KR101451731B1 - 신규한 구조의 전지셀 충방전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 둘 이상의 전지셀들을 수납 및 고정한 상태에서 충방전을 수행하거나 또는 상기 전지셀들의 성능을 테스트하는 장치로서, 둘 이상의 전지셀을 수평 방향으로 배열 수납하는 구조의 전지셀 수납부; 전지셀의 전극 탭을 잡아 고정하는 조우(jaw) 구조의 둘 이상의 그립퍼들(grippers)를 포함하는 그립퍼부; 상기 그립퍼부 양측 단부에 장착되어 있고, 상기 그립퍼들의 작동을 위한 구동력을 제공하는 구동부; 상기 구동부의 일측 단부에 장착되고 상기 그립퍼들의 작동 상태 및 전지셀 전극 탭의 온도를 센싱(sensing)하는 센싱부;상기 구동부와 공압 튜브(tube)로 연결되고, 상기 구동부에 공압을 제공하는 공압부; 및 상기 그립퍼부, 구동부 및 센싱부가 장착된 본체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치를 제공한다.

Description

신규한 구조의 전지셀 충방전 장치 {Battery Cell Charge-Discharge Device with Novel Structure}
본 발명은 둘 이상의 전지셀들을 수납 및 고정한 상태에서 충방전을 수행하거나 또는 상기 전지셀들의 성능을 테스트하는 장치로서, 둘 이상의 전지셀을 수평 방향으로 배열 수납하는 구조의 전지셀 수납부; 전지셀의 전극 탭을 잡아 고정하는 조우(jaw) 구조의 둘 이상의 그립퍼들(grippers)를 포함하는 그립퍼부; 상기 그립퍼부 양측 단부에 장착되어 있고, 상기 그립퍼들의 작동을 위한 구동력을 제공하는 구동부; 상기 구동부의 일측 단부에 장착되고 상기 그립퍼들의 작동 상태 및 전지셀 전극 탭의 온도를 센싱(sensing)하는 센싱부; 상기 구동부와 공압 튜브(tube)로 연결되고, 상기 구동부에 공압을 제공하는 공압부; 및 상기 전지셀 수납부, 그립퍼부, 구동부 및 센싱부가 장착된 본체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
그러나, 이차전지의 에너지 밀도가 높아지게 되고 고용량화 됨에 따라, 반복적인 충방전 과정에서 발열량이 증가하게 되고, 이는 과다한 온도 상승과, 그로 인한 소자의 오작동을 유발하고 작동 효율을 저하시킬 뿐만 아니라, 전지의 수명을 크게 단축시키는 원인이 된다.
따라서, 전지에 대한 최적의 작동 상태 및 안전성을 확보하기 위하여 제품에 대하여 많은 시험들이 행해지며, 그러한 시험 중에는 테스트 시편의 전압, 전류 등의 전기적 작동 상태와 온도와 압력 등의 물리적 작동 상태를 충방전 장치를 사용하여 측정하는 과정이 포함된다.
이러한 충방전 장치를 이용하여 전지에 충전 또는 방전을 가하는 공정은, 일반적으로 다수의 전지를 충방전 장치에 장착하여 실시하고 있다.
그러나, 다수의 전지에 한번에 충전 또는 방전을 가하기 때문에 이러한 과정으로 인해 다량의 열이 발생하게 된다. 또한, 이렇게 발생한 열은 충전 또는 방전 중인 전지에 열적 충격을 가하게 되어, 제품의 불량을 초래하게 되는 문제점이 있다.
또한, 전지와 충방전 장치가 전기적으로 접촉되어 연결되는 부위는, 외부로부터 전기적 안전성이 확보되어야 하므로, 이를 위한 다양한 고정장치 또는 보호장치가 요구되며, 그로 인해 장치가 매우 복잡해지고, 전체적인 공정 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점들을 해결하면서 전지셀의 충방전 작업 공정의 효율을 소망하는 수준으로 달성할 수 있는 기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
본 발명은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 통해, 전지셀 수납부, 그립퍼부, 구동부, 센싱부, 공압부 및 본체를 장착하는 구조로 구성함으로써, 다수의 전지셀에 대한 충전 및 방전 작업에 대한 안전성 및 효율성을 향상시킬 수 있고, 전체적으로 공정 효율성을 향상시킬 수 있는 장치를 개발하고자 하였다.
따라서, 본 발명의 목적은, 다수의 전지셀에 대한 충전 및 방전 작업에 대한 안전성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 특정 구조의 전지셀 충방전 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀 충방전 장치는, 둘 이상의 전지셀들을 수납 및 고정한 상태에서 충방전을 수행하거나 또는 상기 전지셀들의 성능을 테스트하는 장치로서,
둘 이상의 전지셀을 수평 방향으로 배열 수납하는 구조의 전지셀 수납부;
전지셀의 전극 탭을 잡아 고정하는 조우(jaw) 구조의 둘 이상의 그립퍼들(grippers)를 포함하는 그립퍼부;
상기 그립퍼부 양측 단부에 장착되어 있고, 상기 그립퍼들의 작동을 위한 구동력을 제공하는 구동부;
상기 구동부의 일측 단부에 장착되고 상기 그립퍼들의 작동 상태 및 전지셀 전극 탭의 온도를 센싱(sensing)하는 센싱부;
상기 구동부와 공압 튜브(tube)로 연결되고, 상기 구동부에 공압을 제공하는 공압부; 및
상기 그립퍼부, 구동부 및 센싱부가 장착된 본체;
를 포함하는 구조로 이루어져 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀 충방전 장치는 다수의 전지셀을 수납 및 장착할 수 있는 전지셀 수납부, 전극 탭을 잡아 고정하는 조우 구조의 둘 이상의 그립퍼들을 포함하고 있으므로, 다수의 전지셀을 한번에 충전 또는 방전을 실시할 수 있으며, 이와 동시에 안전성을 확보할 수 있다. 또한, 특정 구조의 그립퍼들을 포함하고 있어서, 전극 탭에 남는 자국을 한 방향으로 통일할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지셀 충방전 장치는 상기와 같이 전극 탭에 남는 자국을 한 방향으로 통일함으로써, 후행 공정인 에칭작업 공정에 필요한 설비는 전극 탭에 자국이 남는 한쪽 방향에만 필요하게 되므로, 이에 대한 유지 및 관리 비용을 절감하여 비용절감 효과를 달성할 수 있다.
이하에서 본 발명의 내용을 더욱 상술한다.
우선, 본 발명에 따른 상기 전지셀은 전극 탭들이 일측 단부에 형성되어 있는 판상형 전지셀 구조일 수 있다.
상기 판상형 전지셀은 바람직하게는 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지셀일 수 있지만, 그것으로 한정되는 것은 아니다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 그립퍼부는,
하기 그립퍼 고정부재의 일측면에 장착 고정되어 있고, 하기 서포트 플레이트와 맞물림으로써 상기 전지셀 전극 탭을 잡아 고정하는 조우 구조의 그립퍼들;
상기 그립퍼의 일측면에 장착 고정되어 있고, 양측 단부가 연장된 상태로 상기 구동부와 연결되어 있는 그립퍼 고정부재;
상기 그립퍼들 각각의 사이에 위치하고, 상기 그립퍼와 맞물림으로써 상기 전지셀 전극 탭을 잡아 고정하는 조우 구조의 서포트 플레이트들(support plates); 및
상기 서포트 플레이트의 일측면에 장착 고정되어 있고, 양측 단부가 연장된 상태로 상기 구동부와 연결되어 있는 서포트 플레이트 고정부재;
를 포함하는 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 그립퍼들은 상기 그립퍼 고정부재에 볼트 체결 고정된 구조일 수 있으며, 서포트 플레이트들 역시 서포트 플레이트 고정부재에 볼트 체결 고정된 구조일 수 있다.
전지셀 전극 탭은, 상기 조우 구조의 그립퍼와 이에 대응하여 맞물리는 조우 구조의 서포트 플레이트의 가압에 의해 붙잡혀 고정된다.
또한, 상기 그립퍼들 및 서포트 플레이트들은 일정 간격으로 각각 그립퍼 고정부재와 서포트 플레이트 고정부재에 배열 장착되어 있으므로, 상기 전지셀 수납부에 수납된 다수의 전지셀 전극 탭을 동시에 잡아 고정할 수 있다.
따라서, 필요에 따라 다수의 전지셀 수납부, 그립퍼들 및 서포트 플레이트들을 증감하여 설계할 수 있으므로, 하나의 충방전 장비만으로 수행하던 종래의 충방전 방법과는 달리, 단시간 내에 다수의 전지셀에 대해 충방전 작업을 완료할 수 있어서, 충방전 작업 효율성을 향상시킬 수 있다.
상기 그립퍼는, 예를 들어, 전극 탭을 잡을 때 전극 탭 표면에 0.3 내지 1.5 mm 깊이의 홈을 형성시키는 요철부를 포함하고, 상기 요철부는 충방전을 위한 전극 단자인 구조일 수 있다.
이러한 요철부를 포함하는 그립퍼는, 상기 전지셀 전극 탭을 더욱 더 견고하고 안전하게 붙잡아 고정하는 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 상기 요철부를 포함하는 그립퍼는 충방전 장치와의 전기적 접촉을 더욱 용이하게 할 수 있다.
구체적으로 상기 요철부는, 바람직하게는 톱니모양의 요철 형상 구조일 수 있으며, 2개의 행 또는 3개의 행으로 배열하여 제작할 수 있으나, 바람직하게는 2개의 행으로 배열되어 형성된 구조일 수 있다.
이러한 요철 형상 또한, 앞서 설명한 요철부를 포함하는 그립퍼의 효과를 더욱 향상시킬 수 있는 구조임은 물론이다.
또 다른 바람직한 예에서, 상기 그핍퍼들 및 서포트 플레이트들은 동일한 일측 방향을 향하도록 장착되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조는, 상기 요철부를 포함하는 그립퍼에 의해, 전지셀 전극 탭 표면에 형성되는 자국을 일측 방향으로 통일할 수 있도록 해 준다.
조우 구조의 그립퍼는 안정적인 접촉 및 고정을 위해 일정 압력 이상으로 전지셀의 전극 탭을 가압하여 붙잡게 되는 바, 이로 인해 전지셀의 전극 탭 표면에 그립퍼에 의한 자국이 남게 마련이며, 이러한 자국은 후행 공정 및 완성 제품의 외관의 미려함에 영향을 미치게 된다.
구체적으로 상기 후행 공정으로서, 전지셀의 전극 탭 표면에 산성물질을 가하여 외부와의 전기적 연결을 방해하는 절연막을 제거하는 에칭작업을 들 수 있는데, 이러한 에칭작업은 그립퍼에 의해 자국이 남는 면에 행해지며, 그립퍼로 인한 자국이 남는 부위에 대응하여 전지셀의 앞면 및 뒷면 쪽에 각각 에칭 설비를 설치할 필요가 있다. 이렇게 전지셀의 앞면 및 뒷면 양측 모두에 에칭 설비를 위치시켜야 하는 이유는, 전지셀의 전극 탭에 남는 자국이, 충방전 장치 그립퍼들의 조우 부분의 방향에 의해 결정되기 때문이다.
반면에, 앞서 정의한 바와 같은 그핍퍼들과 서포트 플레이트들의 특정한 구조에 의해 전극 탭에 남는 자국을 한 방향으로 통일할 수 있는 바, 이와 같이 전극 탭에 남는 자국을 한 방향으로 통일함으로써, 후행 공정인 에칭작업 공정에 필요한 설비는 전극 탭에 자국이 남는 한쪽 방향에만 필요하게 된다.
즉, 후행 공정인 전지셀 전극 단자 에칭작업 공정에 필요한 에칭 설비를 줄일 수 있고, 이에 따라 전지셀 전극 단자 에칭작업 공정의 효율성을 향상시키며, 이에 관련한 유지 관리 비용을 절감하여 전체적인 비용 절감 효과를 제공한다.
더욱이, 일측 방향으로 전지셀 전극 단자 표면에 형성된 자국의 방향을 통일함으로써, 완성된 제품간의 통일성을 이룰 수 있어서, 모든 제품간의 일관성 있는 외관으로 인한 미려함을 달성할 수 있게 된다.
또한, 상기와 외관의 미려함으로 인해, 제품을 구매하여 사용하는 구매자로 하여금 제품에 대한 만족도 상승 효과를 발휘한다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 그립퍼 고정부재 및 서포트 플레이트 고정부재는, 상기 그립퍼 및 서포트 플레이트를 일정 간격으로 체결 고정 할 수 있는 형상이라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 수직 단면상으로 사각형 구조의 사각기둥 형상인 구조일 수 있다.
따라서, 상기 그리퍼 고정부재 및 서포트 플레이트 고정부재는, 상기 그립퍼들 및 서포트 플레이트들을 안정적으로 체결 고정할 수 있으므로, 상기 전지셀 수납부에 수납 된 다수의 전지셀 전극 탭을 안정적으로 잡아 고정할 수 있다.
또 다른 바람직한 예에서, 상기 구동부는,
상기 그립퍼 고정부재 및 서포트 플레이트의 양측 단부를 고정하고, 하기 실린더 로드(cylinder rod)의 구동력을 상기 그립퍼 고정부재 및 서포트 플레이트에 전달하는 구동력 전달부재;
상기 구동력 전달부재와 체결 고정되어 구동력을 전달하는 하나 이상의 실린더 로드;
상기 실린더 로드의 양측 단부에 장착되고, 상기 본체에 체결 고정되는 실린더 고정 브라켓(bracket); 및
상기 고정 브라켓 일측면에 체결 고정되고, 상기 공압부로부터 공압을 수용하는 공압 수용부;
를 포함하는 구조일 수 있다.
상기 실린더 로드는, 예를 들어, 공압에 의해 작동되는 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 공압 수용부는, 외부로 공압 튜브와 연결되고 공압을 수용하는 공압 도입부 및 외부로 공압 튜브와 연결되고 공압을 배출하는 공압 토출부를 포함하는 구조일 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 센싱부는,
상기 구동부의 일측면에 장착되고 하기 센서를 고정하는 센서 브라켓(sensor bracket);
상기 센서 브라켓에 장착 고정되고, 상기 그립퍼가 전지셀의 전극 탭을 잡거나 놓은 상태를 감지하는 하나 이상의 동작 감지 센서(sensor); 및
상기 센서 브라켓에 장착 고정되고, 전지셀 전극 탭의 온도를 감지하는 하나 이상의 온도 측정 센서;
를 포함하는 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 동작 감지 센서는 상기 그립퍼의 전지셀의 전극 탭을 잡거나 놓은 상태를 감지할 수 있는 구조의 센서라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 광센서일 수 있다.
또한, 상기 온도 측정 센서 역시, 상기 전지셀 전극 탭의 온도를 감지할 수 있는 온도 측정 센서라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 레이저를 이용한 온도 측정 센서일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 레이저를 이용한 온도 측정 센서는, 충방전에 따라 열이 집중적으로 발생하는 전지셀의 전극 탭을 조준하여 측정하는 바, 기준 온도값을 포함하고 있다.
구체적으로, 충방전 중 전지셀 전극 탭의 열이, 상기 온도 측정 센서 내에 저장된 기준 온도값을 초과할 시, 상기 센싱부는 충방전 장치의 충전 또는 방전 작업을 중단하도록 한다.
또한, 상기 온도 측정 센서에 의해, 충방전 작업이 이뤄지고 있는 다수의 전지셀들에 대한 각각의 온도를 각각 모니터링(monitoring)할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀 충방전 장치는, 충방전 작업 중에 일어날 수 있는 열적 충격에 의한 전지셀 불량 발생을 미연에 방지할 수 있다.
또 다른 바람직한 예에서, 상기 공압부는 상기 본체의 일측 단부에 체결 고정되고, 일정 압력 범위 내의 공압을 발생시키는 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 공압부는 공기 흡입부 및 공압 토출부를 포함하는 구조일 수 있으며, 상기 공압의 범위는 1 kPa 내지 1 Mpa인 것일 수 있으며, 바람직하게는 500 kPa 내지 700 kPa일 수 있다.
본 발명은 또한 전지셀 충방전 장치를 사용하여 충방전 또는 테스트 한 전지팩을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 전지팩을 포함하는 구조의 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는, 예를 들어, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전력저장 장치 등일 수 있다.
이러한 전지팩과 전기자동차 등의 디바이스에 대한 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 충방전 장치는, 전지셀 수납부, 그립퍼부, 구동부, 센싱부, 공압부 및 본체를 장착하는 구조로 구성함으로써, 다수의 전지셀에 대한 충전 및 방전 작업에 대한 안전성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 후행 공정인 전지셀 리드 에칭작업 공정의 효율성을 향상 시키고, 이에 관련한 설비 유지 관리 비용을 절감하여 비용절감 효과를 달성할 수 있으며, 최종 제품에 대한 외관의 미려함을 달성할 수 있다.
도 1은 전극 탭들이 일측 단부에 형성되어 있는 판상형 전지셀의 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 충방전 장치의 정면도이다;
도 3은 도 2의 전지셀 충방전 장치에 전지셀을 장착하는 모습을 나타낸 정면도이다;
도 4는 도 2의 전지셀 충방전 장치에 전지셀을 장착한 모습을 나타낸 정면도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 그립퍼들이 그립퍼 고정부재에 장착 고정되어 있는 모습을 나타낸 평면도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 서포트 플레이트들이 서포트 플레이트 고정부재에 장착 고정되어 있는 모습을 나타낸 평면도이다;
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 그립퍼 및 서포트 플레이트에 의해 전지셀 전극 탭이 잡혀 고정된 모습을 나타낸 평면도이다;
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 구동부에 의해 그리퍼부가 구동하는 모습을 나타낸 평면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 자세히 설명하지만 본 발명의 범주가 그것에 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 전극 탭들이 일측 단부에 형성되어 있는 판상형 전지셀의 사시도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전지셀(10)은 전극 탭들(11, 12)이 일측 단부에 형성되어 있는 판상형 전지셀(10)이다. 구체적으로, 판상형 전지셀(10)은 금속층(도시하지 않음)과 수지층(도시하지 않음)을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스(13)에 전극조립체(도시하지 않음)가 내장되어 있는 구조이며, 통상적으로 이를 파우치형 전지셀(10)로 통칭한다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 충방전 장치의 정면도가 도시되어 있다. 또한, 도 3 내지 도 4에는 도 2의 전지셀 충방전 장치에 전지셀을 장착하는 모습 및 장착한 모습을 나타낸 정면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 전지셀 충방전 장치(700)은 전지셀 수납부(100), 그립퍼부(200), 구동부(600), 센싱부(400), 공압부(500) 및 본체(600)로 구성되어 있다.
구체적으로, 전지셀 수납부(100)는 둘 이상의 전지셀들(10)을 수평 방향으로 배열 수납하는 구조로 되어 있고, 그립퍼부(200)는 전지셀(10)의 전극 탭들(11, 12)을 잡아 고정하는 조우 구조의 그립퍼(210) 및 서포팅 플레이트(220)으로 구성되어 있다.
센싱부(400)는 본체(600)의 일측에 장착되어 있고, 그립퍼(210)가 전지셀(10)의 전극 탭(11, 12)을 잡거나 놓은 상태를 감지하는 하나의 동작 감지 광센서(410), 및 전지셀(10) 전극 탭(11, 12)의 온도를 감지하는 레이저 온도 측정 센서(420)로 구성되어 있다.
공압부(500)는 본체(600)의 일측 단부에 체결 고정되어 있고, 1 kPa 내지 1 Mpa 범위 내의 공압을 발생시킨다. 또한, 공압부(500)는 공기 흡입부(510) 및 공기 토출부(520)로 구성되어 있다.
도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 그립퍼들이 그립퍼 고정부재에 장착 고정되어 있는 모습을 나타낸 평면도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 서포트 플레이트들이 서포트 플레이트 고정부재에 장착 고정되어 있는 모습을 나타낸 평면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 도 2와 함께 참조하면, 그립퍼부(200)는 그립퍼들(210), 그립퍼 고정부재(230), 서포트 플레이트들(220) 및 서포트 플레이트 고정부재(240)로 구성되어 있다.
구체적으로, 서포트 플레이트(220)의 일측 면(222)과 대응하여 맞물림으로써 전지셀(10)의 전극 탭(11, 12)을 잡아 고정하는 조우 구조의 그립퍼(210)는, 그립퍼 고정부재(230)의 일측면에 장착 고정(231)되어 있으며, 전지셀(10) 전극 탭(11, 12)과 접촉하는 면에 요철부(212)가 형성되어 있다.
또한, 그립퍼(210)의 일측 면(212)과 대응하여 맞물림으로써 전지셀(10)의 전극 탭(11, 12)을 잡아 고정하는 조우 구조의 서포트 플레이트(220)는, 서포트 플레이트 고정부재(240)의 일측면에 장착 고정(241)되어 있다.
한편, 그립퍼(210)를 장착 고정(231)하는 그립퍼 고정부재(230)는, 양측 단부가 연장된 상태로 구동부(300)와 연결되어 있다.
또한, 서포트 플레이트(220)를 장착 고정(241)하는 서포트 플레이트 고정부재(240) 역시, 양측 단부가 연장된 상태로 구동부(300)와 연결되어 있다.
도 7에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 그립퍼 및 서포트 플레이트에 의해 전지셀 전극 탭이 잡혀 고정된 모습을 나타낸 평면도가 도시되어 있고, 도 8에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 구동부에 의해 그리퍼부가 구동하는 모습을 나타낸 평면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 도 2와 함께 참조하면, 구동부(300)는 구동력 전달부재(310, 320), 실린더 로드(331, 332, 333), 실린더 고정 브라켓(340) 및 공압 수용부(350)로 구성되어 있다.
구동력 전달부재(310, 320)는 그립퍼 고정부재(230) 및 서포트 플레이트 고정부재(240)의 양측 단부를 고정(231, 241)하고, 실린더 로드(331, 332, 333)의 구동력을 그립퍼 고정부재(230) 및 서포트 플레이트 고정부재(240)에 전달한다.
그립퍼 고정부재(230)의 구동력 전달 부재(310)는 제 1 실린더 로드(331) 및 제 3 실린더 로드(333)에 체결 고정(311)되어 있다.
한편, 서포트 플레이트 고정부재(320)의 구동력 전달 부재(320)는 제 2 실린더 로드(332)에 체결 고정(321)되어 있다.
실린더 고정 브라켓(340)은 실린더 로드(331, 332, 333)의 양측 단부에 장착되어 있고, 본체(600)에 체결 고정되어 있다.
또한, 실린더 고정 브라켓(340)의 일측면에 장착되어 있는 공압 수용부(350)는, 외부로 공압 튜브(530)와 연결되고, 공압을 수용하는 공압 도입부(351); 및 외부로 공압 튜브(540)와 연결되고, 공압을 배출하는 공압 토출부(352)로 구성되어 있다.
공압부(500)로부터 발생한 공압은 공압 튜브(530, 540)를 통해 구동부(300)의 공압 수용부(350)로 수용되게 된다. 수용된 공압에 의해 구동부(300)의 실린더 로드(331, 332, 333)가 구동되며, 이러한 구동력은 구동력 전달부재(310, 320)에 의해 그립퍼 고정부재(230) 및 서포트 플레이트 고정부재(240)에 전달된다.
그립퍼 고정부재(230)에 장착된 그립퍼들(210)은 그립퍼 고정부재(230)의 움직임(251, 261)에 따라 함께 움직이게 되며(250, 260), 서포트 플레이트 고정부재(240)에 장착된 서포트 플레이트들(220) 역시 서포트 플레이트 고정부재(240)의 움직임(251, 261)에 따라 함께 움직이게 된다(250, 260).
구체적으로, 전지셀(10)의 전극 탭(11, 12)을 붙잡아 고정하기 위해, 공압부(500)에서는 제 1 실린더 로드(331) 및 제 3 실린더 로드(333)를 일측 방향(261)으로 움직이도록 공압 수용부(350)의 공압 도입부(351)에 공압을 공급하게 된다. 이에 따라 제 1 실린더 로드(331) 및 제 3 실린더 로드(333)가 일측 방향(261)으로 움직이게 되면, 이에 반해, 제 2 실린더 로드(332)는 제 1 실린더 로드(331) 및 제 3 실린더 로드(333)의 반대 방향(262)으로 움직이게 된다.
따라서, 제 1 실린더 로드(331) 및 제 3 실린더 로드(333)의 일측 방향(261) 움직임에 의해 그립퍼(210) 역시 일측 방향(261)으로 움직이게 되고, 제 2 실린더 로드(332)의 반대 방향(262) 움직임에 의해 서포트 플레이트(210) 역시 반대 방향(262)으로 움직이게 되어, 전지셀(10)의 전극 탭(11, 12)을 붙잡아 고정하는 동작(260)을 완성하게 된다.
반대로, 전지셀(10)의 전극 탭(11, 12)을 놓는 동작 역시, 상기의 붙잡아 고정하는 동작(260)에서 공압부(500)의 공압의 방향을 정반대로 조정함으로써 달성할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (20)

  1. 둘 이상의 전지셀들을 수납 및 고정한 상태에서 충방전을 수행하거나 또는 상기 전지셀들의 성능을 테스트하는 장치로서,
    둘 이상의 전지셀을 수평 방향으로 배열 수납하는 구조의 전지셀 수납부;
    전지셀의 전극 탭을 잡아 고정하는 조우(jaw) 구조의 둘 이상의 그립퍼들(grippers)를 포함하는 그립퍼부;
    상기 그립퍼부 양측 단부에 장착되어 있고, 상기 그립퍼들의 작동을 위한 구동력을 제공하는 구동부;
    상기 구동부의 일측 단부에 장착되고 상기 그립퍼들의 작동 상태 및 전지셀 전극 탭의 온도를 센싱(sensing)하는 센싱부;
    상기 구동부와 공압 튜브(tube)로 연결되고, 상기 구동부에 공압을 제공하는 공압부; 및
    상기 전지셀 수납부, 그립퍼부, 구동부 및 센싱부가 장착된 본체;
    를 포함하고 있으며,
    상기 그립퍼부는,
    하기 그립퍼 고정부재의 일측면에 장착 고정되어 있고, 하기 서포트 플레이트와 맞물림으로써 상기 전지셀 전극 탭을 잡아 고정하는 조우 구조의 그립퍼들;
    상기 그립퍼의 일측면에 장착 고정되어 있고, 양측 단부가 연장된 상태로 상기 구동부와 연결되어 있는 그립퍼 고정부재;
    상기 그립퍼들 각각의 사이에 위치하고, 상기 그립퍼와 맞물림으로써 상기 전지셀 전극 탭을 잡아 고정하는 조우 구조의 서포트 플레이트들(support plates); 및
    상기 서포트 플레이트의 일측면에 장착 고정되어 있고, 양측 단부가 연장된 상태로 상기 구동부와 연결되어 있는 서포트 플레이트 고정부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 전극 탭들이 일측 단부에 형성되어 있는 판상형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 판상형 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 그립퍼는 전극 탭을 잡을 때 전극 탭 표면에 0.3 내지 1.5 mm 깊이의 홈을 형성시키는 요철부를 포함하고, 상기 요철부는 충방전을 위한 전극 단자인 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 그립퍼들 및 서포트 플레이트들은 동일한 일측 방향을 향하도록 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 그립퍼 고정부재 및 서포트 플레이트 고정부재는, 수직 단면상으로 사각형 구조의 사각기둥 형상인 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 구동부는,
    상기 그립퍼 고정부재 및 서포트 플레이트 고정부재의 양측 단부를 고정하고, 하기 실린더 로드(cylinder rod)의 구동력을 상기 그립퍼 고정부재 및 서포트 플레이트 고정부재에 전달하는 구동력 전달부재;
    상기 구동력 전달부재와 체결 고정되어 구동력을 전달하는 하나 이상의 실린더 로드;
    상기 실린더 로드의 양측 단부에 장착되고, 상기 본체에 체결 고정되는 실린더 고정 브라켓(bracket); 및
    상기 고정 브라켓 일측면에 체결 고정되고, 상기 공압부로부터 공압을 수용하는 공압 수용부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 실린더 로드는 공압에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 공압 수용부는,
    외부로 공압 튜브와 연결되고, 공압을 수용하는 공압 도입부; 및
    외부로 공압 튜브와 연결되고, 공압을 배출하는 공압 토출부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 센싱부는,
    상기 본체의 일측면에 장착 고정되고, 상기 그립퍼가 전지셀의 전극 탭을 잡거나 놓은 상태를 감지하는 하나 이상의 동작 감지 센서(sensor); 및
    상기 본체의 일측면에 장착 고정되고, 전지셀 전극 탭의 온도를 감지하는 하나 이상의 온도 측정 센서;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 동작 감지 센서는 광센서인 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 온도 측정 센서는 레이저를 이용한 온도 측정 센서인 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 공압부는 상기 본체의 일측 단부에 체결 고정되고, 일정 압력 범위 내의 공압을 발생시키는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 공압부는 공기 흡입부 및 공기 토출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 공압의 범위는 1 kPa 내지 1 Mpa인 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  17. 제 1 항에 따른 전지셀 충방전 장치를 사용하여 충방전 또는 테스트 한 것을 특징으로 하는 전지팩.
  18. 제 17 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장 장치인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  20. 둘 이상의 전지셀들을 수납 및 고정한 상태에서 충방전을 수행하거나 또는 상기 전지셀들의 성능을 테스트하는 장치로서,
    둘 이상의 전지셀을 수평 방향으로 배열 수납하는 구조의 전지셀 수납부;
    전지셀의 전극 탭을 잡아 고정하는 조우 구조의 둘 이상의 그립퍼들를 포함하는 그립퍼부;
    상기 그립퍼부 양측 단부에 장착되어 있고, 상기 그립퍼들의 작동을 위한 구동력을 제공하는 구동부;
    상기 구동부의 일측 단부에 장착되고 상기 그립퍼들의 작동 상태 및 전지셀 전극 탭의 온도를 센싱하는 센싱부;
    상기 구동부와 공압 튜브로 연결되고, 상기 구동부에 공압을 제공하는 공압부; 및
    상기 전지셀 수납부, 그립퍼부, 구동부 및 센싱부가 장착된 본체;
    를 포함하고 있으며,
    상기 구동부는,
    상기 그립퍼 고정부재 및 서포트 플레이트 고정부재의 양측 단부를 고정하고, 하기 실린더 로드의 구동력을 상기 그립퍼 고정부재 및 서포트 플레이트 고정부재에 전달하는 구동력 전달부재;
    상기 구동력 전달부재와 체결 고정되어 구동력을 전달하는 하나 이상의 실린더 로드;
    상기 실린더 로드의 양측 단부에 장착되고, 상기 본체에 체결 고정되는 실린더 고정 브라켓; 및
    상기 고정 브라켓 일측면에 체결 고정되고, 상기 공압부로부터 공압을 수용하는 공압 수용부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
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