KR102429749B1 - 각형 배터리의 충방전을 위한 프로브 및 이를 포함하는 시스템 - Google Patents

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유수정
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Abstract

본 발명은 각형 배터리의 서로 마주보는 양 측면을 통하여 충방전을 가능하게 하는 프로브를 개시한다.
본 발명은, 일 측에 배치되어, 상기 배터리에 전류가 통전되는 전극부가 일 면에 구비되는 접점부; 유체가 유입되는 경우 팽창하여 상기 전극부가 상기 배터리의 전극과 접촉할 수 있도록 구비되며, 상기 접점부의 타 면과 접촉되어 배치되는 팽창부; 상기 팽창부를 지지하기 위하여 타 측에 배치되는 지지부; 및 상기 팽창부의 이동 방향을 제한하기 위하여 상기 지지부와 결합되는 연결부를 포함한다.
또한, 본 발명은 각형 배터리의 서로 마주보는 양 측면을 통하여 충방전을 가능하게 하는 프로브를 포함하는 시스템을 개시한다.
본 발명은, 복수 개의 배터리의 양측마다 각각 구비되어 상기 배터리들을 충방전 할 수 있는 프로브; 상기 프로브에 전원을 공급하는 전원부; 상기 프로브에 유체를 공급하는 유체공급부; 및 상기 전원부의 전원 공급을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

각형 배터리의 충방전을 위한 프로브 및 이를 포함하는 시스템{A PROBE FOR CHARGING AND DISCHARGING A PRISMATIC BATTERY AND A SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 각형 배터리의 충방전을 위한 프로브 및 이를 포함하는 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각형배터리의 양 측에 구비된 극주와 접촉하여 각형 배터리의 충방전을 위한 프로브 및 이를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 이차 전지는, 휴대폰, 태블릿PC, 노트북 컴퓨터 등 정보통신을 위한 휴대용 전자 기기나 전기 자전거, 전기 자동차 등의 전원으로서 그 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이차 전지의 제조 공정은 크게 극판 공정, 조립공정, 활성화 공정, 테스트 공정 등으로 구분될 수 있다. 활성화 공정은, 조립된 배터리(또는 배터리 셀)을 사용할 수 있도록 활성화하는 공정을 의미한다. 구체적으로, 활성화 공정 동안, 배터리에 전압 및 전류를 공급하여 배터리를 충방전한다.
이러한 배터리의 충방전을 위해서는, 전극을 구비한 프로브를 접촉시킨 후 프로브를 통해 전류 또는 전압을 배터리에 구비된 전극으로 공급한다. 그렇기에, 상기 프로브는 배터리의 전극과 대응되는 위치에 배치되는 것이 일반적이다.
배터리는 각형, 파우치형, 원통형으로 분류되는데, 이 중 각형 배터리의 전극은 일반적으로 배터리의 상부에 구비되어 있다. 이 경우, 배터리의 충방전을 위한 프로브 또한 배터리의 상부에 위치하게 된다. 한편, 각형 배터리의 전극이 배터리의 측면에 구비되는 경우, 프로브 또한 배터리의 측면에 위치해야 한다. 그러나, 프로브가 배터리의 측면에 위치하는 경우, 배치 측면에서 배터리와 간섭할 가능성이 높으므로, 프로브를 배터리 측면에 효율적으로 위치시키는 것이 요구된다. 특히, 프로브를 배터리에 접촉시키기 위한 추가적인 가압 수단이 존재하는 경우, 프로브가 차지하는 공간이 증가되는 문제가 있다.
이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 공개된　종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
한국등록특허공보 제10-2131506호 (2020.07.01.)
본 발명의 목적은 각형 배터리의 전극이 서로 마주보는 양 측면에 위치하는 경우에도 충방전을 가능하게 하는 프로브의 고정을 위한 픽스쳐 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 별도의 가압장치 없이 배터리의 전극과 접촉을 가능하게 하는 배터리 충방전용 프로브에 포함된 팽창부재를 제공하고자 함에 있다.
또한, 본 발명은 복수 개의 프로브가 고정되는 경우 각 프로브 간의 간격을 보다 좁게 할 수 있는 프로브의 고정을 위한 픽스쳐 장치를 제공하고자 함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 각형 배터리의 충방전을 위한 프로브는, 각형 배터리의 서로 마주보는 양 측면을 통하여 충방전을 가능하게 하는 프로브에 있어서, 일 측에 배치되어, 상기 배터리에 전류가 통전되는 전극부가 일 면에 구비되는 접점부; 유체가 유입되는 경우 팽창하여 상기 전극부가 상기 배터리의 전극과 접촉할 수 있도록 구비되며, 상기 접점부의 타 면과 접촉되어 배치되는 팽창부; 상기 팽창부를 지지하기 위하여 타 측에 배치되는 지지부; 및 상기 팽창부의 이동 방향을 제한하기 위하여 상기 지지부와 결합되는 연결부를 포함한다.
또한, 상기 팽창부는, 상기 팽창부에 유입된 에어가 저장되는 유체수용부; 및 상기 유체수용부와 연결되어 에어가 유출입되도록 구비되는 유체공급관을 더 포함한다.
또한, 상기 유체수용부는, 상기 유체공급관이 연결되는 제1 유체수용부; 및 상기 제1 유체수용부와 유체홀을 통하여 유체가 연통되도록 결합되고, 상기 제1 유체수용부와 겹쳐 배치되는 제2 유체수용부를 더 포함한다.
또한, 상기 제2 유체수용부는, 단면적의 크기가 상기 제1 유체수용부의 단면적의 크기 이하로 형성될 수 있다.
또한, 상기 전극부는 핀삽입홀을 포함하며, 상기 핀삽입홀은, 상기 배터리의 전압을 감지하기 위한 전압센싱핀이 구비될 수 있다.
또한, 상기 접점부와 상기 팽창부 사이에 절연부가 배치될 수 있다.
또한, 상기 연결부는, 일 단이 상기 접점부와 결합하고, 타 단이 지지부와 결합되는 가이드부; 및 상기 가이드부가 슬라이드 가능하도록 관통홀을 구비하여 상기 가이드부의 이동 방향을 제한하는 가이드지지부를 더 포함한다.
또한, 상기 가이드부는 내부에 탄성부재; 샤프트 및 결합부재를 더 포함하고, 상기 결합부재는 상기 가이드부의 일 단을 통하여 외부로 돌출 형성되고, 상기 접점부에 구비된 가이드홀을 통하여 상기 접점부와 결합될 수 있다.
또한, 상기 결합부재의 일 단의 외경은, 상기 가이드홀의 외경보다 더 클 수 있다.
또한, 상기 연결부는 션트를 더 포함하며, 상기 션트는 일 측이 접점부와 접촉 연결되고, 타 측이 지지부와 결합하여 만곡된 형태로 형성되며, 상기 션트가 상기 전극부와 통전 연결될 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 각형 배터리의 충방전을 위한 프로브를 포함하는 시스템은, 복수 개의 배터리의 양측마다 각각 구비되어 상기 배터리들을 충방전 할 수 있는 프로브; 상기 프로브에 전원을 공급하는 전원부; 상기 프로브에 유체를 공급하는 유체공급부; 및 상기 전원부의 전원 공급을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 프로브는, 일 측에 배치되어, 상기 배터리에 전류가 통전되는 전극부가 일 면에 구비되는 접점부; 유체가 유입되는 경우 팽창하여 상기 전극부가 상기 배터리의 전극과 접촉할 수 있도록 구비되며, 상기 접점부의 일 면과 접촉되어 배치되는 팽창부; 상기 팽창부를 지지하기 위하여 타 측에 배치되는 지지부; 및 상기 팽창부의 이동 방향을 제한하기 위하여 상기 지지부와 결합되는 연결부를 더 포함한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리의 전압 정보를 상기 전극부에 구비된 전압센싱핀을 통하여 감지하도록 구성되는 센서부를 더 포함한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 센서부가 상기 전압 정보를 감지하는 경우, 상기 전원부가 상기 전극부에 전류를 공급하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 발생할 수 있다.
먼저, 배터리의 전극이 서로 마주보는 양 측면에 위치하는 경우, 상기 전극의 위치에 대응하여 충방전이 가능하다.
또한, 팽창부재가 구비되어 모터 등 전극과의 접촉을 위한 별도의 가압장치가 없이 배터리 전극의 충방전이 가능하다. 따라서, 가압을 위해 존재하던 모터가 차지하는 공간이 없어지므로 공간 활용도가 개선될 수 있다.
또한, 팽창부재에 유체가 유입되는 경우, 팽창부재가 팽창하면서 접점부를 배터리 전극과 접촉하게 된다. 따라서 유입되는 유체의 양을 조절함으로써, 별도의 부품 교체 없이 전극에 닿는 접점부의 압력 값을 조절할 수 있다.
또한, 복수 개의 프로브가 고정되는 경우 각 프로브 간의 간격을 보다 좁게 할 수 있으므로 더 많은 배터리셀을 동시에 충방전 할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 각형 배터리의 충방전을 위한 프로브가 복수 개 구비되어 복수 개의 배터리와 결합한 구조를 나타내는 도면이다.
도 2a는 본 발명에 따른 각형 배터리의 충방전을 위한 프로브에 대한 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 분해사시도이다.
도 3a는 도 2a의 단면도이다.
도 3b는 도 3a에서 팽창부재에 유체가 유입된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2a에서 팽창부재만을 분리하여 확대 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에서 선 A-A를 따라 취한 절삭 부분의 단면도이다.
도 6은 도 4의 팽창부재의 측단면도이다.
도 7은 도 4에서 선 B-B를 따라 취한 절삭 부분의 단면도이다.
도 8은 도 1의 단면도이다.
도 9는 도 8에서 팽창부재에 유체가 유입된 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 각형 배터리의 충방전을 위한 프로브를 포함하는 시스템의 블록도이다.
도 11은 본 발명에 따른 각형 배터리의 충방전을 위한 프로브를 포함하는 픽스쳐의 사시도이다.
도 12는 도 11의 단면도이다.
도 13은 도 11의 확대사시도이다.
도 14는 도 11을 다른 각도에서 바라본 확대사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 제한되는 것이 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시 예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2"등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하의 설명에서 사용되는 “수평 방향”이라는 용어는 상측 또는 하측 방향의 위치가 변화되지 않는 상태의 전방 측, 후방 측, 좌측 또는 우측 방향을 의미하고, 이하의 설명에서 사용되는 “수직 방향”이라는 용어는 전방 측, 후방 측, 좌측 또는 우측 방향의 위치가 변화되지 않는 상태의 상측 또는 하측 방향을 의미한다.
도면은 본 발명의 사상을 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 도면에 의해서 본 발명의 범위가 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 또한 도면에서 상대적인 두께, 길이나 상대적인 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위해 과장될 수 있으며, 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 각형 배터리의 충방전을 위한 프로브가 복수 개 구비되어 복수 개의 배터리(1)와 결합한 구조를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 각형 배터리의 충방전을 위한 프로브가 복수 개의 배터리와 결합한 구조는, 배터리(1), 프로브(10), 배터리 수용부(20)를 포함한다.
종래의 배터리의 전극은 배터리의 상부에 위치하고 있었으나, 본 발명의 실시 예들에 따른 프로브(10)가 접촉되는 배터리(1)의 전극은 서로 마주보는 양 측면에 위치한다.
배터리 수용부(20)는 한 개 이상의 배터리(1)가 수용될 수 있는 공간을 형성하며, 서로 마주보는 양 측면에 내측을 향하여 돌출 형성되는 끼움부를 더 포함한다. 상기 끼움부에는 프로브(10)가 끼움 결합될 수 있다.
도 2a는 본 발명에 따른 각형 배터리의 충방전을 위한 프로브(10)에 대한 사시도이며, 도 2b는 도 2a의 분해사시도이고, 도 3a는 도 2a의 단면도이며, 도 3b는 도 3a에서 팽창부재(200)에 유체가 유입된 상태를 나타내는 도면이다.
도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 프로브(10)는 접점부(100), 팽창부재(200), 지지부(300) 및 연결부(400)를 포함한다.
접점부(100)는 프로브(10)의 일 측에 배치되며, 션트(430)에 의하여 전류가 인가될 수 있다. 이 때 상기 일 측은 배터리(1)의 전극과 인접한 위치를 의미한다.
접점부(100)는 배터리(1)의 전극과 접촉되어 배터리(1)로 전류를 공급한다. 본 발명의 실시 예들에 따른 접점부(100)는, 프로브(10)로의 유체 유입여부에 따라 배터리(1)의 전극과 선택적으로 접촉한다. 상기 유체는 기체 또는 액체를 의미할 수 있다. 예컨대, 유체는 공기일 수 있다.
접점부(100)는 전극부(110) 및 가이드홀(120)을 더 포함한다.
전극부(110)는 접점부(110)의 일 면에 위치하며, 핀삽입홀(111) 및 전압센싱핀(112)을 포함하며, 션트(430)와 통전 연결된다.
실시 예들에 따라, 전극부(110)는 접점부(100)의 일 면을 표면 처리함으로써 형성될 수 있다. 예컨대, 전극부(110)는 접점부(100) 상에 형성된 복수의 요철들을 포함할 수 있다.
한편, 전극부(110)에서의 누전을 방지하기 위하여, 접점부(100)와 팽창부재(200) 사이에는 절연부(130)가 배치된다.
핀삽입홀(111)은 한 개 이상 구비될 수 있다.
전압센싱핀(112)은 배터리(1)의 전압을 감지하도록 구성되며 핀삽입홀(111)의 내부에 위치한다.
도시된 실시 예에 따르면, 전압센싱핀(112)은 전극부(110)와 절연될 수 있다. 예컨대, 전압센싱핀(112)은 핀삽입홀(111)의 내부에 핀 삽입홀(111)과 이격되어 배치된다. 전압센싱핀(112)과 연결된 전선은 절연부(130)의 내부에 배치됨으로써 전압센싱핀(112)은 전극부(110)와 절연될 수 있다.
전압센싱핀(112)이 배터리(1)의 전압을 감지하는 경우, 후술할 제어부(700)는 전원부(500)가 전극부(110)에 전류를 인가하도록 제어한다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
가이드홀(120)은 가이드부(410)의 일 단이 결합되기 위하여 구비된다. 1개 이상 형성될 수 있으며, 가이드부(410)의 개수와 위치에 대응하여 형성된다.
가이드부(410)의 결합부재(411)가 가이드부의 일 단을 통하여 외부로 돌출 형성되어, 가이드홀(120)에 체결될 수 있다.
가이드홀(120)은 접점부(100)에서 전극부(110)가 아닌 영역에 형성된다. 전극부(110)에 가이드홀(120)이 형성되는 경우 배터리(1)의 전극과 전극부(110)의 접촉면적이 감소하게 되므로 배터리(1)의 충방전 효율이 낮아질 수 있다.
그리고 도시된 실시 예에서 가이드홀(120)은 내경이 배터리(1)에서 팽창부재(200)를 향할수록 작아지는 것이 바람직하다. 결합부재(411)의 외경은 가이드홀(120)의 내경에 대응하여 형성된다.
한편, 결합부재(411)의 일 단의 외경은, 가이드홀(120)의 배터리(1)의 전극에 가까운 부분의 내경보다 더 큰 것이 바람직하다. 결합부재(411)의 일 단의 외경이 이와 같은 경우, 탄성부재(미도시)의 복원력은 접점부(100)와 멀어지는 방향으로 향하므로, 팽창부재(200)에서 유체가 유출되는 경우 접점부(100)가 팽창부재(200)에 상기 유체가 유입되기 전의 위치로 돌아오도록, 결합부재(411)가 접점부(100)를 끌어당길 수 있기 때문이다.
팽창부재(200)는, 내부에 유체가 유입되는 경우 팽창하여 점점부(100)가 배터리(1)의 전극과 접촉할 수 있기 위한 구조이며, 접점부(100)의 배터리(1)의 전극과 접촉되는 면의 반대쪽 면에 배치된다.
한편, 지지부(300)는, 팽창부재(200)를 지지하기 위한 구성이며, 프로브(10)의 타 측에 배치된다. 이때, 상기 타 측은 앞서 접점부(100)의 위치를 설명하기 위하여 설명한 일 측에 대응되는 위치를 의미한다.
지지부(300)는 후술할 배터리 수용부(20)의 끼움부(21)에 결합되는 프로브(10)를 일부 고정하도록 구성된다.
지지부(300)는 배터리수용부(20)의 끼움부(21)에 결합되어 고정되기 위한 임의의 구성요소를 구비할 수 있다. 예를 들어 나사, 볼트 등이 이에 해당된다.
연결부(400)는 팽창부재(200)의 이동 방향을 제한하기 위하여 지지부(300)와 결합되는 구성요소이다. 이에 관한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
도 4는 도 2a에서 팽창부재(200)만을 분리하여 확대 도시한 사시도이다.
도 4를 참조하면, 팽창부재(200)는 유체수용부(210) 및 유체공급관(220)을 더 포함한다.
유체수용부(210)는, 팽창부재(200)에 유입된 상기 유체가 저장되는 공간을 구비하며, 탄력성 있는 소재로 형성될 수 있다.
유체수용부(210)는 제1 유체수용부(211) 및 제2 유체수용부(212)를 더 포함한다.
제1 유체수용부(211)는 후술할 유체공급관(220)이 연결되고, 유체공급관(220)을 통하여 유체의 유출입이 가능하도록 구성된다.
제2 유체수용부(212)는 제1 유체수용부(211)와 겹쳐 배치된다.
한편, 제2 유체수용부(212)는 단면적의 크기가 제1 유체수용부(211)의 단면적의 크기보다 작을 수 있다. 구체적으로, 배터리(1)의 전극과 전극부(110)의 접촉이 밀착되어 이루어 질 수 있도록 제2 유체수용부(212)의 크기는 전극부(110)의 크기에 대응되는 것이 바람직하다.
또한, 유체수용부(210)에는 가이드부(410)의 결합부재(411)가 관통할 수 있는 관통구(214)가 구비된다.
관통구(214)의 개수와 형성되는 위치는 가이드부(410)의 개수와 위치에 대응되어 결정될 수 있는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
유체공급관(220)은, 유체수용부(210)에 유체가 유출입 가능하도록 유체수용부(210)와 연결된다. 구체적으로 제1 유체수용부(211)에 연결되어 유체의 유출입이 이루어진다.
유체공급관(220)은 관통구(214)의 관통 영역과 이격되어 위치한다.
유체공급관(220)을 통하여 유출입이 이루어지는 상기 유체는, 예를 들어 공기, 비전도성 가스 등이 있다.
도 5는 도 4에서 선 A-A를 따라 취한 절삭 부분의 단면도이며, 도 6은 도 4의 팽창부재(200)의 측단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 유체수용부(211)는 유체가 유입되어 저장 가능한 공간을 형성하며, 제1 커버(2111) 및 제2 커버(2112)를 더 포함한다.
제1 커버(2111)와 제2 커버(2112)는, 내부에 상기 유체가 수용될 수 있는 제1 유체수용공간(2113)을 형성하도록 서로 접합된다.
제1 유체수용공간(2113)은 제1 커버(2111)와 제2 커버(2112)가 서로 접합된 제1 접합영역(2114)에 의해 둘러싸인다.
제2 유체수용부(212)는 제1 유체수용부(211)와 연통되며, 제1 유체수용부(211)와 오버랩되도록 배치된다. 제2 유체수용부(212)는 제3 커버(2121) 및 제4 커버(2122)를 더 포함한다.
제3 커버(2121)와 제4 커버(2122)는, 내부에 유체가 수용될 수 있는 제2 유체수용공간(2123)을 형성하도록 서로 접합된다.
제2 유체수용공간(2123)은 제3 커버(2121)와 제4 커버(2122)가 서로 접합된 제2 접합영역(2124)에 의해 둘러싸인다.
관통구(214)는 제1 커버(2111)와 제2 커버(2112)가 서로 접합된 제1 접합영역(2114)에 형성된다.
관통구(214)는 한 쌍으로 형성될 수 있다. 한 쌍으로 형성된 관통구(214)는 제1 유체 수용공간(2113)을 사이에 두고 서로 대향하도록 위치하는 것이 바람직하다.
한편, 도 4를 함께 참조하면, 유체공급관(220)은 제1 접합영역(2114)에 매립되어 고정될 수 있다.
유체공급관(220)이 제1 접합영역(2114)에 고정되는 경우, 유체가 유입되더라도 유체공급관(220)이 움직일 수 없다. 이로 인해 유체수용부(210)에 유입되는 유체의 양을 일정하게 유지하여 유체수용부(210)가 팽창되는 속도를 예측할 수 있다.
유체공급관(220)이 특정 위치에 고정되어 있지 않는 경우에는, 유체공급관(220)에 유체가 유입될 때, 유체공급관(220)이 움직일 수 있다. 이 경우 유체수용부(210)에 유입되는 유체의 양이 일정하지 않을 수 있다. 또한, 유체공급관(220)이 움직이면서 다른 구성요소와 충돌하는 경우, 후술할 팽창부재(200)의 팽창으로 인해 배터리(1)의 전극의 충방전 효율이 저하되는 예상치 못한 문제가 발생할 수도 있다.
도 7은 도 4에서 선 B-B를 따라 취한 절삭 부분의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 제2 유체수용부(212)는, 제1 유체수용부(211)와 유체홀(213)을 통하여 유체가 연통되도록 결합된다. 따라서 제1 유체수용부(211)에 상기 유체가 유입되는 경우, 상기 유체는 유체홀(213)을 통하여 제2 유체수용부(212)에 유입될 수 있다.
한편, 유체홀(213)이 도 4의 선 B-B에 대응하는 단면에만 도시된 것으로 설명되었으나, 본 발명의 실시 예들은 이에 한정되는 것은 아니며, 유체홀(213)의 위치는 제1 유체 수용부(211) 및 제2 유체 수용부(212) 사이의 임의의 영역에 형성될 수 있다.
도시된 실시 예에서, 유체공급관(220)은 제1 유체수용부(211)의 상부에 연결되어 있으며 관통구(214)와 이격되어 위치하나, 그 위치는 반드시 도시된 위치에 한정되는 것은 아니다.
도 8은 도 1의 단면도이며, 도 9는 도 8에서 팽창부재(200)에 유체가 유입된 상태를 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 팽창부재(200)에 에어가 유입되는 경우 팽창부재(200)의 타 측은 지지부(300)에 의해 고정된 상태에서 일 측이 타 측과 멀어지는 방향으로 팽창하게 된다.
팽창부재(200)의 일 측이 팽창할수록 팽창부재(200)과 접촉하고 있는 접점부(100)가 팽창부재(200)과 멀어지게 된다. 따라서, 팽창부재(200)에 유체가 최대로 유입되는 경우에는 접접부(100)의 전극부(110)와 배터리(1)의 전극이 접촉하게 된다. 이로 인해, 접점부(100)의 전극부(110)에 전류가 흐르게 되면 배터리(1)의 충방전이 가능할 수 있다.
팽창부재(200)의 유체수용부(200)에 유입되는 유체의 양을 조절함으로써, 별도의 부품 교체 없이 전극에 닿는 접점부의 압력 값을 조절할 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 유체수용부(211)에는 제2 유체수용부(212)가 병렬적으로 배치되어 연결될 수 있다. 제1 유체수용부(211)와 제2 유체수용부(212)의 연결은 유체홀(213)에 의해 이루어지는데 이에 대한 설명은 상술하였으므로 생략한다. 복수 개의 유체수용부(210)가 병렬적으로 연결되면, 유체수용부(210)에 수용되는 유체의 양이 증가하여 접점부(100)의 전극부(110)가 배터리(1)의 전극에 가할 수 있는 압력이 증가할 수 있다. 이에 배터리(1)의 전극과 접점부(100)의 일 면이 강한 압력으로, 긴밀하게 접촉할 수 있어 정밀한 충방전이 이루어질 수 있는 효과가 있다.
또한, 긴밀한 접촉을 위하여, 팽창부재(200)에 상술한 바와 같이 유체가 유입되어 접점부(100)가 배터리(1)의 전극에 가까워지는 경우, 접점부(100)의 일 면의 단면이 이동 접점부(100)의 이동 방향과 수직하게 유지되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 도시된 실시 예들은 가이드부(410) 및 가이드지지부(420) 등을 구비하고 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 팽창부재(200)의 유체수용부(200)가 제1 유체수용부(211)로만 구성되더라도, 제1 유체수용부(2110)가 팽창하면서 접점부(100)의 전극부(110)와 배터리(1)의 전극이 접촉할 수 있다.
연결부(400)는 팽창부재(200)의 이동 방향을 제한하기 위하여 지지부(300)에 결합되는 구성이며, 가이드부(410), 가이드지지부(420) 및 션트(430)를 더 포함한다.
가이드부(410)는, 일 단이 접점부(100)와 결합하고, 타 단이 지지부(300)에 결합되며 한 개 이상 구비될 수 있다.
가이드부(400)는 내부에 결합부재(411), 샤프트(412) 및 탄성부재(413)를 더 포함한다.
샤프트(412)는 가이드부(400)의 내부에 구비되며, 가이드부(400)의 길이 방향 중심축을 형성하며, 탄성부재(413)는 가이드부(400)의 내부에 구비되며 샤프트(412)를 감싸는 형태로 구비되고, 결합부재(411)는 샤프트(412)의 일 단에 결합하여 가이드부(400)의 외부로 돌출 형성된다. 탄성부재(413)와 결합부재(411)의 결합으로 인한 효과에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
가이드지지부(420)는, 가이드부(410)가 슬라이드 가능하도록 관통홀(421)을 구비하여 가이드부(410)의 이동 방향을 제한하도록 구성된다.
도시된 실시 예에서, 팽창부재(200)에 에어가 유입되어 배터리(1)의 전극을 향하여 팽창하는 경우, 접점부(100)도 배터리(1)의 전극을 향하여 이동하게 되며, 접점부(100)와 연결된 가이드부(410)도 이동하게 된다. 이때, 가이드부(410)는 관통홀(421)을 따라 슬라이드 하여 이동한다.
반면, 팽창부재(200)에서 유체가 배출되는 경우에는, 접점부(100)가 더 이 상 배터리(1)의 전극을 향하여 이동할 수 없다. 가이드부(410)의 내부에 구비된 탄성부재(413)의 복원력에 의하여 가이드부(410)가 원래 위치로 복원되므로, 가이드부(410)와 결합된 접점부(100)도 배터리(1)의 전극과 떨어지고, 가이드부(410)를 따라 원래 위치로 복원될 수 있다.
한편, 션트(430)는 일 측이 접점부(100)와 접촉 연결되고, 타 측이 지지부(300)와 결합하여 만곡된 형태로 형성되는데, 플렉시블(flexible)하게 구성된다. 따라서, 팽창부재(200)에 유체가 유입되어 팽창되고 동시에 접점부(100)가 배터리(1)의 전극을 향하여 이동하는 경우, 션트(430)의 형태도 이에 대응되어 변형될 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 각형 배터리의 충방전을 위한 프로브를 포함하는 시스템의 블록도이다.
도 10을 참조하면, 각형 배터리의 충방전을 위한 프로브를 포함하는 시스템은, 프로브(10), 전원부(500), 유체공급부(600) 및 제어부(700)를 포함한다.
프로브(10)는 상술한 바와 같이 하나 이상의 배터리(1)의 양측마다 구비되어 배터리(1)들을 충방전 할 수 있으며, 접점부(100), 팽창부재(200), 지지부(300) 및 연결부(400)를 더 포함한다.
프로브(10) 및 프로브를 구성하는 구성요소에 대해서는 앞서 설명한 바와 동일하므로 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.
전원부(500)는 프로브(10)에 전원을 공급할 수 있다. 전원부(500)는 전원 공급을 위한 임의의 구성요소를 구비할 수 있다. 전원 공급은 잘 알려진 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
유체공급부(600)는 프로브(10)에 유체를 공급할 수 있다. 유체공급부(600)는 유체 공급을 위한 임의의 구성요소를 구비할 수 있다.
제어부(700)는 전원부(500)의 전원 공급을 제어할 수 있으며, 센서부(710)를 더 포함한다. 제어부(700)는 센서부(710)와 통전 가능하게 연결된다.
센서부(710)는 배터리(1)의 전압 정보를 전극부(110)에 구비된 전압센싱핀(112)을 통하여 감지하도록 구성되며, 제어부(700)와 통전 가능하게 연결된다. 전압을 감지하는 방법은 잘 알려진 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이때 센서부(710)가 상기 전압 정보를 감지하는 경우, 제어부(700)는 상기 전압 정보를 전달받아 이를 토대로 전원부(500)가 전극부(110)에 전류를 공급하도록 제어 정보를 생성한다.
도 11은 본 발명에 따른 각형 배터리의 충방전을 위한 프로브를 포함하는 픽스쳐의 사시도이다.
도 11을 참조하면, 각형 배터리의 충방전을 위한 프로브를 포함하는 픽스쳐는, 프로브(10), 전원케이블(800) 및 유체매니폴드(900)를 포함한다.
도시된 실시 예에서 프로브(10)는 복수 개가 소정간격으로 배치된다. 이때 프로브(10)의 지지부(300) 및 션트(430)는 각각 프레임(30)에 결합하여 고정된다. 프로브(10) 및 프로브를 구성하는 구성요소에 대해서는 앞서 설명한 바와 동일하므로 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.
프레임(30)은 제1 프레임(31) 및 제2 프레임(32)을 더 포함하는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
전원케이블(800)은 프로브(10)에 전류를 공급하기 위한 구성이다. 이를 위해 션트(430)와 통전 가능하게 연결된다.
유체매니폴드(900)는 프로브(10)에 유체를 공급하도록 구성되고, 복수 개가 소정 간격으로 배치되며, 각각 프레임(30)에 결합하여 고정된다.
도 12는 도 11의 단면도이다.
도 12를 참조하면, 제1 프레임(31)에는 션트(430)가 결합되며, 제2 프레임(32)은 지지부(300)가 결합되고, 제2 프레임(32)의 상면에 후술할 유체매니폴드(900)가 위치한다.
도 13은 도 11의 확대사시도이다.
도 13을 참조하면, 프로브(10)가 복수 개가 소정 간격으로 배치되고, 션트(430)도 소정 간격으로 복수 개가 제1 프레임(31)에 각각 결합한다.
각각의 션트(430)는 제1 프레임(31)의 같은 면에 결합될 수 있다.
그런데, 각각의 션트(430)는 제1 프레임(31)의 서로 마주보는 면에 복수 개의 션트(430)가 교대로 결합되는 것이 가장 바람직하다. 션트(430)에는 상술한 바와 같이 전원케이블(800)이 통전 가능하게 연결되는데, 이때 전원케이블(800)은 고압전류가 흐르기 위해 두꺼우므로, 션트(430)가 제1 프레임(31)의 같은 면에만 결합하는 경우, 프로브(10)의 설치 간격이 넓어져야 하기 때문이다.
도 14는 도 11을 다른 각도에서 바라본 확대사시도이다.
도 14를 참조하면, 유체매니폴드(900)는 프로브(10)에 유체를 공급하도록 구성되며, 이를 위해 유체케이블(미도시)의 일 단과 유체매니폴드(900)가 결합한다. 구체적으로 유체케이블(미도시)을 통하여 유체매니폴드(900)에 유체가 유입되면 유체매니폴드(900)에 유체가 저장되고, 저장된 유체를 복수 개의 프로브(10)들의 각각의 유체공급관(220)에 상기 유체를 공급하도록 구성된다. 이로 인해, 프로브(10)의 팽창부재(200)가 팽창할 수 있다.
유체매니폴드(900)는 제2 프레임(32)에 소정 간격으로 배치될 수 있는데, 이 때 유체매니폴드(900)는 인접하는 다른 유체매니폴드(900)와 서로 대향하는 면이 연결관(910)에 의해 연결될 수 있다. 유체케이블(미도시)가 결합된 유체매니폴드(900)에 유체가 유입되면, 상기 유체는 연결관(910)을 통하여 인접한 유체매니폴드(900)로 상기 유체가 연통된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 배터리
10: 프로브 20: 배터리 수용부
21: 끼움부 30: 프레임
31: 제1 프레임 32: 제2 프레임
100: 접점부 110: 전극부
111: 핀삽입홀 112: 전압센싱핀
120: 가이드홀 130: 절연부
200: 팽창부재 210: 유체수용부
211: 제1 유체수용부 2111: 제1 커버
2112: 제2 커버 2113: 제1 유체수용공간
2114: 제1 접합영역 212: 제2 유체수용부
2121: 제3 커버 2122: 제4 커버
2123: 제2 유체수용공간 2124: 제2 접합영역
213: 유체홀 214: 관통구
220: 유체공급관 300: 지지부
400: 연결부 410: 가이드부
411: 결합부재 412: 샤프트
413: 탄성부재 420: 가이드지지부
421: 관통홀 430: 션트
500: 전원부 600: 유체공급부
700: 제어부 710: 센서부
800: 전원케이블 900: 유체매니폴드
910: 연결관

Claims (13)

  1. 각형 배터리의 서로 마주보는 양 측면을 통하여 충방전을 가능하게 하는 프로브에 있어서,
    일 측에 배치되어, 상기 배터리에 전류가 통전되는 전극부가 일 면에 구비되는 접점부;
    유체가 유입되는 경우 팽창하여 상기 전극부가 상기 배터리의 전극과 접촉할 수 있도록 구비되며, 상기 접점부의 타 면과 접촉되어 배치되는 팽창부;
    상기 팽창부를 지지하기 위하여 타 측에 배치되는 지지부; 및
    상기 팽창부의 이동 방향을 제한하기 위하여 상기 지지부와 결합되는 연결부를 포함하는,
    각형 배터리의 충방전을 위한 프로브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 팽창부는,
    상기 팽창부에 유입된 유체가 저장되는 유체수용부; 및
    상기 유체수용부와 연결되어 유체가 유출입되도록 구비되는 유체공급관을 더 포함하는,
    각형 배터리의 충방전을 위한 프로브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유체수용부는,
    상기 유체공급관이 연결되는 제1 유체수용부; 및
    상기 제1 유체수용부와 유체홀을 통하여 유체가 연통되도록 결합되고, 상기 제1 유체수용부와 겹쳐 배치되는 제2 유체수용부를 더 포함하는,
    각형 배터리의 충방전을 위한 프로브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 유체수용부는, 단면적의 크기가 상기 제1 유체수용부의 단면적의 크기 이하로 형성되는,
    각형 배터리의 충방전을 위한 프로브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전극부는 핀삽입홀을 포함하며,
    상기 핀삽입홀은, 상기 배터리의 전압을 감지하기 위한 전압센싱핀이 구비되는,
    각형 배터리의 충방전을 위한 프로브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 접점부와 상기 팽창부 사이에 절연부가 배치되는,
    각형 배터리의 충방전을 위한 프로브.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 연결부는,
    일 단이 상기 접점부와 결합하고, 타 단이 지지부와 결합되는 가이드부; 및
    상기 가이드부가 슬라이드 가능하도록 관통홀을 구비하여 상기 가이드부의 이동 방향을 제한하는 가이드지지부를 더 포함하는,
    각형 배터리의 충방전을 위한 프로브.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가이드부는 내부에 탄성부재; 샤프트 및 결합부재를 더 포함하고,
    상기 결합부재는 상기 가이드부의 일 단을 통하여 외부로 돌출 형성되고, 상기 접점부에 구비된 가이드홀을 통하여 상기 접점부와 결합되는,
    각형 배터리의 충방전을 위한 프로브.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 결합부재의 일 단의 외경은, 상기 가이드홀의 외경보다 더 큰 것을 특징으로 하는,
    각형 배터리의 충방전을 위한 프로브.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 연결부는 션트를 더 포함하며,
    상기 션트는 일 측이 접점부와 접촉 연결되고, 타 측이 지지부와 결합하여 만곡된 형태로 형성되며,
    상기 션트가 상기 전극부와 통전 연결되는,
    각형 배터리의 충방전을 위한 프로브.
  11. 배터리의 양측마다 각각 구비되어 상기 배터리들을 충방전 할 수 있는 프로브;
    상기 프로브에 전원을 공급하는 전원부;
    상기 프로브에 유체를 공급하는 유체공급부; 및
    상기 전원부의 전원 공급을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 프로브는,
    일 측에 배치되어, 상기 배터리에 전류가 통전되는 전극부가 일 면에 구비되는 접점부;
    유체가 유입되는 경우 팽창하여 상기 전극부가 상기 배터리의 전극과 접촉할 수 있도록 구비되며, 상기 접점부의 일 면과 접촉되어 배치되는 팽창부;
    상기 팽창부를 지지하기 위하여 타 측에 배치되는 지지부; 및
    상기 팽창부의 이동 방향을 제한하기 위하여 상기 지지부와 결합되는 연결부를 더 포함하는,
    각형 배터리의 충방전을 위한 프로브를 포함하는 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배터리의 전압 정보를 상기 전극부에 구비된 전압센싱핀을 통하여 감지하도록 구성되는 센서부를 더 포함하는,
    각형 배터리의 충방전을 위한 프로브를 포함하는 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 센서부가 상기 전압 정보를 감지하는 경우, 상기 전원부가 상기 전극부에 전류를 공급하도록 구성되는,
    각형 배터리의 충방전을 위한 프로브를 포함하는 시스템.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20030080871A (ko) * 2002-04-11 2003-10-17 삼성에스디아이 주식회사 전지 충방전 시스템의 전극 접촉용 클립
KR20130102707A (ko) * 2012-03-08 2013-09-23 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전지셀 충방전 장치
KR102131506B1 (ko) 2018-09-04 2020-07-08 주식회사 피앤이솔루션 이차전지 충방전용 지그의 지그부 조립체
KR20210126220A (ko) * 2020-04-10 2021-10-20 주식회사 엘지에너지솔루션 다단식 유압 실린더를 포함하는 셀 지그, 이를 포함하는 전지 모듈 및 이차전지 평가 장치

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