 상기 접점부에 접촉되어 전류를 인가 상태로 전환하는 접점핀이 구비되며, 상기 접점핀은 커런트 케이블과 버스바를 매개로 전원 공급부에 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 접점핀과 상기 버스바 사이에 연결된 상기 커런트 케이블은 복수개의 구리선이 꼬여진 구조로 형성하고, 상기 커런트 케이블을 구성하도록 서로 꼬여진 구조의 구리선 끝부분을 구리 용융 온도 이상의 온도로 높여서 각각의 개별 구리선이 용융되었다가 일체형으로 고착 경화된 접속편을 형성하여, 상기 커런트 케이블에 형성된 상기 접속편을 상기 버스바에 고온 용융 접합시켜서 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 전류 프로브핀에 결합되는 상기 버스바는 구리 재질로 구성됨과 동시에 표면은 니켈 도금 처리되어, 상기 버스바의 구리 부분이 표면에 노출되도록 스크래칭 박피부를 상기 버스바의 일부에 형성하고, 상기 스크래칭 박피부에 상기 커런트 케이블에 형성된 상기 접속편을 용융 접합시켜서 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 버스바는 상기 접점핀에 결합되는 니은자 형상의 접점핀용 버스바와, 상기 접점핀 지지블록에 결합된 판형상의 전원 공급용 버스바로 구성되며, 상기 접점핀용 버스바와 상기 전원 공급용 버스바에 상기 커런트 케이블의 양단부에 형성된 각각의 접속편을 용융 접합시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조는 전지의 충방전시에 상기 전지의 전극에 접촉되어 전원을 인가하는 프로브핀을 구비한 전지 충방전용 프로브에 있어서, 상기 프로브핀에 전기적으로 연결된 플렉시블 케이블과, 이러한 플렉시블 케이블에 연결된 접점부와, 이 접점부에 접촉되는 접점핀과, 이 접점핀을 전원 공급부에 통전 가능하게 연결하는 플렉시블 케이블을 포함하는 것으로, 전지 충방전 시스템에 장착된 프로브를 이용하여 전지 충방전 작업을 하는 과정에서 메인 실린더에 의해 무빙 플레이트와 프로브핀 블록이 트레이 방향으로 하강하면, 프로브의 핀바디와 이에 장착된 복수개의 프로브핀들이 하강하여 전지의 전극 표면에 프로브핀의 하단부가 압지된 상태가 되고, 전지 충방전 시스템의 무빙 플레이트에 구비된 엠씨핀 블록과 이에 장착된 접점핀(즉, 엠씨핀)이 엠씨핀 블록 업다운 실린더에 의해 하강하면, 접점핀이 프로브핀에 플렉시블 커런트 케이블 등을 매개로 연결된 엠씨 접점 플레이트(132)에 접촉되며, 이러한 상태에서 전원을 인가하여 전지 충방전 작업을 할 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명은 전지의 경우 안정적이고 고른 전류 전압 인가를 통해 정확한 충방전이 이루어질 수 있다. 특히, 고용량 전지의 경우 자체의 용량을 크게 하거나, 급속충전이 가능한 것으로 할 필요가 있는데, 본 발명은 전지(특히, 고용량 전지)의 충방전을 위한 정확한 전압 전류 공급이 가능하도록 견실하고 안정적인 전기 배선 구조의 제공이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 전지 충방전 프로브의 각각의 전류 프로브핀에 결합되는 버스바는 원통형 바아 형상으로 구성되고, 이러한 전류 프로브핀에 결합되는 버스바는 구리 재질로 구성됨과 동시에 표면은 은도금 처리되어 있는데, 상기 커런트 케이블의 끝부분을 은도금 처리되어 있는 버스바에 접촉시킨 상태에서 은의 용융 온도인 1,083℃ 혹은 그 이상의 온도로 가열하여, 상기 커런트 케이블의 끝부분에 각각의 가는 구리선이 용융된 구리 접속편이 형성됨과 동시에 이러한 구리 접속편은 버스바의 표면에 한 몸과 같이 일체형으로 접합되므로, 상기와 같은 구조의 버스바와 커런트 케이블 사이의 견실한 전전 접속 구조를 구현할 수 있으며, 결과적으로 커런트 케이블과 프로브의 각각의 전류 프로브핀 사이의 전기적 접속이 이루어지도록 할 수 있는 것이다. 물론, 프로브의 전압 프로브핀에도 역시 상기와 같은 견실한 접속 구조를 취할 수 있게 된다.
다시 말해, 본 발명에 의하면, 구리의 용융 온도나 그 이상의 온도로 커런트 케이블과 버스바의 접촉 부위를 가열하여 커런트 케이블을 구성하는 각각의 가는 구리선이 같이 용융되면서 하나의 블록과 같이 한 몸으로 된 접속편을 형성하고, 일체형의 접속편이 프로브의 각각의 프로브핀에 통전 가능하게 연결된 버스바와 접속되는 구조를 구현하고 있으며, 이러한 접속 구조를 가짐으로써, 버스바와 커런트 케이블 사이의 접속 강도는 견실하면서도 통전성도 우수한 효과를 발휘할 수 있으며, 나아가 결과적으로 전지 충방전을 위한 전류의 통전성이 우수하여 전지 충방전 효율성을 상당히 높일 수 있는 장점을 갖게 된다.
도 1은 본 발명에 의한 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조를 개념적으로 보여주는 분해 사시도
도 2는 도 1에 도시된 프로브와 버스바 사이의 전선 접속 구조를 개념적으로 보여주는 사시도
도 3은 도 2에 도시된 프로브의 프로브핀과 커런트 케이블 및 버스바의 접속된 상태를 보여주는 사시도
도 4는 본 발명에 의한 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조의 변형된 실시예를 보여주는 사시도
도 5는 본 발명의 다른 주요부인 접점핀과 버스바 및 커런트 케이블 사이의 접속 구조를 보여주는 사시도
도 6은 도 5에 도시된 커런트 케이블과 버스바의 접속된 상태를 보여주는 사시도
도 7은 본 발명의 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조를 채용한 전지 충방전 시스템의 정면도
도 8은 도 7의 측면도
도 9는 도 8의 주요부의 구조를 확대하여 보여주는 정면도
도 10은 도 5에 도시된 접점핀과 버스바를 전지 충방전 시스템에 장착한 상태를 부분 확대하여 보여주는 사시도
도 11은 도 10의 저면 부분을 보여주는 사시도
도 12는 도 1에 도시된 프로브와 접점핀 부분을 전지 충방전 시스템에 장착한 상태를 부분 확대하여 보여주는 사시도
도 13은 도 12에 도시된 프로브와 접점핀 부분의 확대된 사시도
도 14는 도 13의 저면 사시도
도 15a 내지 도 15c는 본 발명을 채용한 프로브의 전압 프로브핀의 구조를 개념적으로 보여주는 사시도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조에 대해 상세히 설명한다.
도면을 참조하면, 본 발명의 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조는 전지(2)의 충방전시에 상기 전지(2)의 전극에 접촉되어 전원을 인가하는 프로브핀(20)을 구비한 전지 충방전용 프로브에 있어서, 상기 프로브핀(20)에 전기적으로 연결된 케이블(110)과, 이러한 케이블(110)에 연결된 접점부(130)와, 이 접점부(130)에 접촉되는 접점핀(59)과, 이 접점핀(59)을 전원 공급부에 통전 가능하게 연결하는 케이블(110)을 포함하는 것으로, 주로 전지 충방전 시스템(40)(예를 들어, DCIR 시스템 장비)에 장착되는 프로브의 전기 배선 구조이다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 전지 충방전 시스템(40)은 상하부측의 어퍼 플레이트(42)와 베이스 플레이트(44)가 복수개의 서포팅 포스트(46)를 통해서 서로 나란하게 배치된 시스템 본체와, 이 시스템 본체의 어퍼 플레이트(42)에 지지된 메인 실린더(50)와, 상기 베이스 플레이트(44)에 지지되며 내부에는 복수개의 전지(2)(또는 전지셀)을 수용하는 공간부가 구비된 트레이(52)와, 상기 어퍼 플레이트(42)와 베이스 플레이트(44) 사이에 배치되도록 서포팅 포스트(46)에 상대 승강 가능하게 결합되며 상기 메인 실린더(50)에 연결된 무빙 플레이트(54)와, 이 무빙 플레이트(54)에 장착되어 트레이(52)와 마주하도록 배치된 프로브핀 블록(56)과, 이 프로브핀 블록(56)의 상부에 배치되도록 무빙 플레이트(54)에 장착된 엠씨핀 블록(58)(MC Pin Block)과, 상기 무빙 플레이트(54)에 장착됨과 동시에 엠씨핀 블록(58)에 연결되어 엠씨핀 블록(58)을 무빙 플레이트(54)에 대해 상대 승강되도록 하는 엠씨핀 블록 업다운 실린더(60)를 포함하는 구성이다. 프로브핀 블록(56) 상부 위치의 지지블록(56a)에 엠씨 접점 플레이트 지지블록(134)이 장착되고, 엠씨 접점 플레이트 지지블록(134)의 양측에 형성된 슬롯에 엠씨 접점 플레이트(132)가 끼워짐으로써, 엠씨 접점 플레이트(132)가 엠씨 접점 플레이트 지지블록(134)에 고정된 구조를 이루고 있다. 상기 지지블록(56a)은 무빙 플레이트(54)의 저면에 연결바아 등을 매개로 장착되어 있다.
상기 전지 충방전 시스템(40)의 프로브핀 블록(56)에 프로브가 장착된다. 이때, 프로브는 핀바디(10)에 복수개의 프로브핀(20), 다시 말해, 복수개의 전류 프로브핀(20A)과 중앙부의 전압 프로브핀(20B)을 포함하는데, 상기 프로브의 주요부인 핀바디(10) 외주면에 나사부가 형성되고, 나사부의 하측에는 걸림 플랜지부가 형성되어, 핀바디(10)가 프로브핀 블록(56)에 형성된 결합홀에 끼워진 상태에서 핀바디(10) 외주면의 나사부에 고정용 너트를 체결함으로써 핀바디(10)의 걸림 플랜지부는 프로브핀 블록(56)의 저면에 고정되고 고정용 너트는 프로브핀 블록(56)의 상면에 고정됨으로써 상기 프로브를 전지 충방전 시스템(40)의 프로브핀 블록(56)에 장착되도록 구성할 수 있으며, 상기 프로브핀(20)들은 트레이(52)에 적재된 전지(2)의 전극과 마주하는 위치에 배치되도록 구성된다. 물론, 상기 엠씨핀 블록(58)에는 전원 공급부에 플렉시블한 재질의 커런트 케이블(110) 등을 매개로 전기적으로 연결된 통전성의 접점핀(59)(즉, 엠씨핀)이 구비되고, 이러한 접점핀(59)은 엠씨핀 블록 업다운 실린더(60)에 의해 엠씨핀 블록(58)이 하강함에 따라 상기 프로브핀(20)에 플렉시블 커런트 케이블(110)과 버스바(120)를 매개로 연결된 엠씨 접점 플레이트(132)(32)에 접촉됨으로써 상기 프로브의 각각의 프로브핀(20)들을 통해 전윈 공급부의 전원이 전극에 인가되도록 할 수 있는 것이다. 부호 134는 엠씨 접점 플레이트 지지블록으로서, 이러한 엠씨 접점 플레이트 지지블록(134)은 엠씨 핀블록(58) 상부 위치의 지지블록(56a)에 장착되어 있다.
상기한 바와 같이, 전지 충방전용 프로브의 프로브핀(20)은 전지(2)의 전극에 전류를 인가하는 전류 프로브핀(20A)과, 전지(2)의 전극에 접촉되어 전압을 측정하는 전압 프로브핀(20B)으로 구성되어, 각각의 전류 프로브핀(20A)과 접점부(130) 사이에 플렉시블 커런트 케이블(110)이 연결된다.
이때, 커런트 케이블(110)은 복수개의 구리선이 꼬여진 구조로 이루어진다. 상기 프로브의 각각의 전류 프로브핀(20A)에는 버스바(120)를 매개로 커런트 케이블(110)이 연결되는데, 전류 프로브핀(20A)에는 버스바(120)가 용접 등의 방식으로 연결되고, 프로브핀(20)의 버스바(120)도 커런트 케이블(110)에 용접 등의 방식으로 연결되며, 상기 커런트 케이블(110)의 타단부에는 수평부와 수직부를 갖는 버스바(122)의 수직부가 용접 등의 방식으로 연결되며, 상기 커런트 케이블(110)이 연결된 버스바(122)의 수평부는 볼트 등의 통전성 체결구를 매개로 후술할 접점부(130)를 구성하는 통전성 엠씨 접점 플레이트(132)에 연결되어 있다. 부호 134는 통전성 엠씨 접점 플레이트(132)을 장착하여 지지하기 위한 엠씨 접점 플레이트 지지블록으로서, 이러한 엠씨 접점 플레이트 지지블록(134)의 양측에 인서트 슬롯이 형성성되어, 이러한 인서트 슬롯에 한 쌍의 통전성 엠씨 접점 플레이트(132)이 끼워져 결합되고, 엠씨 접점 플레이트 지지블록(134)의 상부에는 상측으로 개구된 핀삽입홀이 형성되어, 이러한 핀삽입홀에 접점핀(59)이 들어와서 통전성 엠씨 접점 플레이트(132)에 접촉됨으로써 전류가 통전될 수 있게 된다. 상기와 같이, 엠씨 접점 플레이트 지지블록(134)은 엠씨핀 블록(58) 상측의 지지블록(56a)에 고정되어 있다.
상기 프로브를 구성하는 전류 프로브핀(20A)과 전압 프로브핀(20B)은 전지 충방전 시스템(40)의 프로브핀 블록(56)에 장착되고, 상기 전압 프로브핀(20B)은 프로브핀 블록(56)에 장착된 로워 볼티지핀(150A)에 볼티지 센싱 케이블(154)을 매개로 통전 가능하게 연결되고, 상기 로워 볼티지핀(150A)의 상부 위치에는 프로브핀 블록(56)의 상부 위치에서 상대 승강되는 엠씨핀 블록(58)이 구비되고, 상기 엠씨핀 블록(58)에는 로워 볼티지핀(150A)의 상단부에 접촉되는 어퍼 볼티지핀(150B)이 구비되며, 상기 어퍼 볼티지핀(150B)은 볼티지 센싱 케이블(154)을 매개로 전지 충방전 시스템(40)의 전압 측정부에 연결된 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 전류 프로브핀(20A)과 전압 프로브핀(20B)을 구비한 전지 충방전용 프로브는 전지 충방전 시스템(40)의 프로브핀 블록(56)에 장착되고, 상기 전류 프로브핀(20A)은 프로브핀 블록(56) 상부 위치의 접점부(130)의 엠씨 접점 플레이트(132)에 플렉시블 커런트 케이블(110)과 버스바(120)를 매개로 연결되고, 상기 접점부(130)의 상부 위치에 구비된 엠씨핀 블록(58)에는 접점부(130)에 접촉되어 전류가 인가 상태로 전환하는 접점핀(59)(즉, 엠씨핀)이 구비되며, 상기 접점핀(59)은 플렉시블 커런트 케이블(110)과 버스바(142)를 매개로 전원 공급부에 연결된 구조를 가질 수 있다. 프로브핀 블록(56) 상부 위치의 지지블록(56a)에 엠씨 접점 플레이트 지지블록(134)이 장착되고, 엠씨 접점 플레이트 지지블록(134)의 양측에 형성된 슬롯에 엠씨 접점 플레이트(132)가 끼워짐으로써, 엠씨 접점 플레이트(132)가 엠씨 접점 플레이트 지지블록(134)에 고정된 구조를 이루고 있다. 상기 지지블록(56a)은 전지 충방전 시스템(40)의 무빙 플레이트(54)의 저면에 연결바아 등을 매개로 장착된 구조를 가질 수 있다.
상기 접점부(130)는 상면에 원형의 콘택트 돌부가 구비된 두 개의 통전성 엠씨 접점 플레이트(132)를 구비하는데, 상기와 같이 접점부(130)의 엠씨 접점 플레이트 지지블록(134)에는 슬롯이 형성되어 있어서, 두 개의 통전성 엠씨 접점 플레이트(132)가 슬롯에 끼워져 엠씨 접점 플레이트 지지블록(134)에 결합된 구조를 가지고 있다.
상기 엠씨핀 블록(58)에는 핀결합홀이 형성되고, 접점핀(59)은 외주면에 나사부와 지지턱이 구비되어, 엠씨핀 블록(58)의 핀결합홀에 접점핀(59)을 삽입하여 접점핀(59) 외주면의 나사부에 너트를 체결하여, 접점핀(59)이 지지턱과 너트에 의해 엠씨핀 블록(58)의 핀결합홀에 고정된 구조를 가지고 있으며, 이러한 접점핀(59)의 하단부는 상기 접점부(130)를 구성하는 엠씨 접점 플레이트(132)의 콘택트 돌부와 마주하는 위치에 배치되어, 엠씨핀 블록(58)이 하강함에 따라 접점핀(59)의 하단부가 접점부(130)의 엠씨 접점 플레이트(132)의 콘택트 돌부에 접촉됨으로써 상기 프로브를 구성하는 각각의 전류 프로브핀(20A)에 전류가 인가되도록 할 수 있다.
또한, 상기 접점핀(59)의 상부 외주면에는 다른 나사부가 형성되고, 버스바(140)는 니은자 형상으로 구성되면서 수평부에 결합홀이 형성되어 있어서, 버스바(140)의 수평부의 결합홀을 접점핀(59)에 끼워서 버스바(140)의 수평부 상하측에 체결된 한 쌍의 상하 너트로 버스바(140)를 고정할 수 있고, 이러한 버스바(140)는 엠씨 접점 플레이트 지지블록(134)의 상부에 승강 가능하게 결합된 어퍼 플레이트(42)의 버스바(142)에 플렉시블 커런트 케이블(110)을 매개로 연결되어 있다. 상기 어퍼 플레이트(42)의 슬릿에 결합된 버스바(142)와 접점핀(59)에 고정된 버스바(140)에 복수개의 구리선이 꼬여진 구조의 플렉시블 커런트 케이블(110) 상하단부가 각각 용접 방식으로 연결되어 있다.
고용량 전지(2)(예를 들어, 200A/h 정도 용량의 전지(2))에 대한 원활하고 신속한 충방전 작업을 위하여 전류를 인가하는 통로인 커런트 케이블(110)에 순간적으로 고용량 전류가 통전될 수 있도록 다량의 가는 구리선을 꽈배기식으로 꼬아서 커런트 케이블(110)을 형성하게 된다.
이때, 다량의 가는 구리선이 꼬아서 이루어진 커런트 케이블(110)에서 어느 구리선은 버스바와의 사이에 접촉이 이루어지고 다른 구리선은 버스바와의 사이에 접촉이 이루어지지 않으면 전류 인가 효율이 떨어지고 저항이 높아지게 되어서 결과적으로 전지 충방전 효율성 등이 저하될 수 있다.
본 발명은 특수한 용접 구조에 의해 프로브의 프로브핀(20)들과 전원 공급부 사이의 완전한 전기적 접속이 이루어지도록 함으로써 전지(2)에 대한 충방전 효율성 등이 저하는 것을 방지한 점에서 주요 특징이 있다.
구체적으로, 상기 전지 충방전용 프로브를 구성하는 전류 프로브핀(20A)과 접점부(130) 사이에 연결된 커런트 케이블(110)은 복수개의 구리선이 꼬여진 구조로 형성되고, 이러한 커런트 케이블(110)을 구성하도록 서로 꼬여진 구조의 구리선 끝부분을 구리 용융 온도 이상의 온도로 높여서 각각의 개별 구리선이 용융되었다가 일체형으로 고착 경화된 접속편(112)을 형성하여, 커런트 케이블(110)에 형성된 접속편(112)을 버스바(120)에 고온 용융 접합시켜서 전기 배선 구조를 형성한다.
일반적으로, 구리의 용융 온도는 1,083℃로 알려져 있는데, 본 발명의 경우 구리의 용융 온도에 착안하여 상기 커런트 케이블(110)의 끝부분(구체적으로, 버스바(120)에 용접으로 접속될 부분)을 상기 구리 용융 온도 또는 그 이상의 온도로 올려서 용융시켜서 각각의 구리선이 하나의 일체형 구리 접속편(112)으로 형성되도록 하고, 이러한 커런트 케이블(110)에 형성된 일체형 접속편(112)을 상기 프로브의 각 프로브핀(20)(구체적으로는 전류 프로브핀(20A)을 의미함)에 연결된 버스바(120)에 접합시킨 구성이며, 이로 인하여 다량의 가는 구리선이 꼬아서 이루어진 커런트 케이블(110)에서 어느 구리선은 버스바(120)와의 사이에 접속이 이루어지고 다른 구리선은 버스바(120)와의 사이에 접속이 이루어지지 않는 경우가 없이 모든 구리선이 상기 접속편(112)을 통하여 일체형으로 버스바(120)에 접속되므로, 전류 인가 효율이 떨어지거나 저항이 높아지게 되는 경우를 방지하므로, 결과적으로 전지(2) 충방전 효율성 등이 저하되는 것을 방지하는 효과가 있다.
좀더 구체적으로, 상기 프로브의 전류 프로브핀(20A)에 결합되는 버스바(120)는 원통형 바아 형상으로 구성되고, 이러한 전류 프로브핀(20A)에 결합되는 버스바(120)는 구리 재질로 구성됨과 동시에 표면은 은도금 처리되어 있는데, 상기 커런트 케이블(110)의 끝부분을 은도금 처리되어 있는 버스바(120)에 접촉시킨 상태에서 상기한 은의 용융 온도인 1,083℃ 혹은 그 이상의 온도로 가열하면, 상기 커런트 케이블(110)의 끝부분에 각각의 가는 구리선이 용융된 구리 접속편(112)이 형성됨과 동시에 이러한 구리 접속편(112)은 버스바(120)의 표면에 용접식으로 접합되므로, 상기와 같은 구조의 버스바(120)와 커런트 케이블(110) 사이의 견실한 접속 구조를 구현할 수 있으며, 결과적으로 커런트 케이블(110)과 프로브의 각각의 전류 프로브핀(20A) 사이의 견고한 전기적 접속이 이루어지도록 할 수 있는 것이다. 이때, 은의 용융 온도는 구리의 용융 온도보다 낮은 962℃로 알려져 있어서, 상기와 같은 구리의 용융 온도나 그 이상의 온도로 커런트 케이블(110)과 버스바(120)의 접촉 부위를 가열하면, 당연히 버스바(120) 표면의 은도금층도 용융되므로, 버스바(120)의 구리 표면과 커런트 케이블(110)의 구리 표면이 접속되는 구조를 가질 수 있으며, 이처럼 버스바(120)와 커런트 케이블(110)을 같은 구리끼리 접속한 구조를 가짐으로써, 버스바(120)와 커런트 케이블(110) 사이의 접속 강도는 견실하면서도 통전성도 우수한 효과를 가질 수 있고, 이것은 결과적으로 전지(2) 충방전을 위한 전류의 통전성이 우수하여 전지(2)의 충방전 효율성을 높일 수 있다는 것을 의미한다.
바람직하게, 상기 커런트 케이블(110)의 끝단을 상기 구리 용융 온도로 녹여서 버스바(120)에 접속하기 이전에 먼저 버스바(120)의 구리 부분이 표면에 노출되도록 버스바(120)의 일부 표면을 긁어내는 스크래칭 과정을 통해 스크래칭 박피부(122a)를 형성하고, 이러한 버스바(120) 표면에 형성된 스크래칭 박피부(122a)에 커런트 케이블(110)의 끝단을 접촉시켜 상기한 구리 용융 온도를 가해주면 상기 버스바(120)와 커런트 케이블(110) 사이의 접속 친화력이 더욱 높아지므로, 상기한 전지(2)의 충방전 효율성 등을 더욱 향상시킬 수 있을 것이다.
또한, 상기 전류 프로브핀(20A)에 결합되는 버스바(120)는 원통형 바아 형상으로 구성되고, 상기 버스바(120)의 상단부에는 평탄면을 갖는 접합 돌편(120a)을 형성하여, 상기 접합 돌편(120a)의 평탄면에 커런트 케이블(110)의 접속편(112)을 용융 접합시키도록 구성할 수 있는데, 이러한 경우 커런트 케이블(110)의 접속편(112)과 버스바(120)의 접합 돌편(120a)이 면 접촉식으로 접속되므로, 버스바(120)와 커런트 케이블(110) 사이의 접속 강도를 더욱 향상시킬 수 있을 것이다. 상기 커런트 케이블(110)과 버스바(120)가 각각 접속편(112)과 접합 돌편(120a)에 의해 넓은 면접촉으로 접속되어 있으므로, 접합 강도에 있어서 더욱 견고한 구조를 가질 수 있는 것이다.
또한, 상기 접점핀(59)과 버스바(122) 사이에 연결된 커런트 케이블(110)은 복수개의 구리선이 꼬여진 구조로 형성되고, 이처럼 커런트 케이블(110)을 구성하도록 서로 꼬여진 구조의 구리선 끝부분을 상기와 마찬가지로 구리 용융 온도 이상의 온도로 높여서 각각의 개별 구리선이 용융되었다가 일체형으로 고착 경화된 접속편(112)을 형성하여, 커런트 케이블(110)에 형성된 접속편(112)을 버스바(122)에 고온 용융 접합시켜서 전기 배선 구조를 형성할 수 있다.
또한, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 버스바(140,142)는 접점핀(59)에 결합되는 니은자 형상의 접점핀(59)용 버스바(140)와, 엠씨 접점 플레이트 지지블록(134)에 결합된 판형상의 전원 공급용 버스바(142)로 구성되며, 상기 접점핀(59)용 버스바(140)와 전원 공급용 버스바(142)에 커런트 케이블(110)의 양단부에 형성된 각각의 접속편(112)을 용융 접합시킨 구조를 가질 수 있다.
좀더 구체적으로, 상기 접점핀(59)에 연결된 버스바(140)는 수평부와 수직부를 갖는 대략 니은자 형상으로 구성됨과 동시에 그 재질은 구리로 이루어지고, 상기 버스바(140)의 표면은 니켈 도금 처리되어 있는데, 상기 커런트 케이블(110)의 끝부분을 니켈 도금 처리되어 있는 버스바(140,142)에 접촉시킨 상태에서 상기한 은의 용융 온도인 1,083℃ 혹은 그 이상의 온도로 가열하면, 상기 커런트 케이블(110)의 끝부분에 각각의 가는 구리선이 용융된 구리 접속편(112)이 형성됨과 동시에 이러한 구리 접속편(112)은 버스바(140 및 142)의 표면에 접합되므로, 상기와 같은 구조의 버스바(140 및 142)와 커런트 케이블(110) 사이의 접속 구조를 구현할 수 있으며, 결과적으로 커런트 케이블(110)과 프로브의 각각의 전류 프로브핀(20A) 사이의 전기적 접속이 이루어지도록 할 수 있는 것이다.
이때, 니켈의 용융 온도는 구리의 용융 온도보다 높은 1,452℃로 알려져 있어서, 상기와 같은 구리의 용융 온도나 그 이상의 온도로 커런트 케이블(110)과 버스바(140 및 142)의 접촉 부위를 가열하더라도 니켈 도금층이 용융되지 않게 되므로, 상기 버스바(140 및 142)의 구리 부분이 표면에 노출되도록 스크래칭 박피부(142a)를 버스바(140 및 142)의 일부에 미리 형성하고, 이러한 스크래칭 박피부(142a)(즉, 니켈 도금이 벗겨져 구리가 노출된 표면)에 커런트 케이블(110)의 접속편(112)을 용접식으로 접합시켜서 구성하면, 버스바(140 및 142)의 구리 표면과 커런트 케이블(110)의 구리 표면이 접속되는 구조를 가질 수 있으며, 이처럼 버스바(140 및 142)와 커런트 케이블(110)을 같은 구리끼리 접속한 구조를 가짐으로써, 버스바(140 및 142)와 커런트 케이블(110) 사이의 접속 강도는 견실하면서도 통전성도 우수한 효과를 가질 수 있을 것이다. 상기 엠씨핀 블록(56)에 결합된 판형상의 전원 공급용 버스바(142)와 커런트 케이블(110) 및 니은자 형상의 버스바(140)와 커런트 케이블(140)이 역시 상기와 같은 접합 방식으로 접속되는 구조를 가질 수 있는 것이다.
그리고, 상기 프로브의 전압 프로브핀(20B)에 연결되는 볼티지 센싱 케이블(154) 역시 상기와 같은 접합 방식으로 접속되는 구조를 가질 수 있으며, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다. 도 14b와 도 14c에서는 볼티지 센싱 케이블(154)이 어퍼 볼티지핀(20B)에 접속된 상태가 도시되어 있지만, 도 14b와 도 14c에 도시된 볼티지 센싱 케이블(154)이 상기와 같은 접속 구조를 가질 수 있다는 것으로 이해해야 할 것이다.
상기와 같은 구조의 전지 충방전 시스템(40)에 장착된 프로브를 이용하여 전지(2) 충방전 작업을 하는 과정을 간단히 설명하면, 메인 실린더(50)에 의해 무빙 플레이트(54)와 프로브핀 블록(56)이 트레이(52) 방향으로 하강하면, 상기 핀바디(10)와 이에 장착된 복수개의 프로브핀(20)들이 하강하여 전지(2)의 전극 표면에 프로브핀(20)의 하단부가 압지된 상태가 된다.
다음, 무빙 플레이트(54)에 구비된 엠씨핀 블록(58)과 이에 장착된 접점핀(59)(즉, 엠씨핀)이 엠씨핀 블록 업다운 실린더(60)에 의해 하강하면, 접점핀(59)이 프로브핀(20)에 플렉시블 커런트 케이블(110) 등을 매개로 연결된 엠씨 접점 플레이트(132)에 접촉되며, 이러한 상태에서 전원을 인가하여 전지(2) 충방전 작업을 할 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명의 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조는 전지 충방전 시스템(40)의 무빙 플레이트(54)와 프로브핀 블록(56)의 승강에 따라 프로브의 각 프로브핀(20)에 전원을 인가하는 작동을 할 때에 상기와 같은 주요 구조와 커런트 케이블(110) 및 프로브의 각 프로브핀(20)들 사이의 특수한 접속 구조로 인하여 전지(2)의 충방전(특히, 고용량 전지(2)의 충방전)을 위한 정확한 전압 전류 공급이 가능하도록 견실하고 안정적인 전기 배선 구조의 제공이 가능한 장점을 갖게 된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 원형봉 형상의 버스바(120)(케이블 소켓이라고도 함)를 프로브핀(20)에 납땜(LS)하는 방식으로 접속하는 방식을 채용할 수도 있다. 즉, 프로브핀(20)에 원형봉 형상의 버스바(120)를 삽입하여 접속할 때에 프로브핀(20)과 버스바(120) 사이에 땜납을 도포하고, 이러한 땜납이 경화된 납땜(LS)에 의해 버스바(120)를 프로브핀(20)에 보다 견고하게 접속할 수 있으며, 이러한 납땜(LS)을 매개로 버스바(120)를 프로브핀(20)에 접속함으로 인하여 결과적으로 전선 접속 구조가 더욱 견고하게 될 수 있는 효과가 있다. 도 4에서는 전류 프로브핀(20A)에 납땜(LS)으로 버스바(120)를 접속한 실시예가 도시되어 있으나, 전압 프로브핀(20B)는 상기 납땜(LS) 방식에 의해 버스바(120)와 볼티지 센싱 케이블을 접속하는 구성도 채용 가능함은 물론이다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
10. 핀바디 20. 프로브핀
20A. 전류 프로브핀 20B. 전압 프로브핀
40. 전지 충방전 시스템 42. 어퍼 플레이트
44. 베이스 플레이트 46. 서포팅 포스트
50. 메인 실린더 52. 트레이
54. 무빙 플레이트 56. 프로브핀 블록
56a. 지지블록 58. 엠씨핀 블록
59. 접접핀(엠씨핀) 110. 커런트 케이블
112. 접속편 120. 버스바
120a. 접합 돌편 122. 버스바
122a. 스크래칭 박피부 130. 접점부
132. 엠씨 접점 플레이트 134. 엠씨 접점 플레이트 지지블록
140. 버스바 142. 버스바
142a. 스크래칭 박피부 150. 볼티지 핀
150A. 로워 볼티지 핀 150B. 어퍼 볼티지 핀

Claims (10)

  1. 전지의 충방전시에 상기 전지의 전극에 접촉되어 전원을 인가하는 프로브핀을 구비한 전지 충방전용 프로브에 있어서,
    상기 프로브핀에 전기적으로 연결된 케이블과;
    상기 케이블에 연결된 접점부와;
    상기 접점부에 접촉되는 접점핀과;
    상기 접점핀을 전원 공급부에 통전 가능하게 연결하는 케이블;을 포함하며,
    상기 프로브핀은 상기 전지의 상기 전극에 전류를 인가하는 전류 프로브핀과, 상기 전지의 상기 전극에 접촉되어 전압을 측정하는 전압 프로브핀으로 구성되고, 상기 전류 프로브핀과 상기 접점부 사이에 연결된 커런트 케이블은 복수개의 구리선이 꼬여진 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전류 프로브핀에는 버스바를 매개로 상기 커런트 케이블이 연결되고, 상기 접점부와 상기 커런트 케이블은 버스바를 매개로 상호 통전 가능하게 연결되며, 상기 접점부에 접촉되는 접점핀은 버스바와 커런트 케이블을 매개로 전원 공급부에 통전 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전류 프로브핀과 상기 접점부 사이에 연결된 커런트 케이블은 복수개의 구리선이 꼬여진 구조로 형성하고, 상기 커런트 케이블을 구성하도록 서로 꼬여진 구조의 구리선 끝부분을 구리 용융 온도 이상의 온도로 높여서 각각의 개별 구리선이 용융되었다가 일체형으로 고착 경화된 접속편을 형성하여, 상기 커런트 케이블에 형성된 상기 접속편을 상기 버스바에 고온 용융 접합시켜서 구성된 것을 특징으로 하는 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전류 프로브핀에 결합되는 상기 버스바는 구리 재질로 구성됨과 동시에 표면은 은도금 처리되어, 상기 버스바의 구리 부분이 표면에 노출되도록 하는 스크래칭 박피부를 상기 버스바의 일부에 형성하고, 상기 스크래칭 박피부에 상기 커런트 케이블에 형성된 상기 접속편을 용융 접합시켜서 구성한 것을 특징으로 하는 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전압 프로브핀은 볼티지 센싱 케이블을 매개로 로워 볼티지핀에 연결되고, 상기 로워 볼티지핀은 상부 위치에서 승강되는 어퍼 볼티지핀에 접촉되며, 상기 어퍼 볼티지핀은 볼티지 센싱 케이블을 매개로 전지 충방전 시스템의 전압 측정부에 연결된 것을 특징으로 하는 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전류 프로브핀과 상기 전압 프로브핀은 전지 충방전 시스템의 프로브핀 블록에 장착되고, 상기 전압 프로브핀은 상기 프로브핀 블록의 상부 위치에 구비된 로워 볼티지핀에 볼티지 센싱 케이블을 매개로 통전 가능하게 연결되고, 상기 로워 볼티지핀의 상부 위치에는 상기 프로브핀 블록의 상부 위치에서 상대 승강되는 엠씨핀 블록이 구비되고, 상기 엠씨핀 블록에는 상기 로워 볼티지핀의 상단부에 접촉되는 어퍼 볼티지핀이 구비되며, 상기 어퍼 볼티지핀은 볼티지 센싱 케이블을 매개로 전압 측정부에 연결된 구조를 가진 것을 특징으로 하는 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전류 프로브핀과 상기 전압 프로브핀은 전지 충방전 시스템의 프로브핀 블록에 장착되고, 상기 전류 프로브핀은 상기 프로브핀 블록에 구비된 접점부에 커런트 케이블과 버스바를 매개로 연결되고, 상기 접점부의 상부 위치에 구비된 엠씨핀 블록에는 상기 접점부에 접촉되어 전류를 인가 상태로 전환하는 접점핀이 구비되며, 상기 접점핀은 커런트 케이블과 버스바를 매개로 전원 공급부에 연결된 것을 특징으로 하는 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 접점핀과 상기 버스바 사이에 연결된 상기 커런트 케이블은 복수개의 구리선이 꼬여진 구조로 형성하고, 상기 커런트 케이블을 구성하도록 서로 꼬여진 구조의 구리선 끝부분을 구리 용융 온도 이상의 온도로 높여서 각각의 개별 구리선이 용융되었다가 일체형으로 고착 경화된 접속편을 형성하여, 상기 커런트 케이블에 형성된 상기 접속편을 상기 버스바에 고온 용융 접합시켜서 구성된 것을 특징으로 하는 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전류 프로브핀에 결합되는 상기 버스바는 구리 재질로 구성됨과 동시에 표면은 니켈 도금 처리되어, 상기 버스바의 구리 부분이 표면에 노출되도록 스크래칭 박피부를 상기 버스바의 일부에 형성하고, 상기 스크래칭 박피부에 상기 커런트 케이블에 형성된 상기 접속편을 용융 접합시켜서 구성한 것을 특징으로 하는 전지 충방전 프로브용 전기 배선 구조.
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