KR102106451B1 - 배터리 압축 및 관통 시험을 위한 다축 압축 관통 시험 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리가 안착되기 위한 베이스 플레이트를 포함하는 본체; 제1 하중범위로 배터리를 가압 또는 관통하도록 마련된 제1 가압부; 및 제1 하중범위와 다른 제2 하중범위로 배터리를 가압 또는 관통하도록 마련된 제2 가압부를 포함하는 배터리 압축 관통 시험 장치를 제공하고자 한다.

Description

배터리 압축 및 관통 시험을 위한 다축 압축 관통 시험 장치{MULTIAXIAL TEST APPARATUS FOR BATTERY CRUSH AND PENETRATION TEST}

본 발명은 배터리 테스트 용 다축 압축 관통 시험 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 다축 장치를 구비한 2차 전지의 압축 및 관통 시험을 위한 2차 전지 시험 장치에 관한 것이다.

2차 전지는, 사용 후 전원을 연결하여 충전하면 가역반응을 거쳐 재사용할 수 있는 충전 가능한 배터리로 스마트 폰과 노트북 등의 휴대형 기기와 전기자동차 및 에너지 저장장치 등에 사용되고 있다.

이러한 2차 전지는, 에너지를 저장하고 있기 때문에, 외부의 충격 등에 의해 화재가 발생하거나 폭발이 일어날 우려가 있으며, 이러한 위험성을 내재하고 있기 때문에 2차 전지에 대한 안전성 평가 시험이 진행되어 왔다.

이러한 안전성 평가 시험에는 압축 시험, 관통 시험 등이 있으며, 압축 시험 또는 관통 시험을 수행하기 위해서는 압축 시험을 위한 장치와 관통 시험을 위한 장치 각각이 필요하다는 단점이 있다.

따라서, 2차 전지의 압축 및 관통 시험을 모두 수행할 수 있는 시험장치가 요구되고 있는 실정이다.

한국공개특허공보 제10-2016-0045377호(2016.04.27)

본 발명은 하나의 장치를 이용하여 보다 다양한 규격에 맞는 2차 전지(배터리)의 압축 시험 및 관통 시험을 수행할 수 있는 배터리 압축 관통 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리가 안착되기 위한 베이스 플레이트를 포함하는 본체; 제1 하중범위로 배터리를 가압 또는 관통하도록 마련된 제1 가압부; 및 제1 하중범위와 다른 제2 하중범위로 배터리를 가압 또는 관통하도록 마련된 제2 가압부를 포함하는 배터리 압축 관통 시험 장치를 제공한다.

또한, 제2 가압부는, 제1 가압부의 중심축선과 평행한 가상의 제1 축선을 따라 이동 가능하도록 마련되거나, 또는 제1 가압부의 중심축선과 경사진 가상의 제2 축선을 따라 이동 가능하도록 마련되는 것을 포함한다.

또한, 제1 및 제2 가압부는, 각각 서로 다른 이동 변위를 갖도록 마련되는 것을 포함한다.

또한, 제1 가압부는, 배터리를 가압 또는 관통 하도록 이동 가능하게 마련된 가압 플레이트; 가압 플레이트에 제1 하중범위로 압력을 제공하기 위한 제1 실린더; 및 배터리를 가압 또는 관통 하도록 가압 플레이트 상에 마련된 가압 지그; 를 포함한다.

또한, 가압 지그는, 가압 플레이트 상에 착탈 가능하게 장착되는 것을 포함한다.

또한, 가압 플레이트는 제1 관통홀을 갖고, 제2 가압부는 배터리를 관통하기 위한 관통 지그; 및 관통 지그에 제2 하중범위로 압력을 제공하기 위한 제2 실린더; 를 포함한다.

또한, 제1 실린더 및 제2 실린더에 연결되고, 제1 실린더 또는 제2 실린더에 압력을 제공하기 위한 단일의 펌프 또는 모터를 추가로 포함한다.

또한, 본체는, 가압 플레이트가 축 방향을 따라 이동 가능하게 지지하도록 마련된 복수 개의 축 부재 및 축 부재를 고정 및 지지하도록 마련된 제1 및 제2 고정 플레이트를 포함하고, 가압 플레이트는, 각각의 축 부재가 삽입 관통하는 복수 개의 제1 축 부재 홀을 포함한다.

또한, 본체는, 배터리를 지지하도록 가압 플레이트와 마주하도록 배치된 지지 플레이트를 포함하고, 지지 플레이트는, 복수 개의 제1 축 부재 홀과 대응하는 위치에 마련된 복수 개의 제2 축 부재 홀을 포함하며, 축 부재는 서로 대응하는 제1 축 부재 홀과 제2 축 부재 홀을 각각 관통하도록 배치되어, 지지플레이트가 축 방향을 따라 이동 가능하도록 마련되는 것을 포함한다.

또한, 베이스 플레이트 상에 가압 플레이트와 지지 플레이트는, 서로 소정간격 떨어져 배치되고, 가압 플레이트와 지지 플레이트 사이에는, 소정 위치로 배터리를 이동시키기 위한 이동부; 를 추가로 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 하나의 장치를 이용하여 보다 다양한 규격에 맞는 2차 전지(배터리)의 압축 시험 및 관통 시험을 수행할 수 있어, 압축 또는 관통 시험 수행 시 보다 용이하게 적용 가능하다.

또한, 제1 가압부와 제2 가압부는 서로 다른 하중범위를 갖는 각각의 실린더를 구비하고 있어, 보다 다양한 제품 규격에 맞는 시험을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 서로 다른 하중범위를 갖는 다축으로 장치가 구성되어 있어 압축 또는 관통 시험 수행 시, 압력, 속도, 정밀도, 이동 변위, 지그 형상 등의 조건을 다양하게 설정할 수 있으므로 보다 다양한 시험 환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압축 관통 장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압축 관통 장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 내지 제4 축 부재 홀 및 축 부재를 설명하기 위해 나타낸 부분 모식도 이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 지그를 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압축 관통 장치의 이동부를 나타낸 모식도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압축 관통 장치의 정면도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압축 관통 장치의 평면도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 내지 제4 축 부재 홀 및 축 부재를 설명하기 위해 나타낸 부분 모식도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 지그를 나타낸 모식도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압축 관통 장치의 이동부를 나타낸 모식도이다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 압축 및 관통 시험을 위한 다축 압축 관통 장치(10)에 대해 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다축 압축 관통 장치(10)는, 배터리(11)가 안착되기 위한 베이스 플레이트(101)를 포함하는 본체(100), 제1 하중범위로 배터리를 가압 또는 관통하도록 마련된 제1 가압부(200) 및 제1 하중범위와 다른 제2 하중범위로 배터리를 가압 또는 관통하도록 마련된 제2 가압부(220)를 포함할 수 있다.

또한, 제2 가압부(220)는 제1 가압부(200)의 중심축선과 평행한 가상의 제1 축선(X)을 따라 이동 가능하도록 마련되거나, 또는 제1 가압부(200)의 중심축선과 경사진 가상의 제2 축선(Y)을 따라 이동 가능하도록 마련될 수 있다.

여기서, 상기 제2 축선(Y)은 예를 들어, 제1 축선(X)과 직교하는 수직한 축선일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이하 본 명세서에서, 제1 가압부와 제2 가압부 즉, 2개의 가압부를 구비하는 예시를 도면으로 나타내어 설명하였지만, 가압부는 2개 이상, 즉 3개, 4개 등이 추가로 구비될 수 있다.

또한, 2개의 가압부가 서로 평행한 축 선상에서 이동 가능한 예시를 도면으로 나타내어 설명하지만, 2개의 가압부가 서로 다른 각도로 이동하도록 마련될 수 있다.

즉, 비록 도면에는 도시하지 않았지만, 제1 가압부가 제1 축선(X)을 따라 이동 가능하도록 마련되고, 제2 가압부가 제2 축선(Y)을 따라 이동 가능하도록 마련되는 경우, 2개의 가압부가 서로 다른 각도로 이동하면서, 예를 들어 하나는 수평, 다른 하나는 수직으로 이동하며 배터리의 압축 또는 관통 시험을 수행할 수 있다.

한편, 제1 가압부(200)는, 배터리를 가압 또는 관통 하도록 이동 가능하게 마련된 가압 플레이트(201), 가압 플레이트(201)에 제1 하중범위로 압력을 제공하기 위한 제1 실린더(203) 및 배터리를 가압 또는 관통 하도록 가압 플레이트(201) 상에 마련된 가압 지그(205)를 포함할 수 있다.

이에 더하여, 본 발명의 본체(100)는, 가압 플레이트(201)가 축 방향을 따라 이동 가능하게 지지하도록 마련된 복수 개의 축 부재(110) 및 축 부재(110)를 고정 및 지지하도록 마련된 제1 및 제2 고정 플레이트(102,103)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 가압 플레이트(201)는, 각각의 축 부재(110)가 삽입 관통하는 복수 개의 제1 축 부재 홀(211)을 포함한다.

또한, 상기 본체(100)는, 배터리를 지지하도록 가압 플레이트(201)와 마주하도록 배치된 지지 플레이트(300)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 지지 플레이트(300)는, 복수 개의 제1 축 부재 홀(211)과 대응하는 위치에 마련된 복수 개의 제2 축 부재 홀(311)을 포함할 수 있다.

특히, 상기 축 부재(110)는 서로 대응하는 제1 축 부재 홀(211)과 제2 축 부재 홀(311)을 각각 관통하도록 배치되어, 지지 플레이트가 축 방향(d)을 따라 이동 가능하도록 마련될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제1 및 제2 고정 플레이트(102, 103)는, 베이스 플레이트(101)의 양 단부에 각각 마련되어 복수 개의 축 부재(110)를 고정 및 지지하도록 마련될 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 축 부재(110) 양 단부는 제1 및 제2 고정 플레이트(102,103)를 각각 관통하도록 배치됨으로써, 제1 및 제2 고정 플레이트(102,103)에 지지 고정될 수 있다.

여기서, 상기 제1 및 제2 고정 플레이트(102,103)는, 복수 개의 축 부재(110)가 각각 관통 삽입되는 복수 개의 제3 및 제4 축 부재 홀(111,112)을 포함할 수 있다.

일 예로, 복수 개의 축 부재(110) 양 단부에는 나사산이 형성되어 있고, 나사산과 나사 결합 하여 제1 및 제2 고정 플레이트(102,103)에 고정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이에 더하여, 배터리를 가압시키기 위해 마련된 가압 플레이트(201)는, 베이스 플레이트(101)의 일측에 배치될 수 있다.

또한, 배터리 가압 시 배터리를 고정 지지하기 위한 지지 플레이트(300)는, 베이스 플레이트(101)의 타측에 배치될 수 있다.

즉, 상기 가압 플레이트(201) 및 지지 플레이트(300)는 제1 및 제2 고정 플레이트(102,103) 사이에 배치될 수 있다.

따라서, 본 발명의 가압 플레이트(201) 및 지지 플레이트(300)는, 제1 및 제2 고정 플레이트(102,103)에 고정된 복수 개의 축 부재(110)에 의해, 축 방향을 따라 이동 가능하게 지지될 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1 고정 플레이트(102), 가압 플레이트(201), 지지 플레이트(300) 및 제2 고정 플레이트(103)는, 제1 축 방향(D1)을 따라 차례로 배치될 수 있다.

본 문서에서, 축 방향(D)이란, 도 2에 도시된 축 부재(110)의 중심축선(d)을 따르는 방향을 의미하고, 중심축선(d)을 기준으로, 제1 축 방향(D1)은 D1으로 나타낸 화살표 방향을, 제2 축 방향(D2)은 D2 로 나타낸 화살표 방향을 의미할 수 있다.

따라서, 상기 가압 플레이트(201) 및 지지 플레이트(300)는, 축 부재(110)에 의해 축 방향을 따라 이동 가능하게 지지될 수 있다.

특히, 상기 제1 및 제2 축 부재 홀(211, 311)은 가압 플레이트(201) 및 지지 플레이트(300)가 축 부재(110)를 따라 이동 가능하도록 축 부재(110)의 지름 보다 넓은 지름을 갖도록 형성될 수 있다.

또한, 제1 및 제2 축 부재 홀(211, 311)은, 가압 플레이트(201) 및 지지 플레이트(300)의 가장자리 영역에 각각 마련될 수 있다.

이에 따라, 제3 및 제4 축 부재 홀(111,112) 또한, 제1 및 제2 고정 플레이트(102,103)의 가장자리 영역에 각각 마련될 수 있다.

일 예로, 도 3을 참조하면, 상기 가압 및 지지 플레이트(200, 300)가 사각형인 경우, 제1 및 제2 축 부재 홀(211, 311)은 4개의 모서리 영역에 각각 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 일 예로, 상기 제1 및 제2 고정 플레이트(102,103)가 사각형인 경우, 제3 및 제4 축 부재 홀(111,112)은 4개의 모서리 영역에 각각 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

따라서, 상기 축 부재(110)는 4개가 마련될 수 있으나, 이에 한정 되는 것은 아니다.

또한, 복수 개의 제1 내지 제4 축 부재 홀(211,311,111,112) 각각은 축 부재(110)가 각각의 축 부재 홀을 관통하여 배치되도록 서로 대응하는 위치에 마련될 수 있다.

한편, 상기 가압 지그(205)는, 가압 플레이트(201) 상에 착탈 가능하게 장착될 수 있다.

여기서, 상기 가압 지그(205)는, 가압 플레이트(201)의 전면 또는 후면에서 볼트 등을 이용하여 고정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 가압 지그(205)의 단면의 적어도 일부는 원형, 다각형, 삼각형 및 반구 형상 중에서 선택되는 하나를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 가압 지그(205)의 일 예를 도 4의 (a), (b), (c)에 나타낸 바와 같이, 지그가 1개, 2개, 그 이상을 갖도록 형성될 수 있고, 또한, 그 단면의 적어도 일부가 반구, 사각형 형상을 갖도록 형성될 수 있다.

즉, 상기 지그는, (a)에 나타낸 바와 같이, 반원과 사각형이 결합된 형상을 갖을 수 있고, 또한, (b)에 나타낸 바와 같이, 반원 3개가 나란히 배열된 형상을 갖을 수 있고, 또한, (c)에 나타낸 바와 같이, 사각형의 지그 형상을 갖을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 도 4의 (d), (e), (f)는 도 4의 (a), (b), (c)의 사시도를 나타낸 것이다.

본 발명의 가압 지그는, 도 4에 나타낸 지그의 형상에 제한되는 것은 아니며, 압축 시험 규격에 맞는 지그를 선택하여 장착함으로써, 배터리를 보다 다양한 조건으로 압축 시험을 수행 할 수 있다.

이에 더하여, 상기 제1 가압부(200)는 가압 플레이트(201) 상에 장착되는 관통 지그(미도시)를 더 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제1 가압부(200)에 장착된 가압 지그(205)는 착탈 가능하므로, 가압 지그(205) 대신에 관통 지그(미도시)를 장착하여, 필요에 따라 서로 다른 하중으로 관통 시험을 수행할 수 있는 효과가 있다.

즉, 상기 제1 가압부(200)는, 관통 시험 및 압축 시험을 모두 수행할 수 있는 이점이 있다.

이에 더하여, 상기 가압 플레이트(201)는, 제1 관통홀(207)을 갖을 수 있다.

또한, 제2 가압부(220)는 배터리를 관통하기 위한 관통 지그(225) 및 관통 지그(225)에 제2 하중범위로 압력을 제공하기 위한 제2 실린더(223)를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 관통 지그(225)는 제1 관통홀(207)을 관통하여 배치되고, 관통 지그(225)는 제2 실린더(223)로부터 전달된 압력에 의해 제1 관통홀(207)을 이동하며 배터리의 관통 시험을 수행할 수 있다.

상기 관통 지그(232)는 배터리를 관통 시키도록 마련될 수 있으며, 일 예로, 종단부가 뾰족하게 형성된 네일(Nail)일 수 있다.

또한, 상기 제1 관통홀(207)은, 관통 지그(232)가 제1 관통홀(207)을 통과하며 이동 가능하도록 관통 지그(232)의 지름 보다 넓은 지름을 갖도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 가압 지그(205)는, 관통 지그(225)의 종단에 착탈 가능하게 마련될 수 있다.

즉, 상기 관통 지그(225)에 가압 지그(205)를 착탈 가능하게 설계 함으로써, 제2 가압부(220)는, 관통 시험 및 압축 시험을 모두 수행할 수 있는 이점이 있다.

한편, 상기 제1 및 제2 가압부(200,220)는, 제1 가압부(200)에 제1 하중범위로 압력을 제공하기 위한 제1 실린더(203) 및 제2 가압부(220)에 제2 하중범위로 압력을 제공하기 위한 제2 실린더(223)를 각각 추가로 포함할 수 있다.

여기서, 제1 및 제2 실린더(200,220)는 각각 일 예로, 유압 실린더 또는 공압 실린더 또는 모터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제1 실린더(203) 및 제2 실린더(223)는, 제1 실린더(203) 및 제2 실린더(223)에 연결되고, 제1 실린더(203) 또는 제2 실린더(223)에 압력을 제공하기 위한 단일의 펌프 또는 모터(240)를 추가로 포함할 수 있다.

여기서, 제1 실린더(203) 및 제2 실린더(223)는 각각 제1 하중범위 및 제2 하중범위의 압력을 제공할 수 있다.

또한, 상기 제1 실린더 또는 제2 실린더에 압력을 제공하기 위해 펌프(240)를 구비하는 경우, 각각의 실린더와 연결된 펌프 사이에는 공급하는 압력을 조절하기 위한 밸브(241)가 각각 구비될 수 있다.

즉, 제1 및 제2 실린더(203,223)는 압력을 제공하는 하나의(단일의) 펌프 또는 모터에 연결되어, 필요에 따라 각각의 실린더로 압력을 제공하도록 구성함으로써, 보다 컴팩트하게 장치를 구성할 수 있다.

또한, 제1 및 제2 실린더(203,223)는 각각 제1 하중범위 및 제2 하중범위로 압력을 가할 수 있도록 구성함으로써, 각각의 제품에 따른 다양한 규격에 맞는 배터리(2차 전지)의 안전성을 테스트할 수 있는 효과가 있다.

이에 더하여, 제1 가압부(200)는 압축 시험을 수행 할 수 있고, 제2 가압부 (220)는 관통 시험을 수행할 수 있도록 설계함으로써, 보다 다양한 테스트를 수행할 수 있게 된다.

또한, 제1 가압부(200)에 관통 지그를 장착하거나, 제2 가압부(220)에 가압 지그를 장착함으로써, 보다 다양한 압력 조건에서 관통 시험 및 압축 시험을 수행할 수 있는 효과가 있다.

즉, 본 발명은, 제1 가압부 및 제2 가압부에 의해 압력 별 조건 설정이 가능할 수 있어, 예를 들어, 제1 하중범위의 압력을 최대 100ton으로 설계하고, 제2 하중범위의 압력을 최대 10ton으로 설계하면, 배터리 압축 또는 관통 시험 시 10ton 미만의 압력이 필요한 경우 제2 가압부를 이용하여 시험을 진행할 수 있고, 10ton 초과의 압력이 필요한 경우 제1 가압부를 이용하여 시험을 진행할 수 있게 된다.

이에 더하여, 상기 제1 고정 플레이트(102)는, 제1 및 제2 실린더(203,223)를 지지하도록 마련될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제1 실린더(203)는 적어도 일부 영역이 제1 고정 플레이트(102)를 관통하여 배치됨으로써, 제1 고정 플레이트(102)에 지지될 수 있다.

또한, 상기 제2 실린더에 연결된 관통 지그(225)의 적어도 일부 영역이 제1 고정 플레이트(102)를 관통하여 배치됨으로써, 관통 지그(232)는 제1 고정 플레이트(102)에 지지될 수 있다.

여기서, 상기 제1 고정 플레이트(102)에는, 관통 지그가 관통하는 지그홀을 더 포함할 수 있다.

즉, 제1 고정 플레이트(102)는, 복 수개의 축 부재(110)를 고정 지지함과 동시에, 제1 실린더(203) 및 관통 지그(225)를 지지하며, 가압 플레이트(201)를 이동 가능하게 한다.

따라서, 제1 실린더(203)에 압력이 가해지는 경우, 가압 플레이트(201)가 제1 축 방향(D1)을 따라 이동하게 되며, 이에 따라 가압 플레이트(201) 상에 마련된 가압 지그(205)에 의해 배터리의 압축 시험을 수행할 수 있다.

또한, 제2 실린더(223)에 압력이 가해지는 경우, 가압 플레이트(201)를 관통하여 배치된 관통 지그(232)가 제1 축 방향(D1)을 따라 이동하게 되며, 이에 따라 관통 지그(225)에 의해 배터리의 관통 시험을 수행할 수 있다.

한편, 지지 플레이트(300)는, 지지 플레이트(300)의 적어도 일부 영역이 돌출 되도록 마련된 돌출부재(301)를 포함할 수 있다.

또한, 지지 플레이트(300)는, 지지 플레이트(300)에 소정의 하중범위로 압력을 제공하기 위한 제3 실린더(323)를 추가로 포함할 수 있다.

여기서, 제3 실린더(323)는 일 예로, 유입 실린더 또는 공압 실린더 또는 모터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 제3 실린더(323)는 지지 플레이트(300)가 축 부재를 따라 이동한 후, 제1 가압부(200) 또는 제2 가압부(220)에 의해 배터리에 압력이 가해질 때, 이를 지지할 수 있는 정도의 압력을 갖도록 마련될 수 있다.

제3 실린더(323)는, 일 예로 약 5kW의 용량을 갖는 모터 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이에 더하여, 상기 제3 실린더(323)는 적어도 일부 영역이 제2 고정 플레이트(103)를 관통하여 배치됨으로써, 제2 고정 플레이트(103)에 고정 및 지지될 수 있다.

한편, 상기 가압 플레이트(201)와 지지 플레이트(300)는, 베이스 플레이트(101) 상에 서로 소정간격 떨어져 배치되고, 가압 플레이트(201)와 지지 플레이트(300) 사이에는, 소정 위치로 배터리를 이동시키기 위한 이동부(400)를 추가로 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 이동부(400)는 가압 플레이트(201)와 지지 플레이트(300) 사이에 배치되어 베이스 플레이트(101)의 폭 방향(W)의 양 단부에 각각 마련된 한 쌍의 승강로드(410) 및 유압기(420)를 포함한다.

상기 한 쌍의 승강로드 상단부에는 제1 및 제2 레일부재(411,412)가 축 방향(D)과 평행하게 각각 배치될 수 있다.

또한, 상기 이동부(400)는 제1 및 제2 레일부재(411,412)를 연결하며, 제1 및 제2 레일부재(411,412)를 따라 이동 가능하게 각각 장착되는 제1 및 제2 지지부재(413,414)를 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 지지부재(413,414)는 제1 및 제2 레일부재와 수직하게 배치될 수 있으며, 배터리를 지지하도록 마련될 수 있다.

여기서, 상기 제1 및 제2 지지부재(413,414)는 배터리의 크기에 맞게 제1 및 제2 레일부재(411,412)를 따라 제1 축 방향(D1) 또는 제2 축 방향(D2)으로 이동시킬 수 있어, 보다 다양한 크기의 배터리를 지지할 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 지지부재(413, 414)는 배터리가 안착된 후, 폭 방향(W)을 따라 이동가능 하도록 마련된 복수 개의 롤러(미도시)를 더 포함할 수 있다.

따라서, 소정 크기의 배터리가 제1 및 제2 지지부재의 소정 영역에 안착된 후, 압착 또는 관통 시험을 수행할 수 있도록 폭 방향(W)을 따라 밀면 롤러에 의해 보다 쉽게 이동할 수 있게 된다.

이에 더하여, 상기 제1 및 제2 지지부재(413,414) 상에 안착되는 배터리는, 승강로드(410) 및 유압기(420)에 의해 상하 방향(H)으로 위치 이동할 수 있다.

여기서, 상하 방향(H)은, 지면을 기준으로, 지면과 수직한 방향을 의미할 수 있다.

이에 더하여, 상기 승강로드(410)는 힌지 결합에 의해 상호 접철되도록 마련되어 유압기(420)에 의해 상호 유격이 좁아지거나 넓어지며 상하 방향(H)으로 연동될 수 있으며, 상기 승강로드(410)는 일 예로, 시저리프트 일 수 있다.

한편, 전술한 본 발명의 배터리 압착 관통 시험 장치(10)를 이용하여 배터리(2차 전지)를 시험하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 소정의 크기를 갖는 배터리를 제1 및 제2 지지부재(413,414) 상에 안착시키도록, 제1 및 제2 지지부재(413,414) 중 적어도 어느 하나를 제1 축 방향(D1) 또는 제2 축 방향(D2)으로 이동 시킨 후, 배터리를 안착 시킨 다음 배터리가 제1 가압부 또는 제2 가압부와 대응되는 위치에 배치되도록 배터리를 폭 방향(W)으로 밀어 안착시킨다.

그 다음, 배터리가 제1 가압부 또는 제2 가압부와 대응되는 위치에 배치되도록 승강로드(410)를 구동 시켜 위치를 조절한다.

그 다음, 제3 실린더(323)를 구동하여, 지지 플레이트(300)를 제2 축 방향(D2) 측으로 이동시켜 배터리를 지지하도록 배치한다.

이 때, 배터리의 압축 시험을 수행하는 경우, 배터리의 압축에 필요한 하중에 따라, 제1 가압부(200) 또는 제2 가압부(220) 중 어느 하나를 선택하여, 가압 지그(205)를 장착 한 후, 펌프 또는 모터(240)를 구동하여, 선택된 가압부로 압력을 제공하여 배터리의 압축 시험을 완료한다.

여기서, 제2 가압부(220)가 선택되는 경우, 관통 지그(225)에 가압 지그(205)를 장착하여 압축 시험을 수행할 수 있다.

또한, 배터리의 관통 시험을 수행하는 경우, 배터리의 관통에 필요한 하중에 따라, 제1 가압부(200) 또는 제2 가압부(220) 중 어느 하나를 선택하여, 관통 지그(225)를 장착 한 후, 펌프 또는 모터(240)를 구동하여, 선택된 가압부로 압력을 제공하여 배터리의 관통 시험을 완료한다.

여기서, 배터리의 관통 시험 수행에서, 제1 가압부(200)가 선택된 경우 가압 지그(205) 대신 관통 지그를 장착하여 관통 시험을 수행할 수 있으며, 제2 가압부(220)가 선택된 경우, 제2 가압부(220)에 이미 장착된 관통 지그(225)를 통해 관통 시험을 수행할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 다축 압축 관통 시험 장치(10)는, 적어도 2개의 가압부(제1 가압부 및 제2 가압부)가 서로 다른 하중을 갖도록 구성되어 있어 압축 또는 관통 시험 수행 시, 압력, 속도, 정밀도, 이동 변위, 지그 형상 등의 조건을 다양하게 설정할 수 있으므로 보다 다양한 시험 환경을 제공할 수 있다.

예를 들어, 제1 및 제2 가압부 각각의 제1 하중범위가 1 내지 10ton이고, 제2 하중범위가 10 내지 100ton으로 압력 조건에 따라 설계하면, 압착 시험 규격에 따라, 필요한 압력을 선택하여 압축 시험을 수행할 수 있다.

또한, 일 예로, 제1 하중범위는, 48 내지 980kN 이고, 제2 하중범위는, 5 내지 98kN으로 설계하는 경우, GBT, R100 규격을 검사함에 있어서, 배터리에 100kN의 압력을 가해야 하므로, 제1 가압부를 선택하여 압축 시험을 수행할 수 있다.

이에 더하여, 또 다른 일 예로, 제1 가압부와 제2 가압부는 서로 동일한 하중 범위를 갖도록 마련될 수 있다.

즉, 제1 하중범위와 제2 하중범위는 동일한 소정 범위를 갖도록 마련될 수 있다.

예를 들어, 제1 및 제2 가압부 각각의 제1 하중범위가 10 내지 100ton이고, 제2 하중범위가 10 내지 100ton으로 동일한 압력 조건으로 설계하면, 제1 가압부를 통해 압착 시험을 수행하고, 제2 가압부를 통해 관통 시험을 수행함으로써, 동일한 압력이 필요한 경우, 압축 시험 또는 관통 시험 중 필요한 시험을 선택하여 수행할 수 있다.

또한, 제1 가압부의 제1 하중범위와 제2 가압부의 제2 하중범위가 동일한 경우, 제2 가압부는 제1 가압부의 중심축선과 평행한 가상의 제1 축선(X)을 따라 이동 가능하도록 마련되거나, 또는 제1 가압부의 중심축선과 경사진 가상의 제2 축선(Y)을 따라 이동 가능하도록 마련될 수 있다.

여기서, 상기 제2 축선은 예를 들어, 제1 축선과 직교하는 수직한 축선일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 제1 가압부가 제1 축선을 따라 이동 가능하도록 마련하고, 제2 가압부가 제2 축선을 따라 이동 가능하도록 마련하여, 2개의 가압부가 서로 다른 각도로 이동하면서, 예를 들어 하나는 수평, 다른 하나는 수직으로 이동하며 배터리의 압축 또는 관통 시험 중 필요한 시험을 선택하여 수행할 수 있다.

이에 더하여, 압축 시험을 수행 시, 정밀도를 예를 들어, 0.1%, 1% 등으로 설정하여 하중 압력을 조절 변경하게 되는데, 본 발명과 같이, 제1 가압부가 1 내지 10ton, 제2 가압부가 10 내지 100ton의 하중범위를 갖도록 설계된 경우, 정밀도를 1%로 설정하면, 제1 가압부에서 1ton의 1% 만큼 즉, 1.01ton의 하중 압력으로 압축 시험을 수행할 수 있고, 제2 가압부에서 10ton의 1% 만큼 즉, 10.1ton의 하중 압력으로 압축 시험을 수행할 수 있게 된다.

즉, 제1 및 제2 가압부가 서로 다른 하중 압력 범위를 갖으므로, 정밀도를 조절하여 하중 압력을 설정하는 경우, 단위 사이 간격이 서로 다르게 설정되므로, 보다 정밀하고 보다 다양하게 하중 압력을 조절할 수 있다.

또한, 관통 시험 수행 시, 제1 및 제2 가압부 각각을 최대 10mm/sec, 100mm/sec의 속도를 갖도록 속도 조건에 따라 설계하면, 관통 시험 규격에 따라 필요한 속력을 선택하여 관통 시험을 수행할 수 있다.

이에 더하여, 본 발명의 제1 및 제2 가압부는, 각각 서로 다른 이동 변위를 갖도록 마련될 수 있다.

즉, 제1 및 제2 가압부의 축 방향을 따르는 이동 변위가 서로 다를 수 있다.

예를 들어, 관통 지그가 가압 플레이트 상에서 외측으로 돌출되어 가압 지그의 끝단 보다 더 돌출되도록 형성되는 경우, 배터리의 안전 시험 시, 축 방향으로 이동되는 변위가 가압지그의 이동 변위 보다 작을 수 있다.

즉, 배터리 측에 관통 지그가 더 가깝게 마련되어 있어, 가압지그 보다 이동 거리가 작을 수 있다.

또한, 본 발명의 지지 플레이트(300)는, 축 방향을 따라 이동 가능하므로, 제1 및 제2 가압부의 이동 변위를 보다 작게 할 수 있는 이점이 있다.

즉, 본 발명의 압축 시험 또는 관통 시험을 수행하는 제1 및 제2 가압부는, 고정된 어느 한 지점을 향해 이동하는 것이 아닌, 지지 플레이트(300)가 제2 축방향(D2)로 이동한 후, 제1 및 제2 가압부가 제1 축방향(D1)으로 이동하기 때문에, 이동 변위가 보다 작게 되는 이점이 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은, 다축으로 구성된 복수 개의 가압부로 설계될 수 있으므로, 보다 다양한 시험 환경을 제공할 수 있고, 보다 다양한 규격에 맞는 시험을 수행할 수 있는 이점이 있다.

10: 다축 압축 관통 시험 장치
11: 배터리
100: 본체
101: 베이스 플레이트
200: 제1 가압부
201: 가압 플레이트
203: 제1 실린더
205: 가압 지그
220: 제2 가압부
223: 제2 실린더
225: 관통 지그
240: 펌프 또는 모터
300: 지지 플레이트
400: 이동부

Claims (10)

1. 배터리가 안착되기 위한 베이스 플레이트를 포함하는 본체;
   제1 하중범위로 압력을 제공하기 위한 제1 실린더를 포함하고, 배터리를 가압 또는 관통하도록 마련된 제1 가압부; 및
   제1 하중범위와 다른 제2 하중범위로 압력을 제공하기 위한 제2 실린더를 포함하고, 배터리를 가압 또는 관통하도록 마련된 제2 가압부를 포함하며,
   배터리 압축 시험을 수행하는 경우, 배터리의 압축에 필요한 하중에 따라 제1 가압부 또는 제2 가압부 중 어느 하나를 선택하여 선택된 가압부로 압력을 제공하고,
   배터리 관통 시험을 수행하는 경우, 배터리의 관통에 필요한 하중에 따라 제1 가압부 또는 제2 가압부 중 어느 하나를 선택하여, 선택된 가압부로 압력을 제공하는 다축 압축 관통 시험 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   제2 가압부는, 제1 가압부의 중심축선과 평행한 가상의 제1 축선을 따라 이동 가능하도록 마련되거나, 또는 제1 가압부의 중심축선과 경사진 가상의 제2 축선을 따라 이동 가능하도록 마련된, 다축 압축 관통 시험 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   제1 및 제2 가압부는, 각각 서로 다른 이동 변위를 갖도록 마련되는 다축 압축 관통 시험 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   제1 가압부는,
   배터리를 가압 또는 관통 하도록 이동 가능하게 마련된 가압 플레이트; 및
   배터리를 가압 하도록 가압 플레이트 상에 마련된 가압 지그; 를 포함하고,
   제1 실린더는, 제1 하중범위로 가압 플레이트에 압력을 제공하는, 다축 압축 관통 시험 장치.
5. 제 4항에 있어서,
   가압 지그는, 가압 플레이트 상에 착탈 가능하게 장착되며,
   제1 가압부는 가압 지그 대신에 가압 플레이트 상에 관통 지그를 장착 가능하게 마련된, 다축 압축 관통 시험 장치.
6. 제 4항에 있어서,
   가압 플레이트는 제1 관통홀을 갖고,
   제2 가압부는 배터리를 관통하기 위한 관통 지그; 를 포함하며,
   제2 실린더는, 관통 지그에 제2 하중범위로 압력을 제공하며,
   가압 지그는, 관통 지그의 종단에 착탈 가능하게 마련된, 다축 압축 관통 시험 장치.
7. 제 6항에 있어서,
   제1 실린더 및 제2 실린더에 연결되고, 제1 실린더 또는 제2 실린더에 압력을 제공하기 위한 단일의 펌프 또는 모터를 추가로 포함하는 다축 압축 관통 시험 장치.
8. 제 4항에 있어서,
   본체는, 가압 플레이트가 축 방향을 따라 이동 가능하게 지지하도록 마련된 복수 개의 축 부재 및 축 부재를 고정 및 지지하도록 마련된 제1 및 제2 고정 플레이트를 포함하고,
   가압 플레이트는, 각각의 축 부재가 삽입 관통하는 복수 개의 제1 축 부재 홀을 포함하는 다축 압축 관통 시험 장치.
9. 제 8항에 있어서,
   본체는, 배터리를 지지하도록 가압 플레이트와 마주하도록 배치된 지지 플레이트를 포함하고,
   지지 플레이트는, 복수 개의 제1 축 부재 홀과 대응하는 위치에 마련된 복수 개의 제2 축 부재 홀을 포함하며,
   축 부재는 서로 대응하는 제1 축 부재 홀과 제2 축 부재 홀을 각각 관통하도록 배치되어, 지지플레이트가 축 방향을 따라 이동 가능하도록 마련된, 다축 압축 관통 시험 장치.
10. 제 9항에 있어서,
    베이스 플레이트 상에 가압 플레이트와 지지 플레이트는, 서로 소정간격 떨어져 배치되고,
    가압 플레이트와 지지 플레이트 사이에는, 소정 위치로 배터리를 이동시키기 위한 이동부; 를 추가로 포함하는 다축 압축 관통 시험 장치.
    

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