KR101736137B1 - 이차전지 가압 절연 전압 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지를 실제 사용할 때 발생되는 절연 전압 데이터를 최대한 근접하게 얻을 수 있도록 하기 위하여, 이차전지를 특정한 압력으로 가압하여 스트레스를 가한 상태에서 절연 전압을 측정하는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 이차전지의 절연 전압 측정 시, 이차전지의 가압을 위한 프레스 유니트, 이차전지의 통전 및 절연 전압 측정을 위한 측정 유니트 등을 이용하여, 이차전지에 가압에 따른 스트레스를 부여한 상태에서 절연 전압을 측정할 수 있는 새로운 형태의 절연 전압 측정 시스템을 구축함으로써, 이차전지를 실제 사용할 때와 동일한 환경에서 절연 전압을 측정할 수 있는 등 절연 전압 측정 데이터의 정확성과 신뢰성을 확보할 수 있는 이차전지 가압 절연 전압 측정장치를 제공한다.

Description

이차전지 가압 절연 전압 측정장치{Insulation voltage measuring apparatus of secondary battery in pressure conditions}
본 발명은 이차전지 가압 절연 전압 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이차전지를 실제 사용할 때 발생되는 절연 전압 데이터를 최대한 근접하게 얻을 수 있도록 하기 위하여, 이차전지를 특정한 압력으로 가압하여 스트레스를 가한 상태에서 절연 전압을 측정하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지는 제품으로 완성된 후에 외관, 강도, 전기적 특성 등이 측정되며, 이 중에서 전기적 특성을 검사하기 위해 이차전지 진행라인의 일측에 측정기기의 단자를 배치하여 전기적 특성, 특히 절연 전압(절연 저항)을 측정하게 된다.
이와 관련하여, 한국 공개특허 10-2013-0109066호에는 이차전지의 절연 전압을 측정하는『절연 저항 측정장치』가 개시되어 있다.
상기『절연 저항 측정장치』는 배터리의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결되는 제1 절연 측정 저항부 및 제2 절연 측정 저항부와, 상기 제1 절연 측정 저항부와 상기 제2 절연 측정 저항부를 각각 상기 양극 단자와 음극 단자에 선택적으로 연결하여 서로 다른 제1 및 제2 회로를 형성하는 제1 스위치 및 제2스위치와, 상기 제1 및 제2 절연 측정 저항부에 인가된 제1 및 제2 절연 검출 전압을 센싱하는 전압 검출부와, 상기 제1 및 제2 절연 검출 전압과 상기 제1 및 제2 회로로부터 유도되는 연립 회로 방정식으로부터 양극 단자측 절연 저항값과 음극 단자측 절연 저항값을 산출하는 제어부로 구성되어 있다.
그러나, 상기『절연 저항 측정장치』는 실제 필드에 적용되어 사용되는 조건이나 환경 등을 고려하지 않고 절연 저항을 측정하는 관계로 이차전지의 절연 저항을 정확하게 측정할 수 없는 한계가 있다.
즉, 이차전지는 전기자동차 또는 전자제품에 사용될 때 특정한 외력에 의해 상당한 스트레스를 받는 상황에서 사용되기 때문에 종래의『절연 저항 측정장치』와 같이 아무런 부하 조건이 부여되지 않은 상태에서 측정된 절연 저항은 이차전지를 실제 사용하는 상태에서 측정되는 데이터와 전혀 다른 결과치를 나타내게 되고, 결국 정확한 절연 저항 측정 데이터를 확보하는데 어려움이 있다.
한국 공개특허 10-2013-0109066호
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 이차전지의 절연 전압 측정 시, 이차전지의 가압을 위한 프레스 유니트, 이차전지의 통전 및 절연 전압 측정을 위한 측정 유니트 등을 이용하여, 이차전지에 가압에 따른 스트레스를 부여한 상태에서 절연 전압을 측정할 수 있는 새로운 형태의 절연 전압 측정 시스템을 구축함으로써, 이차전지를 실제 사용할 때와 동일한 환경에서 절연 전압을 측정할 수 있는 등 절연 전압 측정 데이터의 정확성과 신뢰성을 확보할 수 있는 이차전지 가압 절연 전압 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 이차전지 가압 절연 전압 측정장치는 다음과 같은 특징이 있다.
상기 이차전지 가압 절연 전압 측정장치는 장치 프레임의 상부에 고정 설치되어 이차전지의 상면을 가압하는 상부 프레스 플레이트와 상면에 이차전지를 받쳐주는 지그를 가지면서 상부 프레스 플레이트의 하부에 나란하게 배치됨과 더불어 실린더 프레임 상에 설치되어 있는 하부 업다운 실린더의 로드에 지지되어 위아래로 동작하면서 이차전지의 하면을 가압하는 하부 프레스 플레이트로 구성되는 프레스 유니트와, 장치 프레임측에 지지되어 있는 좌우 한쌍의 홀더 블럭 상에 지지되어 상하 이동가능한 동시에 상하부 프레스 플레이트의 양옆에 각각 배치되어 이차전지측과 전기적으로 접속 가능하며 프로브 핀 실린더에 의해 수직 방향으로 동작하는 프로브 핀과 통전 고무 실린더에 의해 수평 방향으로 동작하는 통전 고무 어셈블리로 구성되는 측정 유니트를 포함하는 구조로 이루어진다.
여기서, 상기 프레스 유니트의 실린더 프레임은 가이드 레일에 의해 지지되는 동시에 로딩/언로딩 실린더에 의해 이동가능한 구조로 설치하여, 작업 영역과 로딩/언로딩 영역에 각각 위치되도록 할 수 있다.
또한, 상기 프레스 유니트는 상부 프레스 플레이트 상에 설치되어 이차전지에 가해지는 압력을 측정하는 로드셀을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 측정 유니트의 상부 업다운 실린더는 장치 프레임 상의 가이드 레일을 따라 이동가능한 슬라이드 블럭에 의해 지지되도록 하고, 상기 슬라이드 블럭은 볼스크류 샤프트와 볼스크류 너트의 조합에 의해 이동가능한 구조로 설치되도록 하여, 각 상부 업다운 실린더 및 홀더 블럭에 지지되는 양편의 프로브 핀 및 통전 고무 어셈블리 서로 간의 간격이 좁혀지거나 넓혀지도록 할 수 있다.
바람직한 실시예로서, 상기 측정 유니트의 통전 고무 어셈블리는 통전 고무 실린더의 로드에 연결되는 로드 브라켓과, 상기 로드 브라켓의 하단부에 후단의 핀부를 통해 슬라이드 가능하게 설치되는 통전 고무 블럭 및 통전 고무와, 상기 통전 고무 블럭의 후면과 로드 브라켓의 전면 사이에 개재되어 통전 고무를 포함하는 통전 고무 블럭 전체를 탄력적으로 지지하는 스프링으로 구성할 수 있다.
이러한 상기 측정 유니트는 상부 업다운 실린더에 의해 상하 동작하는 홀더 블럭 상에 지지되어 이차전지의 테라스 면을 가압하는 서브 프레스 블럭을 포함할 수 있고, 또 서브 프레스 블럭측에 설치되어 이차전지에 가해지는 압력을 측정하는 로드셀을 포함할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 이차전지 가압 절연 전압 측정장치는 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 프레스 유니트를 이용하여 이차전지를 특정한 압력으로 가압한 다음, 이 상태에서 측정 유니트를 이용하여 이차전지의 절연 전압을 측정하는 시스템을 적용함으로써, 이차전지를 실제 사용할 때와 동일한 환경(조건)으로 만들어 놓은 상태, 즉 이차전지가 압력에 의해 부하를 받는 환경(조건)을 조성한 상태에서 절연 전압을 측정할 수 있으며, 따라서 이차전지에 대한 절연 전압 측정 데이터의 정확도를 높일 수 있고, 절연 전압 측정 데이터의 신뢰도를 향상시킬 수 있음은 물론, 측정장치의 품질에 대한 신뢰성 향상과 더불어 고품질의 측정장치 및 제품의 공급에 따른 기업 이미지를 상승시켜 매출 향상을 기대할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 측정 유니의 통전 고무와 프로브 핀의 위치를 폭방향으로 조절할 수 있으므로, 별도의 장비 교체없이도 다양한 규격의 이차전지에 대한 절연 전압을 측정할 수 있는 등 측정장치를 범용적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
셋째, 이차전지에 가해지는 압력을 로드셀로 체크하여 가압치를 다양하게 변경할 수 있도록 함으로써, 각종 필드 환경에 노출되어 있는 이차전지에 대한 다양한 측정 데이터를 축적할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 가압 절연 전압 측정장치를 나타내는 사시도
도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 가압 절연 전압 측정장치에서 장치 프레임을 제거한 상태의 한 세트 이차전지 가압 절연 전압 측정장치를 나타내는 사시도
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 가압 절연 전압 측정장치에서 장치 프레임을 제거한 상태의 한 세트 이차전지 가압 절연 전압 측정장치를 나타내는 확대도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 가압 절연 전압 측정장치의 작동상태를 나타내는 정면도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 가압 절연 전압 측정장치를 나타내는 사시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 이차전지 가압 절연 전압 측정장치는 2개의 이차전지에 대한 절연 전압을 동시에 측정할 수 있는 두 세트로 구성될 수 있으며, 서로 나란하게 배치되는 각 세트의 이차전지 가압 절연 전압 측정장치에는 이차전지 가압을 위한 프레스 유니트(16)와 이차전지 절연 전압 측정을 위한 측정 유니트(23)가 각각 구비될 수 있다.
이러한 프레스 유니트(16)와 측정 유니트(23)는 4개의 포스트(10a)와 각 포스트(10a)의 상단에 지지되는 플레이트(10b)의 조합으로 이루어진 두 세트의 장치 프레임(10) 상에 지지되는 구조로 설치될 수 있게 된다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 가압 절연 전압 측정장치에서 장치 프레임을 제거한 상태의 한 세트 이차전지 가압 절연 전압 측정장치를 나타내는 사시도와 확대도이다.
도 2 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 이차전지 가압 절연 전압 측정장치는 절연 전압 측정 데이터의 정확성과 신뢰성을 확보하기 위해 이차전지를 실제 사용할 때와 동일하게 만들어 놓은 상태에서 절연 전압을 측정할 수 있는 구조, 즉 이차전지를 가압하여 스트레스를 부여한 상태에서 절연 전압을 측정할 수 있는 구조로 이루어지게 된다.
이러한 이차전지 가압 절연 전압 측정장치는 이차전지를 가압하기 위한 수단으로 프레스 유니트(16)를 포함한다.
상기 프레스 유니트(16)는 고정측 상부 프레스 플레이트(11)와 가동측 하부 프레스 플레이트(15)를 이용하여 그 사이에 배치되는 이차전지를 가압하는 방식으로 이차전지에 부하를 줄 수 있게 된다.
이를 위하여, 상기 장치 프레임(10)의 상부, 즉 플레이트(10b)의 저면 중심부에는 복수 개의 바(31), 예를 들면 4개의 바(31)가 수직 형성되는 동시에 이때의 각 바(31)의 하단부에는 미들 플레이트(32)가 설치된다.
그리고, 상기 미들 플레이트(32)의 하부에는 사각판 형태의 상부 프레스 플레이트(11)가 수평 자세로 나란하게 배치되고, 이렇게 배치되는 상부 프레스 플레이트(11)는 미들 플레이트(32)에 관통 지지되면서 슬라이드 가능한 복수 개의 로드(33), 예를 들면 4개의 로드(33)의 하단부에 고정되는 구조로 설치될 수 있게 된다.
특히, 상기 상부 프레스 플레이트(11)를 지지하는 로드(33)의 미들 플레이트 관통 부위에는 러버 등의 재질로 이루어진 탄성부시(34)가 개재되며, 이에 따라 이차전지 가압 시 상부 프레스 플레이트(11)에 가압력이 전해질 때 상부 프레스 플레이트(11)는 탄성부시(34)를 압축하면서 위로 약간 유동될 수 있게 되고, 결국 이러한 상부 프레스 플레이트(11)의 유동을 통해 후술하는 로드셀(26a)은 이차전지 가압 시의 압력을 측정할 수 있게 된다.
또한, 상기 장치 프레임(10)의 하부 바닥쪽에는 실린더 프레임(13)이 배치되고, 이때의 실린더 프레임(13)에는 하부 업다운 실린더(14)가 로드를 위로 향한 상태에서 수직 자세로 설치된다.
그리고, 상기 실린더 프레임(12)의 상부에는 사각판 형태의 하부 프레스 플레이트(15)가 수평 자세로 나란하게 배치되는 동시에 이때의 하부 프레스 플레이트(15)는 상부 프레스 플레이트(11)의 아래쪽에서 이와 서로 마주보며 나란하게 배치되고, 이렇게 배치되는 하부 프레스 플레이트(15)는 그 저면 중심부가 하부 업다운 실린더(14)의 로드에 연결되는 동시에 실린더 프레임(12)에 관통 지지되면서 슬라이드 가능한 복수 개의 가이드 바(35), 예를 들면 4개의 가이드 바(35)의 상단부에 그 저면 외곽부가 고정되는 구조로 설치될 수 있게 된다.
이러한 상부 프레스 플레이트(15)의 상면에는 이차전지의 위치를 잡아주고 또 움직이지 않도록 잡아주는 역할을 하는 복수 개의 지그(12)가 설치되며, 이때의 지그(12)는 플레이트 길이방향 끝 부분과 플레이트 폭방향 끝 부분에 각각 위치될 수 있게 된다.
또한, 상기 프레스 유니트(16)의 실린더 프레임(13)은 이차전지의 로딩 및 언로딩을 위한 이동가능한 구조로 설치된다.
이를 위하여, 상기 실린더 프레임(13)의 하부, 즉 장치 프레임(10)의 바닥쪽에는 2열의 나란한 가이드 레일(24a)이 설치되고, 상기 실린더 프레임(13)은 가이드 레일(24a)의 슬라이드(36a)에 고정되는 구조로 설치된다.
그리고, 상기 가이드 레일(24a)의 한쪽 옆에는 장치 프레임(10)의 바닥쪽에 설치되는 로딩/언로딩 실린더(25)가 배치되고, 이렇게 배치되는 로딩/언로딩 실린더(25)의 로드측과 실린더 프레임(23) 사이에는 연결판(37)이 설치된다.
이에 따라, 상기 로딩/언로딩 실린더(25)의 작동 시 하부 프레스 플레이트(15)를 포함하는 실린더 프레임(23) 전체는 가이드 레일(24a)을 따라 이동하면서 이차전지 로딩 및 언로딩 영역, 즉 장치 프레임(10)의 외곽 영역과 이차전지에 대한 절연 전압 측정이 이루어지는 장치 프레임(10)의 하부인 작업 영역에 각각 위치될 수 있게 된다.
또한, 상기 프레스 유니트(16)에는 상부 프레스 플레이트(11) 상에 설치되어 이차전지에 가해지는 압력을 측정하는 로드셀(26a)이 구비된다.
이러한 로드셀(26a)은 프레스 유니트(16)에 있는 미들 플레이트(32)의 저면에 설치되며, 이렇게 설치되는 로드셀(26a)의 아래쪽을 향하는 로드셀 측정부(38)는 상부 프레스 플레이트(11)의 상면에 접하게 된다.
여기서, 상기 로드셀(26a)은 제어부(미도시)측과 전기적으로 연결되며, 이때의 로드셀(26a)에서 측정한 압력값은 제어부측으로 입력될 수 있게 된다.
이에 따라, 이차전지의 가압을 위해 상하부 프레스 플레이트(11,15)가 이차전지를 사이에 두고 합쳐질 때, 상부 프레스 플레이트(11)는 이때의 전해지는 압력에 의해 상부로 약간의 유동을 보이게 되고, 이러한 상부 프레스 플레이트(11)의 유동이 로드셀(26a)의 로드셀 측정부(38)에 전해지면서 압력이 검출될 수 있게 된다.
따라서, 이와 같은 프레스 유니트(16)의 작동상태를 살펴보면, 상부 프레스 플레이트(11)의 지그(12) 상에 이차전지(미도시)가 세팅된 상태에서, 하부 업다운 실린더(14)가 작동하게 되면, 이차전지를 포함하는 하부 프레스 플레이트(17) 전체가 상부 프레스 플레이트(11)가 있는 윗쪽으로 상승하게 되고, 결국 이차전지는 상부 프레스 플레이트(11)와 하부 프레스 플레이트(15) 사이에서 눌려지면서 가압될 수 있게 된다.
한편, 상기 이차전지 가압 절연 전압 측정장치는 이차전지측과 통전됨과 더불어 이차전지의 단자(미도시)측과 전기적으로 접속되어 절연 전압을 측정하기 위한 수단으로 측정 유니트(23)를 포함한다.
상기 측정 유니트(23)는 전기적인 통전을 위한 통전 고무 어셈블리(22)와 절연 전압 측정을 위한 프로브 핀(20)을 포함하며, 이때의 통전 고무 어셈블리(22)와 프로브 핀(20)은 제어부측과 전기적으로 접속되므로서, 이차전지의 절연 전압을 제어부측에서 측정할 수 있게 된다.
이를 위하여, 장치 프레임(10)의 플레이트(10b)측에 지지되면서 다수의 플레이트 조합 형태로 이루어진 좌우 한쌍의 홀더 블럭(18)이 구비된다.
여기서, 상기 한쌍의 홀더 블럭(18) 중에서 좌측에 있는 1개의 홀더 블럭(18)은 후술하는 슬라이드 블럭(27)의 저면에 결합되는 구조로 지지되고, 우측에 있는 다른 1개의 홀더 블럭(18)은 슬라이드 블럭(27)의 저면에 설치되어 있는 업다운 실린더(17)의 로드에 연결되는 구조로 지지된다.
이러한 각 홀더 블럭(18)에는 로드를 아래쪽으로 한 수직 자세의 프로브 핀 실린더(19)가 각각 설치되고, 이렇게 설치되는 프로브 핀 실린더(19)의 로드에는 핀 블럭(39)을 매개로 프로브 핀(20)이 설치된다.
즉, 프로브 핀(20)이 수직 자세로 끼워져 결합되어 있는 핀 블럭(39)의 상단부가 프로브 핀 실린더(19)의 로드에 연결 설치된다.
이와 같은 프로브 핀(20)은 상하부 프레스 플레이트(11,15)의 양옆에 각각 배치되어 프로브 핀 실린더(19)의 하강 작동 시에 수직 방향으로 하강하여 이차전지측과 전기적으로 접속될 수 있게 된다.
그리고, 상기 홀더 블럭(18)의 양측면부에는 한쌍의 통전 고무 실린더(21)가 수평 자세로 각각 설치되고, 이렇게 설치되는 각 통전 고무 실린더(21)의 로드에는 어셈블리 바(40)를 매개로 하여 통전 고무 어셈블리(22)가 수평 자세로 각각 설치된다.
즉, 통전 고무 어셈블리(22)가 후술하는 통전 고무(22d)를 이차전지가 위치되어 있는 안쪽을 향하도록 한 수평 자세로 결합되어 있는 어셈블리 바(40)의 상단부가 통전 고무 실린더(21)의 로드에 연결 설치된다.
이에 따라, 상기 통전 고무 어셈블리(22)는 상하부 프레스 플레이트(11,15)의 양옆에 각각 배치되며, 통전 고무 실린더(21)의 전진 작동 시에 수평 방향으로 이동하여 이차전지측과 전기적으로 접속될 수 있게 된다.
이러한 통전 고무 어셈블리(22)는 로드 브라켓(22a), 후면에 2개의 나란한 핀부(22b)를 가지는 통전 고무 블럭(22c), 통전 고무(22d) 등으로 구성되어 이차전지측과 전기적으로 접속될 수 있게 된다.
이를 위하여, 상기 통전 고무 실린더(21)의 로드에 연결되어 있는 어셈블리 바(40)의 전면에는 막대형의 로드 브라켓(22a)이 설치되고, 상기 로드 브라켓(22a)의 하단부에는 통전 고무 블럭(22c)의 핀부(22b)가 관통되어 슬라이드 가능하게 지지되며, 상기 통전 고무 블럭(22c)의 선단부에는 통전 고무(22d)가 결합된다.
그리고, 상기 통전 고무 블럭(22c)의 후면과 로드 브라켓(22a)의 전면 사이에는 핀부(22b) 둘레를 감싸고 있는 스프링(22e)이 장착되어, 이러한 스프링(22e)은 통전 고무(22d)를 포함하는 통전 고무 블럭(22c) 전체를 탄력적으로 지지할 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 통전 고무 실린더(21)의 전진 작동 시 로드 브라켓(22a), 핀부(22b) 및 통전 고무 블럭(22c), 통전 고무(22d) 전체가 이차전지가 있는 앞쪽으로 이동하게 되고, 그 결과 통전 고무(22d)가 이차전지의 전극측에 접촉되면서 전기적으로 접속될 수 있게 되며,
이때의 접촉에 따른 반력은 스프링(22e)의 압축에 의해 흡수될 수 있게 된다.
또한, 상기 측정 유니트(23)에 구비되는 좌우 한쌍의 프로브 핀(20) 및 통전 고무 어셈블리(22)는 서로 간의 간격을 좁히거나 넓히면서 위치가 가변될 수 있게 되고, 이러한 간격 조절을 통해 한 장비에서 크기나 형상, 그리고 용량 등 규격이 다양한 이차전지에 대한 절연 전압 측정이 가능하게 된다.
이를 위하여, 상기 장치 프레임(10)의 플레이트(10b)의 상면에는 2열의 나란한 가이드 레일(24b)이 설치되고, 이렇게 설치되는 가이드 레일(24b)에 있는 좌우 두쌍의 슬라이드(36b) 중 한쌍씩의 슬라이드에는 슬라이드 블럭(27)이 각각 설치된다.
그리고, 상기 플레이트(10b)의 양편 단부에는 샤프트 지지대(41)가 각각 설치되고, 이렇게 설치되는 양편의 샤프트 지지대(41) 사이에는 볼스크류 샤프트(28)가 회전가능한 구조로 설치되며, 이때의 볼스크류 샤프트(28)에는 각 슬라이드 블럭(27)의 상면에 설치되어 있는 너트 브라켓(42)에 고정되면서 볼스크류 샤프트(28)에 스크류 전동 가능하게 결합되는 볼스크류 너트(29)가 각각 설치된다.
이때, 상기 볼스크류 샤프트(28)는 길이 중간을 기준으로 하여 한쪽 길이 구간은 오른나사가, 반대쪽 길이 구간은 왼나사가 형성되어 있는 형태로서, 오른나사 구간에 1개의 볼스크류 너트(29)가 결합되는 동시에 왼나사 구간에 다른 1개의 볼스크류 너트(29)가 결합되어, 볼스크류 샤프트(28)의 회전 시 각각의 볼스크류 너트(29)는 서로 반대 방향, 즉 서로 가까이 모이는 쪽으로 좁혀지거나 또는 서로 멀어지는 쪽으로 넓혀지는 방향으로 이동될 수 있게 된다.
이러한 볼스크류 샤프트(28)의 한쪽 단부에는 작업자가 수동으로 볼스크류 샤프트(28)를 돌릴 때 사용하는 핸들(43)이 장착된다.
이에 따라, 작업자가 핸들(43)을 오른쪽 또는 왼쪽으로 돌리게 되면, 볼스크류 샤프트(28)가 회전하게 되고, 이와 동시에 양쪽의 볼스크류 너트(29)는 볼스크류 전동에 의해 이동하게 됨과 더불어 슬라이드 블럭(27) 또한 가이드 레일(24b)의 안내를 받으면서 이동하게 되며, 결국 상부 업다운 실린더(17) 및 홀더 블럭(18)을 포함하는 한쪽의 프로브 핀(20)과, 홀더 블럭(18)을 포함하는 맞은편의 프로브 핀(20) 및 통전 고무 어셈블리(2)는 서로 간의 간격이 좁혀지거나 넓혀질 수 있게 된다.
또한, 상기 측정 유니트(23)에는 이차전지의 테라스 면(미도시)을 가압하는 수단으로 서브 프레스 블럭(30)을 포함한다.
상기 서브 프레스 블럭(30)은 상부 업다운 실린더(17)에 의해 상하 동작하는 홀더 블럭(18) 상에 지지되는 구조로 설치된다.
즉, 상기 서브 프레스 블럭(30)의 상단부에는 양편에 2개의 나란한 블럭 로드(44)가 형성되고, 이때의 블럭 로드(44)이 홀더 블럭(18)을 관통하면서 슬라이드 가능하게 결합되므로서, 서브 프레스 블럭(30)은 블럭 로드(44)를 이용하여 홀더 블럭(18)측에 지지되는 구조로 설치될 수 있게 된다.
그리고, 상기 서브 프레스 블럭(30)을 지지하는 블럭 로드(44)의 홀더 블럭 관통 부위에는 러버 등의 재질로 이루어진 탄성부시(34)가 개재되며, 이에 따라 이차전지 테라스 면 가압 시 서브 프레스 블럭(30)에 가압력이 전해질 때 서브 프레스 블럭(30)은 탄성부시(34)를 압축하면서 위로 약간 유동될 수 있게 되고, 결국 이러한 서브 프레스 블럭(30)의 유동을 통해 후술하는 로드셀(26a)은 이차전지 가압 시의 압력을 측정할 수 있게 된다.
또한, 상기 측정 유니트(23)에는 서브 프레스 블럭(30)측에 설치되어 이차전지에 가해지는 압력을 측정하는 로드셀(26b)이 구비된다.
이러한 로드셀(26b)은 홀더 블럭(18)의 저면에 고정되는 구조로 설치되며, 이렇게 설치되는 로드셀(26b)의 로드셀 측정부(38)는 서브 프레스 블럭(30)의 상면에 접하게 된다.
여기서, 상기 로드셀(26b)은 제어부(미도시)측과 전기적으로 연결되며, 이때의 로드셀(26b)에서 측정한 압력값은 제어부측으로 입력될 수 있게 된다.
이에 따라, 이차전지 가압에 따른 반력에 의해 서브 프레스 블럭(30)이 위로 유동하게 되면, 이때의 힘이 로드셀(26b)의 로드셀 측정부(38)에 전해지게 되고, 이와 동시에 로드셀(26b)에서 측정한 압력값은 제어부측으로 입력될 수 있게 된다.
이와 같이, 이차전지 컵 면(미도시) 및 테라스 면 가압 시의 가압력을 검출할 수 있는 각각의 로드셀(26a,26b)을 구비하고, 이때의 검출되는 압력값을 제어부측에서 모니터링하여 데이터를 축적할 수 있도록 하며, 이를 기반으로 하여 압력값을 적절하게 변경 설정할 수 있으므로, 다양한 압력 하에서 다양한 규격의 이차전지에 대한 절연 전압 측정이 가능한 이점이 있다.
이때, 상하부 프레스 플레이트(11,15)를 통해 이차전지 컵 면에 가하는 힘(압력)은 100∼150kgf 정도로 설정할 수 있고, 서브 프레스 블럭(30)을 통해 이차전지 테라스 면에 가하는 힘(압력)은 20∼40kgf 정도로 설정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 가압 절연 전압 측정장치의 작동상태를 나타내는 정면도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 로딩/언로딩 영역으로 이동한 프레스 유니트(16)의 상부 프레스 플레이트(10)에 있는 지그(12) 상의 이차전지(미도시)가 로딩된 후에 재차 작업 영역으로 이동 위치된 상태에서, 하부 업다운 실린더(14)의 상승 작동에 의해 하부 프레스 플레이트(15)가 상승하게 되고, 계속해서 그 위에 있던 상부 프레스 플레이트(11)와 합쳐지면서 이차전지의 컵 면은 상하부 프레스 플레이트(11,15) 사이에 눌려져 가압된다.
이와 더불어, 상부 업다운 실린더(17)의 하강 작동에 의해 서브 프레스 블럭(30)이 하강하여 이차전지의 테라스 면을 가압하게 된다.
다음, 위와 같이 이차전지측에 가압에 따른 부하 조건을 조성한 상태에서, 측정 유니트(23)의 프로브 핀 실린더(19)의 하강 작동에 의해 프로브 핀(20)이 하강하여 이차전지측에 접속되고, 이와 더불어 통전 고무 실린더(21)의 전진 작동에 의해 통전 고무 어셈블리(22)가 전진하여 그 선단의 통전 고무를 통해 이차전지 단면과 접속되므로서, 이차전지가 가압된 상태에서 이차전지에 대한 절연 전압이 측정될 수 있게 된다.
여기서, 상기 이차전지를 프로브 핀과 통전 고무로 통전시킨 상태에서 프로브 핀과 통전 고무가 연결되어 있는 외부의 절연 전압 측정장치(미도시)를 이용하여 절연 전압을 측정하는 방법은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 방법이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있다.
예를 들면, 하부 프레스 플레이트를 이용하여 이차전지를 가압 절연 전압 측정 구간으로 진입시킨다.
이렇게 진입된 이차전지를 하부 업다운 실린더로 상승시켜서 이차전지 파우치 면을 약 100kgf로 가압시킨 후, 상부 업다운 실린더를 하강시켜서 이차전지 테라스 면을 약 30kgf로 가압시킨다.
이때, 발생되는 가압력은 로드셀을 통해서 실제 발생되어지는 힘을 확인하고 장치 전면에 육안으로 확인 가능하도록 제어부의 모니터(미도시)에 값이 디스플레이되도록 한다.
그리고, 절연 전압 측정방법은 이차전지를 가압한 상태에서 통전 고무를 전진시켜 (-) 전류를 흘린 다음, 통전 상태 확인 후에 양쪽 측면에 있는 프로브 핀을 하강시켜 프로브 핀 간의 접촉상태를 확인하고, 최종적으로 통전 고무와 프로브 핀을 접촉시켜 발생되는 전압을 측정하여 이차전지의 상태를 확인한다.
이와 같이, 본 발명에서는 이차전지의 절연 전압 측정 시, 프레스 유니트, 측정 유니트 등으로 이차전지에 가압에 따른 스트레스를 부여한 상태에서 절연 전압을 측정할 수 있는 새로운 가압 절연 전압 측정 시스템을 구현함으로써, 이차전지를 실제 사용할 때와 동일한 환경에서 절연 전압을 측정할 수 있는 등 절연 전압 측정 데이터의 정확성과 신뢰성을 확보할 수 있다.
10 : 장치 프레임
11 : 상부 프레스 플레이트
12 : 지그
13 : 실린더 프레임
14 : 하부 업다운 실린더
15 : 하부 프레스 플레이트
16 : 프레스 유니트
17 : 상부 업다운 실린더
18 : 홀더 블럭
19 : 프로브 핀 실린더
20 : 프로브 핀
21 : 통전 고무 실린더
22 : 통전 고무 어셈블리
22a : 로드 브라켓 22b : 핀부
22c : 통전 고무 블럭 22d : 통전 고무
22e : 스프링
23 : 측정 유니트
24a,24b : 가이드 레일
25 : 로딩/언로딩 실린더
26a,26b : 로드셀
27 : 슬라이드 블럭
28 : 볼스크류 샤프트
29 : 볼스크류 너트
30 : 서브 프레스 블럭
31 : 바
32 : 미들 플레이트
33 : 로드
34 : 탄성 부시
35 : 가이드 바
36a,36b : 슬라이드
37 : 연결판
38 : 로드셀 측정부
39 : 핀 블럭
40 : 어셈블리 바
41 : 샤프트 지지대
42 : 너트 브라켓
43 : 핸들
44 : 블럭 로드
45 : 탄성 부시

Claims (7)

  1. 장치 프레임(10)의 상부에 고정 설치되어 이차전지의 상면을 가압하는 상부 프레스 플레이트(11)와, 상면에 이차전지를 받쳐주는 지그(12)를 가지면서 상부 프레스 플레이트(11)의 하부에 나란하게 배치됨과 더불어 실린더 프레임(13) 상에 설치되어 있는 하부 업다운 실린더(14)의 로드에 지지되어 위아래로 동작하면서 이차전지의 하면을 가압하는 하부 프레스 플레이트(15)로 구성되는 프레스 유니트(16);
    장치 프레임(10)측에 지지되어 있는 좌우 한쌍의 홀더 블럭(18) 상에 지지되어 상하 이동가능한 동시에 상하부 프레스 플레이트(11,15)의 양옆에 각각 배치되어 이차전지측과 전기적으로 접속 가능하며, 프로브 핀 실린더(19)에 의해 수직 방향으로 동작하는 프로브 핀(20)과 통전 고무 실린더(21)에 의해 수평 방향으로 동작하는 통전 고무 어셈블리(22)로 구성되는 측정 유니트(23);
    를 포함하고,
    상기 측정 유니트(23)의 통전 고무 어셈블리(22)는 통전 고무 실린더(21)의 로드에 연결되는 로드 브라켓(22a)과, 상기 로드 브라켓(22a)의 하단부에 후단의 핀부(22b)를 통해 슬라이드 가능하게 설치되는 통전 고무 블럭(22c) 및 통전 고무(22d)와, 상기 통전 고무 블럭(22c)의 후면과 로드 브라켓(22a)의 전면 사이에 개재되어 통전 고무(22d)를 포함하는 통전 고무 블럭(22c) 전체를 탄력적으로 지지하는 스프링(22e)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 가압 절연 전압 측정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레스 유니트(16)의 실린더 프레임(13)은 가이드 레일(24a)에 의해 지지되는 동시에 로딩/언로딩 실린더(25)에 의해 이동가능한 구조로 설치되어, 작업 영역과 로딩/언로딩 영역에 각각 위치될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 이차전지 가압 절연 전압 측정장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레스 유니트(16)는 상부 프레스 플레이트(11) 상에 설치되어 이차전지에 가해지는 압력을 측정하는 로드셀(26a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 가압 절연 전압 측정장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정 유니트(23)의 상부 업다운 실린더(17)는 장치 프레임(10) 상의 가이드 레일(24b)을 따라 이동가능한 슬라이드 블럭(27)에 의해 지지되고, 상기 슬라이드 블럭(27)은 볼스크류 샤프트(28)와 볼스크류 너트(29)의 조합에 의해 이동가능한 구조로 설치되어, 각 상부 업다운 실린더(17) 및 홀더 블럭(18)에 지지되는 양편의 프로브 핀(20) 및 통전 고무 어셈블리(22)는 서로 간의 간격이 좁혀지거나 넓혀질 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 이차전지 가압 절연 전압 측정장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정 유니트(23)는 상부 업다운 실린더(17)에 의해 상하 동작하는 홀더 블럭(18) 상에 지지되어 이차전지의 테라스 면을 가압하는 서브 프레스 블럭(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 가압 절연 전압 측정장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 측정 유니트(23)는 서브 프레스 블럭(30)측에 설치되어 이차전지에 가해지는 압력을 측정하는 로드셀(26b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 가압 절연 전압 측정장치.
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