KR101397603B1

KR101397603B1 - 전지 셀의 충격 시험 장치

Info

Publication number: KR101397603B1
Application number: KR1020120067240A
Authority: KR
Inventors: 조진홍
Original assignee: 성진정밀(주)
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2014-05-27
Also published as: KR20140000398A

Abstract

본 발명은 전지 셀의 충격 시험 장치에 관한 것으로, 전지 셀의 충격 시험 장치는 전지 셀의 충격 시험을 위해 마련되고, 내부에 상기 전지 셀을 수용하는 챔버; 상기 챔버의 내부에 위치하는 가이드 레일부; 상기 가이드 레일을 따라 상하 방향으로 이동하는 제1구동부; 상기 제1구동부의 일측에 결합되어 상하 방향으로 이동하고, 상기 전지 셀을 가압하는 제2구동부; 상기 제1구동부 및 제2구동부의 사이에 위치하고, 상기 제1구동부 및 제2구동부를 결합시키는 결합부; 상기 제2구동부가 상기 챔버의 바닥면 방향으로 이동하지 않도록 상기 제2구동부의 하부에서 상기 제2구동부를 지지하는 실린더부; 상기 제2구동부의 일측에 위치하고, 상기 제2구동부로부터 상기 챔버의 바닥면까지의 거리를 측정하는 거리측정부; 및 상기 거리측정부로부터 신호를 입력받아 상기 제1구동부 및 제2구동부의 위치를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부; 를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제2구동부가 상기 챔버의 바닥면 방향으로 낙하되도록 상기 실린더부의 위치를 제어하고, 상기 결합부로부터 상기 제2구동부가 분리되도록 상기 결합부를 제어하고, 그로 인해 외부로부터의 충격에 대한 전지 셀의 물리적 안정성을 평가하는 기술을 제공한다.
본 발명에 의하면, 전지 셀의 일측을 반복적으로 가압하는 것이 가능하므로 실험의 정밀도 및 신뢰도를 향상시키는 효과가 있다.

Description

전지 셀의 충격 시험 장치{IMPACT TEST DEVICE OF BATTERY CELL}

본 발명은 전지 셀의 충격 시험 장치에 관한 것이다.

최근, 이동통신 단말기 관련 기술의 빠른 성장에 따라, 단말기의 전력원으로 사용되는 2차 전지의 수요도 급격히 증가하고 있으며, 2차 전지의 성능을 향상시키기 위한 개발이 진행되고 있다. 통상적으로 사용되고 있는 2차 전지의 종류로는 수소이온 전지, 니켈-카드뮴 전지, 리튬 전지 및 리튬 폴리머 전지 등이 있다.

그런데, 2차 전지는 기존의 1차 전지에 비해 외부 충격 또는 과충전 등에 의해 폭발할 우려가 있으므로 2차 전지의 개발에 있어서, 2차 전지의 충격 테스트를 통해 전지의 안정성을 확인하는 과정이 필수적으로 선행되고 있으며, 대한민국 등록특허공보 제10-1136801호 및 제10-1098197호에는 이러한 2차 전지의 물리적 안정성을 확인하는 기술에 대해 제시된 바 있다.

하지만, 종래기술에서는 일정한 높이에서 2차 전지를 낙하시킴으로써, 2차 전지를 지면과 충돌시키는 과정이 이루어짐에 따라, 전지 셀의 특정 부위가 지면과 충돌되도록 설정하기에는 정밀도가 저하되는 단점이 있었다.

결국, 종래에는 실험 결과의 정밀도 및 신뢰도를 높이기 위해서 반복 실험이 불가피함에 따라, 전지 셀의 물리적 안정성을 확인할 수 있는 새로운 실험 기술의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외부로부터의 충격에 대한 전지 셀의 물리적 안정성을 평가하는 기술을 제시하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 전지 셀의 충격 시험 장치는 전지 셀의 충격 시험을 위해 마련되고, 내부에 상기 전지 셀을 수용하는 챔버; 상기 챔버의 내부에 위치하는 가이드 레일부; 상기 가이드 레일을 따라 상하 방향으로 이동하는 제1구동부; 상기 제1구동부의 일측에 결합되어 상하 방향으로 이동하고, 상기 전지 셀을 가압하는 제2구동부; 상기 제1구동부 및 제2구동부의 사이에 위치하고, 상기 제1구동부 및 제2구동부를 결합시키는 결합부; 상기 제2구동부가 상기 챔버의 바닥면 방향으로 이동하지 않도록 상기 제2구동부의 하부에서 상기 제2구동부를 지지하는 실린더부; 상기 제2구동부의 일측에 위치하고, 상기 제2구동부로부터 상기 챔버의 바닥면까지의 거리를 측정하는 거리측정부; 및 상기 거리측정부로부터 신호를 입력받아 상기 제1구동부 및 제2구동부의 위치를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부; 를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제2구동부가 상기 챔버의 바닥면 방향으로 낙하되도록 상기 실린더부의 위치를 제어하고, 상기 결합부로부터 상기 제2구동부가 분리되도록 상기 결합부를 제어할 수 있다.

여기서, 결합부는 자력을 발생시키는 전자석으로 구성되며, 상기 제2구동부는 상기 전자석에 부착되는 금속으로 구성되고, 상기 제2구동부가 상기 결합부와 분리되거나 결합되도록 상기 제어부는 상기 결합부에 공급되는 전원을 제어할 수 있다.

또한, 거리측정부는 상기 챔버의 바닥면 방향으로 레이저를 발사하고, 발사된 레이저를 수신함으로써 상기 제2구동부로부터 상기 챔버의 바닥면까지의 거리를 산출하는 레이저 센서로 마련될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 제2구동부가 결합부로부터 분리되고 가이드 레일을 따라 챔버의 바닥면으로 이동하여 전지 셀을 가압하므로, 전지 셀의 일측을 반복적으로 가압하는 것이 가능하다.

따라서, 본 발명은 실험의 정밀도 및 신뢰도를 향상시키는 효과가 있다.

도1은 본 발명에 따른 전지 셀의 충격 시험 장치의 정면도이다.
도2는 본 발명에 따른 전지 셀의 충격 시험 장치의 측면도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.

본 발명에 따른 전지 셀의 충격 시험 장치(10)는 챔버(110), 가이드 레일부(120), 제1구동부(130), 제2구동부(140), 결합부(150), 실린더부(160), 거리측정부(170), 제어부(미도시), 동력전달부(180), 모터부(190), 배기부(200) 및 배기팬(210)을 포함하여 구성되고, 이에 대하여 도1 및 도2를 참조하여 설명한다.

챔버(110)는 전지 셀의 충격 시험을 위해 형성된 공간으로서, 내부에 전지 셀을 수용한다. 만일, 챔버(110) 내에서 전지 셀의 충격 시험에 따른 전지가 폭발되거나 유독가스가 발생할 경우, 챔버(110)의 외부로 유독가스가 누출되지 않도록 챔버(110)의 정면에는 여닫이가 가능한 도어(미도시)를 설치하여 충격 시험간 챔버(110) 내부를 밀폐시키는 것이 바람직하다.

아울러, 챔버(110)의 양 측면에는 챔버(110) 내에서 발생된 유해가스 등을 환기시킬 수 있는 배기부(200)가 형성된다. 이때, 유해가스가 지정된 장소로 신속하게 배출될 수 있도록 배기부(200)와 챔버(110)가 연결되는 부분에 배기팬(210)이 설치된다.

한편, 챔버(110)의 바닥면에는 안정성을 평가하기 위한 전지 셀의 위치를 고정할 수 있는 소정의 고정용 지그(미도시)가 마련된다. 아울러, 챔버(110)의 내부에는 전지 셀의 충격 시험 간 챔버(110) 내부의 온도를 모니터링하기 위한 온도센서(미도시)를 구비할 수 있다.

가이드 레일부(120)는 제1구동부(130) 및 제2구동부(140)를 상하 방향으로 이동시키도록 챔버(110) 내부에 수직으로 설치되어 있다. 이때, 가이드 레일부(120)는 한 쌍으로 마련되어 제1구동부(130) 및 제2구동부(140)를 중심으로 각 구동부의 양측에 위치한다.

제1구동부(130)는 가이드 레일을 따라 상하 방향으로 이동하고, 제1구동부(130)의 상부에는 동력전달부(180)가 결합되어 제1구동부(130)의 위치를 이동시킨다. 도1에 도시된 바와 같이, 동력전달부(180)로서 체인이 제1구동부(130)에 결합되고, 챔버(110)의 상부에 위치한 모터부(190)의 회전에 의해 제1구동부(130)의 높이 조절이 가능하다.

제2구동부(140)는 제1구동부(130)의 일측에 결합되어 제1구동부(130)와 함께 상하 방향으로 이동하고, 제2구동부(140)의 하부에 구비된 충격부(141)를 통해 챔버(110)의 바닥면에 위치한 전지 셀을 가압할 수 있다.

여기서, 제1구동부(130) 및 제2구동부(140)는 가이드 레일을 따라 상하 이동할 수 있는 롤러가 구비된다. 롤러가 가이드 레일을 따라 용이하게 움직이도록 롤러의 일면에 가이드 홈(미도시)이 형성되는 것이 바람직하다.

결합부(150)는 제1구동부(130) 및 제2구동부(140)의 사이에 위치하고, 제1구동부(130)의 하부에서 제2구동부(140)를 결합시킨다. 본 발명의 일실시예에서 결합부(150)는 자력을 발생시키는 전자석으로 구성되며, 제2구동부(140)는 전자석에 부착 가능한 금속 재질로 구성된다.

실린더부(160)는 제2구동부(140)가 챔버(110)의 바닥면 방향으로 하강하지 않도록 제2구동부(140)의 하부에서 제2구동부(140)를 지지하는 스토퍼(stopper)이다. 도2에 도시된 바와 같이, 실린더부(160)는 제2구동부(140)의 후방에서 제2구동부(140)의 하부면을 지지함으로써 제2구동부(140)의 갑작스러운 하강을 방지한다.

거리측정부(170)는 제2구동부(140)의 일측에 위치하고, 제2구동부(140)로부터 챔버(110)의 바닥면까지의 거리를 측정한다. 일실시예에서는 거리측정부(170)의 한 형태로 챔버(110)의 바닥면 방향으로 레이저를 발사하고, 발사된 레이저를 수신함으로써 제2구동부(140)로부터 챔버(110)의 바닥면까지의 거리를 산출하는 레이저 센서가 사용된다.

즉, 거리측정부(170)는 레이저를 이용하여 제2구동부(140)로부터 챔버(110)의 바닥면까지의 거리를 실시간으로 측정하고, 측정된 거리 정보를 제어부로 전송한다.

제어부는 거리측정부(170)로부터 거리 정보에 대한 신호를 입력받고, 제1구동부(130) 및 제2구동부(140)의 위치를 제어하기 위한 제어신호를 출력함으로써 제1구동부(130) 및 제2구동부(140)의 높이를 조정한다.

즉, 본 발명에서 제어부는 챔버(110)의 바닥면에 고정된 전지 셀의 물리적 안정성을 평가하기 위해 소정 높이에 제1구동부(130) 및 제2구동부(140)를 위치시킨 후에 제2구동부(140)가 전지 셀과 충돌하도록 제2구동부(140)를 낙하시키게 된다.

이를 위해, 제어부는 실린더부(160)가 후진되도록 제어하여 제2구동부(140)가 챔버(110)의 바닥면을 향해 하강할 수 있도록 제2구동부(140)의 진로를 개방한다. 이때, 결합부(150)에는 전원이 공급되어 제1구동부(130) 및 제2구동부(140)가 연결된 상태이므로, 제어부는 결합부(150)에 공급되는 전원을 차단시켜 제2구동부(140)가 결합부(150)로부터 분리되도록 제어한다.

그 후, 제2구동부(140)는 중력에 의해 챔버(110)의 바닥면으로 하강하게 되며, 제2구동부(140)의 하부에 구비된 충격부(141)가 전지 셀의 일측을 가압하게 된다.

이 후, 제어부는 거리측정부(170)를 통해 제2구동부(140)의 현재 위치를 확인하고, 사전에 설정된 소정 시간이 경과하면 모터부(190)를 제어하여 제2구동부(140)의 위치까지 제1구동부(130)를 하강시킨다. 제1구동부(130)가 하강된 후, 제어부는 결합부(150)에 전원을 인가하여 제2구동부(140)가 결합부(150)에 재결합되도록 제어한다.

제어부는 결합부(150)와 제2구동부(140)가 재결합된 후, 소정 시간이 경과하면 모터부(190)를 제어하여 최초 위치로 제1구동부(130)를 상승시키고, 거리측정부(170)에 의해 제2구동부(140)의 위치가 확인되면 제2구동부(140)의 하강을 방지하도록 실린더부(160)를 제어하여 실린더부(160)를 전진시킴으로써 제2구동부(140)의 위치를 고정시킨다.

한편, 본 발명은 전지 셀의 충격 시험을 수행하는 방법에 있어서, 제어부를 통한 자동 제어 뿐만 아니라, 사용자의 판단에 의한 수동 조작도 가능하다. 예를 들어, 별도의 조작부를 구비하여 결합부(150)의 전원을 공급하거나 실린더부(160)의 전진 및 후진 동작을 직접 조작할 수 있으며, 모터부(190)를 조작하여 제1구동부(130)의 위치를 변경할 수도 있다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.

10 : 전지 셀의 충격 시험 장치
110 : 챔버
120 : 가이드 레일부
130 : 제1구동부
140 : 제2구동부
141 : 충격부
150 : 결합부
160 : 실린더부
170 : 거리측정부
180 : 동력전달부
190 : 모터부
200 : 배기부
210 : 배기팬

Claims

전지 셀의 충격 시험을 위해 마련되고, 내부에 상기 전지 셀을 수용하는 챔버;
상기 챔버의 내부에 위치하는 가이드 레일부;
상기 가이드 레일을 따라 상하 방향으로 이동하는 제1구동부;
상기 제1구동부의 일측에 결합되어 상하 방향으로 이동하고, 상기 전지 셀을 가압하는 제2구동부;
상기 제1구동부 및 제2구동부의 사이에 위치하고, 상기 제1구동부 및 제2구동부를 결합시키는 결합부;
상기 제2구동부가 상기 챔버의 바닥면 방향으로 이동하지 않도록 상기 제2구동부의 하부에서 상기 제2구동부를 지지하는 실린더부;
상기 제2구동부의 일측에 위치하고, 상기 제2구동부로부터 상기 챔버의 바닥면까지의 거리를 측정하는 거리측정부;
상기 거리측정부로부터 신호를 입력받아 상기 제1구동부 및 제2구동부의 위치를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부;
상기 챔버의 양 측면에 형성되는 상기 챔버 내에서 발생된 유해가스를 환기시킬 수 있는 배기부; 및
상기 유해가스를 지정된 장소로 신속하게 배출할 수 있도록 상기 배기부와 상기 챔버가 연결되는 부분에 설치된 배기팬; 을 포함하고,
상기 제어부는 상기 제2구동부의 진로를 개방시켜 상기 제2구동부가 상기 챔버의 바닥면 방향으로 낙하되도록 상기 실린더부의 위치를 제어하고, 상기 제2구동부의 진로가 개방된 이후에 상기 결합부로부터 상기 제2구동부가 분리되도록 상기 결합부를 제어하고,
상기 결합부는 자력을 발생시키는 전자석으로 구성되며, 상기 제2구동부는 상기 전자석에 부착되는 금속으로 구성되고,
상기 제2구동부가 상기 결합부와 분리되거나 결합되도록 상기 제어부는 상기 결합부에 공급되는 전원을 제어하되,
상기 거리측정부는 상기 챔버의 바닥면 방향으로 레이저를 발사하고, 발사된 레이저를 수신함으로써 상기 제2구동부로부터 상기 챔버의 바닥면까지의 거리를 실시간으로 측정하고, 측정된 거리 정보를 상기 제어부로 전송하는 레이저 센서인 것을 특징으로 하는
전지 셀의 충격 시험 장치.
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