KR101381428B1 - 전지 충방전용 프로브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지 충방전용 프로브를 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 본 발명의 전지 충방전용 프로브의 구조는 복수개의 핀장착부가 구비된 핀바디와; 상기 핀바디의 상기 핀장착부에 결합되어 일정 간격 이격되도록 배치되며 전지의 일측으로 돌출된 전극과의 사이에 비접촉 공간부를 확보함과 동시에 상기 전지의 상기 전극에 통전 가능하게 접촉된 상태로 상기 전지에 충전을 위한 전류를 인가하는 복수개의 프로브핀을 포함하며, 상기 프로브핀은 상기 전지의 상기 전극에 접촉시 상기 전극의 표면에 복수개의 전류 인가 접촉면을 확보하여 전류 인가시 접촉 저항을 감소시키도록 상기 핀바디의 중심부를 기준으로 방사 방향으로 배치된 전류 프로브핀과, 상기 전류 프로브핀의 내측 위치에 배치되도록 상기 핀바디의 상기 핀장착부에 구비되며 하측부에 구비된 삽입 결합홈은 상기 전지의 상기 전극에 끼워져 접촉되는 전압 프로브핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전지 충방전용 프로브{Secondary battery charge and discharge probe}
본 발명은 전지에서 전극이 돌출된 형태의 전지를 충전하기 위한 전지 충방전용 프로브에 관한 것으로, 특히 대용량의 전지 충전을 위하여 전류 인가시 전지 접촉 부위에서의 접촉 저항을 최소화시킴으로써 전지 충방전 효율성을 향상시킬 수 있는 전지 충방전용 프로브에 관한 것이다.
일반적으로, 전지는 화학적 또는 물리적 반응을 이용하여 전기에너지를 얻도록 한 것으로서, 이러한 화학적인 전지는 1차전지와 2차전지로 나누어진다. 망간전지, 알칼리전지 및 수은전지 등과 같이 한번 사용하고 버리는 전지를 1차 전지라 하며, 충전지나 납축전지처럼 전기를 다 쓰고 난 뒤 다시 충전시켜 사용할 수 있는 전지를 2차 전지라 하는데, 최근에는 핸드폰, PDA, 스마트폰 및 노트북컴퓨터 등 휴대용 전자기기의 보급이 증가되면서, 1회 충전으로 오래 사용할 수 있으며 수명이 긴 2차 전지에 대한 기술개발이 요구되고 있다. 이러한 2차 전지에는 니켈-카드뮴(Ni-Cd), 니켈-수소(Ni-MH), 납축전지(SLA), 리튬-이온(lithium-Ion) 및 리튬-폴리머(lithium-polymer) 등이 있다. 이러한 2차 전지는 충방전 효율이나 전류용량 등을 고려하여 내부에 여러 개의 셀 즉, 단위전지들을 연결한 전지팩 형식으로 이루어져 있는데, 현재는 높은 에너지 밀도, 경량, 고전압, 무공해, 고출력, 고속충전, 우수한 수명 등의 장점을 지닌 리튬전지가 각광을 받고 있으며, 리튬전지는 리튬이온전지, 리튬이온폴리머전지 및 리튬금속폴리머전지 등으로 분류되고 있다.
이러한 리튬전지의 제조공정에 대해 설명하면, 베어셀(bare cell)에 회로나 단자 또는 연결부품을 결합시킨 후 케이스 조립되는 하드팩(hard pack) 공정과 이 하드 팩에 충방전(formation)을 진행하는 충방전 공정으로 이루어진다. 여기서, 상기 하드팩 공정시 제품의 용도 및 요구되는 특성에 맞게 전지의 형태 및 모양이 결정되며, 충방전 공정시 전지의 성능이 결정되고 제품의 양부가 판정된다.
한편, 전지 충방전 과정은 프로브를 이용하여 이루어지는 경우가 많다. 이러한 프로브에는 전류와 전압이 인가되는 프로브핀이 구비되어 있어서, 상기 프로브의 전류 프로브핀과 전압 프로브핀이 각각 전지의 전지셀에 구비된 전극 단자에 압지된 상태에서 전지에 대한 충방전이 이루어지는 것이다.
그런데, 상기 프로브의 프로브핀이 전지의 전극에 접촉된 상태에서 충방전을 하다 보면, 프로브핀과 전극의 접촉 부위에서의 접촉 저항에 의해 전류 손실이 초래되므로, 전지 충방전 효율이 저하되는 문제가 있다. 특히, 충전 용량이 상대적으로 높은 고용량 전지의 경우에는 그에 상응하는 고용량 전류를 신속하게 충방전해야 하는데, 상대적으로 고용량 전지의 경우 상기와 같은 접촉 저항으로 인하여 전류 손실이 그만큼 많이 초래되는 문제가 있다. 예를 들어, 용량이 200A/h 정도가 되는 고용량 전지의 경우 200A를 신속충전해야 하는데, 상기 프로브핀과 전지의 전극과의 접촉 부위의 전기 저항이 높아서 열이 많이 발생하고, 이로 인하여 전기가 열로 손실되어 전지 충전도 제대로 되지 않아서 충전 효율이 저하되며, 전지 충전이 제대로 이루어지지 않는 만큼 에러가 발생되고, 실제 전지의 용량이 줄어서 나와버리는 문제가 생기는 것이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전지 충방전시에 프로브핀과 전지 사이의 접촉 저항을 최소화시킴으로써 전지에 대한 충방전 효율성을 향상시킬 수 있는 전지 충방전용 프로브를 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 복수개의 핀장착부가 구비된 핀바디와; 상기 핀바디의 상기 핀장착부에 결합되어 일정 간격 이격되도록 배치되며 전지의 일측으로 바아 형태로 돌출된 전극과의 사이에 비접촉 공간부를 확보한 상태에서 상기 전지의 상기 전극의 일부 표면에 통전 가능하게 접촉면을 형성하여 상기 전지에 충전을 위한 전류를 인가하는 복수개의 프로브핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 충방전용 프로브가 제공된다.
상기 프로브핀은, 상기 전지의 상기 전극에 접촉시 상기 전극의 표면에 복수개의 전류 인가 접촉면을 확보하여 전류 인가시 접촉 저항을 감소시키도록 상기 핀바디의 중심부를 기준으로 방사 방향으로 배치된 전류 프로브핀과, 상기 전류 프로브핀의 내측 위치에 배치되도록 상기 핀바디의 상기 핀장착부에 구비되며 하단부에 구비된 삽입 결합홈은 상기 전지의 상기 전극에 끼워져 접촉되는 전압 프로브핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전압 프로브핀의 상기 삽입 결합홈 내부에는 하단부에서 상단부로 갈수록 직경이 점차적으로 좁아지는 테이퍼부가 구비되고, 상기 삽입 결합홈 내부의 상기 테이퍼부는 상기 전지의 상기 바아 형상의 전극에 하향 경사지도록 형성된 테이퍼부의 각도와 동일하게 구성되어, 상기 전압 프로브핀의 상기 삽입 결합홈이 상기 전극에 끼워질 때에 상기 삽입 결합홈 내부의 상기 테이퍼부가 상기 전극의 상기 테이퍼부에 면접촉 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 전류 프로브핀과 상기 전압 프로브핀은, 상기 전극의 표면과 마주하는 면에 복수개의 콘택트 돌기가 더 구비되어, 상기 콘택트 돌기가 상기 전극의 표면에 접촉된 상태로 전류를 인가하는 것이 바람직하다.
상기 콘택트 돌기는 상기 전극의 표면과 점으로 접촉되도록 끝이 뾰족한 콘택팅 첨두부가 더 구비되는 것이 바람직하다.
상기 전류 프로브핀과 상기 전압 프로브핀의 상기 전극과 접촉하는 하단부에는 중심부가 볼록한 곡면부가 구비되며, 상기 곡면부에 상기 전극의 표면에 접촉되는 복수개의 콘택트 돌기가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 전압 프로브핀은 상기 삽입 결합홈에 끼워져 접촉되는 상기 전지의 상기 전극을 밀어주도록 상대 운동 가능한 푸시핀을 더 구비할 수 있다.
본 발명에 의하면, 핀바디에 서로 나란하게 장착된 복수개의 전류 프로브핀의 하단부와 전압 프로브핀의 하단부를 전지의 전극 표면에 접촉시킨 상태에서 전류 프로브핀을 통해서 전지의 전극에 전류를 인가함으로써 전지 충방전을 하게 되는데, 각각의 전류 프로브핀들이 일정 간격 이격되도록 배치되고 전압 프로브핀도 이격되어 있어서, 전지의 전극 표면에 복수개의 비접촉 공간부를 확보한 상태에서 복수개의 접촉면을 통해 인가되는 전원으로 전지 충방전 작업을 할 수 있기 때문에, 전지와 프로브핀과의 접촉 부위에서의 접촉 저항을 최소화시킬 수 있으며, 이러한 접촉 저항의 최소화로 인하여 전기가 많은 열발생으로 인하여 손실되는 등의 현상을 방지하므로, 전지에 대한 충방전 효율을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명에서 전류 프로브핀들과 전압 프로브핀은 전극의 표면과 마주하는 면에 복수개의 콘택트 돌기가 더 구비되어, 이러한 콘택트 돌기가 전극의 표면에 접촉된 상태로 전류를 인가하므로, 전지와 프로브핀들의 접촉 부위 저항을 더욱 줄일 수 있으므로, 전지 충방전 효율성이 더욱 향상되는 효과를 기대할 수 있게 된다. 나아가, 각각의 전압 프로브핀과 전류 프로브핀들에 구비된 콘택트 돌기는 전극의 표면과 점 접촉(point contact)되도록 끝이 뾰족한 콘택팅 첨두부가 더 구비되도록 함으로써, 전지의 전극과 프로브핀들 사이의 접촉 면적을 더욱 줄일 수 있어서, 상기와 같은 접촉 저항을 더더욱 낮출 수 있으므로 전지 충방전 효율이 더욱더 향상될 수 있다.
본 발명은 전지의 충방전시 일정한 고용량의 전류 전압이 흐를 수 있는 균일한 면과 균일한 압지력으로 프로브핀과 전지의 전극 사이 접촉이 가능하도록 설계되어 있으므로, 고용량 전지의 전극 면에 일정한 전류 전압을 흐를 수 있게 하는 효과가 있으며, 이로 인해, 전지 충방전 효율을 상당히 높일 수 있는 것이며, 특히, 고용량 전지(예를 들어, 200A 용량의 전지 등)의 원활한 충방전 작업이 가능하다는 점에서 큰 의미가 있는 것이라 하겠다.
이를테면, 본 발명은 전지의 전극에 접촉되는 복수개의 프로브핀 구성을 가짐으로써, 전지 접촉부와의 사이에 접촉 저항을 최소화시킬 수 있으므로, 전지(2) 충방전 효율성을 향상시키는 효과를 가진다. 즉, 본 건 기술 개발 사항은 특히 200A용 충전을 위하여 One Point 접촉을 복수개 포인트 접촉(예를 들어, Six Point 접촉) 방식으로 분할 접촉되는 방식으로 구현함으로써, 프로브핀과 전지 접촉 부위 사이의 접촉 저항을 최소화시킬 수 있는 것이며, 이로 인하여 전지 충방전 효율성의 극대화를 꾀할 수 있다는 점이 특징이다.
또한, 본 발명은 프로브핀과 전지 간에 직접 콘택트(Direct Contact)하는 방식으로서, 기존의 보조 접촉물 제거에 따른 공정을 감소시키는 효과도 갖는다는 점에서 의미가 크다 하겠다.
도 1은 본 발명에 의한 전지 충방전용 프로브의 사시도
도 2는 도 1에 도시된 주요부인 프로브핀의 저면을 보여주는 사시도
도 3은 도 1에 도시된 전지 충방전용 프로브를 장착한 전지 충방전 시스템의 정면도
도 4는 도 3의 일측면도
도 5는 도 3의 주요부의 확대도
도 6은 본 발명에 의한 전지 충방전용 프로브에 의해 충전되는 전지를 보여주는 사시도
도 7은 본 발명의 사용 상태를 보여주는 사시도
도 8은 도 7에 도시된 전류 프로브핀과 전극의 접촉 상태를 확대하여 보여주는 종단면도
도 9는 도 7에 도시된 전압 프로브핀과 전극의 접촉 상태를 확대하여 보여주는 종단면도
도 10은 본 발명의 다른 주요부인 프로브핀의 곡면부와 콘택트 돌기의 구조와 사용 상태를 개략적으로 보여주는 측면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도면을 참조하면, 본 발명에 의한 전지 충방전용 프로브는 복수개의 핀장착부(12)가 구비된 핀바디(10)와, 이 핀바디(10)의 핀장착부(12)에 결합되어 일정 간격 이격되도록 배치되며 전지(2)의 일측으로 바아 형태로 돌출된 전극(4)과의 사이에 비접촉 공간부를 확보한 상태에서 전지(2)의 전극(4)의 일부 표면에 통전 가능하게 접촉된 상태로 전지(2)에 충전을 위한 전류를 인가하는 복수개의 프로브핀(20)을 포함한다.
상기 핀바디(10)는 대략 원형 블록 형상으로 구성된 것으로, 핀바디(10)의 중앙부에는 전압 프로브핀(20B) 장착을 위한 일자홀 형상의 센터 핀장착부(12)가 구비되고, 센터 핀장착부(12)의 주변에는 원주 방향으로 복수개의 일자홀 형상의 핀장착부(12)가 구비된다. 상기 복수개의 핀장착부(12)는 전류 프로브핀(20A) 장착을 위한 일자홀 형상이다. 본 발명에서는 6개의 전류 프로브핀(20A)을 장착하도록 6개의 전류 프로브핀(20A)용 핀장착부(12)가 구비되어 있다.
상기 핀바디(10)의 센터 핀장착부(12)와 복수개의 핀장착부(12)에는 각각 전압 프로브핀(20B)과 전류 프로브핀(20A)이 결합된다. 핀바디(10)의 중앙부의 센터 핀장착부(12)에는 전압 프로브핀(20B)이 결합되고, 핀바디(10)의 외곽 원주 방향으로 일정 간격으로 구비된 각각의 핀장착부(12)에는 전류 프로브핀(20A)이 결합되어, 핀바디(10)의 중앙부에는 전압 프로브핀(20B)이 구비되고, 전압 프로브핀(20B)의 주위에는 복수개의 전류 프로브핀(20A)이 원주 방향으로 배치되어, 상기 프로브핀(20)들이 핀바디(10)에 나란하게 복수개로 구비된 구조를 취하고 있다.
다시 말해, 상기 프로브핀(20)들은 전지(2)의 전극(4)에 접촉시 전극(4)의 표면에 복수개의 전류 인가 접촉면을 확보하여 전류 인가시 접촉 저항을 감소시키도록 핀바디(10)의 중심부를 기준으로 방사 방향으로 배치된 전류 프로브핀(20A)과, 이러한 전류 프로브핀(20A)의 내측 위치에 배치되도록 핀바디(10)의 핀장착부(12)에 구비되며 하측부의 삽입 결합부는 전지(2)의 전극(4)에 끼워져 접촉되는 전압 프로브핀(20B)을 포함한다.
따라서, 프로브핀(20)들은 핀바디(10)의 핀장착부(12)에 결합되어 일정 간격 이격되도록 배치됨으로써, 상기 전지(2)의 전극(4) 표면에 복수개의 비접촉 공간부를 확보함과 동시에 전지(2)의 전극(4)에 접촉되어 충전을 위한 전류를 전지(2)에 인가하게 된다. 즉, 프로브핀(20)들은 전지(2)의 전극(4)에 접촉시 전극(4)의 표면에 복수개의 전류 인가 접촉면을 확보하여 전류 인가시 접촉 저항을 감소시키도록 핀바디(10)의 중심부를 기준으로 방사 방향으로 배치된 구조를 가지고 있다. 바람직하게, 전류 프로브핀(20A)과 전압 프로브핀(20B)은 핀바디(10)의 핀장착부(12)에 상대 슬라이드 가능하게 결합되어, 상기 핀장착부(12)에 내장된 스프링에 의해 전류 프로브핀(20A)과 전압 프로브핀(20B)이 탄성적으로 전지(2)의 전극(4) 표면에 접촉될 수 있도록 한다.
한편, 상기 프로브핀(20)들 중에서 전류 프로브핀(20A)은 커런트 케이블(current cable)에 전기적으로 연결되고, 전압 프로브핀(20B)은 볼티지 센싱 케이블(voltage sensing cable)에 전기적으로 연결되어 있어서, 전지(2)의 전극(4)에 전류 프로브핀(20A)들이 접촉된 상태에서 커런트 케이블에 연결된 전원 공급부로부터 전류를 전지(2)의 전극(4)에 인가하고, 전압 프로브핀(20B)은 전지(2)에 전류가 제대로 충전되었는지의 여부를 측정하도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 전압 프로브핀(20B)의 하측부에는 보스 형태의 삽입 결합부가 통전 가능한 상태로 구비되고, 이러한 삽입 결합부의 내부에는 하단부에서 상단부로 갈수록 직경이 점차적으로 좁아지는 테이퍼부(14)가 구비된다. 또한, 상기 삽입 결합부 내부의 테이퍼부(14)는 전지(2)의 일측으로 돌출된 바아 형상의 전극(4)에 하향 경사지도록 형성된 테이퍼부(14)의 각도와 동일하게 구성된다.
전지(2)의 전극(4) 외주면에는 나사산이 형성되어 있는데, 최상단부의 나사산이 일정 각도의 테이퍼부(14)가 된다. 예를 들어, 나사산의 각도는 대략 45° 정도가 될 수 있는데, 상기 전압 프로브핀(20B) 하측부의 삽입 결합부 내부에 형성된 테이퍼부(14)의 각도도 전극(4)의 테이퍼부(14)의 각도와 동일한 45° 각도를 이루도록 구성되어, 전지(2) 충방전 작업시 전압 프로브핀(20B)의 삽입 결합부가 전지(2)의 돌출형 전극(4)에 끼워질 때에 삽입 결합부의 테이퍼부(14)가 전극(4)의 테이퍼부(14)에 면접촉 밀착되어 강하게 끼워진 상태가 될 수 있으며, 이로 인하여 전압 프로브핀(20B)과 전지(2)의 전극(4)과의 밀착성이 우수하여 전기 저항을 최소화시킬 수 있으며, 결과적으로, 전지(2) 충방전 효율성을 높일 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 전류 프로브핀(20A)들과 전압 프로브핀(20B)은 전극(4)의 표면과 마주하는 면에 복수개의 콘택트 돌기(22)가 더 구비되어, 이러한 콘택트 돌기(22)가 전극(4)의 표면에 접촉된 상태로 전류를 인가하도록 구성된다. 이때, 콘택트 돌기(22)는 전극(4)의 표면과 점으로 접촉되도록 끝이 뾰족한 콘택팅 첨두부(22a)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 콘택트 돌기(22)는 끝이 뾰족한 콘택팅 첨두부(22a)를 가지도록 원뿔이나 삼각뿔 등의 형상으로 구성될 수 있을 것이다.
결국, 상기 전류 프로브핀(20A)과 전압 프로브핀(20B)을 전지(2)의 전극(4) 표면에 일정 압력(대략 5Kg/㎠ 정도의 압력)으로 압지시킨 상태에서 전지(2)를 충방전하는데, 본 발명에서는 전지(2)의 전극(4) 표면에 압지되는 프로브핀(20)의 하단부에 끝이 뾰족한 콘택트 돌기(22)를 구비하고, 이러한 뾰족한 콘택트 돌기(22)가 전극(4) 표면을 파고 들어간 상태로 접촉되므로, 전기 접촉 저항이 최대한 줄어들 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 전압 프로브핀(20B)과 전류 프로브핀(20A)은 전지(2)의 전극(4) 표면과 마주하는 면(즉, 하단부)에는 중심부가 볼록한 곡면부가 구비되며, 이러한 곡면부에 상기 구조의 콘택트 돌기(22)가 구비되는 것이 더욱 바람직하다.
이러한 구성의 본 발명에 의하면, 상기 핀바디(10)에 서로 나란하게 장착된 복수개의 전류 프로브핀(20A)의 하단부과 전압 프로브핀(20B)의 하단부를 전지(2)의 전극(4) 표면에 접촉시킨 상태에서 전류 프로브핀(20A)을 통해서 전지(2)의 전극(4)에 전류를 인가함으로써 전지(2) 충전을 하게 되는데, 각각의 전류 프로브핀(20A)들이 일정 간격 이격되도록 배치되고 전압 프로브핀(20B)도 이격되어 있어서, 전지(2)의 전극(4) 표면에 복수개의 비접촉 공간부를 확보한 상태에서 복수개의 접촉면을 통해 인가되는 전원으로 전지(2) 충전 작업을 할 수 있기 때문에, 전지(2)셀과 프로브핀(20)과의 접촉 부위에서의 접촉 저항을 최소화시킬 수 있으며, 이러한 접촉 저항의 최소화로 인하여 전기가 많은 열발생으로 인하여 손실되는 등의 현상을 방지하므로, 전지(2)에 대한 충방전 효율을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명에서 전류 프로브핀(20A)들과 전압 프로브핀(20B)은 전극(4)의 표면과 마주하는 면에 복수개의 콘택트 돌기(22)가 더 구비되어, 이러한 콘택트 돌기(22)가 전극(4)의 표면에 접촉된 상태로 전류를 인가하므로, 전지(2)셀과 프로브핀(20)들의 접촉 부위 저항을 더욱 줄일 수 있으므로, 전지(2) 충방전 효율성이 더욱 향상되는 효과를 기대할 수 있게 된다. 나아가, 각각의 전압 프로브핀(20B)과 전류 프로브핀(20A)들에 구비된 콘택트 돌기(22)는 전극(4)의 표면과 점 접촉(point contact)되도록 끝이 뾰족한 콘택팅 첨두부(22a)가 더 구비되도록 함으로써, 전지(2)의 전극(4)과 프로브핀(20)들 사이의 접촉 면적을 더욱 줄일 수 있어서, 상기와 같은 접촉 저항을 더더욱 낮출 수 있으므로 전지(2) 충방전 효율이 더욱더 향상될 수 있다.
아울러, 본 발명에서는 프로브핀(20)은 전지(2)의 전극(4) 표면과 마주하는 면(즉, 하단부)에는 중심부가 볼록한 곡면부(26)가 구비되고, 이러한 곡면부(26)에 콘택트 돌기(22)가 구비되어 있어서, 프로브핀(20)의 하단부가 전지(2)의 전극(4) 표면에 접촉시 전극(4)이 눌리는 힘에 의해 위쪽 방향으로 곡면 형태로 벤딩되는 상태가 되더라도 프로브핀(20)의 곡면부(26) 형태의 면에 구비된 복수개의 콘택트 돌기(22)가 전극(4)의 곡면 벤딩 상태에 상응하여 균일하게 전극(4) 표면에 접촉되므로, 전지(2)의 전극(4)과 프로브핀(20) 사이의 접촉 부족이나 불균일 접촉으로 인한 전지(2) 충방전 효율성이 저하되는 경우를 확실하게 방지할 수 있으며, 나아가 이러한 프로브핀(20)들과 전지(2)의 전극(4) 사이의 접촉 불량 요인을 제거함으로써 결과적으로 원하는 정도의 전지(2) 충방전 효율성을 완전히 보장할 수 있고, 전지(2) 충전이 제대로 이루어지는 만큼 에러가 발생되는 경우도 방지하며, 실제 전지(2)의 용량이 줄어서 나와 버리는 문제 등도 해결하는 효과가 있다.
부언하면, 본 발명은 전지(2)의 충방전시 일정한 고용량의 전류 전압이 흐를 수 있는 균일한 면과 균일한 압지력으로 프로브핀(20)과 전지(2)의 전극(4) 사이 접촉이 가능하도록 설계되어 있으므로, 고용량 전지(2)의 전극(4) 면에 일정한 전류 전압을 흐를 수 있게 하는 효과가 있으며, 이로 인해, 전지(2) 충방전 효율을 상당히 높일 수 있는 것이며, 특히, 고용량 전지(2)(예를 들어, 200A 용량의 전지 등)의 원활한 충방전 작업이 가능하다는 점에서 큰 의미가 있는 것이라 하겠다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 핀바디(10)에는 상대 슬라이드 가능하게 전압 프로브핀(20B)과 전류 프로브핀(20A)이 장착되고, 이러한 전압 프로브핀(20B)과 전류 프로브핀(20A)은 탄성체에 의해 탄지되어 전지(2)의 전극(4) 표면에 탄성적으로 접촉된다. 본 발명에서는 전압 프로브핀(20B)의 외주면에 코일 스프링 형태의 탄성체가 결합되어 지지턱에 의해 탄성체의 일단부가 지지되고 탄성체의 타단부는 핀바디(10)의 핀장착부(12) 내부에 지지되어, 전압 프로브핀(20B)과 전류 프로브핀(20A)이 전지(2)의 전극(4) 표면에 압지되도록 한 상태에서는 전압 프로브핀(20B)과 전류 프로브핀(20A)도 전극(4)의 다른 표면에 압지되는데, 상기 탄성체 의해 전압 프로브핀(20B)과 전류 프로브핀(20A)의 하단부가 탄성적으로 전지(2)의 전극(4) 표면에 접촉되므로, 전압 프로브핀(20B) 및 전류 프로브핀(20A)들과 전지(2)의 전극(4) 표면 사이의 접촉성을 보다 높여줌으로써 결과적으로 볼티지 센싱 효율성과 전지(2) 충방전 효율성을 보다 높일 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 의한 전지 충방전용 프로브는 전지 충방전 시스템(40)(예를 들어, DCIR 시스템 장비)에 장착되어 전지(2)의 전극(4) 표면에 승강되면서 접촉되거나 접촉 해제되도록 구성할 수 있다.
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(20) 블록(56)과, 이 프로브핀(20) 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(20) 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. 즉, 엠씨 접점 플레이트 지지블록(134)은 엠씨 핀블록(58) 상부 위치의 지지블록(56a)에 장착되어 있고, 상기 지지블록(56a)은 무빙 플레이트(54)의 저면에 연결바아 등을 매개로 장착되어 있다.
본 발명의 전지 충방전용 프로브는 상기 구조의 전지 충방전 시스템(40)의 프로브핀(20) 블록에 장착된다. 본 발명에서 핀바디(10)의 외주면에는 나사부가 형성되고, 나사부의 하측에는 걸림 플랜지부를 형성하여, 핀바디(10)가 프로브핀(20) 블록에 형성된 결합홀에 끼워진 상태에서 핀바디(10) 외주면의 나사부에 고정용 너트를 체결하면 핀바디(10)의 걸림 플랜지부는 프로브핀(20) 블록의 저면에 고정되고 고정용 너트는 프로브핀(20) 블록의 상면에 고정됨으로써 본 발명의 프로브를 전지 충방전 시스템(40)의 프로브 핀블록에 장착되도록 구성할 수 있으며, 상기 프로브핀(20)들은 트레이에 적재된 전지(2)의 전극(4)과 마주하는 위치에 배치되도록 구성할 수 있다. 물론, 상기 엠씨 핀블록에는 전원 공급부에 플렉시블한 재질의 커런트 케이블 등을 매개로 전기적으로 연결된 통전성의 엠씨핀(MC pin)이 구비되고, 이 엠씨핀(접점핀)은 엠씨 핀블록 업다운 실린더에 의해 엠씨 핀블록이 하강함에 따라 상기 프로브핀(20)에 플렉시블 커런트 케이블 등을 매개로 연결된 엠씨 접점 플레이트에 접촉됨으로써 상기 프로브핀(20)들을 통해 전윈 공급부의 전원이 전극(4)에 인가되도록 할 수 있다.
상기 전지 충방전 시스템(40)에 장착된 본 발명의 전지 충방전용 프로브에 의해 전지(2) 충방전 작업을 하는 과정을 간단히 설명한다.
먼저, 메인 실린더에 의해 무빙 플레이트와 프로브핀(20) 블록이 트레이 방향으로 하강하면, 상기 핀바디(10)와 이에 장착된 복수개의 프로브핀(20)들이 하강하여 전지(2)의 전극(4) 표면에 프로브핀(20)의 하단부가 압지된 상태가 된다.
다음, 무빙 플레이트에 구비된 엠씨 핀블록과 이에 장착된 엠씨핀(접점핀)이 엠씨 핀블록 업다운 실린더에 의해 하강하면, 엠씨핀이 상기 프로브핀(20)에 플렉시블 커런트 케이블 등을 매개로 연결된 엠씨 접점 플레이트에 접촉되며, 이러한 상태에서 전원을 인가하여 전지(2) 충방전 작업을 할 수 있는 것이다. 물론, 상기 프로브핀(20)과 전지(2)의 전극(4) 사이의 접촉면에서는 접촉 저항이 최소화되는 것은 당연하며, 이러한 접촉 저항의 최소화로 인한 효과는 중복되므로 재차 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 전압 프로브핀(20B)은 삽입 결합부에 끼워짐과 동시에 전극(4) 프로브핀(20)을 벗어난 위치에서 전지(2)의 돌출형 전극(4) 상단부에 접촉되어 상기 전극(4)을 밀어주도록 상대 운동 가능한 푸시핀을 더 구비할 수 있다. 전지(2)의 충방전 작업 완료후에 본 발명의 프로브를 전지 충방전 시스템(40)의 승강패널의 상승에 의해 위로 올릴 때에 전압 프로브핀(20B)의 삽입 결합부에 강하게 끼워져 있던 전지(2)의 전극(4)이 빠지지 않아 함께 딸려 올라갈 수 있는데, 본 발명에서는 전압 프로브핀(20B)에 대해 상대 전진하는 별도의 밀핀 구조의 푸시핀이 더 구비되어 있어서, 이러한 푸시핀에 의해 전지(2)의 전극(4)만을 밀어줄 수 있으므로, 상기 핀바디(10)와 프로브핀(20)들을 상승시킬 때에 전지(2)의 전극(4)이 전압 프로브핀(20B)의 삽입 결합부에서 따로 이탈될 수 있으므로, 전지(2)가 핀바디(10) 및 프로브핀(20)들과 함께 딸려 올라가는 경우를 방지할 수 있게 된다.
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.
2. 전지 4. 전극
10. 핀바디 12. 핀장착부
20. 프로브핀 20A. 전류 프로브핀
20B. 전압 프로브핀 22. 콘택트 돌기
22a. 콘택팅 첨두부 26. 곡면부
40. 전지 충방전 시스템 42. 어퍼 플레이트
44. 베이스 플레이트 46. 서포팅 포스트
50. 메인 실린더 52. 트레이
54. 무빙 플레이트 56. 프로브핀 블록
58. 엠씨핀 블록 59. 엠씨핀
60. 엠씨핀 블록 업다운 실린더

Claims (7)

  1. 복수개의 핀장착부가 구비된 핀바디와;
    상기 핀바디의 상기 핀장착부에 결합되어 일정 간격 이격되도록 배치되며 전지의 일측으로 바아 형태로 돌출된 전극과의 사이에 비접촉 공간부를 확보한 상태에서 상기 전지의 상기 전극의 일부 표면에 통전 가능하게 접촉면을 형성하여 상기 전지에 충전을 위한 전류를 인가하는 복수개의 프로브핀;을 포함하고,
    상기 프로브핀은, 상기 전지의 상기 전극에 접촉시 상기 전극의 표면에 복수개의 전류 인가 접촉면을 확보하여 전류 인가시 접촉 저항을 감소시키도록 상기 핀바디의 중심부를 기준으로 방사 방향으로 배치된 전류 프로브핀과, 상기 전류 프로브핀의 내측 위치에 배치되도록 상기 핀바디의 상기 핀장착부에 구비되며 하단부에 구비된 삽입 결합홈은 상기 전지의 상기 전극에 끼워져 접촉되는 전압 프로브핀을 포함하며,
    상기 전류 프로브핀과 상기 전압 프로브핀의 상기 전극과 접촉하는 하단부에는 중심부가 볼록한 곡면부가 구비되며, 상기 곡면부에 상기 전극의 표면에 접촉되는 복수개의 콘택트 돌기가 구비된 것을 특징으로 하는 전지 충방전용 프로브.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전압 프로브핀의 상기 삽입 결합홈 내부에는 하단부에서 상단부로 갈수록 직경이 점차적으로 좁아지는 테이퍼부가 구비되고, 상기 삽입 결합홈 내부의 상기 테이퍼부는 상기 전지의 상기 바아 형상의 전극에 하향 경사지도록 형성된 테이퍼부의 각도와 동일하게 구성되어, 상기 전압 프로브핀의 상기 삽입 결합홈이 상기 전극에 끼워질 때에 상기 삽입 결합홈 내부의 상기 테이퍼부가 상기 전극의 상기 테이퍼부에 면접촉 결합되는 것을 특징으로 하는 전지 충방전용 프로브.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전류 프로브핀과 상기 전압 프로브핀은, 상기 전극의 표면과 마주하는 면에 복수개의 콘택트 돌기가 더 구비되어, 상기 콘택트 돌기가 상기 전극의 표면에 접촉된 상태로 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 전지 충방전용 프로브.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 콘택트 돌기는 상기 전극의 표면과 점으로 접촉되도록 끝이 뾰족한 콘택팅 첨두부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 전지 충방전용 프로브.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전압 프로브핀은 상기 삽입 결합홈에 끼워져 접촉되는 상기 전지의 상기 전극을 밀어주도록 상대 운동 가능한 푸시핀을 더 구비한 것을 특징으로 하는 전지 충방전용 프로브.
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