KR102106108B1 - 이차 전지용 물성 시험 장치 - Google Patents

이차 전지용 물성 시험 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 이차 전지의 물성을 시험하기 위한 이차 전지용 물성 시험 장치에 관한 것으로서, 미리 정해진 간격을 두고 천공된 다수의 결합홀들을 갖는 베이스; 적어도 하나의 이차 전지가 수용되며, 베이스에 안착되는 수용 케이스; 및 결합홀들 중 어느 하나에 분리 가능하게 결합되는 적어도 하나의 안내 레일과, 안내 레일에 각각 이동 가능하게 장착되며, 베이스에 안착된 수용 케이스를 가압 고정하는 적어도 하나의 고정바를 갖는 고정 지그;를 포함한다. 이차 전지의 종류, 이차 전지의 개수, 이차 전지의 진동 방향 또는 충격 방향 등 시험 조건을 변경하고자 하는 경우에, 고정 지그에 구비된 안내 레일과 고정바의 배치만 변경하면 되므로, 시험 조건의 변경 시에 지그 자체의 교체가 요구되는 종래의 이차 전지용 물성 시험 자체에 비해 시험 비용 및 시험 시간을 절감할 수 있다.

Description

이차 전지용 물성 시험 장치{Device for testing physical properties of secondary battery}
본 발명은 이차 전지의 물성을 시험하기 위한 이차 전지용 물성 시험 장치에 관한 것이다.
근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차 전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 수납 및 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차 전지가 많이 이용된다.
한편, 이차 전지는 진동, 낙하, 외부 충격 등에 의한 균열, 단락 등의 다양한 요인들에 의해 발화 내지 폭발할 위험성이 있으므로, 진동, 낙하, 외부 충격 등으로부터 안정성을 확보하는 것이 이차 전지의 주요한 개발 과제들 중 하나이다. 따라서, 이차 전지의 안정성, 특히, 기계적 또는 물리적 안정성을 확인하기 위하여, 진동 시험, 충격 시험 등의 물성 시험을 진행하여 균열, 단락 여부를 확인하는 방법이 많이 행해지고 있다.
일반적으로, 이러한 진동 시험, 충격 시험 등의 물성 시험을 진행하기 위한 이차 전지용 물성 시험 장치는, 이차 전지의 X축, Y축 및 Z축 즉, 이차 전지의 삼축 각각에 대한 물성 시험을 개별적으로 진행한다. 그런데, 종래의 이차 전지용 물성 시험 장치는, 이차 전지를 고정하기 위한 지그의 구조가 복잡하여, 이차 전지의 삼축 각각에 대한 물성 시험을 진행하기 위해 이차 전지의 고정 방향을 변경하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 이차 전지용 물성 시험 장치는, 이차 전지의 크기, 형상 등의 외형이 변경되는 경우에 이에 맞추어 지그도 함께 교체되어야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이차 전지의 고정 방향을 변경하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있도록 구조를 개선한 이차 전지용 물성 시험 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
나아가, 본 발명은, 이차 전지의 외형이 변경됨에 맞추어 지그를 교환할 필요가 없도록 구조를 개선한 이차 전지용 물성 시험 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 이차 전지용 물성 시험 장치는, 미리 정해진 간격을 두고 천공된 다수의 결합홀들을 갖는 베이스; 적어도 하나의 이차 전지가 수용되며, 베이스에 안착되는 수용 케이스; 및 결합홀들 중 어느 하나에 분리 가능하게 결합되는 적어도 하나의 안내 레일과, 안내 레일에 각각 이동 가능하게 장착되며, 베이스에 안착된 수용 케이스를 가압 고정하는 적어도 하나의 고정바를 갖는 고정 지그;를 포함한다.
바람직하게, 고정바는, 수용 케이스가 베이스와 고정바 사이에 개재되도록 마련된다.
바람직하게, 고정바는, 일단이 어느 안내 레일에 이동 가능하게 장착되고, 일단과 대향되는 타단이 다른 안내 레일에 이동 가능하게 장착되며, 수용 케이스는, 어느 안내 레일과 다른 안내 레일의 사이 공간에 위치하도록 베이스에 안착된다.
바람직하게, 고정바는, 어느 안내 레일과 다른 안내 레일 사이의 간격을 조절 가능하도록 어느 안내 레일과 다른 안내 레일 중 적어도 하나가 이동 가능하게 삽입되는 적어도 하나의 간격 조절 슬릿을 갖는다.
바람직하게, 안내 레일은, 외주연에 마련되는 나사산을 갖고, 고정바는, 나사산에 나사 결합되며, 수용 케이스가 고정바에 의해 가압 고정되도록 고정바를 수용 케이스 쪽으로 가압 가능한 가압 너트를 갖는다.
바람직하게, 고정바와 수용 케이스 사이에 개재되는 보호 패드를 더 포함한다.
바람직하게, 수용 케이스는, 이차 전지를 수용 가능하도록 요입 형성되는 수용홈을 각각 갖는 다수의 수용 플레이트들을 갖고, 수용 플레이트들은, 서로의 수용홈들이 상호 정합되도록 다단으로 적층된다.
바람직하게, 수용홈은, 각각의 수용 플레이트의 일면에 요입 형성되는 제1 수용홈과, 일면과 대향되는 각각의 수용 플레이트의 타면에 요입 형성되는 제2 수용홈이 마련되며, 제1 수용홈과 제2 수용홈은, 어느 수용 플레이트의 제1 수용홈과 어느 수용 플레이트와 대면되는 다른 수용 플레이트의 제2 수용홈이 정합되도록 마련된다.
바람직하게, 수용 플레이트들은 각각, 미리 정해진 위치에 천공된 적어도 하나의 볼트홀을 더 갖고, 수용 케이스는, 수용 플레이트들이 서로의 볼트홀들이 정합되도록 다단으로 적층된 경우에, 정합된 볼트홀들에 삽입되어 수용 플레이트들을 체결하는 적어도 하나의 체결 볼트를 더 구비한다.
바람직하게, 이차 전지에 대한 진동 시험을 실시할 수 있도록 베이스를 진동시키는 진동 유닛을 더 포함한다.
바람직하게, 이차 전지에 대한 충격 시험을 실시할 수 있도록 베이스를 낙하시키는 낙하 유닛을 더 포함한다.
본 발명에 따른 이차 전지용 물성 시험 장치는, 이차 전지의 종류, 이차 전지의 개수, 이차 전지의 진동 방향 또는 충격 방향 등 시험 조건을 변경하고자 하는 경우에, 고정 지그에 구비된 안내 레일과 고정바의 배치만 변경하면 되므로, 시험 조건의 변경 시에 지그 자체의 교체가 요구되는 종래의 이차 전지용 물성 시험 자체에 비해 시험 비용 및 시험 시간을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 이차 전지용 물성 시험 장치의 분리 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 이차 전지용 물성 시험 장치의 결합 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 수용 케이스의 분리 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 수용 케이스의 결합 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 수용 케이스의 단면도.
도 6은 도 2에 도시된 이차 전지용 물성 시험 장치를 이용해 이차 전지의 X축 방향에 대한 진동 시험을 실시하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 2에 도시된 이차 전지용 물성 시험 장치를 이용해 이차 전지의 Y축 방향에 대한 진동 시험을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 8은 도 2에 도시된 이차 전지용 물성 시험 장치를 이용해 이차 전지의 Z축 방향에 대한 진동 시험을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 이차 전지용 물성 시험 장치의 사시도.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차 전지용 물성 시험 장치(1)는, 미리 정해진 간격을 두고 천공된 다수의 결합홀(12)들을 구비하는 베이스(10); 적어도 하나의 이차 전지(30)가 수용되며, 베이스(10)에 안착되는 수용 케이스(20); 베이스(10)의 결합홀(12)들 중 어느 하나에 각각 분리 가능하게 결합되는 적어도 하나의 안내 레일(41)과, 안내 레일(41)에 각각 이동 가능하게 장착되며, 베이스(10)에 안착된 수용 케이스(20)를 가압 고정하는 적어도 하나의 고정바(42)를 구비하는 고정 지그(40); 및 수용 케이스(20)에 수용된 이차 전지(30)에 대한 진동 시험을 수행할 수 있도록 베이스(10)를 진동시키는 진동 유닛(50)을 포함한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 이차 전지용 물성 시험 장치의 분리 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 이차 전지용 물성 시험 장치의 결합 사시도이다.
먼저, 베이스(10)는 수용 케이스(20)를 고정 지그(40)를 이용해 가압 고정할 수 있도록 수용 케이스(20)를 지지하는 부재이다.
베이스(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 결합홀(12)들이 천공된 판상의 형태를 갖는다. 이러한 베이스(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상면에 안착된 수용 케이스(20)를 지지하며, 진동 유닛(50)으로부터 인가된 진동력을 수용 케이스(20)에 전달한다.
결합홀(12)들은 미리 정해진 간격을 두고 격자 형태로 배치된다. 각각의 결합홀(12)의 내주연에는 후술할 안내 레일(41)의 나사산(43)을 나사 결합 가능한 나사산이 마련된다.
다음으로, 수용 케이스(20)는 진동 시험을 실시하기 위한 이차 전지(30)를 수용하는 부재이다.
수용 케이스(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 직육면체 형상을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 수용 케이스(20)의 내부에는 진동 시험을 실시하기 위한 적어도 하나의 이차 전지(30)가 수용된다. 이러한 수용 케이스(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스(10)의 상면에 안착되어 고정 지그(40)에 의해 가압 고정되며, 베이스(10)로부터 전달된 진동력에 의해 그 내부에 수용된 이차 전지(30)와 함께 진동된다.
다음으로, 고정 지그(40)는 이차 전지(30)가 수용된 수용 케이스(20)를 가압 고정하는 부재이다.
고정 지그(40)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스(10)의 결합홀(12)들 중 어느 하나에 각각 분리 가능하게 결합되는 안내 레일(41)과, 안내 레일(41)에 이동 가능하게 장착되며, 베이스(10)에 안착된 수용 케이스(20)를 가압 고정하는 적어도 하나의 고정바(42)를 구비한다.
안내 레일(41)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 길게 연장된 봉 형상을 갖는다. 안내 레일(41)의 외주연에는 베이스(10)의 결합홀(12) 또는 후술할 고정바(42)의 가압 너트(45)와 나사 결합 가능한 나사산(43)이 마련된다.
안내 레일(41)의 설치 개수는 특별히 한정되지 않으며, 안내 레일(41)은 적어도 하나가 설치될 수 있다. 예를 들어, 안내 레일(41)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍씩 짝을 이루어 고정바(42)와 각각 결합되도록 4개가 마련될 수 있다.
이러한 안내 레일(41)들은 각각, 도 2에 도시된 바와 같이, 고정바(42)들에 구비된 간격 조절 슬릿(44)들 중 이와 대응하는 간격 조절 슬릿(44)에 삽입되고, 베이스(10)에 구비된 결합홀(12)들 중 이와 대응하는 결합홀(12)에 나사 결합되어 설치된다. 안내 레일(41)들의 설치 간격은, 각각의 안내 레일(41)을 결합홀(12)들 중 어느 결합홀(12)에서 분리한 후 다른 결합홀(12)에 나사 결합함으로써 수용 케이스(20)의 형상, 크기 및 배치 방법에 대응하도록 조절할 수 있다.
고정바(42)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 길게 연장된 막대 형상을 갖는다. 고정바(42)는, 안내 레일(41)이 이동 가능하게 삽입되도록 길이 방향을 따라 형성되는 간격 조절 슬릿(44)과, 안내 레일(41)의 나사산(43)에 나사 결합되며, 수용 케이스(20)가 고정바(42)에 의해 가압 고정되도록 고정바(42)를 수용 케이스(20) 쪽으로 가압 가능한 가압 너트(45)를 갖는다.
고정바(42)의 설치 개수는 특별히 한정되지 않으며, 적어도 하나의 고정바(42)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 고정바(42)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 4개의 안내 레일(41)들이 마련되는 경우에, 이에 대응하여 한 쌍이 마련될 수 있다.
간격 조절 슬릿(44)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 고정바(42)가 길이 방향을 따라 절개되어 형성된다. 간격 조절 슬릿(44)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 안내 레일(41)은 이동 가능하게 삽입되고 가압 너트(45)는 삽입되지 않도록 미리 정해진 폭을 갖는다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 안내 레일(41)이 이와 대응하는 간격 조절 슬릿(44)에 삽입되고, 베이스(10)와 고정바(42) 사이에 수용 케이스(20)가 개재되도록 고정바(42)를 안내 레일(41)에 이동 가능하게 장착할 수 있다. 그러면, 고정바(42)를 안내 레일(41)을 따라 이동시키거나 안내 레일(41)을 간격 조절 슬릿(44)을 따라 이동시킴으로써 수용 케이스(20)의 형상, 크기 및 배치 방법에 대응하도록 고정바(42)의 설치 높이와 안내 레일(41)들의 설치 간격을 각각 조절할 수 있다.
간격 조절 슬릿(44)의 설치 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 간격 조절 슬릿(44)은, 각각의 고정바(42)마다 미리 정해진 간격을 두고 한 쌍이 마련될 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 간격 조절 슬릿(44)마다 이와 대응하는 하나의 안내 레일(41)을 삽입함으로써 고정바(42)를 이와 대응하는 한 쌍의 안내 레일(41)들에 장착할 수 있다.
가압 너트(45)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 가압 너트(45)는 간격 조절 슬릿(44)에 삽입되지 않도록 간격 조절 슬릿(44)의 폭보다 넓은 직경을 갖는다. 가압 너트(45)는, 안내 레일(41)이 간격 조절 슬릿(44)에 삽입된 고정바(42)의 상측에 위치하도록 안내 레일(41)의 나사산(43)에 나사 결합된다. 이러한 가압 너트(45)를 안내 레일(41)의 나사산(43)을 따라 베이스(10)와 고정바(42) 사이에 개재된 수용 케이스(20) 쪽으로 이동시키면, 가압 너트(45)는 고정바(42)를 수용 케이스(20) 쪽으로 가압하게 된다. 그러면, 고정바(42)는 베이스(10)와 고정바(42) 사이에 개재된 수용 케이스(20)를 가압하여 고정하게 된다.
그런데, 고정바(42)와 수용 케이스(20)는 각각 가압 너트(45)와 고정바(42)에 의해 가압되므로, 이러한 고정바(42)와 수용 케이스(20)는 가압력에 의해 손상될 우려가 있다. 이를 해결하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 가압 너트(45)와 고정바(42) 사이에는 오링(46)이 개재되고, 고정바(42)와 수용 케이스(20) 사이에는 보호 패드(47)가 개재되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 진동 유닛(50)은 이차 전지(30)에 대한 진동 시험을 진행하기 위한 진동력을 제공하는 부재이다.
진동 유닛(50)은 베이스(10)에 진동력을 인가하여 베이스(10)에 안착된 수용 케이스(20)를 진동시킬 있도록 마련된다. 예를 들어, 진동 유닛(50)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스(10)의 하면에 결합되며, 베이스(10)를 수직 방향으로 진동시킬 수 있도록 마련된다. 그러면, 수용 케이스(20) 및 수용 케이스(20)의 내부에 수용된 이차 전지(30)는 베이스(10)를 따라 수직 방향으로 진동되며, 이를 통해 이차 전지(30)에 대한 진동 시험을 진행할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 수용 케이스(20)의 분리 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 수용 케이스(20)의 결합 사시도이며, 도 5는 도 4에 도시된 수용 케이스(20)의 단면도이다.
전술한 수용 케이스(20)의 구조는 특별히 한정되지 않으며, 수용 케이스(20)는 다양한 구조로 구성될 수 있다. 예를 들어, 수용 케이스(20)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 이차 전지(30)를 각각 수용 가능한 복수의 수용 플레이트(21)들과, 수용 플레이트(21)들을 일체로 체결 가능한 체결 볼트(22)를 구비할 수 있다.
수용 플레이트(21)는 사각 판상의 형태를 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 수용 플레이트(21)는, 이차 전지(30)를 수용 가능하도록 요입 형성되는 수용홈과, 체결 볼트(22)를 삽입 가능하도록 천공된 볼트홀(23)을 가질 수 있다.
수용홈의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 수용홈은, 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 수용 플레이트(21)의 일면에 요입 형성되는 제1 수용홈(24)과, 상기 일면과 반대되는 각각의 수용 플레이트(21)의 타면에 요입 형성되는 제2 수용홈(25)이 마련될 수 있다.
이러한 제1 수용홈(24)과 제2 수용홈(25)은, 수용 플레이트(21)들을 다단으로 적층할 때 어느 수용 플레이트(21)의 제1 수용홈(24)과 다른 수용 플레이트(21)의 제2 수용홈(25)이 서로 정합될 수 있도록 대칭적으로 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 제1 수용홈(24)과 제2 수용홈(25)은 개방구(26)에 의해 연통되도록 마련될 수 있다. 그러면, 제1 수용홈(24)과 제2 수용홈(25)에 이차 전지(30)가 수용된 양상을 개방구(26)를 통해 외부에서 용이하게 관찰할 수 있다.
또한, 제1 수용홈(24)과 제2 수용홈(25)의 일측에는, 제1 수용홈(24)과 제2 수용홈(25)에 수용된 이차 전지(30)의 전극 리드(32)가 안착되는 리드홈(27)이 마련될 수 있다. 리드홈(27)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 이차 전지(30)의 전극 리드(32)의 구조를 고려해 제1 수용홈(24)과 제2 수용홈(25)에 비해 미리 정해진 깊이만큼 얇은 깊이를 갖도록 마련되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
볼트홀(23)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 수용홈의 외측에 위치하는 수용 플레이트(21)의 테두리부(21a)에 체결 볼트(22)를 삽입 가능하도록 천공된다. 볼트홀(23)의 형성 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 테두리부(21a)의 모서리부마다 각각 하나씩 총 4개의 볼트홀(23)이 천공될 수 있다.
이러한 수용 플레이트(21)들은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 어느 수용 플레이트(21)의 제1 수용홈(24)과 상기 어느 수용 플레이트(21)와 대면하는 다른 수용 플레이트(21)의 제2 수용홈(25)이 정합되고, 수용 플레이트(21)들의 볼트홀(23)들이 서로 정합되도록 다단으로 적층된다. 또한, 수용 플레이트(21)의 적층 시에는 제1 수용홈(24)과 제2 수용홈(25)이 정합되어 형성된 공간에 적어도 하나의 이차 전지(30)가 삽입된다. 그러면, 다단으로 적층된 수용 플레이트(21)들의 볼트홀(23)들에 체결 볼트(22)를 삽입한 후, 수용 플레이트(21)들을 관통한 체결 볼트(22)의 단부에 체결 너트(28)를 나사 결합하여 수용 플레이트(21)들을 일체로 체결하여, 적어도 하나의 이차 전지(30)가 수용된 수용 케이스(20)를 형성할 수 있다.
도 6은 도 2에 도시된 이차 전지용 물성 시험 장치를 이용해 이차 전지의 X축에 대한 진동 시험을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 2에 도시된 이차 전지용 물성 시험 장치를 이용해 이차 전지의 Y축에 대한 진동 시험을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 도 2에 도시된 이차 전지용 물성 시험 장치를 이용해 이차 전지의 Z축에 대한 진동 시험을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
일반적으로 이차 전지는 구조적인 특성으로 인하여 진동에 저항하는 진동 특성이 진동 방향에 따라 달라진다. 따라서, 이차 전지용 물성 시험 장치(1)는, 이차 전지(30)의 진동 특성을 이차 전지(30)의 삼축 방향 즉, X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향 각각에 대하여 개별적으로 살펴볼 수 있도록 마련된다.
이하에서는, 도 6 내지 도 8을 참조하여, X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향 각각에 대한 이차 전지(30)의 진동 특성을 이차 전지용 물성 시험 장치(1)를 이용해 시험하는 방법을 설명하기로 한다.
예를 들어, 이차 전지(30)의 X축 방향에 대한 진동 특성을 시험하는 경우에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 이차 전지(30)의 X축 방향과 베이스(10)의 수직 방향이 평행하도록 수용 케이스(20)를 베이스(10)에 안착시킨다. 또한, 안내 레일(41)들과 수용 케이스(20)가 서로 간섭하지 않도록 안내 레일(41)들의 설치 간격을 조정하고, 고정바(42)를 이용해 수용 케이스(20)를 가압 고정할 수 있도록 고정바(42)의 설치 높이를 조정한다. 그러면, 고정바(42)를 이용해 수용 케이스(20)를 고정한 후, 진동 유닛(50)을 이용해 베이스(10)를 수직 방향으로 진동시킴으로써 이차 전지(30)의 X축 방향에 대한 진동 특성을 시험할 수 있다.
예를 들어, 이차 전지(30)의 Y축 방향에 대한 진동 특성을 시험하는 경우에는, 도 7에 도시된 바와 같이, 이차 전지(30)의 Y축 방향과 베이스(10)의 수직 방향이 평행하도록 수용 케이스(20)를 베이스(10)에 안착시킨다. 또한, 안내 레일(41)들과 수용 케이스(20)가 서로 간섭하지 않도록 안내 레일(41)들의 설치 간격을 조정하고, 고정바(42)를 이용해 수용 케이스(20)를 가압 고정할 수 있도록 고정바(42)의 설치 높이를 조정한다. 그러면, 고정바(42)를 이용해 수용 케이스(20)를 고정한 후, 진동 유닛(50)을 이용해 베이스(10)를 수직 방향으로 진동시킴으로써 이차 전지(30)의 Y축 방향에 대한 진동 특성을 시험할 수 있다.
예를 들어, 이차 전지(30)의 Z축 방향에 대한 진동 특성을 시험하는 경우에는, 도 8에 도시된 바와 같이, 이차 전지(30)의 Z축 방향과 베이스(10)의 수직 방향이 평행하도록 수용 케이스(20)를 베이스(10)에 안착시킨다. 또한, 안내 레일(41)들과 수용 케이스(20)가 서로 간섭하지 않도록 안내 레일(41)들의 설치 간격을 조정하고, 고정바(42)를 이용해 수용 케이스(20)를 가압 고정할 수 있도록 고정바(42)의 설치 높이를 조정한다. 그러면, 고정바(42)를 이용해 수용 케이스(20)를 고정한 후, 진동 유닛(50)을 이용해 베이스(10)를 수직 방향으로 진동시킴으로써 이차 전지(30)의 Z축 방향에 대한 진동 특성을 시험할 수 있다.
종래의 이차 전지용 물성 시험 장치는, 이차 전지의 종류, 이차 전지의 개수, 이차 전지의 진동 방향 등의 시험 조건을 변경하고자 하는 경우에, 이차 전지를 고정하기 위한 지그의 교체가 요구되므로, 이로 인해 시험 비용 및 시험 시간이 증가되는 문제점이 있었다. 이에 반해, 이차 전지용 물성 시험 장치(1)는, 상기 시험 조건을 변경하고자 하는 경우에, 고정 지그(40) 자체는 변경할 필요 없고, 고정 지그(40)에 구비된 안내 레일(41)과 고정바(42)의 배치만 변경하면 된다. 따라서, 이차 전지용 물성 시험 장치(1)는, 종래의 이차 전지용 물성 시험 장치에 비해 시험 비용 및 시험 시간을 절감할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 이차 전지용 물성 시험 장치의 사시도이다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 이차 전지용 물성 시험 장치(2)는, 미리 정해진 간격을 두고 천공된 다수의 결합홀(12)들을 구비하는 베이스(10'); 적어도 하나의 이차 전지(30)가 수용되며, 베이스(10')에 안착되는 수용 케이스(20); 베이스(10')의 결합홀(12)들 중 어느 하나에 각각 분리 가능하게 결합되는 적어도 하나의 안내 레일(41)과, 안내 레일(41)에 각각 이동 가능하게 장착되며, 베이스(10')에 안착된 수용 케이스(20)를 가압 고정하는 적어도 하나의 고정바(42)를 구비하는 고정 지그(40); 및 수용 케이스(20)에 수용된 이차 전지(30)에 대한 충격 시험을 수행할 수 있도록 베이스(10')를 낙하시키는 낙하 유닛(60)을 포함한다. 이차 전지용 물성 시험 장치(2)는, 이차 전지(30)에 대한 충격 시험을 실시하기 위해 전술한 진동 유닛(50) 대신에 낙하 유닛(60)을 포함한다는 점에서, 전술한 이차 전지용 물성 시험 장치(1)와 차이점을 갖는다. 한편, 전술한 이차 전지용 물성 시험 장치(1)와 중복되는 구성들은 동일한 도면 부호를 사용하여 표시하였다(도 9 참조).
베이스(10')는, 복수의 삽입홀(14)들을 더 구비한다는 점에서, 전술한 베이스(10)와 차이점을 갖는다. 삽입홀(14)들은 각각, 후술할 낙하 유닛(60)의 낙하 레일(62)이 이동 가능하게 삽입되도록 베이스(10')의 모서리부에 천공된다.
낙하 유닛(60)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 베이스(10')의 삽입홀(14)들 중 서로 대응하는 어느 하나에 각각 이동 가능하게 삽입되는 복수의 낙하 레일(62)들과, 베이스(10')를 미리 정해진 낙하 높이만큼 승강시키거나 상기 낙하 높이까지 승강된 베이스(10')를 낙하시키는 구동부(미도시)와, 상기 낙하 높이에서 낙하된 베이스(10')와 충돌되도록 마련되는 충돌 지지 블록(64) 등을 포함할 수 있다. 이러한 낙하 유닛(60)은 통상적인 이차 전지용 물성 시험 장치가 구비하는 낙하 유닛과 유사한 구성을 가지므로, 이에 대한 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 이차 전지용 물성 시험 장치(2)를 이용해 이차 전지(30)에 대한 충격 시험을 실시하는 방법을 설명하기로 한다.
먼저, 이차 전지(30)가 수용된 수용 케이스(20)의 배치 방향을 변경하여 이차 전지(30)에 대한 충격력의 인가 방향을 이차 전지(30)의 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향 중 어느 한 방향으로 조정한다. 예를 들어, 이차 전지(30)의 Z축 방향에 대한 충격 특성을 시험하는 경우에는, 이차 전지(30)의 Z축 방향과 베이스(10')의 낙하 방향이 평행하도록 수용 케이스(20)를 베이스(10')에 안착시킨다.
다음으로, 안내 레일(41)들과 수용 케이스(20)가 서로 간섭하지 않도록 안내 레일(41)들의 설치 간격을 조정하고, 수용 케이스(20)의 높이와 대응하도록 고정바(42)의 설치 높이를 조정한다.
이후에, 고정부(42)를 이용해 수용 케이스(20)를 가압 고정한다.
다음으로, 구동부를 이용해 베이스(10')를 미리 정해진 낙하 높이만큼 승강시킨 후 낙하시킨다. 그러면, 상기 베이스(10')가 충돌 지지 블록(64)과 충돌되어 베이스(10')에 충돌력이 인가되고, 베이스(10')에 인가된 충돌력이 수용 케이스(20)에 수용된 이차 전지(30)에 전달됨으로써 이차 전지(30)에 대한 충돌 시험을 실시할 수 있다.
이러한 이차 전지용 물성 시험 장치(2)는, 이차 전지(30)의 종류, 이차 전지(30)의 개수, 이차 전지(30)의 충격 방향 등의 시험 조건을 변경하고자 하는 경우에, 고정 지그(40) 자체는 변경할 필요 없고, 고정 지그(40)에 구비된 안내 레일(41)과 고정바(42)의 배치만 변경하면 되므로, 시험 비용 및 시험 시간을 절감할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1, 2 : 이차 전지용 물성 시험 장치
10, 10': 베이스
12 : 결합홀
14 : 삽입홀
20 : 수용 케이스
21 : 수용 플레이트
21a : 테두리부
22 : 체결 볼트
23 : 볼트홀
24 : 제1 수용홈
25 : 제2 수용홈
26 : 개방구
27 : 리드홈
28 : 체결 너트
30 : 이차 전지
40 : 고정 지그
41 : 안내 레일
42 : 고정바
43 : 나사산
44 : 간격 조절 슬릿
45 : 가압 너트
46 : 오링
47 : 보호 패드
50 : 진동 유닛
60 : 낙하 유닛
62 : 낙하 레일

Claims (11)

  1. 미리 정해진 간격을 두고 천공된 다수의 결합홀들을 갖는 베이스;
    적어도 하나의 이차 전지가 수용되며, 상기 베이스에 안착되는 수용 케이스; 및
    길게 연장된 봉 형상으로서 각각 상기 결합홀들 중 어느 하나에 분리 가능하게 결합되고 상기 수용 케이스를 사이에 두고 이격 배치된 복수 개의 안내 레일과, 상기 안내 레일에 각각 수직 방향으로 이동 가능하게 장착되며, 상기 베이스에 안착된 수용 케이스를 가압 고정하는 적어도 하나의 고정바를 갖는 고정 지그;를 포함하고,
    상기 고정바는,
    일단은 어느 안내 레일에 장착되고 상기 일단과 대향되는 타단은 다른 안내 레일에 장착되며, 상기 어느 안내 레일과 상기 다른 안내 레일 사이의 간격 조절이 가능하도록 상기 어느 안내 레일과 상기 다른 안내 레일 중 적어도 하나가 수평 방향으로 이동될 수 있도록 길이 방향을 따라 절개되어 형성된 적어도 하나의 간격 조절 슬릿을 갖는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 물성 시험 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정바는, 상기 수용 케이스가 상기 베이스와 상기 고정바 사이에 개재되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 물성 시험 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수용 케이스는, 상기 어느 안내 레일과 상기 다른 안내 레일의 사이 공간에 위치하도록 상기 베이스에 안착되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 물성 시험 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 안내 레일은, 외주연에 마련되는 나사산을 갖고,
    상기 고정바는, 상기 나사산에 나사 결합되며, 상기 수용 케이스가 상기 고정바에 의해 가압 고정되도록 상기 고정바를 상기 수용 케이스 쪽으로 가압 가능한 가압 너트를 갖는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 물성 시험 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고정바와 상기 수용 케이스 사이에 개재되는 보호 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 물성 시험 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수용 케이스는, 상기 이차 전지를 수용 가능하도록 요입 형성되는 수용홈을 각각 갖는 다수의 수용 플레이트들을 갖고,
    상기 수용 플레이트들은, 서로의 수용홈들이 상호 정합되도록 다단으로 적층되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 물성 시험 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수용홈은, 각각의 수용 플레이트의 일면에 요입 형성되는 제1 수용홈과, 상기 일면과 대향되는 각각의 수용 플레이트의 타면에 요입 형성되는 제2 수용홈이 마련되며,
    상기 제1 수용홈과 상기 제2 수용홈은, 어느 수용 플레이트의 제1 수용홈과 상기 어느 수용 플레이트와 대면되는 다른 수용 플레이트의 제2 수용홈이 정합되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 물성 시험 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 수용 플레이트들은 각각, 미리 정해진 위치에 천공된 적어도 하나의 볼트홀을 더 갖고,
    상기 수용 케이스는,
    상기 수용 플레이트들이 서로의 볼트홀들이 정합되도록 다단으로 적층된 경우에, 상기 정합된 볼트홀들에 삽입되어 상기 수용 플레이트들을 체결하는 적어도 하나의 체결 볼트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 물성 시험 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이차 전지에 대한 진동 시험을 실시할 수 있도록 상기 베이스를 진동시키는 진동 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 물성 시험 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 이차 전지에 대한 충격 시험을 실시할 수 있도록 상기 베이스를 낙하시키는 낙하 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 물성 시험 장치.
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