KR101681678B1 - 이차전지 테스트용 충방전 프로브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단자의 함몰부위에도 충분히 접촉되도록 하여 충방전효율을 향상시킬 수 있는 이차전지 테스트용 충방전 프로브에 관한 것으로서, 전지 충방전 작업시 전지의 전극에 접촉되어 전류를 인가하는 충방전 프로브에 있어서, 내부가 상하로 관통된 관체; 상기 관체에 승강가능하게 삽입 관통되고, 내부가 상하로 관통되며, 하단이 전지의 전극에 접촉되는 제1충방전부; 상기 관체와 제1충방전부 사이에 배치되어 제1충방전부를 하방으로 미는 제1탄성체; 상기 제1충방전부의 하단 내부에 삽탈가능하게 끼워지고, 하단이 하방으로 돌출되어 전지의 전극에 접촉되며, 내부가 상하로 관통된 제2충방전부; 상기 제1·2충방전부에 승강가능하게 삽입 관통되되 서로 비접촉되며, 하단이 전지의 전극에 접촉되는 전압측정부; 상기 제1충방전부에 내설되어 전압측정부를 하방으로 미는 제2탄성체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시 예에 의하면, 단자의 함몰부위를 포함해 단자 전반에 걸쳐 접촉이 모두 이루어지기 때문에 보다 안정적으로 충방전작업을 진행할 수 있는 이점이 있다.

Description

이차전지 테스트용 충방전 프로브{Probe for testing secondary battery}

본 발명은 이차전지 테스트용 충방전 프로브에 관한 것이다.

최근 전기자동차 전지에 대한 수요가 급격하게 증가함에 따라 전기자동차에 적용되는 이차전지의 수요도 증가하고 있으며, 이에 따라 이차전지에 대한 기술적 연구도 활발하게 이루어지고 있다.

일반적으로 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 전지로, 대표적으로는 리튬(Li) 이차전지가 사용되고 있다.

한편, 차량용 배터리는 내부에 전해질을 충진하고, 충진된 전해질이 외부로 누출되지 않도록 단자를 프레스로 가압해 압입고정하게 되며, 이와 같은 단위 베어셀에 연결부품을 결합시킨 후 케이스를 조립해 완성하게 된다.

도 4는 종래의 이차전지 테스트용 충방전 프로브의 사시도이고, 도 5는 도 4의 단면도이며, 도 6a 내지 도 6c는 종래의 이차전지 테스트용 충방전 프로브의 작용 및 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 종래의 충방전 프로브는, 관체(10)와; 관체(10)에 승강가능하게 삽입 관통되게 결합되는 제1충방전부(20)와; 관체(10)와 제1충방전부(20) 사이에 배치되어 제1충방전부(20)를 일 방향으로 미는 제1탄성체(40)와; 제1충방전부(20)에 승강가능하게 삽입 관통되는 전압측정부(60)와; 제1충방전부(20)에 내설되어 전압측정부(60)를 일 방향으로 미는 제2탄성체(80)로 구성된다.

종래의 충방전 프로브에 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 배터리(1)의 단자(2)와 동축상에 배치되게 종래의 충방전 프로브를 테스터기의 프로브고정장치(3)에 고정시켜 준다.

그리고, 상기 프로브고정장치(3)를 하강시켜 주게 되면, 전압측정부(60)가 단자(2)의 프레스센터홈(2a)에 맞닿게 되고, 그 다음 제1충방전부(20)의 하면이 단자(2)의 표면에 순차적으로 맞닿게 되면서 배터리(1)의 충방전작업이 진행된다.

그런데, 상기 단자(2)의 함몰부(2b)에는 제1충방전부(20)가 접촉되지 못하게 됨에 따라 제1충방전부(20)와 단자(2) 간에 접촉이 상대적으로 적어져 저항이 커지고, 이로 인해 발열이 심해지며, 근본적으로 충방전효율이 매우 떨어지는 문제가 있었다.

1. 대한민국 등록특허 제10-1451319호(전지 충방전용 프로브/2014.10.08) 2. 대한민국 공개특허 제10-2015-0026558호(이차전지 충방전테스트프로브/2015.03.11) 3. 대한민국 등록특허 제10-1055642호(전압전류인가형 이차전지 충방전 테스트 프로브/2011.08.03) 4. 대한민국 공개특허 제10-2004-0072069호(이차전지 테스트용 프로브/2004.08.18)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 단자의 함몰부위에도 충분히 접촉되도록 하여 충방전효율을 향상시킬 수 있는 이차전지 테스트용 충방전 프로브를 제공하려는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

전지 충방전 작업시 전지의 전극에 접촉되어 전류를 인가하는 충방전 프로브에 있어서,

내부가 상하로 관통된 관체;

상기 관체에 승강가능하게 삽입 관통되고, 내부가 상하로 관통되며, 하단이 전지의 전극에 접촉되는 제1충방전부;

상기 관체와 제1충방전부 사이에 배치되어 제1충방전부를 하방으로 미는 제1탄성체;

상기 제1충방전부의 하단 내부에 삽탈가능하게 끼워지고, 하단이 하방으로 돌출되어 전지의 전극에 접촉되며, 내부가 상하로 관통된 제2충방전부;

상기 제1·2충방전부에 승강가능하게 삽입 관통되되 서로 비접촉되며, 하단이 전지의 전극에 접촉되는 전압측정부;

상기 제1충방전부에 내설되어 전압측정부를 하방으로 미는 제2탄성체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서,

상기 제1충방전부의 하단부 내주면에는 걸림턱이 형성되고;

상기 제2충방전부는,

상기 제1충방전부의 걸림턱에 착탈가능하게 고정되어 제1충방전부와 전기적으로 접촉연결되는 고정부와;

상기 제1충방전부의 하단을 통해 하방으로 돌출된 접촉부와;

상기 고정부와 접촉부를 상호 연결하면서 제1충방전부의 내부로 인입되는 접촉부를 하방으로 미는 탄성부;로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 실시 예에 의하면, 단자의 함몰부위를 포함해 단자 전반에 걸쳐 접촉이 모두 이루어지기 때문에 보다 안정적으로 충방전작업을 진행할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이차전지 테스트용 충방전 프로브의 사시도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 이차전지 테스트용 충방전 프로브의 작용을 설명하기 위한 도면.
도 4는 종래의 이차전지 테스트용 충방전 프로브의 사시도.
도 5는 도 4의 단면도.
도 6a 내지 도 6c는 종래의 이차전지 테스트용 충방전 프로브의 작용 및 문제점을 설명하기 위한 도면.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 이차전지 테스트용 충방전 프로브의 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 본 발명의 충방전 프로브는, 관체(10)와 제1충방전부(20), 제1절연체(30), 제1탄성체(40), 제2충방전부(50), 전압측정부(60), 제2절연체(70a,70b) 및 제2탄성체(80)로 구성된 것으로, 프로브고정장치(2)에 고정되어 전지(1) 충방전 작업시 전지(1)의 전극(2)에 접촉되어서 전류를 인가하는 기능을 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 관체(10)는 내부가 상하로 관통된 관으로서, 본 실시 예의 경우 테스터기의 프로브고정장치(2)에 제1너트(N1) 및 웨이브와셔(W1)를 매개로 착탈가능하게 고정된다.

상기 관체(10)의 둘레면에는 제1너트(N1)가 체결될 수 있도록 나사탭이 일체로 형성된다.

또한, 상기 관체(10)의 일단부(하단부) 둘레면에는 외향으로 돌출되어 제1너트(N1)와 함께 프로브고정장치(2)를 가압해 고정하면서 이후에 설명될 제1탄성체(40)를 지지하는 플랜지(11)가 일체로 형성된다.

여기서, 상기 웨이브와셔(W1)는 관체(10)에 끼워져 제1너트(N1)와 프로브고정장치(2) 사이에 배치되어서 제1너트(N1)의 가압에 의한 복원력을 매개로 제1너트(N1)의 풀림을 방지하는 기능을 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 제1충방전부(20)는 관체(10)에 삽입 관통되어 승강가능하게 고정되며 하단면이 전지(1)의 전극(2)과 접촉된다.

상기 제1충방전부(20)의 내부는 상하로 관통되어 있는데, 특히 하단부 내주면에는 이후에 설명될 제2충방전부(50)의 고정부(51)가 착탈가능하게 고정되는 걸림턱(21)이 일체로 형성되며, 하단 내면에는 제2충방전부(50)의 접촉부(52)가 삽입/이탈되는 수용부(22)가 일체로 형성되어 있다.

또한, 상기 제1충방전부(20)의 하단부 둘레면에는 이후에 설명될 제1탄성체(40)를 관체(10)의 플랜지(11)와 함께 억류할 수 있도록 외향으로 돌출된 플랜지(23)가 일체로 형성되며, 하면에는 전지(1)의 전극(2)에 접촉되는 콘택트돌기(24)가 일체로 형성되어 있다.

그리고, 상기 제1충방전부(20)의 상단부 둘레면에는 나사탭이 형성되며, 이 나사탭에는 제2너트(N2) 및 제3너트(N3)가 각각 체결된다.

여기서, 상기 제2너트(N2)는 관체(10)에 끼워진 제1충방전부(20)가 관체(10)로부터 이탈되는 것(빠지는 것)을 방지하기 위한 목적으로 사용되며, 제3너트(N3)는 제1충방전부(20)의 상단부에 끼워진 웨이브와셔(W2)와 함께 전류를 공급하기 위한 단자(미도시)를 고정하기 위한 목적으로 사용된다.

한편, 상기 제1충방전부(20)는 관체(10)에 끼워져 상하로 승강하게 되는데, 이때 관체(10)의 내면과 제1충방전부(20)의 둘레면이 직접 맞닿아 있는 상태에서 상하로 승강하게 되면 상호 마찰로 인한 파티클(티끌)이 단자 상으로 떨어지면서 스파크가 발생하기 쉽고, 구리스와 같은 윤활유를 주기적으로 주입해주어야 하는 불편함이 있다.

이에 본 실시 예의 경우, 상기 관체(10)의 내면과 제1충방전부(20)의 둘레면 사이에 합성수지계열의 제1절연체(30)를 개입시켜 줌으로서 상기와 같은 문제를 해소해 주었다.

본 실시 예에 의하면, 상기 제1절연체(30)를 관체(10)와 제1충방전부(20) 사이에 개입시켜 줌으로서 마찰시 파티클(티끌) 발생을 최소화하고, 파티클(티끌)이 떨어지더라도 절연재이므로 합선에 의한 스파크가 전혀 없으며, 윤활유 사용이 불필요해지는 이점이 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 제1탄성체(40)는 공지의 코일스프링이다.

본 실시 예의 경우, 상기 제1탄성체(40)는 제1충방전부(20)의 둘레면에 배치되어 양단이 각각 관체(10)의 플랜지(11)와 제1충전부(20)의 플랜지(23)에 맞대어지며, 제1충방전부(20)를 하방으로 밀어주는 기능을 한다.

그리고, 상기 제1탄성체(40)와 동일한 기능을 수행할 수 있는 것이라면 공지의 그 어떠한 것이라도 적용실시 가능하다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 제2충방전부(50)는 제1충방전부(20)의 하단 내부에 삽탈가능하게 끼워지고, 하단이 하방으로 돌출되어 전지(1)의 전극(2)과 접촉되며, 내부가 상하로 관통되어 있다.

상기 제2충방전부(50)는 고정부(51)와 접촉부(52) 및 탄성부(53)로 구성된다.

상기 고정부(51)는 제1충방전부(20)의 내부에 형성된 걸림턱(21)에 착탈가능하게 결합 및 고정될 수 있도록 둘레면이 걸림턱(21)에 대응되는 구조를 갖는다.

상기 접촉부(52)는 제1충방전부(20)의 하단을 통해 하방으로 돌출되어 있는데, 평상시에는 하방으로 돌출되어 있다가 전지(1)의 단자(2)와의 접촉을 위해 가압되면 제1충방전부(20)의 하단 내부에 형성된 수용부(22)에 삽입되고, 가압이 해제되면 수용부(22)로부터 이탈된다.

또한, 상기 접촉부(52)의 하면에는 콘택트돌기(52a)가 형성된다.

상기 탄성부(53)는 코일스프링으로, 고정부(51)와 접촉부(52)를 상호 연결하면서 제1충방전부(20)의 내부로 인입되는 접촉부(52)를 하방으로 미는 기능을 한다.

상기 탄성부(53)의 경우 코일스프링으로 기재하였지만, 이와 동일한 기능을 수행할 수 있는 것이라면, 공지의 그 어떠한 것이라도 적용실시 가능하다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 전압측정부(60)는 하단이 뾰족한 봉이다.

본 실시 예의 경우, 상기 전압측정부(60)는 제1·2충방전부(20,50)에 승강가능하게 삽입 관통되되 서로 비접촉되며, 하단(뾰족한 부분)이 전지(1)의 전극(2)과 접촉된다.

여기서, 상기 전압측정부(60)와 제1·2충방전부(20,50)는 전기적으로 접촉되지 않게 상호 이격되어 있는 것이 바람직한데, 이를 위해 전압측정부(60)와 제1·2충방전부(20,50) 사이에 합성수지계열의 제2절연체(70a,70b)를 각각 개입시켜 주었다.

또한, 상기 전압측정부(60)의 하단부 둘레면에는 제2절연체(70b)가 전압측정부(60)의 하단부를 통해 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 외향으로 돌출된 플랜지(61)를 일체로 형성시켜 주었고, 또 다른 제2절연체(70a)가 제2탄성체(80)의 압축시 밀리지 않게 이동을 제한하도록 제1충방전부(20)의 중간부 내부에 단턱(25)을 일체로 형성해 주었다.

그리고, 상기 전압측정부(60)의 둘레면에는 제2탄성체(80)가 끼워지는데, 이 제2탄성체(80)의 양단은 제1·2절연체(70a,70b)에 맞대어져 있어 전압측정부(60)가 가압되어 제1·2충방전부(20,50)의 내부로 삽입될 경우 제2탄성체(80)는 제2절연체(70b)에 의해 압축되었다가 가압이 해제되면 복원력을 매개로 전압측정부(60)를 하방으로 밀게 됨으로서 전압측정부(60)는 초기상태로 복원된다.

또한, 상기 전압측정부(60)의 상단부에는 슬래브(90)가 끼워져 제1충방전부(20)와 전압측정부(60) 사이에 개입되며, 여기서 슬래브(90)는 앤드캡(100)의 이동을 제한하여 전압측정부(60)가 제1충방전부(20)로부터 이탈되는 것을 방지하는 기능을 한다.

그리고, 상기 전압측정부(60)의 상단에는 앤드캡(100)이 압입고정되며, 앤드캡(100)은 슬래브(90)에 의해 하부로의 이동이 제한되며, 이에 의해 전압측정부(60) 역시 하부로의 이동이 제한된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명한다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 이차전지 테스트용 충방전 프로브의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 테스터기의 프로브고정장치(3)에 본 발명의 충방전 프로브를 고정시켜 주고, 본 발명의 충방전 프로브와 전지(1)의 단자(2)가 동축상에 배치되게 해준다.

도 3a를 참조하면, 그 다음 상기 프로브고정장치(3)를 하강시켜주면, 전압측정부(60)의 하단이 단자(2)의 중앙에 형성된 프레스센터홈(2a)에 맞닿게 된다.

도 3b를 참조하면, 상기와 같이 전압측정부(60)의 하단이 단자(2)의 중앙에 형성된 프레스센터홈(2a)에 맞닿도록 한 상태에서 프로브고정장치(3)를 더 하강시켜주면, 제2충방전부(50)의 접촉부(52)에 콘텍트돌기(52a)가 프레스(미도시)에 의해 함몰된 단자(2)의 함몰부(2b)에 맞닿게 됨과 동시에 전압측정부(60)는 프레스센터홈(2a)에 맞닿은 상태에서 제1·2충방전부(50)의 내부를 따라 이동되고, 이 과정에 제2절연체(70a,70b)에 의해 제2탄성체(80)가 압축되며, 슬래브(90)와 맞대어져 있던 앤드캡(100)이 이격된다.

도 3c를 참조하면, 상기와 같이 단자(2)의 프레스센터홈(2a)에는 전압측정부(60)의 하단이, 함몰부(2b)에는 접촉부(52)의 콘텍트돌기(52a)를 각각 맞닿도록 한 상태에서 프로브고정장치(3)를 더욱더 하강시켜주면, 제1충방전부(20)의 콘택트돌기(24)가 단자(2)의 표면에 접촉됨과 동시에 제2충방전부(60)의 접촉부(52)는 함몰부(2b)에 접촉된 상태에서 제1충방전부(20)의 수용부(22)에 자연스럽게 수용되며, 이 과정에 탄성부(53)는 접촉부(52)에 의해 압축된다.

그리고, 상기 제1충방전부(20)의 콘택트돌기(24)가 단자(2)의 표면에 접촉된 상태에서도 프로브고정장치(3)는 보다 확실한 전기적인 접촉관계의 유지를 위해 하강하게 되며, 이에 의해 제1충방전부(20)를 따라 관체(10)가 하강하게 되고, 이 과정에 제1탄성체(40)는 자연스럽게 압축된다.

상기와 같이 본 발명에 따른 충방전 프로브와 전지(1)의 단자(2)가 전기적으로 접촉된 상태에서 충방전테스트를 진행하게 되며, 특히 단자(2)의 함몰 여부에 상관없이 전반에 걸쳐 접촉이 모두 이루어지기 때문에 보다 안정적으로 충방전작업을 진행할 수 있는 이점이 있다.

한편, 충방전테스트가 완료되면, 프로브고정장치(3)는 다시 승강하게 되고, 이 과정에 압축되어 있던 제1탄성체(40)와 탄성부(53) 및 제2탄성체(80)의 복원력에 의해 제1충방전부(20)와 제2충방전부(50) 및 전압측정부(60)는 초기상태로 복원된다.

본 발명은 기재된 구체적인 실시 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상범위 내에서 다양하게 변형 및 수정할 수 있음은 당업자에 있어서 당연한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10: 관체 11: 플랜지 20: 제1충전부
21: 걸림턱 22: 수용부 23: 플랜지
24: 콘텍트돌기 25: 단턱 30: 제1절연체
40: 제1탄성체 50: 제2충방전부 51: 고정부
52: 접촉부 53: 탄성부 60: 전압측정부
70a: 제1절연체 70b: 제2절연체 80: 제2탄성체
90: 슬래브 100: 앤드캡

Claims (2)

1. 내부가 상하로 관통된 관체; 상기 관체에 승강가능하게 삽입 관통되고, 내부가 상하로 관통되며, 하단이 전지의 전극에 접촉되는 제1충방전부; 상기 관체와 제1충방전부 사이에 배치되어 제1충방전부를 하방으로 미는 제1탄성체; 상기 제1충방전부의 하단 내부에 삽탈가능하게 끼워지고, 하단이 하방으로 돌출되어 전지의 전극에 접촉되며, 내부가 상하로 관통된 제2충방전부; 상기 제1·2충방전부에 승강가능하게 삽입 관통되되 서로 비접촉되며, 하단이 전지의 전극에 접촉되는 전압측정부; 상기 제1충방전부에 내설되어 전압측정부를 하방으로 미는 제2탄성체;로 구성되어 전지 충방전 작업시 전지의 전극에 접촉되어 전류를 인가하는 충방전 프로브에 있어서,
   상기 제1충방전부의 하단부 내주면에는 걸림턱이 형성되고;
   상기 제2충방전부는,
   상기 제1충방전부의 걸림턱에 착탈가능하게 고정되어 제1충방전부와 전기적으로 접촉연결되는 고정부와;
   상기 제1충방전부의 하단을 통해 하방으로 돌출된 접촉부와;
   상기 고정부와 접촉부를 상호 연결하면서 제1충방전부의 내부로 인입되는 접촉부를 하방으로 미는 탄성부;로 구성된 것을 특징으로 하는 이차전지 테스트용 충방전 프로브.
   
2. 삭제

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